Трехвалковая мельница

РЕФЕРАТ

Настоящее полезная модель относится к трехвалковой мельнице, содержащей подающий валок, центральный валок и выпускной валок, выполненные с возможностью вращения вокруг их соответствующих продольных осей, и выпускной скребок, установленный, по существу, параллельно продольной оси выпускного валка, для соскабливания конечного продукта с выпускного валка, отличающийся тем, что выпускной скребок содержит износостойкое покрытие, покрывающее, по меньшей мере, его рабочую кромку, выполненную с возможностью контакта с выпускным валком, к способу смешивания, рафинирования, диспергирования и/или гомогенизации материала в такой трехвалковой мельнице, и к материалу, получаемому с помощью такого способа. Полезная модель, кроме того, относится к выпускному скребку, содержащему износостойкое покрытие для использования в трехвалковой мельнице.

2420-177081RU/016

ТРЕХВАЛКОВАЯ МЕЛЬНИЦА

Область техники, к которой относится полезная модель

Настоящая полезная модель относится к трехвалковым мельницам, имеющим подающий валок, центральный валок, выпускной валок и выпускной скребок для соскабливания законченного продукта с выходного валка, к способу измельчения, перемалывания, смешения, рафинирования, диспергирования и/или гомогенизации вязких материалов и/или материалов из частиц в такой мельнице, а также к использованию выпускного скребка для соскабливания законченного продукта с выпускного валка в трехвалковой мельнице.

Уровень техники

Трехвалковые мельницы используются в широком диапазоне применений для измельчения, перемалывания, смешения, рафинирования, диспергирования и/или гомогенизации вязких материалов и/или материалов из частиц. Примеры материалов, часто обрабатываемых в трехвалковых мельницах, включают в себя электронные толстопленочные чернила, керамические материалы с высокими характеристиками, косметические продукты, пластизоли, композиции, содержащие уголь или графит, краски, типографскую краску, фармацевтические препараты, химические реактивы, стеклянные покрытия, стоматологические композиты, пигменты, покрытия, клеи, герметики и пищевые продукты.

Валковые мельницы основаны на общем принципе обработки материалов, с приложением к ним высокого значения силы сдвига между двумя валками, вращающимися в противоположных направлениях и с разными скоростями. Трехвалковая мельница обычно содержит подающий валок, центральный валок и выпускной валок, расположенные так, что они вращаются вокруг их соответствующих продольных осей, и выпускной скребок, который установлен, по существу, параллельно продольной оси выпускного валка для соскабливания законченного продукта с выпускного валка. В трехвалковой мельнице подающий валок и центральный валок установлены так, что они вращаются в противоположных направлениях, таким образом, что материал, подаваемый в мельницу, подвергается обработке в первом зажиме между подающим валком и центральным валком. Центральный валок и выпускной валок расположены так, что они вращаются в противоположных направлениях, таким образом, что материал, остающийся на центральном валке после обработки в первом зажиме, подают во второй зажим между центральным валком и выпускным валком. Выпускной скребок обычно установлен таким образом, что материал, остающийся на выпускном валке после обработки во втором зажиме, соскабливается с выпускного валка с помощью выпускного скребка.

Все больший интерес в использовании перемолотых материалов во вновь образующихся технических областях, таких, как электроника и материалы с высокими характеристика, привел к повышенным требованиям к качеству и чистоте материалов, обрабатываемых в трехвалковых мельницах. Это, в свою очередь, привело к повышению требований к рабочим характеристикам трехвалковых мельниц.

Сущность полезной модели

Задача настоящей полезной модели состоит в том, чтобы удовлетворить, по меньшей мере, некоторые из упомянутых выше требований.

Другая задача настоящей полезной модели состоит в том, чтобы обеспечить трехвалковую мельницу, которая может улучшить качество законченного продукта.

Дополнительная задача настоящей полезной модели состоит в том, чтобы улучшить безопасность рабочих, работающих с трехвалковой мельницей.

Еще одна дополнительная задача полезной модели состоит в уменьшении стоимости работ с трехвалковой мельницей.

Эти задачи и другие задачи, которые будут понятны для специалиста в данной области техники, после ознакомления с раскрытием настоящей полезной модели, обеспечиваются в соответствии с разными аспектами настоящей полезной модели.

Трехвалковая мельница обычно содержит подающий валок, центральный валок и выпускной валок, расположенные так, что они вращаются вокруг своих соответствующих продольных осей, и выпускной скребок, расположенный, по существу, параллельно продольной оси выпускного валка, для соскабливания законченного продукта с выпускного валка.

Термин трехвалковая мельница, используемый здесь, предназначен для охвата валковых мельниц, имеющих, по меньшей мере, три валка, например, три, четыре, пять, шесть, семь валков или больше. Полезная модель, в общем, будет описана здесь со ссылкой на валковую мельницу, имеющую три валка, но оно в равной степени применимо к валковой мельнице, имеющей больше, чем три валка.

В трехвалковой мельнице подающий валок и центральный валок установлены с возможностью вращения в противоположных направлениях, таким образом, что материал, подаваемый в мельницу, подвергается обработке в первом зажиме между подающим валком и центральным валком. Центральный валок и выпускной валок расположены так, что они вращаются в противоположных направлениях, таким образом, что материал, остающийся на центральном валке после обработки в первом зажиме, подают во второй зажим между центральным валком и выпускным валком. Подающий, центральный и выпускной валки также могут быть установлены с возможностью вращения с разными скоростями. Валки обычно изготовлены из закаленного чугуна, но также используются другие материалы. Выпускной скребок обычно установлен так, что материал, остающийся на выпускном валке, после обработки во втором зажиме, соскабливается с выпускного валка с помощью выпускного скребка. Трехвалковая мельница может дополнительно содержать определенного типа средства, для сбора законченного продукта, например, желоб или салазки, расположенные для приема материала, соскабливаемого с выпускного валка выпускным скребком.

