RU2049550C1

RU2049550C1 - Device for grinding

Info

Publication number: RU2049550C1
Authority: RU
Inventors: Е.М. Головчанский; В.А. Гуторов; Н.Г. Ковалев; В.К. Князев
Original assignee: Головчанский Евгений Михайлович
Priority date: 1990-01-11
Filing date: 1990-01-11
Publication date: 1995-12-10

Abstract

FIELD: grinding materials. SUBSTANCE: device has housing 1, stator 2 and rotor 3 mounted inside the housing, charging and discharging branch pipes, shaft 6, flexible member 7, and adjusting screw 8. Wedge-shaped grooves 9 are made in rotor 3. Projections 10 are made on the base of the rotor from the side of charging branch pipe 4. Stator 2 is also provided with wedge-shaped grooves 11 from the side of charging branch pipe 4 and ring passageway 12 for supplying a coolant. Rotor 3 is provided with blades 13 from the side of discharging branch pipe 5. EFFECT: improved design. 5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к измельчению различных материалов, в частности измельчению полимеров, эластомеров, древесины и т. п. например, для тонкодисперсного измельчения полимерных отходов в виде стружки и пленки, предварительно дробленных автомобильных шин, отходов деревообработки, трикотажного производства и т. п. The invention relates to the grinding of various materials, in particular the grinding of polymers, elastomers, wood, etc., for example, for fine grinding of polymer waste in the form of shavings and films, pre-crushed automobile tires, woodworking waste, knitwear production, etc.

Известно устройство для измельчения [1] содержащее корпус, в котором напротив друг друга установлены ротор и статор в виде дисков, загрузочный и выгрузочный патрубки. На периферии ротора выполнен кольцевой выступ с глухими радиальными пазами, выход которых в продольном сечении имеет форму клина или закругления, при этом на контактирующие поверхности ротора и статора нанесена насечка. Для удаления готового продукта из зоны измельчения в кольцевом выступе ротора между глухими радиальными пазами выполнены вентиляционные пазы, выходящие на периферию ротора. На нерабочей поверхности ротора и по его образующей смонтированы лопатки, а для исключения перегрева ротора на нерабочей поверхности его выполнен кольцевой паз, в который может подаваться хладоагент. A known device for grinding [1] comprising a housing in which a rotor and a stator in the form of disks, loading and unloading nozzles are installed opposite each other. An annular protrusion with blind radial grooves is made on the periphery of the rotor, the exit of which in the longitudinal section has the shape of a wedge or rounding, and a notch is applied to the contacting surfaces of the rotor and stator. To remove the finished product from the grinding zone in the annular protrusion of the rotor between the blind radial grooves made ventilation grooves extending to the periphery of the rotor. Blades are mounted on the non-working surface of the rotor and along its generatrix, and to prevent overheating of the rotor, an annular groove is made on its non-working surface, into which refrigerant can be supplied.

Недостатком этого устройства является его низкая производительность при измельчении отходов пленочных материалов. Данное устройство перерабатывает только предварительно измельченный материал. При загрузке предварительно дробленного материала в устройство этот материал попадает в глухие радиальные пазы, центробежными силами ориентируется и выбрасывается в зазор между статором и ротором, где происходит измельчение материала. По техническим причинам зазор между статором и ротором невозможно выполнить менее чем 50 мкм. Поэтому отходы пленки толщиной менее 50 мкм проскакивает зазор, не измельчаясь в нем. При толщине пленки 50-200 мкм проскок неизмельченного материала составляет 90-95% что резко снижает производительность устройства. The disadvantage of this device is its low productivity when grinding waste film materials. This device processes only pre-shredded material. When pre-crushed material is loaded into the device, this material enters into blind radial grooves, is oriented by centrifugal forces and thrown into the gap between the stator and rotor, where the material is ground. For technical reasons, the gap between the stator and the rotor cannot be made less than 50 microns. Therefore, the waste film less than 50 microns thick slips the gap, not crushed in it. With a film thickness of 50-200 μm, the breakthrough of unmilled material is 90-95%, which sharply reduces the performance of the device.

