Пристрій для подрібнення матеріалів

1 Пристрій для подрібнення матеріалів, що містить корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами, а також послідовно розташованими камерами ущільнення й подрібнення, розміщений у корпусі із зазором з можливістю обертання ущільнювальний шнек з молольним ротором, засоби охолодження корпусу, ущільнювального шнека й молольного ротора, причому внутрішня поверхня камери подрібнення й зовнішня поверхня молольного ротора споряджені робочими виступами, який відрізняться тим, що зазор між корпусом і ущільнювальним шнеком з молольним ротором становить 0,3-1,5 мм, а висота виступів - 1-2 мм на внутрішній поверхні камери подрібнення та 3-5 мм на ЗОВНІШНІЙ поверхні молольного ротора 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що на внутрішній поверхні камери ущільнення виконані поздовжні пази змінного поперечного перерізу, глибина яких зменшується в напрямку камери подрібнення Винахід належить до подрібнювального обладнання, а саме до пристроїв для подрібнення виробів у першу чергу з матеріалів на основі природних і синтетичних високомолекулярних сполук, а також ВІДХОДІВ їх виробництва (гуми, пластичних мас, полімерів, натуральної й штучної шкіри тощо), і може бути використаний, наприклад, для девулканізацм гуми зношених автомобільних шин Відомий пристрій для подрібнення матеріалів, що містить корпус із завантажувальним і розван 3 Пристрій за п 1 або 2, який відрізняється тим, що робочі виступи камери подрібнення й молольного ротора утворені багатозахідними різями обох напрямків 4 Пристрій за п 3, який відрізняється тим, що камера подрібнення та/чи молольний ротор мають щонайменше одну ділянку, на якій багатозахідні різі різних напрямків мають різні кроки 5 Пристрій за п 3 або 4, який відрізняється тим, що камера подрібнення та/чи молольний ротор мають щонайменше одну ділянку, на якій багатозахідні різі різних напрямків мають різну КІЛЬКІСТЬ заходів 6 Пристрій за будь яким з пп 1-5, який відрізняється тим, що камера подрібнення та/чи молольний ротор з боку ущільнювального шнека мають ділянку, робочі виступи якої утворені багатозахідною різзю й рівномірно розташованими поздовжніми пазами 7 Пристрій за будь-яким з пп 1-6, який відрізняється тим, що робочі виступи камери подрібнення та/чи молольного ротора виконані на знімних втулках 8 Пристрій за будь-яким з пп 1-7, який відрізняється тим, що молольний ротор споряджено конічним наконечником, розташованим у КОНІЧНІЙ матриці, закріпленій на корпусі 9 Пристрій за п 8, який відрізняється тим, що конічний наконечник та/чи конічна матриця споряджені засобами охолодження 10 Пристрій за п 8 або 9, який відрізняється тим, що конічний наконечник та/чи конічна матриця встановлені з можливістю регулювання свого положення вздовж осі корпусу тажувальним отворами, а також із розміщеним у ньому із зазором з можливістю обертання двохсекційним шнеком з жорстко змонтованим на його КІНЦІ циліндричним диском, розміщеним у головці, закріпленій на корпусі, причому секції шнека мають різний ЗОВНІШНІЙ діаметр менший з боку завантажувального отвору корпуса й більший з боку розвантажувального [пат України №17843, МПК6 В29В17/00, заявл 10 04 96, опубл 3110 97] Цей пристрій, досить ефективний при подрібнюванні о 00 1 СО Ю 53728 жорстких матеріалів, стає практично непридатним при переробленні м'яких матеріалів (еластичних гум, тонких полімерних плівок, м'якої природної шкіри та ін) внаслідок забивання робочих зазорів між циліндричним диском і головкою Також відомий пристрій для подрібнення матеріалів, що містить корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами, а також розміщеним у ньому із зазором молольним ротором, засоби охолодження корпусу й молольного ротора, причому внутрішня поверхня корпусу й зовнішня поверхня молольного ротора споряджені подрібнювальними штирями [патент Російської Федерації №2038979, МПК6 В29В17/00, заявл 21 04 93, опубл 09 07 95] Подрібнюваний матеріал у цьому пристрої рухається від завантажувального отвору до розвантажувального «самопливом», без необхідного «підштовхування» (як, наприклад, у розглянутому аналозі - за допомогою двохсекційного шнека), що