RU2446015C1

RU2446015C1 - Fibrous material grinder

Info

Publication number: RU2446015C1
Application number: RU2010143951/13A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Глаголев (RU); Сергей Николаевич Глаголев; Анатолий Митрофанович Гридчин (RU); Анатолий Митрофанович Гридчин; Владимир Семенович Севостьянов (RU); Владимир Семенович Севостьянов; Сергей Анатольевич Михайличенко (RU); Сергей Анатольевич Михайличенко; Артур Алексеевич Макридин (RU); Артур Алексеевич Макридин
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-03-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention may be used for grinding and homogenizing fibrous materials of mean- and high density. Proposed grinder incorporates pre-grinding chamber and fine grinding chamber. Said chambers are arranged horizontally and interconnected. Separating baffle between said chambers are provided with bypass orifices. First chamber accommodates rotor with cutting elements. Said rotor is fitted off-center relative to central axis. Cutting elements are made up of a set of disks. The latter are fixed on the shaft off-centered to make screw channel. Chamber inner surface is lined by detachable profiled plates. Second chamber incorporates second rotor, screen drum and branch pipes to feed fillers and discharge finished products. Second rotor is fitted on the shaft aligned with first rotor shaft. Second rotor is made up of beater blades with cutting edges, Rotor is arranged inside said screen drum. Every rotor is equipped with separate drive.

EFFECT: higher efficiency, reduced power consumption.

5 cl, 6 dwg

Description

Устройство относится к области производства строительных материалов, а именно к оборудованию для измельчения и гомогенизации листовых, волокнистых материалов средней и малой прочности.The device relates to the field of production of building materials, namely, equipment for grinding and homogenizing sheet, fibrous materials of medium and low strength.

Известны устройства для измельчения с/х продукции и других материалов, содержащие корпус, электродвигатель, ротор с дисками, ножевые блоки (например, патент РФ №2263542, М кл. B02C 18/06, патент №2183992, М кл. B02C 18/06). Известные устройства затруднительно использовать для измельчения волокнистых материалов.Known devices for grinding agricultural products and other materials, containing a housing, an electric motor, a rotor with disks, knife blocks (for example, RF patent No. 2263542, M class B02C 18/06, patent No. 2183992, M class B02C 18/06 ) Known devices are difficult to use for grinding fibrous materials.

Известно устройство для измельчения волокнистых материалов (патент РФ №2225258, М кл. B02C 19/06), содержащее корпус, ротор, статор, крыльчатку, снабженную диском с отверстиями, корпус которой снабжен вставкой, сопряженной с плоскостью диска, имеющей сквозное отверстие, совмещающееся с отверстиями диска. Известное устройство не позволяет производить гомогенизацию продуктов измельчения и обладает высокой энергоемкостью.A device for grinding fibrous materials is known (RF patent No. 2225258, M class. B02C 19/06), comprising a housing, a rotor, a stator, an impeller equipped with a disk with holes, the body of which is equipped with an insert mating with the plane of the disk having a through hole that is aligned with disc holes. The known device does not allow homogenization of grinding products and has a high energy intensity.

Наиболее близким по конструкции и достигаемому техническому результату является устройство по патенту РФ №2054073, М кл. B02C 19/06, опубл. 10.02.1996 г., устройство для измельчения бумажной макулатуры с полимерным покрытием, содержащее ротор с лопастями, смонтированный в перфорированном корпусе, имеющем отверстия для отвода измельченной массы путем отсоса в ячейки для ее приема, размещенные над ними на внешней поверхности перфорированного корпуса, средства для подачи макулатуры и отвода полимерной пленки, при этом ячейки для приема измельченной массы размещены с образованием замкнутого контура, выполненного из верхней и нижней частей, расположенных вертикально и разделенных между собой заслонкой, причем в нижней части размещен дополнительный ротор с лопастями, а верхняя и нижняя части имеют по одному патрубку для вывода измельченной массы, соединенному с ячейками для ее приема соответствующего замкнутого контура, верхняя часть замкнутого контура при этом снабжена ножевыми рейками, смонтированными на поверхности перфорированного корпуса.The closest in design and technical result achieved is the device according to the patent of the Russian Federation No. 2054073, M class. B02C 19/06, publ. 02/10/1996, a device for grinding paper waste paper with a polymer coating, containing a rotor with blades mounted in a perforated casing having holes for removing the pulped mass by suction in the cells for receiving it, located above them on the outer surface of the perforated casing, means for waste paper supply and removal of the polymer film, while the cells for receiving the crushed mass are placed with the formation of a closed loop made of upper and lower parts located vertically and separated each other with a shutter, with an additional rotor with blades located at the bottom, and the upper and lower parts having one nozzle for outputting the crushed mass connected to the cells for receiving the corresponding closed loop, the upper part of the closed loop being equipped with knife rails mounted on perforated housing surface.

