Измельчитель
GRINDER

Изобретение относится к устройствам для измельчения сыпучих материалов, используемых при приготовлении кормов, главным образом зерна, зернопродуктов и зерноотходов.
Из анализа материалов, находящихся в свободном доступе, известно, что измельчители сыпучих материалов роторного типа обладают явно выраженным вентиляторным эффектом. При этом, значительная часть механической энергии приводного двигателя измельчителя преобразуется ротором с ударными рабочими органами в движение воздушных масс через внутреннее пространство измельчительного устройства. Часть воздушного потока, за счет использования конструктивно – технологических решений, удается задействовать для решения практических задач процесса измельчения: транспортировка извне сыпучих материалов в дробильную камеру измельчителя, сепарация и транспортировка измельченного материала из дробильной камеры. Одним из направлений повышения энергоэффективности процесса измельчения сыпучих материалов является снижение вентиляторного эффекта измельчителей, как за счет применения различных типов регуляторов воздушного потока через внутреннее пространство измельчительного устройства, так и путем создания во внутреннем пространстве измельчителя, при его работе, воздушной среды с меньшей удельной плотностью (вакуума).
Известна конструкция, патент РФ № 2 318 600 «Лабораторная дробилка для исследования процесса измельчения зерновых культур при разряжении воздуха в рабочей камере». Основными недостатками данной конструкции являются как переизмельчение части зернового материала в дробильной камере, так и высокая неравномерность по гранулометрическому составу конечного продукта – зерновой дерти.
Известна конструкция, патент РФ № 2 330 722 «Измельчитель». Основными недостатками данной конструкции являются как переизмельчение части зернового материала в дробильной камере, так и высокая неравномерность по гранулометрическому составу конечного продукта – зерновой дерти.
Известна конструкция, патент РФ № 2 340 399 «Лабораторная установка для исследования процесса измельчения зерновых культур в условиях изменения барометрического давления воздуха в рабочей камере». Основными недостатками данной конструкции являются как переизмельчение части зернового материала в дробильной камере, так и высокая неравномерность по гранулометрическому составу конечного продукта – зерновой дерти.
Известна конструкция, патент РФ № 2 343 002 «Измельчитель». Измельчитель включает горизонтально расположенный электродвигатель, ротор, установленный на валу электродвигателя, рабочую камеру с дверцей, закрепленную на дверце центральную загрузочную воронку, установленную в рабочей камере сменную вставку, приемный сосуд, вакуумную систему, состоящую из вакуумного баллона, клапана, вакуумметра, вакуумного насоса и глушителя. Ротор выполнен в виде четырех бил с заостренными с двух сторон под углом 45 градусов концами, причем на каждом биле установлен свободно вращающийся диск, каждый из которых заточен по окружности с двух сторон под углом 45 градусов. Сверху центральной загрузочной воронки установлено дозирующее устройство, к дозирующему устройству подсоединен оперативный бункер, в котором установлены датчик верхнего и нижнего уровня. Перед входным отверстием в оперативный бункер установлен загрузочный клапан, а в нижней части приемного сосуда - разгрузочный клапан и датчик нижнего уровня, при этом перед загрузочным клапаном установлен весовой дозатор. Рабочая камера, оперативный бункер, дозирующее устройство и приемный сосуд выполнены герметичными и соединены между собой герметично.
Основными недостатками прототипа – являются: переизмельчение части зернового материала в дробильной камере, высокая неравномерность по гранулометрическому составу конечного продукта – зерновой дерти, недостаточная герметичность оперативного бункера, рабочей камеры и приемного сосуда, при проведения процесса измельчения в условиях разрежения в них воздуха. Также следует отметить нарушение естественной циркуляции воздушных масс через внутреннее пространство измельчительного устройства, приводящее к нарушению естественного процесса экстракции продуктов измельчения из дробильной камеры и увеличению как энергетических затрат на процесс измельчения, так и росту пылевидной (мучной) фракции в зерновой дерти.
