Устройство для расщепления слюды Советский патент 1991 года по МПК B02C19/00 

Изобретение относится к расщеплению легко расслаивающихся материалов, преимущественно слюд, и может быть использовано при подготовке слюдяной массы в производстве слюдобумаг, тепло- и гидроизоляционных материалов.

Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет обеспечения измельчения до требуемого фракционного состава,

На фиг.1 изображено устройство, сечение; на фиг.2 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.З - сечение В-В на

1697881

фиг.1 (струи условно повернуты в плоскость сечения); а на фиг. - сопло, продольный разрез; на фиг.5 - то же, вид с торца; на фиг.6 - то же, поперечный разрез , на фиг,7 - то же, план на фиг .8 - разрез Г-Г на фиг.7} на фиг,9 разрез Д-Д на фиг. 5.

Устройство состоит из корпуса 1 , представляющего собой трубу, например, прямоугольного сечения и расщепляющей камеры 2. Внутри корпуса 1 установлена перегородка 3, разделяющая корпус 1 на два неравных объема - загрузочную шахту А и классификационную часть 5.

Часть одной боковой стенки 6 корпуса 1, образующей классификационную часть 5, обнижена. К кромке 7 этой стенки примыкает сливная воронка 8 с патрубком 9 слива суспензии слюды 10. На боковых стенках корпуса 1 в районе центра масс установлены опоры 11, допускающие поворот корпуса вокруг их осей.

Объем расщепляющей камеры 2 образован плоскими стенками 12, плоской стенкой 13 и листом переменной кривизны 1(, Верхняя часть листа 1 изогнута в виде козырька 15, На листе 1 в объеме расщепляющей камеры 2 в шахматном порядке установлены ряды, например, Зтранных пирамид 16, 17, 18, ориентированных одной из острых граней в сторону спрыскной трубы 19, размещенной внизу расщепляющей камеры 2,-В данной конструкции показан пример размещения трех рядов пирамид. Крепление пирамид 16, 17, 18 ту 1 производится с помощью, например, резьбового стержня на основании пирамид, либо на сварке. Высоты пирамид в рядах 16, 17, 18 по мере удаления от спрыскной трубы 19 в зависимости от размеров расщепляющей камеры 2 выполняются с соотношением между собой (1бИ7:18) от 1:2:4 до 1:5:25, На спрыскной трубе 19 установлены сопла 20 (в примере конкретной конструкции их два) и краны 21, 22 воды 23. В нижней точке расщепляющей камеры 2 размещен сливной кран 2k. Спрыскная труба 19 через кран 21 сообщается с магистралью высокого давления, а через кран 22 с оптически прозрачным (например, полихлорвиниловым) трубопроводом 25 слива в бак оборотной воры.

Спрыскная труба 19 вставлена в трубу 26, которая наглухо сварена с листами 12, 13 и 14. На торцах трубы 26 установлены уплотнения 27, герметизующие зазор между трубами 19 и 26. Для установки сопл 20 в трубе 19 в трубе 26 предусмотрены окна 28, Окна 28 выполнены овальной

IQ формы с тем, чтобы труба 19 имела возможность поворота вокруг своей оси. На боковых стенках 12 сделаны отверстия, закрытые смотровыми стеклами 29, которые зафиксированы план15 ками 30,

Каждое сопло 20 выполнено в виде плоского диска толщиной (0,7-1,3) d со взаимно параллельными торцами с монтажной резьбой на наружной ци20 линдрической поверхности и цилиндрическим отверстием 31 по центру (где d - диаметр цилиндрического отверстия 31)« На торце со стороны входа выполнены наложенные одна

25 на другую две вогнутые выемки 32 и 33 конического сечения с углом при вершине конуса oi. 70-110°, В плане центры выемок лежат на оси отверстия 31. Оси выемок перпендикулярны оси

30 сопла. Выемка 32 выполнена радиусом г (5-6)-d и глубиной (0,5-0,7) d, а выемка 33 большим радиусом R (28-32)-d и глубиной (0,32 - 0,3) d. Угол у расхождения от

