МЕЛЬНИЦА Российский патент 2001 года по МПК B02C19/06 

Изобретение относится к конструкциям мельниц, обеспечивающих измельчение материала с помощью воздушной струи. Мельница применяется для получения тонких и сверхтонких порошков различных материалов и может быть использовано в горнорудной, строительной, химической, медицинской, пищевой и других отраслях промышленности, в частности для измельчения щебня, горных пород, абразивных и иных твердых материалов, промышленных и бытовых отходов.

Широко известны способы и устройства для струйного и пневматического измельчения, использующие энергию сжатого воздуха для подачи измельчаемого материала в мельницу, разгона измельчаемых частиц перед их соударением друг с другом или с преградой, выносом измельченного материала в виде газовзвеси и последующим улавливанием готового продукта с очисткой энергоносителя (Акунов В.И. Струйные мельницы, М., Машиностроение, 1967).

В известных устройствах (авт.св. СССР N 1331559, кл. B 02 C 19/06, 1987; авт. св. СССР N 1489831, кл. B 02 C 19/06, 1989; авт.св. СССР N 1385362, кл. B 02 C 19/06, 1989; авт.св. СССР N 1533073, кл. B 02 C 19/06, 1989) эвакуация измельченного продукта производится в центральной зоне помольной камеры, тогда как измельчение происходит в периферийной части. Поэтому энергия потока непроизводительно затрачивается на поддержание окружного движения частиц, перемещающихся к выходу.

Недостатками этих устройств являются технологическая сложность при изготовлении и эксплуатации, большие энергозатраты, связанные с неполным использованием энергии сжатого газа, а также с передержкой измельченного материала в мельнице.

Известен аппарат для извлечения и активации твердых дисперсных материалов, включающий цилиндрический корпус с патрубками ввода и вывода энергоносителя и внутреннюю зубчатую насадку [авт.св. СССР N 1473845, кл. B 02 C 19/06, 1989].

В данном устройстве материал вводится в зону измельчения в виде газовзвеси, что ограничивает скорость частиц твердой фазы в помольном объеме, так как она не может быть больше входной. Кроме того, взаимодействие двухфазного потока с призматическими элементами внутренней зубчатой насадки вызывает повышение статического давления в пристеночной области, что также снижает скорость газовзвеси и, как следствие, приводит к уменьшению степени измельчения материала.

Известна струйно-вихревая мельница, содержащая цилиндрическую помольную камеру, ограниченную верхней и нижней крышками, устройство подачи газового энергоносителя, снабженное подводящими элементами, сообщенными с помольной камерой и расположенными тангенциально относительно нее, устройство загрузки, расположенное соосно с помольной камерой и проходящее через центральное отверстие в верхней крышке, и устройство загрузки измельченного материала (авт. св. СССР N 1704826, кл. B 02 C 19/06, 1992).

В известных устройствах (авт.св. СССР N 1331559, кл. B 02 C 19/06, 1987; авт. св. СССР N 1489831, кл. B 02 C 19/06, 1989, авт.св. СССР N 1385362, кл. B 02 C 19/06, 1989; авт.св. СССР N 1533073, кл. B 02 C 19/06, 1989) эвакуация измельченного продукта производится в центральной зоне помольной камеры, тогда как измельчение происходит в периферийной части. Поэтому энергия потока непроизводительно затрачивается на поддержание окружного движения частиц, перемещающихся к выходу.

Прототипом заявленного изобретения является мельница (пат. РФ N 2057588, 1996, кл. B 02 C 19/06), содержащая цилиндрическую помольную камеру с входным и выходным (выгрузочным) патрубками, обеспечивающими тангенциальный подвод энергоносителя с периферийным и центральным выходами газовзвеси, двумя торцевыми крышками, верхняя из которых имеет центральное отверстие (горловину), связанное с дополнительной вихревой камерой и оборудованное с цилиндрической вставкой для загрузки измельчаемого материала, содержащей прорези для ввода и вывода энергоносителя.

Недостатком мельницы является конструктивная сложность, а также необходимость значительных энергозатрат на помол, связанных с необходимостью значительных расходов на перемещение измельчаемого материала в рамках конструкции.

Задачей изобретения является создание более конструктивно простой мельницы, в которой поток измельчаемого материала эвакуируется из измельчающего устройства по максимально короткой траектории и, в следствии этого с минимальными энергетическими потерями.

