Дезінтегратор

Реферат: Дезінтегратор має циліндричний корпус з осьовими завантажувальним та тангенціальнорозвантажувальним пристроями та з встановленими у корпусі, з можливістю зустрічного обертання, вертикальними дисками з закріпленими на них робочими органами у вигляді кілець з отворами, встановленими по концентричних колах, які встановлено між робочими органами у вигляді кілець з отворами суміжних дисків, утворюючи з внутрішньою поверхнею корпусу камеру помелу. Внутрішня та зовнішня поверхня робочих органів - кілець з отворами, виконана у вигляді дискретних прямолінійних ділянок, поперечний переріз яких має фігуру рівнобедреного трикутника, а ділянки чергуються по поверхні з кроком, який дорівнює 2-3 розмірам висоти трикутника. При цьому отвори у кілець виконані радіально у вигляді зрізаного конуса, вершина якого обернена від центра обертання кілець з кутом конусності до 70 градусів, а діаметр отворів зменшується від внутрішнього кільця до зовнішнього. UA 78345 U (12) UA 78345 U UA 78345 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сільськогосподарського виробництва, зокрема до галузі переробки різних органічних матеріалів, а саме біологічної маси, і може бути використана для подрібнення решток деревини, соломи, відходів кукурудзи та соняшника. Відома конструкція дезінтегратора, який має циліндричний корпус з осьовими завантажувальним та тангенціально-розвантажувальним пристроями та з встановленими у корпусі, з можливістю зустрічного обертання, верхнім та нижнім горизонтальними дисками з жорстко закріпленими на них рядами ударних елементів, кожний із яких встановлено між рядами ударних елементів суміжних дисків, утворюючи з внутрішньою поверхнею корпусу камеру помелу. Ряди ударних елементів встановлено концентричними колами, а осьові зазори між рядами ударних елементів у поперечному перерізі камери помелу рівномірно змінюються по довжині кола і мають максимальне і мінімальне значення відповідно через кожні 180 градусів. При цьому поперечний переріз ударного елемента, при мінімальному осьовому зазорі між рядами ударних елементів, являє собою прямокутник або фігуру, близьку до прямокутника, а при максимальному осьовому зазорі між рядами ударних елементів являє собою квадрат або фігуру, близьку до квадрату, при цьому відстань між ударними елементами в кожному ряду рівні між собою і зменшуються від центра камери до периферії дисків [Патент RU № 2353431, МПК В02С 13/22, 2007 p.]. Недоліком відомого пристрою є підвищений гідравлічний опір середовища в середині камери помелу, так як прямокутні та квадратні ударні елементи виконують роль лопаток по перемішуванню повітря, що знижує ККД дезінтегратора. Найбільш близьким технічним рішенням до запропонованого є дезінтегратор, який має циліндричний корпус з осьовими завантажувальним та тангенціально-розвантажувальним пристроями та з встановленими у корпусі, з можливістю зустрічного обертання, вертикальними дисками з закріпленими на них рядами ударних елементів, встановленими по концентричних колах, які встановлено між рядами ударних елементів суміжних дисків, утворюючи з внутрішньою поверхнею корпусу камеру помелу. При цьому ряди ударних елементів дисків виконані у вигляді кілець з отворами, осі яких виконані під кутом 30-40 градусів до радіуса кільця в бік обертання диска, а кільця суміжних дисків встановлені з осьовим зазором між ними, який визначається залежністю: S0,05dk, де S - осьовий зазор між кільцями; dk - діаметр кільця [Патент UA № 65059, МПК В02С 13/22, 2011 p.]