RU2205695C2 - Grinding apparatus - Google Patents

Abstract

FIELD: equipment for grinding of rubber, rubberized cord, plastic and wood-working industry wastes, as well as plant growing wastes. SUBSTANCE: apparatus has vertical casing equipped with cover having profiled groove, conical rotor with spherical supports mounted on its upper end, charging unit, and spline shaft with spring. Rotor rests with its lower end upon said spring. Cutting member made in the form of elongated toothed tape is running in helical line on rotor surface. Toothed tape is embedded into helical groove. Casing is provided with cutting member made in the form of elongated toothed tape positioned in helical groove formed in casing inner surface, with direction of groove in rotor coinciding with that of casing. Cutting member teeth of casing are inclined in direction opposite to that of rotor teeth. Helical line coil pitch of cutting member embedded into casing is equal to that of rotor. EFFECT: wider operational capabilities, increased efficiency and reduced power consumption. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для измельчения материалов и может быть использовано для переработки резиновых отходов, отходов пластмасс и деревообработки, отходов растениеводства, а также для измельчения резинокордных, отходов. The invention relates to devices for grinding materials and can be used for processing rubber waste, plastic and wood waste, crop waste, as well as for grinding rubber cord waste.

Известно устройство для измельчения полимерных зернистых материалов, имеющее вертикальный корпус со статором из режущих элементов, загрузочный бункер и ротор. Устройство дополнительно снабжено режущими элементами, выполненными в форме сегментных вкладышей, закрепленных в вертикальных пазах кольцевой обоймы из эластичного материала, расположенной между статором и вертикальным корпусом (а. с. СССР 1151302, М. кл. В 02 С 18/44, БИ 15, 1985 г.). A device for grinding polymer granular materials is known, having a vertical housing with a stator of cutting elements, a loading hopper and a rotor. The device is additionally equipped with cutting elements made in the form of segmented inserts fixed in the vertical grooves of the annular cage of elastic material located between the stator and the vertical body (A.S. USSR 1151302, M. cl. B 02 C 18/44, BI 15, 1985).

Однако такое устройство не позволяет получать измельченную фракцию с размерами частиц менее 1,0 мм и не пригодно для измельчения резиновых и резинокордных отходов. However, such a device does not allow to obtain a crushed fraction with particle sizes less than 1.0 mm and is not suitable for grinding rubber and rubber cord waste.

Известно устройство для переработки резиновых, пластмассовых и древесных отходов, содержащее вертикальный корпус, загрузочный узел и размещенный в корпусе конический ротор, на поверхности которого размещен режущий элемент в виде длинномерной ленты с зубьями, запрессованной в винтовые канавки, выполненные на поверхности ротора с наклоном зубьев в сторону вращения ротора (а. с. СССР 1814918, М. кл. В 02 С 2/10, 18/44, БИ 18, 1993 г.). Известное устройство позволяет перерабатывать резиновые, пластмассовые и древесные отходы. A device for processing rubber, plastic and wood waste containing a vertical housing, a loading unit and a conical rotor located in the housing, on the surface of which there is a cutting element in the form of a long tape with teeth pressed into helical grooves made on the surface of the rotor with the teeth inclined the side of rotation of the rotor (A.S. USSR 1814918, M. cl. B 02 C 2/10, 18/44, BI 18, 1993). The known device allows the processing of rubber, plastic and wood waste.

