УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ "ТОЩИХ" ПАСТ

Техническое решение относится к машиностроению, в частности, к химическому, и может быть использовано для смешения и диспергирования исходных компонентов для получения тощих паст.
Известно устройство (см. статью Оборудование для диспергнфования пигментов, авторы: В.П. Соловьев, В.И. Кулаков, ТОО НПМП ДИСПОД - ж. Лакокрасочные материалы и их применение, 1995 г., №7-8, с. 44-50, рис. 2), которое содержит диссольвер и шаровую мельницу типа МШПМ, связанные между собой насосным агрегатом.
В данном устройстве диссольвер (смеситель), вьшолненный с двумя мешалками тихоходной рамной и быстроходной зубчатой, обеспечивает предварительный замес исходных компонентов.
Шаровая мельница типа МШПМ (с механическим перемешиванием) обеспечивает диспергирование полученной в диссольвере массы на основе ударно-сдвиговых усилий на измельчаемый материал. Мельница имеет горизонтальное исполнение. Вал ротора размольной камеры консольно соединен с ротором приводного двигателя. По оси консоли ротора размещены пальцы-лопасти, которые при работе разделяют объем сосуда на зоны диспергирования, расположенные вокруг каждой лопасти. На внутренней поверхности контейнера мельницы размещены контрпальцы и пальцы-патроны, то есть фильтры.
Это позволяет осуществлять диспергирование в три стадии. На первой стадии проводятся смешение перерабатываемых компонентов и преддиспергирование пигментов в смесителе с быстроходной зубчатой мешалкой до степени дисперсности 40 - 60, определяемой на приборе Клин, на второй стадии - до степени дисперсности 15-25 и на третьей стадии - до дисперсности 2-10.
Мельница предназначена для переработки массы материала объемом 25 или 50 л. А установка необходимой щели в пальцах-патронах позволяет использовать легкие мелющие тела размером 0,3 - 0,5 мм.
Однако так как вал-ротор горизонтальной шаровой мельницы крепится консольно, то в процессе диспергирования возникают большие усилия динамической нагрузки на вал, что приводит к выходу из строя привод вращения ротора мельницы. А ремонт и замена привода весьма трудоемки и требуют больших капитальных затрат.
Кроме того, готовая паста, выходящая из контейнера мельницы, фильтруется в ней через фильтры-патроны, которые периодически забиваются, так как в процессе эксплуатации истираются мелющие элементы (стеклянные шарики). А возможность проконтролировать массу мелющих стеклянных шариков внутри мельницы отсутствует. Для замены последних или добавления их взамен отработанных, а также для замены или очистки фильтров-патронов требуются дополнительные затраты, связанные с разборкой и сборкой узла фильтрации. Кроме того, при указанных технологических заменах должна быть вскрыта камера диспергирования, что ведет к протечкам пасты из полости контейнера, то есть к дополшгге.ггьным потерям готового продукта.
Известно другое, более близкое техническое решение (см. книгу Оборудование заводов лакокрасочной промьппленности авторы: И. А. Горловский, Н.А. Козулин, учебник для студентов ВУЗов, Л., Химия, 1980 г., с.277, рис. XVI-1, с. 302 - рис. XVII-9, с. 399 - рис. XVIII-4), которое содержит наряду с другим оборудованием диссольвер смеситель периодического действия, бисерную мельницу вертикального исполнения и связьшающий их насос-дозатор. Другое оборудование здесь не указываем, так как в целом установка предназначена для получения готовой продукции в виде эмали. Предметом расJUu-O i fc
смотрения является та часть установки, которая предназначена для изготовления тощих паст.
В диссольвер лак и растворитель, входящие в состав жидкой фазы паст. Через специальную вентилируемую камеру в смеситель выгружают пигменты. Полученная многопигментная паста с помощью насоса-дозатора с бесступенчатым регулированием производительности непрерьшно подается в бисерную мащину. Из бисерной машины паста стекает в приемный бак, снабженный контрольной сеткой, задерживающей отработанный бисер и осколки бисера. Затем полученная паста, пройдя дополнительную технологическую обработку, поступает в контейнер хранения готовой продукции в виде эмали.
