УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ГЛИНЫ
DEVICE FOR FINE-CRUSHING AND MIXING OF PLASTIC MATERIALS, PRIMARILY, CLAY

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области строительства, конкретнее - к конструкциям устройств, предназначенных для подготовки глинистого сырья.
Уровень техники
Известны устройства измельчения, содержащие загрузочный бункер и рабочую камеру с подающим шнеком и режущим узлом, выполненным в виде установленных в корпусе между концом шнека и выходом из камеры неподвижных решеток и чередующихся с ними вращающихся лопастных ножей (см. патент на изобретение №2297281, МПК: В02С 18/30, опубл. 2007.04.20 и патент на изобретение №2176554, МПК: В02С 18/06, В02С 18/30, опубл. 2001.12.10). Ножи установлены на валу свободно и поджаты к решеткам посредством нажимной гайки.
В процессе работы ножи срезают материал, выходящий из отверстий решеток, и воздействуют на срезанный материал своими передними гранями, проталкивая массу в направлении последующей решетки в последующее отделение переработки. При этом обрабатываемый материал оказывает противодавление на ножи, прижимая их обратно к той решетке, с которой было осуществлено срезание. Возникает повышенное трение ножа об решетку, что ведет к быстрому износу рабочих элементов и перегреву устройства.
В небольших низкоскоростных устройствах, предназначенных для переработки пищевых продуктов, силы противодействия со стороны перемещаемого материала незначительны. Для крупных же промышленных установок с высокой пропускной способностью, предназначенных преимущественно для переработки глинистого сырья, упомянутая проблема значительна, т.к. усилие противодавления, оказываемое глинистым материалом на ножи, существенное. В результате происходит быстрый износ рабочих органов, а также перегрев устройства, ведущий к его поломке, остановке.
В решении по патенту №2297281 проблему уменьшения противодавления и рециркуляции массы пытаются решить путем выполнения ножей различного осевого размера и формы. Однако это значительно усложняет изготовление устройства, повышает его стоимость. Выполнение ножей со ступицей, упирающейся в соседние решетки и обеспечивающей некоторый зазор между ножом и соседними решетками, также не решает проблемы, т.к. происходит быстрое истирание ступицы вращающегося ножа о неподвижную решетку.
В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого решения принято устройство для измельчения и перемешивания пластичных материалов, преимущественно глины (см. патент №2297324, МПК: В28С 1/14, опубл. 20.04.2007 г.), содержащее корпус с загрузочным бункером, последовательно смонтированные в корпусе шнек и исполнительный механизм, включающий установленные на валу ножи, чередующиеся с решетками в виде перфорированных дисков с центральным отверстием, и средство осевого поджатия, установленное на выходе исполнительного механизма. На внешней цилиндрической поверхности каждой решетки выполнены установочные элементы, взаимодействующие с ответными им элементами закрепления решетки в корпусе.
Недостатком известного устройства, как и вышеупомянутых, является низкая надежность работы, т.к. оно подвержено повышенному износу рабочих элементов и частому перегреву вследствие больших усилий противодавления со стороны материала и отсутствия фиксированного зазора между ножами и решетками.
Раскрытие изобретения
Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности и долговечности работы устройства за счет создания фиксированных зазоров между рабочими поверхностями взаимодействующих ножей и решеток.
Поставленная задача решена заявляемым устройством для измельчения и перемешивания пластичных материалов, преимущественно глины, содержащим корпус с загрузочным бункером, последовательно смонтированные в корпусе шнек и исполнительный механизм, включающий установленные на валу ножи, чередующиеся с решетками в виде перфорированных дисков с центральным отверстием, выполненными с установочными элементами на внешней цилиндрической поверхности, взаимодействующими с элементами фиксации решеток в корпусе, и средство осевого поджатия, установленное на выходе исполнительного механизма.
Новым в устройстве является то, что оно снабжено упорами для ножей, каждый из которых установлен на валу перед соответствующим ножом со стороны потока материала, внутри центрального отверстия установленной перед этим ножом решетки и с возможностью фиксации своего положения на валу, при этом элементы закрепления решеток в корпусе смонтированы с возможностью перемещения вдоль вала и с возможностью фиксации своего положения.
Положительным техническим результатом заявляемого решения является возможность создания фиксированного зазора между рабочими поверхностями взаимодействующих рабочих элементов: ножа и решетки, а также возможность регулирования величины упомянутого зазора.
Вращающиеся элементы исполнительного механизма (ножи и упоры) не соприкасаются с неподвижными рабочими элементами - решетками, что позволяет предотвратить перегрев механизма, продлить срок службы рабочих элементов и повысить надежность работы всего устройства. При этом следует отметить компактность устройства, технологичность его изготовления, простоту и удобство эксплуатации.
