УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1996 года по МПК B02C13/16 

Изобретение относится к технике измельчения различных материалов, в частности вязких, и может быть использовано в строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измельчения сырья, содержащее основание, камеру предварительного измельчения, на валу которого установлен шнек и билы Г-образной формы, выступающие над витками шнека, а также камеру окончательного измельчения, представляющую собой молотковую дробилку, на раме которой установлены ряды молотков под углом преимущественно 7^о [1]
Такое устройство обеспечивает удовлетворительное качество измельчения хрупкого материала. Однако известное устройство не обеспечивает требуемого качества измельчения вязкого сырья нужной при этом производительности, т.к. установленные Г-образные билы не могут измельчать бесподборно это сырье, они способствуют только наматыванию сырья на шнек и забиванию его вследствие тормозящего движения бил, осевому перемещению сырья.

Кроме того, попавший в молотковую дробилку материал лишен возможности равномерно распределяться по всей длине ротора, он будет поступать лишь на ее часть вблизи питающего шнека, что, в свою очередь, ухудшает качество измельчения, уменьшает производительность и увеличивает расход энергии на измельчение сырья.

Известно устройство, в котором устранены вышеописанные недостатки [2] Устройство содержит камеру предварительного измельчения с расположенными в ней питающим шнеком и режущими элементами, смонтированными на ее внутренней поверхности, питающий шнек, установленный вертикально, причем его рабочая поверхность в зоне контакта с режущими элементами выполнена с прерывистыми витками, камеру окончательного измельчения с рабочими органами, выполненными в виде ряда параллельно расположенных усеченных конусов с чередующимися меньшим и большим основанием, причем один из усеченных конусов, обращенный меньшим основанием к шнеку, установлен соосно с последним.

Данное устройство характеризуется повышенной надежностью работы и уменьшением затрат энергии на измельчение. Однако достигается это за счет резкого конструктивного усложнения устройства, что и является его основным недостатком.

Наиболее близким к предлагаемому решению является устройство для измельчения материалов, содержащее осесимметричный корпус, в котором вертикально установлен вал с рабочими элементами, закрепленными по винтовой линии и выполненными в виде горизонтальных пластин, на концах которых смонтированы очищающие элементы [3]
Основным недостатком данного устройства является недостаточная эффективность измельчения вследствие малого времени нахождения сырья в зоне обработки и необходимость использования специальных добавок для предотвращения слипания измельчаемого материала.

Целью изобретения является повышение эффективности измельчения и перемещения разнородных материалов. Дополнительной целью изобретения является исключение специальных добавок, предотвращающих слипание измельчаемого материала.

В основу изобретения поставлена задача такого изменения конструкции, чтобы увеличить время нахождения измельчаемого материала в зоне обработки с одновременным повышением частоты соударения измельчаемых частиц материала.

Сущность решения поставленной задачи согласно изобретению, заключается в том, что устройство, содержащее осесимметричный корпус, в котором вертикально установлен вал с закрепленными по винтовой линии рабочими элементами в виде горизонтальных пластин и смонтированными на них очищающими элементами, снабжено расположенными между смежными рабочими элементами на валу и закрепленными по винтовой линии на стенках корпуса неподвижными рабочими элементами, при этом рабочие элементы на валу закреплены на нем неподвижно, и подвижные и неподвижные рабочие элементы разделены вдоль оси вала на две группы, между которыми имеется промежуток, направление подъема винтовой линии верхней группы подвижных рабочих элементов противоположно направлению подъема винтовой линии нижней группы рабочих элементов, а передние кромки соседних подвижных и неподвижных рабочих элементов скошены со стороны, обращенных друг к другу поверхностей.