эс оси сопла каждой боковой стороны

JJ„„ - . О

выемки 32, 33 составляет

На противоположном торце выхода выполнена вогнутая выемка 3 ради- (5-6) d и глубиной (0,5- к лис- j (у) d конического сечения с угломпри вершине конуса оЈ 70-110°. В плане центр выемки 3 лежит на оси отверстия 31, а продольная ось выемки перпендикулярна оси сопла и продоль45 ная осям выемок на торце входа сопла. Сопло с помощью глухих отверстий 35 вворачивают в спрыскную трубу 19 и оставляют в положении, при котором длинная ось вогнутой выемки

50 3 составляет с осью спрыскной грубы угол и 10-20°, причем длинные оси всех вогнутых выемок 3 должны иметь наклон в одну сторону.

Вогнутые выемки подобных конфи55 гураций получают, например, с помощью дисковой фрезы диаметром 2f (5-6) d 2(28-32) d с заточкой на конус - углом при вершине, например, в 90° путем подачи ее по центру:

Спрыскная труба 19 вставлена в трубу 26, которая наглухо сварена с листами 12, 13 и 14. На торцах трубы 26 установлены уплотнения 27, герметизующие зазор между трубами 19 и 26. Для установки сопл 20 в трубе 19 в трубе 26 предусмотрены окна 28, Окна 28 выполнены овальной

формы с тем, чтобы труба 19 имела возможность поворота вокруг своей оси. На боковых стенках 12 сделаны отверстия, закрытые смотровыми стеклами 29, которые зафиксированы планками 30,

Каждое сопло 20 выполнено в виде плоского диска толщиной (0,7-1,3) d со взаимно параллельными торцами с монтажной резьбой на наружной цилиндрической поверхности и цилиндрическим отверстием 31 по центру (где d - диаметр цилиндрического отверстия 31)« На торце со стороны входа выполнены наложенные одна

на другую две вогнутые выемки 32 и 33 конического сечения с углом при вершине конуса oi. 70-110°, В плане центры выемок лежат на оси отверстия 31. Оси выемок перпендикулярны оси

сопла. Выемка 32 выполнена радиусом г (5-6)-d и глубиной (0,5-0,7) d, а выемка 33 большим радиусом R (28-32)-d и глубиной (0,32 - 0,3) d. Угол у расхождения от

с оси сопла каждой боковой стороны

. О

выемки 32, 33 составляет

10

51697881

сопле) в его тело на величину (0,5- 0,7) d (0,32-0, d3 и для выемок 32, 33 последующего поворота сопла в плоскости торца на угол, например, 35°. ,

Перед началом работы устройства открывается кран 21 и вода 23 через спрыскную трубу 19 и сопла 20 заполняет объем дезинтегратора до уровня 31, определяемого пространственным положением кромка 7 боковой стенки 6, и переливается через него в сливную воронку 8.

В случае питания устройства оборотной водой или подмешивания к воде 23 оборотной воды кран 22 приоткрывается настолько,чтобы в оптически прозрачном трубопроводе 25 внутреннего диаметра мм было заметно движение жидкости. Такой дренаж предупреждает забивание трубы 19 слюдой оборотной воды. Выемки 32 и 33 нз торце входа сопла предотвращают

15

20

мальное с точки зрения максимального эжекционного эффекта.

Конкретные размеры расщепляющей камеры 2 определяют необходимое число сопл 20. Угол веера струй 36, 37 и величину гидравлического давления воды подбирают так, чтобы каждая струя перекрывала (в плане) первый ряд пирамид,

Эжектируемая смесь из воды и кристаллов слюды имеет свободный подход к каждой стороне каждой струи благодаор тому, что до первого ряда пирамид вееры струй 36, 37 не перекрывают (фиг.З) все сечение расщепляющей камеры 2, Струи 36, 37, эжек- тируя примыкающие к ним слои воды, разгоняют их. Эжектируемая среда, попадая между струями 36 и 37, испытывает дополнительный эжекционный эффект как за счет двойного воздействия (от каждой струи), так и за счет эффекта сжатия между струями

забивание отверстия сопла слюдой обо- 25 36, 37. Сжатие возникает как резуль0

5

0

мальное с точки зрения максимального эжекционного эффекта.