Недостатками известного устройства для измельчения волокнистых материалов являются невысокая степень их измельчения, отсутствие возможности получения однородной композиционной смеси с введением в нее тонкодисперсных добавок-ингредиентов, а также высокая энергоемкость процесса измельчения и низкая производительность агрегата.The disadvantages of the known device for grinding fibrous materials are the low degree of grinding, the lack of the ability to obtain a homogeneous composite mixture with the introduction of finely dispersed additives, ingredients, as well as the high energy consumption of the grinding process and low productivity of the unit.

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение степени измельчения волокнистых материалов, обеспечение возможности получения однородной композиционной смеси, в том числе введения в нее тонкодисперсных добавок-ингредиентов, а также на снижение энергоемкости процесса измельчения и повышение производительности агрегата.The proposed technical solution is aimed at increasing the degree of grinding of fibrous materials, providing the possibility of obtaining a homogeneous composite mixture, including the introduction of finely dispersed additives, ingredients, as well as reducing the energy consumption of the grinding process and increasing the productivity of the unit.

Поставленная задача решается за счет оснащения установки двумя отдельными камерами, размещенными в сопряженных цилиндрических корпусах. Первая камера - камера предварительного измельчения материала, содержит эксцентрично установленный относительно центральной оси в направлении, перпендикулярном оси загрузки, ротор с режущими элементами в виде набора дисков. При этом внутренняя поверхность камеры футерована съемными профилированными пластинами, установленными в неподвижных направляющих. Вторая камера - камера тонкого измельчения волокнистых материалов, сопряженная по кольцевым поверхностям с первой камерой, содержит составленный из закрепленных на пальцах и равноотстоящих от центральной оси пластин-бил с режущими кромками ротор, расположенный внутри сетчатого барабана, окаймленного цилиндрической поверхностью второй камеры с тангенциально расположенным патрубком отвода готовой продукции. При этом сопряженные цилиндрические камеры расположены горизонтально, а разделительная перегородка между ними выполнена с переходными отверстиями, причем ротор каждой из камер имеет индивидуальный привод.The problem is solved by equipping the installation with two separate cameras located in the mating cylindrical bodies. The first chamber - a chamber for preliminary grinding of material, contains a rotor with cutting elements in the form of a set of disks eccentrically mounted relative to the central axis in the direction perpendicular to the loading axis. Moreover, the inner surface of the chamber is lined with removable profiled plates installed in fixed guides. The second chamber is a chamber for fine grinding of fibrous materials, mating along annular surfaces with the first chamber, comprising a rotor located inside the mesh drum bordered by the cylindrical surface of the second chamber with a tangentially located nozzle made up of fingers fixed on fingers and equally spaced from the central axis of the beater allocation of finished products. In this case, the conjugate cylindrical chambers are arranged horizontally, and the dividing wall between them is made with vias, and the rotor of each of the chambers has an individual drive.

Величина эксцентриситета смещения ротора первой камеры, обеспечивающая необходимые условия захвата измельчаемого материала, определяется выражением:The magnitude of the eccentricity of the displacement of the rotor of the first chamber, providing the necessary conditions for the capture of the crushed material, is determined by the expression:

e=H₀+r_рот-R_к.вн e = H ₀ + r _mouth -R _k.vn

где H₀ - максимальная толщина слоя материала, определяемая углом его захвата;where H ₀ - the maximum thickness of the material layer, determined by the angle of its capture;

r_рот - радиус ротора;r _mouth is the radius of the rotor;

R_к.вн - радиус внутреннего корпуса.R _K.VN - the radius of the inner body.

