СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СЫПУЧЕГО КУСКОВОГО МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК B02C4/00 

Изобретение относится к комплексным техническим решениям по разрушению сыпучего кускового материала до мелкодисперсного состояния. Его целесообразно использовать в отраслях промышленности, где требуется готовый продукт в измельченном состоянии, например в теплоэнергетике для приготовления угольной пыли к сжиганию.

Известны аналогичные технические решения такие, как "Способ тонкого дробления руды и валковая дробилка усовершенствованной конструкции для осуществления этого способа" [1] и "Валец отжимного пресса для сахарного тростника" [2] предусматривают подачу измельчаемого материала под давлением в зазор между вращающимися валками, его сжатие и дополнительное воздействие на него разрушающим элементом. При этом их рабочая поверхность традиционно гладкая.

Несовершенствами известного технического решения являются: недостаточная интенсивность процесса разрушения кускового материала, низкое качество готового продукта или недостаточная однородность измельченной массы, недостаточная добротность элементов конструкции и всего измельчающего устройства.

Комплексное изобретение создано с целью устранения перечисленных основных и сопутствующих недостатков прототипа.

Сущность способа заключается в том, что процесс измельчения кускового материала в пространстве между вращающимися валками дополнен действием, по крайней мере одного вращающегося диска, вибрирующегося с ультразвуковой частотой совместно с камерой доизмельчения. При этом имеет место следующее соотношение скоростей
V_у.з. > V_д > V_в > V_изм, где V_у.з. скорость линейного перемещения режуще-истирающего диска (ов) в направлении сходящегося зазора между вращающимися валками или скорость УЗ-камеры доизмельчения;
V_д скорость вращения режуще-истирающего диска (ов);
V_в скорость вращения валков;
V_изм скорость истечения продукта измельчения через зазор между диском и валком.

Другой существенной особенностью изобретения является то, что поверхности валков и разрушающих дисков составлены из режущих зерен, размещенных в ячейках сепараторной термостойкой сетки и скрепленных с ней связующей массой или связкой. Причем диск имеет клинообразную форму с остроконечным и плосковершинным участками, установлен в верхней части вибрационной камеры доизмельчения, работающей с ультразвуковой частотой. Устройство измельчения снабжено системой воздушной пылезащиты и отсоса готовой мелкодисперсной массы.

На фиг. 1 показана принципиальная схема заявленного способа устройства; на фиг. 2 вариант исполнения режущего диска; на фиг. 3 рабочая поверхность валков и режущего диска устройства, узел I, II соответственно на фиг. 1 и 2.

Заявленное устройство для измельчения сыпучего кускового материала (фиг. 1) содержит бункер 1 подачи исходной фракции разрушаемого материала под давлением, два рабочих валка 2 с осью вращения 3 и рабочей поверхностью 4, режуще-истирающий диск (барьерный элемент) 5 с осью 6 и приводом 7 вращения, камеру 8 с системой воздушной пылезащиты 9 и отсосом 10 готового продукта, а также вибратор 11 ультразвуковой частоты. Валки при параллельных осях вращения с бункером загрузки образуют сходящийся зазор, а с барьерным диском рабочее пространство 12 измельчения с изменяющимися во времени характеристиками. Барьерный диск и УЗ-камера образуют зону 13 окончательного измельчения или зону доизмельчения обрабатываемого материала. Барьерный элемент выполнен по крайней мере в виде одного диска с переменными по периметру размерами и режуще-истирающей способностью. Первая особенность определяет его форму, т. е. диск выполнен в виде клина вращения с вершиной 14 и основанием 15, плавно сопрягаемые между собой. Как видно из фиг. 2, таких дисков может быть несколько, разориентированных на валу вращения один относительно другого. Рабочая поверхность валков (фиг. 3) развитая и образована износостойкими режущими зернами 16-гранной формы, ориентированными термостойким сепаратором 17 в виде сетки и скрепленными по крайней мере в один слой связующей массой 18. Аналогично может быть выполнена рабочая поверхность (узел I, II на фиг. 2 и фиг. 3) режуще-истирающего диска (дисков). Независимо от состояния рабочей поверхности диск закреплен в верхней части камеры доизмельчения, причем ее протяженность несколько больше радиуса вращения остроконечной вершины диска. Взаимное расположение отдельных элементов устройства следует из фиг. 1 и 2 и не требует каких-либо пояснений.

