КОНСТРУКЦИИ И РАБОТА ОСНОВНЫХ ТИПОВ ИЗМЕЛЬЧАЮЩИХ МАШИН

Все измельчающие машины делятся на дробилки и мельницы. Дробилки применяют для крупного и среднего дробления, мель­ницы — для среднего, мелкого, тонкого и коллоидного измельче­ния.

Основные измельчающие машины подразделяются на следу­ющие типы: щековые дробилки, гирационные, молотковые и дро­билки ударного действия; протирочные машины; валковые мель­ницы и бегуны, шаровые и стержневые мельницы, кольцевые, вибрационные, коллоидные мельницы.

Резательные машины бывают пластинчатыми, дисковыми, роторными, струнными и др.

Ко всем измельчающим машинам предъявляют общие требова­ния: равномерность кусков измельченного материала; удаление измельченных кусков из рабочего пространства; сведение к мини­муму пылеобразования; непрерывная и автоматическая разгрузка; возможность регулирования степени измельчения; возможность легкой смены быстро изнашивающихся частей; небольшой расход энергии на единицу продукции.

Щековые дробилкиизмельчают материал путем раздавливания и раскалывания в конической камере, образованной неподвижной и подвижной плитами, которые периодически сближаются. Раздав­ленный материал выпадает из дробилки во время обратного хода подвижной плиты.

Конструкция дробилки показана на рис. 1. Щеки дробилки снабжены схемными ребристыми плитами из износостойкой стали. Подвижная щека установлена на неподвижной оси и приводится в колебательное движение от эксцентрикового вала при помощи шатуна, шарнирно связанного рычагами 12 с этой щекой и регулировочными клиньями 8 и 11. Перемещением клиньев при помощи болтов регулируют ширину выпускной щели и, следовательно, сте­пень измельчения материала. С помощью тяги 13 и пружины 9 обес­печивается обратное движение щеки. Коленчатый рычаг, образу­емый шатуном и распорными плитами, является основой конструк­ции дробилки и позволяет получать очень большие давления.

1 —подвижная щеки; 2 — неподвижная щека; 3 — ось подвижной щеки; 4 — эксцентриковый вал; 5 — шкив; й — маховик; 7 —шатун;*, Л — регулировочные клинья; 9 — пружина, 10 — станина; 12 — рычаги; 13 — тяга

Рисунок 1 - Шнековая дробилка

Щековая дробилка проста и надежна в работе, однако наличие в ней неуравновешенных качающихся масс требует установки ее на тяжелых фундаментах. Работа дробилки сопровождается сильным пылеобразованием и шумом, а процесс дробления — образованием мелочи.

Основными параметрами работы щековых дробилок являются угол между щеками, называемый углом захвата; частота вращения вала; производительность и расход энергии.

От величины угла захвата а зависит степень измельчения, кото­рая возрастает с его увеличением. Обычно угол захвата принимается в пределах 15. ..22°.

Расход энергии составляет равным 400... 1500 Вт на 1 т/ч произ­водительности дробилки.

Гирационные (конусные) дробилкиприменяют для крупного, среднего и мелкого измельчения. Измельчение происходит путем непрерывного раздавливания и излома кусков материала между конической дробящей головкой и корпусом, который имеет форму усеченного конуса (рис. 25.2). Дробящая головка установлена в кор­пусе дробилки с эксцентриситетом, в результате чего она совершает эксцентричное вращательное движение. Когда дробящая головка приближается к одной стороне корпуса, измельченный материал выпадает с противоположной стороны через расширяющуюся в это время кольцевую щель между корпусом и головкой.

1 —шаровая опора; 2 —корпус 3 — броневая плита; 4— головка; 5 — вертикальный вал; 6 - эксцентрик

Рисунок 2 - Гирационная дробилка

Молотковые дробилкиприменяют, например, для измельчения костей в производстве кормов. Молотковая дробилка представляет собой машину ударного действия, имеющую быстровращающийся диск с шарнирно прикрепленными к нему молотками (рис. 3).