Однако такое устройство позволяет переработку только 60-70% отходов за одноразовое пропускание материалов. However, such a device allows the processing of only 60-70% of waste for a one-time transmission of materials.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности является устройство для измельчения, содержащее вертикальный корпус, снабженный крышкой с фигурной канавкой, ротор с шаровыми опорами, загрузочный узел, вал со шлицами, имеющий пружину, на которую нижним основанием оперт ротор, на поверхности которого по винтовой линии расположен режущий элемент в виде длинномерной ленты с зубьями, запрессованной в канавки (Патент РФ 2079997, М. кл. В 02 С 2/04, 18/26, БИ 14, 1997 г.). Такое устройство позволяет перерабатывать высокоэластичные и твердоволокнистые отходы с более высокой эффективностью. Closest to the claimed object in technical essence is a grinding device comprising a vertical housing provided with a cover with a figured groove, a rotor with ball bearings, a loading unit, a shaft with splines, having a spring on which the rotor is supported by the lower base, on the surface of which a screw the line is a cutting element in the form of a long tape with teeth pressed into the grooves (RF Patent 2079997, M. cl. B 02 C 2/04, 18/26, BI 14, 1997). Such a device allows the processing of highly elastic and solid fiber waste with higher efficiency.

Однако до 20-30% материала не измельчается до размеров заданной фракции и выводится из зоны измельчения через отверстия в днище корпуса и подается на повторную обработку. However, up to 20-30% of the material is not crushed to the size of a given fraction and is removed from the grinding zone through openings in the bottom of the body and fed to a reprocessing.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка новой конструкции устройства для измельчения, позволяющего повысить эффективность его работы при повышении скорости воздействия режущих элементов на измельчаемый материал и создания дополнительного вентиляционного эффекта за счет взаимодействия режущих элементов ротора и корпуса измельчителя. The objective of the invention is to develop a new design of a device for grinding, which allows to increase its efficiency while increasing the speed of exposure of the cutting elements to the crushed material and to create an additional ventilation effect due to the interaction of the cutting elements of the rotor and the grinder body.

Техническим результатом является повышение производительности устройства и снижение энергозатрат при измельчении материала. The technical result is to increase the productivity of the device and reduce energy consumption when grinding material.

Технический результат достигается тем, что устройство для измельчения, содержащее вертикальный корпус, снабженный крышкой с фигурной канавкой, конический ротор с шаровыми опорами, установленными на его верхнем торце, загрузочный узел, вал со шлицами, имеющий пружину, на которую нижним основанием оперт ротор, на поверхности которого по винтовой линии с постоянным шагом расположен режущий элемент в виде длинномерной ленты с зубьями, запрессованной в винтовые канавки, по внутренней поверхности корпуса в канавки, расположенные по винтовой линии, направление которой совпадает с направлением вращения ротора, запрессован режущий элемент в виде длинномерной ленты с зубьями, наклон которых противоположен наклону зубьев режущего элемента ротора, при этом шаг винтовой линии режущего элемента корпуса равен шагу винтовой линии режущего элемента ротора. The technical result is achieved in that the grinding device comprising a vertical housing provided with a cover with a figured groove, a conical rotor with spherical bearings mounted on its upper end face, a loading unit, a shaft with splines, having a spring on which the rotor is supported by the lower base, on the surface of which along the helical line with a constant pitch is a cutting element in the form of a long tape with teeth pressed into the helical grooves, along the inner surface of the body into grooves located along the helical inii whose direction coincides with the direction of rotation of the rotor, the cutting element is molded in the form of a lengthy tape with the teeth, the inclination of which is opposite to the inclination of the teeth of the cutting element of the rotor, wherein the pitch of the helical line element of the cutting body is a cutting step helix rotor member.

При этом дополнительное измельчение материала происходит путем скалывания при попадании частиц в зазор между зубьями режущих элементов ротора и корпуса при увеличении скорости взаимодействия режущих элементов ротора и корпуса за счет введения в конструкцию устройства дополнительных зубьев режущего элемента корпуса, кроме этого создается дополнительный вентиляционный эффект за счет одинаково направленных винтовых линий режущих элементов ротора и корпуса. In this case, additional grinding of the material occurs by chipping when particles fall into the gap between the teeth of the cutting elements of the rotor and the housing with an increase in the speed of interaction of the cutting elements of the rotor and the housing due to the introduction of additional teeth of the cutting element of the housing into the design of the device, in addition, an additional ventilation effect is created due to the same directional helical lines of the cutting elements of the rotor and the housing.

