В машинах непрерывного действия обработка продукта происходит постоянно. Когда обработку нужно прервать, машину останавливают. К машинам непрерывного действия относятся:
Машины для измельчения мяса и рыбы;
Машины для размола зерен кофе.
Машины для измельчения мяса и рыбы (2ММ, 4ММ, 8ММ, МИМ-82, МИМ-300, МИМ-600 и др.) имеют принципиально одинаковое устройство и отличаются техническими характеристиками (табл.3.8).
Технические характеристики машин для измельчения мяса и рыбы
| Параметры | ||||
| Производительность, кг/ч | ||||
| Мощность, кВт | ||||
| Скорость вращения ротора, об/мин | ||||
| Габаритные размеры, мм: | ||||
L Машины данного типа состоят из электропривода и корпуса с кзмельчительным механизмом мясорубки. Электропривод имеет
электродвигатель и редуктор, который служит для снижения числа оборотов при передаче вращательного движения от электродвигателя к шнеку мясорубки. Корпус мясорубки имеет горизонтальный пустотелый цилиндр и вертикальную горловину. Внутри цилиндра на стенках имеются направляющие ребра, которые препятствуют вращению продукта вместе с подающим шнеком и способствуют вращению продукта внутри, камеры. На горловину крепится загрузочное устройство в виде воронки с ограничительным кольцом над отверстием, чтобы при загрузке рука работника не доставала до шнека. Шнек имеет с одной стороны палец, на который надевается набор ножей и решеток, а с другой стороны - хвостовик, который входит в паз вала редуктора при подсоединении мясорубки к электроприводу. Шаг винтов шнека постоянно уменьшается в сторону ножей и решеток, что вызывает уплотнение продукта при его перемещении к подрезной решетке в виде сплошной массы.
В состав режущего механизма входят неподвижная подрезная решетка с тремя заостренными с одной стороны перемычками, два вращающихся крестовидных ножа с четырьмя радиальными лезвиями, неподвижные ножевые решетки с отверстиями разных диаметров.
Для различной степени измельчения мясорубки комплектуются наборами ножей и решеток.
Перед началом работы режущий инструмент и рабочую камеру промывают горячим содовым раствором или обдают кипятком. Хвостовик шнека смазывают несоленым пищевым жиром. Вставляют шнек и на палец в определенной последовательности надевают решетки и ножи. Далее вставляют распорное кольцо и завинчивают нажимную гайку до упора, а затем шнек возвращают назад на 3 / 4 оборота и включают привод. Если гайку закрутить сильно, может возникнуть перегрузка электродвигателя, а при недостаточной закрутке продукт плохо измельчается.
Мясо, хорошо промытое, освобождают от костей и сухожилий, режут на кусочки от 50 до 200 г, выкладывают в загрузочную чашу и с помощью толкача через горловину проталкивают к шнеку. Шнек перемещает мясо к подрезной решетке, где осуществляется его предварительное измельчение режущими кромками решетки и кромками вращающегося двустороннего ножа. Затем происходит основное измельчение в первой и второй ножевых решетках за счет плотно прилегающих режущих кромок вращающихся ножей. Через мелкую решетку фарш продавливается в тару.
Мясорубка МИМ-82: а - мясорубка МИМ-82:1,6- зубчатые колеса; 2 - вал; 3 - шарикоподшипник;
(4- манжета; 5,7 - шестерни; 8 - основание; 9 - электродвигатель; 10- зажимная гайка; 11,13 - ножевые решетки; 12 - упорное кольцо; 14 - двусторонний нож;
15 - подрезная решетка; 16 - шнек; 17 - предохранитель; 18 - толкатель;
19 - загрузочная чаша; 6 - рабочие инструменты
По окончании работы машину отключают от электросети, все части освобождают от остатков мяса, промывают горячим содовым раствором, высушивают и устанавливают на место.
Мясорубка МИМ-82 является настольной машиной и состоит из основания, корпуса, камеры обработки, загрузочного устройства, шнека, режущего инструмента, приводного устройства и кнопочной станции. В верхней части корпуса мясорубки и расположена загрузочная чаша с предохранительным кольцом, выполняющим роль ограждения. Мясорубка комплектуется тремя решетками с отверстиями диаметром 3, 5 и 9 мм, двумя двусторонними ножами и подрезной решеткой. В собранном виде ножи и решетки плотно прижаты друг к другу с помощью упорных колец и нажимной гайки.
Привод мясорубки состоит из электродвигателя и двухступенчатого цилиндрического косозубого редуктора. На боковой облицовке
мясорубки расположены кнопки управления. Внутренний диаметр камеры обработки - 82 мм.
В торговых организациях применяются полуавтоматические (МИК-60М, Савария, MPN S и др.) и автоматические кофемолки (МС-99, MD-2000, MPN А и др.).
Машина МИК-60М непрерывного действия состоит из электродвигателя, корпуса, механизма регулирования, магнитной ловушки, загрузочного бункера, вибратора, жерновов и других деталей.
