РОТОРНО-ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ АГРЕГАТ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к области производства строительных материалов, к химической, целлюлозно-бумажной промышленностям, агропромышленному комплексу, переработке промышленных и твёрдых коммунальных отходов, в частности к оборудованию для измельчения органических и минеральных материалов.
Известна конструкция роторно-центробежного агрегата комбинированного действия для переработки органических и минеральных материалов [патент на изобретение РФ 2724667, B02С 18/00, опубликовано 25.06.2020 Бюл. № 18], содержащая последовательно сопряженные между собой цилиндрические камеры измельчения, внутри которых расположены роторы. Камеры оснащены средствами для подачи исходного материала, добавок и отвода готовой продукции. Внутри первой камеры измельчения установлен ротор, который составлен из набора дисковых фрез, закреплённых на валу. Во второй камере измельчения расположен ротор, составленный из иглофрезерных рабочих органов.
Недостатками известной конструкции являются: низкая эффективность и высокая энергоёмкость процесса измельчения, низкая степень измельчения материала, низкая эксплуатационная надёжность.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является конструкция роторно-центробежного агрегата с иглофрезерными рабочими органами [патент на изобретение РФ 2755436, B02С 18/00 опубликовано 16.09.2021, Бюл. № 26]. Роторно-центробежный агрегат содержит последовательно сопряженные между собой цилиндрические камеры измельчения, внутри которых расположены роторы. Камеры оснащены средствами для подачи исходного материала, добавок и отвода готовой продукции. Внутри первой камеры измельчения установлен ротор, который составлен из набора дисковых фрез, закреплённых на валу. Во второй камере измельчения расположены вращающиеся в противоположные стороны роторы, составленные из иглофрезерных рабочих органов. Один из роторов выполнен в виде барабана с окнами для вывода материала. Второй ротор представляет собой цилиндрическую иглофрезу, установленную внутри барабана. На внешней поверхности барабана над окнами закреплены дугообразные пластины с иглофрезерными элементами.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: последовательно сопряженные между собой цилиндрические камеры измельчения, с расположенными внутри них роторами, закрепленными на валах, оснащенные средствами для подачи исходного материала, добавок и отвода готовой продукции, ротор, установленный внутри первой камеры измельчения, составленный из набора дисковых фрез, вращающиеся в противоположные стороны роторы, установленные во второй камере измельчения, составленные из иглофрезерных рабочих органов.
Основным недостатком роторно-центробежного агрегата с иглофрезерными рабочими органами известного исполнения является его низкая эффективность и высокая энергоёмкость процесса измельчения. Также агрегат обладает рядом других недостатков: плохие условия нагнетания материалов во вторую камеру измельчения, низкая степень измельчения материала, низкая эксплуатационная надёжность.
Полезная модель направлена на повышение эффективности агрегата за счёт интенсификации многостадийного процесса измельчения материалов.
Это достигается тем, что роторно-центробежный агрегат комбинированного действия содержит последовательно сопряженные между собой цилиндрические камеры измельчения, внутри которых расположены роторы, закреплённые на валах. Камеры оснащены средствами для подачи исходного материала, добавок и отвода готовой продукции. Внутри первой камеры измельчения установлен ротор, который составлен из набора дисковых фрез. Во второй камере измельчения расположены вращающиеся в противоположные стороны роторы, составленные из иглофрезерных рабочих органов.
е-.
В предложенном решении в первой камере измельчения роторно-центробежного агрегата эксцентрично её центральной оси подвижно установлена классифицирующая сетка. Для измельчения материалов с различными физико-механическими характеристиками классифицирующая сетка установлена в первой камере измельчения с возможностью регулирования величины эксцентриситета -Для интенсификации процесса измельчения классифицирующая сетка на своей поверхности в зоне измельчения материала имеет расположенные радиально внутрь режущие пластины. Для изменения геометрического профиля режущих пластин с учётом различных физико-механических характеристик перерабатываемых материалов классифицирующая сетка первой камеры измельчения состоит из нескольких сегментов. В межкамерном пространстве установлена нагнетательная крыльчатка для улучшения условий нагнетания материалов во вторую камеру измельчения. Для улучшения условий захвата и измельчения материала меньшим ротором больший ротор второй камеры измельчения имеет на своей внутренней поверхности дугообразные выступы, образующие сужение рабочей зоны измельчения.
