Диспергатор
DISPERSER

Изобретение относится к оборудованию для измельчения, сушки и сепарации материалов друг от друга и может быть использовано для производства эковаты, биотоплива, полуфабрикатов для производства бумаги и картона, пищевых добавок, порошков из овощей, фруктов, грибов, растений, переработки химикатов и т.д.
Известна установка для измельчения волокнистого материала, включающая корпус с камерой обработки, в котором размещены имеющие размалывающую гарнитуру ротор, смонтированный на приводном валу, и статор, подводящий и отводящий патрубки (пат. Великобритании №1337483, МПК В02С 19/06, 1973 г.).
Недостатком известного устройства является то, что диспергирующее воздействие на волокнистый материал недостаточно для того, чтобы получить за счет этого высокое качество его обработки. Причиной этого является малое время воздействия, ограниченное только моментом удара струи о преграду. Дальнейшее взаимодействие их, при обычном истечении, практически не оказывает воздействия на материал, поскольку давление струи на преграду, и энергия единицы ее объема, в этом случае, во много раз меньше, чем при ударе.
Известно устройство для измельчения материалов, содержащее корпус, размещенный в нем ротор, выполненный в виде диска с разгонными лопатками с обеих сторон, входной и выходной каналы, расположенные коаксиально относительно оси вращения ротора, причем выходной канал выполнен в виде кольца, охватывающего входной канал и сообщен с отсасывающим циклоном. Разгонные лопатки ротора закреплены на его диске радиально со стороны выходного канала. Устройство содержит обечайку с тангенциальными щелями, которая расположена коаксиально между цилиндрической стенкой корпуса и торцевыми кромками разгонных лопаток ротора и образуют с корпусом кольцевую полость, сообщающуюся с тангенциальным каналом для подачи воздуха. Оси симметрии тангенциальных щелей наклонены под углом 7-10 градусов к касательной, проведенной к внутренней стенке обечайки в точке, расположенной на одинаковом расстоянии от двух соседних щелей, (см. а.с. СССР №1629094 МПК В02С 13/26, бюл. №7, 1991 г.).
За счет того, что выходной канал в устройстве-аналоге выполнен кольцеобразным, на выходе из устройства получают сильно закрученный поток аэровзвеси измельченного материала, что недопустимо при использовании его в процессе изготовления изделий, в частности бумаги аэродинамическим способом.
В патентной литературе известен диспергатор, содержащий корпус, размещенный в нем ротор с радиальными лопатками, который закреплен на валу с возможностью вращения, входной и выходной каналы. На обечайке корпуса с внутренней стороны размещены статорные элементы, выполненные в виде пластинчатых выступов подающих материал в зону диспергирования, а на торцевых кромках радиальных лопаток расположены ножи, причем у каждого статорного элемента по ходу вращения ротора на обечайке выполнены отверстия для поступления воздуха, при этом выходной канал, имеющий конусообразную форму снабжен аэродинамическими перегородками, (патент РФ №38471, МПК D21B 1/34, опубл. 20.06.04 г.).
Недостатками этого устройства является недостаточно качественная сепарация готового продукта.
Следующей задачей решаемой изобретателем является возможность получения стабильного (заданного) гранулометрического состава конечного продукта, за счет исключения попадания неразделенных частиц обрабатываемого материала между боковой стенкой корпуса и ротором диспергатора. В патенте РФ №117924, МПК D21B 1/34, Опубл. 10.072012 г описана конструкция диспергатора, содержащего корпус, размещенный в нем ротор с радиальными лопатками, который закреплен на валу с возможностью вращения, входной и выходной каналы, на обечайке корпуса размещены статорные элементы, в виде пластин подающих материал в зону диспергирования, после каждого статорного элемента по ходу вращения ротора на обечайке выполнены каналы для поступления воздуха, при этом выходной канал, снабжен аэродинамическими перегородками, в боковой стенке корпуса напротив зоны вращения радиальных лопаток выполнены отверстия.
Этот диспергатор является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному техническому решению.
Недостатком прототипа пат. №117924 является отсутствие возможности перерабатывать композиционные материалы с возможностью сепарации компонентов друг от друга, сложность переработки материалов, обладающих высокой адгезионной способностью, а также ограничена производительность устройства.
Задачей создания изобретения является разработка конструкции диспергатора, устраняющего недостатки прототипа, а также расширяющего технологические и функциональные возможности устройства, повышающие его производительность.
Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения общих с прототипом, таких как диспергатор, содержащий корпус, размещенный в нем ротор с радиальными лопатками, который закреплен на валу с возможностью вращения, входной и выходной каналы, на обечайке корпуса размещены статорные элементы в виде пластин, подающих материал в зону диспергирования, после каждого статорного элемента по ходу вращения ротора на обечайке выполнены каналы для поступления воздуха, при этом выходной канал снабжен аэродинамическими перегородками, в боковых стенках корпуса напротив зоны вращения радиальных лопаток выполнены отверстия, и отличительных существенных признаков, таких как на патрубке выходного канала диспергатора установлен автоматический клапан, снабженный приводом и позиционером, обеспечивающими управление сепарацией материалов 14, а на диске ротора размещены радиальные лопатки, создающие давление воздуха в зазоре между ротором и неподвижным корпусом диспергатора, причем на радиальных лопатках ротора с противоположной стороны диска ротора установлено кольцо.
Выше перечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - переработка композиционных материалов с возможностью сепарации компонентов друг от друга, возможность переработки материалов, обладающих высокой адгезионной способностью, возможность изготовления линейки диспергаторов с широким диапазоном производительности.
Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его примера реализации и прилагаемым чертежом.
На фиг. 1 дана конструкция диспергатора в разрезе; на фиг. 2 - вид по А-А фиг. 1
Диспергатор (Фиг. 1), содержит корпус 1, размещенный в нем ротор 2 с радиальными лопатками 3, который закреплен на валу 4 с возможностью вращения, входной 5 и выходной 6 каналы.
На обечайке корпуса размещены статорные элементы 7 в виде пластин, подающих материал в зону диспергирования. После каждого статорного элемента по ходу вращения ротора на обечайке выполнены каналы 8 для поступления воздуха.
Выходной канал снабжен аэродинамическими перегородками 9, в боковых стенках корпуса напротив зоны вращения радиальных лопаток выполнены отверстия 10.
На патрубке выходного канала 6 диспергатора установлен автоматический клапан 11, который снабжен приводом 12 и позиционером 13, (Фиг. 1) обеспечивающими управление сепарацией материалов 14 (Фиг. 2), имеющих иной удельный вес, от исходного продукта диспергирования.
Позиицонер 13 выполнен в виде заслонки устанавливаемой под определенным углом по команде с блока управления (на чертеже не показан) для сепарации целевого продукта.
На диске ротора 2 диспергатора размещены радиальные лопатки 15, создающие давление воздуха в зазоре 16 между ротором и неподвижным корпусом диспергатора, а на радиальных лопатках с противоположной стороны диска ротора установлено кольцо 17.
Кольцо 17 позволяет увеличивать длину роторных лопаток без опасности их отрыва от диска ротора, что, в свою очередь, позволяет увеличивать размеры рабочей зоны диспергатора и соответственно его производительность.
Устройство работает следующим образом
В диспергаторе производится переработка различных материалов (древесины, макулатуры, торфа, отходов Тетра Пак, ламинированных бумаги и картона, куриного пера, химикатов, овощей, фруктов и т.д.) которые требуется измельчить, высушить, отделить полученные компоненты друг от друга.
Измельчение происходит под ударным воздействием вращающегося ротора 2 (фиг. 1).
Отбор готового продукта осуществляется за счет вытяжного вентилятора (на чертеже не показан), создающего радиальный поток воздуха через диспергатор.
Изменение скорости вращения ротора и величины радиального потока воздуха позволяет регулировать влажность высушиваемого материала и гранулометрический состав на выходе из диспергатора.
При переработке композиционных материалов осуществляется тонкая сепарация разделяемых материалов вследствие работы автоматического клапана 11. Для оптимизации процесса сепарации по производительности и качеству разделения материалов применяется специальная компьютерная программа с помощью которой происходит управление клапаном и работой диспергатора в автоматическом режиме, (блок управления на чертежах не показан)
Исходный материал измельчается до требуемого размера (волокнистые целлюлозные материалы до единичных волокон), которые выносятся из центра диспергатора с радиальным потоком воздуха. Измельчаются другие фракции композиционного материала (полимеры, алюминий и т.д.), но не выносятся из аппарата вследствие более высокого удельного веса, накапливаются в диспергаторе и вращаются в потоке до тех пор, пока не закроется клапан 11. При закрытии клапана радиальный поток воздуха, направленный к центру аппарата исчезает, тяжелая фракция под действием центробежной силы выносится из диспергатора (см. стрелка поз. 14 фиг. 2), клапан открывается и процесс диспергирования и отбора целевого продукта продолжается.
Предлагаемая конструкция диспергатора может быть изготовлена из доступных материалов и комплектующих на серийном оборудовании в промышленных условиях. Найдет широкое применение в целлюлозно-бумажной, химической, пищевой, строительной промышленности и других отраслях.
Данное описание и чертежи рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.