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 конической рабочей поверхностью.

Известна конструкция центробежной ударной мельницы (Авторское свидетельство СССР на изобретение №671839, В02С 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, В02С 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 незначительными нагрузками на измельчаемый материал и с отсутствием селективного воздействия на материал в зависимости от его крупности.

Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения за счет увеличения нагрузок на измельчаемый материал и селективного воздействия на материал в зависимости от его крупности.

Это достигается тем, что центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски. Согласно предложенному решению на верхней поверхности нижнего горизонтального диска жестко закреплены концентрические кольца с последовательно и равномерно расположенными радиальными сквозными прорезями по длине окружности каждого концентрического кольца и по его высоте, а также разбрасыватель с радиальными лопатками. Каждая из радиальных лопаток примыкает торцевой поверхностью к внутреннему концентрическому кольцу, при этом рабочая поверхность каждой радиальной лопатки находится на одной плоскости с задней стенкой радиальной сквозной прорези внутреннего концентрического кольца по направлению вращения нижнего горизонтального диска. На нижней поверхности верхнего горизонтального диска жестко закреплены вертикальные кольцевые выступы, по длине внутренней и внешней боковой поверхности каждого из которых последовательно и равномерно расположены полукруглые выступы, расположенные между концентрическими кольцами нижнего горизонтального диска. Радиальный зазор между концентрическими кольцами и вертикальными кольцевыми выступами, а также между концентрическими кольцами и полукруглыми выступами равномерно уменьшается от центра к периферии горизонтальных дисков соответственно от D_max до 0,5 D_max и от 0,5 D_max до 0,1 D_max, где D_max - максимальный размер частиц измельчаемого материала. Имеется технологический вертикальный зазор между нижними торцами вертикальных кольцевых выступов и верхней поверхностью нижнего горизонтального диска. Ширина каждой радиальной сквозной прорези превышает D_max. Между смежными полукруглыми выступами каждого вертикального кольцевого выступа по его высоте выполнены радиальные сквозные прямоугольные отверстия с шириной, превышающей D_max.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен продольный разрез измельчителя; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (концентрические выступы); на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1(вертикальные кольцевые выступы); на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1 (полукруглые выступы).

Центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками, противоположно вращающиеся верхний 4 и нижний 5 горизонтальные диски. Верхний горизонтальный диск 4 получает вращение от загрузочного патрубка 2, а нижний горизонтальный диск 5 вращается от нижнего вала 6. На верхней поверхности нижнего горизонтального диска 5 жестко закреплены концентрические кольца 7, например прямоугольного поперечного сечения, с последовательно и равномерно расположенными радиальными сквозными прорезями 8 по длине окружности каждого концентрического кольца 7 и по его высоте. В центре нижнего горизонтального диска 5 жестко закреплен, например сваркой, разбрасыватель 9 с радиальными лопатками 10. Каждая из радиальных лопаток 10 примыкает торцевой поверхностью к внутреннему концентрическому кольцу 7, при этом рабочая поверхность каждой радиальной лопатки 10 находится на одной плоскости с задней стенкой радиальной сквозной прорези 8 внутреннего концентрического кольца 7 по направлению вращения нижнего горизонтального диска 5 (фиг. 2). На нижней поверхности верхнего горизонтального диска 4 жестко закреплены вертикальные кольцевые выступы 11, по длине внутренней и внешней боковой поверхности каждого из которых последовательно и равномерно расположены полукруглые выступы 12, располагающиеся между концентрическими кольцами 7 нижнего горизонтального диска 5. Радиальный зазор между концентрическими кольцами 7 и вертикальными кольцевыми выступами 11, а также между концентрическими кольцами 7 и полукруглыми выступами 12 равномерно уменьшается от центра к периферии горизонтальных дисков 4 и 5 соответственно от D_max до 0,5 D_max и от 0,5 D_max до 0,1 D_max, где D_max - максимальный размер частиц измельчаемого материала. Имеется технологический вертикальный зазор между нижними торцами 13 вертикальных кольцевых выступов 11 и верхней поверхностью нижнего горизонтального диска 5. Ширина каждой радиальной сквозной прорези 8 превышает D_max. Между смежными полукруглыми выступами 12 каждого вертикального кольцевого выступа 11 по его высоте выполнены радиальные сквозные прямоугольные отверстия 14 с шириной, превышающей D_max. В случае необходимости имеется возможность поднятия верхнего диска 4 за счет пружинной опоры 15.