Когда материал пропускают через первый зажим, между подающим валком и центральным валком, он подвергается существенной силе сдвига, в результате чего происходит смешение, рафинирование, диспергирование и/или гомогенизация материала. Когда материал, который прошел через первый зажим, подвергается обработке во втором зажиме между центральным валком и выпускным валком, он снова подвергается высокой силе сдвига, в результате чего происходит дополнительное смешение, рафинирование, диспергирование и/или гомогенизация материала. Обработанный материал, остающийся на выпускном валке после второго зажима, соскабливают с валка с помощью выпускного скребка, который также называется здесь "скребком" или "соскабливающим скребком".

Варианты применения, в которых используются продукты, обработанные в трехвалковых мельницах, быстро развиваются в последние годы. Использование молотых материалов в технических областях, таких как электроника и материалы с высокими рабочими характеристиками, привело к более высоким потребностям в качестве и чистоте формуемых продуктов. Настоящее полезная модель основано на осознании того, что цели, упомянутые выше, могут быть достигнуты путем ввода износостойкого покрытия, которое покрывает рабочую кромку выпускного скребка, который используется для соскабливания обработанного материала с выпускного валка.

В первом его аспекте, настоящая полезная модель направлена на трехвалковую мельницу, содержащую подающий валок, центральный валок и выпускной валок, расположенные с возможностью вращения вокруг их соответствующих продольных осей, и выпускной скребок расположенный, по существу, параллельно продольной оси выпускного валка, для соскабливания законченного продукта с выпускного валка, отличающуюся тем, что выпускной скребок содержит износостойкое покрытие, которое покрывает, по меньшей мере, его рабочую кромку, предназначенную для контакта с выпускным валком.

Обычные выпускные скребки, используемые в трехвалковых мельницах, как правило, изготовлены из стали, и износ в результате использования в мельнице может привести к истиранию металлических остатков со скребка, которые попадают, как частицы или ионное загрязнение в обработанный материал. Автор настоящей заявки осознал, что качество перемолотого материала может быть улучшено в результате ввода износостойкого покрытия, которое покрывает, по меньшей мере, рабочую кромку выпускного скребка, который выполнен с возможностью контакта с валком. Износостойкое покрытие в соответствии с настоящей полезной моделью существенно уменьшает загрязнение молотого материала в связи с износом выпускного скребка.

Обычные скребки быстро истираются во время обработки абразивных частиц, например, цветных красителей. Во многих случаях износ скребка происходит не совсем однородно вдоль скребка, то есть, определенные участки рабочей кромки скребка могут изнашиваться быстрее, чем другие. Это приводит к тому, что изношенный скребок имеет неоднородную форму вдоль кромочного участка, выполненного с возможностью контакта с выпускным валком. Это, в свою очередь, может привести к отклонению, например, в распределении размера частиц в формируемом продукте в течение срока эксплуатации выпускного скребка. Настоящая полезная модель может уменьшить или, по существу, устранить этот эффект, поскольку износостойкое покрытие помогает поддерживать исходную форму рабочей кромки. Скребок, имеющий износостойкое покрытие, таким образом, обеспечивает более постоянный и однородный процесс измельчения, в результате чего улучшается консистенция и качество формируемого продукта.

Пониженный износ также имеет дополнительные преимущества, состоящие в уменьшении времени простоя при производстве, из-за смены скребка, уменьшении трудозатрат, и, в конечном итоге, уменьшении затрат на производство.

Настоящая полезная модель также обеспечивает существенное улучшение безопасности для рабочих, работающих с трехвалковыми мельницами. Соскабливающие скребки, используемые в обычных трехвалковых мельницах, как правило, изготовлены на основе стали, и износ при использовании в мельнице приводит к формированию очень острой кромки на скребке. Поскольку скребки обычно заменяют вручную, возникает существенный риск получения травмы во время такой работы. Скребок в соответствии с настоящей полезной моделью, имеющий износостойкое покрытие на рабочей кромке, снижает риск получения травм двумя путями. Во-первых, износостойкое покрытие может помогать поддержанию исходной формы рабочей кромки так, что не формируется острая кромка, и во-вторых, износостойкое покрытие увеличивает срок службы скребка, в результате чего замена скребков происходит менее часто. Таким образом, одновременно уменьшается частота контакта со скребком и риск, ассоциированный с контактом со скребком.

Выпускной скребок может иметь любую форму, пригодную для соскабливания материала с выпускного валка. Обычно скребок имеет продольную протяженность, по существу, параллельную продольной оси выпускного валка, и имеет рабочую кромку, выполненную с возможностью контакта с выпускным валком. Скребок обычно имеет верхнюю сторону, нижнюю сторону и два боковых участка, продолжающихся вдоль скребка. Верхняя и нижняя стороны скребка обычно формируются, по существу, в параллельных плоскостях. Толщина скребка обычно составляет в диапазоне 0,5-2 мм, или в диапазоне 0,5-1 мм. Ширина скребка между поперечными участками скребка обычно составляет в диапазоне 10-100 мм. Длина скребка в продольном направлении может изменяться в зависимости от предполагаемого использования, обычно в диапазоне 0,1-3 м. Скребок дополнительно содержит кромочный участок, расположенный вдоль, по меньшей мере, одного поперечного участка скребка. Кромочный участок содержит рабочую кромку, выполненную с возможностью контакта с выпускным валком и обычно, по меньшей мере, участок каждой из сторон распложен рядом с рабочей кромкой.

Точная структура поперечного сечения скребка, ортогонально продольной протяженности скребка, может изменяться. Для снижения рисков, ассоциированных с работой со скребками, предпочтительно, чтобы скребки не содержали ненужные острые кромки. Для снижения риска получения травмы при работе вручную со скребком, предпочтительно, чтобы две соседние стороны или фаски кромочного участка скребка не формировали угол меньше, чем 50°. Для дополнительного снижения риска получения травмы, предпочтительно, чтобы никакие две соседние стороны или фаски кромочного участка скребка не формировали угол меньше, чем 70°.

