SK852005A3 - Nožový mlyn - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka nožového mlyna na drvenie jedného druhu kovového alebo umelohmotného materiálu, najmä vo forme vzoriek, šrotu a odpadu, kde je potrebné zaistiť presnú výstupnú frakciu drviny. Najčastejšie sa pritom používajú na recyklovanie plastov, gumy, papiera, handier, káblov, farebných kovov a pod.

Doterajší stav techniky

Doposiaľ sa v priemysle plastov a gumy sa používajú modifikované malé nožové mlyny a na špeciálne použitie, napríklad laboratórne účely na homogenizáciu a mletie suchého vláknitého materiálu s prípadným vyšším obsahom tuku, minimlynčeky. Na recyklovanie farebných kovov, káblov a elektrošrotu sa používajú ťažké mlyny rozličnej konštrukcie.

Malé nožové mlyny uskutočňujú homogenizáciu a mletie pomocou ostrých rezných nožov. Ostrie nože je rovné a zviera pritom so smerom otáčania pravý uhol. Nože sú tenké, rezná hrana je sklonená spravidla pod sklonom 15 uhlových stupňov a plocha noža je zbrúsená pod sklonom 30 uhlových stupňov. V tomto geometrickom usporiadaní je zdrojom reznej sily rozdiel v rýchlosti materiálu a rezných nožov. Rýchlosť otáčania je 2000 až 10000 ot./min. a túto je možné krokovo nastavovať spravidla o 500 ot./min. Taktiež dobu mletia je možné nastavovať v rozmedzí 3 minút, pričom mlynček môže byť i prenosný. Nevýhodou týchto zariadení je malá životnosť nožov, malý výkon vhodný len na laboratórne mletie menších už pred upravených kúskov materiálov s malou tvrdosťou a nákladná prevádzka.

Iné malé nožové mlyny sú určené na laboratórne mletie surovín a materiálov do tvrdosti 9 stupňov Mohsa v množstve od 100 do 200 gramov hmotnosti vzorky a veľkosti zrna do 10 mm. V skrini prístroja je voľne zavesené na šesť pružinách vlastné

- 2 mlecie trecie zariadenie s náhonom, zložené z trecieho prstenca a valcového alebo kužeľového valčeka. Horná časť skrine je vybavená vekom uzavierajúcom prístroj v prevádzke. Na ľahšie prenášanie je skriňa vybavená držadlami. K mlynčeku sú dodávané oceľové mlecie misky s mlecím prstencom, ktorý môže byť vyložený tvrdším materiálom, napr. korundom a valčekom. Nevýhodou týchto zariadení je malý výkon vhodnosť len na laboratórne mletie menších už pred upravených kúskov materiálov a nákladná prevádzka.

Ďalšie malé nožové mlyny sú založené na princípe odfrézovania triesok dvoj a viac segmentovou nožovou frézou rotora v kužeľovom statorovom otvore. Takéto zariadenie je však málo produktívne, prevádzkovo nákladné a je vhodné len na laboratórne použitie

Známy je taktiež nožový mlyn na strihanie, drvenie a mletie technologických napr. plastových, kožených, gumových, papierových a textilných odpadov podľa CZ PV 1992-0136, obsahujúci statorovú skriňu, ktorá je tvorená pravouhlým zverencom. Statorová skriňa je vybavená dvoma šikmými statorovými nožmi, z ktorých jeden statorový nôž je umiestnený a upevnený tak, že jeho hrot leží v deliacej rovine statorovej skrine a protiľahlý hrot upevneného statorového noža leží nad deliacou rovinou vo vzdialenosti zodpovedajúcej výške statorového noža, pričom statorové nože zvierajú s rotorovými nožmi výhodne uhol 4 uhlových stupňov. Nevýhodou takéhoto zariadenia je, že svojou konštrukciou nie je vhodné na mletie kovových materiálov.

