размалывающая гарнитура дисковой мельницы

Формула изобретения

1. Размалывающая гарнитура дисковой мельницы, включающая роторные и статорные диски, разделенные на секторы, рабочая поверхность которых имеет периферийную фронтальную кольцевую зону, ножи, равномерно нанесенные от входной до выходной окружных кромок секторов, 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 каждая межножевая канавка имеет по две дополнительные перемычки, дуги которых расположены эксцентрично относительно центра дисков, со стороны входной окружной кромки секторов открытые межножевые канавки чередуются с межножевыми канавками, закрытыми дополнительными перемычками, образующими сдвоенные ножи, которые образуют две дополнительные конические кольцевые зоны, сопряженные с входной окружной кромкой периферийной фронтальной кольцевой зоны, с наклоном образующей относительно опорной плоскости секторов под углами 22-26° и 5-9° соответственно.

2. Размалывающая гарнитура по п.1, отличающаяся тем, что нерабочие донные поверхности цельных межножевых канавок и канавок цельных сдвоенных ножей относительно опорной плоскости выполнены под углом 4-8°.

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

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, в частности в химической, строительной промышленностях.

Известна размалывающая гарнитура дисковых мельниц, включающая два диска: ротор и статор, рабочие поверхности которых снабжены ножами, чередующимися сквозными межножевыми канавками [1].

Недостатком известной гарнитуры является то, что межосевые 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 попавшей 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.

Известна размалывающая гарнитура дисковых мельниц, включающая роторный и статорный диски, разделенные на секторы, рабочая поверхность которых имеет периферийную фронтальную и кольцевую зоны и, равномерно нанесенные от входной до выходной окружных кромок секторов, цельные ножи и межножевые канавки, закрытые поочередно со стороны окружной кромки входа и зону и выхода из нее, перемычками, расположенными на вписывающихся в кольцевую площадь зоны, дугах с радиусами соответственно входной и выходной окружных кромок зоны [2].

Недостатком 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 гидромеханическое воздействия 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 проводить 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, повышение его качества и снижения энергозатрат.

Технический результат заключается в повышении интенсификации процесса за счет увеличения количества механических и гидромеханических 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 роторные и статорные диски, разделенные на секторы, рабочая поверхность которых имеет периферийную фронтальную кольцевую зону, ножи, равномерно нанесенные от входной до выходной окружных кромок секторов, 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, согласно изобретению каждая межножевая канавка имеет по две дополнительные перемычки, дуги которых расположены эксцентрично относительно центра дисков, со стороны входной окружной кромок секторов открытые межножевые канавки чередуются с межножевыми канавками, закрытыми дополнительными перемычками, образующими сдвоенные ножи, которые образуют две дополнительные конические кольцевые зоны, сопряженные с входной окружной кромкой периферийной фронтальной кольцевой зоны, с наклоном образующей относительно опорной плоскости секторов под углами 22°-26° и 5°-9° соответственно.

Нерабочие донные поверхности цельных межножевых канавок и канавок цельных сдвоенных ножей относительно опорной плоскости выполнены под углом 4°-8°.

Сдвоенные ножи размещены по касательным к окружности входного отверстия диска.

Рабочая поверхность сдвоенных ножей выполнена под углами относительно опорной плоскости секторов, равными 22°-26° и 5°-9°.

Нерабочие донные поверхности цельных межножевых канавок и цельных сдвоенных ножей относительно опорной плоскости секторов выполнены под углом, равным 4°-8°.

При увеличении параметров углов сдвоенных ножей, образующих конические кольцевые зоны больше 26° и 9° соответственно, происходит забивание межножевого пространства полуфабрикатом, что приводит к остановке транспортирования массы к выходу из мельницы, а при уменьшении их меньше 22° и 5° соответственно - движение полуфабриката прекращается.