. Недоліком прототипу є підвищені енерговитрати на помел однієї тони біомаси, так як для отримання середнього розміру фракції помелу 70 мкм застосовуються підвищені частоти обертання дисків. В основу корисної моделі поставлено задачу зменшення енерговитрат на помел біомаси без погіршення середнього розміру фракції помелу. Поставлена задача вирішується тим, що в дезінтеграторі, який має циліндричний корпус з осьовими завантажувальним та тангенціально-розвантажувальним пристроями та з встановленими у корпусі, з можливістю зустрічного обертання, вертикальними дисками з закріпленими на них робочими органами у вигляді кілець з отворами, встановленими по концентричних колах, які встановлено між робочими органами у вигляді кілець з отворами суміжних дисків, утворюючи з внутрішньою поверхнею корпусу камеру помелу. У відповідності до корисної моделі, внутрішня та зовнішня поверхня робочих органів - кілець з отворами, виконана у вигляді дискретних прямолінійних ділянок, поперечний переріз яких має фігуру рівнобедреного трикутника, а ділянки чергуються по поверхні з кроком, який дорівнює 2-3 розмірам висоти трикутника, при цьому отвори у кілець виконані радіально у вигляді зрізаного конуса, вершина якого обернена від центра обертання кілець з кутом конусності до 70 градусів, а діаметр отворів зменшується від внутрішнього кільця до зовнішнього. Суть корисної моделі пояснюється графічними матеріалами, де наведено: на фіг. 1 поздовжній переріз дезінтегратора; на фіг. 2 - поздовжній переріз робочого кільця з отворами і дискретними ділянками; на фіг. 3 - вид А з фіг. 1, а саме поздовжній переріз камери помелу, яка утворена кільцями з дискретними ділянками та конічними отворами. Дезінтегратор складається з циліндричного корпусу 1 (фіг. 1), ліворуч і праворуч якого встановлені на болтах шпинделі 2. Шпинделі мають трубчасті вали 3, на яких встановлені диски 4 з кільцями 5. Трубчасті вали 3 обертаються назустріч один одному за допомогою пасової передачі від двох електродвигунів безпосередньо шківами 6. Лівий і правий диски 4 (фіг. 1) мають кільця 5, внутрішня та зовнішня поверхня яких виконана у вигляді дискретних прямолінійних ділянок (фіг. 2), поперечний переріз яких має фігуру рівнобедреного трикутника. Ділянки чергуються по поверхні з кроком, який дорівнює 2-3 розмірам висоти трикутника (а) фіг. 2. Конічні отвори кілець 5 (фіг. 2), поверхні яких виконують роль ударних елементів, виконані радіально у вигляді зрізаного конуса, вершина якого 1 UA 78345 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 обернена від центра обертання кілець 5 з кутом конусності до 70 градусів (фіг. 2), а діаметр отворів зменшується від внутрішнього кільця до зовнішнього (фіг. 3). Таким чином кожне з концентрично встановлених кілець 5 (фіг. 3) одного диска утворює з концентрично встановленим суміжним кільцем 5 другого диска камеру помелу. Роль ударних елементів виконують отвори 8 (фіг. 3), які виконані радіально у вигляді зрізаного конуса (фіг. 2). Максимальний діаметр отворів має внутрішній диск, сумарна площа отворів якого визначає продуктивність дезінтегратора, при цьому діаметр отворів 8 зменшується від внутрішнього кільця до зовнішнього, що забезпечує однакову продуктивність через всі кільця (виконується закон безперервності потоку течії). Дезінтегратор працює наступним чином. Біомаса з розміром часток до 5 мм подається в живильник 7 (фіг. 1) та за допомогою шнека через трубчастий вал 3 у внутрішню частину дезінтегратора. За рахунок зустрічного обертання дисків 4 біомаса, що подрібнюється, відцентровими силами відкидається до першого робочого кільця 5 (фіг. 3), а відповідно, до першого ряду ударних конічних отворів 8 (фіг. 3), де відбувається часткове її подрібнення за рахунок удару. Після першого ряду ударних конічних отворів 8 матеріал потрапляє в зазор між кільцями 5 (фіг. 3), які зустрічно обертаються. Поверхні кілець 5, маючи дискретні ділянки у вигляді рівнобедрених трикутників (фіг. 2), генерують складний вихровий рух часток біомаси, де відбувається подальше інтенсивне подрібнення матеріалу за рахунок внутрішнього тертя між частками. Наявність дискретних ділянок (фіг. 2) на робочих поверхнях кілець 5 (фіг. 1 та 3) додає до механізму подрібнення за рахунок удару механізм подрібнення за рахунок стирання та зрізання. Наступним етапом подрібнення є проходження матеріалу через другий ряд ударних конічних отворів 8 (фіг. 3), де відбувається їх подальше подрібнення за рахунок удару і так далі. Після проходження останнього кільця 5 матеріал відводиться через тангенціальний розвантажувальний пристрій (на фіг. не наведено). Наявність на внутрішніх та зовнішніх