RU2070092C1

RU2070092C1 - Gear for wet grinding of materials and mechanochemical activation of liquid media

Info

Publication number: RU2070092C1
Application number: RU92001529A
Authority: RU
Inventors: А.В. Козлов; В.И. Мартовщук; Т.В. Мгебришвили; Ю.Б. Преображенский; И.С. Фрейман
Original assignee: Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 1992-10-19
Filing date: 1992-10-19
Publication date: 1996-12-10

Abstract

FIELD: machining of materials with the use of mechanochemical activation. SUBSTANCE: invention may find use in chemical, food, light and many other branches of industry where manufacture of stable finely dispersed emulsions and suspensions is required. Gear includes frame 1, coil-shaped hollow rotor 2 installed into it, cylindrical rollers 3 placed between flanges of rotor for rotation about own axis, loading branch 4 entering space of rotor and unloading branch 5 intercommunicating through space in rotor, holes in side walls of rotor, space which houses rollers and clearances between flanges of rotor and wall of frame. Flanges of rotor have radial grooves, rollers are mounted with their axes in them for movement for contact with wall of frame. Cylindrical surfaces of rollers have circular grooves made in direction towards unloading branch with smooth transition from reduction section to basic one. Circular recess which height exceeds height of rollers with reduced section is made in wall of frame in area of reduced section of rollers. Additional rollers are made fast to flanges or rotor with clearance relative to wall of frame. These rollers have flat protrusions on side facing wall of frame. Flat protrusion has inclination angle of plane of protrusion to plane perpendicular to rotor axis exceeding 0 but less than 90 deg. EFFECT: enhanced efficiency of grinding and degree of activation of material due to provision for complex action on machined material subjected to vibration-impact, displacement, grinding and cavitation actions, increased productivity of gear thanks to forced feed of material into zone of machining. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке материалов с применением механо-химической активации, в частности к гидродинамическим мельницам-смесителям, и может быть использовано в химической, пищевой, легкой и др. отраслях, где необходимо получение устойчивых мелкодисперсных эмульсий и суспензий. The invention relates to the processing of materials using mechanochemical activation, in particular to hydrodynamic mills-mixers, and can be used in chemical, food, light and other industries where it is necessary to obtain stable finely dispersed emulsions and suspensions.

Известны конструкции устройств, предназначенных для измельчения материалов [1 3]
Прототипом для предлагаемого изобретения была выбрана конструкция, содержащая корпус, установленный в нем мелющий рабочий орган и привод последнего, причем мелющий рабочий орган выполнен в виде ротора, на котором по окружности смонтированы ведущие ролики со свободно насаженными на них кольцами [4]
Недостатком конструкции аналогов является то, что при обработке материала размер измельченного материала определяется величиной зазора в ограниченном пределе. В прототипе этот недостаток устранен, однако из-за малого удельного давления колец кратность помола невелика, т. е. качество измельченного материала низкое. При измельчении материала, совершающего свободное падение, работа устройства является малопроизводительной.Known designs of devices for grinding materials [1 3]
The prototype for the present invention was chosen design, comprising a housing, a grinding working body mounted therein and a drive of the latter, the grinding working body being made in the form of a rotor on which drive rollers with rings freely mounted on them are mounted around the circumference [4]
The disadvantage of the design of analogues is that when processing the material, the size of the crushed material is determined by the size of the gap in a limited limit. In the prototype, this disadvantage is eliminated, however, due to the low specific pressure of the rings, the grinding ratio is small, i.e., the quality of the crushed material is low. When grinding material, making a free fall, the operation of the device is inefficient.

Целью изобретения является повышение эффективности измельчения и степени активации материала. The aim of the invention is to increase the grinding efficiency and the degree of activation of the material.