Такое устройство позволяет получать готовый продукт по методу многопигментных паст. В данном устройстве устранены недостатки, обусловленные горизонтальным исполнением бисерной мельницы.
Однако данная конструкция разгрузочного узла мельницы не позволяет регулировать степень перетира получаемой на выходе мельницы пасты в пределах объема самой мельницы. Данная конструкция мельницы обеспечивает изготовление паст малого диапазона лаковой рецептуры. Поэтому для получения готовой продукции (эмали) больщого ассортимента по степени вязкости и пшрокой цветовой гаммы требуется дополнительное оборудование, а значит увеличение производственных помещений, увеличение энергетических, капитальных и эксплуатационных расходов. Этот вопрос становится особенно актуальным для получения малых объемов готовой продукции разной степени вязкости и цветовой гаммы.
Техническая задача состоит в повыщении производительности и улучщении массо-габаритных показателей устройства путем усоверщенствования его конструкции.
Указанная задача достигается тем, что устройство для изготовления тощих паст содержит диссольвер с конусообразным днищем и вертикальную бисерную мельницу. Цилиндрический контейнер каждого из .них имеет входные и выходные патрубки и выполней с рубашкой охлаждения. Диссх)львер и мельница соединены между собой дозирующим насосным агрегатом. Кроме того, устройство содержит два нриводных двигателя. Один из них закреплен на стойке диссольвера, у которого ротор с дисками консольно соединен через первый соединительный узел с валом ротора указанного двигателя. Другой приводной двигатель соединен с бисерной мельницей, в контейнер которой помещен ее ротор с дисками, консольно укрепленный во втором соединительном узле. На горловине контейнера мельницы установлена разгрузочная сетка-фильтр с радиальными щелевыми отверстиями размером 0,5,6 мм.
При этом диссольвер, бисерная мельница и ее приводной двигатель жестко закреплены на единой станине. Последняя включает в себя основание, вертикальную стойку и две, жестко с нею соединенные поперечины, которые установлены взаимноперпендикулярно друг к другу в параллельных плоскостях. Первая поперечина установлена на уровне горловины диссольвера, жестко с нею закреплена и образует одностороннюю консоль, вторая поперечина установлена двуплечей консолью. Контейнер диссольвера в своем основании жестко закреплен на основании станины. В горловине указанного контейнера с левой частью первой поперечины жестко закреплены вал-шпиндель первого соединительного узла, включающего в себя, кроме того, соединительную муфту, и стойка с кожухом диссольвера. Диски ротора диссольвера выполнены в виде двух фрез, закрепленных на свободном конце ротора с возможностью регулирования вдоль оси консоли ротора. На стойке диссольвера установлен съемный фильтр-бисероуловитель.
С правой частью первой поперечины станины жестко закреплен корпус контейнера бисерной мельницы. Соединительный узел последней включает в себя соединительную муфту и вал-шпиндель, который жестко закреплен на первом плече второй поперечины станины и соединен с валом шкива клиноременной передачи. Ременная передача соединена с другой стороны с валом ротора второго приводного двигателя, установленного под вторым плечом второй поперечины станины и жестко с ним соединенного. На контейнер
мельницы на уровне его горловины на упорное кольцо насажена поворотная разгрузочная воронка с возможностью скольжения ее вокруг оси контейнера. Разгрузочная сеткафильтр, имеющая волнообразную форму, с отверстием в центре вьшолнена с регулируемым затворным клапаном.
Затворный клапан содержит уплотнительную втулку, насаженную на вал ротора в зазоре между валом и корпусом разгрузочной сетки-фильтра; поджимную пружину, свободно насаженную на вал сверху втулки, и стопорное кольцо с упорами, насаженное на вал ротора сверху пружины.
Кроме того, устройство содержит две съемные загрузочные воронки, предназначенные для установки во входной патрубок диссольвера.
