RU2559063C1 - Colloid mill - Google Patents

Colloid mill Download PDF

Info

Publication number
RU2559063C1
RU2559063C1 RU2014107324/13A RU2014107324A RU2559063C1 RU 2559063 C1 RU2559063 C1 RU 2559063C1 RU 2014107324/13 A RU2014107324/13 A RU 2014107324/13A RU 2014107324 A RU2014107324 A RU 2014107324A RU 2559063 C1 RU2559063 C1 RU 2559063C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
working bodies
working
mill
gap
disks
Prior art date
Application number
RU2014107324/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Феликсович Шлегель
Original Assignee
Игорь Феликсович Шлегель
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Феликсович Шлегель filed Critical Игорь Феликсович Шлегель
Priority to RU2014107324/13A priority Critical patent/RU2559063C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2559063C1 publication Critical patent/RU2559063C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Crushing And Grinding (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: in the colloid mill casing the actuating elements (1, 2) are installed coaxially with clearance between them with possibility of relative mutual rotation. The mill contains adjustment unit for clearance (5) between the actuating elements. The actuating elements material contains two or more components, and is characterised by hard strength matrix and presence of nodular soft inclusions with size 1-100 mcm.
EFFECT: invention increases operation life of the actuating elements under conditions of increased cavitation, and their simple manufacturing process.
4 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области диспергирования и активации материалов с применением гидравлических ударов и гидродинамической кавитации, и может быть использовано в технологическом оборудовании для приготовления суспензий, эмульсий, растворов и других жидкотекучих продуктов в производстве строительных материалов, химической, и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of dispersion and activation of materials using hydraulic shocks and hydrodynamic cavitation, and can be used in technological equipment for the preparation of suspensions, emulsions, solutions and other liquid products in the production of building materials, chemical, and other industries.

Уровень техникиState of the art

Известна коллоидная мельница для мокрого помола, состоящая из корпуса с коническим гнездом посредине, в котором с большой скоростью вращается укрепленный на вертикальном валу ротор (см. кн. Касаткин Л.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд-е 7, М., 1961 г., стр.796, рис.561). Между ротором и гнездом имеется ничтожно малый зазор (менее 0,05 мм). Поступающая через входное отверстие жидкость со взвешенными в ней твердыми частицами проходит между коническим гнездом и ротором, при этом истирание (диспергирование) твердых частиц происходит только за счет больших усилий в тонком слое жидкости между рабочими поверхностями ротора и гнезда (статора), что не обеспечивает высокой интенсивности процесса.Known colloidal mill for wet grinding, consisting of a housing with a conical socket in the middle, in which a rotor mounted on a vertical shaft rotates at a high speed (see book. L. Kasatkin. Main processes and apparatuses of chemical technology. Publishing house 7, M. , 1961, p. 796, fig. 561). There is a negligible gap between the rotor and the socket (less than 0.05 mm). The liquid entering through the inlet with the suspended solids in it passes between the conical socket and the rotor, while the abrasion (dispersion) of solid particles occurs only due to the large forces in a thin layer of liquid between the working surfaces of the rotor and the socket (stator), which does not provide high the intensity of the process.

Известна роторная гидравлическая мельница (патент RU 2081701, МПК: В02С 7/00, В29В 17/02, опубл. 20.06.97), содержащая корпус с входным и выходным патрубками, установленные в корпусе статор и ротор в виде съемных дисков с чередующимися впадинами и выступами на рабочих поверхностях. Выступы и впадины подвижного диска движутся с огромной скоростью, разрывая поток пульпы, нарушая его сплошность и создавая кавитационную зону. Впереди движущихся выступов и впадин создается зона высокого давления, а сзади них - зона разрыва потока и низкого давления. В последней происходит образование и рост кавитационных пузырьков. В момент соприкосновения зон высокого и низкого давления происходит разрыв (схлопывание) пузырьков, в результате чего выделяется накопленная ими кинетическая энергия, разрушающая частицы твердого материала, находящиеся вблизи в этот момент.Known rotary hydraulic mill (patent RU 2081701, IPC: В02С 7/00, ВВВ 17/02, publ. 06/20/97), comprising a housing with inlet and outlet nozzles installed in the housing of the stator and rotor in the form of removable disks with alternating cavities and protrusions on work surfaces. The protrusions and depressions of the movable disk move with great speed, breaking the flow of pulp, disrupting its continuity and creating a cavitation zone. In front of the moving protrusions and troughs, a high pressure zone is created, and behind them is a zone of flow discontinuity and low pressure. In the latter, the formation and growth of cavitation bubbles occurs. At the moment of contact between the high and low pressure zones, the bubbles rupture (collapse), as a result of which the kinetic energy accumulated by them is released, which destroys the particles of solid material that are close at this moment.

