ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МЕЛЬНИЦА Российский патент 1997 года по МПК B02C17/08 

Изобретение относится к технике тонкого измельчения, активации и микрокапсуляции дисперсных материалов и может быть использовано в строительной, химической, металлургической, фармацевтической парфюмерной и других отраслях промышленности для получения тонкодисперсных порошков, а также микрокапсулированных оболочковых композитов.

Известна мельница, содержащая разделенную перегородкой помольную трубную камеру [1] Благодаря стадийному режиму измельчения производительность известной многокамерной мельницы достаточно высока. Однако, вследствие незначительной интенсивности самого процесса измельчения выход наиболее качественного тонкодисперсного продукта помола с размером частиц менее 10 15 мкм невелик и составляет всего 8 -12%
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является центробежная мельница, содержащая установленную на водиле помольную трубную камеру с мелющими телами в виде шаров или цилиндров, с загрузочной и разгрузочной горловинами [2] Высокоинтенсивный скоростной ударный режим разрушения материалов в известной центробежной мельнице (частота перемещения по окружности помольной трубной камеры достигает 500 об/мин) обеспечивает переработку материалов различной крупности, твердости и структуры с высокой степень измельчения. Выход продукта дисперсностью менее 10 -15 мкм в этом случае достигает 18 20% за проход. Необходимость повышения доли выхода тонкодисперсного продукта требует проведения сепарации получаемого продукта и многократного пропускания его через мельницу, что существенно повышает удельные энергозатраты и может снижать качество продукта. Кроме того, в процессе помола материалов с высокой склонностью к агрегации и залипанию происходит постепенное смещение и накопление измельченного материала и мелющих тел у разгрузочной горловины помольной камеры, что, в свою очередь, приводит к резкому уменьшению объема выгрузки измельчаемого материала, вынужденной остановке мельницы для расчистки разгрузочной горловины и, как следствие, значительному падению производительности мельницы. При этом заметно снижается и тонина помол материала. Указанные недостатки агрегата сказываются и при его использовании для механоактивации и микрокапсуляции высокодисперсных материалов.

Цель изобретения повышение эффективности тонкого измельчения материалов, снижение удельных энергозатрат.

Цель достигается тем, что помольная трубная камера снабжена пустотелым цилиндром с внешним диаметром 0,1 0,4 ее внутреннего диаметра, расположенным соосно с ней и закрепленным в ее торцевых фланцах, а внутреннее пространство камеры разделено на отсеки диафрагмами, размещенными по всей длине цилиндра и выполненными в виде полнотелых дисков диаметром 0,80 0,95 внутреннего диаметра камеры, свободно насаженных на цилиндр и закрепленных на нем посредством цилиндрических втулок, причем длина отсеков составляет 0,4 1,5 внутреннего диаметра помольной камеры, а диаметр и высота мелющих тел 0,05 - 0,25 внутреннего диаметра камеры. Кроме того, разгрузочная горловина камеры выполнена в виде усеченного конуса и снабжена выгрузочным патрубком, смещенным на боковую поверхность конуса, причем выходное отверстие патрубка сопряжено с боковой поверхностью конуса, а диаметр его совпадает с образующей конуса. Для подачи в камеру сжатого воздуха цилиндр со стороны загрузочной горловины снабжен штуцером 14, а поверхность его в первом по ходу движения материала отсеке снабжена отверстиями диаметром 0,005 0,90 внутреннего диаметра помольной камеры, причем внутри цилиндра в плоскости первого диска установлена диафрагма с отверстием диаметром 0,1 0,7 внутреннего диаметра цилиндра. Кроме того, мелющие тела в отсеках первой половины помольной камеры берут в виде шаров, а в отсеках второй половины камеры в виде цилиндров, причем объем мелющей загрузки в каждом отсеке составляет 0,25 0,75 его объема.

Предложенное размещение внутри помольной камеры, установленной на водиле, дисков-диафрагм, разделяющих камеру на несколько отсеков и ограничивающих передвижение мелющих тел по отсекам, но одновременно не препятствующих перемещению вдоль камеры измельчаемого материала, позволяет совместить в заявляемой центробежной мельнице эффективный многокамерный способ измельчения материалов с высокоинтенсивным скоростным режимом их разрушения и, таким образом, существенно повысить эффективность и тонину помола материалов, ускорить их механоактивацию, обеспечивая достижение поставленной цели.

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая центробежная мельница; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1.

Мельница содержит установленную на водиле (не показано) помольную трубную камеру 1 с загрузочной 2 и разгрузочной 3 горловинами, снабженными загрузочными 4 и выгрузочными 5 патрубками. Внутри помольной камеры и соосно с ней установлен пустотелый цилиндр 6 внешним диаметром 0,1 0,4 внутреннего диаметра камеры, закрепленный в торцах камеры при помощи фланцевого соединения 7 и фиксатора 8.

