ДЕЗИНТЕГРАТОР

Полезная модель относится к машинам по механизации агрохимического обеспечения сельского хозяйства и предназначена для приготовления тонкодиспергированных гомогенизированных, жидких, мало или средневязких эмульсий и суспензий, многокомпонентных из трудносмешиваемых и нерастворимых частиц бурого угля и других активных органических соединений, включающих твердые кусковые частицы.
Целью полезной модели является получение из диспергированных углеводородов гуминовых кислот в препаративной форме путем их глубокой экстракции.
Дезинтегратор может использоваться в медицинской промышленности для приготовления лекарственных веществ из растительного сырья, в пищевой промышленности для приготовления кетчупов, соусов, йогуртов, майонезов, фруктово-ягодных паст, пюре и других аналогичных по консистенции продуктов и средств, а также в химической, строительной и др. отраслях промышленности.
Известен дезинтегратор (патент SU 1530244 A1), содержащий корпус, в котором на вертикальных валах закреплены диски с ударными элементами в виде бил прямоугольной формы. На тыльной поверхности нижнего диска установлены ударные элементы пальцы, а нижний диск выполнен стаканчатой формы и имеет концентрично расположенные отверстия на торцовой поверхности, наклоненные к ней под углом 45° и боковой бортик.
Известны дезинтеграторы, содержащие два ротора, расположенных горизонтально и вращающихся в разные стороны, причем роторы расположены так, что концентрические окружности с билами одного ротора размещаются внутри концентрических окружностей с билами другого ротора.
1. (Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению) Е.Е. Андреева, О.Н. Тихонов. Издательство Санкт-Петербургский горный институт. СПб. 2007, 439 стр.
2. (Химико-технологические агрегаты механической обработки дисперсных материалов) Н.М. Вареных, А.Н. Веригин, В.Г. Дглангирян, А.Г. Ишутан. Издательство Санкт-Петербургского университета. 2002, 481 с.
Общим недостатком таких дезинтеграторов является наличие «холостого хода», т.е. времени работы, когда каналы роторов или статора перекрыты промежутками между каналами ротора. В этот момент возникают транзитные течения через радиальный зазор между роторами или ротором и статором, уменьшающие гидравлическое сопротивление в рабочей камере дезинтегратора, уменьшается коэффициент полезного действия конструкции.
Вторым недостатком описанных конструкций является большая металлоемкость и высокая трудоемкость изготовления их. (Пульсационные аппараты роторного типа. Теория и практика М.А. Промтов. Москва, Издательство «машиностроение» 2001, стр. 226.
Задачей полезной модели является повышение степени измельчения твердых частиц бурого угля и достижение тонкодиспергированного помола их в жидкостных потоках, исключение «холостого хода», повышение коэффициента полезного действия и значительное снижение металлоемкости и трудоемкости изготовления дезинтегратора.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5.
На фиг. 1 представлена общая схема дезинтегратора, на фиг. 2 - разрез А-А, на фиг. 3 - узел Б ротора и кольцевого статора со срезанными ножками зубьев ротора и кольцевого статора, на фиг. 4 - схема сквозных каналов ротора и статора, на фиг. 5 - схема зоны перекрытия зубьев статора пятнами контактов К.
Дезинтегратор фиг. 1 содержит площадку крепления 1 с закрепленным на ней электродвигателем 2, корпус 4 с вваренными в него всасывающим патрубком 5, тангенциально расположенным нагнетающим патрубком 22 фиг. 2, двух проставков 6 и 9, с расположенным между ними фланцем 13, находящейся на валу электродвигателя переходной вал-втулки 10 крепления центробежной крыльчатки 11 и ротора 3, неподвижного кольцевого статора 12, образующих диспергирующий узел в виде «круговых бесконечных ножниц». Рабочая часть камеры герметизируется за счет торцевого уплотнения 7 и керамического кольца 8. Коаксально установленные проставки 6 и 9 с расположенным между ними фланцем 13 фиксируются на фланце электродвигателя и скрепляются с помощью шпилек 14 и колпачковых гаек 15. Крепление корпуса 4 к проставку 6 осуществляется с помощью шпилек 16 и колпачковых гаек 15, крепление вал-втулки 10 на валу электродвигателя осуществляется с помощью установочного винта 17 и контргайки 18. Опорная шпилька 20 служит для снятия консольных нагрузок при монтаже дезинтегратора в технологических линиях его использования.
В результате изготовления и практического применения описываемой конструкции дезинтегратора измельчения бурых углей на линии приготовления комплексных удобрений на основе гуминовых в Хакасии был получен удовлетворительный результат по гранулометрическим показаниям измельчения бурого угля в границах 50 мкн, что позволило увеличить концентрацию гуминовых кислот до 70 мг/литр в готовой продукции.
