ДИСКОВАЯ МЕЛЬНИЦА
DISK MILL

Изобретение относится к устройствам для измельчения материалов и может быть использовано в комбикормовой, пищевой промышленности, сельском хозяйстве, в частности, для измельчения зерна.
Известна дисковая мельница (RU №2077130, В02С 7/10 от 10.04.1997, Бюл. №10), содержащая корпус с загрузочным и выгрузным отверстиями, снабженный бункером, внутри корпуса эксцентрично относительно друг друга установлены ведущий диск, консольно закрепленный на приводном валу и выполненный с центральным отверстием для загрузки измельчаемого продукта в междисковое пространство, и размещенный на валу, закрепленном на корпусе, пассивный диск, установленный с возможностью свободного вращения, мелющая поверхность каждого диска состоит из внутреннего, среднего и внешнего поясов с рифлями, при этом пассивный диск смонтирован с возможностью изменения эксцентриситета относительно ведущего диска.
Недостатком приведенной конструкции дисковой мельницы является малая производительность из-за неполного заполнения междискового пространства между внешними поясами предварительно измельченным продуктом, так как длительное время продукт находится в междисковом пространстве с внутренними и внешними поясами.
Известна мельница для помола зерна (патент Российской Федерации №2055641, МПК В02С 7/18, опубликованный 10.03.1996, Бюл. №7), содержащая корпус, загрузочную камеру, выполненные из листовой стали тарельчатой формы режущие подвижный и неподвижный диски с пазами, расположенными под углом к радиусу дисков и образующими режущие кромки, крепежный диск и устройство регулировки зазора между режущими дисками. На корпусе, выполненном цилиндрическим, закреплен неподвижный режущий диск, а подвижный режущий диск смонтирован на крепежном диске, при этом диаметры подвижного и неподвижного режущих дисков больше диаметров цилиндрических поверхностей соответственно крепежного диска и корпуса для образования зазоров между упомянутыми поверхностями и наиболее удаленными от центра дисков режущими кромками пазов (прототип).
Основным недостатком указанной конструкции является малая производительность. Малая производительность объясняется тем, что затруднены условия выхода частиц из пазов неподвижного (пассивного) диска, кроме того, не вся рабочая поверхность подвижного и неподвижного дисков участвует в процессе измельчения, а только их режущие кромки, что не позволяет получить наибольшее количество проходовых частиц.
Следовательно, в известном устройстве не полностью используются возможности рабочей поверхности неподвижного (пассивного) диска, в частности его пазов, что снижает производительность мельницы.
Технический результат от использования - повышение производительности за счет появляющейся возможности более быстрой эвакуации продукта из пазов пассивного диска.
0
Указанный технический результат достигается тем, что дисковая мельница, включающая ведущий и пассивный диски, установленные эксцентрично относительно друг друга, мелющая поверхность дисков выполнена с симметрично расположенными относительно друг друга пазами, отличается тем, что мелющая поверхность дисков состоит из внутреннего, среднего и внешнего поясов с рифлями, средний и внешний пояса выполнены в одной плоскости, параллельной диаметральным осям диска, а внутренний пояс - в полкости под углом γ к ним, с постоянной шириной основания Н на длине паза, соответствующей минимальному радиусу среднего пояса, одинакового для пассивного и ведущего дисков, на которой дно пазов пассивного и ведущего дисков выполнено параллельными диаметральными осями дисков, а сечения пазов в плоскости, перпендикулярной их длине, имеют форму прямоугольника и постоянную ширину основания Н, причем глубина пазов пассивного и ведущего дисков на длине от начала среднего пояса до конца паза изменяется от h до 0, сечения пазов в плоскости, перпендикулярной их длине, имеют форму прямоугольной трапеции, передняя по направлению вращения сторона которой паза ведущего диска и задняя - пассивного диска выполнены радиальными и равны высоте трапеции, нижнее основание равно ширине паза Н, а задняя по направлению вращения сторона прямоугольной трапеции паза ведущего диска и передняя - пассивного диска наклонены к основанию под углом χ, равным χ=180-α, при этом угол α определяется из выражения
где ω - угловая скорость вращения пассивного диска, рад/с;
Н - ширина паза, м;
2
g - ускорение свободного падения, м/с;
f - коэффициент трения скольжения;
1
0
0
1
а глубина паза пассивного диска на длине внутреннего пояса уменьшается с уменьшением длины паза от R до R по зависимости h-(R-R)·tgγ,
1
где R - минимальный радиус среднего пояса;
0
R - минимальный радиус внутреннего пояса;
0
1
R - текущий радиус (R<R<R), м;
0
1
h - глубина паза, при радиусе, равном R, м;
γ - угол наклона внутреннего пояса к среднему.
Выполнение задней по направлению вращения стенки паза пассивного диска радиально, по сравнению с прототипом, увеличивает скорость продвижения частиц по пазу за счет результирующей силы, действующей на зерновку в плоскости, перпендикулярной длине паза, а выполнение передней стенки на длине от начала среднего пояса до конца паза под углом χ к основанию, по сравнению с прототипом, улучшает условия выхода частиц из паза в направлении движения измельчаемого слоя, совпадающего с направлением вращения диска.
