CENTRIFUGAL DISK GRINDER
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 ротора в виде дисков с конической рабочей поверхностью.
Известна конструкция центробежной ударной мельницы, 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 (Авторское свидетельство СССР на изобретение №671839, В02С 13/14, опубл. 05.07.1979, бюл. № 25).
Недостатками известной конструкции 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 данное устройство характеризуется низкой эффективностью процесса измельчения. Это связано с отсутствием селективного воздействия на частицы материала и низкой производительностью по готовому продукту.
Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения и производительности по готовому продукту за счет селективного воздействия на частицы материала.
max
max
max
max
max
max
max
Это достигается тем, что центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски.  Согласно предложенному решению, нижний диск имеет коническую рабочую поверхность с углом наклона образующей к горизонту, превышающем угол естественного откоса материала.  Верхний диск состоит из последовательно друг за другом жестко закрепленных от центра к периферии конических ступеней, угол расположения рабочей поверхности каждой из которых к рабочей поверхности нижнего диска уменьшается от центра дисков к их периферии. В конце рабочей поверхности каждой конической ступени верхнего диска жестко прикреплены вертикальные отбойные кольца.  Вертикальный зазор между нижними торцами вертикальных отбойных колец и конической рабочей поверхностью нижнего диска уменьшается от центра к периферии на каждой конической ступени соответственно от (1,0...1,5)D до (0,5…1,0)D, от (0,5...1,0)D  до   (0,5…0,2)D, от (0,5...0,2)D  до   (0,2…0,1)D, где  D  –  максимальный размер частиц исходного материала. К коническим рабочим поверхностям нижнего и верхнего дисков жестко прикреплены криволинейные рабочие элементы прямоугольного поперечного сечения по направлению их вращения, высота которых, а также высота вертикальных отбойных колец уменьшается пропорционально уменьшению вертикального зазора между рабочими поверхностями дисков.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез измельчителя; на фиг.2 - А-А на фиг.1 (криволинейные рабочие элементы); на фиг.3 – разрез Б-Б на фиг. 1 (вертикальные отбойные кольца).
1
2
3
1
2
3
max
max
max
max
max
max
max
Центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками, противоположно вращающиеся верхний 4 и нижний 5 диски. Нижний диск 5 имеет коническую рабочую поверхность 6 с углом β наклона образующей к горизонту, превышающем угол α естественного откоса материала.  Верхний диск 4, имеющий коническую рабочую поверхность 7, состоит из последовательно жестко закрепленных друг за другом, например сваркой,  от центра к периферии  конических ступеней 8, 9, 10, угол β, β, и β расположения рабочей поверхности каждой из которых к рабочей поверхности 6 нижнего диска 5 уменьшается от центра дисков 4 и 5 к их периферии (β > β > β). В конце рабочей поверхности 7 каждой конической ступени 8, 9, 10 верхнего диска 4 жестко прикреплены, например сваркой, вертикальные отбойные кольца 11.  Вертикальный зазор между нижними торцами 12 вертикальных отбойных колец 11 и конической рабочей  поверхностью 6 нижнего диска 5 уменьшается от центра к периферии на каждой конической ступени 8, 9, 10 соответственно от (1,0...1,5)D  до   (0,5…1,0)D, от (0,5...1,0)D  до   (0,5…0,2)D, от (0,5...0,2)D  до   (0,2…0,1)D, где  D  –  максимальный размер частиц исходного материала. К коническим рабочим поверхностям 6 и 7 нижнего 5 и верхнего 4 дисков жестко прикреплены, например сваркой,  криволинейные рабочие элементы 13 прямоугольного поперечного сечения по направлению  их вращения, высота которых, а также высота вертикальных отбойных колец 11 уменьшается пропорционально уменьшению вертикального зазора между рабочими поверхностями дисков 4 и 5.  В случае необходимости имеется возможность поднятия верхнего диска 4 за счет пружинной опоры 14.
Центробежный дисковый измельчитель работает следующим образом. Измельчаемый материал, например известняк влажностью до 2%, попадает в  загрузочный патрубок 2, после чего под действием центробежной силы  направляется в рабочий объем между коническими рабочими поверхностями 6 и 7 нижнего 5  и верхнего 4 дисков с криволинейными рабочими элементами 13. Так как вертикальный зазор между коническими рабочими поверхностями 6 и 7 равномерно уменьшается на каждой конической ступени 8, 9, 10 от центра дисков 4 и 5 к их периферии,  частицы распределяются на каждой конической ступени 8, 9, 10 в соответствии с их размерами.
Крупные частицы измельчаются  посредством криволинейных рабочих элементов 13 в пространстве каждой конической ступени 8, 9, 10 между  конической рабочей поверхностью 6 нижнего диска 5  и конической рабочей  поверхностью  7  верхнего диска 4 преимущественно за счет раздавливания.  По мере уменьшения размеров частиц происходит их радиальное перемещение на каждой  конической ступени 8, 9, 10 от центра вращения дисков  4 и 5 к их периферии, при этом мелкие частицы измельчаются преимущественно за счет истирания. В конце каждой конической ступени 8, 9, 10 недостаточно измельченные частицы задерживаются с помощью вертикальных отбойных колец 11 и дополнительно измельчаются до тех пор, пока они не пройдут в зазор между нижними кромками 12 вертикальных отбойных колец 11 и  конической рабочей поверхностью  6 нижнего диска 5. При значительной частоте встречного вращения верхнего  4 и нижнего 5 дисков  частицы материала испытывают интенсивные ударные, раздавливающие и истирающие нагрузки посредством криволинейных рабочих элементов 13 прямоугольного поперечного сечения, закрепленных на конических рабочих поверхностях 6 и 7 дисков 5 и 4, что увеличивает эффективность измельчения. На каждой конической ступени 8, 9, 10 верхнего диска 4 вертикальные отбойные кольца 11 выполняют функцию разделения материала по крупности, что способствует селективному воздействию на частицы в зависимости от их крупности. Пройдя внешнюю коническую ступень 10, готовый продукт потоком воздуха выносится из корпуса 1 через разгрузочный патрубок 3. Недробимый материал проходит через рабочий объем путем поднятия верхнего диска 4.
Максимальная величина зазора между коническими рабочими поверхностями 6 и 7 дисков 5 и 4 обусловлена возможностью подачи и захвата кусков материала с максимальным размером, а минимальная величина зазора обусловлена возможностью получения готового продукта определенного класса.  Установка  конических рабочих поверхностей 7 и 6   верхнего 4 и нижнего 5 дисков с углом β наклона образующей к горизонту, превышающем угол α естественного откоса материала, обеспечивает повышение интенсивности прохождения частиц  материала в рабочем пространстве между коническими рабочими поверхностями 6 и 7 и повышение интенсивности воздействия криволинейных рабочих элементов 13 на материал. Наличие пружинной опоры 14 исключает заклинивание частиц материала между верхним 4 диском и нижним 5 диском.  Уменьшение зазора между  коническими рабочими поверхностями 7 и 6 верхнего диска 4 и нижнего диска 5 и наличие вертикальных отбойных колец 11 обеспечивает распределение частиц по радиальному размеру рабочего пространства в зависимости от крупности частиц, что обеспечивает  селективное воздействие на материал.   Таким образом, осуществляется селективное воздействие на частицы материала по мере уменьшения их размеров.
Все вышесказанное позволит повысить эффективность процесса измельчения и увеличить производительность по готовому продукту за счет селективного воздействия на измельчаемый материал.