Выполнение нерабочих донных поверхностей цельных межножевых канавок и канавок цельных сдвоенных ножей относительно опорной плоскости больше 8° и меньше 4° нецелесообразно. При увеличении параметров данного угла происходит забивание межножевого пространства полуфабрикатом, что приводит к остановке транспортирования массы к выходу из мельницы, а при уменьшении - движение полуфабриката прекращается.

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 отверстий статорного и роторного диска с закрепленными на них секторами, является разгонной зоной. Тонкими линиями нанесены касательные к окружности входного отверстия несущего статорного диска, по которым размещены все ножи); на фиг.2 - 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 затемнены); на фиг.3 - поперечное сечение А-А фиг.2 по продольной оси цельной межножевой канавки; на фиг.4 - поперечное сечение Б-Б фиг.2 по продольной оси сдвоенного цельного ножа; на фиг.5 - поперечное сечение статорного и роторного дисков в рабочем сопряженном положении.

Размалывающая гарнитура дисковой мельницы включает роторный и статорный диски, разделенные на секторы, рабочая поверхность которых имеет периферийную фронтальную кольцевую рабочую зону В. На секторах равномерно от входной 1 до выходной 2 окружных кромок нанесены сдвоенные ножи 3 и межножевые канавки 4, закрытые поочередно, со стороны окружной кромки 5 входа в зону А и окружной выходной кромки 2 выхода из нее, двумя рядами перемычек 6, 7, 8 и 9. Перемычки 7 и 8 образуют средние зоны 10 и 11 соответственно, расположенные на вписывающихся в кольцевую площадь зоны А дугах а-а', b-b', c-c' и d-d' с радиусами окружных зон соответственно: R1 - входной 5, R2 - первой средней 11, R3 - второй средней 10, R4 - выходной 2 окружной зон зоны А.

Дуги а-а', b-b', c-c' и d-d' перемычек 6, 7, 8 и 9 расположены эксцентрично относительно центра О роторного и статорного дисков и проведены из центра О¹ с эксцентриситетом - с.

Рабочая поверхность секторов снабжена двумя дополнительными центральными коническими кольцевыми зонами В и С, образованными рабочими плоскостями сдвоенных ножей 3 и сопряженной с входной окружной кромкой 5 периферийной фронтальной кольцевой зоной А с наклоном образующей относительно опорной плоскости 8 секторов под углом =5°-9° (зона В) и углом =22°-26° (зона С).

Нерабочая донная поверхность секторов снабжена дополнительной центральной кольцевой зоной D, образованной нерабочими плоскостями цельных межножевых канавок 4 и нерабочими плоскостями межножевых канавок 12 цельных сдвоенных ножей 3 с наклоном образующей относительно опорной плоскости 15 секторов под углом =4°-8° (зона D), (фиг.3, 4, разрезы А-А и В-В).

Со стороны входной окружной кромки 1 секторов открытые межножевые цельные канавки 4 чередуются с межножевыми канавками 12, закрытыми снизу дополнительными перемычками 13, образующими сдвоенные ножи 3.

Все ножи размещены по касательным к окружности входного отверстия диска.

Все секторы размалывающей гарнитуры дисковой мельницы крепятся на несущих ее дисках (не показаны).

В рабочем положении сдвоенные ножи 3 роторной и статорной гарнитур, так же как и межножевые канавки 4 и 12, перекрещиваются под произвольным углом. Поэтому открытые со стороны межножевого зазора межножевые канавки 4 и 12 роторной и статорной гарнитур сообщаются между собой.

Сопряжение центральной конической кольцевой зоны В с входной окружной кромкой 5 периферийной фронтальной кольцевой зоны А выполнено с перепадом по высоте в месте их сопряжения.