Známe sú i nožové mlyny na drvenie odpadu z umelých hmôt a menej tvrdých materiálov na veľký prevádzkový výkon. Skriňa mlyna má vstupnú šachtu vybavenú v dolnej časti dlhým pozdĺžnym statorovým nožom, pod ktorým je v skrini otočné osadený valcový rotor s viacerými radiálnymi výklenkami usporiadanými za sebou vo viacerých radoch po obvode rotora až k statorovému nožu, čo umožňuje plynulé vťahovanie odpadu do mlyna s obmedzeným jeho pohybom pri mletí. Mletie sa uskutočňuje buď s vodou alebo suchou cestou. Nevýhodou týchto zariadení je malá životnosť rotorových nožov, vhodnosť drvenia materiálu iba s malou tvrdosťou a nákladná prevádzka.

- 3 Známe sú i ťažké nožové mlyny, ktoré majú násypku, skriňu i výsypku pevne zabezpečenú proti uvolneniu a otvoreniu bezpečnostným mechanicko - elektrickým systémom s vyhodnocovacím kontrolným relé. Obsluha je tým chránená pred nebezpečím úrazu. K otvoreniu mlecieho priestoru môže pritom dôjsť až po odistení bezpečnostných zámkov, pričom pri otvorení mlecieho priestoru je zabezpečené, že jeho rotujúce časti sú v kľude. Takéto rotorové mlyny majú šikmo osadené dlhé rotorové nože a dlhé statorové nože s vyrovnávacími klinmi a vybrúsenými reznými hranami, čím zabezpečujú účinný strih i dlhého a rozmernejšieho materiálu. Prevádzka mlynu sa pritom vyznačuje častými rázmi. Nože sú vybavené dorazovými skrutkami a po ich prebrúsení tieto môžu byť opätovne zoradené na osadenie v skrini. Upínacie skrutky sú predpäté a nemôže dôjsť k ich uvolneniu v prevádzke. Materiál nožov zabezpečuje ich vysokú tvrdosť a húževnatosť bez rizika ich prasknutia. V alternatívnych uskutočneniach môžu byť rotorové i statorové nože vytvorené z niekoľkých za sebou umiestnených segmentov. Nevýhodou takýchto zariadení je, že pri mletí sa pomerne rýchle opotrebuje najmä vstupná časť ostria rotorových nožov nárazmi o povrch hrubého materiálu, kde je ich hrúbka zoslabená zbrúsením, čím je podstatne znížená ich životnosť a zvyšujú sa náklady na ich na zoraďovanie i prevádzku. Nerovnomerným opotrebením celého hrotu nožov vzniká pritom rýchle, najmä u hliníka zatekanie a zlepovanie strihaného materiálu v strede medzi strihacími nožmi, čo vyžaduje buď častú opravu alebo pootočenie, prípadne výmenu strihacích hrotov a používanie ekonomicky nákladného pred upravujúceho zariadenia.

Známy je taktiež drvič plastového odpadu podľa CZ patentu č. 290444, zložený z pracovnej komory s násypkou, rámu nožovej sústavy, elektropohonu a ovládacieho panelu, ktorý má nožovú sústavu tvorenú stacionárnym nožovým roštom pozostávajúcim z minimálne osem pevných doskových nožov a protismerne rotujúcim párom excentrický na rovnobežných hriadeľoch uchytených nožových segmentov, kde každý segment je tvorený minimálne siedmimi v rade na hriadele umiestnenými rotačnými nožmi, ktorých rezné hrany sú pri rotácii v kontakte s reznými hranami pevných nožov nožového roštu a vytvárajú s nimi rezné dvojice. Nevýhodou takýchto zariadení je, že drvič pri mletí materiálu pracuje s veľkými a častými rázmi, čím sa pomerne rýchle opotrebujú statorové a rotorové nože o povrch hrubého mletého materiálu a je podstatne znížená ich životnosť, pri zvýšených nákladoch na zoraďovanie

- 4 a na prevádzku takéhoto mlyna. Nerovnomerným opotrebením celého hrotu nožov rýchle vzniká preto, najmä u hliníka zatekanie a zlepovanie strihaného materiálu medzi strihacími nožmi, čo vyžaduje buď veľmi častú výmenu strihacích hrotov alebo používanie ekonomicky nákladného pred upravujúceho zariadenia

