РАЗМОЛЬНАЯ ГАРНИТУРА ДИСКОВОЙ МЕЛЬНИЦЫ

Полезная модель относится к размольному оборудованию или размольным приспособлениям для измельчения растительных материалов и может быть использована для получения полуфабрикатов растительного происхождения при измельчении растительных материалов, коры, древесноволокнистых полуфабрикатов в производстве древесноволокнистых плит (ДВП), различных строительных и отделочных материалов.
Известна размалывающая гарнитура дисковой мельницы, включающая роторный и статорный диски, рабочие кольцевые поверхности которых разделены на секторы, снабженные прямолинейными ножами, параллельными одной из двух радиальных образующих сектора (SU, №878847, МПК D21D 1/30, B02C 7/12, заявлено 03.05.1979 г., бюллетень №41, опубликовано 07.11.1981 г.).
Недостатком данной гарнитуры является то, что касательные составляющие окружных скоростей и сил, развиваемых вращающимся диском в точках перекрещивания режущих кромок ножей ротора и статора, действуя вдоль них, движутся вместе с точками пересечения, направленными в одну сторону с перемещающейся под действием давления и центробежной силы волокнистой суспензией в сторону периферийной окружной кромки дисков. Это сокращает время воздействия на волокнистый материал за единичный проход им рабочей межножевой полости.
Кроме того, за счет идентичного исполнения рисунков рабочих кольцевых поверхностей роторного и статорного дисков при сопряжении утлы наклона режущих кромок ножей к радиусам, проведенным из центра дисков в точки скрещивания, противоположны по направлению, а сумма их равна углу скрещивания. Поэтому углы скрещивания режущих кромок ножей всегда существенно превышают двойной угол трения о них волокнистого материала. В результате этого силы трения волокнистого материала о режущие кромки, как правило, имеют меньшие значения по сравнению с касательными составляющими окружных сил в точках скрещивания.
В совокупности эти факторы приводят к тому, что наслойки размалываемого волокнистого материала, налипшие на режущих кромках ножей роторного и статорного дисков вблизи этих точек, не заклиниваются, а вместе с ними перемещаются в область периферийной окружной кромки диска. Поэтому, особенно при использовании гарнитур с частично закрытым выходом, в периферийной части рабочей межножевой полости скапливается волокнистый материал. Так как для прямолинейных ножей характерно уменьшение углов наклона режущих кромок ножей к радиусам при движении от входа к периферии, соответственно и углы их скрещивания также уменьшаются, т.е. на периферии значения их приближаются к двойному углу трения. За счет этого скопившийся на периферии волокнистый материал заклинивается между режущими кромками ножей, что определяет рубящий характер силового воздействия на него со стороны контактирующих режущих кромок. Это приводит к укорочению природной длины волокна и к снижению качества его обработки.
Наиболее близким по технической сущности изобретением к предлагаемому, является размалывающая гарнитура дисковой мельницы, включающая роторный и статорный диски, рабочие кольцевые поверхности которых разделены на секторы, снабженные чередующимися с межножевыми канавками, параллельными прямолинейными ножами с рабочими и нерабочими боковыми стенками, режущая кромка одного из которых совмещена с осью симметрии сектора, а роторный диск выполнен зеркально относительно статорного (SU, №2314381, МПК B02C 7/12, D21D 1/30, заявл. 19.06.2006 г., Бюл. №1, опубл. 10.01.2008 г.).
Недостатком известной гарнитуры является прямоугольная форма поперечного сечения межножевых канавок. За счет этого в местах сопряжения их боковых стенок с основанием развиваются большие гидравлические сопротивления, способствующие скоплению массы и затормаживанию движения потока волокнистой суспензии. Одна из боковых стенок является рабочей, поскольку выполняет три функции:
- воспринимает напорные нагрузки от налетающего потока, движущегося вдоль межножевой канавки сопряженного вращающегося диска;
- транспортирует волокнистую массу вдоль канавки, от входа в размалывающую полость гарнитуры к выходу из нее;
- служит опорной поверхностью при продвижении прижимающегося к ней под действием центробежной силы высококонситентного слоя волокнистой массы снизу вверх, по направлению к междисковому зазору.
Напорные нагрузки возникают в процессе вращения ротора относительно неподвижного статора в виде центробежных сил, развивающихся при непрерывном контакте потоков волокнистой суспензии с рабочими боковыми стенками, в процессе ее транспортирования по канавкам через размалывающую полость гарнитуры. В связи с этим вблизи рабочих стенок образуются зоны максимальных давлений, активно воздействующие на потоки суспензии и прежде всего на ее часть, представляющую собой сгустившуюся высоко-консистентную волокнистую прослойку.
Противоположные боковые стенки межножевых канавок не выполняют основные рабочие функции и традиционно считаются нерабочими. Однако на основании поведенного анализа выяснилось, что ряд важных функций выполняют и эти стенки. Суть данных функций заключается в том, что нерабочая стенка:
- является источником образования вблизи ее поверхности зоны разряжения, заполняемой частью волокнистой суспензии, не попавшей s зону действия рабочей боковой стенки;
- способствует развитию эффекта закручивания потока волокнистой суспензии в поперечном сечении канавки, в направлении от зоны высокого давления к зоне разряжения;
- служит опорной поверхностью для закручивающегося потока суспензии.