Поставленная задача достигается тем, что дезинтегратор, содержащий площадку крепления с закрепленным на ней электродвигателем, корпус с вваренными в него всасывающим, тангенциально расположенном нагнетающим патрубком двух проставков с расположенным между ними фланцем, находящейся на валу электродвигателя переходной вал-втулки крепления центробежной крыльчатки и ротора, неподвижного кольцевого статора, образующих диспергирующий узел в виде «круглых бесконечных ножниц» и деталей крепления узлов дезинтегратора, согласно полезной модели, конструкция ротора и кольцевого статора, выполнена в виде косозубых шестерен с разнонаправленными углами наклона зубьев со срезанными ножками зубьев, образующих сквозные каналы со стороны выхода суспензии или эмульсии из внутренней полости ротора, внутри которого расположена центробежная крыльчатка, в сторону кольцевого статора, имеющего микрометрический зазор между кольцевым статором и ротором в сторону тангенциального нагнетающего патрубка рабочей камеры корпуса дезинтегратора.
При этом ударные элементы бил выполнены в виде профиля стандартного зуба косозубой шестерни с нормальным углом зацепления 20° со срезанной ножкой зуба, а количество одновременно участвующих бил ротора и кольцевого статора равно 101 или более зубьев.
На периферийной части центробежной крыльчатки выполнены ряды мелких отверстий, расположенных вдоль лопастей крыльчатки, создающих активное кавитационное поле за счет образования и схлопывания каверн, усиливающих локальные течения и гидродинамическое давление в зоне диспергации.
Принцип работы дезинтегратора фиг. 1 заключается в следующем:
Перекачиваемая, обрабатываемая среда, суспензия бурого угля, торфа, сапропеля и других аналогичных продуктов подводится к всасывающему патрубку 5 и попадает во внутреннюю часть рабочей камеры, образованной центробежной крыльчаткой 11, имеющей на периферийной части калибровочные отверстия и совместно работающим, находящимся на одной оси с ним ротором 3. Коаксиально установленный неподвижный кольцевой статор 12, закрепленный в корпусе дезинтегратора 4 и ротор 3 выполнены в виде косозубых шестерен с разнонаправленными углами наклона зубьев фиг. 4 со срезанными ножками зубьев 19, 21,образующих сквозные каналы со стороны выхода суспензии из внутренней полости ротора 3 фиг. 1 в сторону статора 12 и выхода через сквозные каналы кольцевого статора 12, имеющего микрометрический зазор С фиг. 3 между кольцевым статором 12 и ротором 3 в сторону рабочей камеры к тангенциально расположенному нагнетающему патрубку 22 (фиг. 2).
При вращении ротора с частотой 3000 об/мин между зубьями ротора и кольцевого статора, имеющих общее количество зубьев 101 и более и осуществляющих принцип разрушения и срезания частиц в суспензиях в виде «бесконечных цилиндрических ножниц», возникает множество пятен контактов К фиг. 5 в зоне перекрытия сквозных отверстий 21 кольцевого статора 12 фиг. 4.
При обозначенном угловом вращении ротора направленное движение пятен контакта К осуществляется от точки а к точке 6 (фиг. 5) кольцевых пазов статора по всей его периферийной части, создавая зону повышенного давления по ходу движения перед пятнами и зону «отрицательного» пониженного давления за пятнами. В результате коротких промежутков времени перекрытия каналов статора и изменение направления локальных потоков в полость каналов статора распространяется импульс давления. В виду того, что единичный вектор импульса силы имеет определенную физическую величину, можно утверждать, что в турбулентном потоке жидкости в канале статора скорость имеет большие значения и будет зависеть от суммарного количества пятен контактов, определяющих общее суммарное количество импульсов. Инерционные силы в потоке жидкости создают растягивающее напряжение в жидкости, что вызывает кавитацию. Кавитационные пузырьки растут при воздействии импульса пониженного давления и схлопываются или пульсируют при увеличении давления в канале статора. Мерцающий поток пятен перекрытия К определяет плотность гидродиамической и гидроакустической энергии за счет развитой турбулентности, интенсивной кавитации, определенной числом кавитаций в диспергирующей паре косозубых шестерен со срезанными ножками, пульсациях давления в локальных объемах суспензий, эмульсий при схлопывании каверн, жестком комулятивном воздействии, высоких сдвиговых и срезывающих усилиях, активации жидкости. Конструкция решает отсутствие «холостого хода» за счет неполного перекрытия каналов статора осуществляемого парой шестерен имеющих разнонаправленные углы наклона, имеет малую металлоемкость, проста в изготовлении, т.к. предполагает стандартные зуборезные фрезы, а точность изготовления диспергигующего узла определяет надежную работу узла. Ремонтно-эксплуатационные расходы можно свести к минимуму за счет наварки вершин зубьев ротора твердосплавным электродом с последующей его шлифовкой под изношенный статор при соблюдении микрометрического зазора между статором и ротором.