Новым в предлагаемом устройстве является следующее.
Во-первых, диссольвер, мельница и ее приводной двигатель жестко установлены не единой станине, что делает устройство максимально компактным..
Во-вторых, диски-фрезы диссольвера можно перемещать с фиксацией по длине консоли ротора с целью изменения степени перемешивания исходных компонентов в зависимости от заданной рецептуры пасты.
В-третьих, разгрузочная сетка-фильтр мельницы имеет волнообразную форму, что позволяет увеличить площадь выхода пасты из сетки.
В-четвертых, она вьшолнена с регулируемым затворным клапаном, что позволяет изменять степень давления на бисер-измельчитель и тем самым регулировать степень перетира пасты на выходе мельницы.
В-пятых, разгрузочная воронка мельницы установлена на уровне ее горловины на упорное кольцо с возможностью скольжения вокруг оси контейнера. Это обеспечивает выход готовой пасты в двух вариантах. Либо паста из воронки выгружается в контейнер готовой продукции, либо вновь выгружается в диссольвер, в результате чего устройство
работает с заданной возвратной цикличностью, что определяется заданной рецептурой готовой пасты и ее неретира.
В-шестых, новым является установка в диссольвере съемного фильтрабисероуловителя. Это позволяет улавливать возможные выбросы сколов бисера, вышедших из мельницы вместе с пастой при цикличном релшме работы устройства. Тем самым повьш1ается качество повторно перемепшваемой в диссольвере массы продукта.
Кроме того, наличие двух загрузочных съемных воронок обеспечивает раздельную загрузку в диссольвер сухих и жидких исходных компонентов, что позволяет при следуюш,ей загрузке компонентов или смене рецептуры готового продукта обходиться без дополнительной очистки воронок от компонентов предыдущей загрузки или предыдуп ей рецептуры.
Таким образом, все перечисленное позволяет увеличить производительность оборудования, то есть одно и то же устройство обеспечивает получение готовой пасты разного ассортимента, имеющей разную вязкость и широкий диапазон цветового спектра. При этом предлагаемое устройство занимает производственные помещения малого объема, имеет малую массу и энергопотребление, то есть на единицу вьшускаемой продукции затрачивается меньшее количество энергозатрат.
Сказанное позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию новизна, а также о том, что между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.
На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство - вид спереди в разрезе.
На фиг.2 изображено то же устройство - вид сбоку.
На фиг.З показаны разгрузочная поворотная воронка и разгрузочная сетка-фильтр с регулируемым пружинным затвором. 6
На фиг. 5 показана принципиальная схема насосного агрегата.
Устройство для изготовления тощих паст (фиг. 1 и 2) содержит диссольвер 1 с конусообразным днищем и вертикальную бисерную мельницу 2. Цилиндрический контейнер, соответственно, 3 и 4 каледого из них имеет входные 5 (в диссольвере), 6 (в мельнице) и выходной 7 (в диссольвере) патрубки. Каждый из контейнеров 3,4 имеет рубащку охлаждения, соответственно, 8 и 9 (с патрубками для пропуска воды). Диссольвер 1 и мельница 2 соединены мелсду собой (фиг. 5) дозирующим насосным агрегатом 10. Кроме того, устройство содержит два приводных двигателя 11 и 12. Один из них 11 закреплен на стойке 13 диссольвера 1, у которого ротор 14 с дисками 15 консольно соединен через первый соедршительный узел 16 с валом ротора указанного двигателя 11. Другой приводной двигатель 12 (фиг. 2) соединен с бисерной мельницей 2, в контейнер 4 которой помещен ее ротор 17 с Дисками, консольно укрепленный во втором соединительном узле 18. На горловине контейнера 4 мельницы 2 установлена разгрузочная сетка-фильтр 19 с радиальными щелевыми отверстиями.
