UA58416A

UA58416A - Спосіб обробки матеріалів та пристрій для його здійснення

Info

Publication number: UA58416A
Application number: UA2003043552A
Authority: UA
Inventors: Євген Юрійович Козаков; Андрій Миколайович Миронов; Валерій Борисович Петров
Original assignee: Євген Юрійович Козаков; Андрій Миколайович Миронов; Валерій Борисович Петров
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2003-07-15

Abstract

Спосіб обробки матеріалів полягає в тому, що оброблюваний матеріал змішують з рідиною, під дією відцентрових сил подають отриману суміш у зону обробки, де здійснюють її обробку різанням. При цьому в зоні обробки створюють зміну тиску в суміші. Пристрій для обробки матеріалів містить корпус з вхідним та вихідним патрубками, в якому співісно встановлені з зазором один відносно одного ротор з лопатями та охоплюючий його статор, привід обертання ротора та завантажувальний бункер. При цьому ротор виконаний у вигляді кільця з радіально встановленими в ньому лопатями, в роторі та статорі виконані радіальні наскрізні циліндричні отвори, площа поперечного перерізу отворів в роторі перевищує площу поперечного перерізу отворів в статорі.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до проведення процесів подрібнення, змішування, емульгування та суспендування в 2 системах "повітря-рідина", "рідина-рідина" та "рідина-твердий матеріал" і може бути використаний в сільському господарстві для подрібнення зерна та кормів, у харчовій промисловості для отримання різних видів олії, обробки молока, соків, фруктових та овочевих паст, пюре, желе, в цукровій промисловості, у виробництві будівельних матеріалів, зокрема для отримання змішуванням таких матеріалів, як олійні та водоемульсійні фарби, у виробництві цегли, черепиці, плитки, у фармакології, паперопереробній, целюлозній та інших галузях 70 виробництва.

Відомий спосіб обробки матеріалів, обраний в якості прототипа, який реалізується в колоїдному млині для тонкого подрібнення харчових продуктів, наведенному у авторському свідоцтві СРСР Мо471900, кл.ВО2с 7/175, 1975р. Спосіб полягає в тому, що оброблюваний матеріал змішують, з рідиною, отриману пульпу під дією відцентрових сил, що. виникають при обертанні, ротора, подають в зону обробки, де піддають її обробці 72 різанням рифленнями, виконаними на робочих поверхнях співвісно встановлених ротора та статора.

Відомий пристрій для подрібнення полімерів, еластомерів та деревини за патентом Росії Мо2049550, кл. вОо2С 77/02, 1995р., який за сукупністю спільних ознак обраний в якості прототипа. Пристрій містить корпус з вхідним та вихідним патрубками, в якому співвісно з зазором один відносно одного розміщені статор та ротор.

Статор виконаний у вигляді кільця, що охоплює ротор, та має конусну або циліндричну робочу поверхню, на якій виконані клиноподібні пази та насічки. Ротор має лопаті і являє собою тіло обертання, робоча поверхня якого виконана конусною або циліндричною, на якій також виконані насічки. Насічки ротора та статора, що контактують, створюють робочу зону пристрою, де має місце тонке подрібнення матеріалу. Крім того, пристрій містить механізм регулювання взаємного положення ротора та статора, який складається з пружного елемента та гвинта, завантажувальний бункер та привід обертання ротора. 29 Недоліком наведених способу та пристрою є те, що вони забезпечують тільки процес подрібнення « матеріалів, який відбувається за рахунок механічної дії на подрібнюваний матеріал, а саме, шляхом різання та перетирання відповідними рифленнями та насічками на поверхнях ротора та статора. Така обробка є недостатньою як у випадках, коли треба отримати дуже тонке та якісне подрібнення, так і у випадках коли треба змішати оброблюванні матеріали до отримання гомогенних сумішей, суспензій та емульсій. ее,

В основу винаходу поставлено задачу створити спосіб та пристрій для обробки матеріалів, які за рахунок «-- одночасного комбінованого впливу на подрібнюваний матеріал, а саме, різанням, гідроударом та кавітацією в гідроповітрянному середовищі, забезпечують можливість виконання як подрібнення так і змішування, З емульгування та суспендування оброблюваних матеріалів з отриманням в той же час високої якості подрібнення Ге) та однорідності отриманих сумішей. 3о Задача досягається за рахунок того, що в способі обробки матеріалів, який полягає в тому, що оброблюваний о матеріал змішують з рідиною, під дією відцентрових сил подають отриману суміш у зону обробки, де здійснюють її обробку різанням, в зоні обробки також створюють зміну тиску в суміші.