По всей длине цилиндра размещены диафрагмы 9, выполненные в виде полнотелых дисков диаметром 0,80 0,95 внутреннего диаметра камеры и разделяющие внутреннюю полость камеры на несколько отсеков 10 длиной 0,4 1,5 внутреннего диаметра камеры. Между собой отсеки сообщаются посредством зазора 11, размеры которого обеспечивают свободное перемещение измельчаемого материала вдоль камеры из одного отсека в другой без одновременного такого движения мелющих тел, обеспечивая таким образом интенсивный помол материала в каждом отсеке по всей длине помольной камеры. Диафрагмы 9 свободно насажены на цилиндр 6 и закреплены на нем с помощью цилиндрических втулок 12, также свободно насаженных на цилиндр. Благодаря этому может изменяться расстояние между диафрагмами, а следовательно, и длина или количество отсеков.

Для более интенсивного перемещения материалов по рабочим отсекам, а также охлаждения материала и рабочей поверхности помольной камеры, подвергающихся достаточно сильному нагреванию в процессе интенсивного помола, в помольную камеру подается сжатый воздух, для чего на стенках цилиндра, расположенного в первом по ходу движения материала отсеке, предусмотрены отверстия диаметром 0,005 0,090 внутреннего диаметра камеры. Направление и распределение воздушного потока по отсекам камеры задается путем установки внутри цилиндра в плоскости первого по ходу движения материала диска диафрагмы-перегородки 13 с отверстием диаметром 0,1 0,7 внутреннего диаметра цилиндра. Со стороны загрузочной горловины 2 цилиндр выведен из помольной камеры, и на его конце установлен штуцер 14 для крепления шланга подачи сжатого воздуха в камеру.

Разгрузочная горловина 4 выполнена в виде усеченного конуса, а смонтированный на ней выгрузочный патрубок 5 смещен на боковую поверхность конуса, причем входное отверстие патрубка сопряжено с боковой поверхностью конуса, а диаметр патрубка совпадает с образующей конуса, благодаря чему практически исключается возможность скапливания в углах и налипании на стенках измельчаемого материала с образованием "мертвых" зон и зарастания внутренней поверхности горловины, заметно ухудшающих условия выгрузки готового продукта.

Мельница работает следующим образом.

Материал через загрузочную горловину 2 непрерывно подается в установленную на водиле помольную камеру 1, которая вместе с водилом поступательно перемещается по круговой траектории. Помещенные внутрь камеры мелющие тела, находясь под действием значительных инерционных сил, возникающих в камере, вызывают интенсивное ударное и истирающее воздействия на перерабатываемый материал, обеспечивая высокую степень его размола.

Разделение камеры на отсеки 10 и равномерное благодаря этому распределение мелющей загрузки и размалываемого материала по всей длине камеры обеспечивает эффективное стадийное измельчение материала и значительное увеличение объема выхода требуемого тонкодисперсного продукта. При этом в отсеках первой половины помольной камеры мелющие тела берут в виде шаров, наиболее эффективных при помоле крупных фракций исходного материала, а в отсеках второй половины камеры, где осуществляется преимущественно тонкий помол материала, мелющие тела берут в виде цилиндров. Диаметр и высота мелющих тел выбираются в зависимости от диаметра диафрагм, разделяющих камеру на отсеки, и составляют 0,05 0,25 внутреннего диаметра камеры. Указанные размеры превышают величину зазора между диафрагмой и внутренней поверхностью камеры, благодаря чему при работе мельницы мелющие тела, передвигаясь только внутри отсека, не смещаются в сторону выгрузки, а равномерно распределены по всей длине помольной камеры, обеспечивая таким образом не только эффективный помол материала с момента его загрузки в камеру, но и одновременно предотвращая образования пробоя у выгрузочной горловины и остановку мельницы для их расчистки, что характерно для работы известной центробежной мельницы. Измельчаемый материал свободно перемещается по отсекам через зазор 11, подвергаясь интенсивному помолу вдоль всей камеры. Выгрузка готового продукта осуществляется через разгрузочную горловину 5.

Для получения наиболее качественного тонкодисперсного продукта диаметр цилиндра, установленного в камере, составляет 0,1 0,4 ее внутреннего диаметра. В цилиндре диаметром менее 0,1 заметно сокращается воздушный поток через камеру, ухудшая условия теплосъема и передвижения материала внутри помольной камеры, а увеличение диаметра пустотелого цилиндра более 0,4 внутреннего диаметра камеры снижает производительность мельницы вследствие сокращения рабочего объема отсеков.

Для увеличения доли выхода тонкодисперсного продукта внутренняя полость камеры разделена дисками-диафрагмами диаметров 0,80 0,95 внутреннего диаметра камеры на отсеки длиной 0,4 -1,5 ее внутреннего диаметра. Уменьшение диаметра дисков до величины менее 0,80 существенно снижает эффективность помола, увеличивая в готовом продукте выход хрупких фракций и вызывая необходимость сепарации продукта и повторного его размола. Размещение на цилиндре дисков диаметром более 0,95 ухудшает условия передвижения материала внутри помольной камеры. Длина отсеков менее 0,4 затрудняет перемещение мелющих тел и измельчаемого материала внутри отсека, ухудшая условия помола, а при увеличении длины отсека более 1,5 материал чрезмерно быстро проходит через камеру, понижая процент выхода тонкодисперсного продукта.