Толщина слоя захватываемого материала определяется выражением:The thickness of the layer of the captured material is determined by the expression:

Значение угла α₀ определяется соотношением:The value of the angle α ₀ is determined by the ratio:

где β≈9-15°where β≈9-15 °

Угол захвата материала определяется его физико-механическими характеристиками (коэффициентом внутреннего и внешнего трения и др.), а также геометрическими параметрами ротора и камеры.The angle of capture of the material is determined by its physical and mechanical characteristics (coefficient of internal and external friction, etc.), as well as the geometric parameters of the rotor and chamber.

При несоблюдении указанного соотношения нарушаются условия эффективного измельчения материала.If this ratio is not observed, the conditions for effective grinding of the material are violated.

Для обеспечения условий получения из волокнистых материалов (например, из целлюлозно-бумажных отходов) композиционных смесей с заданными свойствами (например, повышенной температурой возгорания или предотвращения процессов разложения) во вторую камеру через загрузочное устройство вводятся тонкодисперсные добавки: антипирены, антисептики, сухие поверхностно-активные вещества и др.To provide conditions for the preparation of composite mixtures with specified properties (for example, increased ignition temperature or preventing decomposition processes) from fibrous materials (for example, from pulp and paper waste), finely dispersed additives are introduced into the second chamber through a loading device: flame retardants, antiseptics, and dry surfactants substances, etc.

Для повышения эффективности предварительного измельчения материалов в первой камере и обеспечения режущими элементами ротора рационального сочетания нормальных и касательных напряжений, а также для улучшения условий выгрузки предварительно измельченного материала, диски ротора закреплены вокруг их общей оси со смещением относительно друг друга, образуя винтообразный канал, направленный в сторону выгрузки материала. При этом угол наклона винтовой линии к образующей ротора составляет γ=5-10°. Угол наклона определен экспериментальным путем.To increase the efficiency of preliminary grinding of materials in the first chamber and to provide the cutting elements of the rotor with a rational combination of normal and tangential stresses, as well as to improve the conditions for unloading the pre-ground material, the rotor disks are fixed around their common axis with offset relative to each other, forming a helical channel directed to side of material unloading. The angle of inclination of the helix to the generatrix of the rotor is γ = 5-10 °. The angle of inclination is determined experimentally.

При γ<5° эффективность процесса разрушения снижается, при γ>10° не измельченный материал интенсивно перемещается в сторону второй камеры.At γ <5 °, the efficiency of the fracture process decreases; at γ> 10 °, the unmilled material intensively moves toward the second chamber.

Для обеспечения тонкого и сверхтонкого измельчения материала во второй камере пластины-билы второго ротора имеют пилообразную поверхность при вершине угла β=45-90°. При β<45° наблюдается интенсивный износ пластин-бил, а при β>90° - снижается режущий эффект рабочих элементов, что также выявлено экспериментально.To ensure fine and ultrafine grinding of the material in the second chamber, the beat plates of the second rotor have a sawtooth surface at an apex angle β = 45-90 °. At β <45 °, intensive wear of the plate beater is observed, and at β> 90 ° the cutting effect of the working elements is reduced, which is also revealed experimentally.

Изобретение поясняется графическими материалами.The invention is illustrated in graphic materials.

На фиг.1 схематично изображен общий вид агрегата.Figure 1 schematically shows a General view of the unit.

На фиг.2 - камера грубого помола, вид сбоку;Figure 2 - coarse grinding chamber, side view;

На фиг.3 - камера тонкого помола (диспергирования).Figure 3 - camera fine grinding (dispersion).

На фиг.4 - поверхность ротора с винтовыми линиями (каналами), образованными дисками ротора.Figure 4 - the surface of the rotor with helical lines (channels) formed by the disks of the rotor.

На фиг.5 - рабочая (пилообразная) поверхность пластин-бил.Figure 5 - working (sawtooth) surface of the plate beat.

На фиг.6 - режущая кромка пластин-бил.In Fig.6 - the cutting edge of the plate beat.