Конкретные размеры расщепляющей камеры 2 определяют необходимое число сопл 20. Угол веера струй 36, 37 и величину гидравлического давления воды подбирают так, чтобы каждая струя перекрывала (в плане) первый ряд пирамид,

Эжектируемая смесь из воды и кристаллов слюды имеет свободный подход к каждой стороне каждой струи благодаор тому, что до первого ряда пирамид вееры струй 36, 37 не перекрывают (фиг.З) все сечение расщепляющей камеры 2, Струи 36, 37, эжек- тируя примыкающие к ним слои воды, разгоняют их. Эжектируемая среда, попадая между струями 36 и 37, испытывает дополнительный эжекционный эффект как за счет двойного воздействия (от каждой струи), так и за счет эффекта сжатия между струями

Изобретение относится к расщеплению легко расслаивающихся материалов, преимущественно слюд, и может быть использовано при подготовке слюдяной массы в производстве слю- добумаг, тепло- и гидроизоляционных материалов. Изобретение направ- лено на повышение эффективности работы за счет обеспечения измельчения до требуемого фракционного состава, а также на использование любого вида слюдосырья. На торце сопла диаметром d и длиной (0,7- 1,3)d со стороны входа выполнены наложенные одна на другую вогнутые выемки конического сечения с углом при вершине конуса 70 - 110°, центры которых в плане совпадают с осью сопла, а продольные оси перпендикулярны оси сопла, одна радиусом

ротной воды.

С поступлением кристаллов слюды в загрузочную шахту k последние, , опускаясь под собственным весом в неподвижной воде, попадают в расщепляющую камеру 2, где образуется слюдяная масса, которая, пройдя классификационную часть 5 корпуса 1, переливается через кромку 7 в воронку 8 и удаляется через патрубок 9.

Каждое из сопл 20 формирует плоскую водяную струю, пространственная ориентировка которой соответствует положению продольной оси вогнутой выемки нз выходном торце сопла. Благодаря ориентировке оси этой выемки под углом к горизонту струи 36 37 образуют в объеме расщепляющей камеры пакет плоских струй. Например, сопло с диаметром отверстия 2,5 мм при 6 кгс-см 2 давления воды дает на расстоянии 1UO мм струю шириной 150 мм и толщиной 1-2 мм. Попытки получить более тонкие струи приводят к неустойчивости струи и ее разрушению, Оптимальный угол наклона плоских струй, т.е. продольных осей вогнутых выемок на торце выхода сопла,- к оси трубы 19 составляет 15. При таком угле наклона достижимы толщина пакета параллельных струй, не превышающая высоты последнего ряд пирамид 18 и в то же время, расстояние между соседними струями, опти0

0

тат слипания двух параллельно движущихся струй (возникает замкнутый круг) , двойной эжекционный эффект вызывает увеличение скорости среды между струями, что сопровождается снижением давления в этом месте по сравнению со статическим давлением вне пакета струй, в результате чего струи стремяться сблизиться и плотнее захватывают эжектируемую 5 среду),

Наклон пакета струй к горизонту облегчает доступ поступающей сверху эжектируемой среды к струям по сравнению с вариантом горизонтально ориентированного пакета плоских струй, когда сопла 20 разносятся по вертикали, и длинные оси выемок ориентируют горизонтально. Кроме того, в этом варианте возникает необходимость оснащения устройства дополнительным механизмом синхронного поворота сопл,

Пакет струй 36, 37, встретив на своем пути пирамиды 16, 17, 18, контактируют с листом 1, который, изменяя плавно направление суммарного потока, с помощью козырька 15 формирует в объеме расщепляющей камеры круговой вихрь, поток 38.

Эффективность способа расщепления слюды проявляется в следующем. Частички слюды, спускаясь из загрузочной шахты 4 s расщепляющую камеру 2,

5

0

5

71697881 8

захватываются вихрем 38, затем стру-i струй обтекалвсе пирамиды 16, 17,

ями 36, 37 и эффективно разгоняются 18 Обтеканиепакетом струй пирамид ими

20

25

30

вместе с водой. Проходя зону пирамид 16, 17, 18, частички слюды , подвергаются воздействию ударной нагрузки, возникающей, при взаимодействии их с острыми гранями пирамид, а также при обтекании потоком треугольного профиля пирамид. Q

Происходит расщепление слюдома- териала. Часть кристаллов слюды контактирует непосредственно с острыми гранями пирамид 16, 17 18, что сопровождается их интенсивным меха- 15 ническим разрушением.

