Раздел 2.Оборудование общего назначения

тема 2.1. оборудование для подготовки сырья

Классификация, принцип действия и конструкция

машин для подготовки сырья

1 Назначение машин для подготовки сырья

 

В производстве полимерных материалов сырье проходит предварительную обработку для подготовки к основным операциям, т.е. к таблетированию, прессованию, изготовлению изделий методом литья под давлением, штамповкой и т.д.

Для подготовки сырья применяют оборудование:

1 – машины для измельчения, т.е. дробильно-помольные машины,

2 – машины для сортировки и очистки сырья, используют грохоты и сепараторы,

3 – машины для сушки промежуточных и конечных продуктов, применяют сушилки различных конструкций: барабанные, гребковые, туннельные, шахтные, вальцовые, ленточные, турбинные, вибрационные.

 

Машины для измельчения

Сырье, вводимое в состав пластических масс, измельчается на дробильно-помольных машинах. Под измельчением понимают процесс раз­рушения твердого тела и превращения крупных кусков в мелкие под действием внешних сил.

В зависимости от частиц исх.материала и размеров частиц в конечном продукте:

1 – грубое измельчение (дробление), 2 – тонкое измельчение (помол).

Основными тех­нико-экономическими показателями работы машин являются:

1 - степень измельчения,

2 - удельный расход энергии на единицу получаемой продукции,

3 - производительность машины.

Степенью измельчения называется отношение размеров куска неизмельченного материала к размерам частиц, полученных после измель­чения: I= D/d

где D - средний размер куска материала до измельчения в м;

d - средний размер частицы материала после измельчения в м.

Существуют следующие основные способы измельчения материала: раздавливание, удар, истирание, раскалывание или сочетание указанных способов.

 

Машины для сортировки и очистки сырья

 

При обработке сырья, применяемого для изготовления пластических масс, во многих случаях необходимо разделять материалы на фракции (сортировать их) по крупности частиц. В соответствии с производствен­ными требованиями и свойствами перерабатываемых материалов приме­няются следующие способы сортировки: механическая (грохочение), воз­душная (сепарация), гидравлическая и ЭМ- сепарация.

1. механическая сортировка, или грохочение, выполняется на машинах, в которых сортируемый по величине материал пропускается через колосники, решета или сита. Количество получаемых фракций материала определяется количеством сит в грохоте, а крупность фракций- разме­рами отверстий в решетах или ситах.

2. гидравлическая классификация применяется для разделения на фрак­ции продуктов тонкого мокрого помола. Этот способ сортировки основан на использовании разности скоростей падения зерен крупных и мелких фракций.

3. воздушная сепарация применяется преимущественно для выделения особо тонких фракций. В процессе воздушной сепарации крупные и мел­кие зерна материала разделяются в воздушном потоке под действием сил тяжести, центробежных сил и давления струи воздуха. Воздушная сепа­рация применяется при тонком сухом помоле и осо­бенно эффективна при дальнейшей пневматической транспортировке раз­молотых материалов, а также при параллельной их подсушке горячим воздухом.

4. электромагнитная сепарация применяется главным образом для выде­ления из сырья ферромагнитных примесей.

 

Эффективность (качество) процесса сортировки определяется степенью извлечения мелких зерен нижнего класса из материала верхнего класса и подсчитывается по формуле:

Y = U/A = A-C/A

где А-действительное количество зерен нижнего класса в исходном материале;

U-фактическое содержание зерен нижнего класса в материале, прошедшем через сито;

С-количество зерен нижнего класса, задержавшихся на сите среди крупных зерен верхнего класса.

 

Принцип действия сушилок

 

В производстве полимерных материалов значительное место занимает сушка промежуточных и конечных продуктов. Процесс сушки заклю­чается в удалении влаги из материалов. Способность материала впитывать в себя влагу называется гигроско­пичностью. Степень гигроскопичности зависит от свойств материала и состояния окружающего воздуха.

Сушка может происходить при:

- непосредственном соприкосновении влажного материала с теплоносите­лем,

- через обогревательную стенку.

 

В первом случае теплоносителем служит нагретый воздух или газы и перегретый пар; такая сушка назы­вается конвективной. Во втором случае нагревание осуществляется в поле т. в. ч. или тепловыми лучами, а сушка называется контактной.

Содержание влаги в материале выражается в процентах к его массе, причем влажность, которую имеет материал до сушки, называется началь­ной, а после сушки — конечной или остаточной.

Сушка может осуществляться в непо­движном слое и при перемешивании.

