Результат интеллектуальной деятельности: ДЕЗИНТЕГРАТОР

Изобретение относится к устройствам для измельчения различных материалов и может быть использовано при производстве строительных материалов, а также в других отраслях промышленности.

Известна конструкция дезинтегратора, содержащего цилиндрический корпус, внутри которого расположены два вращающихся в противоположных направлениях ротора в виде дисков с ударными элементами в виде лопаток и повернутых под углом в смежных концентрических рядах (Авторское свидетельство СССР на изобретение №1572694, B02C 13/22, 1990).

Известен также дезинтегратор, последний ряд ударных элементов которого выполнен в виде пальцев. Выходной патрубок расположен тангенциально к корпусу дезинтегратора (Авторское свидетельство СССР на изобретение №908383, B02C 13/22, 1979).

Недостатками известных конструкций является низкая эффективность процесса измельчения и низкая тонкость помола.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является дезинтегратор (Патент РФ на изобретение №2353431, В02C 13/22, 2007), содержащий цилиндрический корпус с осевым загрузочным и тангенциальным разгрузочным устройствами (патрубками) и с размещенными в корпусе с возможностью встречного вращения верхним и нижним горизонтальными дисками с жестко закрепленными на них рядами ударных элементов, каждый из которых расположен между рядами ударных элементов противолежащего диска, образуя с внутренней поверхностью корпуса камеру помола, ряды ударных элементов расположены по концентрическим окружностям, а осевые зазоры между рядами ударных элементов в поперечном сечении камеры помола равнопеременно изменяются по длине окружности и имеют максимальное и минимальное значение через каждые 180°, причем поперечное сечение ударного элемента при минимальном осевом зазоре между рядами является прямоугольником или близко к прямоугольнику со сторонами b и h, где h=1,1…1,2 b, а поперечное сечение ударного элемента при максимальном осевом зазоре между рядами является квадратом или близко к квадрату со стороной b, при этом расстояния между ударными элементами в каждом ряду равны между собой и уменьшаются от центра камеры помола к периферии дисков.

С существенными признаками заявленного изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: цилиндрический корпус с осевым загрузочным и тангенциальным разгрузочным патрубками и с размещенными в корпусе с возможностью встречного вращения верхним и нижним горизонтальными дисками с жестко закрепленными на них по концентрическим окружностям рядами ударных элементов, каждый из которых расположен между рядами ударных элементов противолежащего диска, расстояния между ударными элементами уменьшаются от центра камеры помола к периферии дисков.

Однако данное устройство характеризуется низкой эффективностью процесса измельчения. Это связано с недостаточным количеством соударений частиц, незначительными истирающими и раздавливающими нагрузками на измельчаемый материал и отсутствием классификации материала в периферийной части камеры помола.

Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения за счет увеличения количества соударений частиц и увеличения истирающих и раздавливающих нагрузок на измельчаемый материал, а также классификации материала в периферийной части камеры помола.

Это достигается тем, что дезинтегратор содержит цилиндрический корпус с осевым загрузочным и тангенциальным разгрузочным патрубками. В корпусе размещены с возможностью встречного вращения верхний и нижний горизонтальные диски с жестко закрепленными на них по концентрическим окружностям рядами ударных элементов, каждый из которых расположен между рядами ударных элементов противолежащего диска. Расстояния между ударными элементами уменьшаются от центра к периферии дисков. В предложенном решении к торцу верхнего горизонтального диска меньшим основанием жестко прикреплена коническая боковина, выполненная перфорированной с горизонтальными сквозными отверстиями диаметром (2…5)d_max. К большему основанию конической боковины жестко присоединено горизонтальное кольцо. Внешний диаметр горизонтального кольца равен диаметру нижнего горизонтального диска. Ударные элементы внешнего ряда нижнего горизонтального диска имеют радиальный разрез в виде прямоугольного треугольника, гипотенуза которого параллельна внутренней поверхности конической боковины. На нижней поверхности горизонтального кольца и верхней поверхности периферийной части нижнего горизонтального диска жестко закреплены рабочие элементы в виде архимедовых спиралей, направленных в противоположные стороны. Зазор между рабочими элементами горизонтального кольца и нижнего горизонтального диска превышает (2…10)d_max, где d_max - максимальный размер частиц готового продукта.