Эффективность работы предлагаемого устройства повышается за счет возможности реализации процесса скалывания частиц материала между зубьями режущих элементов корпуса и ротора и дополнительного вентиляционного эффекта, что позволяет измельчать 100% материала при одноразовой переработке. The efficiency of the proposed device is increased due to the possibility of implementing the process of chipping material particles between the teeth of the cutting elements of the housing and the rotor and an additional ventilation effect, which allows to grind 100% of the material during one-time processing.

На фиг. 1 изображена схема конструкции устройства для измельчения; на фиг. 2 - вид по А-А. In FIG. 1 shows a design diagram of a grinding device; in FIG. 2 is a view along AA.

Устройство состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, в котором вертикально размещен конический ротор 2 с конусностью 2-4^o, загрузочное устройство 3, расположенное в нижней части корпуса. Ротор снабжен режущим элементом 4 в виде длинномерной пильчатой ленты с зубьями, запрессованной по поверхности ротора в винтовую канавку, нарезанную под углом 3-6^o в сторону вращения ротора с шагом не менее 2 толщин режущей части ленты. Лента выполнена из инструментальной стали и имеет острые режущие зубьями трапециального сечения, наклоненные в сторону вращения ротора.The device consists of a vertical cylindrical housing 1, in which a conical rotor 2 with a taper of 2-4 ^{o is} vertically placed, a loading device 3 located in the lower part of the housing. The rotor is equipped with a cutting element 4 in the form of a long serrated saw blade with teeth, pressed along the surface of the rotor into a helical groove cut at an angle of 3-6 ^o in the direction of rotation of the rotor with a pitch of at least 2 thicknesses of the cutting part of the tape. The tape is made of tool steel and has sharp trapezoidal cutting teeth, inclined toward the rotor.

Поперечное сечение вершины зубьев представляет собой лезвиеобразную режущую кромку шириной, не превышающей размер получаемой крошки в 1,5-2 раза и имеющей угол одностороннего скоса 6-9^o.The cross section of the top of the teeth is a blade-shaped cutting edge with a width not exceeding the size of the resulting chips in 1.5-2 times and having an angle of one-sided bevel 6-9 ^o .

По внутренней поверхности корпуса в канавки, расположенные по винтовой линии, запрессован режущий элемент 5 в виде длинномерной ленты с зубьями с теми же параметрами, что и для режущего элемента ротора. Направление винтовой линии совпадает с направлением вращения ротора, а зубья режущего элемента корпуса имеют наклон противоположенный наклону зубьев режущего элемента ротора. On the inner surface of the housing in the grooves located along the helical line, the cutting element 5 is pressed in the form of a long tape with teeth with the same parameters as for the cutting element of the rotor. The direction of the helix coincides with the direction of rotation of the rotor, and the teeth of the cutting element of the housing have an inclination opposite to the inclination of the teeth of the cutting element of the rotor.

Ротор установлен на валу 6 с возможностью перемещения по шлицам 7. The rotor is mounted on the shaft 6 with the ability to move along the slots 7.

Корпус снабжен крышкой 8 с фигурной канавкой 9, ротор-шаровыми опорами 10, установленными на его верхнем торце. В нижней части корпуса 1 установлена пружина 11, на которую нижним основанием опирается ротор 2 с возможностью возвратно-поступательного перемещения по фигурной канавке крышки при помощи шаровых опор. Профиль фигурной канавки имеет форму синусоиды с амплитудой, равной шагу винтовой линии режущих элементов ротора и корпуса. Количество периодов синусоиды, характеризующей профиль фигурной канавки, должно быть четным, а для устойчивой работы не менее четырех. The housing is equipped with a cover 8 with a figured groove 9, rotor-ball bearings 10 mounted on its upper end. A spring 11 is installed in the lower part of the housing 1, on which the rotor 2 is supported by the lower base with the possibility of reciprocating movement along the figured groove of the cover using ball bearings. The profile of the figured groove has a sinusoid shape with an amplitude equal to the pitch of the helix of the cutting elements of the rotor and the housing. The number of sinusoid periods characterizing the profile of the figured groove should be even, and for stable operation at least four.