При измельчении в данном устройстве предварительно дробленных автомобильных шин из-за большой эластичности материала происходит проскакивание крупных частиц резины через рабочую зону устройства без измельчения. Это приводит к тому, что для получения качественного продукта необходимо выделять неизмельченные частицы и отправлять их на доизмельчение, что в конечном счете снижает производительность устройства. When grinding pre-crushed car tires in this device, due to the great elasticity of the material, large particles of rubber slip through the working area of the device without grinding. This leads to the fact that in order to obtain a high-quality product, it is necessary to isolate unmilled particles and send them for regrinding, which ultimately reduces the performance of the device.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство [2] выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус с установленными в нем ротором и статором, загрузочный и выгрузочные патрубки. При этом ротор выполнен в виде тела вращения, а статор в виде охватывающего ротор кольца, рабочие поверхности ротора и статора расположены на боковых поверхностях тел вращения с постоянным вдоль их образующих зазором, на этих рабочих поверхностях со стороны выгрузочного патрубка выполнены насечки зоны тонкого измельчения. Со стороны загрузочного патрубка на роторе от его основания до зоны тонкого измельчения выполнены клиновидные по глубине пазы с выходом вершины клина этих пазов в зону тонкого измельчения, а со стороны загрузочного патрубка основание ротора снабжено выступами. The closest in technical essence and the achieved result is a device [2] selected as a prototype, comprising a housing with a rotor and a stator installed in it, loading and unloading pipes. In this case, the rotor is made in the form of a body of revolution, and the stator in the form of a ring enclosing the rotor, the working surfaces of the rotor and stator are located on the side surfaces of the bodies of rotation with a constant gap along their generators, on these working surfaces from the discharge pipe side there are notches of the fine grinding zone. From the side of the loading nozzle on the rotor from its base to the fine grinding zone, grooves are wedge-shaped in depth with the exit of the wedge top of these grooves to the fine grinding zone, and from the side of the loading nozzle, the rotor base is provided with protrusions.

Недостатком этого устройства является его низкая производительность при измельчении пленочных материалов, поскольку рабочие поверхности статора и ротора со стороны загрузочного патрубка не участвуют в процессе предварительного дробления измельчаемого полимерного материала резанием, а подача предварительно раздробленного материала в зону тонкого измельчения происходит только по клиновидным по глубине пазам, расположенным на роторе. The disadvantage of this device is its low productivity when grinding film materials, since the working surfaces of the stator and rotor from the side of the loading pipe do not participate in the process of preliminary crushing of the crushed polymer material by cutting, and the supply of pre-crushed material into the zone of fine grinding takes place only along the grooves wedge-shaped in depth, located on the rotor.

Недостатки прототипа [2] устраняются тем, что в устройстве для измельчения, содержащем корпус с установленными в нем статором и ротором, выполненными в виде тел вращения, на рабочих поверхностях которых нанесена насечка, загрузочный и выгрузочный патрубки, статор и ротор установлены соосно, статор имеет форму кольца, охватывающего ротор, а рабочие поверхности статора и ротора расположены на боковых поверхностях этих тел вращения, при этом со стороны загрузочного патрубка в статоре также выполнены глухие пазы в виде клина по глубине с выходом вершины клина в зону тонкого измельчения. The disadvantages of the prototype [2] are eliminated by the fact that in the grinding device comprising a housing with a stator and rotor installed in it, made in the form of bodies of revolution, on the working surfaces of which there is a notch, the loading and unloading nozzles, the stator and rotor are installed coaxially, the stator has the shape of the ring covering the rotor, and the working surfaces of the stator and rotor are located on the lateral surfaces of these bodies of revolution, while on the side of the loading nozzle in the stator there are also made blind grooves in the form of a wedge in depth with an outlet th vertex of the wedge in the fine grinding zone.