Для исключения забивания измельчаемым материалом горизонтальные сквозные отверстия выполнены конической формы и расположены большим основанием с наружной стороны конической боковины.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез А-А на фиг. 2 (верхний диск с конической боковиной и горизонтальным кольцом); на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1 (поперечный разрез камеры помола); на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 4 - вид Г на фиг. 1 (горизонтальные сквозные отверстия); на фиг. 5 - вид Д на фиг. 1 (рабочие элементы).

Дезинтегратор состоит из цилиндрического корпуса 1, в боковой части которого установлен тангенциальный разгрузочный патрубок 2. В центре на верхней части цилиндрического корпуса 1 установлен, например, в подшипниковой опоре, закрепленной на цилиндрическом корпусе 1 с помощью болтового соединения, осевой загрузочный патрубок 3 с возможностью вращения. Вращение осевой загрузочный патрубок 3 получает от электродвигателя через клиноременную передачу (на фиг. не показаны). К нижнему торцу осевого загрузочного патрубка 3 жестко закреплен, например болтовым соединением, верхний 4 горизонтальный диск, который содержит ударные элементы 5, расположенные по концентрическим окружностям.

В нижней части цилиндрического корпуса 1 установлен нижний 6 горизонтальный диск, выполненный большего диаметра, чем верхний горизонтальный диск 4, с возможностью вращения. Вращение нижний 6 горизонтальный диск получает от вала 7, установленного, например, в подшипниковом узле (на фиг. не показан), закрепленном на нижней поверхности внешней стороны цилиндрического корпуса 1, например болтовым соединением. Вал 7 вращается от электродвигателя через клиноременную передачу (на фиг. не показаны).

Нижний 6 горизонтальный диск содержит ударные элементы внутреннего 8 ряда и ударные элементы внешнего 9 ряда, расположенные по концентрическим окружностям. Рабочая поверхность ударных элементов 5, 8 и 9 выполнена традиционно плоской. На нижнем 6 горизонтальном диске жестко закреплено, например на болтах, устройство для равномерного ускоренного распределения материала, представляющее собой горизонтальный 10 диск с вертикальными лопатками.

Расстояния между смежными ударными элементами в ряду уменьшаются от центра к периферии дисков 4 и 6. Нижний горизонтальный диск 6 выполнен большего диаметра. К торцу верхнего 4 горизонтального диска меньшим основанием жестко прикреплена, например сваркой, коническая боковина 11. К большему основанию конической боковины 11 жестко присоединено, например сваркой, горизонтальное кольцо 12, внешний диаметр которого равен диаметру нижнего 6 горизонтального диска. Коническая боковина 11 выполнена перфорированной с горизонтальными сквозными отверстиями диаметром (2…5)d_max. Горизонтальные сквозные отверстия могут быть выполнены конической формы и расположены большим основанием с наружной стороны конической боковины 11. Ударные элементы 9 внешнего ряда на нижнем диске 6 имеют радиальный разрез в виде прямоугольного треугольника, гипотенуза которого параллельна внутренней поверхности конической боковины 11. Между наружной поверхностью внешнего ряда ударных элементов 9 на нижнем диске и внутренней поверхностью конической боковины 11 имеется технологический зазор. На нижней поверхности горизонтального кольца 12 и верхней поверхности периферийной части нижнего горизонтального диска 6 жестко закреплены, например сваркой, рабочие элементы 13 в виде архимедовых спиралей, направленных в противоположные стороны. Минимальный зазор между рабочими элементами 13 горизонтального кольца 12 и нижнего горизонтального диска 6 превышает (2…10)d_max, где d_max - максимальный размер частиц готового продукта.

Установка перфорированной конической боковины 11 и ударных элементов 9 внешнего ряда с радиальным разрезом в виде прямоугольного треугольника позволяет обеспечить поток материала в направлении сквозных отверстий диаметром (2…5)d_max.