В корпусе предусмотрены: отверстия 12 для подачи воздуха и регулирования вентиляционного эффекта, отверстие 13 для регулирования воздушного потока и отверстие 14 с патрубком 16 для отвода измельченного материала заданной фракции. Отверстия 12, 13 снабжены регулирующими заслонками 15. На валу ротора установлен приводной шкив 17. The housing includes: openings 12 for supplying air and regulating the ventilation effect, an opening 13 for regulating the air flow, and an opening 14 with a pipe 16 for removing the crushed material of a given fraction. The holes 12, 13 are provided with control flaps 15. A drive pulley 17 is mounted on the rotor shaft.

Устройство работает следующим образом: измельчаемый материал подается через загрузочное устройство 3 в зазор между режущим элементом 4 ротора 2 и режущим элементом 5 корпуса 1; при вращении вала 6 зубья режущего элемента ротора 4 совершают асциллирующее движение относительно зубьев режущего элемента корпуса 5 за счет вращения ротора 2 и его возвратно-поступательного движения по шлицам вала 7 при качении шаровых опор 10 по фигурной канавке 9 крышки 8 за счет усилий, создаваемых пружиной 11. The device operates as follows: the crushed material is fed through the loading device 3 into the gap between the cutting element 4 of the rotor 2 and the cutting element 5 of the housing 1; when the shaft 6 rotates, the teeth of the cutting element of the rotor 4 perform an oscillating motion relative to the teeth of the cutting element of the housing 5 due to the rotation of the rotor 2 and its reciprocating movement along the splines of the shaft 7 when the ball bearings 10 roll along the figured groove 9 of the cover 8 due to the forces created by the spring eleven.

За один оборот ротора 2 количество вертикальных возвратно-поступательных перемещений равно количеству периодов синусоиды, характеризующей профиль фигурной канавки. В связи с этим увеличивается частота циклов воздействия на измельчаемый материал и достигаются условия, при которых любой высокоэластичный и твердоволокнистый материалы ведут себя как хрупкие, что приводит к скачкообразному снижению затрат энергии на измельчение и повышению дисперсности получаемой крошки. For one revolution of rotor 2, the number of vertical reciprocating movements is equal to the number of sinusoid periods characterizing the profile of the figured groove. In this regard, the frequency of cycles of action on the crushed material increases and conditions are achieved under which any highly elastic and hard-fiber materials behave as brittle, which leads to an abrupt decrease in the cost of energy for grinding and an increase in the dispersion of the resulting chips.

В результате циклического воздействия зубьями режущих элементов ротора и корпуса на измельчаемый материал наступает усталостное разрушение его за счет раздирающих и скалывающих сил и образования на нем микротрещин. As a result of the cyclic action of the cutting elements of the rotor and the housing with the teeth on the crushed material, fatigue destruction occurs due to tearing and shearing forces and the formation of microcracks on it.