На фиг. 1 изображено устройство с рабочими поверхностями в виде конусов, продольный разрез; на фиг. 2 то же, с рабочими поверхностями в виде цилиндров; на фиг. 3 рабочая поверхность ротора; на фиг. 4 рабочая поверхность статора. In FIG. 1 shows a device with working surfaces in the form of cones, a longitudinal section; in FIG. 2 the same, with work surfaces in the form of cylinders; in FIG. 3 rotor working surface; in FIG. 4 working surface of the stator.

Устройство содержит корпус 1, в котором установлены статор 2 и ротор 3, загрузочный 4 и выгрузочный 5 патрубки, вал 6, механизм регулировки положения статора и ротора относительно друг друга, состоящий из упругого элемента 7 и винта 8. The device comprises a housing 1, in which a stator 2 and a rotor 3, a loading 4 and an unloading 5 nozzles, a shaft 6, a mechanism for adjusting the position of the stator and rotor relative to each other, consisting of an elastic element 7 and a screw 8 are installed.

Ротор устройства представляет собой тело вращения, рабочая поверхность которого выполнена конусной или цилиндрической, и со стороны этой поверхности по образующей или под углом к ней выполнены пазы 9. На основании ротора со стороны загрузочного патрубка выполнены выступы 10. The rotor of the device is a body of revolution, the working surface of which is conical or cylindrical, and grooves 9 are made along the generatrix or at an angle to it from the side of this surface. Lugs 10 are made on the base of the rotor from the side of the loading nozzle.

Статор устройства представляет собой кольцо с конусной или цилиндрической внутренней рабочей поверхностью, со стороны загрузочного патрубка на которой выполнены клиновидные пазы 11. The stator of the device is a ring with a conical or cylindrical inner working surface, from the side of the loading pipe on which the wedge-shaped grooves 11 are made.

