РОТОРНАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ МЕЛЬНИЦА Российский патент 1997 года по МПК B02C7/00 B02C19/18 B29B17/02 

Изобретение относится к области измельчения и диспергирования мелкозернистых материалов с применением гидравлических ударов и гидродинамической кавитации. Может быть использовано в горной и строительной промышленности, в технологических схемах обогатительных фабрик и в энергетике, в схемах подготовки твердого топлива для сжигания.

Известен роторный аппарат гидроударного действия, включающий корпус с входным и выходным патрубками, ротор и статор (1).

Недостатком известного устройства является низкая степень измельчения и большой износ рабочих поверхностей ротора и статора.

Наиболее близкой к изобретению является роторная гидравлическая мельница, включающая корпус с входным и выходным патрубками, статор и ротор с чередующимися впадинами и выступами, рабочее колесо и привод, при этом статор и ротор выполнен в виде съемных дисков, причем первый закреплен на внутренней стенке корпуса, а другой на рабочем колесе (2).

К причинам, препятствующим достижению технического результата при использовании известного устройства, относится то, что оно не обеспечивает достаточно высокой степени измельчения и имеет большой износ движущихся элементов. Это обусловлено тем, что в известном устройстве измельчение твердых частиц происходит в основном за счет большого количества движущихся впадин и выступов и только в малой степени за счет гидравлических ударов и кавитации.

Техническим результатом изобретения является увеличение степени измельчения и повышение надежности работы устройства. Это достигается тем, что в роторной гидравлической мельнице, включающей корпус с входным и выходным патрубками, статор и ротор с чередующимися впадинами и выступами, рабочее колесо и привод, при этом статор и ротор выполнены в виде съемных дисков, причем первый закреплен на внутренней стенке корпуса, а другой на рабочем колесе, согласно изобретению, выступы и впадины дисков выполнены таким образом, что при их совмещении образуются лопасти, являющиеся продолжением лопастей рабочего колеса с зазорами, равными диаметру максимального зерна исходного материала, при этом диски выполнены из износостойкого диэлектрика, а корпус выполнен разъемным.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена роторная гидравлическая мельница, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1 в момент совмещения выступов и впадин дисков; на фиг. 3 разрез А-А при расхождении выступов и впадин.

Роторная гидравлическая мельница гидро-ударно-кавитационного действия содержит разъемный по вертикали корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, статор и ротор, выполненные в виде неподвижного 4 и подвижного 5 дисков, рабочее колесо 6, приводной вал 7, сальник 8 с приспособлением 9 для подачи воды, муфту 10 и электродвигатель 11. Диски 4 и 5 выполнены съемными из износостойкого диэлектрика и имеет чередующиеся впадины 12, 13 и выступы 14, 15, при совмещении которых образуются лопасти, являющиеся продолжением лопастей рабочего колеса с зазорами, равными диаметру максимального зерна исходного материала.

Неподвижный диск 4 закреплен на внутренней стенке корпуса 1, а подвижный диск 5-на рабочем колесе 6, насажанном на приводной вал 7 с сальником 8 и приспособлением 9 для подачи воды. Вода подается для охлаждения сальника 8 и предотвращения попадания твердых частиц в зону между корпусом 1 и подвижным диском 5.

Роторная гидравлическая мельница работает следующим образом.

Исходный зернистый материал вместе с водой в виде жидкой суспензии (пульпы) поступает во входной всасывающий патрубок 2. Рабочее колесо 6 с закрепленным на нем подвижным диском 5 вращается и нагнетает исходную пульпу в полости между подвижным 5 и неподвижным 4 дисками.

Выступы 15 и впадины 13 подвижного диска 5 движутся с огромной скоростью, разрывая поток пульпы, нарушая его сплошность и создавая кавитационную зону.

Впереди движущихся выступов и впадин создается зона высокого давления, а сзади них зона разрыва потока и низкого давления. В последней происходит образование кавитационных пузырьков. В момент соприкосновения зон высокого и низкого давления происходит взрыв кавитационных пузырьков. Частицы твердого материала, находящиеся в потоке и проходящие в эту зону, подвергаются интенсивному разрушающему воздействию и измельчаются до заданной крупности.

Кавитационные пузырьки, как правило, заряжены положительными или отрицательными зарядами и, поэтому, при выполнении дисков из электропроводящих, даже износостойких материалов, значительная часть пузырьков устремляется на поверхность дисков и разрушает их.

В предлагаемом устройстве неподвижный 4 и подвижный 5 диски выполнены из износостойкого диэлектрика (резина, полиуретан и др.), исключающего сосредоточение кавитационных пузырьков на поверхности дисков и их кавитационный износ. При этом увеличивается интенсивное воздействие кавитационных пузырьков на взвешенные твердые частицы и повышается интенсивность измельчения.

В момент мгновенного совмещения впадин 12, 13 и выступов 14, 15 неподвижного 4 и подвижного 5 дисков образуются лопасти, являющиеся продолжением лопастей рабочего колеса 6, которые нагнетают пульпу и создают дополнительные гидравлические удары в зоне кавитации, интенсифицирующие процесс измельчения твердых частиц.

Наличие в роторной гидравлической мельнице малого количества впадин и выступов способствует тому, что измельчение твердых частиц происходит в ней в основном за счет кавитации и гидравлических ударов, и только частично за счет ударов о кромки движущихся элементов.

Зазоры между впадинами 12, 13 и выступами 14, 15 равные диаметру максимального зерна исходного материала, уменьшают сопротивление движущего выступов и впадин, уменьшают износ дисков, исключают заклинивание частиц между впадинами и выступами и снижают износ кромок последних.

Величина зазоров, принятая равной диаметру максимального зерна исходного материала, обусловлена тем, что при меньшем зазоре увеличивается износ дисков, а при большем значительно увеличиваются габаритные размеры устройства и его металлоемкость.

Для повышения долговечности и технологичности устройства, а также для удобства его обслуживания корпус выполняется разъемным, а диски съемными из износостойкого диэлектрика.

Использование: изобретение относится к области измельчения и диспергирования мелкозернистых материалов с применением гидравлических ударов и гидродинамической кавитации. Может быть использовано в горной и строительной промышленности, в технологических схемах обогатительных фабрик и в энергетике, в схемах подготовки твердого топлива для сжигания. Сущность изобретения: выступы 14, 15 и впадины 12, 13 выполнены таким образом, что при их совмещении образуются лопасти, являющиеся продолжением лопастей рабочего колеса 6 с зазорами, равными диаметру максимального зерна исходного материала. Выступы 15 и впадины 13 подвижного диска 5 движутся с огромной скоростью, разрывая поток пульпы, нарушая его сплошность и создавая кавитационную зону. В момент мгновенного совмещения впадин 12, 13 и выступов 14, 15 неподвижного 4 и подвижного 5 дисков образуются лопасти, являющиеся продолжением лопастей рабочего колеса 6, которые нагнетают пульпу и создают дополнительные гидравлические удары в зоне кавитации, интенсифицирующие процесс измельчения твердых частиц. 3 ил.

Роторная гидравлическая мельница, включающая корпус с входным и выходным патрубками, статор и ротор с чередующимися впадинами и выступами, рабочее колесо и привод, при этом статор и ротор выполнены в виде съемных дисков, причем первый закреплен на внутренней стенке корпуса, а другой на рабочем колесе, отличающаяся тем, что выступы и впадины дисков выполнены так, что при их совмещении образуются лопасти, являющиеся продолжением лопастей рабочего колеса, с зазорами, равными диаметру максимального зерна исходного материала, при этом диски выполнены из износостойкого диэлектрика, а корпус выполнен разъемным.