Роторно-шаровой дезинтегратор тонкого помола

Полезная модель относится к оборудованию по агротехническому обеспечению сельского хозяйства и предназначена для приготовления тонкодиспергированных гомогенизированных, жидких, мало и (или) средневязких эмульсий и суспензий, а также тонкого помола твердых и волокнисто-волосяных примесей.
Роторно-шаровой дезинтегратор тонкого помола в дальнейшем (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, а также в химической,  строительной отраслях промышленности.
Известен дезинтегратор (патент SU 1530244 A1, МПК В02С  13/22, 1988), 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-
Известен дезинтегратор (патент RU 173223, МПК В02С13/22, 2006), содержащий корпус, в котором конструкция ротора и кольцевого статора выполнены в виде косозубых шестерен с разнонаправленными углами наклона зубьев со срезанными ножками зубьев, образующих сквозные каналы со стороны выхода суспензий или эмульсий из внутренней полости ротора, внутри которого расположена центробежная крыльчатка, в сторону кольцевого статора, имеющего микрометрический зазор между кольцевым статором и ротором в сторону тангенциально расположенного нагнетающего патрубка рабочей камеры корпуса дезинтегратора.
Общим недостатком таких дезинтеграторов является наличие «холостого хода», т.е. времени работы, когда каналы роторов и (или) статора перекрыты промежутками между каналами ротора. В этот момент возникают транзитные течения через радиальный зазор между роторами или статором, уменьшающие гидравлическое сопротивление в рабочей камере дезинтегратора, уменьшается коэффициент полезного действия конструкции.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является  гидродинамический ударно-вибрационный дисмембратор мокрого помола (патент  RU № 191528, МПК В02С 13/00, 2019), содержащий крыльчатку, выполненную в виде фрезы, имеющей наваренную твердосплавным электродом периферийную режущую часть, а стационарные комбинированные калибровочные ножи кольцевого статора, имеющего микрометрический зазор С с крыльчаткой выполнен в виде кольца с перфорированными калибровочными отверстиями, а крыльчатка имеет прямые плоские лопатки, образующие секторные полости, частично заполненные шаровыми мелющими телами, позволяющими при неравномерной загрузке этими телами секторных полостей создавать вибрационные колебания конструкции дисмембратора и мелющих тел на границе истирания продукта в периферийной зоне статора.
К недостаткам известной конструкции относятся:
1. Сравнительно небольшая скорость вращения ротора, при котором возможна работа данной конструкции, и как следствие, сравнительно низкая производительность.
2. Наличие статорного кольца с периферийными отверстиями при работе с металлическими шаровыми мелющими телами приводят к их значительному интенсивному износу и необходимости замены статора.
3. Общим недостатком описанных конструкций является низкая эффективность измельчения прежде всего волокнисто-волосяных примесей, обладающих упругими свойствами и полагающих восстановление прежней формы и неразорванных молекулярных цепочек после обработки их в описанных устройствах, вследствие того, что предлагаемая конструкция дезинтегратора должна учитывать действие модуля упругости второй степени (модуль Юнга), с учетом реологических свойств измельчаемого материала.
Технической задачей полезной модели является повышение производительности и эффективности измельчения, снижение износа статора.
Технический результат достигается тем, что дезинтегратор тонкого помола, содержащий герметичный металлический корпус с входным патрубковым и выгрузным напорным штуцером оснащен статором, выполненным в виде металлокерамической трубы, имеющей технологический зазор С, образованный внутренним диаметром металлокерамической трубы и наружной поверхностью пустотелого ротора, причем диаметральная площадь зазора С не менее площади входного отверстия патрубка, согласно полезной модели, пустотелый ротор, образован наборными кольцами, имеющими гнезда, в которых размещены стальные шаровые мелющие тела, образующие в точках сопряжения с трубой восьмизаходную винтовую транспортную магистральную линию подъема и перекрытия потока суспензии в зоне измельчения шаровых тел за счет разворота каждого из последующих наборных колец на определенный угол по ходу вращения ротора, исключающих возможность многократного проскакивания твердых и волокнисто-волосяных примесей в суспензиях при активном истирании их в зоне измельчения между стационарной металлокерамической трубой и вращающимся пустотелым ротором со стальными шаровыми мелющими телами.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена общая схема работы полезной модели; на фиг. 2 представлена конструктивная схема дезинтегратора; на фиг. 3 (разрез А-А) представлено устройство наборного кольца нижней части дезинтегратора; на фиг. 4 (разрез Б-Б) представлено устройство наборных колец верхних рядов пустотелого ротора; на фиг. 5 показан узел промывки гнезд и установки пружин.
Роторно-шаровой дезинтегратор содержит раму 1, на которой смонтирована тумба 2 с поворотными подшипниковыми опорами 3, на которых установлен металлический герметичный корпус 4 дезинтегратора, соединенного общей плитой 5 с электродвигателем 6, осуществляющего вращение шкивов 7 и 8 посредством клиноременной передачи, а также установленной емкостью реактора 9 и центробежного грязевого насоса 10.
Крутящий момент со шкива 8 передается на вертикальный вал 11, установленный на подшипниковую опору 12 опорного фланца 13 жестко соединенного с корпусом 4, содержащий вкладыш статора в виде износостойкой металлокерамической трубы 14, зафиксированной в корпусе 4 металлическим проставком 15, выходного напорного штуцера 16, нижняя часть корпуса 4 с фланцем 17 и жестко установленным на нем входным патрубком 18 соединяется герметично с корпусом 4 с помощью шпилек 19.
