Устройство для измельчения дисперсных частиц в жидких средах
Устройство для измельчения дисперсных частиц в жидких средах согласно заявке на изобретение относится к области технологического оборудования. Оно может быть использовано в лакокрасочной, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности. В устройстве с целью интенсификации процесса измельчения дисперсных частиц в жидких средах мелющие тела шарообразной формы помещены в канавках между соосно расположенными днищем цилиндрического сосуда и диском, прикрепленным к валу электродвигателя. Измельчение осуществляется в канавках круглой формы по которым совершают вращательные движения мелющие тела.
Изобретение относится к области технологического оборудования для измельчения дисперсных частиц в жидких средах. Оно может быть использовано в лакокрасочной, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности.
Известны мельницы для измельчения дисперсных частиц в жидких средах, например, бисерные мельницы (См.: Козулин Н.А., Горловский И.А. Оборудование заводов лакокрасочной промышленности. - Л.: Изд. «Химия», 1968), в которых для мокрого измельчения твердых частиц в качестве мелющих тел используют бисеры - стеклянные шарики.
В бисерных мельницах твердые частицы измельчаются при помощи интенсивного перемешивания стеклянных шариков в измельчаемой жидкой среде. Недостатком бисерных мельниц является наличие в обрабатываемой среде высокоабразивного стеклянного бисера, что резко снижает срок службы рабочего органа, следовательно, и надежность мельницы. Кроме того, производительность бисерных мельниц недостаточна и не удовлетворяет технологическим требованиям.
Другими недостатками бисерных мельниц являются также высокие энергозатраты и необходимость использования либо клино-ременных передач с подшипниковыми узлами, либо других устройств для уменьшения частоты вращения электродвигателя.
Известны также шаровые мельницы (См.: Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973.).
Процесс мокрого измельчения в шаровой мельнице происходит следующим образом. В корпус шаровой мельницы, выполненный в виде барабана, заливают измельчаемый продукт вместе с мелющими телами - шарами. При медленном вращении барабана шары, поднимаясь до верхней его полости, падают вниз под тяжестью собственного веса. При падении шаров происходят их соударения, как между собой, так и с измельчаемой средой, что приводит к дроблению дисперсных частиц. Недостатком этой мельницы является ее низкая производительность и невозможность получения тонкодисперсных частиц особенно в высоковязких средах.
Другим недостатком этой мельницы является невозможность осуществления технологических процессов в непрерывных режимах работы из-за ее низкой производительности.
Из известных наиболее близким по технической сущности является изобретение «Устройство для мокрого измельчения дисперсных частиц», заявка 
2006127501/03 (029873).
Устройство для мокрого измельчения дисперсных частиц состоит из электродвигателя, закрепленного на крышке. На консольную часть вала электродвигателя запрессована муфта. К нижнему торцу муфты с помощью болтов закреплен нижний диск. Верхний диск с помощью пружин и шаров прижат к нижнему диску. На внутренних противоположных поверхностях дисков выполнены соосно концентрично расположенные дорожки. Крышка закреплена к верхней плите станины. Станина имеет также нижнюю плиту, с помощью которой крепится к фундаменту.
Устройство для мокрого измельчения дисперсных, частиц работает следующим образом. Включают электродвигатель, который приводит во вращательное движение нижний диск с шарами. С помощью патрубка измельчаемый продукт подают в центральную часть нижнего вращающегося диска. Под действием центробежной силы продукт движется тонким слоем от центра к периферии. На своем пути продукт попадает в зазор, образованный шаром и образующей дорожки. Здесь происходит перегар и измельчение частиц. Обрабатываемый продукт преодолевает несколько рядов дорожек и измельченный покидает рабочий орган под действием центробежных сил.
Однако вышеупомянутое изобретение обладает существенным недостатком. Его конструкция не позволяет поддерживать технологически необходимый уровень жидкости в рабочем объеме аппарата, который необходим для регулирования времени пребывании, следовательно, степени измельчения обрабатываемого продукта.
