Патентный обзор для модернизации молотковой дробилки

3.2 Патентный и литературный обзор
В зависимости от технологических задач и механических свойств продук-тов применяют следующие виды воздействия рабочих органов измельчающей машины: сжатие с одновременным сдвигом измельчаемого материала, удар, удар с последующим истиранием измельчаемого материала, сжатие (рисунок 3.1) [11].
Соответственно в зависимости от конечных задач процесса измельчения применяют различные конструкции измельчающих машин.
Так в молотковых дробилках измельчение материала осуществляется свободным ударом молотков о частицы корма и последующим его истиранием; в жерновых мельницах измельчение осуществляется истиранием материала; в плющилках происходит раздавливание материала между двумя рабочими поверхностями; вальцовые зернодробилки сжимают и раскалывают материал между двумя зубчатыми поверхностями; в центробежных измельчителях разрушение зерна происходит вследствие соударения разогнанных частиц о не-подвижную деку.
Зернодробилки, раскалывающие материал между двумя зубчатыми поверхностями имеют рабочие органы в виде двух параллельных цилиндров (вальцов) с гладкой или рифленой поверхностью, которые вращаются в противоположные стороны с различной окружной скоростью.
Вращаясь навстречу один другому, вальцы захватывают поступающее в размольную щель зерно, сжимают его и режут или раскалывают острыми гранями на части в виде крупки, при этом имеет место частичное растирание материала.

Рисунок 3.1 - Схемы измельчающих машин и принципы измельчения.

Быстрое затупление рифлей вальцов во время работы - основной недостаток вальцовых мельниц. В результате возникает необходимость частого их восстановления путем перешлифовки вальцов до меньшего размера с последующей нарезкой рифлей, что приводит к изменению геометрических размеров рабочего органа. Операция восстановления работоспособности изношенных вальцов имеет высокую трудоёмкость.
Следует также отметить, что измельченное зерно несколько теряет в пита-тельных качествах из-за чрезмерного нагрева при разрушении.
Жерновые мельницы довольно просты по конструктивному исполнению, позволяют получать продукт высокой тонины помола, благодаря чему они получили применение в мукомольной промышленности.
Однако они имеют достаточно низкую производительность, которая в значительной степени зависит от кинематических и геометрических параметров рабочих органов, высокую энергоемкость и не обладают универсальностью, что препятствует их широкому распространению.
Дисковые дробилки применяются для дробления шелушенного зерна ячме-ня, овса, гороха и кукурузы.
Рабочими органами являются два кольцеобразных стальных диска, поверхности которых с обеих сторон имеют ребра-рифли. Степень измельчения продукта регулируется изменением зазора между ними.
Дисковые дробилки универсальны, обеспечивают хорошую однородность измельченного продукта с малым содержанием переизмельченной фракции, позволяют измельчать зерно различной влажности и имеют небольшие габариты и малую энергоемкость.
Однако наряду с этими преимуществами, они обладают относительно низкой долговечностью рабочих органов и поэтому требуют надежной защиты от твердых примесей.
В технологии приготовления комбикормов для измельчения зернового сырья наибольшее применение нашли различные виды молотковых дробилок (таблица 3.1).
В основу их работы положен принцип разбивания ударом влет и истирания.
В зависимости от протекания рабочего процесса в дробильной камере молотковые дробилки бывают открытого (без решет) и закрытого (с решетом) типов.
В дробилках открытого типа материал в камере совершает однократное движение и быстро выбрасывается из нее, не замыкая окружности.
Дробилки такого типа в основном используются для измельчения крупнокускового, хрупкого, сухого материала и в случаях, не требующих высокой степени измельчения и однородности частиц конечного продукта.
Кратковременное взаимодействие измельчаемого материала с рабочими органами дробилки не позволяет добиться высокой равномерности гранулометрического состава конечного продукта [13].
Таблица 3.1 – Основные схемы и параметры рабочих органов молотковых дробилок
Марка Схема Основные параметры Способ загрузки Способ отбора продукта
  Производитель-ность, т/ч Мощность, кВт Ротор Диаметр отв. реше-та, шаг, кол-во, дек, шт За-зор, мм  
    Окружная ско-рость, м/с Диаметр, мм Шири-на, мм Количество мо-лот-ков, шт    
ДДМ   5 55 76 980 420 528 5
2
2 7-10 Автома-тическим вибропи-тателем Транс-портер или в пневмо-систему
А1-ДДП 
5 40 97 630 369 96 3;4;5;
6,3
2 12-15
 Питатель Отсасы-вается вентиля-тором
А1-ДДР  8-12 100 100 630 588 144 3;4;5;
6,3
2 2-15 Питатель Отсасы-вается вентиля-тором
ДКМ-5   2-4 30 77,5 500 410 120
(96) 5 4;6;8 Шнеком Шнеком
ДКУ-1   1 14 56 740 150 72 4;6 8 Самоте-ком из бункера с воз-душным потоком Отсасы-вается вентиля-тором в циклон
А1-БД2-М   0,6-1,2 7,5 77,5 500 70 60 3;4;5 5-10 Питатель Отсасы-вается вентиля-тором
ДБ-5   3-5 30 77,5 500 390 120
(96) 5 4;5;6
6 Шнеком из бурта Шнеком
           