Поставленная задача решается тем, что в мельнице, содержащей корпус с расположенной в нем камерой и патрубками для подачи энергоносителя и периферического вывода газовзвеси, верхнюю торцевую крышку, в которой имеется загрузочная горловина, а также прорези в элементах устройства на пути транспортировки энергоносителя и газовзвеси, в нижней части камеры установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси чашеобразный цилиндрический ротор, коаксиально его чаше с зазором относительно ее внешней поверхности закреплено неподвижное сменное кольцо с соответствующими патрубкам отверстиями для подачи энергоносителя и периферического вывода газовзвеси, а прорези для подачи энергоносителя и периферического вывода газовзвеси выполнены по образующей цилиндрической поверхности рабочей части ротора.

На чертеже изображен общий вид мельницы.

Устройство состоит из корпуса цилиндрической формы 1 с патрубками для подачи энергоносителя (сжатого воздуха) 2 и выхода газосмеси 3. В корпусе 1 размещен консольно установленный на оси 4, которая расположена в подшипниковом узле 5, чашеобразный цилиндрический ротор 6, в котором выполнены сквозные прорези (окна) для ввода воздуха и вывода газовзвеси 7, ориентированные по образующей цилиндрической поверхности рабочей части ротора 6. Внутри корпуса 1 закреплено неподвижное сменное кольцо 8 (как наиболее изнашивающаяся деталь кольцо 8 выполнено сменным) с соответствующими отверстиями для подачи сжатого воздуха 9 и разгрузочным 10. Между чашеобразным ротором и кольцом имеется зазор 11. Сверху корпус закрывается крышкой 12 с загрузочной горловиной 13, в которую может быть вставлена цилиндрическая вставка 14, подбираемая исходя из размеров измельчаемого материала.

Устройство работает следующим образом. После подачи сжатого воздуха через отверстие 2 ротор 6 раскручивается за счет аэродинамических эффектов, связанных с прохождением потока воздуха через прорези (окна) 7. Часть воздушного потока при этом идет по зазору 11 до выходного отверстия 3. Измельчаемое вещество подается в загрузочную горловину 13 со вставкой 14 и падает на вращающийся ротор 6. Под действием центробежной силы материал перемещается на периферию ротора 6. При прохождении прорезей 7 и отверстий 9 или 10 в роторе происходит взаимодействие потока газовзвеси из камеры измельчения с потоком воздуха, идущего по зазору 11, возникновение турбулентных вихрей в зоне выхода материала из прорезей, что обеспечивает при переходе из ламинарного в турбулентный поток измельчение исходного материала и его последующую эвакуацию через штуцер 3.

Особенностью протекающих при этом процессов является возникновение условий, приводящих к резкому росту внутренних напряжений в частицах измельчаемого материала и последующего внутреннего "микровзрыва" измельчаемых частиц.

Подтверждением указанного явления является оригинальная форма частиц продукта, подвергнутого измельчению на мельнице данного типа - форма "звезды" или игольчатого шара, т.е. частица с повышенной удельной поверхностной площадью.

Изготовленные опытные образцы заявленной мельницы отличались компактностью размеров, простотой и надежностью конструкции. При переработке клинкера при объеме камеры помола 0,5-1,0 куб.дм производительность составила 35 кг/час при размере частиц измельчаемого материала не более 50 мкм.

Изобретение предназначено для получения тонких и сверхтонких порошков различных материалов. Мельница содержит корпус с крышкой, имеющей загрузочную горловину, и камерой, в нижней части которой установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси чашеобразный цилиндрический ротор, коаксиально его чаше с зазором относительно ее внешней поверхности закреплено неподвижное сменное кольцо с соответствующими патрубкам корпуса отверстиями для подачи энергоносителя и вывода газосмеси, а прорези для подачи энергоносителя и периферического вывода газовзвеси выполнены в стенках чаши ротора и ориентированы по образующей цилиндрической поверхности рабочей части ротора. Изобретение позволяет упростить конструкцию мельницы и снизить энергозатраты на помол. 1 ил.

Мельница, содержащая корпус с расположенной в нем камерой и патрубками для подачи энергоносителя и периферического вывода газовзвеси, верхнюю торцевую крышку, в которой имеется загрузочная горловина, а также прорези в элементах устройства на пути транспортировки энергоносителя и газосмеси, отличающаяся тем, что в нижней части камеры установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси чашеобразный цилиндрический ротор, коаксиально его чаше с зазором относительно ее внешней поверхности закреплено неподвижное сменное кольцо с соответствующими патрубкам отверстиями для подачи энергоносителя и вывода газосмеси, а прорези для подачи энергоносителя и периферического вывода газовзвеси выполнены в стенках чаши ротора и ориентированы по образующей цилиндрической поверхности рабочей части ротора.