Устройство содержит цилиндрический корпус, состоящий из двух горизонтально размещенных друг за другом камер: камеры грубого помола 1 и камеры тонкого помола 2, с крышками 3 и 4. Камеры расположены соосно на двух валах 5 и 6. В камере грубого помола 1, на валу 5 расположен ротор 7 с режущими элементами в виде дисков 8. Диски ротора закреплены со смещением относительно друг друга, образуя винтообразный канал с углом наклона винтовой линии Y (составляющим примерно 10°), направленный в сторону выгрузки материала (фиг.4). В верхней части корпуса камеры грубого помола 1 над корпусом расположен пневмоупругий валковый питатель для подачи материала, состоящий из загрузочного лотка 9 и подающего валика 10 (фиг.2). Внутри камеры 1 расположен эксцентрично установленный относительно оси цилиндрического корпуса барабан 11, который футерован съемными элементами (профильными пластинами) 12, установленными в неподвижных направляющих 13, имеющими отверстия для выхода материала. Барабан 11 крепится с помощью регулировочного устройства 14 и удерживается на пружинах 15 (фиг.2). Внутреннее пространство рабочей зоны камеры 1 ограничено разделительной перегородкой 16 (фиг.1). Камеры 1 и 2 сообщаются через переходные отверстия 17 перегородки 18. Во второй камере (камере тонкого помола или диспергирования) 2 установлен рабочий орган - ротор, состоящий из жестко закрепленной на валу 6 ступицы 19 с пальцами 20 и пластин-бил с режущими кромками 21. Для более интенсивного процесса измельчения режущие кромки пластин-бил 21 имеют пилообразную поверхность с углом β при вершине. Камера 2 сообщается с камерой 1 через входное отверстие 22. Рабочая зона камеры 2 диаметрально ограничена сетчатым барабаном (кольцом) 23. У входа в корпус камеры 2 расположен патрубок 24 для введения наполнителей, а в верхней части этой камеры тангенциально корпусу расположен выгрузочный патрубок 25.The device comprises a cylindrical housing, consisting of two chambers horizontally arranged one after another: the coarse grinding chamber 1 and the fine grinding chamber 2, with covers 3 and 4. The chambers are located coaxially on the two shafts 5 and 6. In the coarse grinding chamber 1, on the shaft 5 the rotor 7 is located with cutting elements in the form of disks 8. The rotor disks are fixed with offset relative to each other, forming a helical channel with an angle of inclination of the helical line Y (approximately 10 °), directed towards the discharge side of the material (Fig. 4). In the upper part of the casing of the coarse grinding chamber 1 above the casing there is a pneumoelastic roller feeder for feeding material, consisting of a loading tray 9 and a feeding roller 10 (Fig. 2). Inside the chamber 1 is located an eccentric mounted relative to the axis of the cylindrical body drum 11, which is lined with removable elements (profile plates) 12, mounted in fixed guides 13, with openings for material exit. The drum 11 is mounted using the adjusting device 14 and is held on the springs 15 (figure 2). The inner space of the working area of the chamber 1 is limited by the dividing wall 16 (Fig.1). Chambers 1 and 2 communicate through vias 17 of the partition 18. In the second chamber (fine grinding or dispersing chamber) 2, a working element is installed - a rotor, consisting of a hub 19 fixed to the shaft 6 with fingers 20 and a beater plate with cutting edges 21. For a more intensive grinding process, the cutting edges of the beater 21 have a sawtooth surface with an angle β at the apex. The chamber 2 communicates with the chamber 1 through the inlet 22. The working area of the chamber 2 is diametrically limited by a mesh drum (ring) 23. At the entrance to the chamber of the chamber 2 there is a nozzle 24 for introducing fillers, and an unloading nozzle 25 is located tangentially in the upper part of this chamber.

