УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к устройствам для измельчения материалов в электромагнитном поле и может быть использована в различных отраслях промышленности.
Известно электромеханическое устройство для производства шоколадных масс, содержащее вертикально расположенную цилиндрическую емкость из немагнитного материала с загрузочным и разгрузочным патрубками, решетку из немагнитного материала, установленную в средней части емкости и разделяющую ее на две ступени, ротор, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси емкости, размещенные внутри емкости измельчающие ферромагнитные элементы в форме шариков в верхней ступени большего диаметра, чем в нижней, и блок питания. Снаружи емкости на уровнях, соответствующих каждой ее ступени, коаксиально и с зазором установлены с возможностью реверсивного вращения два ферромагнитных кольца, жестко соединенные обечайкой из немагнитного материала. В кольцах со стороны емкости выполнены пазы, в которых размещены токовые обмотки управления, соединенные с блоком питания через автоматическую систему управления, при этом питание к обмоткам управления подается через контактные щетки кольца. Кольца приводятся во вращение от приводного двигателя, например, через шкивы и ременную передачу. На роторе в выемках снаружи размещены дополнительные токовые обмотки управления, которые расположены выше и ниже токовых обмоток управления емкости и соединены с блоком питания через коммутатор. Решетка имеет форму спирали, один конец которой закреплен неподвижно на роторе, а другой - с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальном пазу, выполненном в стенке емкости. На роторе и внутренней поверхности емкости выполнена зубчатая насечка (1).
Недостатками этого устройства является сложность конструкции, недолговечность из-за большого количества вращающихся элементов, наличие щеток, недостаточная равномерность гранулометрического состава и эффективность разрушения частиц продукта.
Задачей полезной модели является упростить конструкцию, увеличить долговечность, повысить эффективность разрушения частиц.
Поставленная задача решается следующим образом: в устройстве для измельчения материалов, содержащем вертикальную цилиндрическую емкость из немагнитного материала с крышкой, загрузочным и разгрузочным патрубками, ротор, установленный вдоль оси емкости, размещенные внутри емкости измельчающие ферромагнитные элементы в форме шариков, два ферромагнитных кольца, установленные коаксиально снаружи емкости в верхней и нижней части емкости, токовые обмотки управления, размещенные в пазах колец со стороны емкости и соединенные с блоком питания через автоматическую систему управления, при этом на роторе и внутренней поверхности емкости выполнена зубчатая насечка. Согласно полезной модели устройство дополнительно содержит ультразвуковое устройство, соединенное со своим блоком питания, рабочий элемент которого через отверстие в нижней части боковой поверхности цилиндрической емкости погружен внутрь емкости, ротор закреплен на крышке цилиндрической емкости консольно с возможностью вращения вокруг оси емкости и на его свободном конце установлены, по крайней мере, две лопасти из немагнитного материала под углом друг к другу, при этом ферромагнитные кольца установлены неподвижно.
Сущность предложенной полезной модели поясняется описанием и чертежами, где: на фиг.1 схематично изображено устройство для измельчения материалов; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 структурная схема управления токами в электромагнитных обмотках магнитопроводов.
Устройство для измельчения материалов содержит вертикально расположенную цилиндрическую емкость 1, на внутренней поверхности которой выполнена зубчатая насечка (не показана). Емкость 1 изготовлена из немагнитного материала. Сверху емкости установлена крышка 2, имеющая центральное отверстие, в котором консольно на подшипниках 3 с возможностью вращения вокруг оси емкости установлен стальной ротор 4, на свободном конце ротора закреплены, по крайней мере, две лопасти 5 из немагнитного материала (нержавеющая сталь) под углом к друг другу (лопасти выполнены, например, в виде перевернутой буквы «п», как показано на фиг.1). На роторе 4 выполнена зубчатая насечка (на фиг.1 не показана). В нижней части боковой поверхности цилиндрической емкости 1 выполнено отверстие, в которое установлено ультразвуковое устройство 6, соединенное со своим блоком питания 7, рабочая часть ультразвукового устройства 6а погружена внутрь емкости (в обрабатываемый продукт). Снаружи цилиндрической емкости 1 в верхней и нижней части коаксиально неподвижно установлены два ферромагнитных кольца 8 и 9. В кольцах 8 и 9 со стороны емкости выполнены пазы 10 и 11 соответственно. В пазах 10 и 11 колец размещены токовые обмотки управления 12 и 13 соответственно, соединенные с блоком питания 14 через автоматическую систему управления 15. Емкость 1 заполнена измельчающими ферромагнитными элементами 16 в форме шариков. Загрузка подлежащим обработке продуктом 17 осуществляется через патрубок 18, а разгрузка через патрубок 19.
