ДИСКОВАЯ МЕЛЬНИЦА ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ЗЕРНА
DISC MILL FOR GRAIN GRINDING

Изобретение относится к устройствам для измельчения зерна и может быть использовано в фермерских хозяйствах, на предприятиях пищевой и комбикормовой промышленности.
Известна дисковая мельница для измельчения зерновых культур (патент Российской Федерации №2424056 С1, МПК B02C 7/10 от 20.07.2011). Мельница включает в себя ведущий и пассивный диски, установленные эксцентрично относительно друг друга, мелющая поверхность которых состоит из внутреннего, среднего и внешнего поясов с рифлями. Средний и внешний пояса выполнены в одной плоскости, параллельной диаметральным осям диска, а внутренний пояс - в плоскости под углом γ к ним. Мелющая поверхность дисков снабжена каналами постоянного диаметра не менее размера зерновки измельчаемых культур. Каналы выполнены разной длины параллельно диаметральным осям дисков. В начале каналы имеют выход на поверхность внутренних поясов с образованием пазов с наибольшей шириной в начале паза, равной диаметру канала d, и длиной 1, равной
<mrow><mi>l</mi><mo>=</mo><mrow><mtable columnalign="left"><mtr><mtd><mi>d</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>2</mn></mtd></mtr></mtable><mo>/</mo><mrow><mi>sin</mi><mi>γ</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mrow></mrow>
где d - диаметр канала;
γ - угол наклона рифлей внутреннего пояса к диаметральным осям рифлей, меньший ширины внутреннего пояса.
В конце каналов окна с выходом на мелющую поверхность среднего пояса дисков шириной, равной диаметру канала, боковые и ближайшая к центру дисков стороны которых выполнены перпендикулярно диаметральным осям дисков. Дальняя от центра диска сторона выполнена под углом β ко дну канала, определяемым из выражения
<mrow><mi>t</mi><mi>g</mi><mi>β</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>r</mi><mo>⋅</mo><msup><mi>ω</mi><mn>2</mn></msup><mo>−</mo><mi>g</mi><mo>⋅</mo><mi>f</mi></mrow><mrow><mi>r</mi><mo>⋅</mo><mi>f</mi><mo>⋅</mo><msup><mi>ω</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mi>g</mi></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
где r - текущее значение радиуса, м;
ω - угловая скорость вращения диска, рад/с;
f - коэффициент трения скольжения;
2
g - ускорение свободного падения, м/с.
Суммарная длина окон на мелющей поверхности ведущего и пассивного дисков в радиальном направлении равна двум ширинам среднего пояса.
Недостатком приведенной конструкции является некоторое снижение производительности из-за увеличения крупной фракции продукта на границе среднего и внешнего поясов, так как продукт, поступающий по каналам разной длины в средний пояс, содержит наряду с предварительно плохо измельченными зерновками и целые зерна, это затрудняет переход целых зерен и крупноизмельченных частиц из междискового пространства со средними поясами в междисковое пространство с внешними поясами, имеющими малые значения шага и глубины рифлей.
Технический результат от использования изобретения - повышение производительности за счет появляющейся возможности улучшения условий перехода измельченного продукта из средних поясов во внешние пояса, приводящее к более полному их заполнению.
Технический результат достигается тем, что в дисковой мельнице для измельчения зерна, включающей бункер, корпус с загрузочным и выгрузным отверстиями, внутри которого эксцентрично относительно друг друга установлены ведущий диск, консольно закрепленный на приводном валу и  снабженный центральным отверстием для загрузки измельчаемого материала в междисковое пространство, и размещенный на валу, закрепленном на корпусе, пассивный диск, установленный с возможностью свободного вращения и изменения эксцентриситета относительно ведущего диска, мелющая поверхность каждого диска состоит из внутреннего, среднего и внешнего поясов с рифлями, мелющие диски снабжены радиальными каналами постоянного диаметра, разной длины параллельно диаметральным осям диска, с выходом на мелющую поверхность среднего пояса дисков, шириной, равной диаметру канала, боковые и ближайшие к центру диска стороны которых выполнены перпендикулярно диаметральным осям дисков, а дальняя от центра дисков сторона выполнена под углом β ко дну канала, а между средним и внешним поясами дисков выполнены кольцевые пазы треугольного сечения шириной H, определяемой из выражения
<mrow><mi>H</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>h</mi><mrow><mi>t</mi><mi>g</mi><mi>β</mi></mrow></mfrac></mrow>
,
2
и глубиной h, равномерно уменьшающейся от среднего пояса до внешнего пояса с величины (2,5...3)h до 0,
где h - глубина кольцевого паза, м;
2
h - высота рифлей среднего пояса, м.
В пазах выбранной формы крупный продукт, во-первых, накапливается, а во-вторых, свободно выходит из них и попадает в зону внешних поясов в момент нахождения кольцевых пазов в зоне внешних поясов при вращении ведущего и пассивного дисков за счет их эксцентричного расположения. Таким образом, кольцевые пазы принудительно переносят продукт в зону внешних поясов.
Мелкая фракция, полученная при прохождении внутренних и средних поясов дисков и размеры которой соизмеримы с шагом и высотой рифлей внешнего пояса, постоянно выходит из кольцевых пазов и попадает в междисковое пространство внешних поясов. Все это увеличивает количество продукта, поступающего в зону внешних поясов, что приводит к возрастанию производительности дисковой мельницы.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами: на фиг.1 показана схема дисковой мельницы для измельчения зерновых культур; на фиг.2 показан ведущий диск; на фиг.3 показан пассивный диск; на фиг.4 показан разрез A-A фиг 2; на фиг.5 показана модель диска.