Таким образом, совокупность отличительных признаков предлагаемого решения обеспечит повышение эффективности агрегата за счёт интенсификации многостадийного процесса измельчения материалов.
Конструкция полезной модели поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 изображен общий вид роторно-центробежного агрегата комбинированного действия; на фиг. 2 – первая камера измельчения (разрез А-А на фиг. 1); на фиг. 3 – вторая камера измельчения (разрез Б-Б на фиг. 1).
Роторно-центробежный агрегат содержит корпус, состоящий из последовательно сопряженных между собой цилиндрических камер измельчения 1 и 2 с крышками 3 и 4, соответственно. Внутри камеры измельчения 1 установлен вал 5, на котором закреплён ротор 6, составленный из набора дисковых фрез 7. В верхней части первой камеры измельчения 1 расположено загрузочное отверстие 8 (фиг. 2). Над загрузочным отверстием расположены параллельно друг другу два шипованных валка 9. Валки 9 обрамляются корпусом, который служит приёмным бункером 10.
е-
е-
изм.
изм.
Внутри камеры измельчения 1 подвижно установлена классифицирующая сетка 11, которая смещена относительно центральной оси камеры 1 на величину эксцентриситета - в направлении загрузочного отверстия 8 для обеспечения оптимальных условий захвата материала дисковыми фрезами 7 (фиг. 2). Для измельчения материалов с различными физико-механическими характеристиками (прочностью, плотностью, фракционным составом и др.) классифицирующая сетка 11 установлена с возможностью изменения величины эксцентриситета - регулировочным устройством 12 с пружиной 13. Для интенсификации процесса измельчения классифицирующая сетка на своей поверхности в зоне измельчения материала, ограниченной углом -α-, имеет расположенные радиально внутрь режущие пластины 14. Использование режущих пластин 14 за пределами угла α, неэффективно, т.к. дополнительное сопротивление перемещению материала увеличивает удельный расход энергии на процесс измельчения и снижает эффективность агрегата. При измельчении материалов с различными физико-механическими характеристиками необходимо использовать классифицирующую сетку 11 с режущими пластинами 14 разного геометрического профиля. Для упрощения их замены классифицирующая сетка 11 состоит из нескольких сегментов, жёстко связанных между собой.
Внутри камеры измельчения 2 на её центральной оси расположен ступенчатый вал 15, на котором с двух сторон установлены полые валы 16. Валы 5, 15 и 16 расположены соосно и имеют индивидуальные приводы (на фигурах не показаны). На валах 15 и 16 установлен комбинированный рабочий орган, состоящий из большего 17 и меньшего 18 роторов. Ротор 17 выполнен в виде цилиндрического барабана с дугообразными пластинами 19. Барабан содержит иглофрезерные рабочие органы 20. Ротор 17 имеет на своей внутренней поверхности дугообразные выступы 21 (фиг. 3), образующие сужение рабочей зоны измельчения. Полые валы 16 фланцами соединены с боковыми стенками барабана. Ротор 18 представляет собой цилиндрическую иглофрезу 22, установленную на ступенчатом валу 15 внутри барабана. Ротор 17 окаймлён цилиндрическим ситом 23.
В верхней части второй камеры измельчения 2 тангенциально корпусу расположен выгрузочный патрубок 24.
