ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ БИСЕРНЫЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ

Полезная модель относится к устройствам для измельчения твердых минеральных и органических материалов в жидких средах. Измельчитель бисерный горизонтальный предназначен для тонкого и сверхтонкого измельчения пигментов, красителей и других твердых минеральных и органических материалов в жидких средах (лаках, олифах, органических растворителях, воде) после их предварительного смешивания в смесителях (дисольверах). Измельчитель бисерный относится к измельчителям истирающе-раздавливающего действия и находит широкое применение в производстве красок, эмалей, грунтовок и других аналогичных материалов, патент RU №22892 от 30.10.2001 г. патент RU №2299874 от 27.05.2007 г., и патент RU №2389555 от 20.05.2010 г. Теория бисерных измельчителей пока не разработана, и поэтому их размеры и технологические показатели выбирают на основании опытных данных.
Технической задачей полезной модели является введение усовершенствования в конструкцию бисерного измельчителя для улучшения условий ведения процесса измельчения.
Измельчитель бисерный (фиг. 1) состоит из размольной камеры 1, внутри которой консольно установлен ротор 2 с размещенными на его валу дисками 3 (Измельчитель бисерный горизонтальный БИ-20 ТУ №3618-01473230535-2012), взятый нами за прототип, поскольку такая конструкция получила в промышленности наибольшее распространение. Размольная камера 1 заполняется на 2/3 объема бисером (твердыми шариками с размерами зерен 1-2 мм), и в нее через штуцер 4 подается суспензия с измельчаемым материалом. Бисер может быть изготовлен из стекла, силиката циркония, стекла с силикатом циркония, оксида циркония, оксида алюминия, стали, фарфора, карбида кремния, карбида вольфрама, керамики. Суспензия представляет собой смесь жидкости и размольного материала и должна быть текучей и устойчивой к выпадению осадка. Ротор 2 приводится во вращение электродвигателем с частотой 1500 - 2000 об/мин и приводит с помощью дисков 3 во вращательное движение суспензию и бисер. Окружная скорость дисков по наибольшему диаметру от 9 до 11 м/с. Диски изготовляют из особо твердой закаленной стали диаметром около внутреннего диаметра размольной камеры. Размольная камера, изготовленная из износостойкой стали, оборудована рубашкой охлаждения 5, через которую прокачивается вода, отводящая выделяющееся тепло. Емкость промышленной размольной камеры от 20 л до 150 л. Измельчитель бисерный реализует мокрый помол, измельчение происходит при вращении ротора с дисками, когда между твердыми частицами (агломератами), находящимися в хорошо текучей суспензии, возникают касательные напряжения. Они возникают в результате поворота одной из сжимающих поверхностей относительно другой. Нужно только чтобы эта поверхность двигалась либо в другом направлении, либо ее скорость должна отличаться от первой. Иначе говоря, для получения истирающего эффекта поверхности, раздавливающие (истирающие) материалы, должны в соответствующих точках иметь разность линейных скоростей движения. Такой процесс называют обычно - диспергирование. Процесс измельчения твердых компонентов суспензии (агломератов) протекает между отдельными частицами бисера, контактирующими друг с другом, а также между бисером и ротором или между бисером и стенками размольной камеры. В ходе диспергирования происходят три процесса: смачивание поверхности частиц твердого вещества; механическое разрушение агломератов до меньших размеров; стабилизация первичных частиц или промежуточных агломератов с целью предотвращения повторного агломерирования. В процессе измельчения происходит изменение одного или нескольких свойств. Так при работе с лакокрасочными составами наблюдается изменение интенсивности цвета, блеска, вязкости или размера частиц (измерение на гриндометре по стандарту DIN 53203). Например: интенсивность цвета. При сохранении постоянными всех технологических параметров процесса (загрузка бисера, вид бисера, число оборотов вала, условия охлаждения и т.д.), интенсивность цвета массы изменяется со временем до достижения конечного показателя - необходимой степени измельчения частиц. Это явление можно объяснить тем, что при длительном измельчении все агломераты прошли через зоны действия максимальных усилий сдвига. Те агломераты, которые при заданных условиях измельчения были разрушены, обеспечили наблюдаемую интенсивность цвета. Другие агломераты, имеющие повышенную прочность связей и не разрушенные при заданных условиях, остались в первоначальном виде. Разрушение остающихся агломератов можно осуществить только при достаточной длительности процесса измельчения либо повышением числа оборотов ротора. При повышении числа оборотов ротора увеличивается вводимая в массу механическая энергия, которая переносится от ротора размольной камеры в продукт через бисер, т.е., увеличивается мощность привода ротора, причем, с уменьшением количества продуктов намола энергопотребление увеличивается квадратично. Поэтому увеличение числа оборотов ротора приводит к непропорциональному увеличению подводимой мощности, что экономически нецелесообразно. В ходе диспергирования постоянно изменяется величина вращающего момента за счет турбулентности, возникающей в зоне размола. Поскольку вал ротора 2 установлен горизонтально консольно и закреплен одним подшипниковым узлом А, в котором установлены два подшипника N и L (фиг. 1), свободный конец вала в процессе работы имеет возможность колебаться, хаотично вибрировать, при этом возникают воздействия ударного характера, происходит интенсивное дробление бисера между дисками 3 и стенкой размольной камеры 1, что снижает качество помола суспензии, загрязняет готовый продукт осколками бисера. Предлагаемая полезная модель позволяет устранить этот недостаток.
Технической задачей полезной модели является введение усовершенствования в конструкцию бисерного измельчителя для улучшения условий ведения процесса измельчения.
Как показано на фиг. 2, технический результат по конструктивному усовершенствованию измельчителя бисерного достигается за счет того, что вал ротора 1 устанавливается на двух опорах, на двух подшипниковых узлах А и В с обеих сторон вала, в каждом из которых находится по одному подшипнику - L и F (фиг. 2). При этом подшипниковый узел А упрощается и удешевляется за счет установки только одного подшипника - L. Такое решение позволяет улучшить качество измельчения за счет того, что вал ротора, закрепленный с двух сторон становится более жестким, отсутствуют вибрации вала, приводящие к дроблению бисера, готовый продукт не засоряется осколками бисера, интенсивность цвета продукта повышается за счет более однородного размола, а также экономится бисер за счет значительного снижения его разрушения и увеличения срока его работы. Кроме этого, продолжительность измельчения перетираемого материала в суспензии за один проход увеличивается за счет удлинения размольной камеры. Предложенное усовершенствование конструкции измельчителя позволяет увеличить длину размольной камеры в 1,5-2 раза, (например, для камеры объемом 20 л длина вала ротора может быть увеличена от стандартной 800 мм до 1600 мм), что увеличивает длительность пребывания суспензии в зоне измельчения и повышает интенсивность измельчения за один проход.
В конструкцию измельчителя бисерного горизонтального, содержащего размольную камеру с рубашкой охлаждения, внутри которой расположен вал ротора с размольными дисками, внесены следующие новые признаки:
1. Вал ротора установлен на двух опорах, размещенных на концах вала;
2. Каждая опора выполнена в виде подшипникового узла, в котором находится один подшипник.
Технический результат от использования полезной модели заключается в следующем
1. Технический бисер работает с равномерным износом до полного истирания или замены.
2. Готовый продукт не засоряется частицами раздробленного бисера, улучшается качество готовой продукции.
3. Износ рабочих поверхностей измельчителя протекает естественно и плавно, без резких нарушений процесса диспергации
Таким образом, поставленная задача выполнена.