SU1715416A1

SU1715416A1 - Device for comminution of fibrous materials

Info

Publication number: SU1715416A1
Application number: SU894773479A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Викторович Бывшев; Валерий Иванович Ковалев
Original assignee: Сибирский технологический институт
Priority date: 1989-12-25
Filing date: 1989-12-25
Publication date: 1992-02-28

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл измельчени волокнистых материалов и получени высокодисперсных стойких эмульсий за счет обработки последних в звуковом поле. Цель - повышение эффективности измельчени за счет обеспечени оптимальных значений амплитуды колебаний концов пластин-резонаторов и повышени их долговечности. Устройство содержит корпус 1 с щелевыми соплами 2 дл подачи^-^^ГЧ"^измельчаемого материала и резонатора 3, выполненные в еиде камертона 4, имеющего по обе стороны от его основани 5 концевые валы 7, жестко закрепленные в стенкдх. корпуса. Диаметр вала 7 определ етс из соотношени d —•у -Огде d - диаметр вала; В - ширина основани камертона; I - длина скручиваемой части вала; L-длина консоли пластины-резонато^ ра; сг- напр жение, действующее в наиболее опасном сечении вала;. G - модуль упругости при сдвиге материала, из которого изготовлен вал; у-оптимальна величина амплитуды колебани свободного конца пластины-резонатора. 3 ил.. ^*^"••^tел!:>&.ioJ>&The invention relates to devices for grinding fibrous materials and producing highly dispersed, stable emulsions by treating the latter in a sound field. The goal is to increase the grinding efficiency by providing optimal values of the amplitude of oscillations of the ends of the resonator plates and increasing their durability. The device includes a housing 1 with slit nozzles 2 for supplying a ^ - ^^ HF "^ of the material being crushed and a resonator 3, made in the tuning fork 4, having on either side of its base 5 end shafts 7 rigidly fixed in the wall housing. Shaft diameter 7 is determined from the ratio d - • y - Where d is the diameter of the shaft; B is the width of the base of the tuning fork; I is the length of the twisted part of the shaft; L is the length of the arm of the resonator plate; compression voltage acting in the most dangerous section of the shaft ;. G - modulus of elasticity in shear of the material from which the shaft is made; y-optimum . Oscillation amplitude value at the free end of cavity plate 3 yl .. ^ * ^ "•• ^ Tel: > & .ioJ > &!

Description

Изобретение относится к устройствам для измельчения волокнистых материалов и получения высокодисперсных стойких эмульсий за счет обработки последних в звуковом поле.The invention relates to a device for grinding fibrous materials and obtaining highly dispersed stable emulsions by processing the latter in a sound field.

Целью изобретения является повышение эффективности измельчения за счет обеспечения оптимальных значений амплитуды колебаний концов пластин-резонаторов и повышения их долговечности.The aim of the invention is to increase the grinding efficiency by ensuring optimal values of the amplitude of oscillation of the ends of the resonator plates and increase their durability.

. На фиг.1 показано устройство для измельчения материалов, продольный разрез: на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З разрез Б-Б на фиг.2.. Figure 1 shows a device for grinding materials, a longitudinal section: in figure 2 - section aa in figure 1; in Fig.3 section BB in Fig.2.

Устройство включает в себя корпус 1 с размещенными в нем щелевыми соплами 2 для подачи измельчаемого материала и резонаторы 3 для измельчения материала в ^звуковом поле. Каждый резонатор-выполнен в виде камертона 4, имеющего по обе стороны от его основания 5 жестко закрепленные в боковых стенках 6 корпуса концевые валы 7. Диаметр вала определяется из соотношения g(L + B/2)² , , _y._G.(TTp^²' где d - диаметр вала:The device includes a housing 1 with slotted nozzles 2 located therein for feeding the material to be ground and resonators 3 for grinding the material in a sound field. Each resonator is made in the form of a tuning fork 4, having end shafts 7 rigidly fixed on the side walls of the housing 6 on the sides of its base 5. The shaft diameter is determined from the ratio g (L + B / 2) ² _{,, y} . _G. (TTp ^ ² 'where d is the shaft diameter:

В - ширина основания камертона; I - длина скручиваемой части вала;In - the width of the base of the tuning fork; I is the length of the twisted part of the shaft;

L - длина консоли пластины-резонатора;L is the length of the console of the resonator plate;

σ- напряжение, действующее в наиболее опасном сечении вала;σ is the voltage acting in the most dangerous section of the shaft;

G - модуль упругости материала вала на сдвиг;G is the shear modulus of elasticity of the shaft material;

. у - оптимальная величина амплитуды колебаний свободного конца пластины-резонатора.. y is the optimal value of the amplitude of oscillations of the free end of the resonator plate.