Благодаря указанным нововведениям при работе устройства в каждой из групп рабочих элементов за счет их расположения по винтовой линии создаются направленные вдоль оси два встречных потока измельчаемого материала. Материал при столкновении этих потоков измельчается и перемешивается рабочими элементами более тщательно за счет его удержания в области промежутка между группами рабочих элементов. Кроме того, повышается эффективность измельчения сырья, т.к. частота соударения и скорость разрушаемых частиц материала возрастает в процессе сближения скошенных поверхностей рабочих элементов. Таким образом, между подвижными и неподвижными элементами происходят процессы резания и соударения. Кроме того, между этими элементами образуются микровихревые области, в которых происходит интенсивное перемешивание материалов, что позволяет измельчать вязкое сырье без добавления специальных порошкообразных материалов препятствующих слипанию.

Целесообразно угол скоса передних кромок рабочих элементов сделать равным углу подъема соответствующей винтовой линии данной группы рабочих элементов, поскольку в результате оптимизируются аэродинамические процессы в рабочей зоне.

Допустимо очищающие элементы выполнить клинообразной формы с направлением вершины клина в сторону вращения подвижных рабочих элементов. В результате удается предотвратить налипание материала на внутреннюю стенку камеры.

Разумно на обращенных друг к другу выпуклых поверхностях смежных подвижных и неподвижных рабочих элементов выполнить клинообразные выступы с вершинами клиньев, направленными в сторону передних кромок рабочих элементов. Это позволяет создавать потоки отраженного измельчаемого материала к центру камеры, а также повышает эффективность взаимодействия рабочих элементов с измельчаемым и с смешиваемым материалом.

Таким образом, благодаря указанным нововведениям предлагаемое устройство обеспечивает высокую эффективность измельчения и перемешивания разнородных материалов.

На фиг. 1 приведена схема осевого разреза устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез В-В на фиг. 2.

Устройство состоит (фиг. 1) из корпуса 1, имеющего загрузочный 2 и разгрузочный 3 патрубки. Вал 4 с подвижными рабочими элементами 5 и 5¹, закрепленными по винтовой линии, установлен по оси корпуса 1. Вал 4 соединен ременной передачей 6 с приводом (не показан). На внутренней стенке корпуса 1 по винтовой линии закреплены неподвижные рабочие элементы 7 и 7¹. Подвижные 5 и 5¹ и неподвижные 7 и 7¹ рабочие элементы разделены по оси на верхнюю и нижнюю рабочие группы соответственно, между которыми имеется промежуток 8. Все устройство крепится на основании 9. Направление подъема винтовой линии верхней группы рабочих элементов 5 и 7 противоположно направлению подъема винтовой линии нижней группы рабочих элементов 5¹ и 7¹. На подвижных рабочих элементах 5 и 5¹ смонтированы очищающие элементы 10 клинообразной формы, а также выполнены клинообразные выступы 11. Передние кромки соседних подвижных 5 и 5¹ и неподвижных 7 и 7¹ рабочих элементов скошены со стороны обращенных друг к другу поверхностей (фиг. 2 и 3).

Устройство для измельчения материала работает следующим образом.

Вал 4 с закрепленными на нем подвижными рабочими элементами 5 и 5¹ приводится во вращение приводом посредством ременной передачи 6. Подвижные рабочие элементы 5 и 5¹ под действием центробежных сил устанавливаются в радиальных направлениях. Измельчаемый материал подается через загрузочный патрубки 2. Перемещаясь вниз под действием силы тяжести, частицы материала соударяются с вращающимися подвижными рабочими элементами 5 и 5¹ и разрушаются в результате соударения. Поскольку передние кромки упомянутых элементов скошены, измельченные частицы материала получают как радиальную, так и аксиальную составляющую скорости. Поэтому неизбежно повторное соударение и, следовательно, вторичный акт разрушения частиц при столкновении с неподвижными рабочими элементами 7 и 7¹. А поскольку передние кромки неподвижных элементов 7 и 7¹ также скошены, то происходит отбрасывание вторично разрушенных частиц материала вновь на подвижные рабочие элементы 5 и 5¹. Рассмотренные акты соударения происходят многократно в процессе перемещения материала по оси корпуса 1, что обеспечивает высокую эффективность измельчения и перемешивания материала.

