размалывающая гарнитура дисковой мельницы

Формула изобретения

1. Размалывающая гарнитура дисковой мельницы, включающая роторный и статорный диски, разделенные на секторы, рабочая поверхность которых имеет периферийную фронтальную кольцевую зону, и равномерно нанесенные от входной до выходной окружных кромок секторов цельные ножи и межножевые канавки, закрытые поочередно со стороны окружной кромки входа в зону и выхода из нее перемычками, расположенными на вписывающихся в кольцевую площадь зоны дугах с радиусами соответственно входной и выходной окружных кромок зоны, отличающаяся тем, что дуги перемычек расположены эксцентрично относительно центра дисков, рабочая поверхность секторов снабжена дополнительной центральной конической кольцевой зоной, сопряженной с входной окружной кромкой периферийной фронтальной кольцевой зоны, с наклоном образующей относительно опорной плоскости секторов под углом 2-5°, со стороны входной окружной кромки секторов открытые межножевые канавки чередуются с межножевыми канавками, закрытыми дополнительными перемычками, образующими сдвоенные ножи, из которых цельные чередуются с укороченными, при этом протяженность канавок цельных сдвоенных ножей превышает протяженность канавок укороченных.

2. Размалывающая гарнитура по п.1, отличающаяся тем, что все ножи размещены по касательным к окружности входного отверстия диска.

3. Размалывающая гарнитура по п.1, отличающаяся тем, что рабочая поверхность укороченных сдвоенных ножей выполнена под углом относительно опорной плоскости секторов, равным 5-8°.

4. Размалывающая гарнитура по п.1, отличающаяся тем, что нерабочие донные поверхности цельных межножевых канавок и канавок цельных и укороченных сдвоенных ножей относительно опорной плоскости выполнены под углом, равным 2-5°.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к размалывающим гарнитурам дисковых мельниц и предназначено для использования в целлюлозно-бумажной промышленности, но может найти применение и в других отраслях, например в химической, строительной промышленностях.

Известна размалывающая гарнитура дисковых мельниц, включающая роторный и статорный диски, рабочие поверхности которых снабжены ножами, чередующимися сквозными межножевыми канавками [1].

Недостатком известной гарнитуры является наличие межножевых сквозных канавок. Так как избыточное давление за дисками равно нулю, а ускорение массы на выходе достигает 1500-2000 g за счет большой окружной скорости роторного диска, большая часть суспензии проходит по сквозным канавкам, не попадая в межножевой зазор, т.е. не подвергаясь размолу в виде механического и гидродинамического воздействия в местах сопряжения режущих кромок ножей. Это не позволяет, интенсифицировать процесс, повысить производительность, качество и снизить энергозатраты на размол.

Известна размалывающая гарнитура дисковой мельницы, включающая роторный и статорный диски, рабочая поверхность которых разделена на секторы с выполненными на них ножами и сквозными межножевыми канавками, нанесенными параллельно одной из радиальных кромок сектора [2].

Недостатком известной гарнитуры является то, что межножевые канавки сквозные, за счет чего:

- часть суспензии, особенно протекающая вблизи межножевого зазора, проходит через него за счет турбулизации и перепадов давления;

- остальная часть суспензии, особенно наиболее удаленная от межножевого зазора по высоте канавки, проходит по ней, не попадая в зону размола.

Часть суспензии, попавшая в межножевой зазор, подвергается воздействию со стороны режущих кромок ножей, а также касательных и нормальных усилий со стороны их смежных режущих кромок и рабочих поверхностей, в зазоре между которыми она оказывается. Часть же суспензии, не попавшая в межножевой зазор, не подвергается механическому и гидродинамическому воздействию, т.е. остается не обработанной. Это не позволяет интенсифицировать процесс, повысить производительность, качество и снизить энергозатраты на размол.

Наиболее близкой к заявляемой является размалывающая гарнитура дисковой мельницы, включающая роторный и статорный диски, разделенные на секторы, рабочая поверхность которых имеет периферийную фронтальную кольцевую зону и, равномерно нанесенные от входной до выходной окружных кромок секторов, цельные ножи и межножевые канавки, закрытые поочередно со стороны окружной кромки входа в зону и выхода из нее, перемычками, расположенными на вписывающихся в кольцевую площадь зоны, дугах с радиусами, соответственно, входной и выходной окружных кромок зоны [3].

