Результат интеллектуальной деятельности: ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДИСКОВЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ

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

Известна конструкция центробежного дискового измельчителя (Семикопенко И.А., Воронов В.П., Беляев Д.А., Маняхин А.С. Определение мощности, затрачиваемой на измельчение частицы между двумя коническими поверхностями // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2018. № 5. С. 78-81), содержащего цилиндрический корпус, внутри которого расположены два вращающихся в противоположных направлениях верхний и нижний диски с рабочей поверхностью.

Известна конструкция центробежной ударной мельницы (Авторское свидетельство СССР на изобретение №671839, ВО2С 13/14, опубл. 05.07.1979, бюл. № 25), содержащей ступенчатый корпус, каждая последующая ступень в котором, считая по ходу перемещения материала, выполнена большего диаметра, горизонтально расположенный в корпусе ступенчатый ротор с билами, загрузочный и разгрузочный патрубок.

Технической проблемой известных конструкций является низкая эффективность процесса измельчения и низкая тонкость помола.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, принятым за прототип, является центробежный дисковый измельчитель (Патент РФ на полезную модель № 145376, В02 С 13/20, опубл. 20.09.2014, бюл. № 26), содержащий цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся плоские верхний и нижний диски с ударными элементами, ударные элементы выполнены в виде спирали, которые на верхнем и нижнем дисках направлены в противоположные стороны.

C существенными признаками заявленного изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками и противоположно вращающиеся верхний и нижний диски.

Однако известное устройство характеризуется низкой эффективностью процесса измельчения. Это связано с отсутствием селективного воздействия и недостаточными нагрузками на измельчаемый материал.

Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения за счет селективного воздействия, а также повышения нагрузок на измельчаемый материал.

Это достигается тем, что центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски. Согласно предложенному решению к нижнему торцу загрузочного патрубка посредством пружинной опоры меньшим основанием прикреплено внешнее коническое кольцо, к которому посредством вертикальных лопаток по всей их длине жестко прикреплено внутреннее коническое кольцо, на верхнем основании которого жестко закреплено круглое днище. Внутреннее и внешнее конические кольца имеют параллельные образующие, минимальное расстояние между которыми превышает 2D_max, где D_max – максимальный размер частиц измельчаемого материала, а их угол наклона к горизонту превышает угол естественного откоса материала. Внешнее коническое кольцо в нижней части жестко соединено с верхним горизонтальным диском. Нижние горизонтальные срезы конических колец находятся в одной плоскости с нижней поверхностью верхнего горизонтального диска. К нижнему срезу внешнего конического кольца жестко прикреплено вертикальное перфорированное кольцо. К центральному выступу нижнего горизонтального диска жестко прикреплены симметрично расположенные относительно вертикальной оси молотки, с обеспечением радиального зазора между диаметром описанной окружности молотков и внутренней поверхностью вертикального перфорированного кольца, а также вертикального зазора между верхней поверхностью молотков и нижним горизонтальным срезом конических колец, превышающих D_max. За перфорированным вертикальным кольцом на нижней поверхности верхнего горизонтального диска и на верхней поверхности нижнего горизонтального диска жестко закреплены радиальные ребра с обеспечением вертикального технологического зазора между ними. Отверстия вертикального перфорированного кольца выполнены в форме усеченного конуса с меньшим основанием внутри, диаметр которого равен (0,1...0,5)D_max.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен продольный разрез измельчителя; на фиг.2 – разрез А-А на фиг. 1 (молотки и вертикальное перфорированное кольцо); на фиг. 3 – разрез Б-Б на фиг. 1 (конические кольца и вертикальные лопатки); на фиг. 4 – разрез В-В на фиг. 1 (радиальные ребра).

Центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками, противоположно вращающиеся верхний 4 и нижний 5 диски. Верхний диск 4 вращается от загрузочного патрубка 2, а нижний горизонтальный диск 5 вращается от нижнего вала 6. К нижнему торцу загрузочного патрубка 2 посредством пружинной опоры 7 меньшим основанием 8 прикреплено внешнее коническое кольцо 9, к которому посредством вертикальных лопаток 10 по всей их длине жестко прикреплено, например сваркой, внутреннее коническое кольцо 11, на верхнем основании которого жестко закреплено, например сваркой, круглое днище 12, внутреннее 11 и внешнее 9 конические кольца имеют параллельные образующие, минимальное расстояние между которыми превышает 2D_max, где D_max – максимальный размер частиц измельчаемого материала, а их угол α наклона к горизонту превышает угол β естественного откоса материала. Внешнее коническое кольцо 9 в нижней части жестко соединено, например сваркой, с верхним горизонтальным диском 4. Нижние горизонтальные срезы конических колец 9 и 11 находятся в одной плоскости с нижней поверхностью верхнего горизонтального диска 4. К нижнему срезу внешнего конического кольца 9 жестко прикреплено, например сваркой, вертикальное перфорированное кольцо 13. К центральному выступу 14 нижнего горизонтального диска 5 жестко прикреплены, например сваркой, симметрично расположенные относительно вертикальной оси молотки 15, с обеспечением радиального зазора между диаметром описанной окружности молотков 15 и внутренней поверхностью вертикального перфорированного кольца 13, а также вертикального зазора между верхней поверхностью молотков 15 и нижним горизонтальным срезом конических колец 9 и 11, превышающих D_max. За перфорированным вертикальным кольцом 13 на нижней поверхности верхнего горизонтального диска 4 и на верхней поверхности нижнего горизонтального диска 5 жестко закреплены, например сваркой, радиальные ребра 16 и 17 с обеспечением вертикального технологического зазора между ними. Отверстия 18 вертикального перфорированного кольца 13 выполнены в форме усеченного конуса с меньшим основанием внутри, диаметр которого равен (0,1...0,5)D_max. В случае необходимости имеется возможность поднятия верхнего диска 4 за счет пружинной опоры 7.

Центробежный дисковый измельчитель работает следующим образом. Измельчаемый материал, например известняк влажностью до 2%, попадает в загрузочный патрубок 2, затем на верхнюю поверхность круглого днища 12. Под действием центробежной силы частицы перемещаются в направлении рабочего пространства между внутренним 11 и внешним 9 коническими кольцами. При движении в рабочем пространстве между внутренним 11 и внешним 9 коническими кольцами за счет силы Кориолиса частицы прижимаются к рабочим поверхностям вертикальных лопаток 10, жестко соединяющих конические кольца 9 и 11 между собой. Так как угол α наклона образующих конических колец 9 и 11 превышает угол β естественного откоса материала, происходит интенсивное движение частиц вдоль рабочих поверхностей вертикальных лопаток 10 в направлении нижнего горизонтального среза конических колец 9 и 11. Отрываясь от рабочей поверхности вертикальных лопаток 10, частицы материала попадают в зону действия молотков 15, прикрепленных к центральному выступу 14 и вращающихся с нижним горизонтальным диском 5 в противоположном направлении. При соударении с рабочей поверхностью молотков 15 частицы измельчаются за счет ударных и истирающих нагрузок. Достигнув необходимых размеров, частицы проникают через конические отверстия 18 вертикального перфорированного кольца 13. Недостаточно измельченные частицы отбиваются на рабочую поверхность молотков 15 и разрушаются до тех пор, пока не проникнут через конические отверстия 18 вертикального перфорированного кольца 13. При дальнейшем движении в направлении периферии частицы окончательно измельчаются в вертикальном зазоре между радиальными ребрами 16 и 17 верхнего горизонтального диска 4 и нижнего горизонтального диска 5, закрепленного на нижнем валу 6. Недробимые куски материала разгружаются за счет поднятия верхнего диска 4 при сжатии пружинной опоры 7, к которой меньшим основанием 8 прикреплено внешнее коническое кольцо 9. Готовый продукт выносится воздушным потоком из корпуса 1 через разгрузочный патрубок 3. Для исключения забивания материалом рабочего пространства между образующими поверхностями конических колец 9 и 11 минимальное расстояние между ними превышает 2D_max. Для предотвращения заклинивания частиц материала в зоне действия молотков 15 радиальный зазор между диаметром описанной окружности молотков 15 и внутренней поверхностью вертикального перфорированного кольца 13, а также вертикальный зазор между верхней поверхностью молотков 15 и нижним горизонтальным срезом конических колец 9 и 11 превышают D_max. Для предотвращения забивания отверстий 18 вертикального перфорированного кольца 13 данные отверстия выполнены коническими с меньшим основанием внутри. Для повышения интенсивности движения материала в рабочем пространстве между внутренним 11 и внешним 9 коническими кольцами угол α наклона образующих поверхностей данных колец превышает угол β естественного откоса материала.

Конструкция центробежного дискового измельчителя с противоположно вращающимися верхним и нижним горизонтальными дисками с радиальными ребрами, а также с коническими кольцами, вертикальным перфорированным кольцом и молотками на нижнем горизонтальном диске позволяет повысить нагрузки, а также обеспечить селективное воздействие на измельчаемый материал. Все вышесказанное позволит повысить эффективность процесса измельчения, тем самым увеличить производительность по готовому классу измельчаемого материала.