Изобретение относится к средствам измельчения пастообразных материалов, в частности красок, и может быть использовано в конструкциях бисерных мельниц, предназначенных для изготовления красок путем измельчения и смешения их компонентов.The invention relates to means for grinding paste materials, in particular paints, and can be used in the construction of bead mills intended for the manufacture of paints by grinding and mixing their components.
Известны конструкции бисерных мельниц, внутренняя рабочая поверхность корпусов которых выполнена в виде гладких и негладких цилиндров, конусов, призм [Горловский И.А., Козулин Н.А. Оборудование заводов лакокрасочной промышленности: Учебное пособие для вузов. - Изд. 3-е перераб. и доп. - Л.: Химия, 1980. - 376 с, ил., Европейское руководство по лакокрасочным материалам и покрытиям. - 2-е изд. стереотип. / Т.Брок, М.Гротэклаус, П.Мишке. - М.: Пэйнт-Медиа, 2007. - 548 с].There are known designs of bead mills, the inner working surface of the cases of which is made in the form of smooth and non-smooth cylinders, cones, prisms [Gorlovsky IA, Kozulin N.A. Equipment factories for the paint industry: Textbook for universities. - Ed. 3rd rev. and add. - L .: Chemistry, 1980. - 376 p., Ill., European Guide to Paints and Coatings. - 2nd ed. stereotype. / T. Brock, M. Groteklaus, P. Mishke. - M.: Paint Media, 2007. - 548 s].
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является рабочий цилиндр бисерной мельницы (прототип), содержащий наружную рубашку, штуцера для ввода и вывода теплоносителя, внутренний корпус, поперечное сечение которого выполнено в форме квадрата с закругленными углами [патент Российской Федерации №2021018, МПК B02C 17/16, 1994 (прототип)]. Основным недостатком данного рабочего цилиндра бисерной мельницы является стационарный осесимметричный режим движения бисера и жидкой дисперсии при приготовлении краски при любых оборотах вращательного движения ротора бисерной мельницы. Для обеспечения эффективного переноса массы, импульса и тепла в системе жидкость-твердое требуется рабочий цилиндр бисерной мельницы с внутренней рабочей поверхностью асимметричной формы.Closest to the proposed technical essence is the working cylinder of a bead mill (prototype), containing an outer jacket, fittings for the input and output of the coolant, an inner case, the cross section of which is made in the form of a square with rounded corners [patent of the Russian Federation No. 2021018, IPC B02C 17 / 16, 1994 (prototype)]. The main disadvantage of this working cylinder of the bead mill is the stationary axisymmetric mode of movement of the beads and liquid dispersion during the preparation of paint at any speed of rotation of the rotor of the bead mill. To ensure effective transfer of mass, momentum and heat in a liquid-solid system, a working cylinder of a bead mill with an asymmetric inner working surface is required.
Задача изобретения - повышение эффективности перемешивания и диспергирования жидких и твердых материалов.The objective of the invention is to increase the efficiency of mixing and dispersion of liquid and solid materials.
Эта задача достигается тем, что поперечное сечение внутреннего корпуса выполнено в форме квадрата с закругленными углами и корпус вдоль оси разделен на камеры поперечными перегородками, внутренний диаметр которых равен стороне квадрата.This task is achieved in that the cross section of the inner casing is made in the form of a square with rounded corners and the casing along the axis is divided into chambers by transverse partitions whose inner diameter is equal to the side of the square.
Такое конструктивное исполнение рабочего цилиндра бисерной мельницы позволяет при прочих равных условиях значительно повысить эффективность бисерных мельниц: сократить время изготовления красок, повысить качество смешения их компонентов, снизить энергетические затраты. Выполнение поперечного сечения внутреннего корпуса в форме квадрата с закругленными углами периодически изменяет величину давления в поперечном сечении корпуса при вращении ротора мельницы и способствует возникновению пульсаций давления, возникновению вихревых зон в углах квадрата. Кроме того, такой рабочий цилиндр бисерной мельницы позволяет увеличить примерно на 15% боковую поверхность теплообмена. Разделение внутреннего корпуса рабочего цилиндра бисерной мельницы на камеры поперечными перегородками, внутренний диаметр которых равен стороне квадрата, позволяет использовать в предлагаемом техническом решении роторы от типовых бисерных мельниц с цилиндрическими рабочими поверхностями, так как при таком конструктивном исполнении исключается перемещение бисера из одной камеры в другую.Such a design of the working cylinder of the bead mill allows, other things being equal, to significantly increase the efficiency of bead mills: reduce the time of manufacture of paints, improve the quality of mixing of their components, reduce energy costs. The implementation of the cross section of the inner casing in the form of a square with rounded corners periodically changes the pressure in the cross section of the casing during rotation of the mill rotor and contributes to the occurrence of pressure pulsations, the appearance of vortex zones in the corners of the square. In addition, such a working cylinder of a bead mill makes it possible to increase the heat exchange lateral surface by about 15%. The separation of the inner case of the working cylinder of the bead mill into chambers by transverse partitions, the inner diameter of which is equal to the side of the square, makes it possible to use rotors from typical bead mills with cylindrical working surfaces in the proposed technical solution, since with this design the movement of beads from one chamber to another is excluded.
На фиг.1 показан предлагаемый рабочий цилиндр бисерной мельницы, продольный разрез, на фиг.2 - сечение А-А.Figure 1 shows the proposed working cylinder of a bead mill, a longitudinal section, figure 2 is a section aa.
Рабочий цилиндр бисерной мельницы содержит наружную рубашку 1 и штуцера 2 и 3 для ввода и вывода теплоносителя, внутренний корпус 4, поперечное сечение которого выполнено в форме квадрата с закругленными углами. Внутренний корпус вдоль оси разделен на камеры поперечными перегородками 5. Внутренний диаметр поперечных перегородок равен внутренней поперечной стороне корпуса.The slave cylinder of the bead mill contains an outer jacket 1 and a fitting 2 and 3 for the input and output of the coolant, the inner housing 4, the cross section of which is made in the form of a square with rounded corners. The inner casing along the axis is divided into chambers by transverse partitions 5. The inner diameter of the transverse partitions is equal to the inner transverse side of the casing.
Рабочий цилиндр бисерной мельницы работает следующим образом. В процессе изготовления красок во внутренний корпус 4 подают компоненты краски, сообщают вращательное движение ротору, дискам и бисеру (на фиг. не изображены). Благодаря предложенному техническому решению рабочего цилиндра обеспечивается нестационарное движение краски и бисера во внутренних камерах бисерной мельницы и достигается необходимое качество дисперсии, причем значительно быстрее по сравнению с аналогом и прототипом.The working cylinder of a bead mill operates as follows. In the process of manufacturing paints, components of the paint are supplied to the inner casing 4, rotational movement of the rotor, discs and beads is reported (not shown in FIG.). Thanks to the proposed technical solution of the working cylinder, unsteady movement of paint and beads in the inner chambers of the bead mill is ensured and the required dispersion quality is achieved, and much faster than the analog and prototype.