Центробежно-ударная мельница Советский патент 1984 года по МПК B02C13/14 

Изобретение относится к устройствам для сушки и одновременного тонкого измельчения полимерных материалов и может быть использовано в химической, фармацевтической и целлюлозно-бумажной промышленности Известна центробежная мельница, содержащая загрузочное и разгрузоч ное устройства, ступенчатый корпус с отбойниками, в котором на горизо тальном валу установлен ротор,состоящий из набора дисков с билами. На дисках второй и третьей ступени ротора смонтированы лопатки, вогну тые в направлении вращения ротора оканчивающиеся у отверстий, выполненных в дисках у ступицы tlJ. Недостатком данной конструкции является большое внутреннее сопротивление системы и то, что при так расположении разгрузочного патрубк мельница может работать только под вакуумом, а это связано с увеличением энергозатрат на получение еди ницы готовой продукции. Известна мельница, содержащая загрузочный и разгрузочный патрубки, ступенчатый корпус с отбрйниками, в котором на валу расположены диски с билами. Рабочее пространство последней ступени и смежны с ней ступеней соединено обвсщными и переточными трубами 2. Недостатками мельницы являются сложность конструкции и невысокая производительность, так как время пребывания материала в мельнице за счет рециркуляции продукта вели ко. Известна также центробежная уда ная мельница, содержащая ступенчатый ротор с билами и корпус с отбойниками и боковыми бронеплитами, а также загрузочный и разгрузочный патрубки ГЗ J. Недостатком данной конструкции является невозможность регулирования тонины помола продукта. Кроме того, известна центробежная мельница, предназначенная для измельчения и осушки продукта,содержащая ступенчатый корпус с загрузочным и разгрузочным устройствами и ступенчатый ротор, именнци диски со ступицей, на которых жест ко закреплены билы и лопатки АрНедостатком мельницы является невозможность управления процессом удаления влаги из продукта и степенью измельчения материала, так как нельзя регулировать время пребывания, материала на ступенях. Наиболее близкой к предложенной является центробежно-ударная мельница, содержащая вертикальный ступенчатьй корпус с отбойными планками, каждая ступень которого, считая по ходу перемещения материала, имеет больший диаметр, расположенный в корпусе ступенчатый дисковый ротор с билами, загрузочный и расположенный в донной части корпуса разгрузочньй патрубки 15. Однако известная мельница, хорошо работая при измельчении и сушке .хрупких материалов повьш1енной влажности, не пригодна для сушки и тонкого измельчения полимерных материалов. Как показали исследования аэродинамики движения газодисперсного потока в мельнице, время- пребывания частиц на первых двух ступенях очень мало. Вводимые в мельницу частицы после одного или двух соударений с билами ротора первой и второй ступени оказываются в зоне третьей ступени корпуса, где в основном происходит и заканчивается процесс измельчения и сушки материала. В результате этого температура газодисперсного потока повьш1ается, что приводит к термодеструкции материала и его оплавлению. Кроме того, перпендикулярное к направлению движения частиц расположение разгрузочного патрубка приводит к изменению движения газодисперсного потока на 90 и соответственно к увеличению суммарного сопротивления в системе, что влечет за собой возрастание температуры транспортируницего агрегата и повышение удельных энергозатрат, связанных с транспортировкой готового продукта. Целью изобретения является повышение эффективности процесса сушки при измельчении полимерных материаов. Поставленная цель постигается тем, что центробежно-ударная мельница, содержащая вертикальньпЧ стуенчатый корпус с отбойными планкаи, каждая ступень которого, считая о ходу перемещения материала, имет больший диаметр, расположенньш в корпусе ступенчатый дисковый ротор с билами, загрузочный и расположенньй в донной части корпуса разгрузочный патрубки, снабжена смонтированной внутри корпуса на первой его ступени диафрагмой, имеющей форму синусоиды с вершиной волны, расположенной между двумя соседними отбойными планками, а разгрузочный патрубок расположен на внешней торцовой поверхности корпуса и выполнен по архимедовой спирали с рав номерно увеличивающимся по ходу движения материала поперечным сечением, Причем отношение диаметра диска ротора второй ступени к диаметру диска ротора первой ступени составляет 1,5-2,5. . На фиг.1 изображена предлагаемая центробежно-ударная мельница} на фиг.2 - вид А на фиг.1J на фиг.З - вид Б на фиг.1 (диафрагма). Мельница содержит загрузочный патрубок 1 корпуса 2, в котором на вертикальном валу 3 установлен ротор 4, выполненный в виде двух дисков раэличиого диаметра с билами 5. В корпусе 2 по окружности смонтированы отбойные планки 6, а на первой ступени корпуса установлена классификационная диафрагма 7, вьтолненная в виде синусоиды, причем вершина волны диафрагмы расположена между двумя соседними отбойными планками, а впадина - под отбойником. На нижнем торцовом фланце корпуса последней ступени под выходным отверстием 8 смонтирован разгрузочный патрубок 9, выполненный в виде желоба по арх медовой спирали и оканчивающийся выходным патрубком 10. Мельница работает следующим образом. Влажный продукт вместе с воздухо через загрузочный патрубок 1 поступает на первую ступень корпуса мель ницы, где он разгоняется билами 