ДИСКОВАЯ МЕЛЬНИЦА
DISK MILL

Изобретение относится к устройствам для измельчения материалов и, в частности, для измельчения зерна.
Известна дисковая мельница (патент Российской Федерации № 2077130, В02С 7/10, опубл. от 10.04.97, Бюл. № 10), содержащая корпус с загрузочным и выгрузным отверстиями, снабженная 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 того, что в процессе измельчения участвует площадь рифленой поверхности только одной стороны пассивного диска. Кроме того, поступление измельчаемого продукта в мелющую зону осуществляется через отверстие в ведущем диске, в результате этого при повышении частоты вращения ведущего диска стенки отверстий начинают отсекать продукт, снижая его количество, поступающего в мелющую зону.
Известна дисковая мельница для измельчения сельскохозяйственных продуктов на комбикорма (патент СССР № 1349777, В02С 7/06, 7/18 от 07.11.87. Бюл. № 41), содержащая опорную раму, корпус с расположенным в его нижней части патрубком для удаления измельченного продукта и с выполненными соосно в его боковых стенах загрузочными отверстиями, сопряженными с загрузочными патрубками, в которых смонтированы шнеки для подачи материала в рабочие камеры, образованные вертикально установленными в корпусе соосно со шнеками двумя коническими дисками с центральными отверстиями и с радиальными рифлями зубчатой формы на их рабочей поверхности, между которыми выполнены отверстия.
Конические диски снабжены механизмом осевого перемещения в виде подпружиненных полых ходовых винтов с гайкой штурвалом. Между коническими дисками вращается плоский диск с рифлями зубчатой формы и по периферии снабженный цилиндрической ограничительной обечайкой. Для удаления измельченного продукта мельница снабжена цилиндрическими ободами с наружными лопатками (прототип).
Недостатком данной дисковой мельницы является ее малая производительность и высокий расход энергии. Низкая производительность из-за того, что в процессе измельчения участвует малая площадь рифленой поверхности дисков. Действительно, коническая и плоская поверхности не могут соприкасаться по всей площади, поэтому измельчение будет наблюдаться только на наибольшем радиусе плоского вращающегося диска и конических неподвижных дисков. Именно здесь будет происходить и сепарирование проходовых частиц через отверстия конических дисков. В остальном объеме рабочей камеры измельчение будет малоэффективным, здесь будет мало образовываться проходовых частиц, и соответственно ситовая поверхность конических дисков в этом месте «работать» не будет. Снижение производительности происходит также из-за того, что выход частиц из рабочей камеры происходит через отверстия неподвижных конических дисков, где не действуют центробежные силы. Кроме того, в данной конструкции трудно передать энергию измельчаемому продукту, т.к. только один диск вращается, а два других неподвижны, и их невозможно установить эксцентрично относительно друг друга. А именно при эксцентричном расположении подвижного и неподвижного дисков улучшается процесс измельчения и снижается удельный расход энергии.
Следовательно, в известном устройстве не полностью используются возможности рифленой поверхности вращающегося и неподвижных дисков, что снижает производительность мельницы и повышает удельный расход энергии.
Предлагаемое устройство позволяет устранить приведенные выше недостатки и получить более высокую производительность и снизить удельный расход энергии за счет изменения компоновки измельчающих рабочих органов вращающихся и неподвижного дисков, приводящего к увеличению площади рифленой поверхности, участвующей в процессе измельчения, а также улучшения условия выхода измельченного продукта из мелющей зоны.
Указанный технический результат достигается тем, что в дисковой мельнице, содержащей корпус с загрузочным бункером, внутри корпуса установлены вращающиеся диски, консольно закрепленные на приводных валах с возможностью перемещения по шлицам, и размещенный между ними колеблющийся рабочий орган, установленный с возможностью изменения эксцентриситета относительно вращающихся дисков, мелющая поверхность каждого диска и колеблющегося рабочего органа 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 плоскости под углом к ним, отличающейся тем, что оба вращающихся диска, имеющие противоположное направление вращения, установлены внутри корпуса симметрично относительно друг друга и рифленой мелющей поверхности колеблющегося рабочего органа, при этом между рифлями вращающихся дисков на площади среднего и внешнего поясов выполнены конусные отверстия, оси которых перпендикулярны радиусу диска и отклонены от мелющей поверхности диска на угол трения в сторону, противоположную направлению вращения диска, а колеблющийся рабочий орган, выполненный в виде пластины, соединен с корпусом амортизирующими пружинами и имеет симметрично расположенные рифленые мелющие поверхности на противоположных боковинах пластины напротив рифленой мелющей поверхности вращающихся дисков и снабжен загрузочными каналами, соединяющими загрузочный бункер с внутренними поясами рифленой мелющей поверхности на каждой стороне колеблющегося диска.
Так как колеблющийся рабочий орган имеет рифленую мелющую поверхность с обеих сторон и они контактируют с рифленой мелющей поверхностью вращающихся дисков по всей площади, то общая площадь мелющей поверхности у предлагаемой конструкции значительно больше, чем у прототипа. Следовательно, при всех прочих равных условиях производительность предлагаемой конструкции будет выше, а удельная металлоемкость ниже.
