ДИСПЕРГАТОР Российский патент 1999 года по МПК B02C19/18 

Изобретение относится к устройствам для измельчения и тонкого диспергирования минеральных и органических веществ в жидкой среде и для диспергирования каменного и бурого угля.

Известен диспергатор, включающий роторно-пульсационный аппарат (РПА), гидроциклон и трубопроводы, причем выход РПА соединен со входом гидроциклона, а выход нижней конической части гидроциклона соединен со входом РПА. При этом гидроциклон разделает полученную в РПА суспензию на удаляемый тонкодисперсный продукт и крупную фракцию, возвращаемую в РПА вместе с поступающей исходной суспензией (1).

Однако вырабатываемые на активных элементах РПА кавитационные и акустические поля гасятся на трубопроводах, соединяющих РПА и гидроциклон, в связи с чем энергетическая эффективность диспергатора невелика.

Наиболее близким изобретением является диспергатор, включающий измельчающий рабочий орган, камеру дробления, загрузочное и разгрузочное устройства, рефлектор акустических колебаний, смонтированный внутри камеры дробления так, что ось и фокус его совпадают с осью камеры дробления (2).

Конструкция устройства позволяет измельчать куски твердых материалов, но производительность устройства ограничивается циклическим способом загрузки - выгрузки и, кроме того, невелика однородность суспензии из-за наличия мертвых зон в камере дробления, в которых происходит слипание кусков.

Задача настоящего изобретения - повышение производительности и качества диспергирования твердых материалов и энергетической эффективности процесса.

Указанная задача решается в диспергаторе, включающем измельчающий орган, камеру дробления, загрузочное и разгрузочное устройства, рефлектор акустических колебаний, смонтированный внутри камеры дробления так, что ось и фокус его совпадают с осью камеры дробления, перемешивающий насос и байпас, а измельчающий рабочий орган выполнен в виде роторно-пульсационного аппарата, камера дробления - в виде гидроциклона, при этом роторно-пульсационный аппарат и крыльчатка перемешивающего насоса установлены в гидроциклоне соосно с ним, вход байпаса соединен с нагнетательной областью насоса, а выход байпаса сообщен с полостью гидроциклона в конической его части, причем соединение байпаса с гидроциклоном выполнено на уровне фокуса рефлектора по касательной к конической поверхности гидроциклона таким образом, что направление потока из байпаса совпадает с направлением вращения крыльчатки насоса.

Пространство между рефлектором и камерой дробления может быть заполнено звукоизоляционным материалом.

Верхняя часть камеры дробления может быть выполнена в форме акустического рефлектора.

На чертеже изображен общий вид диспергатора.

Диспергатор включает роторно-пульсационный аппарат 1, камеру дробления в виде гидроциклона 2, загрузочное 3 и разгрузочное 4 устройства, байпас 5 и акустический рефлектор 6. Роторно-пульсационный аппарат 1 состоит из цилиндрического статора 7 и соосно с ним цилиндрического ротора 8 с одинаковым количеством и формой отверстий на их цилиндрических стенках, а также крыльчатки перемешивающего насоса 9, установленного на одном валу с ротором 8, вход байпаса 5 сообщен о нагнетательной областью 10 насоса, а выход байпаса сообщен с полостью гидроциклона в конической его части 11, причем соединение байпаса 5 с гидроциклоном выполнено на уровне фокуса F рефлектора 6 по касательной к конической поверхности гидроциклона 2 таким образом, что направление потока из байпаса 5 совпадает с направлением вращения крыльчатки насоса 9. Рабочая камера заполняется рабочей средой - жидкостью 12 и измельчаемым материалом 13. Пространство между рефлектором 6 и камерой дробления заполнено звукоизоляционным материалом 14, например, пенополиуретаном.

Диспергатор работает следующим образом.