Корпус сварен из листовой стали и имеет форму прямоугольной трубы, установленной на четырех нерегулируемых ножках. Корпус снабжен откидной крышкой. Бункер служит для загрузки зерен кофе. В горловине бункера установлен постоянный магнит для улавливания металлических частиц, образующихся от трения зубьев жерновов машины. Измельчительный механизм состоит из двух взаимозаменяемых жерновов, заключенных в чугунном корпусе. Верхний жернов неподвижный, нижний - вращающийся. Он закреплен на валу электродвигателя. Регулятор зазора служит для установки зазора между жерновами и снабжен рукояткой. Поворотом рукоятки верхний жернов поднимают или опускают, изменяя тем самым зазор между жерновами и, следовательно, тонкость помола. Необходимый зазор устанавливают, пользуясь шкалой с обозначениями: «Мелко», «Нуль», «Крупно».
По мере износа жерновов рукоятку передвигают в сторону «Мелко». Когда наружный ряд мелких зубьев полностью износился, а * производительность машины резко уменьшилась, зубья жерновов затачивают. Равномерную подачу измельченного кофе в пакет обеспечивает выпускная труба с помощью электровибратора. На трубе имеется планка для закрепления пакета. Машину устанавливают на прочном и устойчивом столе или прилавке, подключают к трехфазной электросети и заземляют.
Перед пуском проверяют исправность машины. Открыв откидную крышку, в бункер загружают зерна кофе. На выпускную трубу, отжав прижимную планку, надевают пакет. Затем отпустив планку, прижимают пакет к выпускной трубе. Пусковой кнопкой включают машину. Кофе из бункера самотеком поступает в пространство между жерновами и измельчается. Измельченный кофе лопатками вращающегося диска выбрасывается в выпускную трубу для выгрузки в пакет. После остановки машины, отжав прижимную планку, снимают пакет. Затем процесс работы повторяется.
По окончании работы окрашенные поверхности машины протирают влажной тканью, периодически промывают теплой водой, выти
рают насухо, тщательно очищают электродвигатель и магнитную ловушку от металлических частиц.
Производительность машины - 60 кг/ч, время, затрачиваемое на размол 100 г зерен кофе, - 6 с, скорость вращения жерновов - 1420 об/мин, потребляемая мощность - 1,5 кВт, масса - 55 кг.
Кофемолка Савария предназначена для размола обжаренных зерен черного кофе. Она состоит из пустотелого корпуса 7 и загрузочной воронки 3, основание которой, представляющее собой металлическую оправу 4, присоединяется к регулировочной гайке 6. С помощью заслонки 5 можно изменять количество подаваемых к размолочным дискам зерен кофе или полностью прекратить их подачу. Измельченный кофе ссыпается в сосуд дозатора 2 или в кофеварочную чашу, которая устанавливается на специальной вилке 1, укрепленной в нижней части корпуса. Дозирующий рычаг 8, если его повернуть до отказа, позволяет получить порцию кофе.
Правша эксплуатации. Небольшое количество поджаренных зерен кофе засыпают в воронку до начала работы, при этом заслонка 5 должна быть закрыта, размалывают их, включив электродвигатель и открыв заслонку. Затем закрывают заслонку и определяют тонкость помола. При необходимости изменяют тонкость помола с помощью регулировочной гайки 6. Для достижения мелкого помола регулировочную гайку поворачивают вправо, грубого помола - влево. Оптимальная работа на кофемолке достигается, когда дозатор заполнится на 2 / 3 объема. После окончательного размола кофе выключается электродвигатель. После разгрузки дозатора процесс либо повторяется, либо прекращается. По окончании работы кофемолка очищается сухой тканью или щеткой.
В кафетериях торговых организаций все больше применяются автоматические кофемолки итальянского производства типа МС-99, MD-2000, MPN А и др.(табл.3.9)
Кофемолка Савария: 1 - вилка; 2 - сосуд дозатора; 3 - загрузочная воронка; 4 - металлическая оправа;
5 - заслонка; 6 - регулировочная гайка; 7 - .корпус; 8 - рычаг
Представленные в табл. два типа кофемолок различаются в основном по применяемым жерновам (конические и плоские), которые измельчают кофейные зерна в порошок. В моделях с плоскими жерновами, которые представляют собой два стальных диска с канавками на сторонах, нижний жернов - вращающийся, верхний - неподвижный. Для достижения заданной степени помола в кофемолках имеется регулировочная гайка, позволяющая изменять зазор между жерновами. При высокой скорости вращения жерновов (1400 об/мин) оборудование перегревается, появляется вероятность подгорания кофе, поэтому их рекомендуется использовать при средней (10 кг/ч) и малой (7,2 кг/ч) производительности, так как их жернова рассчитаны на помол 300 кг кофе в сутки.