Установка горизонтального кольца 12, вращающегося с нижним 6 горизонтальным диском в противоположные стороны, на рабочих поверхностях которых жестко закреплены рабочие элементы 13 в виде архимедовых спиралей, позволяет увеличить количество взаимодействий частиц материала между собой и рабочими элементами 13, раздавливающую силу и обеспечить возрастание эффекта разрушения материала от действия истирающих сил вследствие увеличения концентрации частиц материала в зазоре между горизонтальным 12 кольцом и верхней поверхностью нижнего 6 горизонтального диска. Для обеспечения необходимой пропускной способности зазора между горизонтальным кольцом 12 и нижним 6 горизонтальным диском его суммарная площадь поперечного сечения должна быть не менее суммарной площади пространства между ударными элементами 5 первого внутреннего ряда.

Дезинтегратор работает следующим образом. Измельчаемый материал, например известняк влажностью до 4%, попадает в осевой загрузочный патрубок 3, к которому прикреплен верхний 4 горизонтальный диск, после чего направляется на нижний 6 горизонтальный диск и под действием центробежных сил, возникающих при вращении нижнего 6 горизонтального диска и горизонтального 10 диска от вала 7, отбрасывается к первому ряду ударных элементов 5, где происходит частичное измельчение. Пройдя первый ряд ударных элементов 5, материал попадает в промежутки между смежными ударными элементами 5, 8 и 9 последующих рядов. Здесь материал подвергается интенсивным ударным и истирающим нагрузкам.

После прохождения всех рядов ударных элементов 5, 8 и 9 частицы измельченного материала направляются рабочее пространство между внешним 9 рядом ударных элементов и перфорированной конической боковиной 11. Мелкие частицы проходят через горизонтальные отверстия конической боковины 11 и направляются в сторону тангенциального разгрузочного патрубка 2. Крупные частицы проходят вдоль внутренней поверхности конической боковины 11 и попадают в зазор между горизонтальным кольцом 12 и нижним 6 горизонтальным диском, вращающимися в противоположные стороны. При этом увеличивается концентрация частиц и происходит дополнительное измельчение частиц в зазоре между рабочими элементами 13 горизонтального кольца 12 и нижнего 6 горизонтального диска. Здесь возникают нагрузки на измельчаемый материал, связанные с истирающими и раздавливающими силами, создаваемыми противоположно вращающимися рабочими элементами 13 в виде архимедовых спиралей, направленных в противоположные стороны. Готовый продукт вылетает из корпуса 1 через тангенциальный разгрузочный патрубок 2.

При высокоскоростном встречном вращении горизонтальных дисков 4 и 6 возникает напор между внешним рядом ударных элементов 9 и перфорированной поверхностью конической боковины 11, что обеспечивает классификацию частиц перед их попаданием в зазор между рабочими элементами 13 горизонтального кольца 12 и нижнего 6 горизонтального диска, что обеспечивает окончательное измельчение материала перед его выходом в тангенциальный разгрузочный патрубок 2.

Расстояния между смежными ударными элементами в каждом ряду уменьшаются от центра к периферии дисков 4 и 6 с целью исключения возможности проскока частицы материала через ряд без соударения с ударным элементом этого ряда. Для исключения забивания измельчаемым материалом предусмотрен вариант с конической формой сквозных горизонтальных отверстий в конической боковине 11.

Применение дезинтегратора с перфорированной конической боковиной 11 и ударными элементами 9 с радиальным сечением в виде прямоугольного треугольника внешнего ряда нижнего диска обеспечивает классификацию материала в периферийной части камеры помола за счет его разделения на мелкие частицы, проходящие через горизонтальные сквозные отверстия в конической боковине 11, и крупные частицы, направляемые на дополнительное измельчение в зазор между горизонтальным кольцом 12 и нижним 6 горизонтальным диском. Конструкция дезинтегратора с противоположно вращающимися в периферийной части горизонтальным кольцом 12 и нижним 6 горизонтальным диском, соответственно на нижней и верхней поверхности которых жестко закреплены рабочие элементы 13 в виде архимедовых спиралей, позволяет увеличить количество взаимодействий частиц материала между собой и рабочими элементами 13, раздавливающую силу и обеспечить возрастание эффекта разрушения материала от действия истирающих сил. Все вышесказанное позволит значительно интенсифицировать процесс измельчения и увеличить производительность по готовому классу измельчаемого материала.