РОТОРНО-ВИХРЕВАЯ МЕЛЬНИЦА ТОНКОГО ПОМОЛА Российский патент 2015 года по МПК B02C13/00 B02C19/00 

Изобретение относится к роторно-вихревым мельницам, предназначенным для измельчения твердых материалов.

Известно устройство для каскадного измельчения - вихревая мельница [Патент РФ 2386480], содержащий вихревую помольную камеру с профилированной боковой поверхностью, с глухим дном и диафрагмированной крышкой, соосную раскручивающую камеру, расположенную над помольной камерой, ограниченную снизу диафрагмированной крышкой вихревой камеры, примыкающей к ней боковой поверхностью с патрубком выхода продукта на периферии и верхней крышкой, через которую по центру с примыканием проходит труба ввода, нижним концом погруженная в помольную камеру, и устройство для закрутки несущей среды и первоначального ускорения частиц. Для закрутки несущей среды и первоначального ускорения частиц используется полый ротор центробежного вентилятора с глухим нижним диском, диафрагмированным верхним диском и лопатками, закрепленными между этими дисками, расположенный соосно внутри вихревой помольной камеры, под трубой ввода частиц, так что высота нижнего среза трубы ввода относительно нижнего диска ротора допускает регулирование, а внешний диаметр ротора составляет не более чем 0,71 от внутреннего диаметра вихревой камеры.

Недостатком устройства является низкое содержание требуемой фракции из-за залипания боковой профилированной поверхности вследствие долгого нахождения недоизмельченного материала в помольной камере и нагрева профилированной боковой поверхности помольной камеры.

Устройство по патенту РФ 2057588, 1991 г., В02С 19/06, содержит вихревую помольную камеру с профилированной боковой поверхностью, с глухим дном и диафрагмированной крышкой, соосную раскручивающую камеру, расположенную над помольной камерой, ограниченную снизу диафрагмированной крышкой вихревой камеры, примыкающей к ней боковой поверхностью с тангенциальным патрубком выхода продукта и верхней крышкой, через которую по центру с примыканием проходит труба ввода, нижним концом погруженная в помольную камеру ниже уровня отверстия в диафрагмированной крышке. Для закрутки несущей среды и первоначального разгона частиц используется струя расширяющегося сжатого газа, которая вводится через тангенциальный патрубок в боковой поверхности вихревой камеры. Измельчаемый материал вводится через трубу ввода и, вовлекаясь во вращение, втягивается во входную струю, и в ней получают первоначальное ускорение. Это приводит к повышенному износу области встречи боковой поверхности камеры с входной струей.

Недостатком известного устройства для осуществления каскадного измельчения является высокий уровень затрат энергии, характерный для всех газодинамических измельчителей (струйных мельниц), в которых измельчаемый материал получает ускорение только в струе газа за счет отставания частиц от потока, а также необходимость предварительного измельчения частиц материала.

Известно устройство для измельчения - центробежная дробилка [а.с. СССР 990295], содержащее полый ротор с патрубками для ускорения измельчаемого материала перед его соударением с мелющей поверхностью, на которой благодаря зубчатой футеровке возникают небольшие завихрения вследствие соударения частиц и несущей среды об футеровку.

Недостатком известного устройства является то, что измельчаемый материал быстро выводится из помольного объема, не достигая тонкого помола.

Задачей настоящего изобретения является повышение выхода монодисперсного продукта заданной фракции, уменьшение нагрева продукта в процессе помола за счет увеличения технических возможностей мельницы.

Для выполнения поставленных задач предлагается закрутку несущей среды, предварительное измельчение и первоначальное ускорение частиц осуществлять в полом роторе, имеющем лопасти переменного сечения.

Частицы, ускоренные механически, за счет взаимодействия с ротором выбрасываются из него на внутреннюю поверхность второго ротора, имеющего по крайней мере 8 проточек по касательной к окружности, а создаваемое давление внутренним ротором проталкивает несущую среду вместе с предварительно измельченным материалом через проточки второго ротора (внешнего), при этом наиболее мягкие частицы (уже измельченные до нужной фракции во внутреннем роторе, а также между двумя роторами) сразу выводятся вихрем из помольной камеры в разгонную, что позволяет избежать чрезмерного измельчения и повышенного нагрева продукта. При выходе несущей среды с измельчаемым материалом из второго (внешнего) ротора создается вихрь, несущий материал к периферии помольной камеры, на которой установлена футеровка с проточками, имеющими форму прямоугольной трапеции, в которых выходная боковая сторона трапеции расположена под углом 90° относительно ее основания, на которой, в свою очередь, возникают малые вихри и более твердый материал измельчается за счет многократного взаимодействия с футеровкой, для уменьшения нагрева износостойких вставок (футеровки) применена водяная рубашка охлаждения.

На фиг.1 представлен общий вид роторно-вихревой мельницы тонкого помола, на фиг.2 - разрез А-А, на фиг.3 - разрез Б-Б.

Устройство содержит корпус (1), трубу ввода (2) для подвода измельчаемого материала и воздуха, разгонную камеру (3), диафрагмированную крышку (классификатор) (4), водяную рубашку охлаждения (5), устройство из двух роторов (6), износостойкие вставки (футерованная боковая поверхность) (7), помольную камеру (8), валы (9), шкивы (10), выходной патрубок (11).

Устройство работает следующим образом.

Конструкция из двух роторов (6) приводится во вращение с помощью электродвигателя, передающего крутящий момент через ременную передачу на привод роторов. Привод роторов состоит из двух валов (9), установленных один внутри другого. На валах установлены шкивы разного диаметра (10) для создания разных скоростей (внутренний ротор вращается с большей скоростью, чем внешний, для создания давления несущей среды). При вращении роторов в области отверстия в его верхнем диске образуется зона разрежения. В эту область через трубу ввода (2) всасывается воздух (несущая среда) из внешнего пространства. В эту же область по трубе ввода подается измельчаемый материал. Закрученный поток воздуха с измельчаемым материалом выходит из первого ротора (внутреннего) на внутреннюю поверхность второго (внешнего) ротора. Из второго ротора материал отбрасывается на периферию помольной камеры (8), где взаимодействует с ее футерованной боковой поверхностью (7). При этом частицы материала движутся по многоугольным траекториям, определяемым геометрией футеровки. Если скорость вращения ротора достаточна для преодоления частицами пороговой скорости измельчения при ударе, происходит деление частиц. Получающиеся осколки смешиваются с поступающей из ротора средой, ускоряются ею и снова участвуют во взаимодействии с футеровкой. Воздух и мелкие частицы выходят из вихревой камеры через верхнюю крышку-классификатор (4) в разгонную камеру (3) и далее через тангенциальный патрубок (11) выводятся на какое-либо осаждающее устройство. Диафрагмированная верхняя крышка вихревой (помольной) камеры в данном случае служит классификатором. При увеличении зазора между нижним торцом трубы ввода и сплошным нижним диском ротора вентилятора увеличивается расход воздуха, который служит для транспорта измельчаемого материала и отвода избыточного тепла из помольной камеры, а также для предотвращения нагрева футеровки используется водяная рубашка охлаждения помольной камеры (5).

Роторно-вихревая мельница тонкого помола предназначена для тонкого и сверхтонкого измельчения твердых материалов, для получения продукта с заданной дисперсностью. Данный вихревой измельчитель может быть использован в пищевой, химической и других областях промышленности. Измельчитель содержит вихревую помольную камеру с водяной рубашкой охлаждения и профилированной боковой поверхностью, имеющей проточки в виде прямоугольной трапеции, с глухим дном и крышкой-классификатором, соосную раскручивающую камеру, расположенную над помольной камерой, ограниченную снизу крышкой-классификатором вихревой камеры, два полых ротора, установленных один внутри другого, лопасти переменного сечения, закрепленные между дисками одного ротора. Внутри второго ротора с глухими верхним и нижним дисками установлено кольцо, имеющее по крайней мере 8 проточек по касательной к окружности на периферии. Высота нижнего среза трубы ввода относительно нижнего диска ротора допускает регулирование, а внешний диаметр второго наружного ротора составляет не более чем 0,71 от внутреннего диаметра вихревой камеры. Роторно-вихревая мельница обеспечивает возможность закрутки несущей среды, а также возможность первоначального ускорения и предварительного измельчения частиц, что позволяет измельчать материал, имеющий высокую чувствительность к нагреву, а также получать продукт нужной монодисперсной фракции. 3 ил.

Вихревой измельчитель для каскадного измельчения, содержащий вихревую помольную камеру с профилированной боковой поверхностью, с глухим дном и диафрагмированной крышкой, соосную раскручивающую камеру, расположенную над помольной камерой, ограниченную снизу диафрагмированной крышкой вихревой камеры, примыкающей к ней боковой поверхностью с патрубком выхода продукта на периферии и верхней крышкой, через которую по центру с примыканием проходит труба ввода, нижним концом погруженная в помольную камеру, и устройство для закрутки несущей среды и первоначального ускорения частиц, отличающийся тем, что для более эффективного измельчения конструкция вихревого измельчителя состоит из двух роторов, где первый внутренний ротор состоит из двух дисков, в верхнем диске имеется окно для подачи сырья, между дисками закреплены лопасти переменного сечения с входной кромкой шире выходной, закручивающие несущую среду, создающие давление, а также производящие предварительное измельчение, второй ротор, внешний, состоит из нижнего цельного диска и верхнего с окном, между дисками установлено кольцо, имеющее по крайней мере 8 проточек по касательной к окружности, пропускающих через себя материал с несущей средой, равномерно распределяющих его по помольной камере и создающих в ней вихрь для создания на поверхности помольной камеры небольших вихрей, для более быстрого и тонкого измельчения материала применена футеровка, имеющая форму прямоугольной трапеции, в которой выходная боковая сторона трапеции расположена под углом 90° относительно ее основания, для уменьшения нагрева износостойких вставок футеровки применена водяная рубашка охлаждения.