Недостатками известной гарнитуры является то, что:

- входные и выходные перемычки, закрывающие межножевые канавки со стороны входа и выхода, включая и канавки между секторами, расположены на входной и выходной кромках окружности дисков, что не позволяет интенсифицировать механическое и гидродинамическое воздействие на волокнистый полуфабрикат, один раз гарантированно проходящий через межножевой зазор, а далее свободно уходящий через открытые межножевые канавки;

- рабочая поверхность ножей имеет одну фронтальную кольцевую зону размола, что обеспечивает обработку только тонкодисперсных суспензий с невысокой концентрацией равномерно распределенного в них волокнистого полуфабриката, но не позволяет производить на этих же дисках еще и предварительную обработку его, особенно грубодисперсного;

- на ней нельзя интенсифицировать динамику чередования перепадов давления при прохождении полуфабриката через межножевой зазор, особенно на периферийной его части.

Изобретение решает задачу интенсификации процесса размола, повышения его качества и снижения энергозатрат.

Технический результат заключается в повышении интенсификации процесса за счет увеличения количества механических и гидродинамических воздействий на волокнистый полуфабрикат за один проход через межножевой зазор гарнитуры и в улучшении его качества за счет обеспечения предварительной обработки до попадания в периферийную фронтальную кольцевую зону окончательного размола.

Для обеспечения указанного технического результата в размалывающей гарнитуре дисковой мельницы, включающей роторный и статорный диски, разделенные на секторы, рабочая поверхность которых имеет периферийную фронтальную кольцевую зону и равномерно нанесенные от входной до выходной окружных кромок секторов цельные ножи и межножевые канавки, закрытые поочередно со стороны окружной кромки входа в зону и выхода из нее перемычками, расположенными на вписывающихся в кольцевую площадь зоны дугах с радиусами соответственно входной и выходной окружных кромок секторов, согласно изобретению дуги перемычек расположены эксцентрично относительно центра дисков, рабочая поверхность секторов снабжена дополнительной центральной конической кольцевой зоной, сопряженной с входной окружной кромкой периферийной фронтальной кольцевой зоны, с наклоном образующей относительно опорной плоскости секторов под углом 2...5°, со стороны входной окружной кромки секторов открытые межножевые канавки чередуются с межножевыми канавками закрытыми дополнительными перемычками, образующими сдвоенные ножи, из которых цельные чередуются с укороченными, при этом протяженность канавок цельных сдвоенных ножей превышает протяженность канавок укороченных.

Все ножи размещены по касательным к окружности входного отверстия диска.

Рабочая поверхность укороченных сдвоенных ножей выполнена под углом относительно опорной плоскости секторов, равным 5-8°.

Нерабочие донные поверхности цельных межножевых канавок и канавок укороченных и цельных сдвоенных ножей, относительно опорной плоскости секторов, выполнены под углом, равным 2-5°.

На фиг.1 изображена фронтальная проекция размалывающей гарнитуры дисковой мельницы в сборе. (Ближайшая к центру дисков окружность, изображенная тонкой линией, является кромкой входного отверстия несущего статорного диска. Кольцевая полость, расположенная между входными окружными кромками отверстия несущего статорного диска и закрепленных на нем и роторном несущем диске секторов, является разгонной зоной. Тонкими линиями нанесены касательные к окружности входного отверстия несущего статорного диска, по которым размещены все ножи). На фиг.2 изображен один из секторов размалывающей гарнитуры дисковой мельницы. (Стрелками показано направление движения волокнистого полуфабриката. Рабочие поверхности ножей фронтальной кольцевой зоны зачернены. Рабочие поверхности ножей конической кольцевой зоны затенены). На фиг.3 изображено поперечное сечение А-А по продольной оси цельной межножевой канавки. На фиг.4 изображено поперечное сечение Б-Б по продольной оси сдвоенного цельного ножа. На фиг.5 изображено поперечное сечение В-В по продольной оси сдвоенного укороченного ножа. На фиг.6 изображено поперечное сечение статорного и роторного дисков в рабочем, сопряженном положении.