Поэтому, в варианте осуществления настоящей полезной модели выпускной скребок имеет верхнюю сторону, нижнюю сторону и кромочный участок, в котором никакие две соседние стороны кромочного участка скребка не формирует угол меньше, чем 50°. В другом варианте осуществления никакие две соседние стороны кромочного участка скребка не формирует угол меньше, чем 70°.

В одном варианте осуществления выпускной скребок содержит кромочный участок, имеющий заднюю сторону, которая обращена и/или входит в контакт с валком, и переднюю сторону, выполненную с возможностью сбора соскабливаемого материала, в которой рабочая кромка скребка сформирована под углом P между упомянутой задней стороной и упомянутой передней стороной, и упомянутый угол находится в диапазоне 50-130° или в диапазоне 60-120°, или в диапазоне 70-110°. Предпочтительно, в данном варианте осуществления, угол между верхней стороной скребка и передней стороной кромочного участка может находиться в диапазоне 50-180°, и угол между нижней стороной скребка и задней стороной кромочного участка может находиться в диапазоне 50-180°, и углы , и предпочтительно могут быть выбраны таким образом, чтобы сумма углов , и составляла приблизительно 360°, например, в диапазоне 355-365° или в диапазоне 359-361°. Более предпочтительно, сумма углов , и составляет 360°.

В варианте осуществления выпускной скребок содержит кромочный участок, имеющий заднюю сторону, обращенную к и/или находящуюся в контакте с валком, и переднюю сторону, выполненную с возможностью сбора соскабливаемого материала, и в котором рабочая кромка скребка сформирована под углом между упомянутой задней стороной и упомянутой передней стороной, и упомянутый угол находится в диапазоне 50-130°, или в диапазоне 60-120° или в диапазоне 70-110°. Предпочтительно, в данном варианте осуществления, угол между верхней стороной скребка и передней стороной кромочного участка может быть в диапазоне 50-130°, и угол между нижней стороной скребка и задней стороной кромочного участка может быть в диапазоне 130-180°, и углы a, и , предпочтительно, могут быть выбраны так, что сумма углов a, и приблизительно составляет 360°, например, находится в диапазоне 355-365° или в диапазоне 359-361°. Более предпочтительно, сумма углов a, и составляет 360°. Другими словами, в варианте осуществления, скребок содержит, как верхнюю фаску, так и нижнюю фаску на кромочном участке. В варианте осуществления, содержащем одновременно верхнюю фаску и нижнюю фаску, рабочая кромка скребка сформирована углом между верхней фаской и нижней фаской. В данном варианте осуществления угол рабочей кромки предпочтительно должен находиться в диапазоне 50-130°, например, в диапазоне 60-120° или в диапазоне 70-110°. Угол между главной фаской и верхней стороной скребка предпочтительно может находиться в диапазоне 50-130°. Угол между нижней фаской и нижней стороной скребка предпочтительно может находиться в диапазоне 130-180°. Углы , и предпочтительно могут быть выбраны таким образом, чтобы сумма углов , и приблизительно составляла 360°, например, в диапазоне 355-365° или в диапазоне 359-361°. Более предпочтительно, сумма углов , и составляет 360°.

В другом варианте осуществления верхняя сторона скребка и передняя сторона кромочного участка являются одной и той же, то есть, =180°, и рабочая кромка скребка сформирована под углом между упомянутой задней стороной кромочного участка и верхней стороной скребка, и упомянутый угол находится в диапазоне 50-90°. Другими словами, в варианте осуществления, в котором скребок содержит верхнюю сторону и нижнюю сторону, такой скребок содержит нижнюю фаску на кромочном участке. В варианте осуществления, содержащем только нижнюю фаску, рабочая кромка скребка сформирована углом между нижней фаской и верхней стороной скребка. В таком варианте осуществления, угол рабочей кромки предпочтительно должен находиться в диапазоне 50-90°. Угол между нижней фаской и нижней стороной скребка предпочтительно может быть в диапазоне 90-130°. Углы , и предпочтительно могут быть выбраны таким образом, чтобы сумма углов , и приблизительно составляла 360°, например, в диапазоне 355-365° или в диапазоне 359-361°. Более предпочтительно, сумма углов , и составляет 360°.

В другом варианте осуществления нижняя сторона скребка и задняя сторона кромочного участка являются одним тем же, то есть, =180°, и рабочая кромка скребка сформирована под углом между упомянутой передней стороной и нижней стороной скребка, и упомянутый угол находится в диапазоне 50-90°. Другими словами, в варианте осуществления, в котором скребок содержит верхнюю сторону и нижнюю сторону, верхняя сторона содержит верхнюю фаску на кромочном участке. В варианте осуществления, содержащем только верхнюю фаску, рабочая кромка скребка сформирована углом между верхней фаской и нижней стороной скребка. В данном варианте осуществления угол рабочей кромки предпочтительно должен быть в диапазоне 50-90°. Угол между верхней фаской и верхней стороной скребка может предпочтительно находиться в диапазоне 90-130°. Углы , и предпочтительно можно выбирать таким образом, чтобы сумма углов , и приблизительно составляла 360°, например, в диапазоне 355-365° или в диапазоне 359-361°. Более предпочтительно, сумма углов , и составляет 360°.

Скребок также может содержать дополнительные стороны или фаски на кромочном участке, в результате чего получаются другие углы, пригодные для использования в качестве рабочей кромки скребка.

Для уменьшения риска получения травмы при работе вручную со скребком, предпочтительно, чтобы ни одна из двух соседних сторон или фасок кромочного участка скребка не формировала угол меньше чем 50°. Углы меньше 50° между двумя соседними сторонами кромочного участка скребка делают скребок чрезмерно острым. По той же причине ширина сторон или фасок на кромочном участке скребка должна предпочтительно составлять 100 мкм или больше, поскольку стороны или фаски, имеющие ширину меньше, чем 100 мкм, могут быть очень острыми. В варианте осуществления ширина передней стороны кромочного участка между углами и составляет 100 мкм или больше, предпочтительно 200 мкм или больше, более предпочтительно 300 мкм или больше.

Выпускной скребок обычно устанавливают в скользящем контакте с выпускным валком, под углом в диапазоне 10-80° относительно направляющей выпускного валка.