Известна коллоидная мельница для мокрого помола KLM GlobeCore, ООО «Завод УКРБУДМАШ» (http://globecoremill.com/ru/), содержащая вращающийся и стационарный рабочие органы, в зазоре между которыми происходит измельчение продукта. На рабочих поверхностях статора и ротора, обращенных друг к другу, сформированы сложные геометрические рельефы в виде цилиндрических косорадиально профрезерованных зубьев. Зубья создают повышенную турбулентность и условия для гидродинамической кавитации, что способствует высокой интенсивности измельчения материала.Known colloidal wet grinding mill KLM GlobeCore, LLC "Plant UKRBUDMASH" (http://globecoremill.com/ru/), containing a rotating and stationary working bodies, in the gap between which the product is crushed. On the working surfaces of the stator and rotor facing each other, complex geometric reliefs are formed in the form of cylindrical, radially milled teeth. The teeth create increased turbulence and conditions for hydrodynamic cavitation, which contributes to the high intensity of grinding material.

В обеих вышеупомянутых мельницах в процессе работы рабочие поверхности статора и ротора подвергаются износу: выступы стираются, впадины забиваются, рельефы рабочих поверхностей выравниваются, что ведет к снижению интенсивности измельчения. Для увеличения срока службы рабочих органов их изготавливают из дорогих высокопрочных материалов.In both of the aforementioned mills, during operation, the working surfaces of the stator and rotor are subject to wear: the protrusions are erased, the depressions are clogged, the reliefs of the working surfaces are leveled, which leads to a decrease in grinding intensity. To increase the service life of the working bodies, they are made of expensive high-strength materials.

Известен микровихревой дезинтегратор (патент RU 119261 U1, МПК: В02С 19/18, опубл. 20.08.2012), предназначенный для получения устойчивых коллоидных систем и структурированных эмульсий, содержащий герметичный корпус, внутри которого размещены с возможностью взаимного вращения ротор и статор. В пространство между рабочими поверхностями ротора и статора через входное устройство подается диспергируемая вязкая среда с измельчаемым материалом. Рабочие поверхности ротора и статора выполнены с микрорельефом в виде локальных углублений, что способствует образованию зон кавитации и повышению интенсивности измельчения. Для увеличения ресурса работы ротор и статор дезинтегратора изготавливают из термостойкого и износостойкого материала или покрывают износостойким покрытием.Known micro-vortex disintegrator (patent RU 119261 U1, IPC: V02C 19/18, publ. 08.20.2012), designed to obtain stable colloidal systems and structured emulsions, containing a sealed housing, inside which rotor and stator are rotatably mounted. A dispersible viscous medium with crushed material is fed into the space between the working surfaces of the rotor and the stator through the input device. The working surfaces of the rotor and stator are made with micro-relief in the form of local recesses, which contributes to the formation of cavitation zones and increase the grinding intensity. To increase the service life, the rotor and stator of the disintegrator are made of heat-resistant and wear-resistant material or coated with a wear-resistant coating.

В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого технического решения принята коллоидная мельница для мокрого помола, раскрытая в источнике Касаткин Л.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд.7, М., 1961 г., стр.796.As the closest analogue to the claimed technical solution adopted colloidal mill for wet grinding, disclosed in the source L. Kasatkin Basic processes and apparatuses of chemical technology. Vol. 7, M., 1961, p. 796.

Признаки ближайшего аналога, сходные с существенными признаками предлагаемого технического решения: наличие пары рабочих органов, установленных в корпусе соосно с возможностью относительного взаимного вращения и с зазором между рабочими поверхностями, в который подается обрабатываемый материал, и наличие механизма регулирования упомянутого зазора.Signs of the closest analogue, similar to the essential features of the proposed technical solution: the presence of a pair of working bodies mounted coaxially with the possibility of relative mutual rotation and with a gap between the working surfaces into which the processed material is fed, and the presence of a mechanism for regulating the said gap.