Размалывающая гарнитура дисковой мельницы включает роторный и статорный диски (фиг.1), разделенные на секторы (фиг.2), рабочая поверхность которых имеет периферийную фронтальную кольцевую рабочую зону Г и равномерно нанесенные от входной 1 до выходной 2 окружных кромок секторов цельные ножи 3 и межножевые канавки 4, закрытые поочередно со стороны окружной кромки 5 входа в зону Г и окружной кромки 2 выхода из нее перемычками 6 и 7, расположенными на вписывающихся в кольцевую площадь зоны Г дугах а-а¹ и в-в¹ , с радиусами соответственно r - входной 5 и R - выходной 2 окружных кромок зоны Г.

Дуги а-а¹ и в-в¹ перемычек 6 и 7 расположены эксцентрично относительно центра О роторного и статорного дисков и проведены из центра О¹ с эксцентриситетом - с (фиг.2).

Рабочая поверхность секторов снабжена дополнительной центральной конической кольцевой зоной Д, образованной рабочими плоскостями цельных ножей 3 и сопряженной с входной окружной кромкой 5 периферийной фронтальной кольцевой зоны Г с наклоном образующей относительно опорной плоскости 8 секторов под углом =2...5° (фиг.3, 4, 5, разрезы А-А, Б-Б и В-В).

Со стороны входной окружной кромки 1 секторов открытые межножевые цельные канавки 4 чередуются с межножевыми канавками 9 и 10, закрытыми снизу дополнительными перемычками 11, образующими сдвоенные ножи 12 и 13 (фиг.2, 4 и 5, разрезы Б-Б и В-В). Сдвоенные цельные ножи 12 чередуются с укороченными - 13, при этом протяженность межножевых канавок 9 цельных сдвоенных ножей 12 превышает протяженность межножевых канавок 10 укороченных сдвоенных ножей 13 (фиг.2, 4, 5 разрезы Б-Б и В-В). Все ножи размещены по касательным к окружности входного отверстия диска (фиг.1, 2).

Все секторы размалывающей гарнитуры дисковой мельницы крепятся на несущих ее дисках (на фиг.1, 2, 3, 4, 5 и 6 условно не показаны).

В рабочем положении сопряженные сдвоенные ножи 12 и 13 роторной и статорной гарнитур, так же как и межножевые канавки 4, 9 и 10, перекрещиваются под произвольным углом. Поэтому открытые со стороны межножевого зазора межножевые канавки 4, 9 и 10 роторной и статорной гарнитур сообщаются между собой.

Сопряжение центральной конической кольцевой зоны Д с входной окружной кромкой 5 периферийной фронтальной кольцевой зоны Г выполнено с перепадом по высоте в месте их сопряжения (фиг.3, 4, 5 и 6).

Рабочая поверхность укороченных сдвоенных ножей 13 (фиг.5, разрез В-В) наклонена в сторону опорной плоскости 8 секторов на угол =5-8°. Нерабочие донные поверхности цельных межножевых канавок 4, канавок 10 укороченных сдвоенных ножей 13 и канавок 9 сдвоенных цельных ножей отностельно опорной плоскости 8 секторов выполнены под уголом =2...5° (фиг.3, 4 и 5, разрезы А-А, Б-Б и В-В).

Рабочая поверхность гарнитуры, охватывающая дополнительную центральную коническую кольцевую зону Д, состоит из четырех кольцевых участков, имеющих следующие характерные особенности (фиг.2):

- участок I представляет собой нерабочую донную поверхность дисков и цельных межножевых канавок 4, начинающуюся от входной окружной кромки 1 секторов, с выступающими краями цельных сдвоенных ножей 12, до окружной линии кромок, не доходящих укороченных сдвоенных ножей 13;

- участок II - нерабочая донная поверхность цельных межножевых канавок 4 с выступающими частями сдвоенных ножей 12 и 13, ограниченных краевыми окружными линиями этого участка;

- участок III - нерабочие донные поверхности межножевых канавок 4 и 9 с выступающими частями сдвоенных ножей 12 и 13, ограниченных краевыми окружными линиями участка;

- участок IV - нерабочие донные поверхности межножевых канавок 4, 9 и 10 с выступающими частями сдвоенных ножей 12 и 13, ограниченных краевыми окружными линиями участка.