В связи с этим становится вполне очевидным, что наличие прямого угла между нерабочими боковыми стенками единичных ножей и основаниями канавок способствует скоплению волокнистой массы и затормаживанию движения вдоль них потока суспензии.
Это не позволяет развить:
- величину разряжения в зонах, расположенных вблизи нерабочих стенок;
- перепад давления между рабочими и не рабочими зонами;
- частоту вращения закручивающихся потоков волокнистой суспензии вокруг продольной оси симметрии межножевых канавок
Полезная модель решает задачу измельчения технологической щепы и растительных материалов, таких как однолетние растения, тросники, мескантус, камыши, для получения древесноволокнистых полуфабрикатов, используемых в производстве древесноволокнистых плит (ДВП) и различных строительных и отделочных материалов.
Технический результат заключается в сокращении времени размола, улучшении фракционного показателя качества волокна и его фибрилляции, регулировании степени помола и возможностью ее увеличения на 10 ДС.
Указанный технический результат достигается тем, что в размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы, включающая роторный и статорный диски, рабочие кольцевые поверхности которых разделены на секторы, снабженные параллельными прямолинейными ножами, режущая кромка параллельных ножей выполнена под углом равным 12-22,5° к радиальной кромке сектора, между ножами выполнены перегородки под углом равным β=40-60°, на рабочей поверхности сектора между ножами и перегородками выполнены межножевые канавки, при этом отношение ширины канавки к высоте равно единице и циклическая элементарная длина размола равна 30-32 м.
Выполнение перегородок между параллельными ножами позволяет удерживать массу в зоне размола, увеличить степени помола и улучшить фракционные показатели волокна за счет увеличения внутреннего и наружного фибриллирования удельной поверхности отдельных волокон и увеличения удельной поверхности прессмассы в целом.
При значениях угла наклона режущей кромки параллельных ножей к радиальной кромке сектора α меньше 12° и больше 22,5° происходит укорочение волокна и ухудшение фракционного показателя качества волокна.
При значениях угла β наклона перегородок к основным ножам меньше 40° появляется дополнительная режущая кромка, что приводит к укорочению и рубке волокна, а при значениях больше 60° масса будет застревать в межножевых канавках, что будет негативно сказываться на качестве волокна и работе гарнитуры в целом.
На фиг. 1 показан сектор размольной гарнитуры, вид спереди, где а угол установки ножей, β угол установки перегородок; на фиг. 2 показано сечение А-А, где L ширина канавки, h - высота ножа;
Размольная гарнитура дисковой мельницы включает, разделенные на сектора, роторный и статорный диски, имеет две кольцевые зоны -центральную предварительного размола и периферийную основного размола.
Роторный диск выполнен зеркально относительно статорного. Рабочие поверхности секторов статора и ротора имеют одинаковый геометрический рисунок. Сектор 1 состоит из параллельных прямолинейных ножей 2, режущая кромка которых выполнена под углом α равным 12-22,5° к радиальной кромке сектора 1.
Между ножами 2 выполнены перегородки 3 под углом β равным β=40-60°. Перегородки выполнены с целью удержания массы в зоне размола, увеличения степени помола и улучшения фракционного показателя качества волокна. На рабочей поверхности сектора размольной гарнитуры 1 между ножами 2 и перегородками 3 выполнены межножевые канавки 4 шириной L и высотой, равной высоте h ножа 2. При этом отношение ширины канавки к высоте ножа L/h равно 1, а циклическая элементарная длина размола равна 30-32 м.
Соотношение ширины канавки L к высоте ножа h размольной гарнитуры определено опытным путем. При таком соотношении количество движущихся точек пересечения ножей статора гарнитуры с ножами ротора единичного сектора равно 11-15, что способствует повышению эффективности размола, улучшению качества полуфабриката.
Размольная гарнитура работает следующим образом:
При размоле волокна собираются слоями на передней кромке ножа 1 размольной гарнитуры, образуя нависающий слой, где они подвергаются действию сил резанья, трения и сжатия. В результате происходит их сплющивание и закручивание, а на поверхности волокна образуется тонкая, способная к связеобразованию волокнистая структура (фибриллирование). Удержание массы в зоне размола осуществляется за счет межножевых перегородок.
Использование размалывающей гарнитуры позволяет улучшить качественные показатели древесноволокнистой массы и физико-механические свойства готовой плиты. При такой конструкции размалывающей гарнитуры, среднее количество движущихся точек пересечения ножей ротора с ножами статора равно 11-15, что способствует повышению эффективности размола, увеличивается удельная рабочая поверхность размола, что приводит к увеличению значения не только показателя секундной режущей, но и элементарной циклической длины - основных показателей, характеризующих качество помола. Сокращается время размола, улучшаются фракционные показатели качества волокна и его фибрилляции, регулировании степени помола и возможностью ее увеличения на 10 ДС.