Недостатком ближайшего аналога является низкая интенсивность измельчения, обусловленная выполнением рабочих поверхностей гладкими, т.к. в этом случае измельчение частиц материала происходит только за счет высоких градиентов скоростей, получаемых в результате больших перепадов скоростей на малых расстояниях, соответствующих толщине зазора между статором и ротором.The disadvantage of the closest analogue is the low intensity of grinding, due to the execution of the working surfaces smooth, because in this case, grinding of material particles occurs only due to high velocity gradients obtained as a result of large velocity drops at small distances corresponding to the thickness of the gap between the stator and rotor.

Для повышения интенсивности измельчения за счет процессов кавитации в упомянутой мельнице предусмотрена возможность выполнения на рабочих поверхностях рельефа. Однако процессы кавитации не только способствуют разрушению частиц измельчаемого материала, они также разрушающе воздействуют на поверхности рабочих органов, способствуя их быстрому износу и сглаживанию рельефов.To increase the grinding intensity due to cavitation processes in the mentioned mill, it is possible to perform relief on the working surfaces. However, cavitation processes not only contribute to the destruction of particles of the crushed material, they also have a destructive effect on the surface of the working bodies, contributing to their rapid wear and smoothing of reliefs.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение эффективной и продолжительной работы рабочих органов мельницы в условиях повышенной кавитации.The technical problem, which is aimed by the invention, is to ensure efficient and continuous operation of the working bodies of the mill in conditions of increased cavitation.

Положительным техническим результатом предлагаемого решения является значительное увеличение срока службы рабочих органов в условиях повышенной кавитации с одновременным упрощением процесса их изготовления.A positive technical result of the proposed solution is a significant increase in the service life of working bodies in conditions of increased cavitation while simplifying the process of their manufacture.

Решение технической задачи и упомянутые положительные технические результаты достигаются благодаря тому, что в коллоидной мельнице, содержащей соосно установленные в корпусе с зазором между собой и с возможностью относительного взаимного вращения рабочие органы и механизм регулирования упомянутого зазора, согласно заявляемому изобретению рабочие органы выполнены из материала, состоящего из двух компонентов или более, характеризующегося твердой прочной матрицей и наличием шаровидных мягких включений (включений более мягкого компонента), крупностью от 1 до 100 мкм.The solution of the technical problem and the aforementioned positive technical results are achieved due to the fact that in a colloid mill containing coaxially mounted working bodies with a gap between each other and with the possibility of relative mutual rotation and the regulation mechanism of the said gap, according to the claimed invention, the working bodies are made of material consisting of of two components or more, characterized by a solid strong matrix and the presence of spherical soft inclusions (inclusions of a softer component cient), particle size from 1 to 100 microns.

Вращение рабочих органов, обоих или, как в прототипе, одного, осуществляется относительно их общей оси. В случае неподвижной установки одного из рабочих органов устройство имеет более простое технологическое исполнение. Вращающийся рабочий орган называют ротором, неподвижный - статором. В зазор между рабочими органами подается обрабатываемый материал.The rotation of the working bodies, both or, as in the prototype, one, is carried out relative to their common axis. In the case of a fixed installation of one of the working bodies, the device has a simpler technological design. A rotating working body is called a rotor, motionless - a stator. The processed material is fed into the gap between the working bodies.

Отличительным от прототипа признаком предлагаемой коллоидной мельницы является выполнение рабочих органов из двух- или многокомпонентного материала, характеризующегося твердой прочной матрицей и наличием мягких шаровидных включений. К таким двух- или многокомпонентным материалам относятся различные сплавы и композитные материалы.A distinctive feature of the prototype of the proposed colloidal mill is the implementation of the working bodies of a two- or multicomponent material, characterized by a solid, solid matrix and the presence of soft spherical inclusions. Such two- or multicomponent materials include various alloys and composite materials.

