Результат интеллектуальной деятельности: ДЕЗИНТЕГРАТОР

Изобретение относится к области промышленности строительных материалов, в частности к устройствам для механического и пневмомеханического диспергирования материалов средней и малой прочности с невысокой абразивностью, твердо-жидких суспензий, а также для измельчения зерновых культур и волокнистых материалов с возможностью получения гомогенного тонкодисперсного продукта из мелкокускового сырья.

Известны дезинтеграторы, в которых измельчение материала осуществляется при помощи ударно-истирающих рабочих элементов различной конфигурации, установленных по концентрическим окружностям на внутреннем и наружном роторах, вращающихся в противоположные стороны [Авторское свидетельство СССР №1080854, В02С 13/14, 1983, Авторское свидетельство СССР В02С 13/22, 1987].

Однако данные дезинтеграторы имеют малый диапазон применения - не в полной мере обеспечивают рациональный режим измельчения материалов и не обеспечивают возможность переработки многокомпонентных материалов с различными добавками.

Наиболее близким техническим решением по достигаемому эффекту является дезинтегратор [Патент на изобретение РФ №2168361 В02С 12/22, 2001], состоящий из вертикального профильного корпуса с последовательно установленными один над другим узлом загрузки, измельчения и торообразной смесительной камеры, закрепленной в нижней части вертикального профильного корпуса. Узел загрузки выполнен в виде усеченного конуса, закрепленного большим основанием с корпусом, а меньшее основание конуса расположено с зазором с верхним диском узла измельчения, состоящего из внутреннего и наружного роторов. Наружный ротор выполнен в виде верхнего и нижнего соосных, пустотелых валов, на которых закреплены верхний и нижний диски, расположенные один против другого, в свою очередь, диски соединены между собой дугообразным сегментом, образующим выпуклую дугообразную боковую поверхность. Внутри пустотелых верхнего и нижнего валов расположен внутренний ротор, выполненный в виде вала, с закрепленным на нем диском, расположенным внутри полости, образованной верхним и нижним дисками наружного ротора и соединяющим их дугообразным сегментом. Верхний и нижний диски наружного ротора и диск внутреннего ротора содержат рабочие элементы, причем нижний диск наружного ротора содержит крыльчатку вентилятора, а корпус дезинтегратора снабжен верхними и нижними классификационными решетками и дугообразными патрубками, тангенциально соединяющими смесительную камеру и корпус дезинтегратора.

Недостатком известной конструкции дезинтегратора является засорение дугообразных классификационных решеток, так как дезинтегратор работает по принципу создания давления, в результате чего происходит снижение производительности агрегата в целом. Кроме того, ввиду недостатка давления в камере смешивания для обеспечения вращательно-поступательного движения пылевоздушной смеси ухудшает качество смешивания компонентов.

Изобретение направлено на повышение эффективности процесса диспергирования для увеличения удельной поверхности измельчаемых материалов и смешивания сухих поликомпонентных смесей с различными физико-механическими свойствами, а также повышение производительности.

