СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК B02C13/20 

Изобретение относится к области измельчения твердых материалов и может быть использовано в пищевой, комбикормовой, химической, строительной, горной и других отраслях промышленности, например, для измельчения зерновых и пищевых продуктов, таких как пшеница, кукуруза, соя, какао-бобы и пр., минерального сырья, композиционных и других материалов.

Известен способ многоступенчатого измельчения твердого материала, заключающийся в том, что материал измельчают в вертикальной камере дробления при перемещении его под действием силы тяжести сверху вниз по ступеням измельчения, на каждой из которых материал измельчают молотками горизонтально установленных роторов, размещенных на ступенях поочередно по одному и по два и вращающихся в одну и ту же или в разные стороны. Измельченный материал отводят из нижней части камеры [1].

Эффективность измельчения таким способом недостаточно высока, а готовый продукт отличается повышенной неоднородностью гранулометрического состава при достаточно сложной конструкции устройства.

Наиболее близким по технической сущности способом для измельчения твердого материала является способ измельчения твердого материала посредством двух вращающихся в одном направлении молотковых роторов в сообщающихся кольцевых пространствах между цилиндрическими внутренними поверхностями камеры дробления и роторами [2].

Наиболее близким изобретением по технической сущности к заявленному является устройство для измельчения твердого материала, содержащее камеру дробления в виде двух сообщающихся вдоль образующей цилиндров с верхним входным и нижним выходным каналами и соосно установленные в ней молотковые роторы.

Недостатком указанного способа и устройства является повышенная неоднородность готового проекта и недостаточная эффективность измельчения из-за наличия только одной зоны интенсивного измельчения и переизмельчения материала в результате его несвоевременного отвода из камеры дробления в случае засорения колосниковых решеток, особенно при измельчении увлажненных материалов.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности измельчения и однородности по степени дисперсности готового продукта путем создания условий для последовательного перемещения всей массы материала через зоны наиболее интенсивного измельчения и увеличение долговечности работы мелющих тел.

Указанная задача достигается тем, что в способе для измельчения твердого материала посредством двух вращающихся в одном направлении молотковых роторов в сообщающихся кольцевых пространствах между цилиндрическими внутренними поверхностями камеры дробления и роторами материал измельчают посредством вертикальных роторов, при этом при движении материала сверху вниз его непрерывно перемещают от одного ротора к другому за счет сообщения потоку материала в кольцевом пространстве вокруг первого ротора окружной скорости большей, чем в кольцевом пространстве вокруг другого ротора, путем размещения молотков на роторах пакетами разного наружного диаметра.

Указанная задача достигается в устройстве для измельчения твердого материала, содержащем камеру дробления в виде двух сообщающихся вдоль образующей цилиндров с верхним входным и нижним выходным каналами и соосно установленные в ней молотковые роторы, при этом роторы установлены вертикально, молотки размещены вдоль роторов поочередно пакетами большего и меньшего наружного диаметра так, что пакет большего диаметра одного ротора установлен напротив пакета меньшего диаметра другого ротора, при этом входной канал размещен над пакетом с большим наружным диаметром молотков, а выходной канал под пакетом с меньшим наружным диаметром молотков.

Роторы могут быть выполнены с возможностью крепления молотков на окружностях разного диаметра.

Молотки могут быть выполнены с двухсторонним упрочнением их плоскостей, например, цементированием.

Измельчение материала посредством вертикальных роторов и непрерывное перемещение материала от ротора к ротору создает условия для неоднократного прохождения материала через зону контакта встречных потоков материала, то есть через зону наиболее интенсивного измельчения, по мере его движения сверху вниз в камере дробления. Кроме того, измельчение материала посредством вертикальных роторов исключает возможность обратного движения части материала снизу вверх без воздействия внешней силы или использования специальных устройств для направления потока вверх в случае необходимости, то есть обеспечивает перемещение всего измельчаемого материала в одном направлении, что уменьшает возможность его неравномерного измельчения и, в частности, переизмельчения.

Сообщение потоку материала в кольцевом пространстве вокруг первого по ходу потока материала ротора окружной скорости большей, чем в кольцевом пространстве вокруг второго ротора, позволяет упорядочить перемещение материала, обеспечив его полный и равномерный переток от одного ротора к другому и обратно.

Благодаря упорядоченному перемещению всей массы материала по камере дробления и многократному прохождению потока через зону наиболее интенсивного измельчения материал равномерно и эффективно измельчается, в результате чего повышается однородность готового продукта, снижаются энергозатраты и, следовательно, повышается эффективность измельчения.

