Основные виды измельчения. Ножевые дробилки. Молотковые и роторные дробилки.

В технологии переработки пластмасс к процессам измельчения: прибегают в двух случаях:

а) измельчение полимерных материалов для их использова­ния в специальных технологических процессах (напыление, на­несение покрытий) или для их повторного использования (дроб­ление отходов);

б) измельчение исходных компонентов композиционных ма­териалов (наполнители, красители, твердые реагенты и др.).

Хрупкие материалы можно измельчать раздавливанием, уда­ром или срезом. Пластичные и эластичные материалы лучше из­мельчаются срезом и истиранием. В большинстве видов обору­дования для измельчения эти процессы накладываются друг на друга.

Выбирая метод измельчения, необходимо руководствоваться величиной разрушающего напряжения при сжатии; по этому по­казателю все измельчаемые материалы делятся на три класса: с низкой (до 10 МПа), средней (от 10 до 50 МПа) и высокой (свыше 50 МПа) механической прочностью. Хрупкий или пластический характер разрушения материала определяет выбор метода измельчения: удар или срез.

В зависимости от размеров частиц исходного материала и готового продукта процессы измельчения подразделяются на пять групп:

В технологии переработки пластмасс встречаются все пере­численные группы. Крупное измельчение, как правило, связано с дроблением крупногабаритных отходов производства изделий методом термоформования, коллоидное - с получением порош­кообразных полимеров, а также с подготовкой пигментов и кра­сителей.

Ножевые дробилки.

В современных подготовительных производствах наиболее ши­роко используют режущие устройства с вращательным движе­нием режущих элементов - ножевые дробилки, которые исполь­зуют для резки заготовок полимерного материала, армирующих наполнителей и различных отходов.

В существующих дробилках применяют ряд различных спо­собов резки, им соответствуют различные конструкции режущих органов и форма частиц получаемого материала. Так, возможна резка полос заданной ширины, при которой получают частицы кубической формы (или в виде удлиненных параллелепипедов). Размер частиц можно регулировать, изменяя число установлен­ных на роторе ножей, скорость вращения ротора и скорость по­дачи материала. Применяется также резка на частицы непра­вильной формы.

Процесс резки можно начинать в одной точке, а затем рас­пространять разрез на всю ширину полосы или выполнять резку сразу по всему фронту. В последнем случае приходится увели­чивать мощность привода и чаще заменять ножи из-за более интенсивного их износа. Первый способ создает более мягкие условия работы, позволяя снизить мощность привода, уменьшить шум и количество пылевидных отходов.

Типичная ножевая дробилка («дайсер») для получения гра­нул кубической формы из листовых материалов (рис. 1) со­стоит из продольно-резательного устройства с дисковыми ножа­ми 1 и 4 ножевого барабана 9, установленного в кожухе 8 на приводном валу 10. Подлежащий измельчению лист 2 проходит через направляющие 3 и поступает в продольно-резательное уст­ройство, циркулярные ножи которого 1 и 4 режут лист в про­дольном направлении на полосы постоянной ширины. Верхний нож 4 укреплен на поджимаемой пружиной 5 подвижной опоре. Далее полосы поступают на тянущие ролики 6 и 14, которые продвигают их к неподвижному ножу 13. Ролик 6 поджимается пружиной 7. Попадая на него, полосы разрезаются в поперечном направлении вращающимися ножами 11 барабана 9. Измельчен­ный материал выводится из дробилки через разгрузочную во­ронку 12.

Дайсеры способны измельчать листы толщиной до 3 и шири­ной от 60 до 500 мм. Размер гранул по ширине и длине может составлять от 2 до 25 мм. При производительности от 40 до 7500 кг/ч мощность привода равна от 3 до 125 кВт.

Для измельчения отходов, образующихся в процессах пере­работки пластмасс (литники, облой, отходы пленки, бракован­ные изделия), выпускаются специализированные ножевые дро­билки. Производительность их составляет от 20 до 2000 кг/ч при мощности привода от 0,8 до 180 кВт. Измельчаемый материал загружается через бункер в корпус дробилки и находится в нем до тех пор, пока ножи не измельчат его до частиц нужного раз­мера.

Рис. 1 Дробилка с дисковыми ножами и режущим ротором («дайсер»).

Форма и размер загрузочного бункера определяются харак­тером и размерами подлежащего измельчению материала. Обыч­но загрузку производят сверху, в редких случаях - по касатель­ной к окружности вращения ножей. Питание дробилки может осуществляться вручную или автоматически. Из механических устройств применяют червячные и роликовые питатели, механи­ческие конвейеры и пневмотранспорт. Площадь загрузочного от­верстия определяется размерами подлежащих измельчению от­ходов, достигая у отдельных дробилок 1,5 м². Объем приемного бункера выбирают обычно достаточно большим с тем, чтобы при периодической загрузке обеспечить непрерывную работу дро­билки.

Для измельчения отходов трубных производств используют наклонные бункера - желоба, рассчитанные на прием длинных кусков бракованных труб. Для уменьшения выброса измельчае­мого материала из загрузочного бункера (особенно при измель­чении пенополистирола и отходов производства полых изделий, получаемых методом раздува) применяют упругие шторки или металлические дверцы. Качество измельчения и потребляемая мощность сильно зависят от конструкции ротора и подвижных ножей. Как правило, привод ротора осуществляется посредством клиноременной передачи. Частота вращения вала ротора обыч­но составляет от 315 до 3000 об/мин (наиболее распространен­ные значения - 600-800 об/мин).

