Спосіб подрібнювання і змішування матеріалу та подрібнювально-змішувальна установка для його реалізації

1. Спосіб подрібнювання й змішування матеріалу, що включає завантаження рідини в замкнений об'єм, створення турбулентного нестисливого потоку рідкого середовища, завантаження подрібнюваного матеріалу, його подрібнювання механічним шляхом у турбулентному нестисливому потоці рідкого середовища, який відрізняється тим, що завантаження подрібнюваного матеріалу виконують порціями, а подрібнювання здійснюють під дією гідроудару й кавітаційного імпульсу. C2 2 65134 1 3 однакового протягом усього шляху, що дорівнює довжині тора. Для досягнення необхідного ступеня подрібнювання процес може повторюватися багаторазово, для цього тор приводять у зворотнопоступальний рух. Зазначений пристрій не може бути ефективно використаний у системі для готування сумішей, оскільки в даному випадку передбачається сухий розмел зерна (матеріалу, що подрібнюється) без застосування рідини. Найбільш близьким до заявлених способу й пристрою за технічною сутністю й результатом, що досягається, є спосіб тонкого подрібнювання м'яких порід і пристрій для його здійснення [патент РФ №2034656, МПК 6ВО2 С19/00, 1995р.]. Відомий спосіб включає завантаження породи в замкнений об'єм, його герметизацію, роздрібнювання лопатами імпелера й вихровими потоками середовища, при цьому подрібнювання породи здійснюють у турбулентному нестисливому потоці рідкого середовища. Пристрій, що здійснює даний спосіб, містить дробильну камеру з імпелером, що закривається герметичною кришкою, електродвигун дробарки через тягу шарнірно з'єднаний з диском, закріпленим на валі другого електродвигуна, що створює через диск і тягу відхилення корпуса дробарки від горизонтальної осі у вертикальній площині на гострий кут. Спосіб реалізується так Матеріал, що подрібнюється, разом із водою завантажують до камери дробарки, камера герметично закривається кришкою, включається електродвигун. При сталій частоті обертання імпелера частки матеріалу, що подрібнюється, і води за рахунок зростаючої дії відцентрових сил починають циркулювати й спрямовуються від центра камери до стінок, прагнучи заповнити всю вільну поверхню стінок, піднімаються по стінках, вдаряються об кришку, потоки прагнуть по кришці назустріч один одному, і в центрі камери, де перестає діяти відцентрова сила, падають на площину обертання імпелера. Для прискорення подрібнювання через тяговодисковий механізм включають другий електродвигун, що розгойдує дробарку у вертикальній площині навколо горизонтальної осі, рівнобіжної площини обертання імпелера, вліво й вправо на гострий кут. Це створює в замкненому об'ємі турбулентні потоки часток матеріалу, що подрібнюється, і води, де відбувається інтенсивне подрібнювання. Недоліком відомого способу й реалізуючого його пристрою є недостатня ефективність обробки за рахунок недостатньої циркуляції рідкої маси, а також збільшення енерговитрат, за рахунок уведення додаткового електродвигуна. В основу винаходу покладена задача створення способу для подрібнювання й змішування матеріалу та подрібнювально-змішувальної установки для його здійснення, що мали б високу ефективність процесу обробки. Зазначений технічний результат досягається тим, що в способі подрібнювання й змішування матеріалу, який включає завантаження рідини в замкнутий обсяг, одержання турбулентного нести 65134 4 сливого потоку рідкого середовища, завантаження матеріалу, що подрібнюється, його подрібнювання механічним шляхом у турбулентному потоці рідкого середовища, додатково завантаження матеріалу, що подрібнюється, роблять порціями, а подрібнювання здійснюють під впливом гідроудару та кавітаційного імпульсу. Зазначений технічний результат досягається тим, що до подрібнювально-змішувальної установки, яка містить герметичну подрібнювальнозмішувальну камеру з подрібнювальним механізмом і електродвигун приводу подрібнювального механізму, уведені конусоподібний бункер, нижня основа якого менше верхньої й має нахил до його бічної поверхні, при цьому гострий кут нахилу знаходиться в області з'єднання бункера з подрібнювальною камерою, у герметичному корпусі якої розташовані рухливе внутрішнє робоче колесо подрібнювального механізму, у якому по довжині окружності виконані радіально розташовані наскрізні вікна-отвори, причому кут між двома сусідніми радіусами дорівнює 18°, а на його приводному валі рівномірно встановлені чотири лопатеві стояки, і нерухоме зовнішнє робоче колесо, у якому по довжині окружності зроблено радіально розташовані наскрізні вікна-отвори, причому кут між сусідніми радіусами дорівнює 15°, верхній патрубок подрібнювальної камери з'єднаний з бункером в області верхньої основи, що також містить сіткусито для завантаження матеріалу, що подрібнюється, а в нижній частині бункера розташовані термореле, послідовно з'єднане з пусковим реле електродвигуна й перший зливальний отвір, що герметично закривається, а в нижній частині подрібнювальної камери розташований другий зливальний отвір, що герметично закривається. Особливості