Измельчаемый материал 13 и рабочую жидкость 12 загружают через загрузочное устройство 3, включают роторно-пульсационный аппарат 1. При этом жидкость 12 вместе с увлекаемыми ею кусками измельчаемого материала 13 подается крыльчаткой насоса 9 в зазор между ротором 8 и статором 7 роторно-пульсационного аппарата 1, где происходит частичное измельчение материала 13 пальцами ротора 8 и статора 7, и, кроме того, жидкость, проходя между пальцами ротора и статора, подвергается пульсирующему напору от крыльчатки перемешивающего насоса 9 в моменты совпадения окон в роторе 8 и статоре 7, что создает мощное акустическое поле. Далее смесь подается в нижнюю часть гидроциклона по всему периметру. Часть потока из зоны нагнетания 10 через байпас 5 подается в зону фокуса F акустических колебаний. Акустическая волна рождается в роторно- пульсационном аппарате 1, отражается от рефлектора 6 и концентрируется в зоне фокуса F, что заставляет частицы материала вибрировать и дробить друг друга, а потоки смеси от крыльчатки насоса 9 и из байпаса 5, соударяясь в зоне фокуса, вызывают дополнительные силы для измельчения материала и витания его в потоке жидкости, исключая скопление на дне циклона в зоне выгрузного устройства 4.

Вариант конкретного выполнения устройства представляет собой диспергатор угольной крошки в виде гидроциклона с байпасом и роторно-пульсационным аппаратом, смонтированным в верхней части гидроциклона. Емкость гидроциклона 0,35 м³, мощность привода роторно-пульсационного аппарата 11 кВт, частота вращения 2950 об/мин, количество окон в роторе и статоре - по 210 шт. Диспергатор обеспечивает эффективный размол 55-75 кг угольной крошки за один цикл в 5-10 мин.

Применение данного диспергатора позволит повысить производительность процесса диспергирования путем обеспечения непрерывности процесса, качества диопергирования путем исключения мертвых зон в рабочем пространстве камеры и энергетическую эффективность процесса за счет использования для дробления кусков материала всех физических явлений, имеющих место в рабочей камере: акустические волны, дробление между пальцами роторно-пульсационного аппарата, трение кусков материала друг о друга во вращающемся потоке жидкости.

Изобретение позволяет увеличить производительность тонкого помола диспергируемых материалов, повысить качество диспергирования за счет повышения однородности дисперсии и энергетическую эффективность процесса диспергирования за счет снижения потерь и использования всех попутных физических явлений для размола.

Литература
1. Балабудкин М.А. Роторно-пульсационные аппараты в химико-фармацевтической промышленности. - М.: Медицина, 1983, с. 126, рис. 35.

2. SU 1098569 A, 23.06.84.

Изобретение предназначено для измельчения и тонкого диспергирования минеральных и органических веществ в жидкой среде для диспергирования каменного и бурого углей. Диспергатор включает роторно-пульсационный аппарат, камеру дробления в виде гидроциклона, загрузочное и разгрузочное устройства, байпас и акустический рефлектор. Роторно-пульсационный аппарат состоит из статора, ротора и крыльчатки перемешивающего насоса, установленной на одном валу с ротором, вход байпаса соединен с нагнетательной областью насоса, а выход байпаса сообщен с полостью гидроциклона в конической его части, причем соединение байпаса с гидроциклоном выполнено на уровне фокуса рефлектора по касательной к конической поверхности гидроциклона таким образом, что направление потока из байпаса совпадает с направлением вращения потока, создаваемого крыльчаткой насоса. Пространство между рефлектором и камерой дробления может быть заполнено звукоизоляционным материалом. Верхняя часть камеры дробления может быть выполнена в форме акустического рефлектора. Изобретение позволяет повысить производительность и качество диспергирования твердых материалов и энергетическую эффективность процесса. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Диспергатор, включающий измельчающий рабочий орган, камеру дробления, загрузочное и разгрузочное устройства, рефлектор акустических колебаний, смонтированный внутри камеры дробления так, что ось и фокус его совпадают с осью камеры дробления, отличающийся тем, что диспергатор дополнительно содержит перемешивающий насос и байпас, а измельчающий рабочий орган выполнен в виде роторно-пульсационного аппарата, камера дробления - в виде гидроциклона, при этом роторно-пульсационный аппарат и крыльчатка перемешивающего насоса установлены в гидроциклоне соосно с ним, вход байпаса сообщен с нагнетательной областью насоса, а выход байпаса сообщен с полостью гидроциклона в конической его части, причем соединение байпаса с гидроциклоном выполнено на уровне фокуса рефлектора по касательной к конической поверхности гидроциклона таким образом, что направление потока из байпаса совпадает с направлением вращения крыльчатки насоса. 2. Диспергатор по п. 1, отличающийся тем, что пространство между рефлектором и камерой дробления заполнено звукоизоляционным материалом. 3. Диспергатор по п. 1, отличающийся тем, что верхняя часть камеры дробления выполнена в форме акустического рефлектора.