Упоры насаживают на вал таким образом, что торцевая поверхность упора контактирует с торцевой поверхностью соответствующего ножа, что следует из толкования упора как детали, ограничивающей перемещение другой детали, и фиксируют упор относительно вала. Возможность фиксации обеспечивается конструктивным исполнением упора и средством осевого поджатия.
При этом решетки имеют некоторую подвижность вдоль вала, на котором установлены ножи с упорами, обеспеченную механизмом закрепления решеток в корпусе. Перемещением элементов закрепления решетки вдоль вала изменяют положение решетки, устанавливая необходимый зазор. Зазор устанавливается между ножом и расположенной перед ним решеткой, т.к. именно в сторону предшествующей, со стороны потока материала, решетки направлены суммарные силы, воздействующие на нож в процессе работы устройства. При этом упор, размещенный внутри центрального отверстия решетки, удерживает нож в определенном положении и не препятствует перемещению решетки. Для установки заданной величины зазора могут быть использованы простейшие приспособления типа шаблонов-щупов.
В процессе работы устройства глинистый материал, продавливаемый сквозь отверстия решетки, срезается с ее поверхности ножом, который за счет определенного наклона лобовой грани отталкивает срезаемую глину от этой решетки в сторону последующей. При этом материал воздействует на нож в противоположном направлении, прижимая его обратно к решетке, с которой происходит срезание. Упор, зафиксированный на валу, удерживает нож, не позволяя ему прижаться к поверхности решетки. Установленный между рабочими поверхностями ножа и решетки зазор сохраняется.
В зависимости от конкретных условий работы зазор между рабочими элементами может регулироваться, что обеспечивает широкие технологические возможности использования устройства.
Для надежного закрепления решетки в корпусе предпочтительно наличие двух элементов закрепления, размещенных диаметрально противоположно относительно решетки. Элементы закрепления решеток, расположенные по одну сторону, устанавливаются на одной оси, параллельной ножевому валу, с возможностью перемещения вдоль нее. А элементы, расположенные по другую сторону, - на другой оси.
Упомянутая ось может быть выполнена в виде стержня с резьбой, шарнирно закрепленного одним концом в корпусе, при этом элементы закрепления решеток выполняют с открытыми пазами, в которые укладывают упомянутую ось, что обеспечивает удобство и быстроту сборки устройства. Положение элементов закрепления относительно оси фиксируется посредством гаек.
Установочные элементы решетки могут быть выполнены в виде выступов, пазов или радиальных отверстий, как в приведенном ниже примере, на ее цилиндрической поверхности. Элементы закрепления решеток выполняют с ответными элементами, взаимодействующими с теми или иными установочными элементами решеток.
Упор может быть выполнен в виде кольцевого элемента с тягами, обеспечивающими возможность фиксации упора на валу в определенном положении, как, например, в решении по заявке №2008143571 от 06.11.2008 г.
Однако наиболее простой и технологичной реализацией упора является его выполнение в виде втулки, устанавливаемой на валу между двумя соседними ножами, так называемой распорной втулки. Собранный механизм поджимают средством осевого поджатия, фиксируя, таким образом, положение ножей и упоров относительно вала. Втулка имеет длину, превышающую толщину решетки, в отверстии которой она расположена. Длина втулки определяет возможное максимальное перемещение решетки вдоль вала. Размером втулки формируют объем секций резания.
Целесообразно выполнение втулок составными, например в виде набора колец разной толщины, что позволит, уменьшая по мере износа рабочих поверхностей режущих элементов распорную втулку, продлить срок эксплуатации ножей и решеток.
Краткое описание чертежей
Заявляемое изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, на которых:
на фиг.1 изображен общий вид устройства спереди;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;
на фиг.3 показан механизм закрепления решеток в корпусе, изометрия;
на фиг.4 - механизм закрепления решеток, вид сверху;
на фиг.5 - то же, вид А на фиг.4;
на фиг.6 - то же, вид В на фиг.4;
на фиг.7 изображен элемент закрепления решетки в корпусе;
на фиг.8 - ось механизма закрепления решеток в 2 видах;
на фиг.9 - фрагмент I на фиг.2, показан зазор между решеткой и ножом,
Осуществление изобретения
Устройство для измельчения и перемешивания пластичных материалов содержит (см. фиг.1) корпус 1 с загрузочным бункером 2 и рабочей камерой 3, в которой последовательно смонтированы шнек 4 и исполнительный механизм, связанные с приводом вращения. Исполнительный механизм включает (см. фиг.2) установленные на валу 5 лопастные ножи 6 с упорами 7, чередующиеся с ножами поперечные решетки 8 в виде перфорированных дисков с центральным отверстием для вала и средство осевого поджатия 9.
