ВАЛКОВЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ

Заявляемая полезная модель относится к устройствам истирающе-раздавливающего действия для измельчения эластомерных материалов.
Аналогом заявляемой полезной модели является валковая машина для измельчения эластомерных материалов, содержащая станину и пару валков, оси которых горизонтальны и параллельны между собой (см. авторское свидетельство SU №1456221, МПК В02С 4/02, 1989 г.). Существенные признаки аналога "станина, пара валков, оси которых горизонтальны и параллельны между собой" совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком аналога является повышенная возможность проскальзывания валка в валковой машине, работающей с фрикцией, относительно измельчаемого эластомерного материала (например, части автомобильной покрышки), следствием чего является низкая эффективность измельчения, требующая многократного пропуска измельчаемого материала через вальцы, что приводит к существенному повышению энергозатрат и снижению производительности измельчителя.
Прототипом заявляемой полезной модели являются работающие с фрикцией вальцы (дробильного или размалывающего типа) содержащие станину и пару валков, оси которых горизонтальны и параллельны между собой, при этом рабочая поверхность валков выполнена гладкой (для размалывающих вальцев) или с нарезкой в виде зубцов (для дробильных вальцев) (см. Дуросов С.М. «Разработка и создание валкового измельчителя для получения тонкодисперсных резиновых порошков при положительных температурах»: диссертация кандидата технических наук, Ярославль, 1992. - с.245. с.19-25). Существенные признаки прототипа "станина, пара валков, оси которых горизонтальны и параллельны между собой" совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком прототипа также является повышенная возможность проскальзывания валка в вальцах, работающих с фрикцией, относительно измельчаемого материала. Это приводит к низкой эффективности измельчения, требующей многократного пропуска измельчаемого материала через вальцы, следствием чего являются повышенные энергозатраты и недостаточная производительность оборудования.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является снижение энергозатрат и повышение производительности валковой машины за счет повышения эффективности измельчения путем снижения возможности проскальзывания валка относительно измельчаемого материала.
Для достижения указанного технического результата в валковом измельчителе, содержащем станину и вращающихся с различными скоростями пару валков, оси вращения которых горизонтальны и параллельны между собой, быстроходный валок (валок, вращающийся с большей скоростью) выполнен с гладкой поверхностью, а тихоходный валок (валок, вращающийся с меньшей скоростью) выполнен с поверхностью, содержащей нарезку в виде зубьев, при этом поверхность быстроходного валка выполнена с шероховатостью, превышающей равновесную шероховатость для пары трения металл-резина автомобильных покрышек.
Существенные признаки заявляемой полезной модели "быстроходный валок выполнен с гладкой поверхностью, а тихоходный валок выполнен с поверхностью, содержащей нарезку в виде зубьев, при этом поверхность валка с гладкой поверхностью выполнена с шероховатостью, превышающей равновесную шероховатость для пары трения металл-резина автомобильных покрышек" являются отличительными от признаков прототипа.
ф
Валковый измельчитель включает станину и валки. Соотношение скоростей валков от 1:60 до 1:100. Оси вращения валков горизонтальны и параллельны между собой. Поверхность одного из валков в измельчителе (тихоходного валка) выполнена с нарезкой в виде зубьев, а поверхность другого валка (быстроходного) выполнена гладкой. Измельчаемый материал подвергается объемному сжатию и скоростному сдвигу за счет различной скорости вращения валков. Известно, что в процессе работы измельчителя первоначальная шероховатость поверхности валков изменяется в результате обусловленного фрикцией трибоконтакта рабочей поверхности валков с эластомерным материалом (резиной) измельчаемых изделий (автомобильных покрышек). При этом шероховатость рабочей поверхности валков изменяется до тех пор, пока не достигнет равновесного состояния. Параметр равновесной шероховатости Ra рабочих поверхностей валков зависит от типа стали или чугуна, а также типа эластомерного материала, и его значения, как правило, различны для различных пар трения. Для пары трения между сталью и резиной автомобильных покрышек Ra составляет 0,4÷0,6 мкм. Для предотвращения образования в процессе эксплуатации на поверхностях валков равновесной шероховатости, параметр фактической шероховатости поверхности валков Ra поддерживают в пределах, превышающих значение Ra в несколько раз. Для поддержания фактической шероховатости в указанных пределах могут применяться различные методы, например периодический пропуск через зазор валков дисперсных абразивных частиц необходимого размера, периодическая образивная обработка поверхности валков и т.д.
ф
Конкретным примером заявляемой полезной модели является валковый измельчитель, в котором параметр фактической шероховатости поверхности валков Ra в 2÷3 раза больше параметра равновесной шероховатости Ra для пары углеродистая сталь - резина автомобильных покрышек на основе вулканизата каучука СКД.
Изготавливаться заявляемый валковый измельчитель может известными способами. При этом необходимое значение Ra поддерживается периодическим пропуском через зазор между вращающимися валками порошка электрокорунда или пескоструйной обработкой поверхностей валков.
Увеличение параметра шероховатости рабочих поверхностей валков валкового измельчителя относительно равновесной шероховатости, в сочетании с использованием разного типа валков - с гладкой поверхностью и поверхностью с нарезкой, увеличивает коэффициент трения между валками и измельчаемым материалом, что препятствует проскальзыванию материала. Поскольку в валковом измельчителе, валки которого работают с фрикцией, измельчение материала производится комбинированным действием сжатия и сдвига, повышение коэффициента трения между валками и материалом существенно увеличивает сдвиговое воздействие на материал. Следствием этого является повышение эффективности измельчения, снижение энергозатрат и повышение производительности измельчителя.