КОЛЛОИДНАЯ МЕЛЬНИЦА

Область техники.
Полезная модель относится к устройствам для измельчения твердых частиц, тонкого и сверхтонкого помола твердых веществ в жидкостях и может применяться в горной, нефтеперерабатывающей, химической, резинотехнической, пищевой, целлюлозно-бумажной, строительной и других отраслях промышленности.
Уровень техники.
Известна коническая мельница для мокрого помола зерна, содержащая корпус, соосно установленные в нем ротор и статор, состоящие из набора пластин, имеющие размалывающую поверхность, выполненную в виде ножей и канавок между ними, имеющие постоянное живое сечение, при этом канавки на поверхности ротора и статора образуют зигзагообразную линию, проходное сечение канавок уменьшается от первого до последнего ряда пластин, наклон канавок на каждой последующей пластине противоположен предыдущей, а также противоположны на пластинах одного уровня ротора и статора, при этом между пластинами с канавками установлены пластины без них, шириной от 1/6 до 1/8 ширины пластин с канавками и ширина каждой пары соответствующих пластин с канавками и без, перекрывает половину ширины противоположной пары. (Свидетельство на полезную модель РФ №16153, по заявке №99125391/20, D21D 1/22, опубликовано 10.12.2000.).
Недостатками аналога являются: ограниченная область применения и недостаточная тонина помола.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков, т.е. прототипом является коллоидная мельница, содержащая корпус, расположенные в нем статор и на горизонтальном приводном валу конусный ротор, имеющие рифленые рабочие поверхности, а также разгрузочную камеру и штуцера для подачи исходного материала и выгрузки готового продукта, которая дополнительно снабжена ротором с билами, установленным на одном валу с конусным ротором в разгрузочной камере, и контрударниками, закрепленными на корпусе и расположенными между билами (А.С. СССР №651841, В02С 15/16, опубликовано 15.03.1979, Б.И. №10).
Недостатками прототипа являются: высокие удельные энергозатраты, а также недостаточная эффективность измельчения.
Сущность полезной модели.
Задачей полезной модели является повышение эффективности измельчения при низких удельных энергозатратах.
Поставленная задача решена путем создания коллоидной мельницы, состоящей из корпуса, содержащего два ротора, выполненных в виде усеченных конусов, штуцеров для подачи исходного материала и выгрузки готового продукта, при этом роторы установлены с регулируемым зазором 0,01-2 мм, причем внутренний ротор жестко закреплен на внутреннем горизонтальном валу, а внешний ротор - на внешнем полом валу через крыльчатку, на внутренней рабочей поверхности внешнего ротора и на внешней рабочей поверхности внутреннего ротора выполнены канавки с радиусом 2-3 мм, под углом к образующей поверхности 5-30°, с шагом 10-30 мм, не имеющие сквозных выходов по торцевым поверхностям роторов, кроме того, канавки на роторах выполнены во взаимно противоположных направлениях.
На фиг.1 представлена схема предлагаемой коллоидной мельницы.
Коллоидная мельница мокрого помола содержит корпус (1), в котором располагаются два ротора, выполненных в виде усеченных конусов (2,3). Роторы посажены на валы (4,5), располагающиеся в подшипниковом узле (6). Для развития кавитационных явлений на внешнем роторе (2) с внутренней стороны имеются канавки (7), а на внутреннем роторе (3) с внешней стороны имеются канавки (8). Канавки выполнены с радиусом 2-3 мм, под углом к образующей поверхности 5-30°, с шагом 10-30 мм. Роторы установлены с регулируемым зазором 0,01-2 мм. Внешний ротор (2) крепится на внешний полый вал (5) с помощью крыльчатки (9), которая передает вращательное движение внешнему ротору (2) и одновременно является насосом с радиальными лопастями для вывода суспензии через тангенциально расположенный штуцер (10). Штуцер (10) приварен к корпусу (1). Внутренний ротор (3) жестко закреплен на внутреннем горизонтальном валу (4). На валы (4,5) посажены шкивы (11,12). Мельница снабжена электродвигателями (13,14). Патрубок (15) в передней крышке корпуса (16) служит для подачи суспензии.
Мельница работает следующим образом. Суспензия с растворенными частицами твердого вещества через патрубок (13) в передней крышке (14) подается в зазор, образованный рабочими поверхностями двух роторов (2,3). Роторы приводятся во вращательное движение во взаимопротивоположных направлениях посредством клиноременной передачи от электродвигателей (13,14), внутренний ротор (3) вращается со скоростью 5000 об/мин, внешний ротор (2) вращается со скоростью 3000 об/мин. Суспензия в зазоре движется, описывая спирали вокруг ротора, подвергаясь сложному многофакторному напряженному воздействию кавитации и высоких сдвиговых напряжений возникающих между слоями жидкости.
Каналы, выполненные на рабочих поверхностях роторов, периодически совмещаются. При совмещении каналов, давление в обрабатываемой жидкости резко падает, что способствует интенсивному образованию кавитации, которая разрушает частицы твердого вещества. После чего обработанная суспензия выбрасывается с помощью крыльчатки (7) через тангенциально расположенный штуцер (8).
Предлагаемое устройство позволяет решить поставленную задачу, а именно:
1) повысить эффективность измельчения: конечный размер продукта в прототипе - 5 мкм; в заявляемой коллоидной мельнице - менее 2,5 мкм.
2) уменьшить удельные энергозатраты: энергоемкость прототипа - 5000 кВт·ч/т; потребляемая мощность заявляемой коллоидной мельницы - 1500-1800 кВт·ч/т.
Кроме того, использование коллоидной мельницы в промышленности позволит получать тонкий и равномерный по грансоставу продукт без применения сложных технологий.