           
           
А1-ДМР-6   6 55 98 646 402 50 6,3 12-15 Питатель Отсасы-вается вентиля-тором
А1-ДМР-12  12 110 98 646 658 86 6,3 12-15 Питатель Отсасы-вается вентиля-тором
КДУ-2, КДМ-2   2 30 71,3 500 390 90 5 4;6
2 Самоте-ком из бункера Отсасы-вается вентиля-тором в циклон
Из зарубежных дробилок наиболее совершенными являются дробилки А1-ДМ2-55 и ММ-70 (Россия), дробилка Фирмы «ВАН-ААРСЕН» НМ-500-2Д, фир-мы «МАТАDOR» OPTMILL, фирмы ТЕСТМЕР RB-P45(Польша), МК 30S (Польша). Производительность дробилок до 10 т/ч, удельный расход энергии 12,8 кВт-ч/т.
Существующее разнообразие технических средств измельчения обусловле-но различием технологических процессов и операций его переработки.
Следует отметить, что при любой крупности измельчения качество сырья будет тем выше, чем меньше в нем мучнистого, пылевидного продукта, тем более что последний вы-зывает большие естественные потери: распыл, налипание на тару и оборудование и т.п.
Часть пыли может легко попасть в дыхательные пути рабочих вызывая заболевания и закупорку дыхательных путей.
При тонком помоле, кроме больших потерь корма от распыления, увеличивается в несколько раз по сравнению со средним и крупным помолом удельный расход энергии на измельчение, поэтому для сравнения эффективности работы различных дробилок в технических характеристиках приводятся данные о производительности на ситах с круглыми отверстиями диаметром 4 мм.
Однако этот показатель является весьма условным, поэтому для более точного определения эффективности работы дробилок следует вычислять удельную энергию с учетом полученной степени измельчения продукта.
В данном подразделе приведен анализ патентных источников с целью определения рациональности принятого решения модернизации с точки зрения новизны.
1. Ротор молотковой дробилки. Ротор (рисунок 3.2) включающий диски, ступицу, оси, короткие и длинные молотки, позволяет повысить эффективность измельчения зерна создавая двухстадийное измельчение при попадании зерна последовательно на короткие и на длинные молотки. Недостатком данной конструкции является сложная форма сита и бункера [20].

Рисунок 3.2 - Ротор молотковой дробилки.
2. Дробильная камера. Камера дробилки (рисунок 3.3) состоит из ротора с четырьмя рядами молотков и деки. Особенностью данного устройства является рифленая дека, за счет которой достигается высокая однородность размера измельченных частиц. Недостатком является невысокая производительность [21].

Рисунок 3.3 - Дробильная камера.

3. Дробильный барабан. Барабан (рисунок 3.4) состоит из дисков, ступицы, осей и восьми рядов молотков с расстоянием между ними 3-4 мм. Особенностью данной конструкции является высокая производительность, недостатком – повышенное образование пылевой фракции [22].

Рисунок 3.4 - Дробильный барабан.

Анализ имеющейся информации показывает, что отечественные дробилки не уступают зарубежным аналогам, а по некоторым показателям превосходят их, однако уровень удельных энергозатрат на измельчение остаётся достаточно высоким. Значительным недостатком существующих дробилок является переизмельчение материала и низкий коэффициент однородности измельчения (48,6%).
Развитие отечественного измельчающего оборудования требует решения следующих задач:
 устранить переизмельчение материала;
 снизить удельный расход энергии на измельчение;
 повысить качество (однородность) конечного продукта;
 повысить надежность измельчающих машин.
Решение поставленных задач предусматривает разработку и применение новых технических решений, направленных на оптимизацию процесса измельче-ния и сведения к минимуму вредных явлений возникающих в рабочей камере - образование воздушно-продуктового слоя, ухудшающего условия отвода готового продукта, переизмельчение зерна и повышенный износ рабочих элементов. [14]