Технический результат - создание и поддержание заданных параметров рабочей атмосферы, как внутри, так и снаружи измельчителя при проведении процесса измельчения, сокращение времени измельчения, сохранение естественной циркуляции воздушных масс через внутреннее пространство измельчительного устройства и сопряженного с ней естественного процесса экстракции продуктов измельчения из рабочей камеры. Интенсификация сепарирующего эффекта через сепарирующую поверхность измельчителя и снижение переизмельчения зерновой дерти, повышение производительности измельчителя, достигается тем, что измельчитель, с загрузочным и приемным бункерами, помещен в барокамеру. Это позволяет создавать любые технологически обоснованные параметры воздушной среды при измельчении сыпучих материалов, при сохранении герметичности системы с одной стороны и сохранении естественной циркуляции воздушных масс через внутреннее пространство измельчительного устройства, с другой. Изменение плотности циркулирующего во внутреннем пространстве барокамеры воздуха приводит к изменению объемов воздуха, проходящих через измельчитель, что ухудшает экстракцию зерновой дерти из дробильной камеры, ведет к увеличению пылевидной (мучной) фракции. Для решения проблемы переизмельчения дерти и интенсификации процесса ее сепарации на сепарирующей поверхности, корпус измельчителя закреплен в барокамере через демпферные элементы двухстороннего действия. Демпферные элементы имеют различную жесткость. Нижние – опорные элементы жесткие, с малым коэффициентом линейного перемещения. Верхние – возвратные элементы мягкие, с существенно большим коэффициентом линейного перемещения. Применение демпферных элементов двухстороннего действия с различной жесткостью позволяет организовать интенсивное колебание измельчителя только по одной координатной оси – Z (вертикально). Колебания по другим осям будут незначительны и определяются собственными колебаниями корпуса измельчителя, сопровождающие технологический процесс измельчения сыпучих материалов. Для интенсификации сепарирующего эффекта через сепарирующую поверхность используется вибрационное устройство с регулируемыми частотными и фазными характеристиками. Вибрационное устройство жестко закреплено к корпусу измельчителя в проекции центра тяжести и создает возмущающие воздействия (вибрации) только по одной оси – Z (вертикально).
На фиг.1 изображен общий вид измельчителя.
Измельчитель состоит из барокамеры 1, в которой установлен на демпферных элементах 8 двухстороннего действия и вибрационном устройстве 10, измельчитель 5 с загрузочным 2 и выгрузным 12 шлюзами. Внутри дробильной камеры размещен ротор 6, приводимый в движение от электродвигателя 7, посредством ременной передачи. В верхней части дробильной камеры находится дозатор 4 с загрузочным бункером 3. Вибрационное устройство 10 жестко закреплено к корпусу измельчителя в проекции центра тяжести. Функцию приемного бункера 11, для измельченного материала, выполняет нижняя часть барокамеры, отделенная от остальной части барокамеры воздухопроницаемой мембраной 9. Для удобства организации обслуживания и опорожнения приемного бункера, барокамера установлена на опоры 13, а ее корпус выполнен разъемным.
Измельчитель работает следующим образом. Работа измельчителя является периодической и будет происходить по следующему циклу. Продукт, подлежащий измельчению, через загрузочный шлюз 2 поступает в загрузочный бункер 3. При заполнении продуктом загрузочного бункера 3 загрузочный шлюз 2 закрывается. Выгрузной шлюз 12 должен находиться в закрытом положении. Затем, во внутреннем объеме барокамеры, вакуумной системой создаются технологически обоснованные параметры воздушной среды, запускается в работу приводной электродвигатель 7 измельчителя совместно с вибрационным устройством 10 и после выхода их на установившийся режим, в работу включается дозатор 4. Продукт, подлежащий измельчению, поступает из загрузочного бункера 3, через дозатор 4 в дробильную камеру, где осуществляется его измельчение ротором 6. Разрушение частиц продукта осуществляется за счет многократного соударения и истирания частиц между собой, ударов о вращающийся ротор 6, ударов и истирания о внутреннюю поверхность дробильной камеры. Разрежение, созданное в дробильной камере вакуумной системой, вызывает изменение плотности циркулирующего во внутреннем пространстве барокамеры воздуха, что приводит к изменению объемов воздуха, проходящих через измельчитель, и, как следствие, к снижению удельных энергозатрат на измельчение единицы продукции. Но, измельчение сыпучих материалов в атмосфере пониженного давления (вакуума) вызывает ухудшение экстракции зерновой дерти из дробильной камеры, ведет к увеличению пылевидной (мучной) фракции в готовом продукте. Получается парадоксальная ситуация: выигрыш в снижении энергетических издержек на процесс измельчения оборачивается проигрышем в качественных характеристиках продукта измельчения и его несоответствия зооветеринарным требованиям по гранулометрическому составу. Эта дилемма решается во-первых, за счет сохранения естественной циркуляции воздушных масс через внутреннее пространство измельчительного устройства, во внутреннем объеме барокамеры, через воздухопроницаемую мембрану 9, а во-вторых, за счет применения вибрационного устройства для интенсификации сепарирующего эффекта через сепарирующую поверхность измельчителя с регулируемыми частотными и фазными характеристиками. Измельченный продукт выносится воздушным потоком в приемный бункер 11. При выработке зернового материала из загрузочного бункера 3, отключается дозирующее устройство 4, затем отключаются приводной электродвигатель 7 измельчителя совместно с вибрационным устройством 10. После этого происходит выравнивание давления внутри и снаружи барокамеры и открывается выгрузной шлюз 12.
Затем снова повторяется вышеописанный цикл измельчения.
Измельчение можно осуществлять как при стандартном давлении воздуха 101,3 кПа, так и при разрежении, которое может создавать вакуумная система.