1 – корпус; 2 — дробящий молоток; 3 — диск, 4 — вал; 5 – броневая плита; 6 — колосниковая решетка

Рисунок 3 - Молотковая дробилка

Материал поступает в дробилку через бункер и измельчается дробя­щими молотками, а также при ударе о броневые плиты. Измельчен­ный материал удаляется через колосниковую решетку. Размеры отверстий колосниковой решетки определяют размеры измельчен­ного материала.

В дезинтеграторах и дисмембраторахна дисках по концентричес­ким окружностям расположены пальцы-била. Каждый ряд пальцев одного диска расположен с небольшим зазором между двумя рядами пальцев другого диска (рис.4).

Материал поступает в машину через загрузочный бункер и измельчается за счет ударов вращающихся пальцев. Измельченный материал высыпается через разгрузочную воронку, расположенную в нижней части машины. Частота вращения дисков 200... 1200 мин^-1. Производительность таких машин колеблется от 0,5 до 20 т/ч.

Дисмембраторы в отличие от дезинтеграторов имеют один вра­щающийся диск. Роль второго диска выполняет крышка мельницы, на внутренней поверхности которой по концентрическим окружно­стям расположены ряды неподвижных пальцев.

исходный материал

Рисунок 4 - Схема дезинтегратора

Дисковые мельницыприменяют для мелкого и тонкого дробле­ния зерна, солода, жмыха, сухарей и др. Рабочими органами диско­вых мельниц являются два вертикальных рифленых диска, один из которых неподвижный, а другой вращается на горизонтальном валу. Измельчаемый материал подается непрерывно в зазор между дисками, где и измельчается. Степень измельчения регулируется величиной зазора между дисками. Окружная скорость дисков при помоле зерна составляет 7...8 м/с.

Молотки, плиты, диски и решетку изготовляют из износоустой­чивой марганцовистой стали или из углеродистой стали, на которую наплавляют твердый сплав.

Для измельчения фруктов и ягод и последующего отделения сока от полученной массы применяют дисковые измельчающие машины, скомбинированные с центрифугой. Конструкция одной из них пред­ставлена на рис. 5.

1 —воронка; 2 — патрубок для мезги; 3 — кор­пус; 4 — ротор; 5 — двигатель; 6 — патрубок дли выхода сока; 7— вал; 8 — измельчающий диск; 9 — корзина

Рисунок 5 - Измельчающая машина для фруктов и ягод

Внутри корпуса на валу установлена дисковая терка, которая приводится во вращение коническим ротором. Сырье загружается через загрузочную воронку в корзину, стенки которой выполнены из сетки и выполняют роль фильтровальной поверхности. Измель­ченная масса под действием центробежной силы разделяется на сок и мезгу. Сок фильтруется через сетчатые стенки вращающейся корзины и поступает в кольцевое пространство, из которого через выпускной патрубок сливается из измельчителя.

Мезга поступает в пространство под крышкой и оттуда выгру­жается через патрубок в крышке.

В протирочных машинахдля фруктов и овощей сок от мезги отделяется в результате протирания через протирочные сита.

Протирочная машина состоит из одной или нескольких проти­рочных камер. На рис. 6 показана протирочная машина с одной горизонтальной протирочной камерой. Камера представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого расположена перфориро­ванная металлическая решетка. Решетка установлена таким обра­зом, что между ней и корпусом образуется кольцевой канал. По оси корпуса расположен ротор с насаженными на него протирающими лопатками. Между лопатками и решеткой имеется зазор, в котором и происходит измельчение материала в результате удара и истира­ния, а протирание происходит благодаря давлению, создаваемому лопатками ротора.

1 — корпус; 2 – кольцевой канал: 3 — решетка; 4 —воронка. 5 — ротор: 6 — спица; 7 — лопатка

Рисунок 6 - Протирочная машина

В машинах с двумя протирочными камерами достигается более высокая степень измельчения сырья путем установки во второй камере решетки с меньшими проходными размерами.

