МЕЛЬНИЦА Российский патент 1996 года по МПК B02C19/22 

Изобретение относится к устройствам для тонкого помола материалов любой прочности и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в химической, металлургической, лакокрасочной, горнорудной, пищевой и других областях техники и технологии.

Наиболее близким техническим решением является мельница, содержащая тороидальный корпус, соединенный с сепарационной камерой, размещенной в корпусе рабочий орган в виде спирали, один конец которого установлен посредством узлов крепления, а другой соединен с приводом, устройство для подачи воздуха и исходного материала и материалопровод.

Недостатком прототипа является низкое качество готового продукта вследствие большой засоренности его некондиционными фракциями. Это обусловлено тем, что разделение происходит в поле сил тяжести противодействующих подъемным силам потока классифицирующего агента. Высокая неравномерность полей скоростей выходящего потока по поперечному сечению сепарационной камеры, а также маленькая разность в величинах силы тяжести частиц целевой фракции и некондиционной фракции приводит к тому, что в готовый продукт попадает много частиц, не достигших требуемой тонины помола. Нет возможности регулировки качества готового продукта.

Задачей данного изобретения является повышение интенсивности процесса, что позволяет повысить качество готового продукта без снижения производительности установки, уменьшить металлоемкость и габариты установки.

Поставленная задача достигается тем, что мельница, содержащая тороидальный корпус, соединенный с сепарационной камерой, размещенный в корпусе рабочий орган в виде спирали, один конец которого установлен посредством узлов крепления, а другой соединен с приводом, устройство для подачи воздуха и исходного материала и материалопровод, снабжена устройством для отбора целевой фракции, сепарационная камера выполнена вихревой и установлена коаксиально корпусу, при этом устройство для подачи воздуха и исходного материала и материалопровод тангенциально соединены с сепарационной камерой материалопровод сообщен с другим концом корпуса, а устройство для отбора целевой фракции выполнено в виде расположенных один в другом цилиндров, соединенных при помощи кольцевой стенки, а на боковой поверхности наружного цилиндра выполнены окна.

Мельница может быть снабжена гильзой, установленной внутри меньшего из цилиндров с возможностью перемещения вдоль оси.

Материалопровод может быть дополнительно снабжен устройством для подачи наиболее крупной фракции исходного материала.

В мельнице сепарационная камера может быть выполнена ступенчатой, а устройство для подачи воздуха и исходного материала может быть подключено к ступени большого диаметра.

В мельнице на устройстве для отбора целевой фракции может быть установлено по меньшей мере одно кольцо диаметром большим диаметра помольной камеры.

В мельнице может быть установлено кольцо ниже среза окон.

В мельнице кольца могут быть установлены по всей высоте наружного цилиндра.

В мельнице на боковой поверхности наружного цилиндра могут быть установлены лопатки.

В мельнице лопатки могут быть установлены в нижней части сепарационной камеры под кольцом.

В мельнице боковые стенки сепарационной камеры могут быть выполнены гофрированными.

В мельнице внутри сепарационной камеры могут быть установлена спиральная вставка, подключенная одним концом к устройству подачи воздуха и исходного материала и имеющая на боковой поверхности каждого витка по меньшей мере одно щелевое отверстие.

В мельнице устройство для подачи воздуха и исходного материала может быть дополнительно снабжено приспособлением для подачи воздуха.

Предложенная совокупность признаков позволяет существенно повысить качество готового продукта и уменьшить габариты установки.

Это достигается прежде всего повышением интенсивности процесса классификации путем замены силы тяжести центробежной силой, ускорение, создаваемое которой, во много раз выше силы тяжести. Это позволяет предотвратить вынос из сепарационной камеры недоизмельченного материала, а также исключает попадание готового продукта в зону измельчения. Все это обеспечивает повышение производительности установки и его энергетической эффективности как за счет исключения переизмельчения исходного материала, так и за счет уменьшения количества обрабатываемого материала в помольной камере. Нет непроизводительных расходов на транспортирование готового продукта в помольной камере, его пересыпание готовый продукт сразу выводится из помольной камеры.

Установка сепарационной камеры соосно корпусу позволяет объединить в одном рабочем пространстве с минимальными габаритами несколько технологических операций, предварительная классификация исходного материала; измельчение, окончательная классификация измельченного материала и рециркуляция недоизмельченной фракции в зону измельчения.

Подключение устройства подачи воздуха и материала тангенциально к сепарационной камере обеспечивает создание мощного центробежного поля, необходимого для процесса классификации. Выравнивание эпюры скоростей по всему периметру вихревой камеры, а также усиление мощности центробежного поля служит и устройство для отбора пылевой фракции, которое вращается вместе с рабочим органом в направлении подачи исходной газовзвеси (воздух плюс материал).

Установка в устройстве для отбора целевой фракции подвижной гильзы позволяет регулировать крупность готового продукта. При заглублении гильзы, частично перекрываются окна и затрудняется сток частиц материала на выход, тем самым уменьшается размер частиц готового продукта.