При цьому, в зоні обробки на шляху переміщення суміші створюють умови для зіткнення її з перешкодами. «

Крім того, в зону обробки подають повітря. З

В пристрої для обробки матеріалів, який містить корпус, з вхідним та вихідним патрубками, в якому с співвісно, встановлені з зазором один відносно одного ротор з лопатями та охоплюючий його статор, виконаний з у вигляді кільця, привід обертання ротора та " завантажувальний бункер, ротор виконаний у вигляді кільця з радіально встановленими в ньому лопатями, при цьому в роторі та статорі виконані радіальні наскрізні циліндричні отвори, які в поперечному перерізі мають форму овала, велика вісь якого спрямована в аксіальному с 15 напрямку, при цьому площа поперечного перерізу отворів в роторі перевищує площу поперечного перерізу отворів в статорі. со В проміжку між краями сусідніх отворів! в статорі виконані глухі отвори. ї5» При цьому зазор між ротором та статором' складає 0,1-0,15мм. 50 Також відношення великої осі поперечного перетину наскрізних отворів в роторі та статорі до їх малої осі - складає від 1:1 до. 3:1.

Ф Крім того, пристрій оснащений вентилем для подання повітря, встановленим на вхідному патрубку.

Забезпечення можливості зміни тиску в суміші, яка реалізується в пристрою за рахунок виконання, в роторі та статорі відповідних отворів, сприяє виникненню та впливу на оброблювану суміш крім процесу різання також дв Таких процесів, як кавітація та гідроудар. В результаті чого, суміш одночасно подрібнюється, змішується, гомогенізується та емульгується з забезпеченням високої якості вихідного продукту.

Р» Виконання отворів в роторі та статорі певної форми, з відповідним співвідношенням розмірів, наявність в якості перешкоди глухих отворів в статорі, подання в зону обробки повітря сприяє підвищенню ефективності вказаного вище багатофакторного впливу на суміш. во Суть винаходу пояснюється кресленням, де зображено на: Фіг.1 - загальний вид пристрою для обробки матеріалів, Фіг.2 - розріз В-В на Фіг.1; ФігЗ - вид А на Фіг.2; Фіг.4 - статор в розрізі; Фіг.З - ротор в розрізі; Фіг.б - ротор та статор в перерізі.

Пристрій містить раму 1, на якій встановлені двигун 2, підшипникова опора 3, між якими розміщена муфта 4, корпус 5 з вхідним 6 та вихідним 7 патрубками, в якому співвісно встановлені з зазором один відносно одного 65 ротор 8 та статор 9.

Крім того, пристрій містить завантажувальний бункер 10, вентиль 11 для подання повітря, встановленню! на вихідному патрубку 7, який шлангом 12 з'єднаний з бункером 10, та пульт керування 13(див. Фіг.1).

Ротор 8 та статор 9 виконані у вигляді кілець, при цьому статор 9У охоплює ротор 8, в якому радіально встановлені прямі лопаті 14. В роторі 8 та статорі 9 виконані радіальні наскрізні циліндричні отвори 15 та 16, які в поперечному перерізі мають форму овала, велика вісь якого спрямована в аксіальному напрямку.

Співвідношення площ поперечних перерізів отворів 15 в роторі 8 та отворів 16 в статорі 9 складає 4:3, в проміжку між краями сусідніх отворів 16 статора 9 виконані глухі отвори 17. При цьому зазор між ротором 8 та статором 9 складає 0,1-0,15мм. Крім того, відношення великої осі поперечного перетину наскрізних отворів 15 в роторі 8 та отворів 16 в статорі 9 до їх малої осі складає від 1:1 до 3/1. 70 Нижче буде розкрито принцип роботи пристрою, в якому реалізується також спосіб обробки матеріалів.

Перший приклад стосується випадку, коли обробці піддають суміш твердого матеріалу та рідини.

Рідину подають у завантажувальний бункер(110, вмикають пристрій, після чого крізь шланг 12 і впускний патрубок б рідина потрапляє у порожнину ротора 8. В результаті обертального руху ротора 8 з прямими лопатями 14 виникають відцентрові сили, які приводять у рух рідину, і, завдяки замкнутому циклу роботи 7/5 пристрою, що реалізується тим, що вихідний б та вихідний 7 патрубки з'єднані з бункером 10, вона крізь випускний патрубок 7 знову потрапляє у. бункер 10, у який після цього завантажують оброблюванням матеріал, наприклад зерно, та одержану суміш знову подають в порожнину ротора 8, звідки вона під дією віддентрових сил під тиском до ЗОМпа крізь отвори 15 у роторі 8 потрапляє у зону обробки, а саме, у зазор між ротором 8 та статором 9. У зоні обробки зерно подрібнюється краями отворів .15 та 16. Крім того, під час обертання ротора його отвори 15 періодично співпадають з отворами 16 у статорі У, при цьому у момент їх часткового співпадання, тобто коли отвір 15 перекриває отвір 16 лише частково та різко зменшується прохідна можливість, відбувається різке стиснення суміші, а після її виходу з отвору 16 - різке розширення, що призводить до вивільнення енергії, розриву молекул суміші, що також забезпечує подрібнення матеріалу. При цьому частина рідини переходить у пару, що приводить до виникнення пузирів повітря та до їх лопання, що є так званим ов процесом кавітації.