Указанная цель достигается тем, что в конструкцию известного устройства, содержащего корпус, установленный в нем катушкообразный полый ротор, между отбортовками которого размещены цилиндрические ролики, загрузочный и разгрузочный патрубки, сообщенные между собой через полость в роторе, причем отбортовки ротора расположены с зазором относительно стенки корпуса, внесены существенные конструктивные отличия. Отличается устройство тем, что в боковых стенках ротора выполнены отверстия, а в отбортовках ротора радиальные пазы, при этом ролики при помощи осей установлены в пазах с возможностью вращения вокруг собственной оси и перемещения до контакта со стенкой корпуса. Причем нижний конец загрузочного патрубка расположен внутри полости ротора; ролики выполнены с переменным сечением и имеют на цилиндрической поверхности кольцевые выточки, выполненные в направлении к разгрузочному патрубку с плавным переходом от уменьшенного сечения к основному, а на стенке корпуса, в районе уменьшенных сечений роликов выполнена кольцевая выточка, причем высота выточки превышает высоту участка роликов с уменьшенным сечением. Устройство отличается также тем, что оно снабжено дополнительными роликами, жестко закрепленными на отбортовках ротора с зазором относительно стенки корпуса, причем ролики имеют на стороне, обращенной к стенке корпуса, плоский выступ с углом наклона плоскости выступа к плоскости, перпендикулярной оси ротора, более нуля и менее девяноста градусов. This goal is achieved by the fact that in the design of the known device comprising a housing, a coil-shaped hollow rotor installed in it, between the flanges of which cylindrical rollers are placed, loading and unloading nozzles communicated between each other through the cavity in the rotor, and the rotor flanges are located with a gap relative to the housing wall , significant design differences have been introduced. The device differs in that holes are made in the side walls of the rotor, and radial grooves are made in the flanges of the rotor, while the rollers are mounted in the grooves with the help of axes and can be rotated around its own axis and moved to contact with the housing wall. Moreover, the lower end of the loading pipe is located inside the cavity of the rotor; the rollers are made with a variable cross-section and have annular recesses on the cylindrical surface, made in the direction of the discharge pipe with a smooth transition from a reduced section to the main one, and an annular recess is made on the housing wall, in the area of reduced cross-sections of the rollers, and the height of the recess exceeds the height of the roller section with reduced section. The device is also characterized in that it is equipped with additional rollers, rigidly mounted on the flanges of the rotor with a gap relative to the housing wall, and the rollers have on the side facing the housing wall, a flat protrusion with an angle of inclination of the protrusion plane to a plane perpendicular to the axis of the rotor, more than zero and less than ninety degrees.

Отличительной особенностью предлагаемой конструкции является то, что ролики установлены в радиальных пазах отбортовок ротора с возможностью вращения вокруг собственной оси и перемещения до контакта со стенкой корпуса, что позволяет осуществлять сложное (виброударное, сдвиговое, кавитационное) воздействие рабочих элементов на продукт. A distinctive feature of the proposed design is that the rollers are installed in the radial grooves of the flanges of the rotor with the possibility of rotation around its own axis and move to contact with the wall of the housing, which allows a complex (vibration, shear, cavitation) effect of working elements on the product.

Кроме того, в боковых стенках ротора выполнены отверстия, нижний конец загрузочного патрубка расположен внутри полости ротора, а ролики на цилиндрической поверхности имеют кольцевые выточки, выполненные в направлении к разгрузочному патрубку с плавным переходом от уменьшенного сечения к основному. На стенке корпуса, в районе уменьшенных сечений роликов выполнена кольцевая выточка, причем высота выточки превышает высоту участка роликов с уменьшенным сечением. Все это обеспечивает (за счет действия центробежных сил) подачу исходного материала между роликами (в районе их уменьшенного сечения) и задержку более крупных частиц материала на предварительной стадии отработки. In addition, holes are made in the side walls of the rotor, the lower end of the loading nozzle is located inside the rotor cavity, and the rollers on the cylindrical surface have annular recesses made towards the discharge nozzle with a smooth transition from the reduced section to the main one. On the wall of the housing, in the area of reduced sections of the rollers, an annular undercut is made, and the height of the undercut exceeds the height of the portion of the rollers with a reduced section. All this ensures (due to the action of centrifugal forces) the supply of the source material between the rollers (in the area of their reduced section) and the delay of larger particles of material at the preliminary stage of mining.