Устройство для измельчения волокнистых материалов работает следующим образом.A device for grinding fibrous materials works as follows.

Суспензия (например, асбеста) вытекает из щелевых сопел 2 в виде струи, попадает на край 8 пластины-резонатора 3 камертона 4 и разбивается краями так, что с обеих сторон пластин появляются вихри, которые вызывают периодические изменения давления, распространяющегося по жидкости в виде упругой или звуковой волны, Достигнув основания струи около сопла 2, волны воздействуют на саму струю. Это приводит к тому, что в системе струя- край пластины-резонатора возникает положительная обратная связь и устанавливаются автоколебания, при этом по пластинам 3 распространяется крутильная волна и сис тема вал 7 - пластина 3 совершает собственные колебания.A suspension (for example, asbestos) flows out of the slotted nozzles 2 in the form of a jet, hits the edge 8 of the resonator plate 3 of the tuning fork 4 and breaks up with the edges so that vortices appear on both sides of the plates, which cause periodic changes in the pressure propagating in the fluid in the form of elastic or sound wave, Having reached the base of the jet near the nozzle 2, the waves act on the jet itself. This leads to the fact that a positive feedback arises in the jet – edge system of the resonator plate and self-oscillations are established, while a torsional wave propagates through the plates 3 and the system 7 — the plate 3 makes its own oscillations.

В предложенном устройстве осуществлено разделение двух основных работ - работы измельчения и работы упругой деформации между двумя органами: пластинами-резонаторами 3 и скручиваемыми валами 7.In the proposed device, the separation of two main works is carried out - the grinding work and the work of elastic deformation between two organs: resonator plates 3 and twisted shafts 7.

При малых отклонениях края 8 пластины 3 от положения равновесия поступление энергии с вытекающей из сопла 2 струи больше потерь энергии, накапливаемой при закручивании вала 7 и последующем раскручивании. Это приводит к тому, что система вал-пластина, выведенная из состояния равновесия, начинает раскачиваться и совершать собственные колебания. При увеличении амплитуды колебаний потери энергии возрастают и при некоторой амплитуде, соответствующей установившемся оптимальному режиму, достигается энергетический баланс. Поскольку вал 7 является упругой опорой, частоты колебаний пластин и вала выравниваются и между фазами их колебаний устанавливаются вполне определенные отношения, т.е. происходит синхронизация колебаний системы вал-пластина.With small deviations of the edge 8 of the plate 3 from the equilibrium position, the energy input from the jet flowing out of the nozzle 2 is greater than the energy loss accumulated when the shaft 7 is twisted and then untwisted. This leads to the fact that the shaft-plate system, taken out of equilibrium, begins to swing and make its own vibrations. With an increase in the amplitude of the oscillations, the energy loss increases, and with a certain amplitude corresponding to the steady-state optimal mode, an energy balance is achieved. Since the shaft 7 is an elastic support, the vibration frequencies of the plates and the shaft are aligned and quite certain relations are established between the phases of their vibrations, i.e. synchronization of oscillations of the shaft-plate system occurs.

