1. Изрезывающего и распиливающего действий (траворезки-соломорезки, корнерезки, машины с дисковыми пилами).
2. Раскалывающего и разламывающего действий (щековые дробилки).
3. Раздавливающего действия (гладковалновые дробилки - вальцовые мельницы, валковые дробилки с нарезной рифленой поверхностью).
4. Истирающе-раздавливающего действия (дисковые мельницы - эксцельсиор).
5. Ударного действия (молотковые мельницы, дезинтеграторы, дисмембраторы, струйные мельницы).
6. Ударно-истирающего действия (шаровые мельницы, вибромельницы).
7. Коллоидные измельчители (струйные, вибрационные).
Дробильные машины могут быть разделены на:
щековые и челюстные дробилки; конусные или гирационные дробилки; вальцовые дробилки;
молотковые дробилки; шаровые и стержневые мельницы; вибрационные мельницы;
мельницы с вращающимися частями (жернова, бегуны, дисковые мельницы);
струйные мельницы; коллоидные мельницы.
Шнековые дробилки предназначены для измельчения материалов средней твердости, а также для твердых материалов, обладающих хрупкостью или вязкостью.
Ударно-центробежные:
- Молотковые дробилки - в них за один цикл достигается высокая степень измельчения таких материалов, как корни, стебли, сахар, соль. В дробилке материал поступает сверху и дробился на ленту за счет ударов молотков
- Дисковые дробилки - применяются для измельчения семян, плодов, корней. Материал измельчается при вращении диска.
- Дезинтергратор - представляет собой ударную мельницу, состоящую из 2 роторов, вращающихся навстречу друг другу.
- Десмембратор - в отличие от дезинтегратора имеет один вращающийся ротор, второй - неподвижен, его роль выполняет крышка мельницы.
Измельчатели ударно-истирающего действия:
- барабанные мельницы - мельницы, в которых материал измельчается внутри вращающегося корпуса под воздействием мелющих тел или самоизмельченим. Мелющими телами могут быть шары, стержни, окатанная галька. В зависимости от вида этих тел различают шаровые, стержневые, галечные мельницы и мельницы самоизмельчения.
- кольцевые мельницы - измельчение материала происходит между кольцом и роликами или шарами раздавливанием или истиранием. Различают виды кольцевых мельниц: маятниковые, вальцово-пружинные, центробежно-шаровые, пружинные и вертикально вращающимся кольцом
Сверхтонкое измельчение:
- вибрационные мельницы
- струйные мельницы
- мельница с вертикальной струйной помольной камерой
- коллоидные мельницы
Изрезывающие машины:
- траворезки, соломорезки для измельчения растений и их частей
- корнерезки с гильотинными ножами для изрезывания плотных деревянистых частей
- барабанные соломорезки
- ножевая мельница предназначена для измельчения объемистых и мягких материалов, средней твердости, а также волокнистого и целлюлозосодержащего сырья.
Валковые дробилки используются для среднего и тонкого помолов фармацевтического сырья (плодов и семян) при получении масел и др. Эти дробилки состоят из спаренных параллельных валков, которые, вращаясь навстречу друг другу, измельчают материал в основном раздавливанием и истиранием (если скорость их вращения разная).
В зависимости от вида и свойств фармацевтического материала используют валки с гладкой, рифленой и зубчатой поверхностями. Валки с гладкой поверхностью используются для получения только тонкого помола, валки с рифленой - для среднего измельчения, а валки с зубьями - для измельчения плодов, ягод и семян.
Один из валков в подвижных подшипниках - с пружинами, что позволяет регулировать зазор между валками и предотвращать от поломок машины в случае попадания твердых предметов. С целью чистки поверхности валков от приставшего материала по их длине размещают ножи у гладких валков и щетки - у рифленых валков. Для втягивания материала в зону измельчения исходный размер кусков должен быть примерно в 20 раз меньше диаметра валков.
Рис. 1. Схема взаимодействия валков
Рис. 2. Схема бегунов
1 - вал, 2 - чаша, 3 - ось, 4 - кривошип, 5 - каток
Бегуны широко применяются для мелкого и тонкого измельчений. Они обычно состоят из двух (редко - трех) тяжеловесных катков 5, которые при вращении вала 1 обкатываются по днищу чаши 2, измельчая материал, как под действием массы, так и за счет истирания вследствие скольжения. Чем больше ширина катков, тем больше разность окружных скоростей различных точек катка, тем больше, следовательно, истирающая способность катка. Бегуны изготавливают с неподвижной чашей и подвижными катками или с подвижной чашей и неподвижными катками. В обоих типах бегунов катки вращаются вокруг своих осей за счет трения о материал. Соединения катков с валом при помощи кривошипов 4 позволяет каткам свободно перемешаться по вертикали при изменении толщины слоя измельчаемого материала в чаше или при попадании недробимого материала.
