ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ ДРОБИЛКА Российский патент 1996 года по МПК B02C13/14 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, горнорудной, угольной, химической, лакокрасочной отраслям промышленности и может быть использовано для дробления и термообработки сыпучих материалов.

Известна дробилка с вертикальным расположением рабочего органа, включающая корпус, на внутренней поверхности которого расположены кольцевые пересыпные полки. Рабочий орган состоит из расположенных в несколько рядов горизонтальных стержней, концы которых попарно соединены прутьями, на валу между стержнями закреплены распределительные конуса. Корпус охватывается кольцевым газораспределительным коллектором, а под пересыпными полками расположены сопловые элементы [1]
Недостатком данного устройства является низкая тонина помола, т.к. материал разрушается в основном в процессе удара. Процесс истирания материала в данном устройстве сведен к минимуму. Для получения высокой дисперсности дробленого продукта необходимо увеличивать частоту вращения рабочего органа, которая ограничена частотой вращения подшипниковых узлов. Кроме того, стержни рабочего органа подвергаются быстрому абразивному износу.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является центробежная многоступенчатая дробилка, включающая цилиндрический корпус, загрузочный и разгрузочный патрубок. На внутренней поверхности обечайки дробилки закреплены кольцевые пересыпные полки с пазами и закрепленными на полках неподвижными отражательными пластинами. Между пересыпными полками находится ребристая футеровка. Рабочий орган дробилки выполнен из набора разгонных дисков с лопатками, закрепленных на вертикальном валу. На разгонных дисках закреплены также ножи или била [2]
Данная конструкция обеспечивает измельчение материала в процессе удара и истирания. Однако при дроблении материалов с пределом прочности на сжатие более 1000 кг/см² степень измельчения невысока, т.к. скорость вылета частиц с разгонного диска невысока. Это связано с тем, что длина лопаток не превышает радиуса разгонного диска.

Известно [3] что абсолютная скорость вылета частицы с разгонного диска увеличивается с ростом длины лопатки. Кроме того, материал под действием центробежной силы прижимается к лопатке и измельчается за счет трения материала о нее.

В прототипе дробимый материал не возвращается к центру разгонных дисков, поэтому основная масса материала дробится при ударе о концы бил.

Задача повышения надежности работы аппарата, эффективности дробления прочных материалов, а также совмещения процесса их термообработки решается предложенным изобретением, сущность которого заключается в следующем.

В центробежной многоступенчатой дробилке разгонные диски снабжены билами, вдоль которых расположены разгонные лопатки, при этом била и лопатки свободными концами заходят под кольцевые пересыпные полки, закрепленные на внутренней стороне обечайки. На полках закреплены неподвижные отбойные пластины, часть из которых имеет вогнутую поверхность. Под пересыпными полками на обечайке расположены сопловые элементы. Корпус аппарата охватывается кольцевыми газораспределительным коллектором с патрубком подачи горячего газа (либо хладагента). Разгонные диски закреплены в несколько ярусов на вращающемся вертикальном валу. Дробилка снабжена патрубками загрузки исходного материала, патрубком разгрузки дробленого продукта, патрубком отвода пылевоздушной смеси, патрубком подвода воздуха. Первые сверху диски являются распределительными и заключены в цилиндры разного диаметра, закрепленные к крышке аппарата.

Существенными признаками заявляемого устройства являются цилиндрический корпус, загрузочные и разгрузочный патрубки, патрубки подвода воздуха, теплоносителя и отвода пылевоздушной смеси, кольцевой газораспределительный коллектор, сопловые элементы и пересыпные полки на корпусе аппарата, вертикальные отбойные пластины, часть из которых имеет вогнутую поверхность, закрепленные на полках. Рабочий орган включает вертикальный вал с набором разгонных дисков, на которых закреплены била, вдоль которых расположены разгонные лопатки. Первые сверху диски охватываются цилиндрами различного диаметра, меньший из которых крепится к крышке аппарата.

Отличительными признаками предложенного изобретения от известного являются установка вдоль бил разгонных лопаток, наличие на части вертикальных отбойных пластин вогнутой поверхности, дополнительные цилиндры различного диаметра, охватывающие первые сверху диски, кольцевой газораспределительный коллектор с сопловыми элементами на корпусе аппарата.