К крышке 20, жестко соединенной с валом 11, закрепляются ряды колец 21 с мелющими стальными шаровыми телами 22, образующими пустотелый ротор,  причем со стороны входного патрубка 18 нижний ряд колец имеет сквозные отверстия 23, равные диаметру шаровых тел и сообщающие пустотелую часть ротора с кольцевым  технологическим зазором С между наружным диаметром пустотелого ротора и внутренним диаметром статорной части трубы 14. Диаметральная площадь проходного сечения С должна быть не менее площади входного сечения патрубка 18.
В последующих рядах колец 24, образующих пустотелый ротор, сквозные отверстия 25 меньшего диаметра служат для промывки гнезд 26 водой очистки гнезд и шаровых тел.
Шаровые мелющие тела 22 подпружиниваются пружинами 27.
Пустотелый ротор, образованный наборными кольцами 21 и 24, имеющими гнезда 26, в которых размещены стальные шаровые мелющие тела 22, образующие по точкам сопряжения с трубой восьмизаходную винтовую транспортную линию с углом подъема α имеют перекрытие потоков суспензии за счет разворота каждого из последующих наборных колец на определенный угол разворота по ходу вращения ротора таким образом, чтобы проекция шара в верхнем ряду совпадала с шаром нижнего ряда и составляла угол 45°, т.е. 1/8 часть ротора, осуществляя таким образом  транспортную восьмизаходную линию подачи суспензии.
Роторно-шаровой дезинтегратор тонкого помола может работать за счет поворотного подшипникового узла 3 как в прямоточной системе подачи суспензии самотеком при горизонтальном расположении дезинтегратора,  так и в рекуперкуляционной  системе при вертикальном и (или) наклонном положении дезинтегратора с использованием центробежного грязевого насоса 10, подающего суспензию из емкости реактора 9 по замкнутому циклу «Емкость-насос-дезинтегратор-емкость».
Работает предлагаемое устройство следующим образом.
Электродвигатель 6 за счет вращения шкивов 7, 8 через клиноременную передачу осуществляет передачу крутящего момента на вал 11 (фиг. 2) дезинтегратора с одновременным включением грязевого центробежного насоса 10, подающего суспензию торфа из реактора 9 во входной патрубок 18, закрепленный жестко с фланцем 17 и корпусом 4 дезинтегратора с помощью шпилек 19. Направленный центробежным насосом 10 поток суспензии, попадает во внутреннюю часть пустотелого ротора, образованного наборными кольцами 21 и 24, имеющими гнезда 26, в которых располагаются шаровые мелющие тела 22. За счет центробежной силы, появляющейся при вращении пустотелого ротора, и действия пружин 27 создается истирающее усилие на границе взаимодействия между твердыми поверхностями мелющих шаровых тел и статором, выполненным в виде металлокерамической трубы 14 в зоне разрушения С твердых и волокнисто-волосяных включений торфа в суспензии. Из пустотелой части ротора суспензия за счет давления, создаваемого насосом 10 через отверстия 23, имеющих размер, равный диаметру мелющих шаровых тел и сообщающих пустотелую часть ротора с металлокерамической трубой 14 в нижней части дезинтегратора подается в зазор С, имеющий диаметральную площадь сечения не менее площади входного патрубка 18 и поднимаясь вверх по кольцевому зазору С в сторону выгрузного напорного штуцера 16 подвергается активному истиранию.
С целью уменьшения холостого хода и проскакивания твердых и волокнисто-волосяных частиц между шаровыми мелющими телами 22 в суспензиях торфа каждое из наборных колец 21, 24 разворачивается по ходу вращения ротора на угол 4°30´ и образует винтовую линию по точкам сопряжения шаровых мелющих тел 22 с металлокерамической трубой 14,  образующих угол α для схемы с десятью рядами наборных колец, таким образом, чтобы проекция шара верхнего ряда  с шаром нижнего ряда составляла 45° или 1/8 часть ротора, представляющего восьмизаходную винтовую линию подъема и перекрытия  зоны измельчения с зазором С мелющими шаровыми телами.
Такое исполнение способствует активному продвижению суспензии вдоль зазора С по винтовой  плоскости к выходному напорному штуцеру 16, уменьшает возможность случайного проскакивания примесей между шарами, повышает производительность устройства.
При изменении направления вращения ротора в противоположную сторону производительность устройства будет падать, однако вследствие увеличения времени измельчения помол примесей в суспензиях будет тоньше.
Работа полезной модели по схеме «емкость-насос-дезинтегратор-емкость» в результате многократного повторения циклов измельчения позволяет достичь тонкости помола 5…50 мкм.
После обработки суспензии по предлагаемой схеме производится промывка дезинтегратора повышенной под давлением подачей промывочной воды в ряд тонких отверстий 25, сообщающих гнезда 26 установки шаровых тел 22 с внутренней частью пустотелого ротора и кольцевым зазором С.
Применение разных материалов при работе для ротора со стальными шаровыми мелющими телами и статорной части в виде металлокерамической трубы, являющейся расходным материалом, который заменяется по мере истирания и увеличения зазора С позволяет увеличить эффективность помола прежде всего волокнисто-волосяных частиц, а простота обслуживания не требует квалифицированной рабочей силы.