Диссольвер, мельница 2 и ее приводной двигатель 12 (фиг. 1 и 2) жестко закреплены на единой станине 20. Последняя включает в себя основание 21, вертикальную стойку 22 и две, жестко с нею соединенные поперечины 23 и 24, которые установлены взаимно-перпендикулярно друг к другу в параллельных плоскостях. Первая поперечина 23 установлена на уровне горловины диссольвера 1, жестко с нею закреплена и образует одностороннюю консоль, вторая поперечина 24 установлена двуплечей консолью (фиг.2). Контейнер 3 диссольвера 1 в своем основании жестко закреплен на основании 21 станины 20. В горловине указанного контейнера 3 с левой частью первой поперечины 23 жестко закреплены вал-шпиндель 25 первого соединительного узла 16, включающего в себя, кроме того, соединительную муфту 26, и стойка с кожухом 13 диссольвера 1. Диски 15 ротора 14 диссольвера 1 выполнены в виде двух фрез, закрепленных на свободном конце ротора 14с
(
возможностью регулирования вдоль оси консоли ротора 14. На стойке 13 диссольвера 1 установлен съемный фильтр-бисероуловитель 27.
С правой частью первой поперечины 23 станины 20 жестко закреплен корпус контейнера 9 бисерной мельницы 2. Соединительный узел 18 последней включает в себя соединительную муфту 28 и вал-шпиндель 29, который жестко закреплен на первом плече второй поперечины 24 (фиг. 1 и 2) станины 20 и соединен с валом шкива 30 клиноременной передачи 31. Ременная передача 31 соединена с другой стороны (фиг. 2) через шкив 32 с валом ротора второго приводного двигателя 12, установленного под вторым плечом второй поперечины 24 станины 20 и жестко с ним соединенного.
На контейнер 2 мельшщы 1 на уровне его горловины на упорное кольцо 33 (фиг.1 и 3) насажена поворотная разгрузочная воронка 34 с возможностью скольжения ее вокруг оси контейнера 2, для чего между контейнером 2, воронкой 34 и упорным кольцом установлено фторопластовое уплотнение 35 (фиг.З). Разгрузочная сетка-фильтр 19, имеющая волнообразную форму с отверстием в центре, выполнена с регулируемым затворным клапаном 36 (фиг.1 и 3). Затворный клапан 36 (фиг.З) содержит уплотнительную втулку 37, изготовленную из материала фторопласт-4(что позволяет избежать при трении нагрев и возникновение искры)и насаженную на вал ротора 17 мельницы 2 в зазоре между валом 17 и корпусом разгрузочной сетки-фильтра 19; поджимную пружину 38, свободно насаженную на вал 17 сверху втулки 37; и стопорное кольцо 39 с упорами, насаженное на вал ротора 17 сверху пружины 38.
Кроме того, устройство содержит две съемные загрузочные воронки 40 и 41, предназначенные для установки во входной патрубок 5 диссольвера 1.
Во входном патрубке 6 (фиг. 1) мельницы 2 установлен донный клапан 42. Донный клапан 42 является обратным клапаном, конструкция которого общеизвестна и представлена на фиг. 4. Он содержит тело клапана 43, регулировочную пружину 44, гайку регулировочную 45 и щайбу 46.
Насосный агрегат 10 (фиг 4) включает в себя насос-дозатор шестеренчатый 47 с приводным двигателем (не показан), фильтр-бисероуловитель 48, заливочную воронку 49 и механические вентили 50,51,52.
На выходе диссольвера 1 установлен контрольный (аварийный) механический вентиль 53 (фиг. 1).
В приводе ременной передачи 31 предусмотрена рукоятка 54. Сама ременная передача 31 закрыта кожухом 55 (фиг.1 и 2).
Вентили 56, 57. 58, 59 предназначены для подачи и циркуляции охлаждающей жидкости (воды) в рубашки охлалсдения 8 и 9 диссольвера 1 и мельницы 2.
Фильтр-бисероуловитель 48 (фиг.5) вьшолнен в виде контейнера, перегороженного внутри его объема вертикальной сеткой, плоскость которой перпендикулярна направлению движения пасты.