Наличие у дробилки двух загрузочных патрубков, распределительных дисков, охватываемых дополнительными цилиндрами, позволяет более равномерно распределять материал в рабочем пространстве аппарата, что уменьшает дисбаланс рабочего органа при высоких частотах его вращения.

Закрепление на билах разгонных лопаток позволяет увеличить абсолютную скорость вылета частиц с бил, т.е. увеличить энергию удара частицы о футеровку дробилки. При движении материала вдоль разгонной лопатки он подвергается процессу истирания. Наличие у части вертикальных пластин вогнутой поверхности позволяет вернуть на разгонные диски нижележащих ярусов часть материала, который затем подвергается повторным разгонам вдоль разгонных лопаток, т.е. процесс дробления материала многократно повторяется.

Сопловые элементы на обечайке и кольцевой газораспределительный коллектор, охватывающий ее, позволяет производить одновременную термообработку измельчаемого материала.

На фиг. 1 показан общий вид дробилки; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Центробежная многоступенчатая дробилка включает цилиндрический корпус 1, загрузочные патрубки 2, закрепленные на крышке дробилки 3, разгрузочный патрубок 4, патрубок 5 подвода воздуха, патрубок 6 подвода теплоносителя, патрубок 7 отвода пылевоздушной смеси, дополнительные цилиндры 8 различного диаметра, охватывающие распределительные диски 9, меньший по диаметру цилиндр закреплен к крышке дробилки 3, кольцевой газораспределительный коллектор 10 охватывает корпус 1 дробилки, на внутренней стороне которого закреплены кольцевые пересыпные полки 11, под которыми установлены сопловые элементы 12, на пересыпных полках 11 закреплены вертикальные отбойные пластины 13 и 14, часть из которых (14) имеет вогнутую поверхность, рабочий орган дробилки состоит из вертикального вала 15, вращающегося в подшипниковых узлах 16, pазгонных дисков 17, насаженных на вертикальном валу 15, бил 18, вдоль которых расположены разгонные лопатки 19, при этом била 18 крепятся на разгонных дисках 17.

Дробилка работает следующим образом.

Исходный материал (ИМ) через загрузочные патрубки 2 поступает на верхние распределительные диски 9, самый первых из которых не имеет бил и разгонных лопаток. Под действием гравитационной и центробежной сил материал ссыпается на нижележащий ярус, билами и разгонными лопатками которого отбрасывается к стенкам дополнительных цилиндров 8. Равномерно распределяясь, материал вдоль стенок дополнительных цилиндров 8 ссыпается на била 18 и разгонные лопатки 19 рабочего органа. При ударе частиц о била 18 происходит их измельчение. Ссыпаясь с пересыпных полок 11, материал подвергается струйной термообработке потоком теплоносителя, выходящего из сопловых элементов 12. В результате струйной термообработки материал эффективно сушится либо охлаждается (в зависимости от поставленной задачи). Вертикальные отбойные пластины 13 и 14 препятствуют закрутке газоматериальной смеси в рабочем пространстве дробилки, увеличивая энергию удара бил о частицы измельчаемого материала, т.к. при этом возрастает относительная скорость бил и частиц в горизонтальной плоскости. Часть материала, двигаясь по вогнутой поверхности вертикальных пластин 14, отражается от них в направлении вертикального вала 15. Попав на разгонный диск нижележащего яруса, эти частицы разгоняются вдоль лопаток 19, подвергаясь истиранию. Вылетая с бил 18, частицы материала имеют скорость порядка 100 м/с, ударяются о футеровку дробилки (не показана) и эффективно измельчаются. Пересыпные полки 11 препятствуют прохождению частиц материала без измельчения в зазор между обечайкой 1 и билами 18. Ссыпаясь с пересыпных полок, частицы материала подвергаются ударам бил и лопаток 19, эффективно при этом измельчаясь. Проходя последовательно все ярусы рабочего пространства дробилки, материал измельчается до требуемой дисперсности и непрерывно удаляется через разгрузочный патрубок 4(ДП дробленый продукт).