Большим преимуществом таких рабочих органов является то, что изначально они могут быть изготовлены гладкими, что значительно упрощает и удешевляет их производство, а микрорельеф рабочих поверхностей образуется в процессе работы в результате взаимодействия с измельчаемым материалом. Под действием сил трения материала о поверхности рабочих органов происходит вскрытие зерен мягких включений, которые быстро разрушаются и вымываются из более прочной матрицы потоком перерабатываемого материала. В результате на поверхности дисков образуются сферические раковины микронных размеров (микрополости). Размеры этих полостей определяются размером зерна мягких включений. Микрополости создают условия для протекания процессов гидродинамической кавитации, которая увеличивает степень измельчения материала, а также способствует ускорению процессов образования новых микрополостей.The great advantage of such working bodies is that initially they can be made smooth, which greatly simplifies and reduces the cost of their production, and the microrelief of the working surfaces is formed during operation as a result of interaction with the crushed material. Under the action of the friction forces of the material on the surface of the working bodies, soft grains are opened, which quickly break down and are washed out of the stronger matrix by the flow of the processed material. As a result, spherical micron-sized shells (microcavities) are formed on the surface of the disks. The dimensions of these cavities are determined by the grain size of the soft inclusions. Microcavities create conditions for hydrodynamic cavitation processes, which increases the degree of grinding of the material, and also helps to accelerate the formation of new microcavities.

По мере истирания рабочих поверхностей эти раковины (микрополости) разрушаются, но при этом вскрываются новые зерна мягких включений и на рабочих поверхностях рабочих органов образуются новые сферические раковины.As the working surfaces wear, these shells (microcavities) are destroyed, but new grains of soft inclusions are opened and new spherical shells are formed on the working surfaces of the working bodies.

Таким образом, образование микрорельефа рабочих поверхностей достигается за счет структуры материала рабочих органов и их взаимодействия с измельчаемым материалом в процессе работы устройства. В результате обеспечивается продолжительная и эффективная работа рабочих органов мельницы и их высокая кавитационная способность на протяжении всего срока службы.Thus, the formation of the microrelief of the working surfaces is achieved due to the structure of the material of the working bodies and their interaction with the crushed material during the operation of the device. The result is a long and efficient operation of the mill working bodies and their high cavitation ability throughout the entire service life.

Предлагаемое техническое решение позволяет, во-первых, исключить необходимость выполнения зубьев или другого рельефа на рабочих органах при их изготовлении, а во-вторых, обеспечивает значительное увеличение ресурса работы рабочих органов, практически до полного их стирания. В процессе эксплуатации устройства необходимо лишь периодически регулировать зазор между рабочими органами.The proposed technical solution allows, firstly, to eliminate the need for teeth or other relief on the working bodies in their manufacture, and secondly, provides a significant increase in the working life of the working bodies, almost to their complete erasure. During operation of the device, it is only necessary to periodically adjust the gap between the working bodies.

Проведенный заявителем анализ уровня техники не выявил решений, характеризующихся признаками, совпадающими с отличительными признаками заявляемого решения. Это позволяет положительно судить о соответствии заявляемого технического решения требованиям «новизны» и «изобретательского уровня».The analysis of the prior art by the applicant did not reveal solutions characterized by features that coincide with the distinguishing features of the proposed solution. This allows you to positively judge the compliance of the proposed technical solution with the requirements of "novelty" and "inventive step".

Как известно, к двух- или многокомпонентным материалам относятся различные сплавы и композиционные материалы (иначе- композиты).As you know, various alloys and composite materials (aka composites) belong to two- or multicomponent materials.

Наиболее широко известным сплавом, отвечающим содержащимся в формуле характеристикам, является чугун, а именно высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ГОСТ-7293), существенным достоинством которого является доступность и относительно низкая стоимость.The most widely known alloy that meets the characteristics contained in the formula is cast iron, namely high-strength nodular cast iron (GOST-7293), the essential advantage of which is availability and relatively low cost.