Вертикальное размещение роторов в устройстве для измельчения твердого материала и размещение вдоль них молотков поочередно пакетами большего и меньшего диаметра друг против друга обеспечивает, в соответствии с заявляемым способом, направленное перемещение измельчаемого материала внутри камеры дробления с многократным проходом потока через зону наиболее интенсивного измельчения в стесненных условиям по мере движения материала сверху вниз за счет сообщения потоку роторами с разным наружным диаметром молотков разных окружных скоростей в кольцевых пространствах вокруг роторов. Это позволяет повысить эффективность измельчения и однородность готового продукта.

Размещение в заявленном устройстве верхнего входного канала над пакетом молотков с большим наружным диаметром, а нижнего выходного канала - под пакетом с меньшим наружным диаметром молотков обеспечивает перемещение измельчаемого материала с максимально возможным числом раз через зону наиболее интенсивного измельчения.

Выполнение роторов с возможностью крепления молотков на окружностях разного диаметра позволяет неоднократно переставлять молотки по мере их износа на новый уровень крепления для обеспечения заданного наружного диаметра молотков, что позволяет использовать их более рационально и тем самым сократить затраты на измельчение.

Двустороннее упрочнение плоскостей молотков при его общей толщине упрочненного слоя не менее 60% от толщины молотка (т.е. при толщине этого слоя с каждой стороны молотка не менее 30% от толщины молотка) придает молоткам, изготовленным из металла обычной прочности, практически те же свойства, какими обладают молотки, полностью изготовленные из высокопрочного металла, что позволяет значительно снизить затраты на изготовление молотков. При толщине упрочненного слоя меньшей, чем указанная, этот слой легко разрушается, и упрочнение не дает нужного эффекта.

Молотки, выполненные в форме лопастей и установленные в зависимости от вида измельчаемого материала и условий измельчения с положительным или отрицательным углом атаки, обладают способностью направлять поток материала как к выходу, обеспечивая более активное, т.е. более быстрое перемещение его в камере дробления, так и в обратную сторону для увеличения времени нахождения материала в устройстве с целью достижения большей степени его измельчения.

Измельчение материала заявляемым способом осуществляется следующим образом.

Измельчаемый материал подают в верхнюю часть вертикальной камеры дробления к размещенным внутри нее двум вертикальным роторам, вращающимся в одном направлении. Измельчение материала осуществляют в сообщающихся кольцевых пространствах между роторами и цилиндрическими внутренними поверхностями камеры. Материал перемещается по камере дробления сверху вниз под действием силы тяжести. Одновременно материал непрерывно перемещается в кольцевых пространствах от ротора к ротору за счет сообщения потоку материала в этих кольцевых пространствах разных окружных скоростей, например, путем размещения молотков на роторах пакетами разного наружного диаметра.

В кольцевом пространстве вокруг первого по ходу потока материала ротора потоку сообщают большую окружную скорость, чем в кольцевом пространстве вокруг второго ротора. Благодаря этому частицы материала из потока первого ротора, обладая в большинстве своем большей скоростью и большей массой, а, следовательно, и большей кинетической энергией, чем частицы из потока второго ротора, перемещаются из кольцевого пространства, образованного стенками камеры и первым ротором, в кольцевое пространство вокруг второго ротора. Теряя кинетическую энергию, частицы измельчаемого материала под действием силы тяжести опускаются ниже на следующий уровень измельчения, где потоку материала в кольцевом пространстве вокруг второго ротора вновь сообщают большую окружную скорость, чем в кольцевом пространстве вокруг первого ротора, в результате чего поток материала перемещается от второго ротора к первому. Аналогичный процесс непрерывно повторяется по мере поступательного движения материала сверху вниз. После измельчения готовый продукт отводят из камеры дробления.

Таким образом, в процессе измельчения материал в камере дробления непрерывно перемещается от ротора к ротору, благодаря чему обеспечивается многократное прохождение потока материала через зону наиболее интенсивного измельчения в стесненных условиях, что, в свою очередь, приводит к повышению эффективности измельчения и однородности готового продукта.