Устройство для измельчения волокнистых материалов работает следующим образом: исходный материал загружается с помощью подающего валика 10 и загрузочного лотка 9 в камеру грубого помола 1 и предварительно измельчается при помощи режущих дисков 8 ротора 7. Снабжение внутренней поверхности камеры профилированными пластинами 12 позволяет интенсифицировать процесс помола. Затем измельченная в камере 1 масса, по винтовому каналу, образованному дисками 8 ротора 7, через отверстия съемных элементов (профилированных пластин) 12, через переходные отверстия 17 перегородки 18 и входные отверстия 22 камеры 2 по мере измельчения попадает в рабочую зону камеры 2. Причем подача материала, измельченного в камере грубого помола 1, в камеру тонкого помола (диспергирования) 2 происходит за счет разрежения, созданного в рабочей зоне камеры 2. Это позволяет засасывать измельченную в камере 1 массу через входное отверстие в камеру 2, где внутри сетчатого барабана происходит окончательное доизмельчение (диспергирование) и смешение компонентов смеси. Одновременно, через загрузочное устройство (патрубок) 24 вводятся тонкодисперсные добавки в рабочую зону второй камеры. После окончательного измельчения до необходимой тонины помола масса выводится за пределы камеры через выгрузочное отверстие 25.A device for grinding fibrous materials works as follows: the source material is loaded using the feed roller 10 and the loading tray 9 into the coarse grinding chamber 1 and pre-crushed using the cutting discs 8 of the rotor 7. The supply of the inner surface of the chamber with profiled plates 12 allows to intensify the grinding process. Then the mass crushed in the chamber 1, through the screw channel formed by the disks 8 of the rotor 7, through the holes of the removable elements (profiled plates) 12, through the vias 17 of the partition 18 and the inlets 22 of the chamber 2, as it is crushed, enters the working area of the chamber 2. the feed of material crushed in the coarse grinding chamber 1 to the fine grinding (dispersing) chamber 2 occurs due to the vacuum created in the working area of chamber 2. This allows the mass crushed in chamber 1 to be sucked through the inlet into chamber 2, g e inside of the drum there is a final regrinding (dispersion) and mixing the blend components. At the same time, finely dispersed additives are introduced into the working area of the second chamber through the loading device (pipe) 24. After the final grinding to the required grinding fineness, the mass is discharged outside the chamber through the discharge opening 25.

Предлагаемая конструкция устройства позволяет:The proposed device design allows you to:

A) повысить степень измельчения материала и получить однородную композиционную смесь за счет конструктивного исполнения измельчающих органов, размещенных в сообщающихся камерах и их автономного функционирования;A) to increase the degree of grinding of the material and to obtain a homogeneous composite mixture due to the design of grinding organs placed in communicating chambers and their autonomous functioning;

B) сократить энергоемкость устройства за счет подачи предварительно измельченной массы из камеры грубого помола в камеру диспергирования через промежуточный патрубок «засасыванием», созданным разрежением в этой камере за счет вихревого потока быстровращающегося ротора и тангенциального отвода готового продукта;B) reduce the energy consumption of the device by feeding the pre-ground mass from the coarse grinding chamber to the dispersion chamber through an intermediate “suction” pipe created by vacuum in this chamber due to the vortex flow of the rapidly rotating rotor and the tangential discharge of the finished product;

C) повысить производительность агрегата за счет рациональной организации постадийного процесса измельчения волокнистых материалов в последовательно расположенных камерах измельчения;C) to increase the productivity of the unit due to the rational organization of the step-by-step process of grinding fibrous materials in successive grinding chambers;

D) кроме того, выполнение футеровочных пластин, установленных на внутренней поверхности камеры грубого помола, съемными позволяет повысить ремонтоспособность агрегата.D) in addition, the implementation of the lining plates mounted on the inner surface of the coarse grinding chamber, removable allows to increase the maintainability of the unit.

Таким образом, поставленная задача решена.Thus, the task is solved.

Claims

1. Installation for grinding fibrous materials, containing cylindrical grinding chambers, interconnected, forming a common contour, and separated by a partition, with rotors located inside them, equipped with means for feeding the starting material and exhausting the finished product, characterized in that the rotor of the first chamber, composed of a set of disks, is mounted eccentrically relative to the central axis in a direction perpendicular to the loading axis, and the rotor disks are fixed on the axis with an offset relative to each other and along a helical line in the direction of unloading the material, while the inner surface of the chamber is lined with removable profiled plates installed in fixed guides, and the rotor of the second chamber is made up of beaters with cutting edges fixed to the fingers and equally spaced from the central axis and located inside the mesh drum, bordered by a cylindrical surface of the second chamber with a pipe outlet for finished products tangentially fixed to it, while the mating cylindrical chambers are located Horizontally, the dividing wall is made with vias, and the rotor of each of the chambers has an individual drive.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the magnitude of the eccentricity of the displacement of the rotor of the first chamber is determined by the expression
e = H ₀ + r _mouth -R _K.BH ,
where H ₀ - the maximum thickness of the material layer, determined by the angle of its capture;
r _mouth is the radius of the rotor;
R _K.VN - the radius of the inner case.

3. The installation according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the helix formed by the rotor disks of the first chamber to the rotor generatrix γ is 5-10 °.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the second chamber is additionally equipped with a loading device for supplying finely dispersed additives-ingredients.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the beat plates of the rotor of the second chamber have a sawtooth working surface on both sides.