Это достигается тем, что в узле загрузки - внутри усеченного конуса - коаксиально установлены, по меньшей мере, два усеченных конуса, жестко связанные с корпусом большими основаниями, обращенными вверх. Все конусы установлены с зазором между собой один над другим, причем нижнее основание среднего конуса расположено с зазором относительно коаксиально установленного кольца, расположенного в узле загрузки и закрепленного своей верхней частью с меньшим основанием верхнего конуса, а боковая поверхность среднего конуса содержит окна, расположенные в центральной части на его боковой поверхности, размещенные по окружности. Меньшее основание нижнего конуса расположено с минимальным зазором над верхним диском наружного ротора, а верхнее основание нижнего конуса жестко соединено с корпусом дезинтегратора, причем боковая поверхность нижнего конуса содержит окна, размещенные в ее верхней части по окружности. Усеченный конус с дугообразной боковой поверхностью жестко закреплен большим основанием на корпусе дезинтегратора, а меньшим основанием охватывает нижний конус узла загрузки, таким образом, что меньшее его основание по всей окружности совпадает с верхней частью каждого окна нижнего конуса. Верхний, нижний и средний диски наружного и внутреннего роторов содержат рабочие элементы, причем рабочие элементы расположены в несколько рядов, ряды рабочих элементов верхнего и нижней части среднего дисков расположены по спиралям, а ряды, расположенные на верхней части среднего диска внутреннего ротора и нижнем диске наружного ротора, - по концентрическим окружностям. Помимо этого, рабочие элементы, расположенные по концентрическим окружностям на верхней части среднего диска внутреннего ротора, окружены с относительным зазором рабочими элементами, расположенными по спиралям на верхнем диске наружного ротора, а рабочие элементы, расположенные по концентрическим окружностям на нижнем диске наружного ротора, также окружены с относительным зазором рабочими элементами, расположенными по спиралям на нижней части среднего диска внутреннего ротора. Первый рабочий элемент начала каждой спирали расположен с зазором с последним рабочим элементом конца другой (предыдущей) спирали, что обеспечивает интенсивное измельчение материала. Смесительная камера выполнена в виде пустотелого тора, охватывающего нижнюю цилиндрическую часть корпуса дезинтегратора для образования дополнительной камеры, где материал тщательно перемешивается в потоке воздушных масс. Вентилятор заключен в эксцентричный корпус и закреплен на нижней части вала внутреннего ротора, а эксцентричный корпус вентилятора закреплен на диске, расположенном в нижней части корпуса дезинтегратора таким образом, что одна часть дугообразного патрубка была тангенциально соединена с верхней частью корпуса вентилятора, а другая часть входила в смесительную камеру, причем на толщину корпуса вентилятора в него входит вертикальный приемный стакан, обращенный днищем к нижнему валу наружного ротора. Приемный стакан имеет тангенциально установленный патрубок, закрепленный в верхней части стакана, и шиберную заслонку, расположенную внутри этого патрубка, служащую для изменения входного сечения. В смесительной камере закреплена поперечная перегородка, разделяющая смесительную камеру на всасывающий и нагнетающий каналы, всасывающий канал соединен с вентилятором посредством дугообразного патрубка, а нагнетающий канал содержит разгрузочный патрубок, при этом загрузочная воронка для дисперсных компонентов смеси сообщена с всасывающим каналом, а тангенциально установленный патрубок приемного стакана и верхнего конуса узла загрузки соединены между собой гибким трубопроводом.

Для увеличения времени воздействия на измельчаемый материал при повышении качества готового продукта количество спиралей, по которым расположены рабочие элементы, может варьироваться в зависимости от физико-механических свойств измельчаемого материала и диаметра дисков наружного и внутреннего роторов.

Для увеличения траектории движения пылевоздушной смеси и улучшения качества смешения дезинтегратор может быть оснащен дополнительной торообразной смесительной камерой, закрепленной на корпусе дезинтегратора в верхней его части, причем камера содержит вертикальную разделительную перегородку и соединена с основной смесительной камерой при помощи трубопровода.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков предложена впервые, что позволяет сделать вывод о достижении критерия изобретения "новизна".

Применение данного изобретения обеспечивает достижение новых свойств и задач, заключающихся:

1. В реализации внутреннего и внешнего рецикла измельчаемого материала путем повышения эффективности помола и разделения тонкомолотого продукта в многоконусном циклоне - классификаторе.

2. В обеспечении предварительной гомогенизации тонкоизмельченного материала в верхней торообразной смесительной камере при интенсивном воздействии на смесь воздушных потоков, создаваемых вентиляторами, закрепленными на нижнем диске наружного ротора и в нижней части дезинтегратора.

3. В обеспечении гомогенизации предварительно подготовленной смеси в верхнем торообразном смесителе с добавочными компонентами в торообразном корпусе смесителя, установленного в нижней части дезинтегратора при воздействии на смесь воздушных вихревых потоков.

4. В реализации микрогранулирования частиц тонкомолотого продукта в торообразном корпусе верхнего смесителя с последующей гомогенизацией с добавочными компонентами в нижнем торообразном корпусе смесителя.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид дезинтегратора, вид сбоку; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1 - помольная камера дезинтегратора; на фиг.3 - разрез В-В на фиг.1 - приемный стакан; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1 - смесительная камера дезинтегратора с вентилятором; на фиг.5 - расположение рабочих элементов; на фиг.6 - общий вид дезинтегратора, оснащенного дополнительной тороидальной смесительной камерой.