Рис. 3. Молотковая дробилка:
1-молоток; 2- стержень; 3- ротор-диск; 4 - вал; 5 - кожух; 6 - сито; 7 - плита
Молотковые дробилки. В этих дробилках за один цикл достигается высокая степень измельчения таких материалов, как корни и стебли растительного сырья, сахар, соль и др.
В молотковой дробилке измельчаемый материал поступает сверху и дробится на лету ударами молотков 1, шарнирно подвешенных с помощью стержней 2. к. быстро вращающемуся ротору 3. Дробление материала происходит также при ударах кусков материала, отбрасываемых молотками, о плиты 7, которыми футерован кожух 5. Для изготовления молотков используют износоустойчивые стали.
Диски помещены в кожухе 5, футерованном плитами 7, с внутренней рифленой поверхностью и сменным ситом 6.
Подлежащий измельчению материал попадает из загрузочной воронки в камеру измельчения и измельчается ударами молотков, вращающихся со скоростью 30+70 м/с, о рифленую поверхность плит и истиранием его между молотками. Степень измельчения регулируется размером отверстий сита (между колосниками).
Рис. 4. Дисковые дробилки: а - с одним диском 1 и контрножом 2; б- с двуми дисками
Молотковые дробилки характеризуются произведением диаметра д на длину ротора I. Эти размеры указывают в обозначении марки дробилки (например, дробилка марки М-6-4 имеет ротор диаметром 600 мм и длиной I = 400 мм).
Дисковые дробилки применяются для измельчения семян, плодов, стеблей растений и др.
Для измельчения фруктов (вишня, абрикос, алыча, слива) применяют дробилку, как на рис.4, а.
Плоды поступают на диск 1 с прямоугольными шипами и отверстиями d = 10 мм размещенными по концентрическим окружностям. При вращении диска (n=1000 об/мин) материал измельчается между диском и неподвижным контрножом 2 и отводится через отверстия в диске. В дробилке сырье поступает в приемник и измельчается между рабочими плоскостями двух дисков. На рабочей плоскости дисков по концентрическим окружностям размещены зубья трапециевидной формы. Причем ряд зубьев одного диска входит между двумя рядами выступов другого диска. Один диск - неподвижный, а другой - на горизонтальном валу вращается со скоростью 7-8 м/с и может перемещаться вместе с ним для регулирования зазора между ними.
Рис. 5. Дезинтегратор
1-штифты-пальцы; 2 шкифы; 3- роторы; 4 - валы; 5-воронка; 6- решетка; 7- кольца
- Дезинтегратор представляет собой ударную мельницу, состоящую из двух роторов, вращающихся навстречу друг другу.
Штифты на роторах расположены по концентрическим окружностям. Каждый ряд штифтов одного ротора входит между двумя рядами штифтов другого. Роторы вращаются со скоростью около 1200 об/мин, Измельчаемый материал загружается через воронку 5 и тонко измельчается ударами штифтов и дисков. Выгрузка осуществляется через решетку 6, сквозь отверстия последней могут проходить только куски определенного размера.
Концы штифтов-пальцев каждого кольцевого ряда для жесткости соединены между собой кольцами 7, изготовленными из полосовой стали. Роторы заключены в кожух. Для замены довольно быстроизнашивающихся пальцев предусмотрена специальная конструкция вала на выдвигающейся стойке. Материал, поступающий внутрь ротора на измельчение, попадает на внутренний ряд пальцев, откуда под действием силы удара и центробежной силы отбрасывается на следующий ряд пальцев второго ротора, вращающегося в противоположном направлении, который отбрасывает куски материала на последующий ряд пальцев и т.д. С продвижением материала от центра к периферии сила удара возрастает, так как увеличивается скорость вращения пальцев.