Устройство работает следующим образом:
1
2
1
2
Продукт непрерывным потоком подается через загрузочный патрубок 18 в рабочую емкость 1. В емкости 1 обрабатываемый продукт подвергается интенсивной обработке со стороны измельчающих ферромагнитных элементов. Через автоматическую систему управления 15 подается питание на токовые обмотки управления 12 и 13 емкости 1. Магнитный поток Ф, создаваемый обмоткой управления 12, проходит по ферромагнитному кольцу 8, через часть рабочего объема обработки продукта с измельчающими ферромагнитными элементами 16, ротор 4, вторую часть рабочего объема обработки продукта с элементами 16 и вновь по кольцу 8. Магнитный поток Ф, создаваемый основной обмоткой управления 13 во второй ступени, проходит по кольцу 9, через часть рабочего объема обработки продукта с измельчающими элементами 16, ротор 4, вторую часть рабочего объема обработки продукта и вновь по кольцу 9. При этом обеспечиваются две замкнутые магнитные цепи. Воздушный зазор между кольцами 8 и 9 создает сопротивление прохождению магнитных потоков Ф и Ф и направляет их движение в емкость 1 обработки продукта. При этом в объемах обработки создается равномерное осесимметричное радиальное магнитное поле. Основные характеристики магнитного поля (напряженность и индукция), а следовательно, и силы взаимодействия между магнитным полем, рабочими элементами 16 и обрабатываемым продуктом, равномерно распределены по всему объему емкости 1. Под действием электромагнитных сил ферромагнитные элементы 16 намагничиваются и, притягиваясь и сцепляясь друг с другом зубчатой поверхностью ротора 4 и зубчатой поверхностью стенки емкости 1, организуются в пространственные построения по направлению силовых линий магнитного поля, осуществляя таким образом механическую связь между кольцами 8 и 9 и ротором 4. Ротор 4 приводится во вращение с помощью электродвигателя. При вращении ротора 4 эти построения из элементов 16 искривляются, деформируются, растягиваются и разрушаются при помощи установленных на свободном конце ротора лопастей из немагнитного материала. Под действием электромагнитных сил элементы 16 мгновенно организуются и образуют новые пространственные построения. Этот процесс образования структурных пространственных построений измельчающих ферромагнитных элементов 16, а затем их разрушения происходит мгновенно и непрерывно. Продукт подвергается силовому воздействию в виде удара, сжатия, истирания, сдвига равномерно по всему объему обработки продукта. Магнитное поле, создаваемое постоянным по знаку электрическим током, протекает по кольцам 8, 9 и замыкается по линии наименьшего сопротивления.
Благодаря тому, что организация измельчающего усилия осуществляется постоянным по знаку электромагнитным полем, регулирование величины силовых взаимодействий между магнитным полем, измельчающими элементами и обрабатываемым продуктом, а следовательно, и регулирование эффективности измельчения продукта осуществляется просто и надежно с небольшими затратами мощности на управление. Это позволяет полностью автоматизировать и подчинить работу устройства требованиям технологического процесса и получить продукт требуемого качества в оптимальном диапазоне дисперсности твердой фазы.
В связи с тем, что в емкости 1 создается радиальное осесимметричное магнитное поле, продукт подвергается равномерному силовому воздействию по всему объему обработки, что способствует выравниванию гранулометрического состава, получению продукта в узком и оптимальном диапазоне дисперсности и экономичности его приготовления (расход сырья).
Введение ультразвукового устройства 6 в нижней части боковой поверхности цилиндрической емкости, рабочая часть 6а которого погружена в продукт, улучшает качества продуктов помола за счет дополнительного перемешивания и ультразвукового измельчения.
Технико-экономическая эффективность заключается в том, что предлагаемое устройство позволяет полностью автоматизировать управление процессом измельчения и получить продукт высокого качества с ровным гранулометрическим составом и экономией сырья (за счет отсутствия переизмельчения), идущего на его приготовление.
Литература
1. Патент России (RU) №2033729, МКИ А23G 1/18. Опубл. 1995.04.30.