Исходя из свойств применения, даже выпускной скребок, имеющий износостойкое покрытие, подвергается определенной степени износа с течением времени. В случае износа скребка формируется сторона износа на рабочей кромке скребка. Для исключения образования чрезмерно острого скребка во время использования, он должен быть установлен таким образом, чтобы сторона износа, формируемая в результате износа скребка, не формировала острые углы с соседними сторонами или фасками. Это может быть выполнено в трехвалковой мельнице в соответствии с полезной моделью путем установки выпускного скребка под таким углом относительно выпускного валка, чтобы в случае износа скребка во время использования в трехвалковой мельнице, сторона износа, формируемая на рабочей кромке скребка, не формировала угол меньше, чем 50° с любой поверхностью, расположенной рядом с ней. В этом отношении, скребок в соответствии с настоящей полезной моделью, на который нанесено износостойкое покрытие, имеет важное преимущество над обычными стальными скребками в том, что износ происходит намного медленнее. Износостойкое покрытие помогает поддерживать исходную форму кромки скребка в течение существенно большего периода времени, в то время как кромка обычного стального скребка быстро теряет свою исходную форму и принимает форму, определяемую установкой и углом скребка относительно выпускного валка. Выпускной скребок предпочтительно может быть расположен под таким углом относительно выпускного валка, что когда происходит износ скребка во время использования в трехвалковой мельнице, такой износ не приводит к формированию стороны кромочного участка выпускного скребка, имеющего меньшую ширину, чем 100 мкм, предпочтительно не меньше чем 200 мкм.

В варианте осуществления, в случае износа скребка, ширина передней стороны кромочного участка между углом и стороной износа составляет 100 мкм или больше, предпочтительно 200 мкм или больше. В другом варианте осуществления, в случае износа скребка, ширина задней стороны кромочного участка между углом и стороной износа составляет 100 мкм или больше, предпочтительно 200 мкм или больше. В предпочтительном варианте осуществления ширина передней стороны кромочного участка между углами и стороной износа, и ширина задней стороны кромочного участка между углом и стороной износа, обе составляют 100 мкм или больше, предпочтительно 200 мкм или больше.

Скребок обычно содержит сердечник или подложку, изготовленную из материала на основе железа, такого как углеродистая сталь или нержавеющая сталь. Другие подходящие материалы для сердечника или для подложки, например, другие металлы или сплавы, керамика, полимеры или композиты, также могут использоваться в выпускном скребке.

Скребок содержит износостойкое покрытие, которое покрывает, по меньшей мере, его рабочую кромку, выполненную с возможностью контакта с выпускным валком. Износостойкое покрытие, предпочтительно, содержит материал, имеющий существенно более высокую износостойкость, чем у углеродистой стали или у нержавеющей стали. Объем настоящей полезной модели не ограничивается конкретными примерами упомянутых ниже износостойких материалов. Другие пригодные материалы с высокой износоустойчивостью, пригодные для использования в настоящей полезной модели, могут быть идентифицированы специалистом в области технологии материалов и включают в себя материалы, обычно используемые при изготовлении инструментов и обработке твердых материалов, таких как камень или металлы.

Износостойкое покрытие в соответствии с полезной моделью может, например, содержать материал, выбранный из группы, состоящей из износостойких карбидов, оксидов, нитридов, боридов, силикатов и их смеси. Износостойкое покрытие может дополнительно представлять собой смесь или композит любого из вышеупомянутых износостойких материалов с дополнительным материалом, таким как металл.

В варианте осуществления износостойкое покрытие представляет собой кермет. Кермет представляет собой композитный материал, содержащий керамические частицы, распределенные в металлической матрице. В одном варианте осуществления износостойкое покрытие содержит карбид вольфрама. Было определено, что материалы в пределах семейства твердого сплава карбида вольфрама-кобальта особенно пригодны для использования в настоящем изобретении. В варианте осуществления износостойкое покрытие содержит кермет типа сплава карбида вольфрама-кобальта. Такой кермет может, например, быть нанесен на подложку скребка, используя технологию термического напыления HVOF (высокоскоростное напыление с кислородным топливом).

Покрытие из кермета также имеет дополнительное преимущество в уменьшении трения между выпускным скребком и выпускным валком, например, валком из закаленного чугуна, по сравнению с обычным стальным скребком, в результате происходит меньший износ скребков и валков, уменьшается тепло, возникающее из-за трения, и уменьшается потребление энергии, из-за меньшего сопротивления между скребком и валком. Кермет из сплава карбида вольфрама-кобальта обеспечивает особенно малое трение. Например, покрытие из кермета из сплава карбида вольфрама-кобальта, покрывающее рабочую кромку скребка, обеспечивает возможность уменьшения давления скребка с 15 бар для обычных стальных скребков до 8 бар. Уменьшенное давление скребка приводит к уменьшенному износу скребка, уменьшенному износу выпускного валка и уменьшенному потреблению энергии, из-за меньшего сопротивления между скребком и валком. Не будучи связанным с какой-либо конкретной научной теорией, считается, что сталь, движущаяся по взаимодействующему чугуну, может индуцировать явление адгезии, с повышенным трением. Кроме того, эффект температуры в месте контакта, из-за высокой нагрузки может размягчать и деформировать металлический материал. Вследствие этого, адгезивный износ может развиваться, с дополнительным повышением трения. Такое явление в гораздо меньшей степени возникает в износостойком покрытии в соответствии с настоящей полезной моделью, из-за плохой химической совместимости взаимодействующих частей и общей стабильности материалов.

Толщина износостойкого покрытия может изменяться в зависимости от конкретного материала, варианта применения и других требований, например, степени абразивности обрабатываемого материала. Обычно толщина износостойкого покрытия может быть меньше, чем 500 мкм. В одном варианте осуществления толщина износостойкого покрытия составляет меньше, чем 300 мкм. В другом варианте осуществления толщина износостойкого покрытия находится в диапазоне 50-300 мкм. Толщина также может быть меньше, чем 50 мкм, в зависимости от свойств износостойкого материала и способа применения износостойкого покрытия.