також сприяє забиванню робочого зазора між корпусом і молольним ротором подрібнюваним матеріалом Найбільш близьким за технічною суттю до технічного рішення, що заявляється, є пристрій для подрібнення матеріалів, що містить корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами, а також послідовно розташованими камерами ущільнення й подрібнення, розміщений у корпусі із зазором з можливістю обертанняущільнювальний шнек з молольним ротором, засоби охолодження корпуса, ущільнювального шнека й молольного ротора, причому внутрішня поверхня камери подрібнення й зовнішня поверхня молольного ротора споряджені робочими виступами, при цьому на ущільнювальному шнеку з боку молольного ротора виконано кільцеву проточку глибиною 1 - 8мм [патент Російської Федерації №2057013, МПК6 В29В17/00, заявл 07 02 94, опубл 27 03 96] На відміну від аналогів, що розглянуто, цей пристрій забезпечує гарантоване просування подрібнюваного матеріалу від завантажувального отвору до розвантажувального, уникаючи утворення застійних зон в камерах ущільнення й подрібнення Проте, наявність на ущільнювальному шнеку кільцевої проточки призводить до різкого підвищення тиску в камері ущільнення, значного зростання деформації зсуву й швидкого розігріву матеріалу навіть до температури, що може перевищити не тільки температуру його плавлення, але й термодеструкції Цей пристрій дозволяє досить ефективно подрібнювати лише тверді жорсткі матеріали, які знаходяться у вигляді волокон, та тверді еластичні матеріали в монолітному стані (у вигляді кусків) При цьому застосування цього пристрою передбачає обов'язкове попереднє подрібнювання вихідного матеріалу (органопластиків і натуральної шкіри до розміру 1 - Зсм, еластичних плівок - до шматків у 5 - 10см тощо), що передбачає обов'язкове застосування допоміжного устатковання для попереднього подрібнення В основу винаходу покладено задачу вдосконалення пристрою для подрібнення матеріалів, у якому додержання певних розмірів подрібнювальних елементів пристрою забезпечили б ефективне подрібнення твердих жорстких і еластичних матеріалів у будь-якому вигляді (волокна, джгути, МО НОЛІТНІ куски та ш ) при температурі, значно нижчій від температури плавлення або термодеструкції подрібнюваного матеріалу, за рахунок чого одержувати продукт у вигляді високоякісного тонкодисперсного порошку Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для подрібнення матеріалів, що містить корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами, а також послідовно розташованими камерами ущільнення й подрібнення, розміщений у корпусі із зазором з можливістю обертання ущільнювальний шнек з молольним ротором, засоби охолодження корпусу, ущільнювального шнека й молельного ротора, причому внутрішня поверхня камери подрібнення й зовнішня поверхня молольного ротора споряджені робочими виступами, згідно з винаходом новим є те, що зазор між корпусом і ущільнювальним шнеком з молольним ротором становить 0,3 - 1,5адм, а висота виступів - 1 - 2мм на внутрішній поверхні камери подрібнення та 3 5мм на ЗОВНІШНІЙ поверхні молольного ротора На внутрішній поверхні камери ущільнення можуть бути виконані поздовжні пази змінного поперечного перерізу, глибина яких зменшується в напрямку камери подрібнення Робочі виступи камери подрібнення й молольного ротора можуть бути утворені багатозахідними різьбами обох напрямків Камера подрібнення та/чи молольний ротор можуть мати щонайменше одну ділянку, на якій багатозахідні різьби різних напрямків мають різні кроки Камера подрібнення та/чи молольний ротор можуть мати щонайменше одну ділянку, на якій багатозахідні різьби різних напрямків мають різну КІЛЬКІСТЬ заходів Камера подрібнення чи молольний ротор з боку ущільнювального шнека можуть мати ділянку, робочі виступи якої утворені багатозахідною різьбою й рівномірно розташованими поздовжніми пазами Камера подрібнення та молольний ротор з боку ущільнювального шнека можуть мати ділянку, виступи якої утворені багатозахідною різьбою й рівномірно розташованими поздовжніми пазами, причому багатозахідні різьби камери подрібнення й молольного ротора виконані різних напрямків Робочі виступи камери