В кофемолках с коническими стальными жерновами нижний жернов, на поверхности которого имеется геликоидная канавка, тоже вращающийся, верхний - неподвижный и по форме точно соответствует нижнему жернову. Зазор между жерновами также регулируется для получения требуемого помола. Скорость вращения в кофемолках с коническими жерновами меньше (450 об/мин), чем с плоскими, но производительность выше (12 кг/ч), поэтому перегрев в
процессе работы маловероятен, и жернова рассчитаны на помол до 1000 кг кофе в сутки.
Измельчающие машины предназначены для размола сырья, полуфабрикатов и отходов до очень малого размера частиц, обычно не более 12—20 мкм. Измельчение имеет наибольшее распространение в шоколадном производстве.
Измельчению подвергаются: а) жирсодержащие полуфабрикаты: какао-крупка, ядра орехов и миндаля, шоколадные и ореховые массы; б) сахар-песок; в) какао-жмых.
В машинах, применяемых в кондитерском производстве, используются в комбинации все четыре способа измельчения: раздавливание (сжатие), раскалывание, истирание и разрушение ударом. При измельчении волокнистого продукта обязательно наличие истирания в сочетании с одним из остальных способов измельчения.
Все измельчающие машины, применяемые на кондитерских фабриках, разделены нами на следующие группы: дисковые, многовалковые, молотковые, штифтовые, шариковые и комбинированные мельницы.
Мельница с горизонтальными дисками. Схема дисковой мельницы типа 306 фирмы «Хайденау» (ГДР) показана на рис. 1, а. Какао-крупка поступает в бункер 7, снабженный измерителем 8 наличия крупки в бункере. При понижении уровня крупки измеритель отключает машину, предотвращая работу дисков бе» продукта. Из бункера крупка поступает на колеблющийся до-ток 9 с электромагнитным вибратором 10. С лотка крупка ссыпается на плиту 6 с магнитами, где задерживаются железные примеси. Затем крупка попадает на валки 5. Они измельчают крупную фракцию крупки и равномерно подают крупку через отверстие верхнего диска 11 в зону более тонкого измельчения.
Проходя через зазор и измельчаясь, крупка превращается в полужидкую массу. Масса равномерно выходит из зазоров сплошь по всей наружной кромке диска, так как центростремительное ускорение во много раз больше ускорения свободного падения. Масса стекает со стенок охлаждаемого корпуса 12 и по каналу 14 выводится из машины. При этом какао тертое продувается воздухом, который поступает через патрубок 4. На верхнем диске 11 имеются приливы 3, играющие роль лопаток вентилятора. Воздух дополнительно охлаждает какао тертое и частично отгоняет легколетучие кислоты.
Рис. 1. Дисковая мельница типа 306:
а — общий вид; б — структурная схема
Верхний диск 11 и нижний 13 имеют корундовые кольца 2 с канавками для удаления какао тертого. Они работают в течение 800 ч. Их смена осуществляется за 30 мин. Зазор между дисками регулируется винтами штурвалом 1. Кроме того, имеется автоматическое устройство, исключающее их работу без продукта. Размеры получаемых частиц зависят от влажности крупки. Так, при влажности 2,5 % доля частиц размером до 75 мкм составляет 90—94 %, а при влажности 1,5 % —96—97 %.
На рис. 1, б приведена структурная схема мельницы. От электродвигателя 8 через ременную передачу 10 вращение передается вертикальному валу 1 с жестко закрепленным на нем верхним диском 7 и шестерней 2. Шестерня через зубчатый блок 9 вращает зубчатое колесо 3 с нижним диском 6. Штурвалом 5 можно при помощи червячной нарезки 4 перемещать нижний диск.
Мельница с вертикальными дисками. Сходной по принципу действия является и мельница типа 310 фирмы «Хайденау» с вертикально расположенными дисками (рис. 2). Крупка поступает в воронку 3. Какао тертое собирается в емкости 1.
Рис.2. Дисковая мельница типа 310
Патрубок 2 служит для выхода воздуха, охлаждающего какао тертое. Штурвалом 4 устанавливается зазор между дисками. Крупка измельчается между двумя вращающимися в одном направлении, но с разной угловой скоростью дисками с корундовыми накладками. Малая дифференциальная скорость и большое центростремительное ускорение обеспечивают умеренный нагрев какао тертого. При износе корундовых накладок автоматически поддерживается установленный зазор. Соприкосновение при помоле корундовых накладок исключает автоматика, аналогичная той, что применяется в мельнице типа 306.
На фабриках применяются восьмивалковые, пятивалковые и трехвалковые мельницы. Из них наиболее распространены пятивалковые мельницы. На них производится тонкое измельчение шоколадных масс.
Пятивалковые мельницы. Эти мельницы предназначены для тонкого измельчения шоколадных масс, шоколадных начинок и масс пралине. На рис. 3, а и б показана пятивалковая мельница типа 912/3 фирмы «Хайденау» (ГДР). Между двумя чугунными пустотелыми станинами 6 один над другим расположены четыре валка — 2, 5, 9, 16, а нижний валок 14— в стороне. От нижнего валка к верхнему, т. е. по ходу продукта, окружная скорость валков возрастает. У валка 16 подшипники неподвижны. Подшипники остальных валков приводятся в действие гидравлическими регулирующими механизмами с помощью рукояток управления 7 раздельно для правых и левых подшипников. Их положение определяется давлением в регулирующем механизме. Давление регистрируется манометрами 8. Рекомендуемое давление в механизмах валков: I—15 МПа; III и IV— 18 МПа; V —22 МПа.