Дезинтегратор содержит вертикальный разборный профильный корпус 1, состоящий из двух цилиндрических частей, расположенных на одной оси друг под другом и жестко соединенных между собой, например, фланцевым соединением. В корпусе последовательно друг за другом размещены узлы загрузки, измельчения и смешения. Узел загрузки содержит загрузочную воронку 2, закрепленную, например, сварочным соединением, и состоит из трех конусов: верхнего загрузочного 3, соединенного большим основанием с корпусом 1, например, при помощи винтового соединения, а меньшим основанием с направляющим кольцом 4, выполненным в виде цилиндра; среднего 5 и нижнего 6 конусов, консольно-соединенных с корпусом 1, например, тем же винтовым соединением, кроме того, нижний конус 6 узла загрузки меньшим основанием охвачен усеченным конусом 7 с дугообразной боковой поверхностью, также соединенным с корпусом 1 при помощи винтового соединения. Кроме того, средний 5 и нижний 6 конусы оснащены окнами 8, 9, расположенными по окружности в центральной и верхней частях их боковых поверхностей соответственно, например, прямоугольного сечения, а узел измельчения содержит внутренний 10 и наружный 11 разборные роторы. Наружный ротор 11 состоит из пустотелых верхнего 12 и нижнего 13 соосных валов, верхнего 14 и нижнего 15 дисков, соединенных с валами при помощи резьбового соединения. Верхний 14 и нижний 15 диски наружного ротора 11 соединены между собой цилиндром 16, образующим вместе с верхним 14 и нижним 15 дисками рабочую зону измельчения - полость 17, в центре которой расположен средний диск 18 внутреннего ротора 10, закрепленный, например, при помощи шпоночного соединения с валом 19 внутреннего ротора 10, проходящим внутри пустотелых верхнего 12 и нижнего 13 валов. Кроме того, диски наружного 11 и внутреннего 10 роторов содержат рабочие элементы 20, 21, расположенные, например, в три ряда, причем первый и третий ряды расположены, например, по четырем спиралям на верхнем 14 диске наружного ротора и нижней части среднего диска 18 внутреннего ротора 10, второй же ряд расположен по концентрической окружности на верхней части среднего диска 18 внутреннего ротора 10 и нижнем диске 15 наружного ротора 11. Причем ряды рабочих элементов 20, размещенные на верхнем диске 14 наружного ротора 11 и нижней части среднего диска 18 внутреннего ротора 10, расположены так, чтобы между ними с относительным зазором находились рабочие элементы 21, закрепленные на верхней части среднего диска 18 внутреннего ротора 10, и рабочие элементы 21, закрепленные на нижнем диске 15 наружного ротора 11. В свою очередь, первый рабочий элемент начала каждой спирали расположен с зазором с последним рабочим элементом конца другой (предыдущей) спирали. Нижний диск 15 наружного ротора 11 содержит крыльчатку вентилятора 22, закрепленную при помощи штифтового соединения. Кроме того, верхний вал 12 наружного ротора 11 и вал 19 внутреннего 10 роторов содержат шкивы 23, 24, закрепленные, например, при помощи шпоночного соединения. Узел смешения состоит из закрепленной в нижней части корпуса 1 торообразной смесительной камеры 25 с загрузочной воронкой 26 для ввода в камеру различных добавок и разгрузочного патрубка 27 с расположенной между ними вертикальной перегородкой 28, закрепленной, например, винтовым соединением. Вентилятор 29, закрепленный на валу 19 внутреннего ротора 10, например, штифтом, заключен в эксцентричный корпус 30, который закреплен на диске 31 при помощи винтового соединения. Диск 31 расположен в нижней части корпуса 1 и скреплен с ним при помощи сварного соединения. Кроме того, на толщину эксцентричного корпуса 30 вентилятора 29 в него входит вертикальный приемный стакан 32, закрепленный на нем, например, при помощи винтового соединения. Верхняя часть приемного стакана 32 содержит тангенциально закрепленный патрубок 33 и шиберную заслонку 34, расположенную внутри этого патрубка, служащую для изменения входного сечения воздушно-материального потока. Помимо этого, эксцентричный корпус 30 вентилятора 29 и торообразная смесительная камера 25 соединены между собой при помощи дугообразного патрубка 35, например, цилиндрического сечения, а тангенциально установленный патрубок 33 приемного стакана 30 и парубок 36 верхнего конуса 3 узла загрузки соединены между собой гибким трубопроводом 37, например, круглого сечения.

Дезинтегратор работает следующим образом. Исходный материал, например мел, поступает через загрузочную воронку 2 в полость 38, образованную верхним конусом 3 узла загрузки и внутренней поверхностью корпуса 1, где через направляющее кольцо 4 подается в рабочую зону измельчения - полость 17, образованную верхним диском 14 наружного ротора 11 и средним диском 18 внутреннего ротора 10 (Фиг.1).