Známy je i nožový mlyn zložený z telesa s násypkou, držiaka statorového noža, rotoru s radiálnymi výstupkami rotorového noža a valcového sita. V telese je pod násypkou umiestnené valcové sito a aspoň dva tenké ploché statorové nože štvorcového prierezu upevnené v držiaku po uhlopriečke, nad ktorými je otočné osadený rotor s dvojicou tenkých plochých rotorových nožov štvorcového prierezu s ostrými hranami upevnené na radiálnom výstupku tak, že zapadajú voľne do seba vyčnievajúce hroty statorových nožov do príslušných zrkadlových priehlbín rotorových nožov, kde statorové i rotorové nože sú zhotovené prevažne zo spekaného karbidu. Statorové nože sú pritom osadené vedľa seba priamočiaro a rovnobežne s osou rotora, rotorové nože sú osadené vedľa seba buď rovnobežne alebo šikmo alebo špirálovito. Nevýhodou takýchto zariadení je, že pri mletí nastáva rázový bodový styk mletého materiálu s ich tenkými hrotmi statorových a rotorových nožov, čím sa pomerne rýchle opotrebuje krehký, ale tvrdý tenký ich materiál zvlášť na vyčnievajúcich ostrých rezných hranách statorových a rotorových nožov nárazmi o povrch hrubého mletého materiálu. Z tohto dôvodu je podstatne znížená životnosť nožov a zvyšujú sa náklady na zoraďovanie i na prevádzku takéhoto mlyna. Mlyn má ďalej malú plochu rezných nástrojov i nízke otáčky rotora a preto vykazuje nízku produktivitu drvenia. Nerovnomerným opotrebením alebo vylomením celého hrotu nožov rýchle vzniká preto, najmä u hliníka zatekanie a zlepovanie drveného materiálu medzi strihacími nožmi, čo vyžaduje buď veľmi častú výmenu strihacích hrotov alebo používanie ekonomicky nákladného pred upravujúceho zariadenia.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky v značnej miere odstraňuje nožový mlyn, zložený z telesa s násypkou, držiaka, statorového noža, rotoru s radiálnymi výstupkami, rotorového noža a valcového sita. Podstatou vynálezu je, že v telese je pod násypkou upevnený

- 5 v držiaku aspoň jeden plochý statorový nôž a valcové sito, nad ktorým je otočné osadený rotor s aspoň jedným radiálnym výstupkom, na ktorom je upevnený plochý rotorový nôž zrkadlového tvaru plochého statorového noža. Plochý statorový nôž je pritom osadený so sklonom od horizontálnej polohy v smere rotácie rotora pod uhlom a v rozsahu 1 až 15 uhlových stupňov a plochý rotorový nôž je osadený dopredu so sklonom od radiálnej polohy proti smeru rotácie rotora pod uhlom β v rozsahu 1 až 15 uhlových stupňov.

Je pritom výhodné, ak má plochý rotorový nôž z oboch strán skosenú reznú hranu od dotyčnice v strede reznej hrany pod uhlom ô, ô' v rozsahu 1 až 30 uhlových stupňov a ak sú rovnaké proti sebe orientované uhly δ a δ' obojstranne skosenej reznej hrany plochého rotorového noža od dotyčnice v strede jeho reznej hrany.

Ďalej je výhodné, ak je aspoň jeden hrot reznej hrany plochého rotorového noža ukončený rádiusom. a/alebo, ak má aspoň časť reznej hrany plochého rotorového noža tvar rádiusu, prípadne ak sú rezné hrany plochého rotorového noža a plochého statorového noža obojstranne symetrické.

Taktiež je výhodné, ak je plochý statorový nôž zložený z aspoň dvoch segmentov upevnených vedľa seba v držiaku a/alebo, ak je plochý rotorový nôž zložený z aspoň jedného segmentu.

Rovnako je výhodné, ak sú segmenty plochého rotorového noža voči osi rotora buď rovnobežné alebo šikmé alebo špirálovité alebo oblé, prípadne šípovité.