Управление работой электродвигателя мельницы производится со щита 18 рукояткой 17. Фрикционная муфта, соединяющая валки с большим шкивом, выключается рукояткой 19.
Рис. 3. Пятивалковая мельница типа 912/3 фирмы «Хайденау»:
а — общий вид; б —схема, в — кинематическая схем
Предварительно хорошо перемешанную теплую шоколадную или ореховую тестообразную массу загружают в приемную воронку 15. Парой нижних валков масса захватывается и, проходя последовательно через зазоры между валками, измельчается. С верхнего валка 2 масса счищается скребком 20 на лоток 21 с заслонкой 22 на конце. По этому лотку масса ссыпается в подставленную емкость или на ленту транспортера. Нижний валок 14 имеет предохранительное устройство 13, срабатывающее при попадании в щель между валками твердого предмета (срезаются штифты и отключается муфта в приводе).
В пятивалковых мельницах масса перемещается с нижних валков на верхние. При таком движении мелкие частицы всегда находятся над крупными. В случае падения частиц сверху вниз шоколадная масса не будет испорчена, что произошло бы при обратном движении.
Вследствие истирающего действия валков выделяется значительное количество тепла. Повышение температуры измельчаемой массы нежелательно, так как это может вызвать горение массы и снизит производительность. Валки охлаждаются водой, которая поступает внутрь валков через редукционный клапан 11 с манометром 10 и электромагнитный клапан, автоматически выключающий мельницу в случае отсутствия воды в системе охлаждения. В мельнице также предусмотрена возможность автоматического регулирования заданного температурного режима для валков. Для этого термометры имеют задатчики, а на подводящих воду трубах установлены электромагнитные клапаны. При автоматическом регулировании пробковые краны на подводящих трубах открываются полностью. Термометры 12 указывают температуру выходящей воды.
На машине нельзя работать без охлаждения и в то же время нельзя чрезмерно охлаждать валки. Рекомендуются следующие температуры валков (в °С): 1 — 15; II —25; III —35; IV —40; V — 30.
Нельзя также допускать хотя бы кратковременную работу мельницы без массы, поэтому приемная воронка 15 имеет датчик, выключающий мельницу при отсутствии в ней продукта.
Для предотвращения попадания рук человека между валками 9 и 5 установлена решетка 3, а яркая разноцветная штанга 4 при нажатии на нее выключает муфту, в результате чего валки почти мгновенно останавливаются. Рукояткой 1 производят натяжение клиновых ремней.
Пятивалковые мельницы типа 912-Н и 912-НВ фирмы «Хай-денау» имеют менее совершенную систему управления.
Пятивалковая мельница типа V/1300—V/1800 фирмы «Карле и Монтанари» (Италия) показана на рис. 4, а. Щит управления 1 расположен в левой пустотелой станине. На нем имеется амперметр, кнопки включения электродвигателей мельницы и компрессора, рукоятка пневматического регулятора давления съемного ножа, кнопка сброса и восстановления давления, а также рукоятка регулятора постоянного давления воды.
На правой станине находятся рукоятки 5 вентилей управления зазорами между валками. Манометры 4 показывают давление масла в гидравлической системе управления каждым подшипником, а манометр 6 — давление в воздушной магистрали.
Машина (рис. 3) состоит из прямоугольного корпуса, электродвигателя и двух размолочных жерновов - вращающегося и неподвижного .
Электродвигатель установлен внутри корпуса на четырех амортизаторах. На конце вала электродвигателя укреплен подвижный диск с вращающимся жерновом. К верхнему торцу корпуса рабочей камеры крепится съемная крышка с неподвижным жерновом и механизмом регулирования зазора, Механизм регулирования состоит из рукоятки, кольца с внутренними зубьями, резьбовой втулки с диском и наружными зубьями и фланца с резьбовым хвостовиком, к которому крепится неподвижный жернов. Резьбовая втулка закреплена в осевом направлении стопорным кольцом через демпферные пружины, которые должны срабатывать при попадании между жерновами посторонних твердых предметов и смягчать тем самым ударные нагрузки. При повороте - рукоятки получает вращение через зубчатое зацепление резьбовая втулка, которая заставляет перемещаться фланец в осевом направлении относительно крышки по направляющим штырям, изменяя при этом зазор между жерновами.
В верхней части корпуса находится загрузочный бункер, в горловине которого установлен постоянный магнит для улавливания металлических включений. Разгрузочная труба снабжена электровибратором. К трубе прижата планка зажима пакета, в который ссыпается измельченный кофе. Сверху машина закрывается откидной крышкой.