Чугун представляет собой железоуглеродистый сплав. Прочная матрица чугуна образована железом. Углерод в чугуне содержится в форме графита, зерна которого имеют серый цвет. Помимо упомянутых достоинств для этого материала характерны: достаточно высокая ударная вязкость и усталостная прочность, хорошая обрабатываемость резанием, антифрикционные свойства, малая чувствительность к внешним концентраторам напряжения (выточки, отверстия, переходы). Из-за микропустот, заполненных графитом, чугун хорошо гасит вибрации (см. кн. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. и др. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990 г., с.150-152).Cast iron is an iron-carbon alloy. Durable cast iron matrix is formed by iron. Carbon in cast iron is contained in the form of graphite, whose grains are gray. In addition to the advantages mentioned above, this material is characterized by a fairly high impact strength and fatigue strength, good machinability, antifriction properties, and low sensitivity to external stress concentrators (recesses, holes, junctions). Due to microvoids filled with graphite, cast iron dampens vibration well (see Prince Lakhtin Yu.M., Leontyeva V.P. et al. Materials Science. Moscow: Mashinostroenie, 1990, pp. 150-152).

Возможно использование и других сплавов с подобной микроструктурой, состоящей из матрицы (иначе - основного твердого раствора на базе какого-либо металла растворителя) и выделившихся частиц другого твердого раствора (включений).It is also possible to use other alloys with a similar microstructure consisting of a matrix (otherwise, a basic solid solution based on some solvent metal) and precipitated particles of another solid solution (inclusions).

В качестве материала для изготовления рабочих органов предлагаемой коллоидной мельницы может быть использован композиционный материал (композит). Композиционным называют искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух компонентов и более, отличающихся по химическому составу и физико-механическим свойствам, разделенных в материале четко выраженной границей.As a material for the manufacture of the working bodies of the proposed colloidal mill can be used composite material (composite). Composite is called an artificially created inhomogeneous continuous material consisting of two or more components that differ in chemical composition and physico-mechanical properties, separated in the material by a clearly defined border.

Компоненты композиционного материала различны по геометрическому признаку. Компонент, который обладает непрерывностью по всему объему, является матрицей. По природе матричного компонента различают полимерные, металлические, углеродные, керамические и другие композиты.The components of the composite material are geometrically different. A component that has continuity throughout its volume is a matrix. The nature of the matrix component distinguishes between polymer, metal, carbon, ceramic and other composites.

Прерывистый (дискретный) компонент, разделенный в объеме композиционного материала, является наполнителем. Наполнитель по своей структуре может иметь вид дисперсных частиц или гранул, в том числе шаровидных. Чаще всего наполнитель является армирующим компонентом, однако возможным является задание любых свойств наполнителя при создании композитного материала (см. мат-лы Физической энциклопедии, Химической энциклопедии, кн. Материаловедение и технология металлов, под ред. Фетисова Г.П., М. Высшая школа, 2006 г., с.390-393).An intermittent (discrete) component, divided in the volume of the composite material, is a filler. The filler in its structure may take the form of dispersed particles or granules, including spherical. Most often, the filler is a reinforcing component, however, it is possible to specify any properties of the filler when creating a composite material (see materials of the Physical Encyclopedia, Chemical Encyclopedia, Prince Materials Science and Technology of Metals, edited by GP Fetisov, M. Higher School , 2006, p. 390-393).

Принципы и методы создания композиционных материалов с заданными свойствами широко известны и освещены в технической литературе. Используя последние, могут быть созданы новые композиты, отвечающие заданным характеристикам и имеющие твердую прочную матрицу и шаровидные мягкие включения в ней, крупностью 1-100 мкм.The principles and methods of creating composite materials with desired properties are widely known and covered in the technical literature. Using the latter, new composites can be created that meet the specified characteristics and have a solid, solid matrix and spherical soft inclusions in it, with a particle size of 1-100 microns.

Композиционные материалы являются дорогостоящими, однако благодаря тому, что рабочие органы предлагаемой коллоидной мельницы имеют большой срок эксплуатации, использование для их изготовления композиционных материалов экономически оправданно.Composite materials are expensive, however, due to the fact that the working bodies of the proposed colloid mill have a long service life, the use of composite materials for their manufacture is economically justified.

Рабочие органы в предлагаемой мельнице могут иметь различное исполнение. Например, они могут быть выполнены в виде дисков с плоской рабочей поверхностью, или в виде конусов с конической рабочей поверхностью, или иначе. При этом оба рабочих органа могут быть установлены с возможностью вращения либо только один.The working bodies in the proposed mill can have a different design. For example, they can be made in the form of disks with a flat working surface, or in the form of cones with a conical working surface, or otherwise. In this case, both working bodies can be installed with the possibility of rotation or only one.