Использование предложенного устройства позволит интенсифицировать процесс измельчения при скорости истечения струи из сопла в 2-3 раза меньшей критической за счет того, что расчетные параметры вала 7 (т.е. геометрические параметры вала) обеспечивают 4- и более кратный запас прочности вала в его поперечном сечении, повысить работоспособность устройства практически до бесконечности за счет того, что работа измельчения и работа упругой деформации распределяется между двумя органами; повысить качество измельчения за счет обеспечения значительных по величине значений амплитуды колебаний свободного конца пластины 3 (края 8); снизить энергозатраты и время измельчения единицы объема суспензии, а также повысить производительность устройства.Using the proposed device will intensify the grinding process at a speed of flow of the jet from the nozzle 2-3 times less critical due to the fact that the calculated parameters of the shaft 7 (i.e. the geometric parameters of the shaft) provide a 4- or more-fold margin of safety of the shaft in its transverse cross-section, increase the efficiency of the device almost to infinity due to the fact that the grinding work and the work of elastic deformation are distributed between two organs; to improve the grinding quality by providing significant values of the amplitude of oscillations of the free end of the plate 3 (edge 8); reduce energy consumption and grinding time per unit volume of the suspension, as well as increase the productivity of the device.

Claims

The invention relates to devices for grinding fibrous materials and producing highly dispersed, resistant emulsions by treating the latter in a sound field. The aim of the invention is to increase the grinding efficiency by providing optimal values of the amplitude of oscillation of the ends of the resonator plates and increasing their durability. . Figure 1 shows a device for grinding materials, a longitudinal section; figure 2 - section aa in figure 1; in FIG. 3, section BB in FIG.

2. The device includes a housing 1c with slit nozzles 2 accommodated therein for supplying the material to be ground and resonators 3 for grinding the material in a sound field. Each resonator is made in the form of a tuning fork 4, having on either side of its base 5 rigidly fixed in the side walls 6 of the housing end shaft 7, the shaft diameter is determined from the ratio g (L4-B / 2f L + B / 2 where d is the diameter shaft; B is the width of the base of the tuning fork; I is the length of the twisted shaft part; L is the length of the console of the resonator plate: and is the voltage acting in the most dangerous section of the shaft; G is the modulus of elasticity of the shaft material at the SHIFT; oscillations of the free end of the resonator plate. A device for grinding The fibrous materials work as follows: The suspension (for example, asbestos) flows out of the slotted nozzles 2 in the form of a jet, falls on the edge 8 of the resonator plate 3 of the tuning fork 4 and is broken by the edges so that vortices appear on both sides of the plates changes in pressure propagating through the fluid in the form of an elastic or sound wave. Upon reaching the base of the jet near nozzle 2, the waves act on the jet itself. This leads to the fact that in the jet system — the edge of the resonator plate — positive feedback arises and self-oscillations are established, a torsional wave propagates over the plates 3 and the shaft 7 – plate 3 system oscillates itself. In the proposed device, the separation of two main works - the work of grinding and the work of elastic deformation between the two organs; resonator plates 3 and twisted shafts 7. With small deviations of the edge 8 of the plate 3 from the equilibrium position, the energy input from the jet flowing out of the nozzle 2 is greater than the energy losses accumulated during the tightening of the shaft 7 and subsequent unwinding. This leads to the fact that the shaft-plate system, brought out of equilibrium, starts to swing and oscillate. With an increase in the amplitude of oscillations, the energy losses increase and with a certain amplitude corresponding to the established optimal regime, an energy balance is achieved. Since the shaft 7 is an elastic support, the oscillation frequencies of the plates and the shaft are equalized and quite definite relations are established between the phases of their oscillations, i.e. the oscillation of the shaft-plate system is synchronized. Using the proposed device will allow to intensify the grinding process at a speed of jet outflow from the nozzle 2-3 times less critical due to the fact that the design parameters of the shaft 7 (i.e. the geometric parameters of the shaft) provide 4 or more times the safety margin of the shaft in its transverse section, to increase the working capacity of the device almost to infinity due to the fact that the work of grinding and the work of elastic deformation are distributed between two organs; to improve the quality of grinding by providing significant values of the amplitude of oscillations of the free end of the plate 3 (edge 8); reduce energy consumption and time of grinding a unit volume of suspension, as well as improve the performance of the device. Apparatus of the Invention A device for grinding fibrous materials, including a housing with slotted nozzles arranged therein for feeding material and resonators for grinding material in a sound field, characterized in that, in order to increase the grinding efficiency by providing optimum amplitudes of oscillations of the ends of the resonator plates and increasing their durability, each resonator is made in the form of a tuning fork, having