Превышение высоты кольцевой выточки на стенке корпуса над высотой участков роликов с уменьшенным сечением позволяет производить сепарацию частиц обрабатываемого материала непосредственно перед рабочей зоной, при этом более крупные частицы задерживаются в кольцевой выточке корпуса и по мере их измельчения попадают в рабочую зону устройства. Exceeding the height of the annular recess on the wall of the housing over the height of the sections of the rollers with a reduced cross-section allows the separation of particles of the processed material directly in front of the working area, while larger particles are retained in the annular undercut of the housing and fall into the working area of the device as they are crushed.

Отличительной особенностью является также наличие дополнительных роликов, жестко закрепленных на отбортовках ротора с зазором относительно стенки корпуса, причем эти ролики имеют на стороне, обращенной к стенке корпуса, плоский выступ с углом наклона плоскости выступа к плоскости, перпендикулярной оси ротора, более нуля и менее девяносто градусов, что обеспечивает принудительную подачу обрабатываемого материала в направлении к выходному патрубку, а следовательно,и увеличение производительности устройства. A distinctive feature is the presence of additional rollers, rigidly fixed on the flanges of the rotor with a gap relative to the housing wall, and these rollers have on the side facing the housing wall, a flat protrusion with an angle of inclination of the protrusion plane to a plane perpendicular to the axis of the rotor, more than zero and less than ninety degrees, which provides a forced supply of the processed material in the direction of the outlet pipe, and consequently, an increase in the productivity of the device.

Указанные отличительные признаки и эквивалентные им в известных технических решениях не обнаружены. Это позволяет сделать вывод о соответствии их критерию "существенные отличия". These distinctive features and their equivalents are not found in the known technical solutions. This allows us to conclude that they meet the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 конструкция дополнительного ролика, жестко закрепленного на отбортовках ротора; на фиг. 3 вид А на фиг. 2. In FIG. 1 shows a General view of the device; in FIG. 2 design of an additional roller rigidly fixed to the flanges of the rotor; in FIG. 3, view A in FIG. 2.

В корпусе 1 установлен катушкообразный полый ротор 2, между отбортовками 8 которого размещены с возможностью вращения вокруг собственной оси цилиндрические ролики 3. Загрузочный патрубок 4 и разгрузочный патрубок 5 сообщаются между собой через полость 9 в роторе, отверстия 10 в боковых стенках ротора, полость 11, в которой размещены ролики и зазоры 12 между отбортовками ротора и стенкой корпуса. A coil-shaped hollow rotor 2 is installed in the housing 1, between the flanges 8 of which cylindrical rollers 3 are arranged rotatably around its own axis 3. The loading nozzle 4 and the unloading nozzle 5 communicate with each other through a cavity 9 in the rotor, holes 10 in the side walls of the rotor, cavity 11, in which the rollers and gaps 12 are placed between the flanges of the rotor and the wall of the housing.

Дополнительные ролики 6 жестко закреплены на отбортовках ротора с зазором относительно стенки корпуса. Эти ролики имеют на стороне, обращенной к стенке корпуса, плоский выступ 7 с углом наклона плоскости выступа к плоскости,перпендикулярной оси ротора, более нуля и менее девяноста градусов. Additional rollers 6 are rigidly fixed to the flanges of the rotor with a gap relative to the wall of the housing. These rollers have on the side facing the wall of the housing, a flat protrusion 7 with an angle of inclination of the protrusion plane to a plane perpendicular to the axis of the rotor, more than zero and less than ninety degrees.