Принцип работы описанного устройства, т.е. сущность заявленного способа измельчения сыпучего кускового материала, заключается в следующем. Измельчаемый материал 19 подается под давлением 20 (фиг. 1) через бункер 1 с дозатором 21 в рабочее пространство 12, замкнутое справа и слева вращающимися валками 2 и снизу одним режуще-истирающим диском 5 (фиг. 1) при множеством дисков 5 (фиг. 2). Так как диск 5 вращается, то он различным образом замыкает рабочее пространство, всякий раз оставляя рабочий зазор 22 для выхода измельченной фракции 23. То он закрывает сходящийся зазор между валками 2 плосковершинным участком 15 (пунктир на фиг. 1 и 2), то пересекает рабочее пространство 12 своей остроконечной вершиной 14. И всякий раз он действует не как главный затвор, а как режуще-истирающий валок, выполняющий основное диспергирование сыпучего кускового материала 19. Последний, находясь в условиях предпочтительно всестороннего и нестабильного сжатия, острыми гранями 24 (фиг. 3) зерен 16 разрушается до более мелких фракций 23. Процесс измельчения тем интенсивнее, чем больше скорости вращения валков и барьерных дисков, а также чем больше степень нестабильности рабочего пространства 12. Последняя определяется и количеством дисков 5 и интенсивностью их вибрационного движения, которое происходит совместно с камерой 8 доизмельчения. После основного разрушения и прохождения фракции 23 через рабочие зазоры 22 материал попадает в зону 13, куда периодически как бы опускается вершина 14 диска 5. Здесь и происходит окончательное разрушение с выходом готового продукта через систему отсоса 10. С целью предотвращения "пыления" через зазоры между рабочими поверхностями валков и камерой, ей придана система пылезащиты 9, обеспечивающая подачу встречного воздухопотока.

Таким образом, заявленный способ (через устройство конкретного исполнения) обеспечивает интенсификацию процесса измельчения сыпучего кускового материала, повышая однородность измельченной фракции, при высоких эксплуатационных характеристиках этого устройства, хотя бы в части износостойкости рабочих поверхностей уже негладких валков и режуще-истирающего диска (дисков).

Использование: в технологии и технике диспергирования сыпучих материалов до их пылевидного состояния. Сущность: интенсивное разрушение кускового материала 19 в рабочем пространстве 12, образованном вращающимися валками 2 и, по крайней мере, одним режуще-истирающим диском 5 вращения и "погружения" в ультразвуковую камеру 8 доизмельчения. Рабочие поверхности валков и дисков составлены из режущих зерен гранной формы, ориентированных сетчатым сепаратором и скрепленных связкой. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ измельчения сыпучего кускового материала, включающий подачу материала под давлением в зазор между вращающимися валками, сжатие его последними, дополнительное воздействие на материал в межвалковом зазоре вибрирующим разрушающим элементом и вывод измельченного продукта из межвалкового зазора, отличающийся тем, что используют валки с режущей поверхностью и разрешающий элемент в виде по крайней мере одного вращающегося в направлении, перпендикулярном направлению вращения валков, режуще-истирающего абразивного диска с переменным по периметру размером, а вибрацию диска осуществляют с ультразвуковой частотой в направлении подачи материала в межвалковый зазор, при этом после вывода из межвалкового зазора материал подвергают окончательному доизмельчению в вибрационной камере посредством периодического погружения диска в материал при частоте вибрации диска, равной частоте вибрации камеры, а затем отсасывают готовый продукт из вибрационной камеры. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость вращения диска больше скорости вращения валков, которая больше скорости истечения материала через межвалковый зазор, а скорость вибрации диска больше скорости его вращения. 3. Устройство для измельчения сыпучего кускового материала, включающее два вращающихся валка, бункер подачи измельчаемого материала и связанный с вибратором разрушающий элемент в межвалковом зазоре, отличающееся тем, что оно снабжено камерой доизмельчения с системой воздушной пылезащиты и отсоса готового продукта, при этом рабочая поверхность валков составлена из полученных самораспространяющимся высокотемпературным синтезом зерен гранной формы, размещенных посредством связки в ячейках сепараторной термостойкой сетки, а разрушающий элемент выполнен в виде по крайней мере одного вращающегося клинообразного режущего диска с остроконечным и плосковершинным участками с рабочей поверхностью, аналогичной поверхности валков, причем диск установлен вместе с приводом его вращения в верхней части камеры доизмельчения так, что ось его вращения перпендикулярна осям вращения валков, а вибратор выполнен ультразвуковым и связан с диском через камеру доизмельчения.