ВИХРЕВОЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2010 года по МПК B02C19/06 

Изобретение относится к машиностроению для химической, пищевой, строительной и других отраслей промышленности, а именно к вихревым мельницам, где энергия движущегося потока энергоносителя используется для измельчения материалов различного назначения.

Известен способ измельчения материалов в потоке энергоносителя и устройство вихревого помола для его осуществления (патент RU №2100082, кл. МПК В02С 19/06, опубл. 27.12.1997), принятое за прототип. Устройство вихревого помола состоит из цилиндрической помольной камеры с соплом, ориентированным вдоль сечения ее внутренней поверхности, и подобным образом ориентированными полостями, причем каждая из первых полостей сопряжена с меньшей второй полостью, наклоненной по отношению к первой, загрузочного приспособления, выходного отверстия для порошка и энергоносителя.

Недостатком прототипа является низкая производительность помола из-за невысоких динамических параметров энергоносителя, ограниченные возможности применения.

Предлагаемым изобретением решается задача: повышение производительности при высоком качестве измельчения, расширение сферы применения.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности работы устройства за счет формирования дополнительного динамического воздействия на энергоноситель, вместе с которым перемещается измельчаемый материал, в осуществлении как сухого, так и мокрого процесса измельчения.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом вихревом измельчителе материалов, состоящем из цилиндрической помольной камеры с соплом, ориентированным вдоль сечения ее внутренней поверхности, и полостями на внутренней поверхности помольной камеры, загрузочного приспособления, выходного отверстия для измельченного материала и энергоносителя, новым является то, что внутри цилиндрической помольной камеры с возможностью вращения установлен ротор, полости на внутренней поверхности помольной камеры выполнены в виде расширяющихся радиальных пазов, на цилиндрической поверхности ротора выполнены полости, аналогичные полостям, размещенным на внутренней поверхности помольной камеры, зазор между внутренней поверхностью помольной камеры и цилиндрической поверхностью ротора составляет 3…5 величин наибольшего размера измельчаемого материала, в качестве энергоносителя могут использоваться жидкие компоненты, регулирование гранулометрического состава измельчаемого материала осуществляется за счет изменения скорости ротора.

Установка внутри цилиндрической помольной камеры с возможностью вращения цилиндрического ротора позволяет:

- во-первых, активизировать движение вихревого вращающегося потока энергоносителя, смешанного с измельчаемым материалом;

- во-вторых, производить измельчение исходного материала в условиях повышенного давления, возникающего от действия центробежной силы;

- в-третьих, за счет вышеприведенных факторов при высокой степени турбулентности потока и контакта энергоносителя с измельчаемым материалом повысить чистоту размельчения.

Выполнение полостей как на внутренней поверхности помольной камеры, так и на цилиндрической поверхности ротора в виде расширяющихся радиальных пазов позволяет:

- во-первых, получить дополнительные области вихреобразования и увеличить скорость измельчения при общем повышении турбулентности потока;

- во-вторых, при вращающемся роторе повысить эффективность образования данных вихревых областей;

- в-третьих, организовать взаимодействие этих областей в условиях общего вращательного движения потока газового энергоносителя, смешанного с измельчаемым материалом;

- в-четвертых, получить колебательный процесс в потоке, приводящий также к ускорению измельчения и получению его надлежащей чистоты за счет изменения давления энергоносителя в зоне расширяющихся к центру радиальных пазов.

В данном случае осуществление регулирования гранулометрического состава измельчаемого материала проводится за счет изменения скорости ротора, что является удобным фактором при эксплуатации.

Выполнение зазора между внутренней поверхностью помольной камеры и цилиндрической поверхностью ротора в размере 3…5 величин наибольшего размера измельчаемого материала позволяет:

- во-первых, сформировать стабильный вращающийся поток смеси энергоносителя и измельчаемого материала, исключающий закупоривание потока во внутренней полости помольной камеры;

- во-вторых, поддерживать оптимальную площадь контакта энергоносителя с измельчаемым материалом и самих компонентов измельчаемого материала между собой.

Использование в качестве энергоносителя жидких компонентов позволяет:

- во-первых, организовать процесс как сухого, так и мокрого процесса дробления-измельчения;

- во-вторых, расширить сферу применения ВИМ за счет возможности измельчения с использованием в качестве энергоносителя жидких компонентов более твердых материалов, а также за счет возможности получения однородных жидких растворов.

Регулирование скорости ротора возможно осуществить различными способами:

- за счет применения регулируемого по частоте вращения выходного вала привода;

- за счет применения ременной передачи с различным передаточным отношением и т.д.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана общая схема вихревого измельчителя материалов; на фиг.2 - схема размещения радиальных расширяющихся пазов.