Выполнение рифленых мелющих поверхностей симметрично на противоположных сторонах колеблющегося рабочего органа и установка ведущих дисков внутри корпуса симметрично относительно друг друга и относительно рифленой мелющей поверхности колеблющегося рабочего органа позволяет осуществлять процесс измельчения на одинаковых площадях мелющих поверхностей, расположенных также симметрично на противоположных сторонах колеблющегося рабочего органа. Это приводит к взаимному уничтожению сил, действующих на колеблющийся рабочий орган и соответственно на корпус мельницы.
Противоположное направление вращения мелющих дисков позволяет увеличить путь перемещения колеблющегося рабочего органа за счет изменения пульсирующей нагрузки, имеющей место в измельчающих устройствах. В результате такого взаимодействия мелющих поверхностей колеблющегося рабочего органа и вращающегося диска улучшится продвижение продукта по загрузочным каналам и увеличится доля наименее энергоемкого процесса измельчения - скалывания, что в конечном итоге приведет к увеличению производительности и снижению энергоемкости процесса.
Выполнение между рифлями вращающихся дисков на площади среднего и внешнего поясов конусных отверстий, оси которых перпендикулярны радиусу диска и отклоненных от мелющей поверхности диска на угол трения в сторону, противоположную направлению вращения диска, позволяет увеличить производительность мельницы за счет улучшения условий выхода измельченного продукта из мелющей зоны и одновременного увеличения скорости прохождения частиц по толщине диска в сторону постоянно увеличивающегося диаметра отверстия конуса под действием центробежных сил.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами. На фиг.1 показан общий вид дисковой мельницы; на фиг.2 показан вид А фиг.1; на фиг.3 показан разрез ББ фиг.1; на фиг.4 показан разрез ВВ фиг.3.
Дисковая мельница включает в себя корпус 1, на котором установлен бункер 2, соединенный двумя трубопроводами 3 и 4 через резиновые гофры 5 с загрузочными каналами 6 и 7, выполненными в корпусе колеблющегося рабочего органа 8. Колеблющийся рабочий орган 8 представляет собой пластину, закрепленную в корпусе 1 с помощью пружин 9, имеющую на своих боковинах симметрично расположенные рифленые мелющие поверхности 10 и 11, аналогичные рифленой поверхности вращающихся дисков 12 и 13.
Вращающиеся диски 12 и 13 размещены внутри корпуса 1 и закреплены на щлицах консольно на приводных валах 14 и 15, что позволяет им перемещаться в продольном направлении за счет пружинных механизмов 16 и 17, которые регулируют зазор между рифлеными мелющими поверхностями вращающихся дисков 12 и 13 и рифлеными мелющими поверхностями 10 и 11 колеблющегося рабочего органа, в зависимости от требуемого качества получаемого продукта. Колеблющийся рабочий орган 8 смонтирован с возможностью изменения эксцентриситета между рифлеными мелющими поверхностями 10 и 11 колеблющегося рабочего органа и рифлеными мелющими поверхностями вращающихся дисков 12 и 13 с помощью механизма 21.
Рифленая мелющая поверхность вращающихся дисков и боковин колеблющегося рабочего органа состоит из внутреннего 18, среднего 19 и внешнего 20 поясов с рифлями, средний 19 и внешний 20 пояса выполнены в одной плоскости, параллельной диаметральным осям, а внутренний пояс 18 - в плоскости под углом к ним. Между рифлями среднего 19 и внешнего 20 мелющих поясов вращающихся дисков выполнены по кругу конусные отверстия 22 с постоянно возрастающим диаметром по мере удаления от мелющей поверхности. Оси отверстий перпендикулярны радиусу диска и отклонены от мелющей поверхности диска на угол трения в сторону, противоположную направлению вращения диска.
Дисковая мельница работает следующим образом.
Зерновой продукт из бункера 2 по трубопроводам 3 и 4, сечение которых можно регулировать заслонками, поступает в загрузочные каналы 6 и 7. По одному каналу продукт поступает в мелющий дворик, образованный внутренними поясами 18 рифленой мелющей поверхности вращающегося диска и колеблющегося рабочего органа, а по второму каналу в аналогичный мелющий дворик, только с противоположной стороны колеблющегося рабочего органа. Продукт, поступивший в мелющий дворик, захватывается рифлями внутреннего пояса 18 и увлекается во вращательное движение. Под действием центробежных сил, а также давления, создаваемого вновь поступающим продуктом, предварительно измельченное зерно поступает в средний пояс 19, где измельчается рифлями, совершающими вращательные и одновременно возвратно-поступательные движения относительно друг друга за счет пружин 9. В результате такого взаимодействия рифленых мелющих поверхностей 10 и 12, а также 11 и 13, во-первых, улучшается продвижение продукта по загрузочным каналам 6 и 7 и, во-вторых, увеличивается количество проходовых частиц за счет наименее энергоемкого процесса измельчения - скалывания, имеющего место при возвратно-поступательном движении рифленой поверхности. Окончательное измельчение осуществляется рифлями внешнего 20 пояса. Выход готового продукта осуществляется как через зазор между мелющими поверхностями 10 и 12, 11 и 13, так и через конусные отверстия 22, выполненные между рифлями вращающихся дисков 12 и 13 на площади среднего 19 и внешнего 20 поясов.