В зоне тонкого измельчения на рабочие поверхности статора и ротора нанесены насечки. Причем, как правило, на роторе насечка наносится под углом к образующей против вращения ротора, а на статоре Х-образно. Статор 2 и ротор 3 устанавливаются соосно в корпусе 1. При этом контактирующие насечки ротора и статора образуют рабочую зону, где происходит тонкое измельчение материала. Для улучшения захвата материала из загрузочного патрубка на торце ротора служат выступы. Для исключения перегрева устройства при работе в корпусе выполнен кольцевой канал 12, в который подается хладагент, и на роторе установлены лопатки 13, создающие воздушный поток, охватывающий ротор устройства, и порошок, который выходит из зоны измельчения вместе с этим воздушным потоком и через патрубок 5 выбрасывается в накопитель. In the fine grinding zone, notches are applied to the working surfaces of the stator and rotor. Moreover, as a rule, on the rotor a notch is applied at an angle to the generatrix against the rotation of the rotor, and on the stator X-shaped. The stator 2 and rotor 3 are mounted coaxially in the housing 1. In this case, the contacting notches of the rotor and stator form a working area where fine grinding of the material takes place. To improve the capture of material from the loading nozzle at the end of the rotor are protrusions. To prevent overheating of the device during operation, an annular channel 12 is made in the housing, into which refrigerant is supplied, and blades 13 are installed on the rotor, creating an air stream covering the device rotor and powder that leaves the grinding zone together with this air stream and through the pipe 5 ejected into the drive.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Материал, представляющий собой спутанные длинномерные обрывки пленки, спутанную стружку или гранулы, полученные при предварительном дроблении материала, например, резины, полиэтилена и т. п. подается в загрузочный патрубок, из которого он захватывается выступами ротора и отбрасывается центробежными силами к пазам статора и ротора. При попадании материала между пазами статора и ротора происходит его предварительное дробление. Пазы ротора и статора выполнены по отношению друг к другу под углом, что при воздействии на материал, попадающий между ними, они не только измельчают его резанием, но и продвигают этот материал к зоне тонкого измельчения. Поскольку пазы ротора и статора по глубине имеет форму клина, то материал, продвигаясь по ним к зоне тонкого измельчения, прессуется. К моменту поступления материала в зону тонкого измельчения, которая образована насечкой на статоре и роторе, он представляет собой плотно спрессованную массу, что не позволяет материалу свободно проскакивать между контактирующими насечками статора и ротора. Кроме того, проскоку материала препятствует также и то, что центробежные силы, действующие на частицы материала при вращении ротора, направлены перпендикулярно оси вращения. В зоне тонкого измельчения происходит одновременно тонкодисперсное измельчение материала по принципу скоростного резания и его перемещение к выходу за счет взаимодействия насечек статора и ротора с материалом. Лопатками 13 и воздушным потоком, образованным ими, порошок через выгрузочный патрубок 5 выбрасывается из устройства. A material consisting of tangled long fragments of a film, tangled shavings or granules obtained by preliminary crushing of a material, for example, rubber, polyethylene, etc., is fed into a loading nozzle, from which it is caught by the protrusions of the rotor and discarded by centrifugal forces to the grooves of the stator and rotor . When material enters between the grooves of the stator and rotor, it is pre-crushed. The grooves of the rotor and stator are made in relation to each other at an angle that, when exposed to a material falling between them, they not only grind it by cutting, but also advance this material to the fine grinding zone. Since the grooves of the rotor and stator in depth have the shape of a wedge, the material, moving along them to the fine grinding zone, is pressed. By the time the material enters the fine grinding zone, which is formed by a notch on the stator and rotor, it is a tightly pressed mass, which does not allow the material to freely slip between the contacting notches of the stator and rotor. In addition, the slip of the material is also prevented by the fact that centrifugal forces acting on the particles of the material during rotation of the rotor are directed perpendicular to the axis of rotation. In the fine grinding zone, finely dispersed grinding of the material occurs along the principle of high-speed cutting and its movement to the exit due to the interaction of the notches of the stator and rotor with the material. The blades 13 and the air flow formed by them, the powder through the discharge pipe 5 is ejected from the device.

При этом выход клиновидных по глубине пазов в зону тонкого измельчения может быть выполнен закругленным. In this case, the exit of wedge-shaped grooves in the depth of the grooves into the fine grinding zone can be rounded.

При измельчении полимеров, имеющих низкую температуру плавления, например полиэтилена или полипропилена, время нахождения материала в зоне тонкого измельчения должно быть ограничено, так как тепло, выделяющееся при трении измельченного материала о насечку ротора и статора при движении его по зоне тонкого измельчения к выходу, может привести к расплавлению или спеканию уже измельченных частиц, что снижает производительность устройства. Для устранения этого недостатка рабочие поверхности ротора и статора следует выполнить в виде цилиндров (фиг. 2), при этом обеспечивается постоянство зазора между рабочими поверхностями статора и ротора, а механизм перемещения ротора в этом случае позволяет подбирать режим измельчения посредством изменения ширины зоны тонкого измельчения и исключить расплавление измельченного материала. When grinding polymers having a low melting point, for example, polyethylene or polypropylene, the residence time of the material in the fine grinding zone should be limited, since the heat generated by the friction of the crushed material on the notch of the rotor and stator when it moves along the fine grinding zone to the exit can lead to the melting or sintering of already crushed particles, which reduces the performance of the device. To eliminate this drawback, the working surfaces of the rotor and stator should be made in the form of cylinders (Fig. 2), while ensuring a constant gap between the working surfaces of the stator and rotor, and the rotor movement mechanism in this case allows you to select the grinding mode by changing the width of the fine grinding zone and exclude the melting of crushed material.