Вихревой измельчитель материалов (ВИМ) состоит из неподвижной цилиндрической помольной камеры 1 с соплом 2, ориентированным вдоль хорды сечения внутренней поверхности камеры 1, которое связано с входным патрубком 3. Загрузочное приспособление 4 размещено на верхней крышке цилиндрической помольной камеры 1. Выходное отверстие 5 с выходным патрубком 6 для измельченного материала и энергоносителя расположено на удалении от сопла по ходу вращения вихревого потока. Внутри цилиндрической помольной камеры 1 на вале 7 с возможностью вращения установлен ротор 8. Оптимальный зазор между внутренней поверхностью помольной камеры 1 и цилиндрической поверхностью ротора 8 составляет 3…5 величин наибольшего размера измельчаемого материала. На внутренней поверхности помольной камеры 1 и цилиндрической поверхности ротора выполнены расширяющиеся радиальные пазы 9. Вал 7 установлен в опорно-уплотнительном узле 10 и связан с приводом (не показан).

Вихревой измельчитель материалов (ВИМ) работает следующим образом. Перед началом процесса измельчения через входной патрубок 3 и сопло 2 цилиндрической помольной камеры в зазор подают струю газового или жидкого энергоносителя. Затем включается привод (не показан), который приводит во вращение вал 7 с установленным на нем полым ротором 8. В зазоре формируется вихревой вращающийся поток, выходящий через выходное отверстие 5 с выходным патрубком 6.

Вблизи отверстия входного патрубка 3, а также вблизи радиальных расширяющихся пазов 9 на внутренней поверхности помольной камеры 1 и цилиндрической поверхности ротора 8 образуются вихревые области. Исходный измельчаемый материал через загрузочное приспособление 4 подается внутрь камеры 1 в зазор и после его вращения под действием давления, приложенного к энергоносителю, и вращающегося ротора 8, а также измельчения в зонах завихрения потока производится отбор полученной смеси через выходное отверстие 5 и выходной патрубок 6. Колебания потока, возникающие вследствие изменения давления в области радиальных расширяющихся пазов 9, способствуют качественному измельчению исходного материала.

Таким образом, в вихревом измельчителе материалов (ВИМ) осуществляется эффективный процесс измельчения материалов размеров и твердости за счет формирования дополнительного динамического воздействия на энергоноситель, вместе с которым перемещается измельчаемый материал и осуществляется как сухое, так и мокрое измельчение.

Изобретение относится к машиностроению для химической, пищевой, строительной и других отраслей промышленности, а именно к вихревым мельницам. Достигаемый результат - повышение производительности и качества измельчения. Вихревой измельчитель материалов состоит из неподвижной цилиндрической помольной камеры с соплом, ориентированным вдоль хорды сечения внутренней поверхности камеры, которое связано с входным патрубком. Загрузочное приспособление размещено на верхней крышке цилиндрической помольной камеры. Выходное отверстие с выходным патрубком для измельченного материала и энергоносителя расположено на удалении от сопла по ходу вращения вихревого потока. Внутри цилиндрической помольной камеры на вале с возможностью вращения установлен ротор. Оптимальный зазор между внутренней поверхностью помольной камеры и цилиндрической поверхностью ротора составляет 3…5 величин наибольшего размера измельчаемого материала. На внутренней поверхности помольной камеры и цилиндрической поверхности ротора выполнены расширяющиеся радиальные пазы. Вал установлен в опорно-уплотнительном узле и связан с приводом. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Вихревой измельчитель материалов, состоящий из цилиндрической помольной камеры с соплом, ориентированным вдоль сечения ее внутренней поверхности, и полостями на внутренней поверхности помольной камеры, загрузочного приспособления, выходного отверстия для измельченного материала и энергоносителя, отличающийся тем, что внутри цилиндрической помольной камеры с возможностью вращения установлен ротор, полости на внутренней поверхности помольной камеры выполнены в виде расширяющихся радиальных пазов, на цилиндрической поверхности ротора выполнены полости, аналогичные полостям, размещенным на внутренней поверхности помольной камеры.

2. Вихревой измельчитель материалов по п.1, отличающийся тем, что зазор между внутренней поверхностью помольной камеры и цилиндрической поверхностью ротора составляет 3…5 величин наибольшего размера измельчаемого материала.

3. Вихревой измельчитель материалов по п.1, отличающийся тем, что в качестве энергоносителя могут использоваться жидкие компоненты.

4. Вихревой измельчитель материалов по п.1, отличающийся тем, что регулирование гранулометрического состава измельчаемого материала осуществляется за счет изменения скорости ротора.