ДЕЗИНТЕГРАТОР
DISINTEGRATOR

Изобретение относится к устройствам для тонкого измельчения, смешивания и механической активации металлических и неметаллических композиций (материалов), в том числе с наноструктурой, и может быть использовано в химической, металлургической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности, где применяется дезинтеграторная технология.
Известен целый ряд конструкций дезинтеграторов (1. RU №2004118152 А, кл. В02С 13/22, 2005; 2. RU №93012868 А, кл. В02С 13/22, 1996; 3. SU №1033187 А, кл. В02С 13/28, 1982), общими элементами которых являются корпус, в котором размещены два соосно друг другу ротора-диска с закрепленными на них по концентрическим рядам пальцами. Каждый диск закреплен на валу ротора и имеет возможность вращения в противоположную сторону относительно друг друга.
При измельчении различных материалов, особенно твердых, таких как кварцевый песок, вольфрам, аморфная лента и т.д., существует актуальная проблема износа рабочих элементов - пальцев ротора и вследствие этого недостаточно высокая эффективность дезинтеграторной обработки.
В известных конструкциях для продления срока службы пальцев ротора их изготавливают различными способами, различной формы и из разных материалов в зависимости от свойств обрабатываемого материала, требований по дисперсности и уровню активации.
Использование пальцев ротора разной конструкции и из различных материалов определяется также количеством производимой продукции без ремонта роторов и возможностью быстрого, многократного и дешевого способа замены рабочих элементов - пальцев. Это является определяющим фактором стоимости продукции. Другими важными моментами процесса измельчения материалов являются производительность процесса и отсутствие примесей в полученном порошке вследствие выкрашивания пальцев ротора.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является конструкция дезинтегратора по патенту SU №1711971 А1 (кл. В02С 19/00, от 15.02.92). Дезинтегратор имеет два расположенных параллельно и соосно друг другу диска, на которых концентрическими рядами закреплены консольно пальцы. Каждый ряд пальцев одного диска расположен между двумя рядами пальцев другого диска. На пальцы насажены втулки цилиндрической или конической формы, диаметр которых больше диаметра пальцев. Втулки смонтированы на пальцах с возможностью взаимодействия одна с другой втулок, расположенных на пальцах соседних концентрических рядов. Дезинтегратор имеет также два привода для вращения каждого диска в противоположные стороны.
Данная конструкция дезинтегратора имеет следующие недостатки:
1. При замене изношенных трубчатых оболочек необходим демонтаж дисков дезинтегратора, что существенно увеличивает трудоемкость и время ремонтных работ.
2. Низкая эффективность измельчения из-за постоянно действующих динамических нагрузок на пальцы ротора и втулки и вследствие этого абразивного износа этих элементов, кроме того, за счет указанных факторов наблюдается увеличение разброса по фракционному составу на 25%, уменьшение производительности размола на 40%.
3. Недостаточный ресурс работы роторов (при износе пальцев больше 25% по высоте роторы полностью непригодны для работы) и вследствие этого высокая стоимость процесса дезинтеграторной обработки материала (стоимость ротора достигает 1/4 стоимости дезинтеграторной установки).
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности процесса измельчения, снижение интенсивности износа пальцев и соответственно исключение попадания примесей в полученный порошок в результате выкрашивания пальцев ротора за счет реализации преимуществ предлагаемой конструкции.
Технический результат достигается за счет существенно новой конструкции дезинтегратора, снабженной съемными пальцами, на которые туго посажены съемные стаканы цилиндрической формы, изготовленные из твердосплавного материала, причем стаканы туго посажены на каждый палец двух роторов.
На фиг.1 показан общий вид дезинтегратора; на фиг.2 - поперечный разрез межроторного пространства; на фиг.3 - расположение стакана на пальце.
Дезинтегратор состоит из корпуса 1, в котором размещены два ротора 2 (фиг.1). Роторы насажены на валы 8 и оснащены шкивами 9, которые обеспечивают вращение роторов 2 в противоположные стороны. Дезинтегратор снабжен загрузочным патрубком 7. На роторах 2 консольно закреплены пальцы 3, которые расположены концентрическими рядами, а каждый ряд пальцев одного ротора расположен между двумя рядами пальцев другого ротора. На съемные пальцы 3 туго посажены стаканы 4 (фиг.2, 3) цилиндрической формы, изготовленные из твердосплавного материала (например, марки ВК).