Рабочая поверхность гарнитуры, охватывающая две дополнительные конические кольцевые зоны Г и Д, состоит из трех кольцевых участков, имеющих следующие характерные особенности:

- участок I представляет собой нерабочую донную поверхность цельных межножевых канавок 4, начинающихся от входной окружной кромки 1 секторов с выступающими краями сдвоенных ножей 3, с наклоном образующей относительно опорной плоскости 8 секторов под углом =22°-26° (зона С);

- участок II - нерабочая донная поверхность цельных межножевых канавок 4 с дополнительными перемычками 13, образующими сдвоенные ножи 3, ограниченных краевыми окружными линиями этого участка;

- участок III - нерабочие донные поверхности межножевых канавок 4 и 12 с выступающими частями сдвоенных ножей 3, ограниченных краевыми окружными линиями этого участка.

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

- участок IV, с протяженностью от входной окружной кромки 5 до дуги а-а', с нерабочей донной поверхностью межножевых канавок 4 и 12, с выступающими частями сдвоенных ножей 3;

- участок V, с протяженностью от дуги а-а' с перемычками 9 до дуги b-b', с нерабочей донной поверхностью межножевых канавок 4 и 12, с выступающими частями сдвоенных ножей 3;

- участок VI, с протяженностью от дуги b-b' с перемычками 7 до дуги c-c', с нерабочей донной поверхностью межножевых канавок 4 и 12, с выступающими частями сдвоенных ножей 3;

- участок VII, с протяженностью от дуги c-c' с перемычками 8 до дуги d-d', с нерабочей донной поверхностью межножевых канавок 4 и 12, с выступающими частями сдвоенных ножей 3;

- участок VIII, с протяженностью от дуги d-d' c перемычками 6 до выходной окружной кромки 2 сектора, с нерабочей донной поверхностью межножевых канавок 4 и 12, с выступающими частями сдвоенных ножей 3.

Размалывающая гарнитура дисковой мельницы работает следующим образом.

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

Предварительная обработка полуфабриката производится в зонах В и С 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 первой центральной кольцевой зоны С предварительной обработки, где подвергается ударному воздействию со стороны концов сдвоенных ножей 3 в виде первичной обработки, обеспечивающей разрушение наиболее крупной фракции суспензии.

Полуфабрикат, прошедший первичную стадию обработки, под воздействием растущей центробежной силы, входит в сужающийся участок II зоны предварительной обработки зоны В, где подвергается второй стадии обработки, заключающейся в более интенсивном ударном воздействии со стороны сдвоенных ножей 3, пересекающих этот участок, за счет резкого перепада поверхностей зон С и В, как следствие перепадов давления, сопровождающимся гидродинамическим воздействием, что обеспечивает дальнейшее разрушение наиболее крупной фракции, образовавшейся после прохождения полуфабрикатом участка II.

Полуфабрикат, прошедший вторую стадию обработки, под действием продолжающей расти центробежной силы, входит в кольцевую полость сужающегося III-го участка зоны В, где подвергается третьей стадии обработки, заключающейся в более интенсивном воздействии описанных второй стадии сил, с усилением гидродинамического воздействия в виде высокочастотных перепадов давления со стороны частей канавок 12 сдвоенных ножей 3, начинающихся на этом участке, что обеспечивает более глубокую разработку полуфабриката, прошедшего участок III.

Полуфабрикат, прошедший третью стадию предварительной обработки, под действием возрастающей до максимума центробежной силы, перемещается в кольцевую фронтальную полость участка IV зоны окончательной обработки зоны А, где распределяется по межножевым канавкам 4 и канавкам 12 сдвоенных ножей 3 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 9 и затем перемещается в открытые со стороны межножевого зазора межножевые канавки 4 и 12 сопряженной с ним гарнитуры, проходя через рабочие кромки сдвоенных ножей 3, до подпора со стороны перемычек 7.

Окончательная обработка полуфабриката производится в зоне А. Полуфабрикат из зоны В под действием возросшей до максимума центробежной силы перемещается в кольцевую фронтальную полость участка IV зоны окончательной обработки зоны А, где распределяется по межножевым канавкам 4 и канавкам 12 сдвоенных ножей 3 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 9 и затем перемещается в открытые со стороны межножевого зазора межножевые канавки 4 и 12 сопряженной с ним гарнитуры, проходя через рабочие кромки сдвоенных ножей 3, до подпора со стороны перемычек 7, претерпевая при этом возросшие по величине механическое и гидродинамическое воздействие, обеспечивающие разделение волокон на более тонком уровне.