Под действием вращающихся рабочих элементов 20, расположенных по спиралям на верхнем диске наружного ротора, частицы материала подвергаются ударам и первичному измельчению (Фиг.2). Так как роторы вращаются навстречу друг другу при помощи приводных шкивов 23, 24 с высокой частотой, то вторичному измельчению материал подвергается от рабочих элементов 21, расположенных по концентрической окружности на верхней части среднего диска 18, движущегося навстречу движению рабочих элементов 20, установленных на верхнем диске 14 наружного ротора 11. Дальнейшее измельчение материала происходит аналогично, то есть переходом от рабочих элементов 21 к следующему ряду рабочих элементов 20. После чего материал под действием центробежных сил, ударяясь о цилиндр 16 наружного ротора 11, сползает в рабочую зону измельчения - полость 17, расположенную в нижней части наружного 11 и внутреннего 10 роторов, где происходит повторное измельчение материала рабочими элементами 20, 21. Материал, увлекаемый воздушным потоком, образованным от разряжения, создаваемого крыльчаткой 22, прикрепленной к нижнему диску 15, и расположенными по спиралям рабочими элементами 20, движется к центральной части нижнего диска 15, где он выводится из зоны измельчения. Далее пылевоздушная смесь под действием потока воздуха, создаваемого крыльчаткой 22, получает восходящее направление движения и устремляется в верхнюю часть дезинтегратора, где при помощи усеченного конуса с дугообразной боковой поверхностью 7 проникает через окна 9 в первичную камеру узла загрузки, образованную средним 5 и нижним 6 конусами, и под действием центробежных сил разделяется на грубый и кондиционный продукт, который через окна 8 проходит во вторичную камеру узла загрузки, образованную средним 5 и верхним 3 конусами. Грубый же продукт, стекая по боковой поверхности нижнего конуса 6 и среднего конуса 5, попадает в рабочую зону - полость 17 на доизмельчение. После прохождения вторичной камеры узла загрузки кондиционный продукт через тангенциально установленный патрубок 36 удаляется из узла загрузки за счет разряжения, создаваемого крыльчаткой вентилятора 29, расположенного в нижней части корпуса 1 дезинтегратора. Далее через гибкий трубопровод 37 пылевоздушная смесь через тангенциально установленный патрубок 33, оснащенный шиберной заслонкой 34 для изменения входного сечения патрубка, поступает в приемный стакан 32 (Фиг.3). После этого пылевоздушная смесь протягивается вентилятором 29, установленным на валу 19 внутреннего ротора 10 узла измельчения, окруженным эксцентричным корпусом 30, закрепленным на диске 31, который находится в нижней части корпуса 1. Далее пылевоздушная смесь через дугообразный патрубок 35, соединяющий корпус вентилятора 30 и смесительную камеру 25 (Фиг.4), смешивается с различными добавками, вводимыми через загрузочный патрубок 26 и, отражаясь от вертикальной перегородки 28, выгружается через разгрузочный патрубок 27.

В зависимости от физико-механических свойств измельчаемого материала и диаметра дисков наружного и внутреннего роторов можно варьировать количеством спиралей, по которым расположены рабочие элементы 20, что позволит увеличить время воздействия на измельчаемый материал (Фиг.5).

Дезинтегратор может быть оснащен дополнительной торообразной смесительной камерой, закрепленной в верхней части корпуса дезинтегратора с вертикальной разделительной перегородкой и соединен с ее основной смесительной камерой при помощи трубопровода. Это позволит увеличить траекторию движения пылевоздушной смеси и улучшить качество смешения материалов (Фиг.6).

Конструкция дезинтегратора позволяет значительно интенсифицировать процесс измельчения, увеличить производительность и получить более тонкий продукт за счет использования внутреннего рецикла материальных потоков с возможностью классификации продукта по дисперсности фракционного состава. Кроме того, совмещение в одной машине процесса измельчения и смешения позволяет использовать данный вид оборудования в различных технологических схемах без применения дополнительного оборудования. Кроме этого, конструкция позволяет производить быструю разборку и сборку дезинтегратора, а также осуществлять быструю смену рабочих элементов, тем самым сокращать время остановки машины в период проведения диагностирования и ремонтных работ.