Измельченный материал увлекается режущим элементом в сторону его вращения ротора, приобретая вращательное движение вокруг своей оси ротора, одновременно поднимаясь по винтовой линии вверх. Так как угловая скорость измельчаемых частиц несколько ниже скорости вращения ротора и носит затухающий характер, зубья режущего ротора постоянно нагоняют их, подталкивая и разрушая на более мелкие частицы. За счет центробежных сил более крупные частицы отталкиваются к неподвижным зубьям режущего элемента корпуса измельчителя, тем самым подвергаются дополнительному воздействию, а за счет сил гравитации опускаются в нижнюю часть зоны измельчения, где они вновь подвергаются воздействию режущих элементов, ротора и корпуса, разрушаясь и поднимаясь вверх, с одновременным выводом из зоны измельчения за счет центробежных и аэродинамических сил необходимой фракции. Измельчаемый материал в зоне измельчения распределяется по высоте фракционно - от крупных частиц в нижней части до мелких в верхней. The crushed material is carried away by the cutting element in the direction of its rotation of the rotor, acquiring a rotational movement around its axis of the rotor, while rising along the helix up. Since the angular velocity of the particles being crushed is slightly lower than the rotor speed and is decaying, the teeth of the cutting rotor constantly overtake them, pushing and destroying smaller particles. Due to centrifugal forces, larger particles are repelled to the stationary teeth of the cutting element of the chopper body, thereby being additionally exposed, and due to gravitational forces, they are lowered to the lower part of the grinding zone, where they are again exposed to the cutting elements, rotor and housing, breaking down and rising up , with the simultaneous withdrawal from the grinding zone due to centrifugal and aerodynamic forces of the required fraction. The crushed material in the grinding zone is distributed fractionally in height - from large particles in the lower part to small ones in the upper one.

Винтовая канавка, образованная соседними стенками пильчатой ленты, навитой по поверхности ротора и корпуса, при вращении ротора создает вентиляционный эффект с воздушным охлаждением режущих элементов и измельчаемого материала. Повышенная эффективность предлагаемого устройства при измельчении высокоэластичных и твердоволокнистых материалов достигается за счет разрушения частиц скалыванием при попадании их в зону между зубьями режущих элементов ротора и корпуса. Как правило, при такой обработке измельчение до заданной фракции происходит за одноразовое пропускание материала через рабочую зону измельчителя и, в отличие от прототипа, не происходит вывода недоизмельченных фракций на повторную обработку, что приводит к увеличению производительности на 20-30%. The helical groove formed by the adjacent walls of the serrated tape wound around the surface of the rotor and the housing, when the rotor rotates, creates a ventilation effect with air cooling of the cutting elements and the crushed material. The increased efficiency of the proposed device for grinding highly elastic and hard-fiber materials is achieved due to the destruction of particles by spalling when they fall into the zone between the teeth of the cutting elements of the rotor and the housing. Typically, in this treatment, grinding to a predetermined fraction occurs during a one-time passage of material through the working area of the grinder and, unlike the prototype, underfinished fractions are not withdrawn for re-treatment, which leads to an increase in productivity by 20-30%.

Claims (2)

1. Устройство для измельчения, содержащее вертикальный корпус, снабженный крышкой с фигурной канавкой, конический ротор с шаровыми опорами, установленными на его верхнем торце, загрузочный узел, вал со шлицами, имеющий пружину, на которую нижним основанием оперт ротор, на поверхности которого по винтовой линии с постоянным шагом расположен режущий элемент в виде длинномерной ленты с зубьями, запрессованной в винтовые канавки, отличающееся тем, что по внутренней поверхности корпуса, в канавки, расположенные по винтовой линии, направление которой совпадает с направлением вращения ротора, запрессован режущий элемент в виде длинномерной ленты с зубьями, наклон которых противоположен наклону зубьев режущего элемента ротора. 1. A grinding device comprising a vertical housing provided with a cover with a figured groove, a conical rotor with spherical bearings mounted on its upper end face, a loading unit, a shaft with splines, having a spring on which the rotor is supported by the lower base, on the surface of which a helical with a constant pitch, a cutting element is located in the form of a long tape with teeth pressed into helical grooves, characterized in that the direction to the grooves located on the inner surface of the body, into grooves located along the helical line otoroy coincides with the direction of rotation of the rotor, the cutting element is pressed in the form of a long tape with teeth, the inclination of which is opposite to the inclination of the teeth of the rotor cutting element. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шаг винтовой линии режущего элемента корпуса равен шагу винтовой линии режущего элемента ротора. 2. The device according to claim 1, characterized in that the helical pitch of the cutting element of the housing is equal to the helical pitch of the cutting element of the rotor.

Images