Полуфабрикат, прошедший первую стадию окончательной обработки, перемещается в кольцевую фронтальную полость участка V зоны окончательной обработки А, где распределяется по межножевым канавкам 4 и 12 сдвоенных ножей 3 роторного и статорного дисков, причем по канавкам 12 он распределяется до подпора перемычек 7 и затем переходит в открытые со стороны межножевого зазора канавки 4 и 12 сопряженной с ними гарнитуры, повторно претерпевая механическое и гидродинамическое воздействие, обеспечивающее еще более тонкое разделение волокон по сравнению с предыдущим этапом.

Полуфабрикат, прошедший вторую стадию окончательной обработки, перемещается в кольцевую фронтальную полость участка VI зоны окончательной обработки А, где распределяется по межножевым канавкам 4 и 12 сдвоенных ножей 3 роторного и статорного дисков, причем по канавкам 4 он распределяется до подпора перемычек 8 и затем переходит в открытые со стороны межножевого зазора канавки 4 и 12 сопряженной с ними гарнитуры, в третий раз претерпевая механическое и гидродинамическое воздействие, обеспечивающее еще более тонкое разделение волокон по сравнению с предыдущим этапом.

Полуфабрикат, прошедший третью стадию окончательной обработки, перемещается в кольцевую фронтальную полость участка VII зоны окончательной обработки А, где распределяется по межножевым канавкам 4 и 12 сдвоенных ножей 3 роторного и статорного дисков, причем по канавкам 12 он распределяется до подпора перемычек 6 и затем переходит в открытые со стороны межножевого зазора канавки 4 и 12 сопряженной с ними гарнитуры, в четвертый раз претерпевая механическое и гидродинамическое воздействие, обеспечивающее еще более тонкое разделение волокон на молекулярном уровне.

Полуфабрикат, прошедший четвертую стадию окончательной обработки, перемещается в кольцевую фронтальную полость VIII зоны окончательной обработки В, где, попадая в открытые со стороны выхода межножевые канавки 4 и 12 роторного и статорного дисков, выбрасывается в приемную полость выходного коллектора, а по нему подается в сборник прошедшего обработку полуфабриката.

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

- интенсифицировать процесс обработки полуфабриката за счет увеличения пути движения волокон в рабочем зазоре, так как данная гарнитура имеет по две перемычки в межножевых канавках, это перемычки 6 и 7, в межножевых канавках 12, а также перемычки 8 и 9 в межножевых канавках 4, а также за счет циклического изменения от нуля до максимума величины просвета между однодуговыми межножевыми перемычками 6, 7, 8 и 9 подвижного (роторного) и неподвижного (статорного) дисков и, как следствие, увеличения частоты и величины перепадов давления, что приводит к возникновению кавитационного эффекта;

- обеспечить дополнительное тангенциальное механическое воздействие на волокнистый полуфабрикат при сближении, пересечении и выходе из сопряжения движущихся в радиальном направлении (одновременно с окружным) перемычек 6, 7, 8 и 9 вращающегося роторного диска относительно перемычек 6, 7, 8 и 9 неподвижного (статорного) диска;

- обеспечить дополнительную транспортировку обрабатываемого полуфабриката в приемную полость выходного коллектора подвижными перемычками 6, 7, 8 и 9;

- повысить производительность за счет сокращения количества циклов прохождения волокнистого полуфабриката через зону размола;

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

Источники информации

1. SU №1390281, МПК D 21 D 1/30, заявл. 30.05.1986 г., бюл. №15, 23.04.1988 г.

2. RU №2227825, ПМК D 21 D 1/30, В 02 С 7/12, заявл. 15.07.2003 г., бюл. №12, 27.04.2004 г.