В межкамерном пространстве 25 роторно-центробежного агрегата расположен межкамерный патрубок 26 для введения добавок и возврата материала на доизмельчение при внешнем рециклинге. Для улучшения условий нагнетания материалов во вторую камеру измельчения в межкамерном пространстве 25 установлена нагнетательная крыльчатка 27.
Для увеличения надёжности и ресурса агрегата при работе в условиях повышенных динамических нагрузок камеры измельчения установлены на демпфирующих опорах 28 (фиг. 2).
Роторно-центробежный агрегат работает следующим образом.
изм.
е-
Исходное сырьё, например техногенные органические материалы (пластик, резина и др.), подаётся в приёмный бункер 10 на вращающиеся навстречу друг другу шипованные валки 9, которые его захватывают и предуплотняют. Затем материал через загрузочное отверстие 8 поступает в первую камеру измельчения 1 с крышкой 3, установленную на демпфирующих опорах 28. В камере 1 сырье измельчается ротором 6, составленным из набора дисковых фрез 7, закрепленных на валу 5. По мере измельчения материал проходит через классифицирующую сетку 11 с режущими пластинами 14. Под действием резко возрастающих напряжений в зоне измельчения материала -α-, например при попадании недробимого материала в первую камеру измельчения 1, классифицирующая сетка 11, благодаря её подвижной установке, отодвигается от ротора 6. Величина эксцентриситета - изменяется регулировочным устройством 12 с пружиной 13.
Под действием разряжения, создаваемого во второй камере измельчения 2 с крышкой 4, через межкамерное пространство 25, материал попадает внутрь ротора 17, выполненного в виде барабана, содержащего дугообразные выступы 21. Дугообразные выступы 21 на внутренней поверхности ротора 17 позволяют создать дополнительные напряжения в измельчаемом материале путём увеличения плотности материального потока. Для улучшения условий нагнетания материалов внутрь ротора 17 крыльчаткой 27 создаётся дополнительный пневматический поток в направлении камеры измельчения 2. Комбинация ступенчатого вала 15 и полых валов 16, с использованием индивидуальных приводов, обеспечивает вращение роторов 17 и 18 в противоположные стороны. Внутри барабана материал измельчается ротором 18, представляющим собой цилиндрическую иглофрезу 22, закрепленную на валу 15. По мере измельчения материал выводится из барабана в рабочую зону второй камеры измельчения 2. В рабочей зоне второй камеры измельчения 2 происходит доизмельчение материала до необходимой степени иглофрезерными элементами 20. После доизмельчения вместе с воздушным потоком, нагнетаемым роторами второй камеры измельчения, материал, проходя через цилиндрическое сито 23, выводится из роторно-центробежного агрегата через выгрузочный патрубок 24. Одновременно через межкамерный патрубок 26 в межкамерное пространство 25 вводятся тонкодисперсные добавки, например микрофибронаполнители или пигменты, и под действием разряжения вместе с измельчаемым материалом попадают во вторую камеру измельчения.
приж.
Степень измельчения материалов во второй камере измельчения 2 может регулироваться за счет изменения давления воздушного потока путём изменения частоты вращения ротора 17 и угла прижатия -α-дугообразных пластин 19 (фиг. 3).
Использование предложенной конструкции роторно-центробежного агрегата комбинированного действия позволяет за счёт интенсификации многостадийного процесса измельчения материалов повысить его эффективность.
Помимо этого, предложенная конструкция роторно-центробежного агрегата обладает следующими преимуществами:
1) низкая энергоёмкость и высокая интенсивность измельчения материалов с различными физико-механическими характеристиками;
2) большая степень измельчения материалов и высокое качество конечного продукта;
3) возможность варьирования конструктивно-технологических параметров агрегата;
4) реализация комбинированного воздействия рабочих органов на перерабатываемое сырьё;
5) обеспечение эффективного пневмотранспортирования материала в камерах измельчения;
6) высокий ресурс роторно-центробежного агрегата и низкая ремонтосложность его конструкции.