Износостойкое покрытие предпочтительно закрывает, по меньшей мере, рабочую кромку скребка, которая предназначена для контакта с выпускным валком, поскольку этот участок скребка подвергается наибольшему износу. В определенных случаях, например, для повышения износоустойчивости или по причинам, связанным с производством, может быть предпочтительным также покрывать другие поверхности скребка износостойким покрытием. Поэтому, в разных вариантах осуществления, весь кромочный участок, верхняя сторона скребка, нижняя сторона скребка или вся поверхность скребка могут быть полностью или частично покрыты износостойким покрытием.

В его втором аспекте, настоящая полезная модель обеспечивает использование выпускного скребка, для соскабливания обработанного материала, остающегося на выпускном валке трехвалковой мельницы, в котором на упомянутой выпускном скребке предусмотрено износостойкое покрытие, покрывающее, по меньшей мере, его рабочую кромку, выполненную с возможностью контакта с упомянутым выпускным валком.

Обычно трехвалковая мельница используется для измельчения, перемалывания, смешения, рафинирования, диспергирования и/или гомогенизации вязких материалов и/или материалов из частиц. В варианте осуществления материал, который обрабатывается в трехвалковой мельнице в соответствии с полезной моделью, содержит вязкую жидкость или пасту. В другом варианте осуществления материал содержит твердые или полутвердые частицы. Материал также может содержать вязкую жидкость или пасту и твердые или полутвердые частицы.

Широкий диапазон материалов может быть обработан в трехвалковой мельнице в соответствии с полезной моделью, хотя скребок в соответствии с полезной моделью, содержащий износостойкое покрытие, особенно полезен при обработке материалов, содержащих абразивные частицы, которые могли бы быстро привести износу обычного стального скребка.

Примеры материалов, которые могут быть обработаны в трехвалковой мельнице в соответствии с полезной моделью, включают в себя чернила для толстой пленки, применяемой в электронике, керамику с высокими свойствами, косметические продукты, пластизоли, композиции, содержащие уголь или графит, краски, типографскую краску, частицы тонера, жидкокристаллические дисперсии, фармацевтические препараты, химикаты, стеклянные покрытия, стоматологические композиты, пигменты, покрытия, клеящие составы, герметики и пищевые продукты.

Примеры материалов, которые часто содержат абразивные частицы для обработки которых особенно полезна настоящая полезная модель, включают в себя типографскую краску, пигменты для красок, частицы тонера, косметические пигменты, жидкокристаллические дисперсии и керамические пасты.

В его третьем аспекте настоящая полезная модель обеспечивает способ смешения, рафинирования, диспергирования и/или гомогенизации материала в трехвалковой мельнице, имеющей подающий валок, центральный валок и выпускной валок, содержащий следующие этапы:

a) подают материал, предназначенный для обработки, в зону подачи трехвалковой мельницы,

b) перемалывают, измельчают, смешивают, рафинируют, диспергируют и/или гомогенизируют материал на первом этапе обработки между подающим валком и центральным валком, и на втором этапе обработки между центральным валком и выпускным валком, и отличающий этапом

c) соскабливают обработанный материал, остающийся на выпускном валке после этапа b), используя выпускной скребок, имеющий покрытие из износостойкого материала, которое было нанесено, по меньшей мере, на его рабочую кромку, перед сбором конечного продукта.

Продукт, получаемый с использованием трехвалковой мельницы, в соответствии с упомянутыми выше аспектами настоящей полезной модели, имеет улучшенное качество и гомогенность, в смысле металлических примесей и распределения размера частиц, по сравнению с продуктами, получаемыми в аналогичных трехвалковых мельницах, с использованием обычных стальных выпускных скребков. Улучшенные свойства материалов, получаемых с помощью способа в соответствии с настоящей полезной моделью, не так просто описать с использованием электрофизических параметров. Поэтому, в четвертом его аспекте, настоящая полезная модель обеспечивает измельченный, перемолотый, смешанный, рафинированный, диспергированный и/или гомогенизированный материал, получаемый с помощью способа в соответствии с третьим аспектом полезной модели.

В пятом его аспекте, настоящая полезная модель обеспечивает выпускной скребок, для соскабливания законченного продукта с выпускного валка в трехвалковой мельнице, упомянутый скребок имеет верхнюю сторону, нижнюю сторону и кромочный участок, содержащий заднюю сторону, выполненную с возможностью контакта с выпускным валком, и переднюю сторону, выполненную с возможностью сбора соскобленного продукта, в котором рабочая кромка скребка сформирована под углом между упомянутой задней стороной и упомянутой передней стороной в диапазоне 70-110°, и при этом две соседние стороны кромочного участка скребка не формируют угол 70° или меньше, отличающийся тем, что выпускной скребок содержит износостойкий кермет, покрывающий, по меньшей мере, его рабочую кромку.

Выпускной скребок в соответствии с пятым аспектом полезной модели может дополнительно быть определен, как описано выше в отношении первого аспекта полезной модели.

Скребок в соответствии с этим аспектом полезной модели особенно полезен в трехвалковых мельницах для обработки материалов, содержащих абразивные частицы. Скребок в соответствии с полезной моделью обеспечивает несколько преимуществ по сравнению со стальными скребками, обычно используемыми в трехвалковых мельницах, например, уменьшенное загрязнение металлом обработанного продукта в связи с уменьшенным износом, благодаря использованию износостойкого покрытия, уменьшенным трением о выпускной валок мельницы и улучшенной безопасности рабочего персонала, ввиду отсутствия острых углов, в комбинации с износостойким покрытием, существенно уменьшает риск, связанный с работой со скребками.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематично показан вид сбоку трехвалковой мельницы в соответствии с полезной моделью.

На фиг.2 схематично показан вид в поперечном сечении выпускного скребка, содержащего износостойкое покрытие, покрывающее его рабочую кромку.

На фиг. 3 a-d схематично представлен вид разных структур поперечного сечения скребка.