Принцип действия. Вращение от электродвигателя передается вращающемуся жернову. Зерна из загрузочного бункера самотеком попадают в пространство между жерновами, измельчаются и в виде порошка поступают в нижний резервуар.
Рисунок 3 - Машина МИК-60 для размола кофе
1 - электродвигатель; 2 - корпус; 3 - механизм регулировки; 4 - магнитная ловушка; 5 - бункер; 6 - крышка; 7 - кожух; 8 - магнитный пускатель; 9 - вибратор; 10 - амортизатор; 11 - трубка; 12 - кнопка; 13 - трубка выгрузки; 14 - планка прижима пакета; 15 - жернов
Механизм (рис. 4) состоит из корпуса, присоединительного вала, крышки, двух пластмассовых резервуаров, червячного шнека, двух жерновов подвижного и неподвижного, и механизма регулирования зазора между жерновами .
Принцип действия. Механизм приводится в действие универсальным приводом МКN-11 (производства ПНР).
Вращение от вала привода передается на присоединительный валик и шнек. Продукт из загрузочного резервуара подается к шнеку, который предварительно измельчает его и продвигает к жерновам. Окончательное измельчение продукта происходит между жерновами.
Регулирование степени помола (величины зазора между жерновами) производится специальной гайкой. Измельченный продукт поступает в нижний резервуар.
Рисунок 4 - Механизм для размола кофе МКК-120
1 - корпус; 2 - вал; 3 - крышка; 4, 5 - резервуар; 6 - шнек; 7 - неподвижный жернов; 8 - подвижный жернов; 9 - регулировочная гайка
Щековые дробилки
Обрабатываемый материал подается в щековые дробилки сверху. После подачи в устройство материал раздавливается между статичной и двигающейся щекой. Конечный продукт дробления высыпается сквозь выпускную щель между щеками.
Самым распространенным типом щековой дробилки является устройство с верхней осью подвеса подвижной щеки.
Щековая дробилка
Внутри чугунной или отлитой из стали станины располагается статичная щека в виде рифленой плиты. Такая щека выполняется из износостойкого материала. Идентичная плита крепится на подвижной щеке, которая качается. По бокам рабочая зона дробильного аппарата ограждена гладкими плитами.
Подвижная щека качается за счет шатуна, который закреплен на главном валу. Шатун и подвижная щека соединяются посредством шарниров за счет распорных плит. В результате образуется коленчатый рычаг, благодаря которому наибольшее усилие возникает в верхней части щек. Там же и происходит раздавливание наиболее крупных кусков материала. Натяжение в движущейся системе и возвратное движение щеки осуществляются посредством тяги и пружины. Размер выпускной щели регулируется. Концы главного вала оснащены маховиками.
В качестве предохранения рабочих частей дробильного аппарата от поломки одну из распорных плит изготавливают из двух частей. Части плиты соединяются болтами, которые срезаются, если нагрузка превышает допустимый уровень давления.
Конусные дробилки
Конусная дробилка оснащена дробящей головкой, которая имеет форму усеченного конуса и совершает эксцентричные вращательные движения. Такая головка непрерывно раздавливает и изламывает куски обрабатываемого материала.
В момент, когда дробящая головка приближается к корпусу, раздробленный материал свободно выпадает сквозь часть кольцевой щели, которая располагается между корпусом и головкой.
Схема конусной дробилки
Конусные дробилки делятся на два основных типа:
- предназначенные для крупного и среднего дробления (устройства, оснащенные головкой в форме крутого конуса)
- предназначенные для среднего и мелкого дробления (устройства, оснащенные головкой в виде пологого конуса или «грибовидные дробилки»).
В дробильных устройствах первого типа, дробящая головка имеет форму крутого конуса и крепится на главном валу, который в свою очередь, подвешен сверху на крестовине и закреплен на шаровой втулке. Ширина выпускной щели регулируется. Стакан-эксцентрик приводится во вращение при помощи конической зубчатой передачи. Нижний конец вала свободно входит в данный стакан.
На холостом ходу вал с дробящей головкой совершает вращательные движения вокруг оси эксцентрика, описывая коническую поверхность. Параметры угла при вершине составляют от 8 до 12 0 . В результате действия сил трения в процессе дробления, вал и головка вращаются в направлении противоположном вращению эксцентрика. Материал, заполняющий пространство между головкой и броневыми плитами, покрывающими поверхность корпуса, непрерывно обкатывается. В дробильных устройствах данного типа, достигается степень измельчения равная i= 5—6.
Валковые дробилки
Данные устройства оснащены двумя параллельными цилиндрическими валками, вращающимися навстречу друг другу. Материал измельчается валками посредством раздавливания.
Устройство валковой дробилки помимо гладких валков включает станину. Один валок подвижен (установлен в подвижных подшипниках), второй валок статичен. Подвижный валок удерживается в определенном положении посредством пружин. Если в дробильную установку попадает излишне твердый материал, пружины сжимаются, раздвигая валки, и этот кусок материала пропускается без поломки. Зачастую, валки имеют индивидуальный привод от ременного шкива.