Регулировка крупности может быть также осуществлена изменением скорости подачи воздуха в вихревую камеру.

Тангенциальное подключение материалопровода к сепарационной камере обеспечивает плавный, без возмущения основного потока перенос недоизмельченного материала и части исходного продукта в помольную камеру.

В случае, когда материал предварительно разделен на фракции, либо осуществляется совместный помол двух разнородных материалов с существенно различной крупностью, целесообразно наиболее крупный продукт подавать сразу в помольную камеру через материалопровод. При этом уменьшается нагрузка по материалу на сепарационную камеру, что обеспечивает дальнейшее повышение производительности.

Этот же эффект может быть достигнут за счет выполнения сепарационной камеры ступенчатой и подаче исходного материала в ступень большого диаметра. В этом случае измельченный материал, содержащий основную долю тонкой фракции, будет разделяться в ступени меньшего диаметра, т.е. в области более мощного центробежного поля и не будет смешиваться с исходным материалом. Разделить потоки измельченного материала и вновь подаваемого можно установкой в сепарационной камере спиральной вставки, одним концом подключенным к устройству для подачи воздуха и исходного материала.

Первичная классификация осуществляется в спиральном канале, отдаленном от основного сепарационного объема. При этом крупная фракция исходного материала легко отделяется на первом витке спирали и выводится из камеры, а недоизмельченный продукт движется под действием центробежной силы с центра к периферии центробежной камеры через окна на боковой поверхности спиральной вставки, каждый раз пересекая поток воздуха поперек, что обеспечивает многократное переливание материала. Выполнение боковой стенки сепарационной камеры гофрированной вызывает образование за каждым выступом стационарного вихря, который также способен вызывать перевивание (взмучивание) периодически открываемого от стенки материала с целью отрыва мелких фракций, увлекаемых более крупным материалом.

Установка на боковой поверхности наружного цилиндра колец исключает прямое попадание в окна классифицируемого материала и повышает равномерность распределения зерен эпюры скоростей по высоте сепарационной камеры путем разделения потока воздуха на тонкие соли.

При обработке влажных материалов, требующих предварительной сушки, целесообразно подключать устройство для подачи воздуха и исходного материала к нагревателю, обеспечивающему предварительный нагрев воздуха и повышение его сушильного потенциала. Это позволяет расширить технологически возможность мельницы, дополнив ее еще одной операцией сушкой.

На фиг. 1 изображена мельница, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 изображены ступенчатое выполнение вихревой камеры и установка кольца и лопаток на боковой поверхности наружного цилиндра; на фиг. 4 установка колец по всей высоте наружного цилиндра; на фиг. 5 вариант разреза А-А на фиг. 1 (выполнение боковых стенок сепарационной камеры гофрированными и подключение устройства для подачи воздуха и исходного материала к нагревателю); на фиг. 6 установка внутри сепарационной камеры спиральной вставки.

Мельница содержит корпус 1, соосно подключенный к сепарационной вихревой камере 2, внутри которого размещен рабочий орган 3 в виде спирали, смонтированной на узлах крепления 4, 5 и одним из концов подключенным к приводу 6. К сепарационной камере 2 тангенциально подключены совмещенное приспособление 7 подачи воздуха и материала и материалопровод 8, связывающий сепарационную камеру 2 через стояк 9 (устройство для подачи наиболее крупной фракции исходного материала) с противоположным концом корпуса 1.

Устройство для отбора целевой пылевой фракции совмещено с полым узлом крепления 4 и расположено в вихревой сепарационной камере 2. Оно выполнено в виде двух коаксиальных цилиндров 10, 11, соединенных между собой через кольцевую стенку 21. На боковой поверхности наружного цилиндра 11 выполнены окна 13. Внутри цилиндра 10 может быть установлена гильза 14 с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра 10. Мельница установлена на раме 15.

Возможна установка на боковой поверхности наружного цилиндра 11, кольца 16, установленного либо ниже среза окон 13, либо равномерно по всей высоте наружного цилиндра 11. На боковой поверхности наружного цилиндра 11 могут быть установлены лопатки 17 преимущественно в нижней части сепарационной камеры 2. При обработке влажных материалов возможно подключение приспособления 7 для подачи воздуха и исходного материала к подогревателю воздуха 18. Сепарационная камера 2 может быть снабжена спиральной вставкой 19, на боковой поверхности каждого витка которой имеется щелевое отверстие 20.

Мельница работает следующим образом.

Исходный материал потоком воздуха (газа) по тангенциальному патрубку подается в вихревую сепарационную камеру 2, где под действием центробежных сил и сил аэродинамического воздействия стекающего потока происходит первичная классификация исходного материала. Тонкий готовый продукт сразу выносится из зоны обработки в устройство для отбора целевой фракции, а грубая фракция через материалопровод 8 и стояк 9 поступает к противоположному концу корпуса 1, где захватывается винтовым рабочим органом 3 и измельчается, одновременно перемещаясь к сепарационной вихревой камере 2. Измельченный материал кольцевым слоем поступает в сепарационную камеру 2, где захватывается закрученным потоком воздуха и разделяется на тонкую фракцию готовый продукт и недоизмельченную фракцию, которая вновь через материалопровод 8 возвращается на домол.