поверхнях кілець 5 прямолінійних дискретних ділянок (фіг. 2) породжує в камері між кільцями 5 циркуляційний рух біомаси з джерелами вихорів. Вихрові системи збільшують ступінь подрібнення матеріалу за рахунок додаткових механізмів (процесів) стирання та зрізання. Збільшення механізмів подрібнення матеріалу: удар; стирання; зрізання підвищує ефективність роботи дезінтегратора, що дозволяє знизити частоти обертання дисків без зниження ефекту подрібнення матеріалу. Зниження частоти обертання дисків призводить до зниження енерговитрат на подрібнення матеріалу. Наявність на кільцях 5 радіально розташованих конічних отворів (фіг. 2) дозволяє застосовувати реверсивне обертання валів дезінтегратора, що збільшує ресурс робочих органів вдвічі. Були проведені експериментальні дослідження ефективності подрібнення соломи дезінтегратором з визначенням використаної потужності електричними двигунами. Випробуванням підлягав дезінтегратор, поздовжній переріз якого наведено на фіг. 1, з різними робочими органами, а саме: - з робочими органами у вигляді кілець з отворами, виконаними під кутом і встановленими по концентричним колам у два ряди; - з робочими органами у вигляді кілець з конічними отворами, внутрішня та зовнішня поверхня яких виконана у вигляді дискретних ділянок, поперечний переріз яких має фігуру рівнобедреного трикутника, і встановлених по концентричним колам у два ряди. Конструкція дезінтегратора дозволяє по черзі досліджувати зазначені вище робочі органи в одному корпусі. Режими випробування: - частота обертання - 2000 об/хв.; - продуктивність помелу - 1 кг/с; - початкова фракція соломи - 4-5 мм. В процесі подрібнення визначали такі параметри: - середній розмір кінцевої фракції помелу за допомогою ситового методу; - споживаний струм та напруга електричними двигунами (потужність). Результати досліджень наведені у таблиці. 55 2 UA 78345 U Таблиця Результати досліджень дезінтегратора з різними робочими органами Тип робочих органів Кільця з отворами Кільця з конічними отворами і дискретними ділянками на внутрішній та зовнішній поверхнях 5 10 Середній розмір Продуктивність, кінцевої фракції, т/год. мкм 3,6 70 3,6 70 Напруга Потужність, Струм, А В кВт 380 14 5,32 380 11 4,18 Запропонована конструкція дезінтегратора з робочими органами у вигляді кілець з конічними отворами, внутрішня та зовнішня поверхня яких виконана у вигляді дискретних ділянок, дозволяє знизити енерговитрати на 21 %. Таким чином, виконання дезінтегратора з робочими органами у вигляді кілець з конічними отворами, внутрішня та зовнішня поверхня яких виконана у вигляді дискретних ділянок, дозволяє вирішити задачу корисної моделі - зменшення енерговитрат без погіршення якості виконання технологічного процесу. Запропонований дезінтегратор є промислово придатний і може бути використаний у виробництві. В джерелах інформації технічного рішення з аналогічними ознаками авторами не виявлено, тому просимо надати правовий захист запропонованому рішенню. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Дезінтегратор, який має циліндричний корпус з осьовими завантажувальним та тангенціальнорозвантажувальним пристроями та з встановленими у корпусі, з можливістю зустрічного обертання, вертикальними дисками з закріпленими на них робочими органами у вигляді кілець з отворами, встановленими по концентричних колах, які встановлено між робочими органами у вигляді кілець з отворами суміжних дисків, утворюючи з внутрішньою поверхнею корпусу камеру помелу, який відрізняється тим, що внутрішня та зовнішня поверхня робочих органів - кілець з отворами, виконана у вигляді дискретних прямолінійних ділянок, поперечний переріз яких має фігуру рівнобедреного трикутника, а ділянки чергуються по поверхні з кроком, який дорівнює 2-3 розмірам висоти трикутника, при цьому отвори у кілець виконані радіально у вигляді зрізаного конуса, вершина якого обернена від центра обертання кілець з кутом конусності до 70 градусів, а діаметр отворів зменшується від внутрішнього кільця до зовнішнього. 3 UA 78345 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4