На фиг.4 схематично представлен вид профиля скребка в соответствии с вариантом осуществления полезной модели.

На фиг.5 иллюстрируется скребок предшествующего уровня техники, как новый (a), так и изношенный (b).

На фиг.6 иллюстрируется вариант осуществления скребка в соответствии с полезной моделью, как новый (a) и в изношенном состоянии (b).

На фиг.7 a-c показаны фотографии профилей скребка. На фотографиях скребки представлены так, что нижняя сторона скребка обращена вверх. Кромочный участок скребков направлен вправо. Шкала, представляющая расстояние 1 мм предусмотрена для ссылки. На фиг.7a показано изображение варианта осуществления не изношенного (нового) скребка в соответствии с полезной моделью, в котором более темная треугольная область в верхней правой части скребка представляет собой износостойкое покрытие. На фиг.7b показано изображение скребка фиг.7a в соответствии с полезной моделью, после износа в течение 250 часов в трехвалковой мельнице. Более темная треугольная область с правой стороны скребка представляет оставшееся износостойкое покрытие. Скребок не имеет углов 50° или меньше. На фиг.7c показано изображение для ссылки изношенного стального скребка после 2 часов работы трехвалковой мельницы. Угол кончика составляет приблизительно 25°.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

В варианте осуществления настоящей полезной модели, показанного на фиг.1, трехвалковая мельница содержит подающий валок (1), центральный валок (2) и выпускной валок (3), расположенные так, что они вращаются вокруг их соответствующих продольных осей, и выпускной скребок (4), расположенный, по существу, параллельно продольной оси выпускного валка, для соскабливания конечного продукта с выпускного валка. В трехвалковой мельнице в соответствии с этим вариантом осуществления подающий валок и центральный валок расположены с возможностью вращения в противоположных направлениях, таким образом, что материал, подаваемый в участок подачи мельницы, подвергается обработке в первом зажиме (5) между подающим и центральным валками. Центральный валок и выпускной валок выполнены с возможностью вращения в противоположных направлениях, таким образом, что материал, остающийся на центральном валке, после обработки в первом зажиме, подают во второй зажим (6) между центральным валком и выпускным валком. Выпускной скребок (4) содержит износостойкое покрытие, закрывающее его рабочую кромку, выполненную с возможностью контакта с выпускным валком. Трехвалковая мельница может дополнительно содержать наклонную плоскость или желоб (7) для сбора обработанного материала.

В варианте осуществления настоящей полезной модели, показанном на фиг.2, выпускной скребок трехвалковой мельницы содержит полосу из углеродистой стали, имеющую основную продольную протяженность и имеющую верхнюю сторону (8), нижнюю сторону (9) и два продольных поперечных участка (показан только один). Толщина скребка составляет меньше, чем 2 мм, и ширина скребка составляет меньше, чем 100 мм. Вдоль одного из боковых участков на скребке предусмотрен кромочный участок (10), содержащий рабочую кромку (11), сформированную под углом между нижней стороной скребка и боковой стороной скребка на кромочном участке. Угол между нижней стороной и упомянутой боковой стороной находится в диапазоне 50-130°. Кромочный участок (10) содержит рабочую кромку и, по меньшей мере, участок каждой из сторон, смежных с рабочей кромкой (11). Рабочая кромка выполнена с возможностью контакта с выпускным валком, таким образом, что когда валок вращается, обработанный материал на огибающей поверхности валка соскабливается с валка на верхнюю сторону скребка. Скребок содержит покрытие (12) из кермета в виде сплава из карбида вольфрама-кобальта, покрывающее кромочный участок скребка. Толщина упомянутого покрытия находится в диапазоне 50-300 мкм с нижней стороны скребка.

На фиг. 3a-d показан профиль скребка в соответствии с четырьмя разными вариантами осуществления полезной модели. На фиг.3а показан вариант осуществления, имеющий верхнюю фаску и нижнюю фаску, в котором угол кромки между верхней и нижней фаской находится в диапазоне 50-130°, угол между верхней фаской и верхней поверхностью находится в диапазоне больше 90° и меньше 180°, и угол между нижней фаской и нижней поверхностью находится в диапазоне больше 90° и меньше 180°. Углы , и предпочтительно выбирают таким образом, чтобы сумма углов , и составляла 360°. На фиг.3b показан вариант осуществления, имеющий верхнюю фаску, но не имеющий нижнюю фаску, в котором угол кромки находится в диапазоне 50-90°. В этом случае, угол равен 180°. Углы и предпочтительно выбирают таким образом, чтобы сумма углов , и составляла 360°. На фиг.3c показан вариант осуществления, имеющий нижнюю фаску, но не имеющий верхнюю фаску, в котором угол кромки находится в диапазоне 90-130°. В этом случае угол составляет 180°. Углы и предпочтительно выбирают так, чтобы сумма углов , и составляла 360°. На фиг.3d показан вариант осуществления, имеющий, по существу, прямоугольный профиль, в котором, как верхний угол , так и нижний угол составляют приблизительно 90°. В этом случае, угол равен 180°. Углы и предпочтительно выбирают так, чтобы сумма углов , и составляла 360°.

В другом варианте осуществления выпускной скребок имеет структуру поперечного сечения, такую, как показано на фиг.4. В данном варианте осуществления выпускной скребок трехвалковой мельницы содержит полосу из углеродистой стали, имеющую основную продольную протяженность, и имеющую верхнюю сторону (13), нижнюю сторону (14) и два боковых участка (показан только один). Верхняя и нижняя стороны скребка сформированы, по существу, в параллельных плоскостях. Толщина скребка составляет меньше, чем 2 мм, и ширина скребка составляет меньше, чем 100 мм. Вдоль одного из боковых участков на скребке предусмотрен кромочный участок. Кромочный участок содержит заднюю сторону (15), которая обращена и/или находится в контакте с выпускным валком, и переднюю сторону (16), выполненную с возможностью сбора соскабливаемого материала, и рабочая кромка (17) скребка сформирована углом между упомянутой задней стороной и упомянутой передней стороной. Угол между упомянутой задней стороной и упомянутой передней стороной находится в диапазоне 50-130°. Угол между передней стороной кромочного участка и верхней стороной скребка находится в диапазоне 90-130°, и угол между задней стороной кромочного участка и нижней стороной скребка находится в диапазоне 130-180°. Углы , и выбирают таким образом, чтобы сумма углов , и составляла 360°. Ширина d передней стороны кромочного участка между углом и углом составляет, по меньшей мере, 300 мкм. Рабочая кромка выполнена с возможностью контакта с выпускным валком, таким образом, что когда валок вращается, обработанный материал на огибающей поверхности валка соскабливается с валка и попадает на верхнюю сторону скребка. Скребок содержит износостойкое покрытие из кермета, состоящего из сплава карбида вольфрама-кобальта, который покрывает кромочный участок скребка. Толщина упомянутого покрытия находится в диапазоне 50-300 мкм.