Устройство для измельчения твердого материала поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства в разрезе, а на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Устройство для измельчения твердого материала содержит камеру дробления 1, два вертикально установленных ротора на валах 2 и 3 с дисками 4. В дисках 4 на окружностях разного диаметра выполнены отверстия 5, в которых установлены оси 6 с размещенными на них пакетами длинных 7 и коротких 8 молотков. В некоторых местах вместо них установлены молотки 9 в форме лопастей. Количество лопастей, их размещение в пространстве камеры дробления и угол установки по отношению к потоку определяются свойствами материала и заданной степенью его измельчения. Камера дробления 1 имеет входной 10 и выходной 11 каналы. Молотки 7 и 8 упрочнены по всей поверхности, например, путем цементирования, борирования, нитрирования и т.д. так, что толщина неупрочненной части составляет порядка 40% от общей толщины молотка, обычно равной 2-3 мм применительно к существующим методам термического упрочнения материалов. По мере износа молотков их переставляют на новые места крепления так, чтобы сохранился заданный наружный диаметр молотков, установленных на роторе.

При работе устройства измельчаемый материал через входной канал 10 подается в верхнюю часть камеры дробления 1 к пакету длинных молотков 7 ротора на валу 2, вращающегося в одном направлении с ротором на валу 3. Измельчаемый и перемещаемый этими молотками в кольцевом пространстве вокруг ротора на валу 2 материал поступает в зону встречного движения молотков 7 и 8, где интенсивно измельчается благодаря удвоенной скорости взаимодействия частиц материала с молотками в стесненных условиях и полностью перемещается в кольцевое пространство вокруг ротора на валу 3 за счет окружной скорости потока большей, чем окружная скорость потока материала в кольцевом пространстве вокруг ротора на валу 3. По мере измельчения молотками 8 частицы материала под действием силы тяжести опускаются к нижележащему пакету длинных молотков 7 ротора на валу 3, и процесс измельчения повторяется аналогичным образом до тех пор, пока материал не достигнет самого нижнего пакета коротких молотков 8, после чего измельченный материал поступает в нижний выходной канал 11. Скорость перемещения продукта в зоне измельчения регулируют путем варьирования количеством на роторах молотков 9 и направлением угла атаки их лопастей.

Таким образом, весь измельчаемый материал упорядоченно перемещается по камере дробления, неоднократно проходя при своем поступательном движении сверху вниз по камере дробления через зону наиболее интенсивного измельчения. Это позволяет в предложенном техническом решении добиться высокой однородности готового продукта и существенно снизить затраты на измельчение благодаря разрушению продукта преимущественно в стесненных условиях и высокой при этом эффективности его измельчения.

Использованная литература
1. SU 406329 A, 17.04.1974.

2. SU 285478 A, 24.03.1971.

Способ измельчения твердых материалов включает вращение в одном направлении двух вертикальных молотковых роторов, при этом при движении материала сверху вниз его непрерывно перемещают от одного ротора к другому за счет сообщения потоку материала в кольцевом пространстве вокруг первого ротора окружной скорости, большей, чем в кольцевом пространстве вокруг другого ротора, путем размещения молотков на роторах пакетами разного наружного диаметра. Устройство для измельчения твердого материала содержит камеру дробления в виде двух сообщающихся цилиндров с верхним входным и нижним выходным каналами, соосно и вертикально установлены роторы с молотками, размещенными вдоль роторов поочередно пакетами большего и меньшего наружного диаметра так, что пакет большего диаметра одного ротора установлен напротив пакета меньшего диаметра другого ротора, при этом входной канал размещен над пакетом с большим наружным диаметром молотков, а выходной канал - под пакетом с меньшим наружным диаметром молотков. Изобретение позволяет повысить эффективность измельчения и однородность готового продукта. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ измельчения твердого материала посредством двух, вращающихся в одном направлении молотковых роторов в сообщающихся кольцевых пространствах между цилиндрическими внутренними поверхностями камеры дробления и роторами, отличающийся тем, что материал измельчают посредством вертикальных роторов, при этом при движении материала сверху вниз его непрерывно перемещают от одного ротора к другому за счет сообщения потоку материала в кольцевом пространстве вокруг первого ротора окружной скорости, большей, чем в кольцевом пространстве вокруг другого ротора путем размещения молотков на роторах пакетами равного наружного диаметра. 2. Устройство для измельчения твердого материала, содержащее камеру дробления в виде двух сообщающихся вдоль образующей цилиндров с верхним входным и нижним выходным каналами и соосно установленные в ней молотковые роторы, отличающееся тем, что роторы установлены вертикально, молотки размещены вдоль роторов поочередно пакетами большего и меньшего наружного диаметра так, что пакет большего диаметра одного ротора установлен напротив пакета меньшего диаметра другого ротора, при этом входной канал размещен над пакетом с большим наружным диаметром молотков, а выходной канал - под пакетом с меньшим наружным диаметром молотков. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что роторы выполнены с возможностью крепления молотков на окружностях разного диаметра. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что молотки выполнены с двухсторонним упрочнением их плоскостей, например, цементированием.