2
Действительно, на зерновку, находящуюся в пазу, действуют: сила тяжести зерновки mg и центробежная сила mrω.
В первом и четвертом квадрантах эта сила равна
В третьем и втором квадрантах эта сила равна
Худшее условие для выхода продукта из паза по каналу, образованному задней его стенкой в направлении, перпендикулярном длине паза, будет иметь место на границе III и II квадрантов, где она будет равна
Дальнейшие расчеты были выполнены применительно к уравнению (3) и позволили определить угол наклона передней по направлению вращения стенки паза пассивного диска.
Выполнять каналы, по которым продукт выходит из пазов пассивного диска, так же, как и на ведущем диске (против направления вращения диска), нельзя, т.к. в этом случае ведущий диск, имеющий большую частоту вращения, чем пассивный, будет не только мешать выходу продукта из пазов пассивного диска, но и способствовать заходу по каналам в эти пазы циркулирующего в междисковом пространстве продукта.
Таким образом, предлагаемое выполнение пазов на рабочей поверхности пассивного диска позволяет быстрее эвакуировать продукт из пазов, что улучшит заполнение междискового пространства, а следовательно и повысить производительность мельницы.
При анализе аналогичных технических решений не обнаружены решения, содержащие признаки, общие с отличительными признаками заявляемого технического решения. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию существенные отличия.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами.
На фиг.1 показана схема дисковой мельницы, на фиг.2 показан пассивный диск и схема сил, действующих на частицу.
Дисковая мельница (фиг.1) включает в себя бункер 1, установленный на корпусе 2, имеющем загрузочное отверстие 3 и выгрузное отверстие 4. Внутри корпуса 2 размещены два мелющих диска, один из которых является ведущим диском 5, который консольно закреплен на приводном валу 6, имеет центральное отверстие 7 для загрузки измельчаемого продукта (зерна) в междисковое пространство, второй пассивный диск 8 установлен с возможностью свободного вращения. Диск 8 установлен эксцентрично относительно диска 5. Диск 8 может перед началом работы перемещаться в продольном направлении за счет пружинного механизма 10, который позволяет предварительно регулировать зазор между мелющими дисками 5 и 8 в зависимости от качества получаемого продукта. Диск 8 смонтирован с возможностью изменения эксцентриситета относительно диска 5 перед началом работы с помощью механизма 11. Мелющая поверхность каждого из дисков 5 и 8 состоит из внутреннего пояса 12, среднего 13 и внешнего 14, снабженных рифлями, имеющими различные шаг и глубину (фиг.2).
0
1
1
0
0
1
1
2
0
1
0
0
1
0
1
Мелющая поверхность пассивного диска снабжена симметрично расположенными относительно друг друга пазами 17 с шириной основания Н и глубиной h на длине паза, соответствующей минимальному радиусу среднего пояса R и уменьшающейся с уменьшением длины паза от R до R по зависимости h-(R-R)·tgγ, а его сечение, перпендикулярное длине паза, имеет вид прямоугольника. С увеличением длины паза от R до R глубина паза уменьшается от h до 0, а сечение паза 17, перпендикулярное его длине, имеет вид трапеции, задняя сторона 18 которой равна высоте трапеции (глубине паза) и выполнена радиально, нижнее основание равно ширине паза Н, а передняя по направлению вращения стенка трапеции наклонена к основанию под углом, образуя канал 19, по которому продукт выходит из пазов (где R - минимальный радиус среднего пояса пассивного диска, м; R - минимальный радиус внутреннего пояса пассивного диска, м; R - текущий радиус (R<R<R), м; h - глубина паза при радиусе, равном R, м.
Дисковая мельница работает следующим образом.
Измельчаемый зерновой продукт из бункера 1 через загрузочное отверстие 3 поступает в мелющий дворик, где часть продукта захватывается пазами 17 пассивного диска 8, а оставшаяся часть увлекается пассивным диском 8 во вращательное движение. Под действием центробежных сил, а также давления, создаваемого вновь поступающим продуктом, зерно заполняет пазы на ведущем диске и пространство внутреннего пояса 12. Так как ведущий и пассивный диски установлены эксцентрично друг другу, то частота вращения ведущего диска 5 больше, чем пассивного 8, и зерно, попавшее в пазы дисков 5 и 8, при их взаимодействии будет измельчаться кромками пазов, выходить из пазов и заполнять междисковое пространство со средними 13 и внешними 14 поясами. Продукт из пазов ведущего диска 5 выходит по каналу, образованному задней по направлению вращения стенкой, наклоненной к нижнему основанию паза. Лучшему выходу продукта из пазов 17 пассивного диска 8, по сравнению с прототипом, будет способствовать выполнение по направлению вращения стенки пазов наклонной к нижнему основанию паза. Так как задняя по направлению вращения стенка паза 17 выполнена радиально, то результирующая сила Q перемещает продукт по наклонной стенке паза 19, где подхватывается циркулирующим продуктом и ведущим диском, вращающимся с большей окружной скоростью, чем пассивный диск. Это приводит к улучшению заполнения междискового пространства, что ведет, в свою очередь, к увеличению, в сравнении с прототипом, количества проходовых частиц и, как следствие этого, возрастанию производительности мельницы. Измельчаемый продукт удаляется через выгрузное отверстие 4.