5 первой ступени ротора 4, ударяется об отбойники, деформируется, отражается от них, попадает под удары . бил и снова деформируется. Наличие классификационной диафрагмы 7, выполненной в виде синусоиды, вершина волны которой расположена между дву соседними отбойниками, приводит к тому, что материал при своем кольце вом движении в Kopinyce 2 мельницы перед отбойной планкой подйимается, попадает под удары бил 5, смонтированных на диске ротора 4 первой ступени, и снова подвергается импульсному ударному деформированию со скоростью, не превышающей предел прочности на сжатие для данного материала. Таким образом, происходит импульсное высокоскоростное деформирование частиц без их разрушения на первой ступени. В результате деформирования полимерных частиц на первой ступени происходит быстрый прогрев материала, причем температура частицы становится на 30-60°С вьппе температуры воздуха. При взаимодействии нагретых частиц с газовым потоком, имеющим температуру 20-50 С, происходит теплоотдача от поверхности частиц газовому потоку. В результате теплообмена материала с теплоносителем температура поверхности частиц оказывается ниже температуры центра. Таким образом, возникает температурный градиент, способствующий увеличению тока вла- ги из объема частицы к поверхности испарения за счет температурной диффузии, поскольку термодиффузионный поток направлен из центра к поверхности. Волновой характер напряжений и деформаций ударных нагрузок, создаваемых ротором мельницы, приводит к многократному расширению кагашляров в одних зонах твердой частицы и их сужению в других зонах, способствует также быстрой механической транспортировке влаги из кдпипляров на поверхность частиц. Исключительно высокая скорость движения воздушных потоков и сильная турбулизация в центробежнр-ударной мельнице приводит к быстрому удалению вЛаги с поверхности частиц. Наличие классификационной диафрагмы 7 между первой и второй ступенями корпуса способствует задержке влаж- . ного материала в зоне первой ступени мельницы и препятствует поступлению влажных частиц на измельчение на вторую ступень мельницы. Далее высушенные на первой ступени мельницы частицы полимерного -материала поступают на вторую сту- пень мельницы, где происходит их ударное разрушение со скоростью. превьшающей предел прочности на сжатие для данного материала, вследствие того, что диск ротора второй ступени выполнен большего диаметра чем диск ротора первой ступени, а соответственно при постоянном числе оборотов вала ротора линейная скорость бил второй ступени будет больше, чем линейная скорость бил первой ступен Для совмещения процессов сушки и последующего измельчения оптималь ное отношение размеров дисков Д2/Д1 должно быть в пределах 1,52,5. Уменьшение отношения диаметров дисков менее 1,5 приводит, ка показали исследования, к термо- деструкции материала при его измельчении, а увеличение отношения более 2,5 ведет к завалу первой ступени мельницы влажными частицами и соответственно к останову мельницы. После измельчения тонкодисперсный продукт через выходное отверстие 8 и разгрузочный патрубок 9, оканчивающийся выходным патрубком 10, выводится из мельниц в циклон-фильтр. Наличие в устройстве разгрузочного патрубка 9,выполненного в виде архимедовой спирали, глубина которого возрастает по мере продвижения частиц к |разгру304ному патрубку 9, снижает 3 внутреннее сопротивление системы. Этим улучшаются условия выхода тонкодисперсного сухого продукта из мельницы и соответственно уменьшаются энергозатраты, связанные с транспортировкой готового продукта. Опытный образец центробежноударной мельницы бьш испытан при сушке и тонком помоле политетрафторэтилена, метшсцеллюлозы, поливинилхлорида. Конечная влажность готового продукта, равная 0,005%, при начальной влажности материала 15-20% достигается за время 3-4 с без дополнительного подвода тепла извне и максимальном размере частиц соответственно не более 20, 100, 80 мкм. Производительность мельницы варьировалась в пределах 100500 кг/ч. Удельные энергозатраты при этом составляли не более 250 кВт ч/т. Кроме того, совмещение процесса сушки и тонкого измельчения, например, политетрафторэтилена (ПТФЭ) в центробежно-ударной мельнице показал, что изделия, изготовленные из полученного тонкоисперсного ПТФЭ, имели физико-меанические свойства в 1,5-2 раза ьше, чем изделия, изготовленные з серийно выпускаемого порошка ТФЭ.

1098563

видЛI . .1

1. ЦЕНТРОБЕЖНО-УДАРНАЯ МЕЛЬНИЦА, содержащая вертикальный ступенчатый корпус с отбойными планками, каждая ступень которогоj считая по ходу перемещения материала, имеет больший диаметр, расположенный в корпусе ступенчатый дисковый ротор с билами, загрузочный и расположенный в донной части корпуса разгрузочный патрубки, о тличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процесса сушки при измельчении палимерных материалов, она снабжена смонтированной внутри корпуса на . первой его ступени диафрагмой, имеющей форму синусоиды с вершиной волны, расположенной между двумя соседними отбойньми планками, а разгру§ зочный патрубок расположен на внешней торцовой поверхности корпуса и (Л вьшолнен по архимедовой спирали с с равномерно увеличивающимся по ходу движения материала поперечным сечением. 2. Мельница по п.1, о тл и ча ющ а я с я тем, что отношение диаметра диска ротора второй ступени к со диаметру диска ротора первой ступе- , СХ) ни составляет 1,5-2,5. ел 05 СО