Валковые мельницыслужат для среднего, мелкого и тонкого измельчения. Они применяются в пищевой промышленности для дробления и помола зерна, солода, плодов, жмыха и т. д. Рабочие органы валковой мельницы — горизонтальные валки. Дробилка может иметь один валок, вращающийся вокруг горизонтальной оси параллельно неподвижной рабочей щеке, либо два валка. В первом случае раздавливание материала происходит между неподвижной щекой и вращающимся валком. Парные валки вращаются на­встречу один другому, и раздавливание происходит между валками. Поверхность валков может быть гладкой, рифленой и зубчатой. На рис. 25.7 представлена схема валконой мельницы. Подшип­ники валка 5 неподвижны, а валка 3 — подвижны и удержи­ваются при помощи пружины 2, что позволяет валку 3 смещаться при попадании в мельницу твер­дых инородных тел. Размер кус­ков продукта определяется шириной щели между валками. Мельница загружается непо­средственно из бункера.

1 — станина: 2 — пружина. 3 — валок; 4 — бункер; 5 — неподвижный валок

Рисунок 7 - Валковая мельница

При вращении валков куски материала захватываются валками и раздавливаются.

В валковых дробилках угол захвата а обычно составляет 18°.

Наибольший размер измельченных кусков в 20...25 раз меньше диаметра валков.

Окружная скорость валков колеблется в пределах от 3 до 6 м/с.

Бегуны(рис. 8) имеют, как правило, два жернова (катка) и чашу, в которую загружается зерно. Жернова закреплены на верти­кальном валу и вращаются вместе с ним. Кроме того, жернова одно­временно вращаются вокруг горизонтальных осей за счет трения между поверхностью жерновов и материалом, находящимся в чаше. Измельчение зерна происходит раздавливанием и истиранием при набегании на него жерновов.

Бегуны бывают с неподвижной чашей и вращающимся от привода катками; с вращающейся от привода чашей и свободно враща­ющимися катками.

Бегуны с вращающейся чашей более быстроходны (20...50 мин^-1).

Выгрузка измельченного материала осуществляется автомати­чески за счет центробежной силы.

1 —вертикальный вал; 2 — чаши; 3 — горизонтальные оси; 4 — жернова (катки): 5 — кривошип

Рисунок 8 - Бегуны

Шаровые и стержневые мельницы,в которых продукт обраба­тывается шарами или стержнями, находящимися вместе с ним в полом вращающемся барабане, покрытом изнутри бронированными плитами, применяются для тонкого измельчения.

Шаровая мельница (рис. 9) загружается шарами и материалом одновременно. Шары изготовляют из стали, диабаза, фарфора и других твердых материалов. Размер шаров зависит от размеров измельчаемого материала. Стальные шары имеют диаметр 35...175 мм. Корпус мельницы заполняют шарами на 30...35% его объема.

Наряду с шарами используют также цилиндрические стержни. Оси стержней располагают параллельно оси корпуса мельницы. В шаровых мельницах измельчение материала происходит под дей­ствием ударов падающих шаров или стержней и путем истирания его между шарами или стержнями и внутренней поверхностью корпуса мельницы.

При вращении шаровой мельницы вследствие трения между стенхой мельницы и шарами последние поднимаются в направлении вращения на такую высоту, пока угол подъема не превысит угла их естественного откоса, после чего скатываются вниз.

С увеличением скорости вращения мельницы возрастает центро­бежная сила и соответственно увеличивается угол подъема шаров до тех пор, пока составляющая силы веса шаров не станет больше центробежной силы. При нарушении этого условия шары падают, описывая при падении некоторую параболическую кривую. При дальнейшем увеличении скорости вращения мельницы центробеж­ная сила может стать настолько большой, что шары будут вра­щаться вместе с мельницей.

