RU2005606C1

RU2005606C1 - Method for grinding polymeric materials and device for its realization

Info

Publication number: RU2005606C1
Authority: RU
Inventors: С.А. Павлов
Original assignee: Инновационное предприятие "Нива"
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: processing of polymeric material. SUBSTANCE: material is ground in water medium with material mass-to-water mass ratio of 0.2-1.0, and cutting unit rotation speed is within 20-50 m/s. Grinding is carried out in device whose grate and cutting unit are made in form of hole truncated cones arranged with clearance between them and opened on side of large bases with perforated side walls. Angle of wall inclination is 25-75 deg. Grate is installed for axial displacement, ground material circulates in vessel to achieve required particle size. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии и технике переработки полимерного материала, например отходов полимерного производства полиэтиленовой пленки, полупродуктов резинового производства, и может найти применение в химической промышленности, а также в индустрии стройматериалов. The invention relates to a technology and technique for processing polymer material, for example, waste from polymer production of plastic film, semi-products of rubber production, and can find application in the chemical industry, as well as in the building materials industry.

Известен способ, в котором измельчение полимерных материалов осуществляется режущими устройствами. Для интенсификации процесса размола используют вспомогательные вещества. Для устранения плавления полиэтилена при измельчении в данном способе используют охлажденный воздух. A known method in which the grinding of polymeric materials is carried out by cutting devices. To intensify the grinding process, auxiliary substances are used. To eliminate the melting of polyethylene during grinding, this method uses chilled air.

Недостатком известного способа является использование дополнительных веществ, загрязняющих исходный продукт, сложность процесса. The disadvantage of this method is the use of additional substances that pollute the original product, the complexity of the process.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ измельчения полимерных материалов, при котором материал подают между подвижным и вращающимся режущими устройствами. The closest in technical essence and the achieved result is a method of grinding polymer materials, in which the material is fed between a movable and a rotating cutting device.

Недостатками данного способа является неудовлетворительная степень измельчения, повышение температуры при измельчении, в результате чего наблюдается налипание материала на режущие элементы. The disadvantages of this method is the unsatisfactory degree of grinding, an increase in temperature during grinding, as a result of which sticking of the material to the cutting elements is observed.

Известно устройство для измельчения полимерных материалов, содержащее вертикальный цилиндрический корпус со статором из режущих элементов, загрузочный бункер и ротор. На валу ротора укреплен роторный диск с отходящими от него лопатками. Статор содержит основание и ряд измельчающих элементов, проходящих от основания к входному отверстию статора и рассредоточенных по окружности вокруг вала ротора. Каждый статорный элемент имеет режущую кромку для измельчения материала. A device for grinding polymer materials containing a vertical cylindrical body with a stator of cutting elements, a loading hopper and a rotor is known. A rotor disk with blades extending from it is mounted on the rotor shaft. The stator contains a base and a number of grinding elements extending from the base to the stator inlet and distributed around the circumference around the rotor shaft. Each stator element has a cutting edge for grinding material.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, нерациональное взаимное расположение режущих элементов, снижающее эффективность работы при больших скоростях вращения вала, т. к. возможны недопустимые перегрузки на режущие элементы и смятие измельчаемого материала. A disadvantage of the known device is the design complexity, irrational mutual arrangement of the cutting elements, which reduces the efficiency at high speeds of rotation of the shaft, because it is possible unacceptable overload on the cutting elements and crushing of the crushed material.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для измельчения полимерных материалов, содержащее корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, размещенный в нем неподвижный режущий узел в виде решетки и расположенный концентрично решетке внутри нее связанный с приводом вращения режущий узел. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed device is a device for grinding polymer materials, comprising a housing with loading and unloading nozzles, a stationary cutting unit in the form of a lattice placed therein and a cutting unit connected concentrically to the lattice inside it and connected to the rotation drive.

Данное устройство сложно и трудоемко в изготовлении, затруднена заточка режущих кромок. В устройстве невозможно измельчать материал в виде пленки и волокнистого материала в промышленных условиях. Производительность устройства невысока для избежания заклинивания режущего узла. Расход электроэнергии на 10 кг измельчаемого материала 5-8 кВт/ч. This device is difficult and time-consuming to manufacture, sharpening of cutting edges is difficult. In the device it is impossible to grind the material in the form of a film and fibrous material in an industrial environment. The performance of the device is low to avoid jamming of the cutting unit. Power consumption per 10 kg of crushed material 5-8 kW / h.