Устройство работает следующим образом. Исходный продукт через загрузочный патрубок 4 попадает в полость 9 вращающегося ротора 2 и центробежными силами отбрасывается через отверстия 10 в боковой поверхности ротора и через зазоры между роликами 3 (в районе выполненных на роликах кольцевых выточек 15) попадает на стенку корпуса. Центробежные силы прижимают ролики к стенке корпуса, т. к. ролики установлены своими осями 14 в радиальных пазах 13 отбортовок 8 ротора. От сил трения о стенку корпуса ролики вращают, а так как они не жестко связаны с ротором, то при этом ролики совершают и виброколебательные движения, чем обеспечивается сложное воздействие на обрабатываемый продукт, испытывающий виброударные, сдвиговые, истирающие, кавитационные нагрузки. The device operates as follows. The initial product through the loading pipe 4 enters the cavity 9 of the rotating rotor 2 and is discarded by centrifugal forces through the holes 10 in the side surface of the rotor and through the gaps between the rollers 3 (in the region of the ring grooves 15 made on the rollers) it enters the housing wall. Centrifugal forces press the rollers against the housing wall, since the rollers are mounted with their own axles 14 in the radial grooves of 13 flanges of the 8 rotor. From the forces of friction against the wall of the housing, the rollers rotate, and since they are not rigidly connected with the rotor, the rollers also perform vibrational movements, which ensures a complex effect on the processed product, experiencing vibration, shear, abrasion, and cavitation loads.

Плавный переход от уменьшенного сечения 16 роликов к основному 17 и кольцевая выточка 18 на корпусе обеспечивают задержку крупных частиц продукта в зоне предварительной обработки и попадание в собственно рабочую зону устройства более мелких частиц. A smooth transition from a reduced cross section 16 of the rollers to the main 17 and an annular groove 18 on the housing ensure the retention of large particles of the product in the pretreatment zone and the ingress of smaller particles into the actual working area of the device.

Для увеличения производительности установки введены дополнительные ролики 6 с плоским выступом 7, которые жестко закреплены на роторе. При вращении ротора дополнительные ролики своим выступом воздействуют на продукт, отбрасывая его в рабочую зону (в сторону разгрузочного патрубка). To increase the productivity of the installation introduced additional rollers 6 with a flat ledge 7, which are rigidly fixed to the rotor. When the rotor rotates, additional rollers act with their protrusion on the product, discarding it into the working area (towards the discharge pipe).

Производительность устройства будет определяться количеством дополнительных роликов и углом наклона плоского выступа, значение которого может быть более нуля и менее девяноста градусов. The performance of the device will be determined by the number of additional rollers and the angle of inclination of the flat protrusion, the value of which can be more than zero and less than ninety degrees.

Совокупность перечисленных свойств позволяет повысить эффективность измельчения материалов и повысить степень активации жидких сред. The combination of these properties can improve the efficiency of grinding materials and increase the degree of activation of liquid media.

Claims

1. A device for wet grinding of materials and mechanochemical activation of liquid media, comprising a housing, a coil-shaped hollow rotor installed in it, between the flanges of which cylindrical rollers are placed, loading and unloading nozzles communicated between each other through the cavity in the rotor, and the rotor flanges are located with a gap with respect to housing walls, characterized in that holes are made in the side walls of the rotor, and radial grooves are made in the flanges of the rotor, while the rollers are installed in the grooves using the axes rotatable about its axis and move into contact with the housing wall.

2. The device according to p. 1, characterized in that the lower end of the loading pipe is located inside the cavity of the rotor.

3. The device according to p. 1, characterized in that the rollers are made with a variable cross section and have annular recesses on the cylindrical surface, made in the direction of the discharge pipe with a smooth transition from a reduced section to the main one, and on the housing wall, in the area of reduced roller sections an annular undercut is made, and the undercut height exceeds the height of the roller section with a reduced cross section.

4. The device according to p. 1, characterized in that it is equipped with additional rollers, rigidly mounted on the flanges of the rotor with a gap relative to the wall of the housing, and the rollers have on the side facing the wall of the housing, a flat protrusion with an angle of inclination of the protrusion plane to a plane perpendicular to the axis of the rotor, more than 0 and less than 90 ^o .