подрібнення та/чи молольного ротора можуть бути виконані на знімних втулках Молольний ротор може бути споряджений конічним наконечником, розташованим у КОНІЧНІЙ матриці, закріпленій на корпусі Конічний наконечник та/чи конічна матриця можуть бути споряджені засобами охолодження Конічний наконечник та/чи щонічна матриця можуть бути встановлені з можливістю регулювання свого положення вздовж осі корпусу Вихідний матеріал, що надходить у завантажувальний отвір, захоплюється витками ущільнювального шнека й транспортується ним у напрямку до камери подрібнення У камері ущільнення оброблюваний матеріал ущільнюється, стискається й завдяки значним зсувним деформаціям розігрівається й піддається попередньому подрібнюванню Для запобігання надмірного перегрівання матеріа 53728 лу він безперервно охолоджується (засобами охолодження корпуса та ущільнювального шнека) Ущільнений оброблюваний матеріал під тиском надходить у кільцевий зазор між камерою подрібнення й молольним ротором Рухаючись у вказаному кільцевому зазорі й між робочими виступами камери подрібнення й молольного ротора, матеріал піддається інтенсивному руйнуванню, внаслідок чого з розвантажувального отвору видаляється готовий продукт Саме вказані ВІДМІТНІ ознаки винаходу створюють умови для ефективного подрібнення твердих матеріалів шляхом зсуву, злому, зрізу й розтягування між робочими виступами камери подрібнення й молольного ротора Виконання зазора між корпусом і ущільнювальним шнеком з молольним ротором менше 0,3мм, а також висоти виступів на внутрішній поверхні камери подрібнення менше 1мм і на ЗОВНІШНІЙ поверхні молольного ротора менше Змм призводить до суттєвого збільшення опору каналу, утвореного камерою подрібнення й молольним ротором Внаслідок цього швидкість руху перероблюваного матеріалу вздовж осі корпусу значно зменшується, а час перебування цього матеріалу у вказаному зазорі різко зростає, що призводить до інтенсивного тепловиділення й подальшої термодеструкції матеріалу, а отже - і до одержання некондиційного продукту з незадовільними властивостями Виконання же зазначеного зазора понад 1,5мм, а також висоти виступів на внутрішній поверхні камери подрібнення понад 2мм і на ЗОВНІШНІЙ поверхні молольного ротора понад 5мм призводить до значного зменшення опору вказаного каналу, внаслідок чого ймовірність проходження вихідних частинок матеріалу крізь цей канал без взаємодії з робочими виступами значно збільшується У результаті в кінцевому продукті опиняється значна частка частинок матеріалу з розмірами, які несуттєво відрізняються від розмірів частинок вихідного матеріалу Крім того, фракційний склад одержуваного матеріалу в цьому випадку досить широкий, що передбачає подальшу його класифікацію на розсіювальних пристроях і повернення значної частки матеріалу на повторне подрібнювання, а отже - зайві непродуктивні витрати часу та енергії Виконання на внутрішній поверхні камери ущільнення поздовжніх пазів змінного поперечного перерізу, глибина яких зменшується в напрямку камери подрібнення, збільшують силу зчеплення оброблюваного матеріалу з корпусом й запобігають проковзування цього матеріалу по внутрішній поверхні камери ущільнення, а отже покращують умови його транспортування до камери подрібнення Утворення робочих виступів камери подрібнення й молольного ротора багатозахідними різьбами обох напрямків не тільки створюють необхідні умови для досягання зазначеного технічного результату, але й значно спрощують технологію одержання вказаних робочих виступів Наявність у камери подрібнення та/чи молольному роторі щонайменше однієї ділянки, на якій багатозахідні різьби різних напрямків мають різні кроки, забезпечують розташування робочих виступів на цій ДІЛЯНЦІ в шаховому порядку з поступовим їх зміщенням вздовж осі молольного ротора, що виключає можливість «проскакування» окремих елементів оброблюваного матеріалу камери подрібнення без їх руйнування Наявність у камери подрібнення та/чи молольному роторі щонайменше однієї ділянки, на якій багатозахідні різьби різних напрямків мають різну КІЛЬКІСТЬ заходів, забезпечують форму робочих виступів у формі витягнутих ромбів на цій ДІЛЯНЦІ, що поліпшує