Файл: Брагинский, Г. И. Технология магнитных лент.pdf

суспензией, которая отсасывается вторым шестеренчатым насосом. Ширина щелевых отверстий сетки в 2—3 раза меньше частиц бисера и обычно составляет 0,3—0,4 мм.

Рис. 93. Схема бисерной машины:

Вследствие вязкого трения, возникающего на поверхности вра­ щающихся дисков, смесь бисера с диспергируемой суспензией центро­ бежной силой отбрасывается к стенкам контейнера и снова возвра­ щается в поток, циркулирующий между дисками. Наиболее интен­ сивное диспергирование происходит, по-видимому, в небольшой зоне, в которой частицы бисера не только скользят вдоль поверхно­

246

сти дисков, но и перекатываются друг относительно друга (рис. 94) [285].

Усовершенствование бисерных машин шло по пути интенсифика­ ции движения бисера в контейнере. В связи с этим появились раз­ личные конструкции дисков, изображенные на рис. 95 [285, 286]; однако в технологии используют преимущественно круглые сплош­

Большое значение для нормальной работы бисерной машины имеет вязкость диспергируемой суспензии. Суспензия должна обла­ дать вязкостью, при которой возможно ее свободное перемещение под воздействием дисков мешалки.

Рис. 95. Конструкции дисков ротора бисерной машины:

При помощи мешалки в суспензии должны создаваться такие напряжения сдвига, при которых реологические свойства суспензии максимально приближались бы к свойствам ньютоновских жидкостей. Этому способствует также повышение температуры суспензии вслед­ ствие возникающего трения. Обычное время пребывания суспензии в контейнере машины не превышает 10 мин, поэтому относительно непродолжительное пребывание суспензии в рабочей зоне, малая поверхность испарения и, наконец, достаточная герметичность кон­ тейнера предохраняют суспензию от нежелательных явлений,

247

вызываемых повышением температуры. Иногда в суспензии обнаружи­ вается явление дилатансии — возрастание кажущейся вязкости с увеличением напряжения сдвига, что может привести при больших скоростях вращения мешалки к полному прекращению дисперги­ рования [272]. При недостаточной вязкости суспензии уменьшается адгезия между бисером и суспензией: частицы бисера работают вхо­ лостую, что приводит к уменьшению эффективности процесса, а также к быстрому износу бисера и дисков мешалки.

Основное преимущество бисерных машин — высокая производи­ тельность при относительно небольших габаритах, простота конст­ рукции, хорошая степень герметизации, что значительно уменьшает потери растворителей, небольшой шум, производимый при работе, и, наконец, малый объем бисера, что позволяет в отдельных случаях не регенерировать его при переходе с приготовления одного типа суспензии на другой. Вместе с тем для эффективного использования бисерных машин необходима соответствующая подготовка суспен­ зии, что требует включения в схему технологического процесса ша­ ровых мельниц и других аппаратов для предварительного диспер­ гирования.

Ниже приведены некоторые характеристики бисерных машин

Одна из отечественных бисерных машин (мельница песочная ди-

•сковая) имеет следующие параметры:

:248

5.2.3.Расчетная характеристика процесса диспергирования в шаровой мельнице

Вопросы измельчения различных материалов при помощи шаровых мельниц хорошо разработаны. Имеются формулы для рас­ чета прочности привода, подробно изучено влияние степени запол­ нения барабана шарами и материалом на мощность, потребляемую шаровой мельницей. Однако формулы, выведенные для расчета мель­ ниц, работающих в режиме измельчения, не могут быть использо­ ваны при математическом описании процесса диспергирования ма­ териала в растворе связующего полимера вследствие значительных различий в режимах работы шаровых мельниц на измельчение и дис­ пергирование.

До самого последнего времени в литературе не было данных о рас­ четах мощности шаровых мельниц при диспергировании порошкооб­ разных материалов в растворах связующих полимеров. Однако этот вопрос представляет особый интерес для технологии получения магнитных лент, так как, наряду с требованиями экономичности и, сле­ довательно, уменьшения продолжительности диспергирования маг­ нитного порошка, этот процесс должен обеспечить только дезагре­ гацию агломератов, не нарушая формы и магнитных свойств кристал­ лов гамма-окиси железа. Поэтому представляет интерес одна из последних работ [290], связанная с экспериментальным исследова­ нием и расчетным обоснованием изменения мощности, потребляемой шаровой мельницей в процессе диспергирования.

Установлено, что по потребляемой мощности процесс дисперги­ рования можно разделить на три периода: период пуска, период сме­ шения компонентов и период диспергирования. В первом периоде, продолжающемся десятые доли секунды, потребляемая мощность мгновенно и значительно повышается. В этом периоде она превышает мощность, потребляемую в третьем периоде, в 3,2—3,4 раза. По­ скольку длительность первого периода очень мала, кратковременная перегрузка электродвигателя практически не имеет значения [291, 292]. Вместе с тем детали кинематической схемы привода следует проверить на прочность по пусковой нагрузке с учетом предела те­ кучести материала [293, 294]. Коэффициент запаса прочности дета­ лей привода, исходя из предела текучести материала, должен быть не менее 1,1—1,2.

Далее было установлено, что независимо от степени заполнения барабана мельницы шарами и материалом потребляемая мощность ІѴ2 во втором периоде больше, чем в третьем на 7—10%. С учетом того, что второй период продолжается 30—40 мин, расчеты конструктив­ ных элементов привода следует производить исходя из величины N% во втором периоде.

В третьем периоде, наиболее длительном, N% практически не зависит от времени, поэтому удельные нормы расхода электроэнергии нужно рассчитывать по периоду диспергирования. С изменением степени заполнения барабана мельницы шарами фш мощность ІѴ2 возрастает не пропорционально величине заполнения, а вначале

249’

быстро, и по мере приближения фш к оптимальной величине (20— 25% для металлических шаров) приращение мощности уменьшается. Размеры шаров практически не влияют на характер изменения мощ­ ности, однако с уменьшением диаметра шаров 7Ѵ2 несколько умень­ шается.

Наиболее интересным выводом является экспериментально под­ твержденное заключение о том, что потребляемая мощность при изменении коэффициента заполнения барабана мельницы материа­

вподшипниках качения, используемых

вцапфах оси барабана шаровой мель­ ницы, также способствует тому, что увеличение количества загружаемого

материала, приводящее к возрастанию силы трения в цапфах, практически не влияет на мощность, потребляемую ша­ ровой мельницей.

Рассмотрим пример определения мощности, потребляемой шаро­ вой мельницей, для диспергирования пигмента в растворе пленкооб­ разующего вещества [290]. При этом вполне допустимо принять, что процесс диспергирования магнитного порошка по сути дела не отли­ чается от процесса диспергирования пигмента. В случае дисперги­ рования магнитного порошка режим работы мельницы должен обес­ печить только дезагрегацию агломератов до отдельных кристаллов у-окиси железа, не разрушая последних.

При диспергировании энергия расходуется на: поддержание массы шаров Ѳш в положении, определяемом углом Ѳ(ІѴп); преодоление со­ противления трения скольжения шаров о внутреннюю стенку бара­ бана (УѴп); подъем шаров на высоту, обеспечивающую их скатывание (NK э); преодоление вредных сопротивлений механического привода (ІѴтр); потери в электродвигателе (Л7ДВ).

Суммарная потребляемая мощность будет равна:

Последние два слагаемых уравнения (78) называют мощностью холостого хода N x х, в то время как первые три слагаемых составляют полезную мощность, потребляемую электродвигателем.

250