Задачей настоящего способа является обеспечение качественного измельчения. Это достигается тем, что в способе измельчения материал подают между неподвижным и вращающимся режущими узлами согласно изобретению. Измельчение полимерного материала осуществляют в водной среде при соотношении массы материала к массе жидкости 0,2-1,0, а скорость вращения режущего узла выбирают в пределах 20. . . 50 м/с. The objective of this method is to ensure high-quality grinding. This is achieved by the fact that in the grinding method, the material is fed between the stationary and rotating cutting units according to the invention. The grinding of the polymer material is carried out in an aqueous medium with a ratio of the mass of the material to the mass of the liquid 0.2-1.0, and the rotation speed of the cutting unit is chosen within 20.. . 50 m / s.

Измельчение полимерного материала в водной среде позволяет уменьшить силу трения, снизив тем самым расход энергии, и поддерживать требуемую температуру измельчения. The grinding of the polymer material in an aqueous medium reduces the friction force, thereby reducing energy consumption, and maintains the required grinding temperature.

Задачей решаемой в части устройства является создание несложного в изготовлении устройства для измельчения пленок и волокнистых материалов. The task to be solved in terms of the device is to create a device that is simple to manufacture for grinding films and fibrous materials.

Это достигается тем, что в устройстве для измельчения полимерных материалов, содержащем корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, размещенные в нем неподвижный режущий узел в виде решетки и расположенный концентрично решетки внутри нее связанный с приводом вращения режущий узел, согласно изобретению, решетка и режущий узел выполнены в виде расположенных с зазором друг относительно друга полых усеченных конусов, открытых со стороны больших оснований с перфорированными боковыми стенками, угол наклона которых выбирают равным 25-75^о, при этом решетка установлена с возможностью осевого перемещения.This is achieved by the fact that in the device for grinding polymer materials containing a housing with loading and unloading nozzles, a stationary cutting unit in the form of a lattice and a concentric lattice located inside it connected with a rotation drive, according to the invention, the lattice and cutting unit are made in the form of hollow truncated cones located with a gap relative to each other, open from the side of large bases with perforated side walls, the inclination angle of which is chosen equal to 25-75 ^about while the lattice is installed with the possibility of axial movement.

Преимущество предлагаемого устройства заключается в самозатачиваемости режущих кромок, отсутствие заклинивания режущего узла в процессе измельчения и минимальном расходе энергии. The advantage of the proposed device is the self-sharpening of the cutting edges, the absence of jamming of the cutting unit in the grinding process and the minimum energy consumption.

На фиг. 1 показан общий вид устройства для осуществления способа измельчения; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a General view of the device for implementing the grinding method; in FIG. 2 - section AA in FIG. 1.

В корпусе 1 с загрузочным патрубком 2 и разгрузочным патрубком 3 размещен неподвижный режущий узел в виде решетки 4. Концентрично решетке, внутри нее, расположен режущий узел 5, связанный с приводом вращения, состоящим из вала 6 и подшипников 11. In the housing 1 with a loading nozzle 2 and an unloading nozzle 3 there is a stationary cutting unit in the form of a grill 4. Concentric to the grill, inside it, is a cutting unit 5 connected to a rotation drive consisting of a shaft 6 and bearings 11.

Решетка 4 и режущий узел 5 выполнены в виде расположенных с зазором друг относительно друга полых усеченных конусов, открытых со стороны больших оснований с перфорированными боковыми стенками 7 и 8, угол наклона которых выбирают равным 25-75^о.The grill 4 and the cutting unit 5 are made in the form of hollow truncated cones located with a gap relative to each other, open on the side of large bases with perforated side walls 7 and 8, the inclination angle of which is chosen equal to 25-75 ^about .

Решетка 4 за счет резьбового соединения 9 установлена на нижнем конце трубы 10, что позволяет перемещать ее вдоль боковой стенки 7 и регулировать тем самым зазор между решеткой 4 и режущим узлом 5. The lattice 4 due to the threaded connection 9 is installed on the lower end of the pipe 10, which allows you to move it along the side wall 7 and thereby adjust the gap between the lattice 4 and the cutting unit 5.

Сущность способа поясняется работой устройства. The essence of the method is illustrated by the operation of the device.