способу й пристрою, що заявляються, полягають у наступному. У бункер установки заливають рідину (воду), створюють у цьому об'ємі турбулентний нестисливий потік рідкого середовища. Електродвигун приводу установки при цьому має частоту обертання 3000об/хв., що створює високу швидкість руху води. До цього потоку порціями вводять зерно. Зерно з водою всмоктується в подрібнювальну камеру за допомогою лопатевих стояків, установлених на рухливому валі внутрішнього робочого колеса. Наявність наскрізних отворів на внутрішньому й зовнішньому робочих колесах дозволяє створити в подрібнювальній камері усередині потоку суміші додаткові вихрові потоки, у сполученні з якими велика швидкість руху потоку суміші усередині подрібнювальної камери сприяє створенню усередині суміші кавітаційного процесу. Цей процес пояснюється фундаментальною властивістю рідини: наявністю межі напруг, що розтягуються, за якими рідини скипають і заповнюють деяку область - каверну - парою з тиском насиченої пари для даної температури. Схлапування каверни створює усередині суміші кавітаційний імпульс і гідроудар, під впливом яких відбувається розрив біологічної клітковини. Цей процес протікає з виділенням тепла й підвищенням тиску, що також підвищує ефективність процесу обробки суміші. 5 Отже, сукупність відмітних ознак заявлених способу подрібнювання й змішування матеріалу та подрібнювально-змішувальної установки для здійснення цього способу дозволяє підвищити ефективність процесу обробки. Використання заявлених способу й установки в сільському господарстві для готування рідкої кормової суміші також дозволяє одержати додаткові переваги: економію кормів, зниження собівартості кормової суміші. Також як додаткову перевагу слід відзначити зниження енерговитрат. На Фіг.1 наведено загальний вид установки, що заявляється. На Фіг.2 наведено приклад конструктивного виконання подрібнювальної камери (вигляд спереду). На Фіг.3 наведено приклад конкретного виконання внутрішнього робочого колеса подрібнювального механізму. На Фіг.4 наведено приклад конкретного виконання зовнішнього робочого колеса подрібнювального механізму. Установка (Фіг.1) містить конусоподібний бункер 1, подрібнювальну камеру 2 з подрібнювальним механізмом 3, розташованим усередині неї, електродвигун 4 приводу подрібнювального механізму, верхній патрубок 5, що з'єднує подрібнювальну камеру й бункер через верхню основу, сіткусито 6, розташовану у верхній основі, перший зливальний отвір 7, розташований у нижній частині бункера, другий зливальний отвір 8, розташований у нижній частині подрібнювальної камери, термореле 9, встановлене в бункері, послідовно з'єднане з пусковим реле 10 електродвигуна 3. Подрібнювальна камера 2 (Фіг.2) являє собою герметичний корпус, усередині якого розташований подрібнювальний механізм 3, що складається з внутрішнього робочого колеса 11, чотирьох лопатевих стояків 12, установлених на рухливому приводному валі електродвигуна 4 зовнішнього робочого колеса 13. Внутрішнє робоче колесо подрібнювального механізму (Фіг.3) має рівномірно виконані наскрізні 65134 6 вікна-отвори, радіально розташовані, кут між сусідніми радіусами дорівнює 18°, а на приводному валі рівномірно розташовані чотири лопатеві стояки 12. Зовнішнє робоче колесо подрібнювального механізму (Фіг.4) має рівномірно виконані наскрізні вікна-отвори, радіально розташовані, кут між сусідніми радіусами дорівнює 15°. Установка працює так До конусоподібного бункера заливають воду, при цьому зливальний кран закритий. Вмикають двигун і, при досягненні ним сталого режиму - частота обертання складає 3000про/хв., до бункера невеликими порціями додають матеріал, що подрібнюється (зерно), вода при цьому циркулює в системі "бункер - подрібнювальна камера - бункер" з великою швидкістю, представляючи собою турбулентний потік. Суміш зерна й води всмоктується до подрібнювальної камери за допомогою лопатевих стояків, проходячи через наскрізні отвори у внутрішньому та зовнішньому робочих колесах, зерно піддається частковому механічному подрібнюванню. Також усередині подрібнювальної камери створюється високий тиск і додаткові вихрові потоки. Високий тиск, велика швидкість руху турбулентного потоку рідкої суміші й наявність у ній додаткових вихрових потоків сприяє утворенню в рідкому середовищі кавітаційних каверн. Таким чином, зерно, що подрібнюється, піддається гідроудару, що виникає в рідкому середовищі, і кавітаційному імпульсу, у результаті якого відбувається розрив біологічної клітковини. Також схлапування кавітаційної каверни супроводжується виділенням тепла й підвищенням тиску в рідкому середовищі. Це підвищує ефективність обробки суміші. Ступінь готовності суміші визначається температурним показником, що дорівнює 60°С. У цьому випадку встановлене в бункері термореле, послідовно з'єднане з пусковим реле електродвигуна, відключає електродвигун. Готова суміш вивантажується через зливальні отвори у бункері й подрібнювальній камері. 7 Комп’ютерна верстка Б. Голік 65134 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601