Избыток поступающей в дезинтегратор воды, определяемый производительностью сопл 20, переливается через кромку 7 в сливную воронку 8,

Поэтому в классификационной части 5 корпуса 1 создается постоянный вертикально направленный поток воды 39. Скорость такого потока пропорциональна производительности сопл 20 и обратно пропорциональна сечению классификационной части 5 корпуса 1. Величина скорости восходящего потока определяет крупность фракций частичек расщепленной слюды, которые могут быть подняты, унесены потоком 39 до кромки перелива 7 Более крупные частички оседают и тем самым вновь попадают в расщепляющую камеру 2, где подвергаются дальнейшему расщеплению,

Трехгранное сечение пирамид выбрано с точки зрения достижения наибольшей турбулентности потока при обтекании их по сравнению, например, с 1, 5-гранными сечениями. Изменение производительности и фракционного состава уносимых потоком 39 частичек слюды, а также спектра (характера) распределения фракций, осуществляется изменением места контакта пакета струй 36, 37 с перпендикулярно стоящими потоку пирамидами 18 путем поворота вокруг своей оси спрыскной трубы 19. Например, для мягких 50 слюдоматериалов типа флогспита пакет струй направляется на верхнюю часть пирамид 18, минуя при этом пирамиды 16 и 17.

Соответственно, в случае, напри- 55 мер, расщепления кристаллов искусст- венного фторфлогспита спрыскнэя тру- , ба поворачивается так, чтобы пакет

35

40

45

наклон устройства от оси на угол до 35

у их основания сопровождается автоматическим увеличением турбулентнос ти в потоке вследствие увеличенной величины сечения пирамид у их основания.

В этом варианте включается в ра боту все турбулизирующие элементы 16, 17, 18, Частички слюды сталкива ются со всеми пирамидами 16, 17, 18 и помимо механического воздействия подвергаются при этом ударным нагрузкам максимальной величины,

В качестве дополнительного фактора корректировки фракционного сос тава слюдяной массы 10 предусмотрен

вертикальной за счет поворота например, вокруг своих опор 11. При этом слюдяная масса 10 также, преодолев наиболее низко расположенную часть кромки 7 переливается в слив ную воронку 8, откуда по патрубку 9 поступает, например, в сгуститель- накопитель.

Таким образом производится на- стройка дезинтегратора и его работа в непрерывном режиме.

Контроль направления пакета стру 36, 37 при регулировке устройства, а также текущий контроль за работой расщепляющей камеры 2 производится визуально через смотровые окна 29.

Испытания устройства (0300 к мм, в том числе расщепляющая камера 220 210 kQQ мм, число сопел 3, давление воды 6 кг«см -) показали эффективность его работы. Производительность по искусственному фтор- флогспиту достигала 12 кг-ч

По сравнению с известным, пригодным для расщепления только мягких слюдоматериалов, предлагаемое устройство позволяет расщеплять любые слюды и получать при этом слюдяную массу требуемого фракционного состава.

Вместо 6 классов крупности слюдяных частиц по скорости восходящего потока (известного от (-0,05) до (+1,5) ) в устройстве по изобретению получаются 3 класса крупности частиц от (-0,05) до (+0,25) см-с. Разброс размеров частиц, определяемый коэффициентом вариации, снижается с 50% у известного до 30%, а с использованием нак18 Обтеканиепакетом струй пирамид

0

5

0

0

5

5

0

5

наклон устройства от оси на угол до 35

у их основания сопровождается автоматическим увеличением турбулентности в потоке вследствие увеличенной величины сечения пирамид у их основания.