Конструкция применяемого ротора зависит от условий рабо­ты. При измельчении отходов пленки, полых изделий (тонкие материалы, легкие условия) применяют сварные и сборные ро­торы, представляющие собой рамы с закрепленными на них но­жами. В дробилках, предназначенных для измельчения крупных отходов, ротор одновременно играет роль маховика. Поэтому его выполняют в виде сплошного цилиндра. Для особо тяжелых условий работы при измельчении плотных массивных отходов в качестве роторов применяют специальные фрезы.

Число ножей, их расположение и форму выбирают таким об­разом, чтобы в каждый момент времени в разрезании контакти­рующего с неподвижным ножом материала участвовал только один подвижный нож. При измельчении мягких и пластичных материалов ножи устанавливают таким образом, чтобы разру­шение происходило за счет среза. При измельчении хрупких материалов предпочтительно разрушение от ударного воздей­ствия. Конструкция крепления ножей к барабану должна обес­печивать передачу динамических нагрузок от резания непосред­ственно на тело ротора, а не на устройство крепления ножей.

Число подвижных ножей обычно составляет от двух до четы­рех. Однако известны конструкции с 27 подвижными ножами. Число неподвижных ножей обычно равно двум, хотя известны конструкции с 12 неподвижными ножами. Профиль ножей зави­сит от свойств измельчаемого материала. Учитывая быстрый из­нос рабочих кромок, ножи изготавливают с несколькими режу­щими кромками (до четырех) и переставляют по мере износа.

Измельченный материал выгружается из камеры дробилки через металлическую сетку, расположенную в нижней части ка­меры. Площадь сетки составляет от 36 до 60% всей цилиндриче­ской поверхности камеры. Размеры ячеек в сетке рассчитаны на прохождение через них частиц диаметром от 1 до 15 мм (в за­висимости от размеров дробилки).

Конструкция дробилок, предназначенных для измельчения крупногабаритных отходов (например, от изделий, получаемых при пневмовакуум-формовании), отличается большой длиной роторов (L/D = 5), в то время как у дробилок общего назначения отношение L/D лежит в интервале 0,5-2. При измельчении пенопластов для сохранения их ячеистой структуры применяют но­жи со спиральными лезвиями.

К дополнительным устройствам, устанавливаемым на ноже­вых дробилках, относятся магнитные ловушки, приспособления для снятия статического электричества и системы электромеха­нической блокировки, исключающей возможность доступа опе­ратора к вращающемуся ножевому ротору. В больших дробил­ках камера закрывается при помощи гидроцилиндров. Для от­вода избыточного тепла ротор и камера имеют системы водяно­го охлаждения.

Молотковые и роторные дробилки применяют для измельчения как мягких, так и твердых материалов за счет энергии удара шарнирно подвешенными на вращающемся роторе молотками (молотковые дробилки) или жестко закрепленными билами (ро­торные дробилки). Типичная молотковая дробилка (рис. 2) состоит из корпуса 3, внутри которого установлен ротор 4 с шарнирно подвешенными молотками 5. Через загрузочную во­ронку-патрубок 1 в корпус дробилки загружается материал, ко­торый измельчается от удара молотками 5 и удара летящих частиц материала об отбойные плиты 2. Частицы измельченно­го материала, отбрасываемые на колосниковую решетку 6, либо проваливаются через отверстия в ней, либо (если их размер слишком велик) вновь подхватываются молотками ротора, и измельчение продолжается.

Рис. 2. Молотковая дробилка Рис. 3. Роторная дробилка

Корпус дробилок обычно делают сварным с внутренней фу­теровкой из износостойкого материала. Из такого же материала изготавливают и отбойные плиты, которые устанавливают на шарнирах, позволяющих регулировать положение плит относи­тельно траектории движения измельченного материала.

Ротор изготавливают сборным из отдельных дисков, между которыми на осях в шахматном порядке устанавливают молотки. В каждом ряду располагается от 4 до 8 молотков.

Часть измельченного материала вращается по инерции вме­сте с ротором и измельчается в основном за счет истирания, причем более мелкие частицы располагаются ближе к оси вра­щения. В результате мелкие частицы, скапливаясь на решетке, затрудняют выгрузку измельченного материала и вызывают его чрезмерное измельчение. Чтобы предотвратить забивание от­верстий решетки, применяют сита с максимальным размером отверстий и увеличивают зазор между молотками и внутренней поверхностью камеры.

Конструктивно роторные дробилки (рис. 3) аналогичны мо­лотковым и состоят из корпуса 1, внутри которого установлены подпружиненные отбойные плиты 2 и колосниковая решетка 5. Внутри корпуса вращается ротор 3 с установленными на нем билами 4. Механизм дробления аналогичен процессу измельче­ния в молотковых дробилках. Окружная скорость ротора со­ставляет около 60 м/с. Это позволяет измельчать материалы, у которых разрушающее напряжение при сжатии достигает 150 МПа.

В подготовительных производствах используют дробилки среднего и крупного дробления с диаметром роторов от 500 до 1000 мм, которые предназначены для измельчения материала с первоначальным размером кусков 0,1 - 0,2D (среднее дробление) и до 0,1D (мелкое дробление). Роторные дробилки приме­няют для измельчения высокопрочных материалов малой перед­ней абразивности, причем в некоторых конструкциях возможно одновременное отделение пылевидных частиц, подсушивание и фракционирование полученного измельченного материала.

Лекция №7.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: