МЕЛЬНИЧНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2000 года по МПК B02C23/10 

Изобретение относится к мельничным сепараторам, в частности к сепаратору валковой мельницы.

Наиболее близким по технической сущности изобретением к предложенному является мельничный сепаратор, в частности сепаратор валковой мельницы со статическим и динамическим сепараторами, а также с образованным между этими сепараторами кольцеобразным сепарационным пространством, при этом в качестве статического сепаратора расположен направляющий аппарат с кранцами из направляющих лопаток, который установлен радиально снаружи, и в качестве динамического сепаратора расположен линейный ротор (1).

Недостатком известного сепаратора является значительное падение давления в процессе сепарации и значительный износ направляющих лопаток, в частности, при высоких концентрациях частиц.

Задачей настоящего изобретения является создание высокоэффективного мельничного сепаратора, в частности, сепаратора валковых мельниц, который при особенно простой конструкции позволяет достигнуть чрезвычайно высокой гибкости и оптимирования процесса сепарирования.

Указанная задача решается тем, что в мельничном сепараторе, в частности сепараторе валковой мельницы со статическим и динамическим сепараторами, а также с образованным между этими сепараторами кольцеобразным сепарационным пространством, при этом в качестве статического сепаратора расположен направляющий аппарат с кранцами из направляющих лопаток, который установлен радиально снаружи, и в качестве динамического сепаратора расположен линейный ротор, статический направляющий аппарат имеет по крайней мере нижний кранец из направляющих лопаток и верхний кранец из направляющих лопаток с расположенными коаксиально относительно друг друга осями направляющих лопаток, и что над линейным ротором в районе, граничащем с верхним кранцем из направляющих лопаток, расположено отклоняющее устройство для направленного отклонения поднимающегося флюидизированного потока помола под углом в диапазоне от более 120^o до менее 180^o в направлении вниз под действием силы тяжести.

Отклоняющее устройство мельничного сепаратора может быть расположено на крышке сепаратора и направляющие лопатки кранцев могут быть расположены с осевыми подшипниками в районе отклоняющего устройства, и их установка регулируется снаружи.

Отклоняющее устройство может быть выполнено в районе внешней кромки крышки сепаратора в форме выпуклости с определенным углом наклона, и кранцы из направляющих лопаток с осевыми подшипниками могут быть расположены в центре выпуклости крышки сепаратора. Выпуклость крышки сепаратора может быть выполнена с поперечным сечением вогнутой формы, полукруглой формы или в форме равносторонней трапеции с углом наклона входящего потока и отклоняемого потока примерно 45^o относительно горизонтали; высота выпуклости может соответствовать примерно половине высоты верхнего кранца из направляющих лопаток.

Кранцы из направляющих лопаток могут быть установлены независимо друг от друга или совместно, при этом может быть выполнена радиальная или тангенциальная установка всех направляющих лопаток кранцев.

Для установки кранцев из направляющих лопаток могут быть предусмотрены регулировочные устройства, которые соединяются с полой осью направляющих лопаток верхнего кранца и со сплошной осью направляющих лопаток нижнего кранца, при этом сплошная ось пропускается через полую ось.

Под кранцами из направляющих лопаток может располагаться промежуточная стенка, имеющая коническое сужение в направлении к мельничной камере, которая ограничивает сепарационное пространство в районе линейного ротора и заканчиваться лотком для загрузки материала в районе мельничных валков валковой мельницы.

Промежуточной стенкой, корпусом сепаратора и корпусом мельницы может быть образовано кольцеобразное пространство, которое сужается в направлении к поднимающемуся флюидизированному потоку помола.

Мельничный сепаратор может иметь центральную вертикальную трубу для подачи размалываемого материала, которая простирается почти до отверстия лотка для загрузки материала.

В соответствии с настоящим изобретением в качестве динамического сепаратора устанавливается линейный ротор или корзиночный сепаратор и в качестве статического направляющего аппарата предусматривается несколько кольцеобразных кранцев из направляющих лопаток, по крайней мере, один нижний и один верхний кранец из направляющих лопаток, расположенных концентрически относительно динамического сепаратора и образующих кольцеобразное сепарационное пространство. Для того чтобы предотвратить резкое прямоугольное отклонение флюидизированного потока помола, транспортируемого вверх в корпусе мельницы, которое приводило бы к торможению потока и к накоплению частиц вблизи от крышки, на плоской крышке сепаратора, предусматривается в соответствии с настоящим изобретением в граничном с верхним кранцем из направляющих лопаток районе крышки сепаратора отклоняющее устройство, которое осуществляет плавное изменение направления флюидизированного потока помола в направлении вниз в сепарационном пространстве. Отклонение потока осуществляется под углом от более 120^o до менее 180^o, при этом достигается ускорение потока частиц и повышение скорости потока в тангенциальном направлении благодаря определенному конструктивному выполнению отклоняющего устройства вместе с расположенными несколькими кранцами из направляющих лопаток. В результате этого достигается преимущество в том, что благодаря этому может понижаться граница разделения зерен в сепараторе. Особое преимущество предоставляет возможность регулировать установку кранцев из направляющих лопаток, которые имеют, в частности, одинаковые размеры и расположены коаксиально друг над другом таким образом, чтобы поперечное сечение потока, образованного кранцем из направляющих лопаток, закрывалось частично или по всей окружности. В частности, благодаря тангенциальному воздействию вертикальных кранцев из направляющих лопаток может достигаться блокировка поперечного сечения потока. В то время как, например, нижний кранец из направляющих лопаток полностью закрыт, может соответственно повышаться радиальная скорость в верхнем кранце из направляющих лопаток, в результате чего достигается изменение эффективности сепарирования и границы разделения.

Существенное повышение эффективности сепарирования и дополнительное повышение производительности возможно в результате отклонения потока под углом менее 180^o, при этом в сепарационном пространстве достигается эффект падения потока в направлении вниз под действием силы тяжести. При таком отклонении потока до менее 180^o потоку частиц, направленному вниз, наряду с кинетической энергией сообщается еще составляющая ускорения под действием силы тяжести "g" в виде дополнительно повышенной составляющей скорости.

Выполненное в соответствии с настоящим изобретением предварительное статическое сепарирование в статическом направляющем аппарате происходит не только благодаря воздействию в каналах кранца из направляющих лопаток и также не только благодаря повышению составляющей скорости частиц в результате их отклонения под углом более 120^o, но достигается при этом дополнительно повышение скорости частиц на основании ускорения под действием силы тяжести, воздействующей на поток, направленный вниз.

Смонтированный в соответствии с настоящим изобретением статический направляющий аппарат вызывает появление "впадины в вихревом потоке" в кольцеобразном пространстве между кранцем из направляющих лопаток как статическим сепарационным аппаратом и линейным ротором как динамическим сепарационным аппаратом. В такой впадине вихревого потока, которая может обозначаться как циклоновый поток, выбрасываются грубые частицы, превышающие заданный размер, и тем самым они не достигают линейного ротора. К линейному ротору, как ко второй ступени сепарирования, подается вследствие этого смесь частиц, которая уже не имеет более большого количества грубых зерен. Качество сепарирования линейного ротора существенно повышается благодаря существенно уменьшенному процентному содержанию грубых зерен.

Вследствие этого достигается комбинированный эффект, в котором используются при движении потока вниз усилия ускорения под действием силы тяжести.

Конструкция статического направляющего аппарата, состоящая из нескольких расположенных друг над другом кранцев из направляющих лопаток, позволяет, кроме того, достигнуть изменения границы разделения по высоте статического сепаратора. Такая возможность может также использоваться для того, чтобы установить в районе верхнего кранца из направляющих лопаток границу разделения более грубых частиц, чем в районе нижнего кранца из направляющих лопаток, в результате чего получается дополнительное сепарирование грубого материала. С учетом эффекта сепарирования благодаря спиралеобразному флюидизированному потоку, выходящему от кранца из направляющих лопаток по окружности мельничной камеры уже ускоряется грубый материал на основании присущей ему тенденции расширяться по стенке корпуса мельницы благодаря центробежным усилиям, который под действием силы тяжести падает вниз в граничной зоне с более спокойным потоком. Тем самым сепарируется первая часть грубого помола из сепарируемого помола прежде, чем он попадет в сепаратор. Вместе с отклонением сепарируемого потока при его движении вниз и при воздействии силы тяжести в зоне отклоняющего устройства на нескольких кранцах из направляющих лопаток и в сепарационном пространстве флюидизированный поток помола уже освобождается от большой части грубого помола еще до того, как будет осуществляться собственно динамический процесс сепарирования на линейном роторе или же в центробежном сепараторе. Такой вращающийся прямой корпус повышает тангенциальную скорость флюидизированной смеси частиц, при этом получаемые центробежные усилия определяются в основном числом оборотов ротора.

Выполненная конструкция из нескольких расположенных друг над другом кранцев из направляющих лопаток предусматривает наличие соосных и расположенных коаксиально относительно друг друга крепежных осей для расположенных друг над другом направляющих лопаток, которые крепятся в районе отклоняющего устройства, в частности на крышке сепаратора. С помощью регулировочных рычагов и/или включающих колец, которые должны приводиться извне, могут кранцы из направляющих лопаток и/или направляющие лопатки устанавливаться по отдельности или одновременно относительно их радиального направления.

Установка кранцев из направляющих лопаток осуществляется не только для получения тангенциального направления потока с целью частичной или полной блокировки поперечного сечения потока кранца из направляющих лопаток, но включает также горизонтальную или же радиальную установку кранцев из направляющих лопаток для изменения расстояния между этой статической системой сепарирования или же направляющим аппаратом и динамическим сепаратором. Это позволяет оказывать целенаправленное влияние на распределение зерен сепарируемого помола.

Предусматривается конструктивное выполнение кромок крышки сепаратора в форме отклоняющего устройства, которые снабжаются непрерывной выпуклостью под определенным углом наклона. Целесообразно выполнять выпуклость, имеющую вогнутое поперечное сечение, полукруглое поперечное сечение или форму равносторонней трапеции. В качестве угла наклона предусматривается угол поступающего снаружи потока и угол внутреннего отклонения потока, которые имеют одинаковую величину при предпочтительном центральном расположении крепежных осей кранца из направляющих лопаток. Таким образом достигается плавное отклонение флюидизированного потока помола, при котором не происходит резкого торможения и предотвращается отложение частиц помола.

Существенный эффект сепарирования достигается в сепарационном пространстве благодаря воздействию падающего вниз потока, при котором может воздействовать сила тяжести.

Существенным является конструктивное выполнение отклоняющего устройства или же выпуклости по кромке крышки сепаратора над ротором сепаратора. Предпочтительно выпуклость имеет высоту, равную примерно половине высоты кранца из направляющих лопаток, при этом кранцы из направляющих лопаток располагаются в основном аналогично над ротором сепаратора.

Целесообразно в соответствии с настоящим изобретением в случае нескольких кранцев из направляющих лопаток предусматривать верхний кранец с полой осью и расположенные под ним кранцы с полыми или же сплошными осями, которые пропускаются соответственно через полую верхнюю ось, на которой крепятся крышки сепаратора, предпочтительно в центре выпуклости отклоняющего устройства.

Расположение промежуточной стенки, которая ограничивает в районе линейного ротора сепарационное пространство и заканчивается лотком для загрузки материала, расположенным по центру мельничных валков, предотвращает то, чтобы падающие вниз грубые частицы против поднимающегося вверх флюидизированного потока помола вызывали большое падение давления в мельнице и в сепараторе. Кроме того, предотвращается падение давления в результате наличия помех, поскольку сепаратор валковой мельницы имеет такую конструктивную высоту, которая приводит к уменьшению скорости потока. Тем самым повышается эффективность сепарирования и одновременно достигается уменьшение износа.

Настоящее изобретение поясняется более подробно на примере прилагаемых чертежей. При этом на чертежах схематически изображено:
на фиг. 1 изображено вертикальное сечение по сепаратору валковой мельницы;
на фиг. 2 - частичный разрез по статическому направляющему аппарату с коаксиальным расположением осей блока кранцев из направляющих лопаток, расположенных друг над другом.

Сепаратор 1 валковой мельницы насаживается на валковую мельницу, содержащую корпус 2 с двумя мельничными валками 3, вращающимся мельничным диском 4 в окружающем его кранцем 5 из направляющих лопаток.

Сепаратор 1 валковой мельницы имеет выполненный коническим корпус 6 и крышку 7 с отверстием 8 для выпуска мелкого помола. Размалываемый загруженный материал подается по вертикальной аксиально расположенной трубе 9 на мельничный диск 4. Загрузочный конус 10 с цилиндрическим отверстием 11 простирается до района расположения мельничных валков 3 и переходит в промежуточную стенку 12, которая простирается до кранцев 13, 14 из направляющих лопаток 15, 16 статического направляющего аппарата 17. Кольцеобразное сепарационное пространство 18 образуется промежуточной стенкой 12 и линейным ротором 19, в которое попадает флюидизированный поток помола (показано только в левой части) после плавного отклонения в районе отклоняющего устройства 20. Перед динамическим сепарированием с помощью линейного ротора 19 или же центробежного сепаратора флюидизированный поток 21 помола при движении потока вниз подвергается воздействию силы тяжести. Сепарируемый флюидизированный поток 21 помола направляется в форме спирального потока, поднимающегося от кранца 5 из направляющих лопаток, который поднимается в районе внутренней стенки корпуса 2 мельницы или же корпуса 6 сепаратора в промежуточном пространстве 22, имеющем коническое сужение в направлении вверх, образованном промежуточной стенкой 12 и корпусом 6 сепаратора, до отклоняющего устройства 20 в районе крышки 7 сепаратора.

Это отклоняющее устройство 20 выполнено в показанном здесь примере конструктивного выполнения в форме выпуклости 23 на кромке крышки 7 сепаратора и статического направляющего аппарата 17. Выпуклость представляет собой в поперечном сечении равностороннюю трапецию, основание которой открыто в нижнем направлении к сепарационному пространству 18 и промежуточному пространству 22. В районе отклоняющего устройства 20 крепится статический направляющий аппарат 17, который состоит из нижнего кранца 13 из направляющих лопаток 15 и из расположенного над ним на одной оси верхнего кранца 14 из направляющих лопаток 16, так что обеспечивается функциональное взаимодействие кранцев 13, 14 из направляющих лопаток 15, 16 и отклоняющего устройства 20. Выпуклость 23 отклоняющего устройства 20 находится над ротором 19 сепаратора, при этом ее высота соответствует примерно половине высоты верхнего кранца 14 из направляющих лопаток 16, и она имеет определенный угол наклона, чтобы исключить в дальнейшем скопление частиц флюидизированного потока 21 помола. В этом примере конструктивного выполнения выполнены углы наклона, которые включают угол поступления потока снаружи и внутренний угол отклонения, идентичными. При таком варианте конструктивного выполнения угол поступления потока и угол отклонения потока по отношению к горизонтали составляет примерно 45^o. При расположении по центру направляющие лопатки 16 верхнего кранца 14 крепятся на полых осях 24 и под ним при идентичном конструктивном исполнении крепятся направляющие лопатки 15 нижнего кранца 13 на сплошных осях 25, которые пропускаются через верхнюю полую ось 24.

В этом примере конструктивного исполнения предусматривается различная установка направляющих лопаток 15, 16 или же кранцев 13, 14 из направляющих лопаток, чтобы флюидизированный поток 21 помола, который в районе отклоняющего устройства 20 попадает в сепарационное пространство 18 при отклонении под минимальным углом более 120^o и максимальным углом менее 180^o, подвергался после движения потока вниз воздействию радиального потока ротора 19 сепаратора. Выгодными являются индивидуальные угловые установки двух расположенных друг над другом кранцев 13, 14 из направляющих лопаток 15, 16, которые позволяют получить многочисленные варианты угловых установок. Благодаря различным вариантам установки кранцев из направляющих лопаток могут подаваемые флюидизированные потоки помола принудительно отклоняться по различным траекториям и тем самым подвергаться воздействию соответственно различных и оптимируемых благодаря угловым установкам центробежных сил. Особенно выгодным является предварительное сепарирование грубых фракций помола с помощью сепарирования спиралеобразного потока в районе двух кранцев 13, 14 из направляющих лопаток 15, 16 статического направляющего аппарата 17 и с помощью воздействия силы тяжести в потоке, движущемся вниз, в результате чего уменьшается количество сепарируемого материала в динамическом линейном роторе 19. Существует возможность варьировать процентный состав грубых частиц в мелком помоле или же регулировать его. Другое преимущество состоит в особенно незначительном износе, который объясняется относительно небольшой скоростью потока особенно эффективного сепаратора.

Частичный разрез по фиг. 2 показывает блок статического направляющего аппарата 17. Этот направляющий аппарат имеет, например, верхний кранец 14 из направляющих лопаток 16 и нижний кранец 13 из направляющих лопаток 15. Установка кранцев 13, 14 из направляющих лопаток 15, 16 осуществляется снаружи, т.е. над крышкой 7 сепаратора. Для этого в крышке 7 имеется осевой подшипник 26. Верхний кранец 14 из направляющих лопаток 16 располагается при этом на поворотном полом валу 24, который крепится за пределами крышки 7 сепаратора с помощью установочного устройства 27, которое выполнено, в частности, в виде рукоятки и монтируется.

Нижний кранец 13 из направляющих лопаток 15, который жестко соединен с осью 25, может устанавливаться на желаемый установочный угол с помощью этой оси 25, которая выступает наружу через полую ось 24, и с помощью установочного устройства 28, в частности, выполненного в виде рукоятки.

При таком выполнении может легко выполняться снаружи обслуживание кранцев из направляющих лопаток, при этом уменьшается также количество деталей устройства, которые влияют на поток.