Najväčšou výhodou nožového mlyna podľa vynálezu, je že na mletie materiálu sa používajú tuhé hrubé ploché statorové nože, z ktorých všetky štyri hrany vhodným upevnením pod sklonom v držiaku statorových nožov a v radiálnych výstupkoch rotora tvoria rezné hrany bez nutnosti brúsenia a zoslabovania ich povrchu. Výmena rezných hrán je pritom veľmi jednoduchá a časovo nenáročná. Taktiež použitý veľký uhol na hrote nožov výrazne zvyšuje ich životnosť, znižuje náklady na zoraďovanie a určuje vhodnosť zariadenia na veľký výkon vhodný okrem veľkých neupravených kúskov materiálov na laboratórne účely s veľkou tvrdosťou i na bežné málo nákladné prevádzkové mletie - drvenie kovových materiálov vo forme odpadových materiálov, napr. šrotu. Nakoľko nožový mlyn pracuje s minimálnymi rázmi drveného materiálu

- 6 o ostrie strihacích nožov a má pomerne rovnomerné opotrebenie celého hrotu nožov, nevzniká u neho, najmä u hliníka zatekanie a zlepovanie drveného materiálu v strede medzi strihacími nožmi, čo skracuje dobu opráv a výmenu strihacích nožov, pričom takéto zariadenie pri mletí materiálu nevyžaduje používanie ekonomicky nákladného pred upravujúceho zariadenia, ale je vhodné i na takýto účel. Nožový mlyn podľa vynálezu oproti zariadeniam uvedeným v doterajšom stave techniky pracuje teda s podstatne vyššími otáčkami rotora a má i podstatne vyššiu produktivitu drvenia spracovávaného materiálu, čím je vhodný na zaradenie do výkonných prevádzkových pracovných liniek.

Prehľad obrázkov na výkrese

Príklad nožového mlyna podľa vynálezu je znázornený na pripojených výkresoch, kde na obr. 1 je schematický zobrazený nožový mlyn s jedným plochým statorovým nožom a štyrmi rotorovými nožmi, na obr. 2 schematicky zobrazený začiatok strihu susednej dvojice segmentových statorových nožov a segmentu rotorového noža, na obr. 3 schematické zobrazenie ukončenia strihu susednej dvojice segmentových statorových nožov a segmentu rotorového noža, na obr. 4 schematický zobrazený plochý rotorový nôž s rezným ostrým hrotom, na obr. 5 schematický zobrazený plochý rotorový nôž s dvoma reznými ostrými hrotmi, obr. 6 schematicky zobrazený plochý rotorový nôž s hrotom reznej hrany ukončený rádiusom a na obr. 7 schematický zobrazený plochý rotorový nôž so zaoblenou reznou hranou.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Nožový mlyn podľa vynálezu zobrazený na obr. 1 je zložený z telesa 1 s násypkou 2, držiaka 3, statorového noža 4, rotoru 5 s radiálnymi výstupkami 6, rotorového noža 7 a valcového sita 8. Nad valcovým sitom 8 je pritom v telese 1. osadený plochý statorový nôž 4 upevnený v držiaku 3. Ďalej je nad valcovým sitom 8 pod násypkou 2 otočné osadený rotor 5 so štyrmi plochými rotorovým nožmi 7 upevnenými na radiálnych výstupkoch 6 s obojstranne skosenými reznými hranami od

- 7 dotyčnice v strede reznej hrany pod uhlom δ, δ' o hodnote 15 uhlových stupňov. Plochý statorový nôž 4 je ďalej osadený so sklonom od horizontálnej polohy v smere rotácie rotora 5 pod uhlom a o hodnote 8 uhlových stupňov a plochý rotorový nôž 7 je osadený dopredu so sklonom od radiálnej polohy pod sklonom proti smeru rotácie rotora 5 pod uhlom β o hodnote 6 uhlových stupňov. Proti sebe orientované uhly δ a δ' obojstranne skosenej reznej hrany plochého rotorového noža 7 sú pritom rovnaké a rezné hrany plochého rotorového noža 7 i plochého statorového noža 4 sú obojstranne symetrické a vytvárajú v strede reznej hrany ostrý hrot (viď obr. 4). Plochý statorový nôž 4 má zrkadlový tvar plochého rotorového noža 7 a je zložený z dvoch segmentov upevnených vedľa seba v držiaku 3, pričom plochý rotorový nôž 7 tvorí iba jeden segment upevnený na radiálnom výstupku 6 rotora 5 (viď obr. 2, obr. 3) a segmenty plochého rotorového noža 7 sú voči osi rotora 5 umiestnené rovnobežne.