Насос-дозатор 47 шестеренчатый обеспечивает дозированную подачу пасты в мельницу 2. Принцип его работы общеизвестен и может быть использован из книги авторов: И.А. Горловский и НА. Козулин Оборудование заводов лакокрасочной промьшшенности. Л., Химия, 1980 г., с.301.
В качестве приводного двигателя 11 диссольвера 1 и приводного двигателя насоса-дозатора 10 могут быть использованы трехфазные асинхронные двигатели типа ВА80МВ2, 2,2 кВт, п  1500 об/мин., в качестве приводного двигателя 12 мельницы 2 трехфазный асинхронный двигатель типа ВА80МВ2, 3 кВт, п  1500 об/мин. Все электродвигатели должны быть заземлены и иметь взрьгообезопасное исполнение в соответствии с ПУЭ категории В1Б.
Работа предлагаемого устройства может быть разделена на несколько этапов.
На первом этапе до включения устройства оператор вручную снимает сеткуфильтр 19с горловины мельницы 2 и загружает измельчающий бисер, имеющий диаметр 2-2,5 мм, в ее контейнер 4 в соответствии с базовой рецептурой. Носле этого сетка-фильтр
19 устанавливается на место и прикручивается болтами. Уровень бисера в мельнице 2 в процессе работы контролируется при помощи щупа, опускаемого в ее контейнер 4 через сетку-фильтр 19. Если бисер изношен и его уровень понизился до критического, оператор поднимает уплотнительную втулку 37 ( фиг.5) и добавляет бисер до базовой нормы, после чего работа устройства может быть продолжена в обычном режиме.
Перед включением электродвигателя 11 диссольвера 1 оператор проверяет состояние вентилей 50,51,52 и 53 (фиг.5 и 1). Они должны быть закрыты.
Затем в соответствии с заданной базовой рецептурой через загрузочную воронку 40, предназначенную для жидких компонентов, диссольвер 1 через верхний патрубок 5 заполняется связующими и растворителем.
После этого включается приводной электродвигатель 11 диссольвера 1, ротор 14 последнего приходит во вращение и при включенном диссольвере с помощью второй загрузочной воронки 41, предназначенной для сухих компонентов, в контейнер 3 диссольвера 1 засьшается пигментная часть и сухие материалы. При этом вся смесь перемепшвается с помощью фрез 15 в течение базового времени, после чего диссольвер 1 выключается.
На втором этапе работы оператор, открывая вентили 53, 52 (фиг. 1 и 5), проверяет готовность насосного агрегата 10 к перекачиванию полученной в диссольвере 1 смеси в бисерную мельницу 2. Для этого при открытых вентилях 50 и 51 оператор заливает лаком заливочную воронку 49 (фиг. 5), заполняя чуть больше половины ее объема для выпуска воздуха из системы. Далее оператор закрывает вентиль 50, включает насос 47 (с помопц.ю его приводного двигателя). Если лак уходит из воронки 49, оператор отключает насос 47, закрывает вентиль 51 и открьтает вентиль 50, после чего вновь включает насос 47.
На следующем этапе оператор вставляет стартовую рукоятку 54 (фиг. 1) в гнезда шкива 32 ременной передачи 31 и вручную вращает плоив 32 по мере поступления пасты через входной патрубок 6 и донный клапан 42 в бисерную мельницу 2. Паста поступает
(//(
10
из насосного агрегата 10 в корпус клапана 42 под давлением. При этом масса пасты, проходя через щели в корпусе клапана (фиг. 5), поднимает его, выдавливая из места посадки в патрубке 6, в результате чего она попадает внутрь контейнера 4 мельницы 2. При этом бисер не имеет возможности обратного хода из мельницы, так как давящая навстречу ему паста увлекает его за собой.
Когда насос 47 в процессе работы должен быть отключен, паста прекращает движение вверх и тело клапана 43, не испытывая давления снизу, опускается на место посадки. Возвратное усилие тела 43 клапана 42 определяется силой сжатия регулировочной пруясины 44, положение которой фиксирует регулировочная гайка 45 и шайба 46. Если отдельные элементы бисера все же проникают из корпуса клапана 42 в трубопровод насосного агрегата 10, то в насос 47 он не попадает благодаря фильтру-бисероуловителю 48, где он оседает и не нарущает работу насоса 47.