Гладкие валки используются только для среднего и мелкого дробления. Основными характеристиками валка являются диаметр и ширина.
Валковая дробилка с гладкими валками.
Зубчатые валковые дробилки используются для дробления хрупких материалов средней твердости (уголь, соль и т.п.). Такие валки измельчают материал путем раскалывания и раздавливания, т.к. способны захватывать куски с поперечником ¼ - ½ диаметра валка.
Зубчатая дробилка оснащена тихоходными зубчатыми валками, которые вращаются с одинаковой скоростью (1-1.5 м/сек.). Ведущий валок приводится в движение от ременного шкива посредством зубчатой передачи. Затем, движение передается ведомому валку.
Быстроходные валки приводятся в движение ременной передачей. Недостатком быстроходных валков является излишнее измельчение материала.
Ударно-центробежные дробилки и мельницы
К ударно-центробежным дробилкам относится молотковое дробильное устройство, в которое обрабатываемый материал подается сверху и подвергается дроблению молотками на лету. Молотки крепятся к ротору на шарнирах, а ротор совершает быстрые вращательные движения. Молотки отбрасывают материал, в результате чего он разбивается о плиты корпуса. Помимо этого, материал раздавливается и истирается на колосниковой решетке. Интенсивность измельчения можно откорректировать посредством изменения окружной скорости молотков или размера щелей решетки. Такие дробилки используются для крупного и среднего дробления.
Для мелкого дробления применяются острые легкие молотки, которые вращаются с высокой скоростью (до 55 м/сек).
Основные элементы конструкции (молотки, плиты, решетки) производятся из высокопрочной углеродистой стали, наплавленной сталинитом.
По количеству роторов, молотковые дробилки могут быть однороторными (степень измельчения i= 10-15, размер продукта дробления 10-15 мм) или двухроторными (степень измельчения i= 30-40, размер продукта дробления 20-30 мм). По принципу расположения молотков в одной или нескольких плоскостях вращения, данные устройства бывают однорядными или многорядными.
Для мелкого измельчения материалов, характеризующихся невысокой твердостью (фосфориты, известь, охра и т.п.) используются молотковые дробильные устройства без колосниковой решетки или молотковые мельницы, которые сообщаются с воздушным сепаратором. Функция сепаратора состоит в отделении недообработанного продукта и возвращении его в мельницу.
Молотковая дробилка.
Дезинтеграторы и дисмембраторы
Дезинтегратор представляет собой ударное дробильное устройство, оснащенное двумя вращающимися роторами, между которыми измельчается обрабатываемый материал. Ротор выполнен в виде кольцевого диска и имеет соединение со стальными кольцевыми пальцами. Ряды пальцев на одном роторе свободно входят в ряды пальцев на другом роторе. Пальцы на роторах располагаются по форме концентрической окружности. Оба ротора имеют индивидуальный привод и совершают вращательные движения на встречу друг другу на высокой скорости.
Дезинтегратор.
В корпус устройства материал подается посредством воронки, расположенной вверху. Ударами пальцев и дисков, материал мелко измельчается. Переработанный материал выгружается через решетку, которая фильтрует куски определенного размера.
Т.к. дезинтегратор работает на высоких скоростях, большое внимание уделяется вопросам попадания посторонних материалов в устройство, а также установке и балансировке роторов дробилки.
Показатель производительности такого устройства напрямую связано с равномерностью подачи материала.
Дисмембратор оснащен одним ротором и статичным диском. В качестве неподвижного диска выступает крышка мельницы, на внутренней стороне которой концентрически закреплены ряды пальцев. Пальцы выполнены в форме ножей, что позволяет измельчать материал срезом либо разрывом волокон.
Барабанные мельницы
Главным элементом барабанной мельницы является барабан, заполненный дробящими телами (стержнями, шарами, окатанной галькой). Барабан совершает вращательные движения, а тела находящиеся внутри, увлекаются силой трения о стенки на определенную высоту, после чего падают и таким образом, измельчают материал. В данном случае измельчение происходит путем истирания и ударов.
Различают барабанные мельницы короткого, трубного и цилиндро-конического типа. В коротких барабанных мельницах L:D = 1.5 - 2, в трубных L:D = 3 - 6 (где L - длина барабана, D - диаметр барабана).
Типы барабанных мельниц
Наиболее распространенный вариант барабанных мельниц это устройства с центральной разгрузкой через полую цапфу или с торцевой разгрузкой через диафрагму. Реже встречаются устройства с периферической разгрузкой через щели в барабане.
Барабанные устройства короткого типа часто имеют замкнутый цикл работы и оснащены классификатором, фильтрующим куски материала, которым необходимо дополнительное измельчение. Замкнутый цикл работы позволяет увеличить показатель производительности и сократить расходы электроэнергии.
Барабанные мельницы могут осуществлять как сухое, так и мокрое измельчение. Измельчение материала соответствует i = 50 -100.
Ролико-кольцевые мельницы
В мельницах данного типа материал измельчается роликами или шарами (мелющими телами), которые катятся по внутренней поверхности кольца и прижимаются к ней центробежной силой.