Дробилка продувается потоком воздуха, подводимым через патрубок 5 (В). Кроме того, через сопловые элементы 12 в рабочую камеру дробилки вводится теплоноситель. который подводится к кольцевому газораспределительному коллектору через патрубок 6 (В + Т^о). Пылевоздушная смесь выводится из дробилки через патрубок 7 (В + М). Дробилка работает под разряжением, что исключает пыление при работе. Тонкодисперсные фракции дробимого материала непрерывно удаляются из зоны размола потоком воздуха, что снижает степень переизмельчения материала, обеспечивая получение более однородного дробленого продукта (ДП).

Крупность дробленого продукта регулируется частотой вращения рабочего органа, расходом воздуха через дробилку, количеством неподвижных отбойных пластин 13 и 14.

Порядок требуемого числа оборотов рабочего органа центробежной многоступенчатой дробилки можно определить по формуле:
n •δ•D об/мин, (1) где l длина разгонной лопатки, м;
a- коэффициент превышения абсолютной скорости вылета частиц с била к радиальной составляющей скорости частицы, a 1,2-1,3;
δ- предел прочности материала на сжатие, Па;
D диаметр частицы до дробления, м;
b коэффициент, учитывающий использование энергии удара, b 0,2-0,3;
m масса дробимой частицы, кг;
E модуль упругости дробимого материала, Па;
i степень дробления.

Например, при дроблении диоритовых пород в дробилке диаметром 1,5 м и от исходной крупности 3,5 мм до конечной 1,0 мм требуемое число оборотов рабочего органа составит
n •126•10⁶/3,5•10^-3/1,5=
925 об/мин
Это при условии прямого удара частицы о футеровку дробилки. С учетом некоторой закрутки материальной смеси в рабочем объеме дробилки число оборотов рабочего органа дробилки должно составлять более 1000 об/мин.

Для вышеуказанной задачи заявителем разработана конструкторская документация на опытно-промышленный образец дробилки.

Техническая характеристика дробилки. Производитель- ность, т/ч 30 Степень измельчения 3,5
Количество разгонных дисков, шт 14
Окружная скорость била, м/с 110
Мощность эл. двига- теля, кВт 132 Габариты: диаметр, м 1,5 Высота, м 3,6
Объем отходящих газов, м³/ч 6300.

Использование: в промышленности строительных материалов, горнорудной, угольной, химической, лакокрасочной промышленности для дробления и термообработки зернистых, сыпучих материалов. Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. В центробежной многоступенчатой дробилке, включающей цилиндрический корпус с вертикальным рабочим органом, состоящим из разгонных дисков с билами 18 на них, на внутренней стороне корпуса закреплены кольцевые пересыпные полки с неподвижными отбойными пластинами, между которыми расположены футеровочные плиты, под пересыпными полками на обечайке имеются сопловые элементы, обечайка заключена в кольцевой газораспределительный коллектор 10, снабженный патрубком подвода теплоносителя. Дробилка снабжена патрубками 2 и 4 загрузки и разгрузки материала, патрубком 7 отвода пылевоздушной смеси. Новым в аппарате является установка разгонных лопаток по всей длине бил, наличие вогнутой поверхности у части отбойных пластин, дополнительные цилиндры различных диаметров, охватывающие первые сверху разгонные диски, наличие кольцевого газораспределительного коллектора и сопловых элементов. 2 ил.

ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ ДРОБИЛКА, содержащая футерованный цилиндрический корпус, в котором расположен вертикальный вал с разгонными дисками с расположенными на них билами, закрепленные на внутренней стороне корпуса кольцевые пересыпные полки с вертикальными отбойными пластинами, загрузочный и разгрузочные патрубки, патрубки подвода воздуха и теплоносителя, патрубок отвода пылевоздушной смеси, отличающаяся тем, что дробилка снабжена охватывающим корпус кольцевым газораспределительным коллектором с сопловыми элементами, сообщенными с корпусом, цилиндрами различных диаметров, меньший из которых установлен на большем, при этом два первых сверху разгонных диска размещены в цилиндрах, а на билах смонтированы разгонные лопатки, причем поверхность части отбойных пластин, расположеная навстречу движения бил, выполнена вогнутой.