Установка внутри цилиндра в плоскости первого диска соосно с ним перегородки-диафрагмы с отверстием диаметром 0,1 0,7 внутреннего диаметра цилиндра обеспечивает одновременную подачу сжатого воздуха для охлаждения камеры и мелющих тел и для ускоренного выноса из камеры тонких фракций материала. Уменьшение диаметра отверстия до величины менее 0,1 ухудшает условия теплосъема в самом цилиндре и в помольной камере, а увеличение диаметра более 0,7 практически исключает использование воздуха для перемещения тонкодисперсного материала в помольной камере, снижая при этом объем выгрузки готового продукта.

При рациональной загрузке помольной камеры, обеспечивающей наиболее эффективный помол материала, объем мелющей загрузки в каждом отсеке камеры составляет 0,25 0,75 его объема. При объеме мелющей загрузки менее 0,25 объема отсека снижается эффективность помола, а при увеличении объема загрузки более 0,75 имеет место перегрузка мельницы (ее отсеков) мелющими телами, существенно затрудняющая их перемещение и процесс помола.

Предлагаемая центробежная мельница позволяет за счет совмещения энергонапряженного режима помола, вызываемого значительными инерционными нагрузками, и многокамерного стадийного режима измельчения в значительной мере повысить эффективность тонкого помола материалов, обеспечивая выход наиболее качественного продукта помола тонкодисперсной фракции с размером частиц менее 10 15 мм более 30% при одновременном значительном снижении энергозатрат на помол вследствие уменьшения кратности его либо исключения из технологического процесса энергоемких операций по сепарации и повторному размолу перерабатываемого материала. Опытно-промышленные испытания нового агрегата показали высокую эффективность использования его и для механоактивации дисперсных материалов и их микрокапсуляции.

Изобретение может быть применено в строительной, химической, металлургической, фармацевтической парфюмерной и других отраслях промышленности для получения тонкодисперсных порошков, а также микрокапсулированных оболочковых композитов. Центробежная мельница содержит установленную на водиле помольную трубную камеру 1 с мелющими телами, с загрузочной 4 и разгрузочной 5 горловинами, причем камера снабжена пустотелым цилиндром 6, расположенным соосно с ней и закрепленным в торцевых фланцах, а внутреннее пространство камеры разделено на отсеки диафрагмами 0,80 - 0,95 внутреннего диаметра камеры. Разгрузочная горловина камеры выполнена в виде усеченного конуса и снабжена выгрузочным патрубком. Цилиндр снабжен штуцером 14, а в первом по ходу движения материала отсеке цилиндр имеет отверстия, причем внутри него в плоскости первого диска установлена диафрагма с отверстием. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Центробежная мельница, содержащая установленную на водиле трубную помольную камеру с мелющими телами в виде шаров или цилиндров с загрузочной и разгрузочной горловинами, отличающаяся тем, что помольная трубная камера снабжена пустотелым цилиндром с внешним диаметром 0,1 0,4 ее внутреннего диаметра, расположенным соосно с камерой и закрепленным в ее торцевых фланцах, а внутреннее пространство камеры разделено на отсеки диафрагмами, размещенными по всей длине цилиндра и выполненными в виде полнотелых дисков диаметром 0,80 0,95 внутреннего диаметра камеры, свободно насаженных на цилиндр и закрепленных на нем посредством цилиндрических втулок, причем длина отсеков составляет 0,4 1,5 внутреннего диаметра помольной камеры, а диаметр и высота мелющих тел 0,05 0,25 внутреннего диаметра камеры. 2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что разгрузочная горловина камеры выполнена в виде усеченного конуса и снабжена выгрузочным патрубком, смещенным на боковую поверхность конуса, причем входное отверстие патрубка сопряжено с боковой поверхностью конуса, а диаметр его совпадает с образующей конуса. 3. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что для подачи в камеру сжатого воздуха цилиндр со стороны загрузочной горловины снабжен штуцером, а поверхность его в первом по ходу движения материала отсеке выполнена с отверстиями диаметрами 0,005 0,090 внутреннего диаметра помольной камеры, причем внутри цилиндра в плоскости первого по ходу движения материала диска установлена диафрагма с отверстием диаметром 0,1 0,7 внутреннего диаметра цилиндра. 4. Мельница по пп.1 3, отличающаяся тем, что мелющие тела в отсеках первой половины помольной камеры выполнены в виде шаров, а в отсеках второй половины камеры в виде цилиндров, причем объем мелющей загрузки в каждом отсеке составляет 0,25 0,75 его объема.