На фиг.7a показано фотографическое изображение поперечного сечения варианта осуществления выпускного скребка в соответствии с полезной моделью, в котором ширина d передней стороны кромочного участка между углом и углом составляет приблизительно 390 мкм.

На фиг.5a и b показан эффект износа обычного стального скребка в соответствии с предшествующим уровнем техники. Профиль скребка быстро изменяется во время использования, изменяя форму нового скребка (18) на фиг.5a, на форму, использованного скребка (19) на фиг.5b, которая имеет острый верхний угол, обычно в диапазоне 20-45°, и не имеет переднюю сторону кромочного участка. На фиг.7c показано фотографическое изображение поперечного сечения изношенного обычного стального скребка в соответствии с предшествующим уровнем техники. Этот скребок имеет очень острый угол приблизительно 25° и не имеет переднюю сторону кромочного участка.

На фиг.6a и b представлен эффект износа скребка в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели. Профиль скребка очень медленно изменяется во время использования, в связи с тем, что износостойкое покрытие покрывает рабочую кромку скребка. На фиг.6а представлен новый скребок (20), и на фиг.6b представлен тот же скребок после износа (21). Износ не приводит к формированию какого-либо острого угла на скребке, и ширина d передней стороны кромочного участка между углом и углом , по меньшей мере, 100 мкм остается на изношенном скребке. На фиг.7b показано фотографическое изображение поперечного сечения изношенного выпускного скребка в соответствии с полезной моделью. Этот скребок не имеет острых углов, то есть, 50° или меньше, и остающаяся ширина d передней стороны кромочного участка составляет приблизительно 250 мкм.

Примеры

Пример 1. Приготовление выпускного скребка, содержащего износостойкое покрытие из сплава карбида вольфрама-кобальта.

Стальную подложку, имеющую толщину 0,600 мм и ширину 50 мм, вначале шлифовали на одной продольной стороне для формирования кромочного участка и для обеспечения возможности напыления износостойкого покрытия. Кромочный участок затем подвергли пескоструйной обработке, используя корунд F60, для повышения силы сцепления между стальной подложкой и износостойким покрытием. На кромочный участок после пескоструйной обработки затем напыляли износостойкий кермет на основе сплава карбида вольфрама-кобальта типа WC C-O (88-12% масс.) используя технологию HVOF (кислородно-топливное высокоскоростное напыление). Верхние и нижние стороны скребка затем шлифовали для получения требуемой формы скребка.

Пример 2. Повышение срока службы скребка с использованием износостойкого покрытия на основе сплава карбида вольфрама-кобальта

Пример 2a.

В трехвалковой мельнице (поставщик защитной типографской краски, Bühler SDVE 1300 CLS) были выполнены испытания с использованием двух разных выпускных скребков.

Первый тип скребка представлял собой стандартный заостренный стальной скребок А, используемый как эталон (скребок предшествующего уровня техники).

Второй тип скребка был улучшенный скребок B, в соответствии с настоящей полезной моделью, имеющий износостойкое покрытие из сплава карбида вольфрама - кобальта, покрывающего кромочный участок скребка.

Следующие рабочие условия использовали при этих испытаниях:

- Тип пигментируемых паст: прозрачная белая, белая высокоплотная, красная паста.

- Поверхность валка: чугун

- Температура валка: 30°C

- Размеры выпускного скребка: 0,635×40×1345 мм (толщина × ширина × длина).

- Угол держателя скребка: 55° (скользящий контакт с выпускным валком относительно направляющей выпускного валка).

- Скорость выпускного валка: 522 оборота в минуту

- Давление на скребок: 8 бар

Срок службы для эталонного скребка А (стальной скребок) составляет в среднем приблизительно 2 часа. Для получения партии 500 кг пигментированной пасты, такой скребок требовалось снимать 4 раза для его заточки. При этом существует высокий риск травмы, и достаточно последовательное время простоя при производстве: смена скребка занимает приблизительно 10 минут.

По сравнению с этим второй скребок B, испытуемый на том же устройстве, с тем же типом пигментируемых паст, проработал в течение приблизительно 250 часов. Для следующих и других партий продукта скребок оставляли внутри держателя скребка и просто выполняли его очистку. На основе данных испытаний, скребок B в соответствии с полезной моделью позволяет потенциально произвести более, чем в 100 раз больше того же типа продукта перед заменой скребка.

Износ скребка B происходил очень медленно и равномерно, так, что при этом для оператора не было необходимости менять углы держателя скребка для улучшения рабочих характеристик.

В соответствии с этим, прирост производительности (уменьшение простоев при производстве) был существенным при использовании скребка B.

Пример 2b.

Вторые испытания было выполнены с очень абразивной пигментированной пастой. Сравнительные испытания осуществляли с двумя разными типами выпускных скребков А (стандартный стальной скребок) и B (износостойкий скребок в соответствии с полезной моделью), упомянутый в Примере 2a. Использовавшиеся рабочие условия также были такими же, как и упомянутые в Примере 2a.

Для производства партии 500 кг очень абразивной пигментированной пасты потребовалось 10 скребков типа A в течение 4 часов производства. Каждый эталонный скребок А работал в течение приблизительно 20-30 минут, после чего износ кромки скребка был настолько сильным, что соскабливаемый конечный продукт был менее гомогенным.