Измельчаемый материал в виде гранул размером 3-77 мм подается через патрубок 2 в корпус 1. Одновременно в корпус заливается вода. Вал 6, соединенный с электродвигателем (на фиг. не показан) вращается с линейной скоростью 20-50 м/с. При этом создается насосный эффект, позволяющий втягивать измельчаемый материал внутрь режущего узла 5. Измельчаемый материал циркулирует в емкости до достижения требуемого размера частиц 0,1 мм в течение 5-7 мин, проходя последовательно через отверстия боковых стенок 7 и 8. Заклинивание решетки и режущего узла не наблюдалось. За счет возвратно-поступательного перемещения решетки 4 в процессе работы происходит самозатачивание режущих кромок. The crushed material in the form of granules with a size of 3-77 mm is fed through the pipe 2 into the housing 1. At the same time, water is poured into the housing. A shaft 6 connected to an electric motor (not shown in FIG.) Rotates at a linear speed of 20-50 m / s. This creates a pumping effect that allows you to pull the crushed material inside the cutting unit 5. The crushed material is circulated in the tank until the desired particle size of 0.1 mm is reached for 5-7 minutes, passing sequentially through the holes of the side walls 7 and 8. Jamming of the grill and the cutting No node was observed. Due to the reciprocating movement of the lattice 4 in the process, there is a self-sharpening of the cutting edges.

Примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ и работу заявляемого устройства, приведены ниже. Examples illustrating the proposed method and operation of the inventive device are given below.

Способ реализовывался в устройстве предложенной конструкции вместимостью 1 л. The method was implemented in the device of the proposed design with a capacity of 1 liter.

П р и м е р 1. В устройство загрузили в виде гранул полиэтилен высокого давления в количестве 450 г и 500 мл воды. Измельчение проводили при вращении режущего узла со скоростью 20 м/с. Время измельчения 7 мин. Образовалась суспензия, содержащая частицы размером 0,1 мм. Суспензию слили в фильтр, отделили воду. Расход электроэнергии составил 0,1 кВт/ч. PRI me R 1. The device was loaded in the form of granules of high pressure polyethylene in an amount of 450 g and 500 ml of water. Grinding was carried out by rotating the cutting unit at a speed of 20 m / s. Grinding time 7 min. A suspension was formed containing 0.1 mm particles. The suspension was poured into a filter, water was separated. Electricity consumption was 0.1 kW / h.

Результаты последующих примеров сведены в таблицу. The results of the following examples are summarized in table.

При измельчении сухим способом полиэтиленовой пленки и фторопласта в устройстве заявляемой конструкции добиться измельчения не удалось, режущий узел заклинило. When dry grinding the plastic film and fluoroplastic in the device of the claimed design, it was not possible to achieve grinding, the cutting unit jammed.

П р и м е р 2. Измельчение проводили в устройстве, аналогичном прототипу, а именно в ножевом грануляторе, в котором материал измельчается неподвижными ножами и горизонтально вращающимся ножевым ротором. Измельчали полиэтилен высокого давления гранул 5-7 мм сухим способом. Цикл измельчения составил 6. Расход энергии на измельчение 0,5 кг материала составил 1 кВт/ч. Вследствие повышения температуры наблюдалось налипание материала. (56) Патент США N 3712551, кл. B 02 C 13/09, 241-88, 1973. PRI me R 2. Grinding was carried out in a device similar to the prototype, namely in a knife granulator, in which the material is crushed with fixed knives and a horizontally rotating knife rotor. High pressure polyethylene granules of 5-7 mm were crushed by dry method. The grinding cycle was 6. The energy consumption for grinding 0.5 kg of material was 1 kW / h. Due to the increase in temperature, sticking of the material was observed. (56) U.S. Patent No. 3,712,551, cl. B 02 C 13/09, 241-88, 1973.

Патент ФРГ N 1298867, кл. 50 C 17/01. Germany patent N 1298867, class 50 C 17/01.

Авторское свидетельство СССР N 499127, кл. B 29 B 9/02, B 02 C 18/44, 1976. USSR author's certificate N 499127, cl. B 29 B 9/02, B 02 C 18/44, 1976.

Claims

1. The method of grinding polymer materials, in which the material is fed between a stationary and rotating cutting units, characterized in that the grinding of material is carried out in an aqueous medium with a ratio of the mass of the material to the mass of the liquid 0.2 - 1, and the rotation speed of the cutting unit is selected within 20 - 50 m / s.

2. A device for grinding polymer materials, comprising a housing with loading and unloading nozzles, a stationary cutting unit in the form of a lattice and a concentric lattice located inside it, a cutting unit connected to a rotation drive, characterized in that the lattice and cutting unit are made in the form located with a gap relative to each other, hollow truncated cones, open on the side of large bases, with perforated side walls, the angle of which is chosen equal to 85 - 75 ^o , while the grill is installed axle with the possibility of axial movement.