Более длительному удержанию материала в зоне обработки способствует то, что рабочие элементы как подвижные 5 и 5¹, так и неподвижные 7 и 7¹ расположены по винтовым линиям и разбиты на две группы. При этом верхняя группа элементов способствует перемещению измельчаемого материала вниз, а нижняя, наоборот, препятствует такому перемещению. В результате два встречных потока частиц материала сталкивается в промежутке 8, где происходит наиболее эффективная стадия процессов разрушения и перемешивания материала. Фактически промежуток 8 представляет собой вихревую камеру для измельчения материала. Улучшению процессов аэродинамики в корпусе 1, в частности в промежутке 8, способствует то, что угол скоса всех рабочих элементов равен углу подъема соответствующей винтовой линии, по которой они расположены.

Под действием силы тяжести в конечном счете измельченный материал поступает в нижнюю часть корпуса 1 и удаляется из него через разгрузочный патрубок 3. Благодаря тому, что очищающие элементы 10 выполнены в форме клина с направлением его вершины в сторону вращения подвижных рабочих элементов 5 и 5¹, удается избежать налипания измельчаемого материала на внутреннюю стенку корпуса 1 и отбросить его к оси вращения. Последнему способствует также и клинообразные выступы 11.

Согласно предложенному устройству была изготовлена установка с диаметром корпуса 350 мм, числом подвижных рабочих элементов 20, из которых 12 нижних и 8 верхних. При мощности двигателя 7 кВт и скорости вращения вала 260 об/мин обеспечивалась производительность устройства при измельчении смеси для грунтоблоков 4 м³/ч.

Результаты испытаний показали достигаемые высокие показатели качества дробления и степени перемешивания, что позволяет уменьшить в два раза количество цемента, вводимого в смесь. При этом качество получаемых изделий существенно улучшается. В частности марка кирпича после обжига увеличивается в два раза.

Использование: измельчение и перемешивание разнородных материалов. Сущность изобретения: внутри осесимметричного корпуса 1 на вертикальном валу 4 подвижно закреплены по винтовым линиям рабочие элементы 5 и 5′ в виде горизонтальных пластин с очищающими элементами. На внутренней стенке корпуса по винтовым линиям закреплены между смежными подвижными рабочими элементами неподвижные рабочие элементы. Направление подъема винтовой линии верхней группы рабочих элементов противоположно направлению подъема винтовой линии нижней группы рабочих элементов. Между верхней группой рабочих элементов и нижней имеется промежуток. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ, содержащее осесимметричный корпус, вертикально установленный в нем вал с закрепленными по винтовой линии рабочими элементами в виде горизонтальных пластин и смонтированные на них очищающие элементы, отличающееся тем, что оно снабжено расположенными между смежными рабочими элементами на валу и закрепленными по винтовой линии на стенках корпуса неподвижными рабочими элементами, при этом рабочие элементы на валу закреплены на нем подвижно и подвижные и неподвижные рабочие элементы разделены вдоль оси вала на две группы, между которыми имеется промежуток, направление подъема винтовой линии верхней группы подвижных рабочих элементов противоположно направлению подъема винтовой линии нижней группы рабочих элементов, а передние кромки соседних подвижных и неподвижных рабочих элементов скошены со стороны обращенных одна к другой поверхностей. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол скоса передних кромок рабочих элементов равен углу подъема соответствующей винтовой линии расположения данной группы рабочих элементов. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что очищающие элементы выполнены клинообразной формы, причем вершина клина направлена в сторону вращения подвижных рабочих элементов. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что обращенные одна к другой поверхности смежных подвижных и неподвижных рабочих элементов выполнены выпуклыми и с клинообразными выступами, вершины которых направлены в сторону передних кромок рабочих элементов.