Процесс сушки в неподвижном слое состоит из испарения влаги с поверхности материала и перемещения влаги из глубины материала к поверхности. После испарения с поверхности материала некоторого количества влаги образуется слой подсохшего материала. Далее сушка внутренних слоев материала, которая проте­кает медленно. В этот период толщина подсохшего слоя материала уве­личивается, а скорость сушки резко падает, т.к. возрастает сопротив­ление прохождению пара через толщу материала. Процесс сушки при перемешивании материала протекает на большей поверхности вследствие разрыхления материала, с обновлением поверх­ности и уменьшением сопротивления движению паров.

 

 

Машины для измельчения

 

Дробилки

Сырье, вводимое в состав пластмасс измельчается на дробильно-помольных машинах.

 

По конструкции и принципу действия дробилки разделяются на:

1) щековые с простым (рисунок, а) и сложным (рисунок, б) качанием подвижной щеки; в этих дробилках материал раздавливается и раскалы­вается между неподвижной 1 и подвижной 2 щеками в результате периоди­ческого их сближения; в дробилках со сложным качанием щеки материал еще и истирается.

Щековые дробилки со сложным качанием подвижной щеки в основном применяются для мелкого дробления. Их преимущество перед дробилками с простым качанием подвижной щеки заключается в простоте конструк­ции при относительно низком удельном расходе энергии.

2) конусные (рисунок б), в которых материал раздавливается и частично изгибается между двумя конусами; внешний конус 1 неподвижен, а вну­тренний (дробящий) 2, посаженный на вертикальный вал 3, движется по окружности по отношению к внешнему конусу,

3) валковые (рисунок г), в которых материал раздавливанием истирается между двумя валками 1 и 2, вращающимися один навстречу другому;

4) молотковые (рисунок, д.), в которых материал дробится при ударе его молотками, свободно подвешенными на быстровращающемся роторе 2, и частично истирается. Измельчают мел, волокнистые вещества, отходы линолеума.

5) бегуны (рисунок, ё) - предназначаются для мелкого дробления и гру­бого помола; материал раздавливается и истирается между двумя вра­щающимися катками 1 и чашей 2.

Дробилки:

а — щековая (с простым качанием щеки); г – валковая,

б — щековая (со сложным качанием щеки); д – молотковая,

в — конусная, е — бегуны

 

Мельницы

По конструкции и принципу действия различают следующие основные типы мельниц:

1. Барабанные (шаровые и стержневые), предназначенные для тонкого измельчения (рисунок, а). Барабан 1 приводится от электродвигателя 2 через редуктор 3.

2. Роликовые маятниковые, предназначенные для размола материала (рисунок 8, б), в которых материал раздавливается между неподвижным коль­цом 1 и быстровращающимися роликами 2, шарнирно соединенными с кре­стовиной 3, укрепленной на вертикальном валу 4.

3. Молотковые (ударные), предназначенные для размола материала и в некоторых случаях с одновременной подсушкой его. Молотковые мельницы изготовляются с жестко закрепленными или с сво­бодно подвешенными (рисунок, в) на роторе 1 молотками 2.

4. Пневматические, предназначенные для тонкого измельчения (рисунок, д), в которых материал измельчается при ударе. Кусочки 1 мате­риала, подлежащие измельчению, подхватываются воздухом, который нагнетается через сопло 2, летят со скоростью 20—80 м /сек и ударяются о размольную плиту 3, а также одни о другие.

5. Вибрационные (рисунок, е), применяемые для тонкого и сверхтонкого помола материалов.

6. Струйные (рисунок, ж), предназначенные для сверхтонкого помола. Размол в них происходит за счет соударения частиц материала, находящихся в воздушном турбулентном потоке.

Частицы материала ленточным пита­телем 1 подаются в приемный бункер. Далее материал по трубе 2 посту­пает в зону диффузора 3, где подхватывается воздухом, поступающим по трубе 4. Затем материал подается в корпус 5 мельницы, в виде трубы эллиптической формы. В нижней части корпуса имеются сопла б, через которые поступает воздух.

Скорость воздуха в соплах доходит до 466 м/сек; чтобы это обеспечить, воздух подогревают; вследствие этого снижается его вязкость. Кроме того, подогретый воздух подсушивает материал. Воздух, поступающий в корпус мельницы, подхватывает частицы материала и заставляет их циркулировать в трубе. Частицы, двигаясь в турбулентном потоке, измельчаются, ударяясь одна о другую и о стенки корпуса. Отработанный воздух с частицами готового продукта проходит через жалюзийное устройство 7, выходное отверстие 8, и поступает на осаждение.

Рисунок. Мельницы:

ж- барабанная;

б - ролико-маятниковая;

в - молотковая;

г - дезинтегратор;

д - пневматическая;

е - вибрационная;

ж - струйная