Диаметр D центрального отверстия решеток 8 больше диаметра d вала 5. В пространстве, образованном в результате упомянутой разницы диаметров между валом и внутренней кольцевой поверхностью решетки 8, размещен упор 7.
В приведенном на чертежах примере осуществления устройства упоры 7 выполнены в виде втулок, образованных из нескольких колец разной толщины. Однако такое исполнение упора является предпочтительным и не ограничивает возможность применения упоров другой конструкции, в том числе в виде просто втулки.
Вал 5 может быть выполнен в виде продолжения концевой части вала шнека либо в виде отдельного вала, связанного с валом шнека и имеющего с ним один привод вращения.
Механизм закрепления решеток в корпусе содержит (см. фиг.3-8) элементы 10 закрепления, выполненные с открытыми пазами 11 и пальцами 12, взаимодействующими с радиальными отверстиями 13, выполненными на внешней цилиндрической поверхности решеток 8. Закрепление каждой решетки в корпусе осуществляется посредством двух элементов 10, расположенных диаметрально противоположно относительно решетки.
Расположенные по одну сторону от решеток элементы 10 смонтированы на общей оси 14, шарнирно закрепленной в корпусе 1, и зафиксированы посредством гаек 15.
Устройство собирают следующим образом.
Рабочие органы устанавливаются на вал 5 при открытой крышке рабочей камеры 3, при этом первыми устанавливают витки шнека 4 и камневыделительную пару 16 (если она имеется), после чего поочередно нанизывают на вал упор 7, решетку 8 и соответствующий им нож 6. Действия повторяют до установки всех рабочих органов, срезающий нож монтируется последним. Ножи устанавливают на валу с угловым смещением, чтобы исключить взаимное перекрытие лопастей. На хвостовик вала 5, выполненный с резьбой, навинчивают прижимную гайку 9, при этом ножи 6 и расположенные между ними втулки-упоры 7 сдвигаются вплотную, прижимаясь торцами один к другому.
Осуществляют закрепление решеток 8, для чего вставляют пальцы 12 элементов 10 в радиальные отверстия 13 решеток. В пазы 11 элементов 10 укладывают ось 14. Осуществляют регулировку зазора между ножами и решетками, для чего между последними устанавливают соответствующие шаблоны. Толщина таких шаблонов равна величине требуемого зазора. Сдвигая элементы 10 по оси 14 посредством крепежных гаек 15, устанавливают нужный зазор. Положение гаек 15 может быть дополнительно зафиксировано контргайками (на чертеже не показано).
Величина зазора выбирается из пределов 0,5-2,5 мм. Оптимальный зазор определяется опытным путем в процессе эксплуатации для конкретного сырья и условий производства. Больший зазор позволяет уменьшить нагрузку на двигатель и общий нагрев установки, однако при слишком большом зазоре часть срезаемого материала остается на решетке, нож скользит по нему. В результате трения упомянутый материал подсыхает, ухудшается качество измельчаемого материала (глины), снижается производительность. Если зазор слишком мал, то нож сильно прижат к поверхности решетки, происходит повышенное истирание рабочих поверхностей, повышается их износ, снижается долговечность. Рекомендованный оптимальный зазор составляет 1,5 мм.
Устройство работает следующим образом.
1
Исходный материал, в частности глина, засыпается в бункер. Попадая в рабочую зону шнека 4, глина частично измельчается, перемешивается и перемещается шнеком в рабочую зону режущего блока. Глина подпрессовывается к первой решетке 8 и продавливается через ее отверстия, попадая в зону действия ножа 6 (см. фиг.9). Торцевые режущие кромки ножа 6 срезают продавленный материал с решетки 8 и отклоняют его в сторону последующей решетки 8' за счет наклона лобовой грани. При этом материал оказывает противодавление на нож 6, направленное к поверхности решетки 8, с которой он осуществил срезание. Втулка 7 упирается своим торцом в торцевую стенку ножа 6, не позволяя последнему прижаться к поверхности решетки 8. Таким образом, между рабочей поверхностью ножа 6 и соответствующей поверхностью решетки 8, взаимодействующих между собой, выдерживается гарантированный (фиксированный) зазор S, что обеспечивает оптимальные условия работы устройства. В результате предотвращается перегрев устройства и быстрый износ рабочих органов, исключаются частые поломки и остановки устройства, повышается производительность.
2
С другой стороны ножа, т.е. между ним и последующей решеткой, зазор S сохраняется за счет того, что действующие на нож силы направлены в сторону предшествующей решетки.
С течением времени, по мере изнашивания (истирания) ножей и решеток, зазор увеличивается, поэтому необходимо периодически проверять и осуществлять регулировку положения рабочих элементов устройства.
В процессе регулировки втулка-упор может быть заменена на новую или же, в случае выполнения ее составной, уменьшена путем извлечения одного или нескольких составляющих ее колец.