Результат интеллектуальной деятельности: Центробежная дисковая мельница

Изобретение относится к области оборудования для измельчения различных материалов и может быть использовано в строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известно устройство «Центробежный измельчитель встречного удара» (патент на изобретение РФ №2150323, В02С 13/20, 10.06.2000 г., бюл. №16), которое содержит цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным отверстиями, соосно установленные вертикально верхний полый и нижний роторы, снабженные отбойными плитами, между которыми образована рабочая камера, отбойные плиты на внутренней поверхности ступеней верхнего ротора ориентированы по нормали к направлению вектора сообщая импульсы нижнему рабочему органу.

Недостатком известной конструкции является низкая эффективность процесса измельчения, в связи с тем, что происходит отложение мелких частиц измельчаемого материала в рабочей камере, что создает условия демпфирования ударных нагрузок и в целом снижает эффективность процесса измельчения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, принятым за прототип является центробежный дисковый измельчитель (патент РФ на полезную модель №145376, В02С 13/20, 20.09.2014 г., бюл. №26), содержащий цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся плоские верхний и нижний диски с ударными элементами, выполненными в виде спиралей, направление которых совпадает с направлением вращения соответствующего диска.

С существенными признаками заявляемого изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками и вращающиеся во встречных направлениях верхний и нижний диски с ударными элементами, которые образуют спирали на верхнем и нижнем дисках и направлены в противоположные стороны.

Однако данное устройство характеризуется низкой эффективностью процесса измельчения, в ввиду того, что мелкие частицы измельчаемого материала скапливаются в нижних зонах спиралей, прилегающих к плоскости дисков образуя плотный слой, который демпфирует ударные нагрузки, существенно снижая эффективность процесса измельчения.

Изобретение направленно на повышение эффективности процесса измельчения за счет увеличения интенсивности воздушного потока.

Центробежная дисковая мельница, содержащая цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками и вращающиеся во встречных направлениях верхний и нижний диски с ударными элементами. Ударные элементы образуют спирали на верхнем и нижнем дисках и направлены в противоположные стороны, отличающаяся тем, что ударные элементы выполнены в виде вертикально установленных пальцев, шаг которых от оси центра диска к его периферии уменьшается. Диаметр верхнего диска больше чем диаметр нижнего диска, а к торцу верхнего диска жестко прикреплены вентиляторные лопасти, нижний конец которых расположен ниже верхней плоскости нижнего диска. По центру нижнего диска установлено коническое распределительное устройство.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен продольный разрез центробежной дисковой мельницы, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Центробежная мельница содержит цилиндрический корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками. В цилиндрическом корпусе 1 установлены горизонтальные верхний 4 и нижний 5 диски (фиг. 1), внутреннее пространство которых образует рабочую камеру. На верхнем 4 и нижнем 5 дисках (фиг. 2; фиг. 3) закреплены, например, сваркой, ударные элементы 6 и 7, соответственно, выполненные в пальцем, расположенных по спирали. Расстояние между ударными элементами 6 на верхнем горизонтальном диске 4 уменьшается от центра к периферии диска (фиг. 2). Также расстояние между ударными элементами 7 на нижнем горизонтальном диске 5 уменьшается от центра к периферии (фиг. 3).

К торцу одного из дисков, например, верхнего диска 4, жестко, например сваркой, закреплены вентиляторные лопасти 8. При таком расположении вентиляторных лопастей диаметр D₁ (фиг. 2) верхнего диска 4 должен быть больше диаметра D₂ нижнего диска 5 (D₁>D₂). Внутренний конец вентиляторных лопастей, например нижний конец 9 (фиг. 1) вентиляторных лопастей 8 расположен ниже верхней плоскости 10 нижнего горизонтального диска 5. По центру нижнего горизонтального диска 5 установлено коническое распределительное устройство 11, выполненное, например, в виде конуса с продольными ребрами. Горизонтальные верхний 4 и нижний 5 диски имеют возможность вращаться во встречных направлениях (фиг. 2) и (фиг. 3).