Ролико-кольцевая мельница маятникового типа.
Сверху на валу на крестовине в свободном состоянии подвешены маятники с вальцами. Маятников может быть от 2 до 6 штук. Вращаясь, вальцы прижимаются к вкладышу, который является неподвижным. Поступающий материал транспортируется межу вальцами и кольцевым вкладышем. На дне камеры мельничного агрегата оседает фракция, которая остаётся крупной и неразмельчённой, откуда она подбрасывается скребком наверх перед набегающими вальцами.
В нижний отсек камеры подаётся воздух, который разрыхляет измельчённый материал и подаёт его в сепаратор. Оттуда размельчённый продукт поступает в циклон. Крупная фракция повторно поступает в мельницу на дополнительный размол. Маятниковые мельницы имеют производительность до 20 тонн в час.
Данный тип устройств используется для тонкого измельчения пигментов и наполнителей (тальк, мел и т.п.).
Кольцевые мельницы характеризуются компактностью и широким диапазоном степеней измельчения.
Дробилки и мельницы для сверхтонкого измельчения
Чем чаще внешние силы воздействуют на обрабатываемый материал, тем меньше трещин успевают «самозаживляться». Наиболее экономичным способом тонкого измельчения является вибрационное воздействие на материал. При таком способе усталостное разрушение материала происходит из-за частых, но относительно слабых ударов по частицам материала.
В процессе эксплуатации таких устройств, следует учитывать, что упругой деформации и разрушению подвержено и само дробильное устройство.
Вибрационные мельницы
Вибрационная мельница инерционного типа имеет цилиндрический корпус, заполненный обрабатываемым материалом, и мелющими телами на 80-90%. Корпус вращается на валу, вал оснащен дебалансом. Дебаланс располагается эксцентрично относительно оси вращения мельницы, вследствие чего, во время вращения неуравновешенной массы вала с дебалансом, возникают центробежные силы инерции, которые вызывают вибрации корпуса дробильной установки. В процессе вращения корпус со всем содержимым внутри колеблется в плоскости, перпендикулярной к оси вибратора, по практически круговой траектории.
Вибрационная мельница инерционного типа.
Частота колебаний корпуса соответствует числу оборотов вала, которое находится в диапазоне 1000 - 3000 об/мин. Амплитуда колебаний варьируется от 2 до 4 мм. В данных устройствах происходит интенсивное измельчение материала.
Для того чтобы уменьшить вибрацию в производственном помещении, корпус мельницы опирается на пружины и деревянные подкладки, кроме того, электродвигатель соединяется с муфтой эластичным валом.
Для контроля над температурой внутри мельницы вибраторы время от времени охлаждают водой, циркулирующей через рубашку.
Данный тип устройств, осуществляет помол сухим и мокрым способом, а также способен работать периодически или непрерывно. Мельницы, работающие непрерывно, функционируют в замкнутом цикле вместе с воздушным сепаратором.
В таких устройствах целесообразно измельчать материалы с диаметром крупиц d н не более 1-2 мм до конечного диаметра d к менее 60 мкм.
Вибрационные (отражательные) дробилки оснащены фильтрующей решеткой, сквозь которую проходит обрабатываемый материал. Решетка отсеивает мелкие элементы, после чего материал поступает в валок, который быстро вращается (12-70 м/сек). Валок оснащен лопатками, которые захватывают материал и отбрасывают его на щиток. Элементы материала взаимно ударяются друг о друга, щиток, корпус и лопатки валка, в результате чего происходит окончательное измельчение материала. Степень измельчения достигает i = 20 - 30.
К достоинствам данных типов устройств, принято относить высокую эффективность, малый удельный расход энергии, несложность устройства и небольшой вес, легкость установки.
Коллоидные мельницы
Для сверхтонкого измельчения, помимо вибрационных установок, широко используются коллоидные мельницы. По принципу действия, они похожи на ролико-кольцевые или ударно-центробежные мельницы. В таких устройствах материал измельчается посредством прохождения сквозь зазор между быстро вращающимся ротором (роликом конической формы) и статором (кольцом, расширяющимся кверху). Зазор может находиться также между пальцами диска-ротора, которые расположены по концентрическим окружностям и корпусом мельницы. Такие устройства работают при очень высоком уровне скорости ротора (до 125 м/сек) и применяются, в основном, для мокрого измельчения.
Чтобы осуществить помол высокой тонкости и получить частицы величиной менее 1 мк, размельчение выполняют в мельницах коллоидного типа. Материал измельчают в этих мельницах благодаря трению или ударам методами сухого или мокрого помола.
Мельница такого типа включает корпус с выемкой посередине. Выемка имеет коническую форму и в ней расположен и вращающийся ротор. Между выемкой и ротором очень маленький зазор (мин. 0,05 мм). Через отверстие в выемке материал поступает в зазор между выемкой и ротором, который можно регулировать микрометрическим винтом; твердые частицы истираются, выходя через выходное отверстие вместе с жидкостью. Ротор приводит во вращение электродвигатель с помощью шкива.