1 — корпус барабана: 2— броневая плита; 3 — люк; 4 — приводная шестерня; 5 — решетка; 6 — крышка; 7 — полые цапфы; 8 — направляющий конус; 9 — крышка

Рисунок 9 - Шаровая мельница

В кольцевых мельницахизмельчение происходит путем раздав­ливания и истирания материала роликами или шарами, катящимися по внутренней поверхности кольца. Ролики или шары прижимаются к поверхности кольца центробежной силой или пружинами. В зави­симости от этого различают центробежные и пружинные мельни­цы.

Вибрационные мельницыпредназначены для тонкого измельче­ния материала. Мельница представляет собой барабан, запол­ненный примерно на 70% измельчающими телами, например шара­ми. Внутри барабана установлен вибратор, который сообщает вибрацию шарам и измельчаемому материалу. Интенсивность работы такой мельницы зависит от частоты и амплитуды колеба­ний. Частота колебаний в среднем составляет 1500…2500 мин^-1 при амплитуде 2...4 мм.

Коллоидные мельницыиспользуют для очень тонкого измельче­ния суспензий. Измельчение проводят мокрым способом. Основ­ными частями коллоидной мельницы являются корпус с коническим гнездом и ротор. Между конической поверхностью корпуса и поверхностью ротора имеется зазор, равный долям миллиметра. Ротор вращается с окружной скоростью 30... 120 м/с. В зазоре между корпусом и ротором твердые частицы суспензии измельчаются истиранием.

Рамная центробежная свеклорезка(рис. 10) служит для изрезывания свеклы в стружку с целью извлечения из нее сахарозы.

1 — загрузочный бункер; 2 — ножевая рама; 3 — корпус; 4 — днище; 5 — люк; 6 — трехло­пастная улитка

Рисунок 10 - Рамная центробежная свекло­резка

а — стандартный ломтереэный; б— тонкий для резки мягких и сочных продуктов; в —для нареза­ния волнистых ломтиков; г — для нарезания кубиков; д — терка

Рисунок 11 - Режущие диски овощерезки

Принцип действия свекло­резки заключается в следу­ющем. Свекла загружается в свеклорезку через загрузочный бункер, увлекается враща­ющейся улиткой и под дей­ствием центробежной силы при­жимается к режущей кромке ножей, которыми изрезывается в стружку. Свекловичная стружка через проемы ножевых рам выпадает в пространство между корпусом свеклорезки и кожухом и затем через люк поступает на дальнейшую пере­работку.

Для замены ножей ножевую раму поднимают и заменяют глухой рамой без ножей. Для очистки ножей применяют продувку паром или сжатым воздухом.

Вертикальные овощерезки используют для разрезания овощей на ломтики, кубики, соломку и т. д. Овощерезка состоит из загру зонной воронки, измельчающей камеры и привода. Режущим инструментом является горизонтальный диск, насаженный на верти­кальный вал, приводимый во вращение электродвигателем. Машина изготовлена из высококачественного цветного металла, покрытого слоем полиамида.

Размеры и форма нарезанных овощей изменяются в зависимости от конфигурации ножей.

На рис. 11 показаны некоторые конструкции режущих дис­ков.

Измельчитель для мяса— куттер (рис. 12) работает следу­ющим образом. Мясо из корыта автоматически загружается во вра­щающуюся чашу, изготовленную из нержавеющей стали, и режется инструментом, выполненным в виде фрезы и установленным в чаше.

Скорость резки составляет 130 м/с. Процесс проводят под ваку­умом. Материал корпуса и крышки куттера делает процесс резания практически бесшумным. Фарш выгружается периодически с помощью автоматической наклонной заслонки, которая вытесняет фарш из чаши в приемное корыто. Уплотнение крышки и корпуса достигается с помощью специальных полимерных прокладок. Смена режущего инструмента происходит менее чем за 3 мин.

1 – крышка; 2 — стенка; 3 — чаша; 4 — привод; 5 — станина; 6 — режущий инструмент

Рисунок 12 - Измельчитель (куттер) для мяса