Центробежная дисковая мельница работает следующим образом. При включении электропривода (на чертеже не показан) начинают вращаться во встречных направлениях, показанных стрелками на фиг. 1, верхний диск 4 с ударными элементами 6 и вентиляторными лопастями 8 и нижний диск 5 вентиляторными лопастями 8 создается воздушный поток, за счет расположения нижнего конца лопасти 9 выше плоскости дисков 10, направленный от загрузочного патрубка 2 через рабочую камеру между дисками 4, 5 и ударными элементами 6, 7 разгрузочному патрубку 3.

Через загрузочный патрубок 2 в цилиндрический корпус 1 подается измельчаемый материал, например мрамор размером менее 10 мм, который под действием собственного веса поступает на коническое распределительное устройство 11. Затем куски материала равномерно поступают вдоль ребер, расположенных на поверхности конического распределительного устройства 11 на ударные элементы 7 ударяются об них, отлетают на ударные элементы 6 верхнего диска 4 разрушаются. Далее, перемещаясь между ударными элементами 6,7 частицы интенсивно измельчаются. В этот момент воздушный поток выносит частицы материала, например, размером менее 1 мм из рабочей камеры и направляет их к разгрузочному патрубку 3.

Наличие распределительного устройства 11, установленного на нижнем горизонтальном диске 5 обеспечивает равномерную подачу измельчаемого материала в корпус мельницы.

Ударные элементы 6 и 7 в виде вертикально установленных пальцев, размещены по спирали с уменьшающимся шагом от центра горизонтальных дисков 4, 5 к их периферии позволяют классифицировать материал. По мере перемещения частиц измельчаемого материала под действием центробежной силы и в следствие соударения с ударными элементами 6, 7 размер частиц уменьшается, увеличивается их количество, в связи с этим, для увеличения количества соударений частиц измельчаемого материала с ударными элементами 6, 7 шаг между ударными элементами 6 и 7 уменьшается от центра дисков к их периферии.

Для принудительного отбора мелких частиц из зоны дробления на торце верхнего диска 4 установлены вентиляторные лопасти 8, которые создают необходимый воздушный поток, за счет расположения нижнего конца лопасти 9 выше плоскости дисков 10, в направлении от центра дисков 4, 5 к периферии. Проходя между ударными элементами воздушный поток увлекает с собой мелкую фракцию из зоны измельчения и направляет в зону осаждения. Своевременное удаление мелких частиц предотвращает их переизмельчение и осаждение в рабочей камере. Интенсивность воздушного потока регулируется частотой вращения диска 4 и количеством вентиляторных лопастей 8. Вращение дисков 4 и 5 с разной частотой создают условие большей турбулизации двухфазного потока (частицы измельчаемого материала и воздух) и внутримельничной классификации измельчаемого материала в рабочей камере центробежной мельницы.

Длинна вентиляторных лопастей 8 должна быть такой, чтобы перекрывался зазор между дисками 4 и 5, т.е. нижний конец 9 вентиляторной лопасти 8 должен быть ниже верхней плоскости 10 нижнего диска 5. Если лопасть 8 будет короче, например, доходить до половины зазора между дисками 4, 5, то интенсивность воздушного потока существенно уменьшится и мелкие частицы не будут удаляться из рабочей камеры, что приведет к их переизмельчению и снижению в целом эффективности процесса измельчения. Диаметр D₁ верхнего диска 4 должен быть больше диаметра D₂ нижнего диска 5. Это условие необходимо, чтобы обеспечить крепление вентиляторных лопастей 8 к торцу диска 4. Если диаметры дисков 4 и 5 будут равны D₁=D₂ то вентиляторные лопасти 8 будут соприкасаться с торцом нижнего диска 5, что недопустимо и может привести к поломке.

По мере перемещения частиц от центра дисков к периферии размер частиц уменьшается, а количество ударных элементов возрастает, что увеличивает количество ударных воздействий и количество частиц измельчаемого материала. После каждого акта разрушения частиц, всегда имеются частицы размером менее 1 мм, которые постоянно выводятся из зоны измельчения. Вследствие вращения дисков 4, 5 во встречных направлениях возникают разрывные нагрузки, действующие на частицы, а вращение дисков с разной частотой существенно турбулизирует двухфазный поток и способствует более интенсивному выводу мелких частиц из зоны измельчения в готовый продукт. Предложенное изобретение повышает тонкость помола и эффективность процесса измельчения, за счет увеличения интенсивности воздушного потока.