Кранцы 13, 14 из направляющих лопаток 15, 16 расположены друг над другом и не смещаются относительно друг друга по окружности, так что не требуется также разделительного кольца между обоими кранцами из направляющих лопаток. Также при различных угловых установках кранцев 13, 14 из направляющих лопаток 15, 16 появляются вследствие этого только минимальные и нежелательные "фальшивые потоки".

Источники информации
1. Журнал ZEMENT-KALK-GIPS, juli, 1993-46, том 8, с. 444-450.

Мельничный сепаратор посажен на валковую мельницу, содержащую корпус с двумя валками, вращающимся диском и окружающим его кранцем из направляющих лопаток. Сепаратор имеет конический корпус, крышку с отверстием и направляющий аппарат с кранцами из направляющих лопаток. В районе верхнего кранца размещено отклоняющее устройство для направления потока помола под углом от более 120^o до менее 180^o вниз. Изобретение позволяет достигать высокую гибкость и оптимизирование процесса сепарирования. 9 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Мельничный сепаратор, в частности сепаратор валковой мельницы со статическим и динамическим сепараторами, а также с образованным между этими сепараторами кольцеобразным сепарационным пространством, при этом в качестве статического сепаратора расположен направляющий аппарат (17) с кранцами из направляющих лопаток, который установлен радиально снаружи, и в качестве динамического сепаратора расположен линейный ротор (19), отличающийся тем, что статический направляющий аппарат (17) имеет по крайней мере нижний кранец (13) из направляющих лопаток (15) и верхний кранец (14) из направляющих лопаток (16) с расположенными коаксиально относительно друг друга осями (25, 24) направляющих лопаток и что над линейным ротором (19) в районе, граничащем с верхним кранцем (14) из направляющих лопаток (16), расположено отклоняющее устройство (20) для направленного отклонения поднимающегося флюидизированного потока (21) помола под углом в диапазоне от более 120^o до менее 180^o в направлении вниз под действием силы тяжести. 2. Мельничный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что отклоняющее устройство (20) расположено на крышке (7) сепаратора и что направляющие лопатки (15, 16) кранцев (13, 14) располагаются с осевыми подшипниками (26) в районе отклоняющего устройства (20) и их установка регулируется снаружи. 3. Мельничный сепаратор по п.1 или 2, отличающийся тем, что отклоняющее устройство (20) выполнено в районе внешней кромки крышки (7) сепаратора в форме выпуклости (23) с определенным углом наклона и что кранцы (13, 14) из направляющих лопаток с осевыми подшипниками (26) располагаются в центре выпуклости (23) крышки (7) сепаратора. 4. Мельничный сепаратор по п.3, отличающийся тем, что выпуклость (23) крышки (7) сепаратора выполнена с поперечным сечением вогнутой формы, полукруглой формы или в форме равносторонней трапеции с углом наклона входящего потока и отклоняемого потока примерно 45^o относительно горизонтали. 5. Мельничный сепаратор по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что высота выпуклости (23) соответствует примерно половине высоты верхнего кранца (14) из направляющих лопаток (16). 6. Мельничный сепаратор по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что кранцы (13, 14) из направляющих лопаток (15, 16) установлены независимо друг от друга или совместно и выполнена радиальная или тангенциальная установка всех направляющих лопаток (15, 16) кранцев (13, 14). 7. Мельничный сепаратор по п. 6, отличающийся тем, что для установки кранцев (13, 14) из направляющих лопаток (15, 16) предусмотрены регулировочные устройства (27, 28) верхнего кранца (14) и со сплошной осью (25) направляющих лопаток (15) нижнего кранца (13), при этом сплошная ось (25) пропущена через полую ось (24). 8. Мельничный сепаратор по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что под кранцами (13, 14) из направляющих лопаток (15, 16) расположена промежуточная стенка (12), имеющая коническое сужение в направлении к мельничной камере, которая ограничивает сепарационное пространство (18) в районе линейного ротора (19) и заканчивается лотком (11) для загрузки материала в районе мельничных валков (3) валковой мельницы. 9. Мельничный сепаратор по п. 8, отличающийся тем, что промежуточной стенкой (12), корпусом сепаратора (6) и корпусом мельницы (2) образовано кольцеобразное пространство (22), которое сужается в направлении к поднимающемуся флюидизированному потоку (21) помола. 10. Мельничный сепаратор по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что имеется центральная вертикальная труба (9) для подачи размалываемого материала, которая простирается почти до отверстия лотка (10) для загрузки материала.