Рабочая поверхность гарнитуры, охватывающая периферийную фронтальную кольцевую рабочую зону Г, состоит из трех кольцевых участков, имеющих следующие характерные особенности:

- участок V, с протяженностью от входной окружной кромки 5 до дуги а-а¹, с нерабочей донной поверхностью межножевых канавок 4, 9 и 10, с выступающими частями сдвоенных ножей 12 и 13;

- участок VI, с протяженностью от дуги а-а¹ с перемычками 6 до дуги В-В, с нерабочей донной поверхностью межножевых канавок 4, 9 и 10, с выступающими частями сдвоенных ножей 12 и 13;

- участок VII, с протяженностью от дуги В-В, с перемычками 7, до выходной окружной кромки 2 сектора, с нерабочей донной поверхностью межножевых канавок 4, 9 и 10, с выступающими частями сдвоенных ножей 12 и 13.

Предлагаемая размалывающая гарнитура дисковой мельницы работает следующим образом.

Крутящий момент от привода передается валу, насажанному на его ведущем конце, подвижному несущему диску (на фигурах условно не изображены) и закрепленному на нем роторному диску.

Предварительная обработка полуфабрикатов производится в зоне Д (фиг.1, 2 и 6) в следующем порядке:

Волокнистая крупнодисперсная суспензия под давлением поступает через входное отверстие статорного несущего диска в разгонную зону, где за счет сил трения с неподвижной стенкой статорного и подвижной стенкой вращающегося роторного дисков, образующих разгонную полость, закручивается, устремляясь под действием центробежной и тангенциальной сил в сторону окружной кромки 1 секторов (на фиг.1 и 2 показано стрелками) по касательным к окружности входного отверстия несущего диска.

После пересечения входной кромки 1 секторов суспензия переходит в максимально раскрытый участок I центральной кольцевой зоны Д предварительной обработки, где подвергается ударному воздействию со стороны выступающих концов цельных сдвоенных ножей 12 в виде первичной обработки (фиг.1, 2 и 6), обеспечивающему разрушение наиболее крупой фракции суспензии.

Полуфабрикат, прошедший первичную стадию обработки, под воздействием растущей центробежной силы входит в сужающийся участок II зоны предварительной обработки зоны Д, где подвергается второй стадии обработки, заключающейся в более интенсивном ударном воздействии со стороны разновысоких частей сдвоенных ножей 12 и 13, пересекающих этот участок, с одновременным чередованием за счет этого перепадов давления, сопровождающимся гидродинамическим воздействием, а также в воздействии сдвиговых усилий, возникающих при переходе обрабатываемого полуфабриката в соседние межножевые канавки 4 через рабочие поверхности сдвоенных ножей 12 и 13 (фиг.1, 2 и 6), что обеспечивает дальнейшее разрушение наиболее крупной фракции, образовавшейся после прохождения полуфабрикатом участка I.

Полуфабрикат, прошедший вторую стадию обработки, под действием продолжающей расти центробежной силы входит в кольцевую полость сужающегося III участка зоны Д, где подвергается третьей стадии обработки, заключающейся в более интенсивном воздействии описанных на второй стадии сил, с усилением гидродинамического воздействия в виде высокочастотных перепадов давления со стороны частей канавок 9 сдвоенных цельных ножей 12, начинающихся на этом участке (фиг.1, 2 и 6), что обеспечивает более глубокую разработку полуфабриката, прошедшего участок III (фиг.1, 2 и 6).

Полуфабрикат, прошедший третью стадию предварительной обработки, под действием растущей по величине центробежной силы перемещается в кольцевую полость участка III зоны Д, сужающуюся по высоте до минимума, где подвергается четвертой стадии обработки, заключающейся в наиболее интенсивном воздействии со стороны увеличившихся до максимума нормальных, касательных и гидродинамических сил, отмеченных и на предыдущих стадиях его обработки (фиг.1, 2 и 6), что позволяет обеспечить наиболее глубокую предварительную разработку полуфабриката.

Полуфабрикат, прошедший четвертую стадию предварительной обработки, под действием возрастающей до максимума центробежной силы перемещается в кольцевую фронтальную полость участка V зоны окончательной обработки Г, где распределяется по межножевым канавкам 4 и канавкам 9 и 10 сдвоенных ножей 12 и 13 роторного и статорного дисков за счет их перекрещивания, открытости со стороны межножевого зазора и как следствие этого сообщенности между ними, причем по цельным межножевым канавкам 4 волокнистый полуфабрикат распределяется до подпора со стороны перемычек 6 и затем перемещается в открытые, со стороны межножевого зазора, межножевые канавки 4, 9 и 10 сопряженной с ним гарнитуры, проходя через рабочие кромки ножей 12 и 13.

