16.3.2. Атриторы

Атриторами называют диспергаторы периодического и непрерывного действия, в которых рабочие сферические тела в смеси с диспергируемой суспензией перемешиваются многолопастной мешалкой. В атриторе периодического действия диспергируют низковязкие суспензии, в атриторе непрерывного действия, имеющем неподвижные лопасти, закреплённые на стенках рабочей камеры, диспергируют высоковязкие суспензии.

Атритор периодического действия. В атриторе периодического действия, в вертикально расположенной цилиндрической неподвижной рабочей камере (рис. 3.20), заполненной смесью сферических рабочих тел вокруг движущихся лопастей. Диаметр шаров в первых моделях атриторов составлял 12-15 мм, а затем размер сферических рабочих тел снизили до 3-9 мм. Их изготавливают из легированной стали, твёрдого фарфора (стеатита), карбида вольфрама и других износостойких материалов. Вместимость рабочей камеры достигает 1000 л. Главной особенностью атриторов является конструкция мешалки.

В атриторах конструкций зарубежных фирм стержни мешалки круглые. Они расположены по спирали под углом 60-90 друг к другу. Длина лопастей составляет примерно 0,8 радиуса цилиндрической рабочей камеры. Материал камеры – легированная сталь или обычная, футерованная стеатитом; материал мешалки – износостойкая сталь, не влияющая на цвет и другие свойства краски. Камера имеет рубашку для охлаждения её содержимого, через которую пропускается вода.

С увеличением объёма рабочей камеры могут возникнуть застойные зоны для суспензии. Поэтому в машинах вместимостью 250 л и более с помощью насоса и циркуляционной трубы (см. рис. 16.9) создают рециркуляцию суспензии в камере. Кратность циркуляции высокая – до 15 объёмов суспензии, находящейся в камере, в час. Рециркуляция суспензии и её выгрузка из камеры осуществляется насосом через сетку, задерживающую рабочие тела в камере. Конструкция машины предусматривает и возможность поворота её корпуса. Для диспергирования суспензий, содержащих легколетучие органические растворители, предусмотрена герметически уплотняемая крышка камеры.

На интенсивность процесса диспергирования в атриторах кроме размера рабочих тел большое влияние оказывает частота вращения мешалки, которая зависит от объёма (диаметра) камеры и свойств суспензии. В машинах с объёмом рабочей камеры до 80 л частоту вращения вала мешалки можно регулировать бесступенчато от 50 до 150 мин^-1, а в мешалках с камерами объёмом 250, 400 и 600 л – ступенчато: 70-90-100 мин^-1.

В атриторе периодического действия длительность диспергирования не ограничивается, поэтому в них, в отличие от бисерных машин, можно диспергировать труднодиспергируемые пигменты (железную руду, технический углерод, некоторые органические пигменты) до высокой степени дисперсности.

Благодаря малым размерам рабочих тел, их интенсивному перемешиванию, большому объёмному заполнению камеры смесью рабочих тел с суспензией атриторы периодического действия имеют более высокую объёмную производительность и меньший удельный расход электроэнергии, чем шаровые мельницы.

В атриторах также, как и в бисерных машинах диспергируют тонкодисперсные синтетические неорганические и органические пигменты и наполнители. Немикронизированные неметаллические природные пигменты и наполнители вызывают быстрый износ мешалки.

Атриторы непрерывного действия. Атритор непрерывного действия (рис. 16.10) отличается от бисерной машины (см. рис. 16.3) тем, что вместо мешалки с дисками он имеет многолопастную мешалку, на неподвижной стенке камеры закреплены так называемые отбойные лопасти, благодаря которым исключается образование застойных зон для смеси бисера с суспензией и появляется возможность диспергировать высоковязкие суспензии с вязкостью до 10 Пас.

Скорость движения смеси рабочих тел с суспензией наименьшая у вала мешалки и наибольшая в конце лопастей. Полый вал мешалки имеет большой диаметр, что делает более равномерной скорость перемешивания в кольцевой рабочей камере.

Лопасти мешалки и отбойные лопасти круглой формы. По высоте рабочей камеры образуется 6-7 кольцеобразных дуг, через которые проходит диспергируемая суспензия, поступающая в нижнюю часть камеры. Большой диаметр полого вала и его охлаждение проточной водой обеспечивают его вращение без биения. Это позволяет отказаться от специального устройства для отделения бисера от выходящей из машины суспензии и разгружать её через узкий зазор (щель) между вращающимся валом и установленным в верхней части камеры кольцом, которое задерживает бисер.

В рабочую камеру атритора загружают сферические тела размерами 1-5 мм, изготовленные из легированной стали, твёрдого фарфора (стеатит), оксида алюминия и других износостойких материалов, а также бисер из специального стекла. Объёмное заполнение камеры рабочими телами примерно 80%.

Вал мешалки имеет частоту вращения в 2-3 раза меньшую, чем мешалки бисерных машин. Однако вследствие высокой вязкости суспензии при одинаковом объёме рабочей камеры мощность электродвигателя атритора примерно в 2 раза выше. Атриторы такого типа могут иметь привод с бесступенчатым регулированием частоты вращения мешалки.

Повышенная мощность электродвигателя способствует росту тепловыделения, но охлаждение содержимого камеры с помощью не только рубашки, но и полого вала, в который поступает проточная вода, обеспечивает возможность тонкого регулирования температуры содержимого диспергатора.

Атриторы непрерывного действия имеют объём рабочей камеры несколько десятков литров. Имеются атриторы непрерывного действия с объёмом рабочей камеры 60 л, в которых сплошной вал большого диаметра образован соприкасающимися втулками с закреплёнными на них лопастями.

Главным достоинством атритора непрерывного действия является возможность диспергировать в нём высоковязкие и тиксотропные суспензии, для которых непригодны бисерная машина, атритор и шаровая мельница периодического действия. В атриторе непрерывного действия можно диспергировать суспензии синтетических неорганических и органических пигментов с размерами первичных частиц пигментов 1-2 мкм. Немикронизированные грубодисперсные природные пигменты и наполнители диспергировать нельзя, т.к. они вызывают быстрый износ лопастей и стенок рабочей камеры.

Рисунок 16.9 – Атритор периодического действия: 1 – рабочая камера; 2 – рубашка; 3 – лопасти; 4 – циркуляционная труба; 5 – вал.	Рисунок 16.10 – Атриторы непрерывного действия с отбойными лопастями и с полым валом: 1 – корпус; 2 – рубашка; 3 – отбойная лопасть; 4 – вал; 5 – вращающаяся лопасть; 6 – кольцо; 7 – уплотнение (сальник); 8 – муфта с патрубком для отвода воды; 9 – трубка для подвода воды.	Рисунок 16.11 – Электромагнитный диспергатор: 1 – сетка; 2 – индуктор; 3 – рабочая камера; 4 – рабочие магнитные тела; 5 – решётка.