Для измельчения положения ротора относительно статора в устройстве предусмотрена его регулировка, которая осуществляется с помощью винта 8 и упругого элемента 7. При повороте винта 8 он через упорный подшипник воздействует на ротор 3 и перемещает его вместе с валом 6 и его подшипниками вправо. В случае конусных рабочих поверхностей при этом уменьшается зазор между ротором и статором и сжимается упругий элемент 7. При повороте винта 8 в другом направлении ротор 3 с валом 6 перемещается влево упругим элементом 7, а зазор увеличивается. Следовательно, регулировка дисперсности получаемого порошка производится в процессе работы устройства посредством изменения зазора между статором 2 и ротором 3 с помощью винта 8 и упругого элемента 7. To grind the position of the rotor relative to the stator, the device is provided for its adjustment, which is carried out using the screw 8 and the elastic element 7. When the screw 8 is rotated, it acts on the rotor 3 through the thrust bearing and moves it together with the shaft 6 and its bearings to the right. In the case of conical working surfaces, the gap between the rotor and the stator decreases and the elastic element 7 is compressed. When the screw 8 is turned in the other direction, the rotor 3 with the shaft 6 moves to the left by the elastic element 7, and the gap increases. Therefore, the dispersion of the obtained powder is adjusted during the operation of the device by changing the gap between the stator 2 and the rotor 3 with the help of a screw 8 and an elastic element 7.

Применение соосной установки статора и ротора с коническими или цилиндрическими рабочими поверхностями и насечек на этих поверхностях, а также наличие пазов в роторе и статоре со стороны загрузочного патрубка позволяют получать тонкодисперсные порошки из отходов в виде пленки и стружки без их предварительного дробления на других установках. Например, предлагаемое устройство позволяет измельчить отходы пленки и стружку из полимеров, полученную при механической обработке до размера частиц 100 мкм и менее без предварительного дробления с производительностью 100 кг/ч при мощности привода 40 кВт и после предварительного дробления отходы резины до размера частиц 300 мкм и менее с производительностью 200 кг/ч при мощности привода 30 кВт. The use of a coaxial installation of the stator and rotor with conical or cylindrical working surfaces and notches on these surfaces, as well as the presence of grooves in the rotor and stator from the side of the loading nozzle, make it possible to obtain fine powders from waste in the form of a film and chips without their preliminary crushing on other plants. For example, the proposed device allows you to grind film waste and shavings from polymers obtained by machining to a particle size of 100 μm or less without preliminary crushing with a capacity of 100 kg / h with a drive power of 40 kW and after preliminary crushing of rubber waste to a particle size of 300 μm and less with a capacity of 200 kg / h with a drive power of 30 kW.

Claims

1. DEVICE FOR GRINDING, comprising a housing with a rotor and a stator installed in it, loading and unloading nozzles, the rotor made in the form of a body of revolution, and the stator in the form of a ring enclosing the rotor, the working surfaces of the rotor and stator are located on the side surfaces of the bodies of revolution with a constant gap along their generatrices, on these working surfaces from the discharge pipe side there are grooves of the fine grinding zone, from the loading pipe on the rotor from its base to the fine grinding zone the grooves are wedge-shaped in depth with the exit of the wedge top of these grooves to the fine grinding zone, and on the side of the loading nozzle, the rotor base is provided with protrusions, characterized in that from the base of the loading nozzle on the working surface of the stator from the base to the fine grinding zone, wedge-shaped depths are also made grooves with the exit of the top of the wedge of these grooves in the zone of fine grinding.

2. The device according to claim 1, characterized in that the rotor and stator are made conical.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the rotor is mounted with the possibility of movement relative to the stator along the axis of rotation.

4. The device according to claims 1 to 3, characterized in that a notch is applied on the rotor at an angle to the generatrix against the rotation of the rotor, and on the stator - X-shaped.

5. The device according to claims 1 to 4, characterized in that both on the rotor and on the stator, the groove outputs into the fine grinding zone are made with rounding in depth.