Производительность и степень измельчения таких мельниц зависит от количества рядов пальцев и от числа оборотов ротора - с увеличением числа оборотов увеличивается степень измельчения, но уменьшается производительность, так как затрудняется прохождение материала через ряды пальцев. Размеры кусков исходного материала не должны быть больше 25+35 мм и влажность не должна превышать 8+11 %. Степень измельчения I в дезинтеграторах обычно не превышает 10, производительность интеграторов - 0,5+18 т/ч,
Дисмембратор в отличие от дезинтегратора имеет один вращающийся ротор, второй - неподвижен, его роль выполняет крышка мельницы. В фармацевтической технологии мельницы ударного действия используются для измельчения материалов невысокой прочности, а также вязких и волокнистых растительных материалов с повышенной влажностью (до 10 %).
Положительные стороны ударных мельниц: простота устройства и их компактность; высокая производительность и степень измельчения; надежность в работе.
Недостатки: повышенный износ штифтов; большое пылеобразование; большой расход энергии.
Дисковые мельницы.
Рис. 6. Мельница «Эксцельсиор» (И.А. Муравьев, 1980)
Мельница дисковая является изделием непрерывного действия, т.е. характеристикой его производительности является количество материала, выходящего через разгрузочную воронку за единицу времени.
Основной деталью являются два вертикально установленных диска. Вращается обычно один из них. Поверхность дисков имеет режущие или ударные выступы той или иной конструкции. Исходный материал поступает в просвет между дисками, где он измельчается. Одной из наиболее простых дисковых мельниц является мельница типа «Эксцельсиор», широко применяющаяся в фармацевтическом производстве. В мельнице (рис. 14) диски установлены вертикально. Один диск неподвижный, другой вращается со скоростью 250-300 об./мин. Поверхность дисков покрыта мелкими зубцами, расположенными по окружности в таком порядке, чтобы зубцы движущегося диска попадали в промежутки между зубцами неподвижного диска. Помимо истирания, к раздавливающему эффекту присоединяется срезывающее действие от острых зубцов. Производительность при диаметре дисков 400 мм до 50 кг/ч.
Жернова.
Основной деталью являются жернова (1 и 2), выполненные из горных пород. Измельчаемый материал подается в отверстие (3) между жерновами, которые имеют насечки, уменьшающиеся от центра к периферии. Нижний диск подвижен, а верхний - неподвижен. Сырье передвигается от центра к периферии. Бегуны и жернова в фармацевтической практике применяются в настоящее время достаточно редко.
Для тонкого (мельчайшего) измельчения от кусков с размером 10ч2 мм до частиц размером 2+0,0075 мм применяют барабанные и кольцевые мельницы. В них материал измельчается под одновременным действием раздавливающих, ударных и истирающих усилий.
Для сверхтонкого (наимельчайшего) измельчения применяют вибрационные, струйные и коллоидные мельницы, в которых частицы материала измельчаются приблизительно от 10ч0,1 мм до 0,00075 - 0,0001 мм.
Барабанные мельницы - мельницы, в которых материал измельчается внутри вращающегося корпуса под воздействием мелющих тел или самоизмельченим. Мелющими телами могут быть шары, стержни, окатанная галька. В зависимости от вида этих тел различают шаровые, стержневые, галечные мельницы и мельницы самоизмельчения.
Шаровая мельница. Представляет собой пустотелый вращающийся барабан, в который через люк с плотно прижатой к барабану специальной скобой-крышкой загружают измельчаемый материал и мелющие тела - стальные шары диаметром от 25 до 150 мм (приблизительно 40-45 % объема барабана). Наилучший эффект измельчения в шаровой мельнице достигается, когда скорость вращения (число оборотов барабана) является оптимальной и соответствует определенному режиму ее работы.
Рис. 7. Шаровая мельница:
1 - корпус барабана; 2 - броневая плита; 3 - люк; 4 - приводная шестерня; 5 - решётка; 6 - крышка; 7 - полные цапфы; 8 - направляющий корпус; 9 - крышка
Материал в процессе соударения с шарами измельчается в основном ударом, а также истиранием и раздавливанием. При скорости вращения меньше оптимальной шары поднимаются на незначительную высоту и скатываются параллельными слоями вниз, измельчая материал лишь раздавливанием и истиранием, без участия удара. Значительное увеличение числа оборотов приводит к тому, что центробежная сила становится настолько большой, что прекращает падение шаров, которые вращаются вместе с барабаном, не производя измельчения.
Небольшие размеры мелющих тел и их большое количество обусловливают высокую эффективность измельчения, степень которого зависит от времени пребывания продукта в мельнице и регулируется изменением скорости подачи материала в цилиндр.