При соответствующих условиях, скребок типа B проработал 15 часов и позволил произвести 4 партии по 500 кг абразивной пигментированной пасты.

И снова, был отмечен существенный прирост производительности.

Кроме испытаний по Примерам 1a и 1b, были выполнены различные измерения диаметра выпускного валка для проверки и подтверждения того, что скребок, имеющий износостойкое покрытие (покрытие из сплава карбида вольфрама-кобальта), не оказывал отрицательного влияния на поверхность валка и также на размеры диаметра валка. Была получена следующая информация:

- существенный износ поверхности выпускного валка после времени работы 4000 часов не был отмечен,

- после 2000 часов обнаружилась, своего рода, микроабразия цилиндра, которая была аналогичной для обоих типов скребков: износ составил в диапазоне 0,015 до 0,045 мм.

- на фиг.7a показано изображение не изношенного (нового) скребка в соответствии с полезной моделью

- на фиг.7b показано изображение изношенного скребка в соответствии с полезной моделью после 250 часов работы в трехвалковой мельнице.

- на фиг.7c показано изображение эталонного изношенного стального скребка после 2 часов работы в трехвалковой мельнице.

Пример 3. Уменьшение трения и давления на скребок при использовании износостойкого покрытия типа сплава карбида вольфрама-кобальта.

Исследовали трение и давление на скребок двух разных типов выпускных скребков А (стандартный стальной скребок) и B (износостойкий скребок в соответствии с полезной моделью), упомянутых в Примере 2a в трехвалковой мельнице. Рабочие условия трехвалковой мельницы также были теми же, как упомянуты в Примере 2a.

Для обеспечения контакта и гомогенного соскабливания законченного продукта давление эталонного скребка А требовалось увеличивать с 10 бар до 15 бар в течение короткого периода 1 час. Прямые следствия таких тяжелых рабочих условий включают в себя быстрый износ стального скребка, который привел к металлическим загрязнениям внутри обработанного материала.

По сравнению с этим, скребок, имеющий износостойкое покрытие, хорошо работал при более низком и постоянном давлении 8 бар.

1. Трехвалковая мельница, содержащая подающий валок, центральный валок и выпускной валок, расположенные с возможностью вращения вокруг их соответствующих продольных осей, и выпускной скребок, расположенный, по существу, параллельно продольной оси выпускного валка, для соскабливания законченного продукта с выпускного валка, отличающаяся тем, что выпускной скребок имеет верхнюю сторону, нижнюю сторону и кромочный участок, содержащий заднюю сторону, обращенную к и/или находящуюся в контакте с валком, и переднюю сторону, выполненную с возможностью сбора соскабливаемого материала, причем рабочая кромка скребка сформирована под углом между упомянутой задней стороной и упомянутой передней стороной, и упомянутый угол находится в диапазоне 50-130°, причем передняя сторона кромочного участка имеет ширину более чем 100 мкм, и выпускной скребок содержит износостойкое покрытие, закрывающее, по меньшей мере, его рабочую кромку, выполненную с возможностью контакта с выпускным валком.

2. Трехвалковая мельница по п.1, в которой выпускной скребок имеет верхнюю сторону, нижнюю сторону и кромочный участок, и причем ни одна из двух смежных сторон кромочного участка скребка не формирует угол меньше, чем 50°.

3. Трехвалковая мельница по п.1, в которой угол между упомянутой задней стороной и упомянутой передней стороной находится в диапазоне 60-120°.

4. Трехвалковая мельница по п.3, в которой угол между упомянутой задней стороной и упомянутой передней стороной находится в диапазоне 70-110°.

5. Трехвалковая мельница по п.1, в которой каждая из сторон кромочного участка имеет ширину больше, чем 100 мкм.

6. Трехвалковая мельница по п.1, в которой выпускной скребок расположен под углом к выпускному валку таким образом, что, когда скребок изнашивается во время использования в трехвалковой мельнице, сторона износа, формируемая на рабочей кромке скребка, не формирует угол меньше, чем 50° с любой поверхностью, смежной с ней.

7. Трехвалковая мельница по п.1, в которой выпускной скребок расположен под углом к выпускному валку так, что, когда происходит износ скребка во время использования в трехвалковой мельнице, этот износ не приводит к формированию стороны кромочного участка выпускного скребка, имеющей ширину меньше, чем 100 мкм.

8. Трехвалковая мельница по п.1, в которой выпускной скребок имеет толщину меньше, чем 1 мм.

9. Трехвалковая мельница по п.1, в которой износостойкое покрытие содержит материал, выбранный из группы, состоящей из износостойких карбидов, оксидов, нитридов, боридов, силикатов и их смесей.

10. Трехвалковая мельница по п.1, в которой износостойкое покрытие представляет собой кермет.

11. Трехвалковая мельница по п.1, в которой износостойкое покрытие содержит карбид вольфрама.

12. Трехвалковая мельница по п.1, в которой износостойкое покрытие содержит кермет в виде сплава карбида вольфрама - кобальта.

13. Трехвалковая мельница по п.1, в которой износостойкое покрытие имеет толщину меньше, чем 300 мкм.

14. Выпускной скребок для соскабливания конечного продукта с выпускного валка в трехвалковой мельнице, упомянутый скребок имеет верхнюю сторону, нижнюю сторону и кромочный участок, содержащий заднюю сторону, выполненную с возможностью контакта с выпускным валком, и переднюю сторону, выполненную с возможностью сбора соскабливаемого продукта, причем рабочая кромка скребка сформирована углом между упомянутой задней стороной и упомянутой передней стороной в диапазоне 70-110°, и ни одна из двух смежных сторон кромочного участка скребка не формирует угол 70° или меньше, отличающийся тем, что выпускной скребок содержит износостойкий кермет, покрывающий, по меньшей мере, его рабочую кромку.

15. Выпускной скребок по п.14, дополнительно определенный, как в любом одном из пп.2-13.