Вращение рукоятки 54 производится до тех пор, пока оно не станет свободным, без усилий.
Затем оператор включает приводной двигатель 12 мельницы 2. При этом вращающийся ротор 17с его лопастями мельницы 2 создает условия для сложного движения измельчаемой пасты и измельчающих бисерных элементов, в результате которого все частицы соударяются между собой и истираются со сдвигом. Измельченная паста вместе с бисером подымается к горловине контейнера 4 мельницы 2. Здесь паста выдавливается через радиальные щели (размером 0,,6 мм) разгрузочной сетки-фильтра 19 в разгрузочную воронку 34. При этом бисер диаметром 2-f-2,5 мм скапливается на выходе из контейнера 4, не имея возможности выйти из мельницы, так как разгрузочная сетка-фильтр 19 сдерживает основную массу бисера и уплотняет его. В результате в месте скопления бисера создаются дополнительные усилия для истирания пасты. А так как разгрузочная сеткафильтр 19 вьшолнена с регу;шруемым пружинным затворным клапаном 36 (фиг.1 и 3), то это позволяет регулировать силу нажатия пружины и тем самым обеспечивать требуемую
ПО заданной рецептуре силу давления на бисер, который, в свою очередь, создает дополнительно требуемые усилия для истирания пасты на выходе из мельницы 2. Оператор до начала работы устройства в соответствии с задаваемой рецептурой (требованиям по степени вязкости готовой пасты) регулирует силу нажатия пружины 38, фиксируя ее положение специальными упорами в стопорном кольце 39 клапана 36. Измельченная таким образом паста поступает в разгрузочную воронку 34.
Далее в зависимости от заданной рецептуры паста поступает или в контейнер готовой продукции (не показана), или вновь поступает в диссольвер 1. Для этого оператор вручную поворачивает разгрузочную воронку 34 желобом соответственно либо к контейнеру готовой продукции, либо к диссольверу 1.
Время включенного состояния мельницы также определено предварительным расчетом, определяемым заданной рецептурой готового продукта.
Если по заданию паста вновь должна пройти стадию диспергирования, то оператор на минимальное расчетное время вновь включает диссольвер 1 для усреднения пасты; а затем повторяет технологию измельчения, вьпслючая диссольвер 1 и включая насос 10 и мельницу 2 на расчетное минимальное время, указанное в паспорте рецептуры. После этого мельница 2 отключается, и оператор определяет степень диспергирования, то есть перетир методом клина, проверяя диаметр падающей струи пасты. При соответствии последней заданным параметрам оператор поворачивает разгрузочную воронку 34 желобом к контейнеру готовой продукции и выгружает в нее пасту.
В случае незначительного выброса при работе устройства вместе с пастой бисерного измельчителя в диссольвере 1 предусмотрен специальный съемный фильтрбисероуловитель 27, в котором бисер скапливается и не попадает вместе с диспергированной пастой в контейнер диссольвера 1 при повторном цикле перемешивания.
Оборудование предлагаемого устройства периодически подвергается профилактическому осмотру и чистке.
Габаритные размеры моноблока устройства составляют (без насоса) 650 х 400 х 1500 мм, то есть объем занимаемого пространства не превышает 0,4 м , вес (без насоса) 250 кг, а установленная мощность - 7,4 кВт. При этом производительность по базовой рецептуре составляет 50 кг/ч при степени дисперсности по прибору Клин не более 20 мк.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет изготавливать пасты различной степени дисперсности в циклическом режиме и в малых объемах. При этом оно, обладая малыми габаритными размерами, может быть размещено в малых производственных помещениях. Потребляя незначительную мощность, оно может производить в течение рабочей смены малые партии готового продукта различной степени вязкости и пшрокой цветовой гаммы. Энергозатраты на его ремонт и эксплуатацию значительно снижены.