Крім того, коли суміш проходить крізь отвори 15 в роторі та б'ється в частково відкриті отвори в статорі « 16, вона різко стискається і виникає ефект гідроудару, який найбільш сильно виявляється в глухих отворах 17 в статорі У в результаті обертання ротора 8 та зміни відносного положення отворів. Це також забезпечує додаткове подрібнення матеріалу. «о зо У випадку, коли технологія передбачає обмежену кількість рідини, у процесі роботи пристрою відкриттям вентилю 11 у робочу зону подають повітря, яке затягується за допомогою розрядження всередині пристрою. Це - приводить до розріджування суміші, поліпшення її, можливості обробки більш густих сумішей та поліпшенню «г процесів змішування та подрібнення.

Всі вище наведені процеси забезпечують поряд з якісним подрібненням суміші також її змішування та со гомогенізацію. ю

Заявлений винахід може бути також ефективно використаний у випадках, коли необхідно обробити суміш "рідина-рідина", наприклад, для приготування охолоджуючої рідини для токарного верстата, яка складається з масла, води та присадок. Складність приготування такої суміші полягає в тому, що вона швидко розшаровується і тому при її отриманні необхідно добитися максимальної однорідності. «

Як і в наведеному вище прикладі рідину подають у завантажувальний бункер 10, вмикають пристрій, після з с чого крізь шланг 12 і впускний патрубок 6 рідина потрапляє -у порожнину ротора 8. В результаті обертального . руху ротора 8 з лопатями 14 виникають відцентрові сили, які приводять у рух рідину, і, завдяки замкнутому а циклу роботи пристрою вона крізь випускний патрубок 7 знову потрапляє у бункер 10, у який після цього завантажують інші компоненти суміші. Процес обробки проходить таким же чином, як було вже описано, за

ВИНЯТКОМ ТОГО, ЩО відсутній процес різання. За рахунок впливу на суміш процесів кавітації та гідроудару , с відбувається максимально однорідне змішування компонентів, з утворенням гомогенної суміші, яка має стійкий стан на протязі довгого часу. (ее) ть

Claims

Формула винаходу

Ф 1. Спосіб обробки матеріалів, який полягає в тому, що оброблюваний матеріал змішують з рідиною, під дією відцентрових сил подають отриману суміш у зону обробки, де здійснюють її обробку різанням, який відрізняється тим, що в зоні обробки створюють зміну тиску в суміші.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що в зоні обробки на шляху переміщення суміші створюють умови для зіткнення її з перешкодами.
» 3. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що в зону обробки подають повітря.
4. Пристрій для обробки матеріалів, який містить корпус з вхідним та вихідним патрубками, в якому співісно встановлені з зазором один відносно одного ротор з лопатями та охоплюючий його статор, виконаний у во вигляді кільця, привід обертання ротора та завантажувальний бункер, який відрізняється тим, що ротор виконаний у вигляді кільця з радіально встановленими в ньому лопатями, при цьому в роторі та статорі виконані радіальні наскрізні циліндричні отвори, які в поперечному перерізі мають форму овала, велика вісь якого спрямована в аксіальному напрямку, при цьому площа поперечного перерізу отворів в роторі перевищує площу поперечного перерізу отворів в статорі 65
5. Пристрій за п.4, який відрізняється тим, що в проміжку між краями сусідніх отворів в статорі виконані глухі отвори.
6. Пристрій за п.4, який відрізняється тим, що зазор між ротором та статором складає 0,1-0,15 мм.
7. Пристрій за п.4, який відрізняється тим, що відношення великої осі поперечного перерізу наскрізних отворів в роторі та статорі до їх малої осі складає від 1:1 до 3/1.
8. Пристрій за п.4, який відрізняється тим, що оснащений вентилем для подання повітря, встановленим на вхідному патрубку. « (Се) «- « (ее) ІС в) -

с . и? 1 (ее) щ» - 50 4) 60 б5