В предпочтительном случае реализации коллоидной мельницы рабочие органы выполнены в виде двух дисков, верхний из которых закреплен на валу электродвигателя, а нижний - смонтирован неподвижно посредством стоек. Механизм регулирования зазора между дисками выполнен в виде винтового механизма регулирования высоты стоек, на которых закреплен нижний диск.In a preferred embodiment of the colloid mill, the working bodies are made in the form of two disks, the upper of which is fixed to the motor shaft, and the lower one is mounted motionless by means of racks. The mechanism for regulating the gap between the disks is made in the form of a screw mechanism for regulating the height of the racks on which the lower disk is fixed.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Возможность промышленной осуществимости предлагаемого технического решения подтверждается приведенным ниже примером и иллюстрирующими материалами, где: на фиг.1 - показана коллоидная мельница, общий вид, схематично; на фиг.2 - фотография исходной рабочей поверхности диска ротора; на фиг.3 - фотография рабочей поверхности диска ротора через 12 часов работы; на фиг.4 - фотография рабочей поверхности диска ротора через 24 часа работы.The possibility of industrial feasibility of the proposed technical solution is confirmed by the following example and illustrative materials, where: in Fig.1 - shows a colloidal mill, a general view, schematically; figure 2 is a photograph of the original working surface of the rotor disk; figure 3 is a photograph of the working surface of the rotor disk after 12 hours of operation; figure 4 is a photograph of the working surface of the rotor disk after 24 hours of operation.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Предлагаемая коллоидная мельница содержит соосно установленные в корпусе рабочие органы в виде дисков 1 и 2. Верхний диск 1 закреплен на валу электродвигателя 3. Нижний диск 2 смонтирован неподвижно посредством стоек 4. Между рабочими поверхностями дисков 1 и 2 образован зазор 5. Механизм регулирования зазора 5 выполнен в виде микровинтов 6, регулирующих высоту стоек 4.The proposed colloidal mill contains coaxially mounted working bodies in the form of disks 1 and 2. The upper disk 1 is mounted on the shaft of the electric motor 3. The lower disk 2 is mounted motionless by means of struts 4. A gap is formed between the working surfaces of the disks 1 and 2 5. The clearance adjustment mechanism 5 made in the form of microscrews 6, regulating the height of the racks 4.

В приведенном примере оба диска 1 и 2 выполнены из высокопрочного чугуна с шаровидными включениями графита. В ином примере реализации мельницы диски 1 и 2 могут быть выполнены из композиционного материала.In the above example, both discs 1 and 2 are made of ductile iron with spherical inclusions of graphite. In another example implementation of the mill discs 1 and 2 can be made of composite material.

В любом случае материал для изготовления дисков состоит, как минимум, из двух компонентов и характеризуется твердой прочной матрицей и наличием шаровидных мягких включений, крупностью 1-100 мкм.In any case, the material for the manufacture of disks consists of at least two components and is characterized by a solid, solid matrix and the presence of spherical soft inclusions, 1-100 microns in size.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Включают двигатель 3 и приводят во вращение диск 1. Через загрузочную воронку 7 подают шликер в зазор 5 между дисками 1 и 2, где происходит измельчение глинистых частиц до коллоидных размеров (менее 200 нм) за счет высоких градиентов скоростей и кавитационных процессов. В процессе измельчения центробежные силы перемещают материал к периферии, откуда он выводится в бункер измельченного материала.The engine 3 is turned on and the disk 1 is rotated. A slip funnel 7 is fed into the gap 5 between the disks 1 and 2, where clay particles are crushed to colloidal sizes (less than 200 nm) due to high velocity gradients and cavitation processes. During the grinding process, centrifugal forces move the material to the periphery, from where it is discharged into the hopper of the crushed material.

Для подтверждения эффекта постоянного образования в процессе работы микрорельефа рабочих поверхностей была проведена съемка одной и той же рабочей поверхности ротора с заданным временным интервалом. Для получения фотографий использовался оптический микроскоп Альтами МЕТ5С с поляризационным фильтром и увеличением ×200.To confirm the effect of constant formation during operation of the microrelief of the working surfaces, a survey was made of the same working surface of the rotor with a given time interval. To obtain photographs, an Altami MET5C optical microscope with a polarizing filter and a magnification of × 200 was used.