Vo východiskovej polohe nožového mlyna sa materiál určený na mletie, napr. šrot z farebných kovov a pod., buď v dávkach alebo plynulo dopravuje do násypky 2 rotorového mlyna za otáčania rotora 5 a následne gravitáciou padá z násypky 2 na povrch rotujúceho rotora 2 medzi rotorové nože 7, ktoré ho svojou strižnou hnanou v protismernej strižnej hrane statorového noža 4 priebežne plynulo strihajú od hrotu rotorového noža 7 (viď obr. 2) po hroty statorového noža 4 (viď obr. 3). Odstrihnutý materiál potom padá a je následne tlačený rotorovými nožmi 7 po vnútornej strane valcovitého sita 8, otvormi ktorého priebežne prepadávajú rozmerovo menšie jeho odstrižky pod valcovité sito 8 do nezobrazenej bežnej prepravnej nádoby - palety alebo do násypky vhodného známeho prepravného zariadenia. Väčšie odstrižky materiálu ako otvory vo valcovom site 8 sú pritom ďalej presúvané rotorovými nožmi 7 po vnútornej strane valcovitého sita 8 do násypky 2 telesa 1 nožového mlyna, kde sa miešajú a dopĺňajú materiál určený na mletie, pričom opísaný pracovný cyklus sa neustále opakuje za známeho odoberania odstrižkov pod valcovým sitom 8 až po úplne zomletie všetkého mletého materiálu. V prípade poškodenia niektorej reznej hrany buď statorového noža 4 alebo rotorového noža 7 sa rotor 5 nožového mlyna zastaví a z jeho násypky 2 sa odstráni materiál určený na mletie. Následne sa poškodené nože 4, 7 známym spôsobom nahradia buď novými alebo sa ich poškodená rezná hrana známym spôsobom nahradí inou ich nepoškodenou reznou hranou, t. j. po uvoľnení príslušných nožov 4, 7 v držiaku 3 alebo v radiálnom výstupku 6 rotora 5 sa vhodnou

- 8 kombináciou otočenia nožov 4, 7 o 180 uhlových stupňov v niektorej z ich oboch osí súmernosti následne známym spôsobom upevnia v držiaku 4 alebo v radiálnom výstupku 7 rotora 5 a potom sa rotor 5 nožového mlyna obsluhou nožového mlyna roztočí, čím je zariadenie opäť vo východiskovej polohe na mletie potrebného materiálu.

Opísaný a zobrazený príklad nožového mlyna nie je jediným možným podľa vynálezu, nakoľko môže obsahovať dva i viac plochých statorových nožov upevnených v samostatných držiakoch, rotor môže obsahovať jeden, dva, tri alebo viac ako štyri ploché rotorové nože upevnené na radiálnych výstupkoch, obojstranne skosené rezné hrany od dotyčnice v strede reznej hrany môžu byť vytvorené pod uhlom δ, δ' v rozsahu 1 až 30 uhlových stupňov, pričom uhly δ, δ' môžu byť i vzájomne odlišné. Plochý statorový nôž môže byť osadený so sklonom od horizontálnej polohy v smere rotácie rotora pod uhlom a v rozsahu 1 až 15 uhlových stupňov a plochý rotorový nôž môže byť osadený dopredu so sklonom od radiálnej polohy pod sklonom proti smeru rotácie rotora pod uhlom β v rozsahu 1 až 15 uhlových stupňov. Jeden a viac hrotov reznej hrany plochého rotorového noža môžu byť pritom ukončené rádiusom, prípadne aspoň časť reznej hrany plochého rotorového noža môže mať tvar rádiusu. Plochý statorový nôž môže byť taktiež zložený z jedného kusa alebo dvoch a viac segmentov upevnených vedľa seba v držiaku a plochý rotorový nôž môže byť zložený z jedného kusa alebo dvoch a viac segmentov osadených vedľa seba a upevnených na radiálnom výstupku rotora. Segmenty plochého rotorového noža môžu byť voči osi rotora šikmé alebo špirálovité alebo oblé alebo šípovité.