Окончательная обработка полуфабриката производится в зоне Г (фиг.1, 2 и 6). Полуфабрикат из зоны Д под действием возросшей до максимума центробежной силы перемещается в кольцевую фронтальную полость участка V зоны окончательной обработки Г, где распределяется по межножевым канавкам 4 и канавкам 9 и 10 сдвоенных ножей 12 и 13 роторного и статорного дисков, причем по цельным межножевым канавкам 4 он распределяется до подпора со стороны перемычек 6 и затем перемещается в открытые со стороны межножевого зазора канавки 4, 9 и 10 сопряженной с ним гарнитуры, переходя через рабочие кромки ножей 12 и 13, претерпевая при этом возросшие по величине механическое и гидродинамическое воздействия, обеспечивающие разделение волокон на более тонком уровне (фиг.1, 2 и 6).

Полуфабрикат, прошедший первую стадию окончательной обработки, перемещается в кольцевую фронтальную полость участка VI зоны окончательной обработки Г, где повторно распределяется по межножевым канавкам 4 и канавкам 9 и 10 сдвоенных ножей 12 и 13 роторного и статорного дисков, причем по канавкам 9 и 10 он распределяется до подпора перемычек 7 и затем переходит в открытые со стороны межножевого зазора канавки 4, 9 и 10 сопряженной с ними гарнитуры, повторно претерпевая механическое и гидродинамическое воздействия, обеспечивающее еще более тонкое разделение волокон на молекулярном уровне (фиг.1, 2 и 6).

Полуфабрикат, прошедший вторую стадию окончательной обработки, перемещается в кольцевую фронтальную полость VII зоны окончательной обработки Г, где, попадая в открытые со стороны выхода межножевые канавки 4, 9 и 10 роторного и статорного дисков, выбрасывается в приемную полость выходного коллектора, а по нему подается в сборник прошедшего обработку полуфабриката (фиг.1, 2 и 6).

По сравнению с известными гарнитурами использование предлагаемой размалывающей гарнитуры дисковой мельницы позволит:

- обеспечить принудительную транспортировку обрабатываемого полуфабриката в приемную полость выходного коллектора подвижными перемычками 6 и 7;.

- обеспечить дополнительное тангенциальное механическое воздействие на волокнистый полуфабрикат при сближении, пересечении и выходе из сопряжения движущихся в радиальном направлении (одновременно с окружным) перемычек 6 и 7 вращающегося роторного диска относительно перемычек 6 и 7 неподвижного (статорного) диска;

- интенсифицировать процесс обработки полуфабриката за счет циклического изменения от нуля до максимума величины просвета между однодуговыми межножевыми перемычками 6 и 7 подвижного (роторного) и неподвижного (статорного) дисков, так же как и частоты и величины перепадов давления, что приводит к возникновению кавитационного эффекта;

- улучшить качество обработки волокнистого полуфабриката за счет возникновения сил кавитации в полостях межножевых канавок 4, 9 и 10, чему способствует, помимо указанных выше причин, наклон рабочих поверхностей сдвоенных ножей 12 и 13 и донных поверхностей межножевых канавок 4, 9 и 10 относительно опорной плоскости секторов;

- снизить энергозатраты за счет увеличения времени одного прохода обрабатываемого полуфабриката через полости рабочих зон, при одновременной интенсификации механического и гидродинамического воздействия;

- повысить производительность за счет сокращения времени обработки полуфабриката с обеспечением требуемого качества.

Источники информации

1. В.Ф. Пашинский. "Машины для размола волокнистой массы", "Лесная промышленность", Москва, 1972 г., с.82.

2. SU №878847, кл. D 21 D 1/30, заяв. 03.05.1979 г., бюл. №41, 07.11.1981 г.

3. RU №2227825, МПК D 21 D 1/30, В 02 С 7/12, заяв. 15.07.2003 г., бюл. №12, 27.04.2004 г.