подрібнення м'яких матеріалів зрізом Наявність у камери подрібнення та/чи молольного ротора з боку ущільнювального шнека ділянки, виступи якої утворені багатозахідною різьбою й рівномірно розташованими поздовжніми пазами, сприяє стабільному надходженню до камери подрібнення оброблюваного матеріалу під дією ущільнювального шнека при одночасному подрібнюванні матеріалу на цій ДІЛЯНЦІ (при цьому одночасна наявність у камери подрібнення та молольного ротора вказаних ділянок ще ефективніше сприяє надходженню оброблюваного матеріалу в камеру подрібнення при одночасному зменшенні часу його оброблення, що має неабияке значення при подрібнюванні матеріалів, схильних до інтенсивного нагріву під час деформації зсуву) Виконання робочих виступів камери подрібнення та/чи молольного ротора на знімних втулках не тільки спрощує швидку заміну робочих органів пристрою при подрібнюванні різних матеріалів, але й робить пристрій більш універсальним і значно знижує вартість його експлуатації (при зносі робочих виступів пристрою замінюють не корпус і молольний ротор у цілому, а лише їх окремі елементи) Спорядження молольного ротора конічним наконечником, розташованим у КОНІЧНІЙ матриці, закріпленій на корпусі, утворює додаткову ділянку подрібнення, де руйнування матеріалу здійснюється за рахунок лише зсувних деформацій Причому практично миттєве видалення матеріалу крізь розвантажувальний отвір і наявність у конічного наконечника та/чи КОНІЧНІЙ матриці засобів охолодження не дозволяє матеріалу перегрітися Регулюванням положення конічного наконечника та/чи конічної матриці вздовж осі корпуса забезпечує зміну величини кільцевого зазора між конічним наконечником і конічною матрицею, а отже - і зміну умов зсуву подрібнюваного матеріалу Суть винаходу пояснюється кресленнями, на яких зображено на фіг 1 - загальний вигляд пристрою, поздовжній розріз, на фіг 2 - виносний елемент А на фіг 1, на якому показано поздовжні пази змінного поперечного перерізу, виконані на внутрішній поверхні камери ущільнення, на фіг 3 і 4 розгортки внутрішньої поверхні камери подрібнення й зовнішньої поверхні молольного ротора ВІДПОВІДНО при утворенні робочих виступів багатозахідними різьбами обох напрямків, на фіг 5 і 6 - те саме, при наявності на молольному роторі ділянки, на якій багатозахідні різьби різних напрямків мають різні кроки, на фіг 7 і 8 - те саме, при наявності в камері подрібнення ділянки, на якій багатозахідні різьби різних напрямків мають різну кіль 53728 кість заходів, на фіг 9 і 10 - те саме, при наявності в камері подрібнення з боку ущільнювального шнека ділянки, робочі виступи якої утворені багатозахідною різьбою й рівномірно розташованими поздовжніми пазами, на фіг 11 і 12 - т е саме, при наявності в камері подрібнення й молольному роторі з боку ущільнювального шнека ділянки, робочі виступи якої утворені багатозахідною різьбою й рівномірно розташованими поздовжніми пазами, причому багатозахідні різьби камери подрібнення й молольного ротора виконані різних напрямків, на фіг 13 - виносний елемент Б на ф і г 1 , коли молольний ротор споряджено конічним наконечником, розташованим у КОНІЧНІЙ матриці, закріпленій на корпусі, на фіг 14 - те саме, приклад виконання Пристрій для подрібнення матеріалів (фиг 1) містить корпус 1 із завантажувальним 2 і розвантажувальним 3 отворами, а також послідовно розташованими камерами ущільнення 4 і подрібнення 5 У корпусі 1 із зазором 5 (фіг 2) з можливістю обертання розміщено ущільнювальний шнек 6 з молольним ротором 7 Міжвитковий простір ущільнювального шнека 6 зменшується в напрямку молольного ротора 7, це може бути досягнуто, наприклад, послідовним зменшенням глибини нарізки шнека 6 (див фіг 1, 2) або зменшенням кроку його нарізки Корпус 1, ущільнювальний шнек 6 і молольний ротор 7 мають засоби охолодження 8 і 9 Внутрішня поверхня камери подрібнення 5 і зовнішня поверхня молольного ротора 7 споряджені робочими виступами 10, висота яких становить на камері подрібнення hi = 1 - 2мм, а на молольному роторі гі2 = 3 - 5мм При цьому зазор 5 (див фіг 2) між корпусом 1 і ущільнювальним шнеком 6 з молольним ротором 7 дорівнює 0,3 -1,5мм На внутрішній поверхні