Предлагаемая конструкция пальцев является композитом, состоящим из пластичной (вязкой) сердцевины пальца 3 (пальцы изготовлены из вязкой стали типа Х18Н9Т, 40Х13, 3Х2В8) и твердого, износостойкого материала стакана 4 (стаканы изготовлены из материала типа ВК). Такое сочетание в композите мягкого и твердого материалов обеспечивает устойчивость пальцев ротора при ударных нагрузках и одновременно стойкость к абразивному износу.
Монтаж стаканов 4 на пальцы роторов 3 осуществляется методом тугой посадки с использованием предварительного разогрева стаканов до температуры 400-450°С с последующей посадкой на холодные пальцы роторов. Такой способ обеспечивает надежное крепление стаканов и пальцев в единую механическую систему.
Дезинтегратор работает следующим образом.
Включают двигатели, при этом роторы-диски 2 начинают вращаться в противоположные стороны. Через загрузочное отверстие 7 подают измельчаемый материал (например, аморфную ленту из твердого магнитомягкого сплава системы Co-Si-B, Fe-Si-B), который поступает в центральную часть межроторного пространства. Частицы материала ударами пальцев первого ряда и приобретая соответствующую этому ряду пальцев скорость центробежной силой выбрасываются на движущийся навстречу второй ряд пальцев. Получив удар пальцев второго ряда, они отскакивают от него и, меняя вектор скорости, выбрасываются на третий ряд пальцев и т.д. Последним пальцевым рядом частицы обрабатываемого материала выбрасываются из зоны обработки и выгружаются из рабочей камеры через разгрузочное отверстие.
Экспериментально установлено, что предлагаемая конструкция, в которой на пальцы 3 туго посажены стаканы 4, из твердосплавного материала обеспечивает:
1. Резкое снижение износа пальцев ротора (время эксплуатации рабочих элементов - пальцев увеличивается в 5-7 раз).
2. Повышение качества измельчения и производительности процесса, так как уменьшается время цикла обработки материала (вместо используемых 7 циклов - 1-2 цикла).
3. Исключение попадания примесей в полученный порошок из-за выкрашивания пальцев (намол уменьшается на 2 порядка).
4. Возможность измельчения твердых материалов (с твердостью более 7 МООС).
Другим достоинством дезинтегратора является легкость и быстрота замены изношенных рабочих элементов - пальцев, что делает процесс измельчения материала существенно более экономичным, а в известном устройстве замена изношенных трубчатых оболочек трудоемкая и требует большого времени ремонтных работ. Согласно изобретению замена изношенных пальцев осуществляется следующим образом.
Роторы 2 снимаются с валов 8. Прижимной диск 5, который крепится на диске-роторе 6 болтами 10, снимается вместе с пальцами 3. Изношенные пальцы выбиваются из отверстий, в которых они находятся. Затем снимаются изношенные твердосплавные стаканы 4 с пальцев 3, и на эти же пальцы методом тугой посадки сажаются новые стаканы цилиндрической формы.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет многократно использовать дорогостоящие пальцы.
Практическая реализация предложенного изобретения прошла проверку на дезинтеграторе типа ИНД-380 на специализированном участке ООО НИЦ «ИНТЕХ».
Во время эксперимента проведено измельчение 12 партий аморфной ленты из сплава 71КНСР, масса каждой партии составляла от 40-60 кг. Результаты экспериментов приведены в табл.1.
Таблица 1
Сравнение основных показателей работы дезинтегратора известной и предлагаемой конструкции
Конструкция дезинтегратора
Основные характеристики процесса измельчения
Масса измельченного материала, кг
Производительность процесса, кг/ч
Содержание примесей в полученном порошке, мас.%
Износ пальцев ротора<sup>*)</sup>, %
Прототип
600
30
1,2
20
Предлагаемая
600
50
0,01
0
Примечание: <sup>*)</sup> под износом пальцев ротора понимается уменьшение размера пальцев по объему.
Из табл.1 видно, что применение предлагаемой конструкции дезинтегратора позволяет увеличить производительность процесса в 2 раза, уменьшить износ пальцев на 20% и соответственно исключить попадание примесей в полученный аморфный порошок в результате выкрашивания пальцев.