Дисковая мельница (фиг.1) включает в себя бункер 1, установленный на корпусе 2, имеющем загрузочное отверстие 3 и выгрузное отверстие 4. Внутри корпуса 2 размещены два мелющих диска, один из которых является ведущим диском 5, который консольно закреплен на приводном валу 6, имеет центральное отверстие 7 для загрузки измельчаемого продукта (зерна) в междисковое пространство, второй пассивный диск 8 установлен с возможностью свободного вращения. Диск 8 установлен эксцентрично относительно диска 5. Диск 8 может перед началом работы перемещаться в продольном направлении за счет пружинного механизма 10, который позволяет предварительно регулировать зазор между мелющими дисками 5 и 8 в зависимости от требуемого качества получаемого продукта. Диск 8 смонтирован с возможностью изменения эксцентриситета относительно диска 5 перед началом работы с помощью механизма 11. Мелющая поверхность каждого из дисков (фиг.2 и фиг.3) состоит из внутреннего пояса 12, среднего 13 и внешнего 14, снабженных рифлями в виде концентрических окружностей, имеющих различные шаг и глубину. Ведущий и пассивный диски фиг. 2 и фиг. 3 снабжены радиально расположенными каналами 15, имеющими различную длину. Каналы 15, имеющие одинаковую длину, выполнены симметрично относительно друг друга, что не требует балансировки дисков. Все каналы имеют окна 16 (фиг.2 и фиг.3) шириной, равной диаметру канала, боковые и ближайшие к центру стороны которых выполнены перпендикулярно диаметральным осям дисков, а дальняя от центра дисков сторона 18 выполнена под углом β ко дну канала.
2
2
Суммарная длина окон 16 в радиальном направлении ведущего 5 и пассивного 8 дисков равна двум ширинам среднего пояса 13. На длине внутреннего пояса каналы имеют выход на поверхность с образованием пазов 17, наибольшая ширина которых находится в начале канала и равна его диаметру, при этом канал не выходит за пределы внутреннего пояса 12 ведущего и пассивного дисков. Между средним поясом 13 и внешним 14 ведущего 5 и пассивного 8 дисков выполнен кольцевой паз 19 (фиг.4) в виде прямоугольного треугольника, один из катетов которого равен ширине Н кольцевого паза, а второй длиной h=(2,5…3)h, где h- высота рифлей среднего пояса, равен максимальной глубине паза. При таком значении h глубина паза будет соизмерима с размерами зерновки. Гипотенуза этого прямоугольного треугольника, представляющая собой дно паза, наклонена к диаметральной оси диска под углом β, равном углу наклона дальней от центра диска стороны 18 канала 15 ко дну канала (диаметральной оси диска) и определяемом из выражения 2. Ширина паза H находится из прямоугольного треугольника ABC (фиг.4):
<mrow><mi>H</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>h</mi><mrow><mi>t</mi><mi>g</mi><mi>β</mi></mrow></mfrac></mrow>
, откуда
<mrow><mi>H</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2,5</mn><mo>…</mo><mn>3</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>h</mi><mn>2</mn></msub><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>r</mi><mo>⋅</mo><mi>f</mi><mo>⋅</mo><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mi>g</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>r</mi><mo>⋅</mo><msup><mi>ω</mi><mn>2</mn></msup><mo>−</mo><mi>f</mi><mo>⋅</mo><mi>g</mi></mrow></mfrac></mrow>
,
2
где h - высота рифлей среднего пояса, м;
r - текущее значение радиуса, м;
f - коэффициент трения скольжения;
ω - угловая скорость вращения диска, рад/с;
2
0
g - ускорение свободного падения, м/с, и глубиной h, равномерно уменьшающейся от среднего пояса до внешнего пояса с величины (2,5... 3)h до 0.
Дисковая мельница работает следующим образом. Зерно из бункера 1 через загрузочное отверстие 3 поступает в мелющий дворик, где захватывается рифлями внутреннего пояса 12 ведущего и пассивного дисков и увлекается во вращательное движение. При взаимодействии рифлей внутренних поясов 12 продукт предварительно измельчается, в дальнейшем часть его под действием центробежных сил, а также давления, создаваемого вновь поступающим продуктом, движется в междисковом пространстве внутреннего 12 и среднего 13 поясов, а часть по каналам 15 сразу поступает в зону средних 13 поясов через окна 16. Продукт, прошедший средние пояса 13, попадает в кольцевые пазы 19, где накапливается. Крупная фракция выходит из них в момент совпадения кольцевых пазов ведущего 5 и пассивного 8 дисков с мелющей зоной внешних поясов 14 ввиду эксцентричного расположения дисков. Мелкая фракция, размеры которой соизмеримы с шагом и глубиной рифлей внешнего пояса, непрерывно выходит из пазов 19 и попадает в зону измельчения внешних поясов. Все это способствует, в сравнении с прототипом, улучшению заполнения междискового пространства в зоне внешних поясов и, как следствие этого, увеличению производительности дисковой мельницы. Измельченный продукт удаляется через выгрузное отверстие 4.