Центробежный дисковый измельчитель работает следующим образом. Измельчаемый материал, например известняк влажностью до 2%, попадает в загрузочный патрубок 2, затем в рабочий объем между горизонтальными поверхностями нижнего 5 и верхнего 4 дисков, вращающихся в противоположные стороны соответственно от нижнего вала 6 и загрузочного патрубка 2. Частицы материала попадают на радиальные лопатки 10 разбрасывателя 9, с которых они направляются в радиальные сквозные прорези 8 внутреннего концентрического кольца 7, расположенного на верхней поверхности нижнего горизонтального диска 5. На выходе из радиальных сквозных прорезей 8 частицы попадают в рабочее пространство между внешней боковой поверхностью концентрических колец 7 нижнего горизонтального диска 5 и внутренней боковой поверхностью вертикальных кольцевых выступов 11 верхнего горизонтального диска 4. При наличии полукруглых выступов 12 на внутренней боковой поверхности вертикальных кольцевых выступов 11 и вращении горизонтальных дисков 4 и 5 в противоположные стороны вышеуказанное рабочее пространство изменяется в радиальном направлении с высокой частотой. При этом на частицы материала действуют раздавливающие и истирающие нагрузки, причем данное воздействие имеет высокоскоростной циклический характер. Частицы материала предварительно разрушаются и через радиальные сквозные прямоугольные отверстия 14 между смежными полукруглыми выступами 12 каждого вертикального кольцевого выступа 11 направляются к следующим концентрическим кольцам 7 нижнего горизонтального диска 5. При наличии полукруглых выступов 12 на внешней боковой поверхности вертикальных кольцевых выступов 11 сохраняется характер и вид нагрузок на частицы материала. При достижении необходимого размера частицы материала проходят через радиальные сквозные прямоугольные отверстия 14 между смежными полукруглыми выступами 12 каждого вертикального кольцевого выступа 11. Крупные частицы материала остаются в рабочем объеме между концентрическими кольцами 7 и вертикальными кольцевыми выступами 11, между нижними торцами 13 которых и верхней поверхностью нижнего горизонтального диска 5 имеется технологический зазор. Готовые по размеру частицы направляются к периферийной части нижнего диска 5 и в сторону разгрузочного патрубка 3. Недробимые куски материала разгружаются за счет поднятия верхнего диска 4 при сжатии пружинной опоры 15. Готовый продукт удаляется из корпуса 1 через разгрузочный патрубок 3. Так как частицы материала при перемещении от центра к периферии дисков 4 и 5 уменьшаются в размерах, соответственно, радиальный зазор между концентрическими кольцами 7 и полукруглыми выступами 12 равномерно уменьшается от центра к периферии горизонтальных дисков 4 и 5 от 0,5 D_max до 0,1 D_max. Для исключения заклинивания материала радиальный зазор между концентрическими кольцами 7 и вертикальными кольцевыми выступами 11 равномерно уменьшается от D_max до 0,5 D_max. Для исключения забивания материалом ширина радиальных сквозных прорезей 8 и радиальных сквозных прямоугольных отверстий 14 превышает D_max. Для обеспечения необходимой пропускной способности рабочего пространства между горизонтальными дисками 4 и 5 суммарная площадь поперечного сечения радиальных сквозных прорезей 8 каждого концентрического кольца 7 и радиальных сквозных прямоугольных отверстий 14 каждого вертикального кольцевого выступа 11 должна превышать площадь поперечного сечения загрузочного патрубка 2. Для обеспечения работы дискового измельчителя имеется технологический вертикальный зазор между нижними торцами 13 вертикальных кольцевых выступов 11 и верхней поверхностью нижнего горизонтального диска 5.

Конструкция центробежного дискового измельчителя с противоположно вращающимися верхним 4 и нижним 5 горизонтальными дисками, имеющими соответственно вертикальные кольцевые выступы 11 с полукруглыми выступами 12 и концентрические кольца 7 позволяет обеспечить повышение нагрузок на измельчаемый материал и селективное воздействие на измельчаемый материал в зависимости от крупности частиц.

Все вышесказанное позволит повысить эффективность процесса измельчения, тем самым увеличить производительность по готовому классу измельчаемого материала.