Priemyselná vvužitefnosť

Nožový mlyn podľa vynálezu je možné využívať v priemysle na úpravu šrotového a odpadového materiálu, najmä farebných a železných kovov v metalurgii, na laboratórne drvenie alebo preddrvenie tvrdých vzoriek v metalografii, na drvenie plastov, pneumatík, kože, gumy, papiera, odpadového dreva i ako preddrvič drevnej hmoty pri výrobe drevotriesky, atď.

Claims (15)

1. Nožový mlyn, zložený z telesa (1) s násypkou (2), držiaka (3), statorového noža (4), rotoru (5) s radiálnymi výstupkami (6), rotorového noža (7) a valcového sita (8), vyznačujúci sa tým, že v telese (1) je pod násypkou (2) upevnený v držiaku (3) aspoň jeden plochý statorový nôž (4) a valcové sito (8), nad ktorým je otočné osadený rotor (5) s aspoň jedným radiálnym výstupkom (6), na ktorom je upevnený plochý rotorový nôž (7) zrkadlového tvaru plochého statorového noža (4), pričom plochý statorový nôž (4) je osadený so sklonom od horizontálnej polohy v smere rotácie rotora (5) pod uhlom a v rozsahu 1 až 15 uhlových stupňov a plochý rotorový nôž (7) je osadený dopredu so sklonom od radiálnej polohy proti smeru rotácie rotora (5) pod uhlom β v rozsahu 1 až 15 uhlových stupňov.

2. Nožový mlyn podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že plochý rotorový nôž (7) má z oboch strán skosenú reznú hranu od dotyčnice v strede reznej hrany pod uhlom ô, ô' v rozsahu 1 až 30 uhlových stupňov.

3. Nožový mlyn podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že proti sebe orientované uhly δ a δ' obojstranne skosenej reznej hrany plochého rotorového noža (7) sú rovnaké od dotyčnice v strede jeho reznej hrany.

4. Nožový mlyn podlá nároku 1,vyznačujúci sa tým, že plochý rotorový nôž (7) má z oboch strán skosenú reznú hranu od tangenciálnej plochy v axiálnom smere pod uhlom δ, δ' v rozsahu 1 až 30 uhlových stupňov.

5. Nožový mlyn podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že proti sebe orientované uhly δ a δ' obojstranne skosenej reznej hrany plochého rotorového noža (7) od jej tangenciálnej polohy sú rovnaké.

6. Nožový mlyn podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že aspoň jeden hrot reznej hrany plochého rotorového noža (7) je ukončený rádiusom.

7. Nožový mlyn podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že aspoň časť reznej hrany plochého rotorového noža (7) má tvar rádiusu.

8. Nožový mlyn podľa nároku 1 alebo 2 až 5 , v y z n a č u j ú c i sa tým, že rezné hrany plochého rotorového noža (7) a plochého statorového noža (4) sú obojstranne symetrické.

9. Nožový mlyn podľa nároku 1 alebo 2 až 6, vyznačujúci sa tým, že plochý statorový nôž (4) je zložený z aspoň dvoch segmentov upevnených vedľa seba v držiaku (3).

10. Nožový mlyn podľa nároku 1 alebo 2 až 6, vy zn a č u j ú c i sa t ý m, že plochý rotorový nôž (7) je zložený z aspoň jedného segmentu.

11. Nožový mlyn podľa nároku 8, v y z n a č u j ú c i sa t ý m, že segmenty plochého rotorového noža (7) sú voči osi rotora (5) rovnobežné.

12. Nožový mlyn podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že segmenty plochého rotorového noža (7) sú voči osi rotora (5) šikmé.

13. Nožový mlyn podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že segmenty plochého rotorového noža (7) sú voči osi rotora (5) špirálovité.

14. Nožový mlyn podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že segmenty plochého rotorového noža (7) sú voči osi rotora (5) oblé.

15. Nožový mlyn podľa nároku 8, v y z n a č u j ú c i sa t ý m, že segmenty plochého rotorového noža (7) sú voči osi rotora (5) šípovité.