В этом варианте включается в работу все турбулизирующие элементы 16, 17, 18, Частички слюды сталкиваются со всеми пирамидами 16, 17, 18 и помимо механического воздействия подвергаются при этом ударным нагрузкам максимальной величины,

В качестве дополнительного фактора корректировки фракционного состава слюдяной массы 10 предусмотрен

вертикальной за счет поворота, например, вокруг своих опор 11. При этом слюдяная масса 10 также, преодолев наиболее низко расположенную часть кромки 7 переливается в сливную воронку 8, откуда по патрубку 9 поступает, например, в сгуститель- накопитель.

Таким образом производится на- стройка дезинтегратора и его работа в непрерывном режиме.

Контроль направления пакета струй 36, 37 при регулировке устройства, а также текущий контроль за работой расщепляющей камеры 2 производится визуально через смотровые окна 29.

Испытания устройства (0300 к мм, в том числе расщепляющая камера 220 210 kQQ мм, число сопел 3, давление воды 6 кг«см -) показали эффективность его работы. Производительность по искусственному фтор- флогспиту достигала 12 кг-ч

По сравнению с известным, пригодным для расщепления только мягких слюдоматериалов, предлагаемое устройство позволяет расщеплять любые слюды и получать при этом слюдяную массу требуемого фракционного состава.

Вместо 6 классов крупности слюдяных частиц по скорости восходящего потока (известного от (-0,05) до (+1,5) ) в устройстве по изобретению получаются 3 класса крупности частиц от (-0,05) до (+0,25) см-с. Разброс размеров частиц, определяемый коэффициентом вариации, снижается с 50% у известного до 30%, а с использованием наклона корпуса предлагаемого устройства до 10%. Это сказывается на качестве слюдяной бумаги, особенно по отклонению показателя поверхностной плотности бумаги от ее номинала в отдельных томках.

Конструкция устройства -учитывает крайне неудобное при эксплуатации подобного оборудования свойство слюдо- частиц откладываться, оседать в разного рода карманах, полостях и отверстиях и выполнена самоочищающейся. Дренажный кран 22 и сочетание вогнутых выемок 32, 33 предотвращают отложение слюдочастиц в трубе 19 и отверстии 31 сопла 20.

Предлагаемое устройство просто и дешево в изготовлении, монтаже и обладает сроком службы, равным сроку службы металлоконструкции.

Формула изобретения

торце входа сопла и составляет с 1, Устройство для расщепления слю- 25 осью спрыскной трубы угол 10-20 .

ды, включающее корпус, загрузочную шахту, расщепляющую камеру, горизонтально ориентированную с возможностью поворота вокруг своей оси спрыскную трубу с соплами, торцы цилиндрических отверстий которых со стороны входа и выхода перпендику- лярны оси сопла, классификационную часть и сливную воронку, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет обеспечения измельчения до требуемого фракционного состава, сопла выполнены длиной (0,7-1,3) диа0

метра d, со стороны вхола с наложенными одна на другую вогнутыми выемками конического сечения с углом при вершине конуса 70-НО0, центры которых в плане совпадают с осью сопла, продольные оси перпендикулярны оси сопла, одна радиусом (5 - 6) d и глубиной (0,5-0,7) d, рругая радиусом (28-32) d и глубиной (0,32- 0, d, причем угол расхождения от оси сопла боков.ых сторон выемок составляет () , на торце сопла

)со стороны выхода выполнена вогнутая выемка конического сечения с углом при вершине ко- ,нуса 70-110°, центр которой в пла- не совпадает с осью сопла, а продольная ось перпендикулярна оси сопла радиусом (5-6) d и глубиной (0,5- 0,7) d, при этом продольная ось выемки перпендикулярна в плоскости торца сопла продольным осям выемок на

0

0

5

2,Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью использования любого вида слюдосырья, на внутренней поверхности расщепляющей камеры, противоположной соплам, в шахматном порядке размещены ряды многогранных пирамид с соотношением высот рядов от 1:2: до 1:5:25, ориентированных одной из граней в сторону спрыскной трубы.

J/,

5

L.

B

V-J

гД-Н

/4

f фиг-2

СО

i

ъ

ез

§ &

S3

R

J4

г фиг. 6

J5

фиг.6

фиэ.9