камери ущільнення 4 можуть бути виконані поздовжні пази 11 змінного поперечного перерізу, глибина яких зменшується в напрямку камери подрібнення 5 (див фіг 2) Робочі виступи 10 камери подрібнення 5 (фігЗ) і молольного ротора 7 (фіг 4) можуть бути утворені багатозахідними різьбами 12 і 13 обох напрямків, при цьому камера подрібнення 5 та/чи молольний ротор 7 можуть мати щонайменше одну ділянку, на якій багатозахідні різьби різних напрямків мають різні кроки (фіг 5, 6) або різну КІЛЬКІСТЬ заходів (фіг 7, 8) (ділянки 14 і 15 на фіг 6 і 1 ВІДПОВІДНО) Також камера подрібнення 5 чи молольний ротор 7 з боку ущільнювального шнека 6 можуть мати ділянку 16 (фіг 9), робочі виступи 10 якої утворені багатозахідною різьбою 13 (12) і рівномірно розташованими поздовжніми пазами 17 (фіг 9, 10) або камера подрібнення 5 та молольний ротор 7 з боку ущільнювального шнека 6 можуть мати ділянку 18, робочі виступи 10 якої утворені багатозахідною різьбою 12 (13) і рівномірно розташованими поздовжніми пазами 17, при цьому бажано, щоб багатозахідні різьби камери подрібнення 5 і молольного ротора 7 були б виконані різних напрямків (фіг 11, 12) Робочі виступи 10 камери подрібнення 5 та/чи молольного ротора 7 можуть бути виконані на зні 8 мних втулках 19 і 20 (див фіг 2) Молольний ротор 7 може бути споряджено конічним наконечником 2 1 , розташованим у КОНІЧНІЙ матриці 22, закріпленій на корпусі 1, при цьому КОНІЧНІ наконечник 21 і матриця 22 можуть бути споряджені засобами охолодження 23 і встановлені з можливістю регулювання свого положення вздовж осі 24 корпуса 1 (фіг 13, 14) Конічний наконечник 21 і конічна матриця 22 можуть бути направлені до молольного ротора 7 основами (див фіг 13) або вершинами (див фіг 14) Пристрій працює таким чином Матеріал, що підлягає подрібненню, подають у завантажувальний отвір 2 корпуса 1, де він захоплюється нарізкою ущільнювального шнека 6 Матеріал рухається до камери подрібнення 5, поступово ущільнюючись і нагріваючись за рахунок тертя по поверхні камери ущільнення 4 і ущільнювального шнека 6 Поздовжні пази 11 збільшують коефіцієнт тертя оброблюваного матеріалу по поверхні камери ущільнення 4, що сприяє надійному його транспортуванню вздовж осі 24 корпуса 1 і надходженню до камери подрібнення 5, де він піддається інтенсивному зсувному деформуванню, зрізу й злому з боку робочих виступів 10 камери подрібнення 5 і молольного ротора 7 Теплота, що виділяється внаслідок перероблення матеріалу, відводиться за допомогою засобів охолодження 8 і 9 Виконання конічного наконечника 21 та конічної матриці 22 направленими до молольного ротора 7 основами забезпечує регулювання опору утворюваного ними конічного кільцевого зазора, а отже -1 час подрібнювання матеріалу в пристрої Виконання конічного наконечника 21 та конічної матриці 22, направленими до молольного ротора 7 вершинами теж забезпечує регулювання опору утворюваного ними конічного кільцевого зазора, проте вказаний зазор виконано таким, що «розходиться», а отже створюються умови для своєчасного видалення одержуваного продукту з пристрою, що запобігає «забивання» матеріалом, схильним до злипання, цього зазора РІЗНІ приклади виконання робочих виступів 10 (див фіг 3 - 12) сприяють інтенсивному подрібненню найрізноманітніших матеріалів (твердої й м'якої гуми, різних полімерів і пластмас, натуральної й штучної шкіри) Остаточне подрібнення матеріалу здійснюється в зазорі між конічним наконечником 21 і матрицею 22 При цьому вихідний матеріал, що надходив у завантажувальний отвір 2 при номінальному зовнішньому діаметрі ущільнювального шнека 6 і молольного ротора 7, рівним 150мм, досягав розмірів 20 х 80 х 250мм, а частинки одержуваного продукту не перевищували 1 мм (залишок на ситі розміром 0,63мм становив лише 2 -7% (мас ), а на ситі розміром 0,25мм - 20 - 30% (мас )) Пропонований пристрій дозволяє при задовільній продуктивності й порівняно низьких енерговитратах одержувати дрібнодисперсний порошок найрізноманітних матеріалів високої питомої поверхні 53728 10 11 ТГ1 *flinhnhflh hMMMM іШТПЛ iMweffllwLWftfl АЇлІлІАДЦ ПІ Імлі WWWWVwVrrW 11 53728 Ir. H TOB "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 12