Изначально рабочие поверхности дисков 1 и 2 не имеют существенного рельефа, что хорошо видно на фиг.2, где приведена фотография исходной - шлифованной рабочей поверхности роторного диска. В процессе работы под действием сил трения со стороны измельчаемого материала, происходит вскрытие мягких зерен шаровидного графита, которые быстро разрушаются и вымываются потоком перерабатываемого материала из более прочной железной матрицы. В результате чего на рабочих поверхностях дисков образуются сферические раковины микронных размеров, соответствующих размерам графитовых включений. Это хорошо видно на фотографии рабочей поверхности ротора, снятой через 12 часов его работы. Поверхность статора имеет аналогичную структуру.Initially, the working surfaces of the disks 1 and 2 do not have a significant relief, which is clearly seen in figure 2, which shows a photograph of the original - polished working surface of the rotor disk. In the process, under the action of friction forces from the side of the crushed material, soft grains of spherical graphite are opened, which are quickly destroyed and washed out by the stream of the processed material from a more durable iron matrix. As a result, spherical shells of micron sizes corresponding to the sizes of graphite inclusions are formed on the working surfaces of the disks. This is clearly visible in the photograph of the rotor working surface taken after 12 hours of its operation. The stator surface has a similar structure.

Микрополости создают условия для образования и роста кавитационных пузырьков и протекания процессов гидродинамической кавитации, которая увеличивает степень измельчения материала.Microcavities create conditions for the formation and growth of cavitation bubbles and the flow of hydrodynamic cavitation, which increases the degree of grinding of the material.

По мере работы устройства происходит износ рабочих поверхностей дисков 1 и 2, происходит постепенное стирание, разрушение имеющихся на рабочих поверхностях дисков раковин. Однако в то же время происходит вскрытие новых зерен графита и образование новых сферических раковин, уже в другом месте поверхности.As the device operates, wear of the working surfaces of the disks 1 and 2 occurs, a gradual erasure, destruction of the sinks existing on the working surfaces of the disks occurs. However, at the same time, the opening of new grains of graphite and the formation of new spherical shells, already in another place on the surface.

Как видно на изображениях той же рабочей поверхности ротора, выполненной уже через 24 часа работы мельницы (см. фиг.4), микрорельеф рабочей поверхности изменяется. Темные графитовые включения перемещаются, меняется рисунок микрорельефа, но он остается и обеспечивает протекание процессов кавитации.As can be seen in the images of the same working surface of the rotor, made after 24 hours of operation of the mill (see figure 4), the microrelief of the working surface changes. Dark graphite inclusions move, the microrelief pattern changes, but it remains and ensures the course of cavitation processes.

В результате обеспечивается длительная и эффективная работа рабочих органов мельницы, а также их высокая кавитационная способность на протяжении всего срока службы.The result is a long and efficient operation of the working bodies of the mill, as well as their high cavitational ability throughout the entire service life.

Периодически в процессе эксплуатации мельницы микровинтами 6 регулируют величину зазора 5 между дисками 1 и 2.Periodically during operation of the mill, the microscrews 6 adjust the amount of clearance 5 between the disks 1 and 2.

Claims (4)

1. Коллоидная мельница, содержащая соосно установленные в корпусе с зазором между собой и с возможностью относительного взаимного вращения рабочие органы и механизм регулирования упомянутого зазора, отличающаяся тем, что рабочие органы выполнены из материала, состоящего из двух компонентов или более, характеризующегося твердой прочной матрицей и наличием шаровидных мягких включений крупностью 1-100 мкм.1. A colloid mill containing coaxially mounted in the housing with a gap between each other and with the possibility of relative mutual rotation of the working bodies and the regulation mechanism of the said gap, characterized in that the working bodies are made of a material consisting of two components or more, characterized by a solid strong matrix and the presence of spherical soft inclusions with a particle size of 1-100 microns. 2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала для изготовления рабочих органов использован высокопрочный чугун с шаровидными включениями графита.2. The mill according to claim 1, characterized in that high-strength cast iron with spherical inclusions of graphite is used as a material for the manufacture of working bodies. 3. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала для изготовления рабочих органов использован композитный материал.3. The mill according to claim 1, characterized in that as a material for the manufacture of working bodies used composite material. 4. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что рабочие органы выполнены в виде двух дисков, верхний из которых закреплен на валу электродвигателя, а нижний смонтирован неподвижно посредством стоек, при этом механизм регулирования зазора между дисками выполнен в виде винтового механизма регулирования высоты стоек, на которых закреплен нижний диск. 4. The mill according to claim 1, characterized in that the working bodies are made in the form of two disks, the upper of which is mounted on the motor shaft, and the lower is fixedly mounted by means of racks, while the mechanism for regulating the gap between the disks is made in the form of a screw mechanism for regulating the height of the racks on which the lower disk is mounted.
RU2014107324/13A 2014-02-25 2014-02-25 Colloid mill RU2559063C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014107324/13A RU2559063C1 (en) 2014-02-25 2014-02-25 Colloid mill