Существует и другой тип коллоидных мельниц. Такие мельницы функционируют по принципу ударов пальцев по суспензии. Состоят они из корпуса цилиндрической формы, в котором на большой скорости вращается диск. По обеим сторонам диска расположены пальцы. Через патрубок суспензия поступает в мельницу, где подвергается ударам пальцев, и выходит через патрубок.
Насос подаёт суспензию из сборника через трубопровод в мельницу. Материал в мельницу следует подавать на небольшой скорости, чтобы она сильно отличалась от окружной скорости ударных пальцев. Как правило, скорость при загрузке материала в мельницу равна 0,7 метров в секунду, а окружная скорость диска - 190 метров в секунду.
Метод мокрого помола наиболее распространен и доступен при приготовлении коллоидных растворов. Сухой же метод помола не обеспечивает получение достаточной степени тонкости, чтобы получить частицы коллоидных размеров. Для тонкого сухого помола служат центробежно-шаровые мельницы коллоидного типа. В них используется большое количество шаров диаметром 8 - 15 мм. Шары разбрасываются с большой скоростью, разбивая материал, проходящий тот же путь, что и сами шары. Готовый размельчённый продукт выходит после прохождения через воздушный сепаратор.
Истирающие мельницы
Истирающие мельницы, к примеру, роликовые, оснащены вращающейся чашей, внутри которой непрерывно катятся два или более обкатных элемента цилиндрической формы.
Цилиндрические обкатные элементы, плотно прижимаемые упругими пружинами к бегунной дорожке, измельчают куски подаваемого по центру материала путем их сильного сжатия и истирания. При этом продукт перемещается под роликами к краям чаши, после чего скребками и направляющими лопатками снова подвигается к ним и измельчается повторно.
Измельченный продукт сдувается к верху мощным потоком воздуха, поступающего по краю чаши, и попадает вместе с ним в воздушный, а затем и центробежный сепаратор, находящийся за пределами мельницы, где и осаждается. Крупные частицы продукта задерживаются в воздушном сепараторе машины и затем снова попадают на бегунную дорожку, где повторно подвергаются измельчению. Все истирающие мельницы могут выполнять грубое и тонкое измельчение самых различных материалов, от твердых до весьма мягких.
Струйные мельницы
Устройство спирально-струйных мельниц выполнено таким образом, что подаваемый в них из сопел сжатый воздух на высокой скорости (до 600 метров в секунду) подхватывает загружаемый материал и несет его в плоскую цилиндрическую камеру. Внутри нее образуется мощный быстро вращающийся поток, который идет от периметра по спирали к расположенному по центру выходному отверстию. Исходный материал, попадая в камеру на высокой относительной скорости, сталкивается там с мощным спиральным потоком, либо же со стеной, разбиваясь тем самым на мельчайшие частички.
Стригально-режущие мельницы
Стригально-режущие мельницы способны измельчать самые различные вещества: мягкие, упругие и вязкие. Они одинаково хорошо измельчают макулатуру, куски пластика, резины (старые шины) и текстиля, а так же отходы древесины, которые потом идут для изготовления ДСП. Существует несколько вариантов исполнения данных машин.
Роторные режущие мельницы оснащены ротором с ножевым ободом, который вращается в корпусе машины относительно закрепленных на его внутренней верхней части неподвижных ножей. Загружаемый сверху исходный материал, попадая в рабочее пространство машины, разрывается на части вращающимися ножами и измельчается в пространстве между неподвижными и подвижными ножами путем резки. Мелкий продукт выходит из агрегата через мелкую сетку, крупные же куски материала будут оставаться в мельнице и кромсаться ее ножами до тех пор, пока они не достигнут достаточной для прохождения через отверстия сетки степени измельчения.
Сравнение и выбор дробильно-размольных машин
Выбор дробилок зависит от двух основных аспектов: вида измельчения и физико-механических свойств обрабатываемого материала.
Для крупного дробления наиболее удобны щековые дробилки. Конусные дробилки также применяются для крупного дробления, но вследствие их сложной конструкции и большого веса такие устройства целесообразно применять на крупных производствах, т.к. одна конусная дробилка способна заменить две и более щековые машины.
Грибовидные дробилки значительно превосходят по производительности валковые дробилки, однако последние отличаются компактностью, простотой и надежностью, вследствие чего они применяются чаще. Для работ с хрупкими материалами лучше всего подходят зубчатые валковые дробилки.
Дезинтеграторы являются оптимальным решением для измельчения влажных материалов небольшой твердости.
Шаровые мельницы используются для тонкого измельчения. Ролико-кольцевые применяются для работы с материалами небольшой твердости.
Вибрационные мельницы производят высокодисперсный измельченный продукт, при условии предварительного измельчения материала в дробилках других типов до 2 мм.
Струйно-вибрационные мельницы распространены мало, но наиболее оптимальны для работы с такими материалами как каменный уголь, сухие красители, двуокись титана и т.п.