Готовый продукт потоком воздуха выносится к центру камеры 2 и через окна 13 на боковой поверхности цилиндра 11 выносится через гильзу 14 из мельницы на дальнейшее разделение, например, в циклоне. Если материал подвергнут предварительной классификации, например, на ситах, то целесообразно наиболее крупную фракцию подавать в стояк 9, минуя сепарационную камеру 2, тем самым облегчить ее работу.

При выполнении сепарационной камеры 2 ступенчатой классификации исходного материала и измельченного продукта осуществляется на разных ступенях, что позволяет не смешивать их друг с другом и повысить качество сепарации. Установка на боковой поверхности наружного цилиндра 11 кольца 16 предотвращает непосредственный сток измельченного материала в окна 13, минуя сепарационный объем камеры 2. Установка в нижней части сепарационной камеры 2 лопаток 17 повышает мощность центробежного поля в этой области и исключает залегание материала на дне камеры, способствует его хорошему прохождению через мельницу.

Установка колец 16 по всей высоте наружного цилиндра 11 способствует дальнейшему выравниванию эпюры радиальных скоростей по высоте сепарационной камеры 2, что также способствует повышению качества разделения.

Выполнение боковой стенки сепарационной камеры 2 волнистой обеспечивает периодический отрыв материала от стенки и генерацию вспомогательных вихрей для многократного перевивания разделяемого на фракции материала. Установка внутри сепарационной камеры 2 спиральной вставки 19 позволяет уменьшить нагрузку по материалу на сепарационную камеру 2 и также способствует повышению производительности мельницы и качество готового продукта за счет многократного перевивания классифицируемого материала, движущегося с центра к периферии через целевые окна 20. При этом основная доля исходного материала сразу выводится через материалопровод 8, не смешиваясь с измельченным материалом.

Использование: в строительной, химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности для тонкого помола материала. Сущность изобретения: мельница содержит корпус 1, соосно подключенный к сепарационной вихревой камере, в которой размещен рабочий орган в виде спирали. К сепарационной камере 2 тангенциально подключены приспособление 7 подачи воздуха и материала и материалопровод 8. Устройство для отбора целевой фракции совмещено с полым узлом крепления 4 и расположено в вихревой сепарационной камере 2. Устройство для отбора целевой фракции выполнено в виде расположенных один в другом цилиндров, соединенных при помощи кольцевой стенки 12, а на боковой поверхности наружного цилиндра выполнены окна 13. 11 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. МЕЛЬНИЦА, содержащая тороидальный корпус, соединенный с сепарационной камерой, размещенный в корпусе рабочий орган в виде спирали, один конец которого установлен посредством узлов крепления, а другой соединен с приводом, устройство для подачи воздуха и исходного материала и материалопровод, отличающаяся тем, что мельница снабжена устройством для отбора целевой фракции, сепарационная камера выполнена вихревой и установлена коаксиально корпусу, при этом устройство для подачи воздуха и исходного материала и материалопровод тангенциально соединены сепарационной камерой, материалопровод сообщен с другим концом корпуса, а устройство для отбора целевой фракции выполнено в виде расположенных один в другом цилиндров, соединенных при помощи кольцевой стенки, а на боковой поверхности наружного цилиндра выполнены окна. 2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что снабжена гильзой, установленной внутри меньшего цилиндра с возможностью перемещения вдоль оси. 3. Мельница по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что материалопровод снабжен устройством для подачи крупной фракции исходного материала. 4. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что сепарационная камера выполнена ступенчатой, а устройство для подачи воздуха и исходного материала сообщено со ступенью большего диаметра. 5. Мельница по пп.1,2 и 4, отличающаяся тем, что устройство отбора целевой фракции снабжено по меньшей мере одним кольцом, диаметр которого превышает диаметр помольной камеры. 6. Мельница по пп.1 и 5, отличающаяся тем, что коьцо установлено на боковой поверхности наружного цилиндра ниже окон. 7. Мельница по пп. 1 и 5, отличающаяся тем, что кольца установлены по всей высоте наружного цилиндра. 8. Мельница по пп.1,4 и 5, отличающаяся тем, что на боковой поверхности наружного цилиндра смонтированы лопатки. 9. Мельница по пп.1 и 4-8, отличающаяся тем, что лопатки установлены в нижней части сепарационной камеры под кольцом. 10. Мельница по пп.1 и 4, отличающаяся тем, что боковые стенки сепарационной камеры выполнены гофрированными. 11. Мельница по пп.1,4 и 10, отличающаяся тем, что внутри сепарационной камеры смонтирована спиральная вставка, соединенная одним концом с устройством подачи воздуха и исходного материала, при этом на боковой поверхности каждого витка выполнено по меньшей мере одно щелевое отверстие. 12. Мельница по пп.1,4 и 11, отличающаяся тем, что устройство для подачи воздуха и исходного материала снабжено приспособлением для подогрева воздуха.