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014107324/13A RU2559063C1 (en) 2014-02-25 2014-02-25 Colloid mill

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2559063C1 true RU2559063C1 (en) 2015-08-10

Family

ID=53796191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014107324/13A RU2559063C1 (en) 2014-02-25 2014-02-25 Colloid mill

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2559063C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1755576A (en) * 1927-07-23 1930-04-22 Us Colloid Mill Corp Homogenizing mill
SU862972A1 (en) * 1979-12-25 1981-09-15 Воронежский технологический институт Material disintegrating apparatus
RU2139364C1 (en) * 1998-08-10 1999-10-10 Петров Иван Прохорович Beater for hammer mills
RU2177389C2 (en) * 1996-10-01 2001-12-27 Маготто Интернасьональ С.А. Wear-resistant part from composite material
JP2002331248A (en) * 2001-05-09 2002-11-19 Sumitomo Metal Ind Ltd Crushing face member, crusher, and method for manufacturing crushing face member
RU119261U1 (en) * 2011-04-26 2012-08-20 Владимир Иванович Клешканов MICROWAVE DISINTEGRATOR

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1755576A (en) * 1927-07-23 1930-04-22 Us Colloid Mill Corp Homogenizing mill
SU862972A1 (en) * 1979-12-25 1981-09-15 Воронежский технологический институт Material disintegrating apparatus
RU2177389C2 (en) * 1996-10-01 2001-12-27 Маготто Интернасьональ С.А. Wear-resistant part from composite material
RU2139364C1 (en) * 1998-08-10 1999-10-10 Петров Иван Прохорович Beater for hammer mills
JP2002331248A (en) * 2001-05-09 2002-11-19 Sumitomo Metal Ind Ltd Crushing face member, crusher, and method for manufacturing crushing face member
RU119261U1 (en) * 2011-04-26 2012-08-20 Владимир Иванович Клешканов MICROWAVE DISINTEGRATOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU145376U1 (en) CENTRIFUGAL DISK GRINDER
US10421075B2 (en) Grinding apparatus having a rotating receptacle and grinding element
RU2473390C1 (en) "tribos" mill
RU2559063C1 (en) Colloid mill
JP2014046237A (en) Grinding apparatus
RU2457033C1 (en) Loose material grinder
RU2618136C1 (en) Centrifugal device for mixing and grinding
RU2637215C1 (en) Vibrational mill
JP7429039B2 (en) wet bead mill
KR102040879B1 (en) Sieve and pin mill apparatus
Sergeev et al. Inertial rotary vibrational drives for crushers of brittle materials
RU166619U1 (en) EASTER DISK LABORATORY
Dementyeva et al. Use of polystyrene production wastes in selective laser sintering processes
RU79254U1 (en) COLLOIDAL MILL
RU2033857C1 (en) Inertia mill for fine grinding of materials
RU2603038C1 (en) Mill for materials fine grinding
RU2821787C1 (en) Rotary disperser
RU2635142C1 (en) Cavitation generator
JPS62210062A (en) Method and apparatus for finely grinding solid material
JP2017530005A (en) Mill for crushing material bed by compression
SU1146079A1 (en) Colloidal mill
RU2614794C2 (en) Loose material grinder and method thereof
Schwarz Selecting the right centrifuge–The Jargon Demystified
Kurrer et al. Centrifugal tube mill for finest grinding
JP3542382B2 (en) Classifier

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170226