Целью настоящего изобретения является создание высокоэффективного и высоконадежного устройства с регулируемым временем пребывания обрабатываемого продукта в рабочей зоне.
Поставленная цель достигается тем, что с целью интенсификации процесса измельчения дисперсных частиц в жидких средах мелющие тела шарообразной формы помещены между соосно расположенными днищем цилиндрического сосуда и диском, прикрепленным к валу двигателя.
Для пояснения изобретения на фигуре приводится конкретный пример его выполнения, где представлен общий вид устройства для измельчения дисперсных частиц в жидких средах.
Устройство состоит из станины, включающей крышку 1, основание 2 и трубу 3, электродвигателя 4, закрепленного на крышке. На консольную часть вала электродвигателя запрессована втулка 5. К нижнему торцу втулки закреплен диск 6 с канавками.
Цилиндрический сосуд устройства включает в себя днище 7, на внутренней стороне которого выполнены концентрично расположенные канавки круглой формы; обечайку 8 и фланец 9. С помощью упругих элементов, например, пружин 10 сосуд подвешен к крышке и прижимает мелющие тела-шары 11 к диску.
Центровка сосуда и его свободное перемещение в вертикальном направлении обеспечиваются с помощью обечайки 12, жестко закрепленной к крышке устройства.
Устройство имеет патрубки 13 для подвода обрабатываемого продукта и 14 для его отвода в резервуар 15.
Устройство работает следующим образом. Обрабатываемый продукт через патрубок 13 подают в центральную часть днища 7 цилиндрического сосуда. Включают электродвигатель и диск с мелющими телами начинают вращаться вокруг оси цилиндрического сосуда. Продукт, пересекая канавки круглой формы, измельчается мелющими телами и через патрубок 14 сливается в резервуар 15.
Время пребывания обрабатываемого продукта в цилиндрическом сосуде, а следовательно степень его измельчения, регулируется количеством подаваемого в устройство продукта. При малой подаче время пребывания продукта дольше, а размеры измельчаемых частиц меньше и наоборот.
К преимуществам предлагаемого технического решения следует отнести
- возможность интенсификации и получения продукта с технологически необходимыми размерами частиц
- сравнительно высокая производительность;
- малые энергозатраты на измельчение;
- малая металлоемкость оборудования;
- высокая надежность работы оборудования.
Опытный образец предлагаемого изобретения изготовлен и испытан на лакокрасочном заводе ООО «Бест-Колор» в Москве. Результаты испытаний подтвердили его перечисленные преимущества перед существующими в настоящее время мельницами для аналогичных целей.
При этих испытаниях было установлено следующее:
- по сравнению с лучшими зарубежными образцами бисерных мельниц в предлагаемом устройстве выход краски в среднем на 10% больше при одновременном улучшении качества материала за счет лучшего измельчения дисперсных частиц;
- энергозатраты на измельчение тонны материала в среднем в 5-6 раз меньше. Ожидаемый годовой экономический эффект от использования одного устройства в лакокрасочной промышленности только от увеличения выхода краски на 10% составляет:
Э=0,1·190·200·8640=32832000 руб.,
Где 190 - рыночная цена 1 кг краски в рублях;
200 - часовая производительность устройства в кг/ч;
8640 - число часов в году при трехсменной работе.
Устройство для измельчения дисперсных частиц в жидких средах, включающее станину, электродвигатель, сборник, прикрепленный к крышке станины, мелющие тела шарообразной формы, помещенные в канавках между двумя дисками, причем один из дисков прикреплен к валу и имеет возможность совершать вращательные движения вокруг своей оси, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса измельчения дисперсных частиц в жидких средах, мелющие тела шарообразной формы помещены между соосно расположенными днищем цилиндрического сосуда и диском, прикрепленным к валу двигателя.
