ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МЕЛЬНИЦА
CENTRIFUGAL MILL

Изобретение относится к устройствам  для  измельчения различных материалов и может быть использовано при производстве строительных материалов, а также в других отраслях промышленности.
Известна центробежная мельница, (Семикопенко И.А., Воронов В.П., Горбань Т.Л., Лунев А.С. Определение мощности, затрачиваемой на измельчение частиц материала в центробежной противоточной мельнице с учетом влияния встречных потоков // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, № 3, 2016, с. 84-86), содержащая корпус с загрузочным патрубком на его крышке и выгрузочным патрубком, а также установленный в нем ротор с  разгонными лопатками.
Известна также 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).
Технической проблемой известных конструкций является низкая эффективность процесса измельчения и низкая тонкость помола.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, принятому за прототип,  является  центробежная мельница (Патент  РФ на изобретение № 2567522, В02С 13/26, опубл. 10.11. 2015, бюл. № 31), содержащая два корпуса, размещенных в одной плоскости и соединенных между собой тангенциальным каналом, общим для обоих корпусов, в каждом корпусе имеется выполненный  с возможностью  вращения в направлении соответствующего выходного отверстия канала ротор, на котором закреплены  разгонные лопатки, в тангенциальном канале  имеется  выгрузочный патрубок, равноудаленный от осей вращения роторов, загрузочные патрубки в каждом корпусе для подачи измельчаемого материала расположены на дуге окружности, равной 50…280°,  считая от прямой, проходящей через центры вращения роторов и радиусом, равным 1/4…3/4 радиуса  ротора с центром  на вертикальной оси последнего, на нижнем торце каждого загрузочного патрубка имеется наклонный срез под углом 45° со стороны, противоположной вращению соответствующего ротора, каждая разгонная лопатка имеет вырез, соответствующий профилю загрузочного патрубка с обеспечением технологического зазора, боковые стенки тангенциального канала сходятся в плоскости симметрии мельницы, угол между сходящимися стенками составляет 120-150°.
С существенными признаками заявленного изобретения совпадает  следующая совокупность признаков прототипа:  два корпуса,  соединенных между собой тангенциальным каналом.  В каждом корпусе имеется выполненный  с возможностью  вращения в направлении соответствующего выходного отверстия канала ротор, на котором закреплены  разгонные лопатки.  В тангенциальном канале  имеется  выгрузочный патрубок, равноудаленный от осей вращения роторов.  Загрузочные патрубки в каждом корпусе для подачи измельчаемого материала расположены на дуге окружности, равной 50…280° , считая от прямой, проходящей через центры вращения роторов и радиусом, равным 1/4…3/4 радиуса  ротора с центром  на вертикальной оси последнего.  Каждая разгонная лопатка имеет вырез, соответствующий профилю загрузочного патрубка с обеспечением технологического зазора. Боковые стенки тангенциального канала сходятся в плоскости симметрии мельницы.  Угол между сходящимися стенками составляет 120-150°.
Несмотря на то, что в прототипе  относительная скорость движения измельчаемого материала составляет более 300 м/с,  имеет место низкая эффективность помола материала. Это обусловлено низкой пропускной способностью загрузочного патрубка и отсутствием селективного воздействия на частицы материала в зависимости от их крупности.
Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения за счет увеличения производительности по готовому продукту и селективного воздействия на материал в зависимости от крупности частиц.
max
max
max
Это достигается тем, что центробежная мельница содержит два корпуса, соединенных между собой тангенциальным  каналом, боковые стенки которого сходятся в плоскости симметрии мельницы под углом 120-150°. В каждом корпусе имеется загрузочный патрубок и выполненный с возможностью вращения в направлении соответствующего выходного отверстия канала ротор с разгонными лопатками. Каждая разгонная лопатка имеет вырез, соответствующий профилю соответствующего загрузочного патрубка с обеспечением технологического зазора. В тангенциальном канале  имеется выгрузочный патрубок,  равноудаленный от осей вращения роторов. Согласно предложенному решению каждый ротор состоит из верхнего и нижнего горизонтальных дисков, на которых закреплены разгонные лопатки высотой  более 2D, где D - максимальный размер частицы загружаемого материала. Над верхним горизонтальным диском и над нижним горизонтальным диском в каждом корпусе жестко закреплены соответственно вертикальный и наклонный загрузочные патрубки, соответственно большего и меньшего  диаметра. Наклонные  загрузочные патрубки  расположены к горизонту под углом, превышающем угол естественного откоса материала. Нижние торцы всех загрузочных патрубков расположены с обеспечением технологического зазора над поверхностями горизонтальных дисков на дуге окружности, равной 50 - 280°, считая от прямой, проходящей через центры вращения роторов и радиусом, равным  1/4 - 3/4 радиуса  ротора с центром  на вертикальной оси последнего. На нижнем торце каждого загрузочного патрубка  имеется квадратный вырез размером D со стороны, противоположной вращению соответствующего ротора. Разгонные лопатки каждого нижнего горизонтального диска имеют меньшую длину разгонных лопаток каждого верхнего горизонтального диска, при этом диаметры дисков соответствуют длинам разгонных лопаток.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен продольный разрез центробежной мельницы; на фиг. 2 – разрез А-А на фиг. 1 (поперечный разрез центробежной мельницы); на фиг. 3 –  разрез Б-Б на фиг. 1 (поперечный разрез центробежной мельницы); на фиг. 4 –  вид В на фиг.1 (вертикальный загрузочный патрубок); на фиг. 5 – вид Г на фиг.1 (наклонный загрузочный патрубок).
max
max
max
Центробежная мельница содержит два корпуса 1, соединенных между собой тангенциальным  каналом 2, общим для обоих корпусов.  Боковые стенки 3 тангенциального канала  2 сходятся в плоскости симметрии мельницы. Угол между сходящимися боковыми стенками 3 составляет 120-150°. В каждом корпусе 1 имеются загрузочные патрубки 4 и 5 и выполненный с возможностью вращения в  направлении соответствующего выходного отверстия тангенциального канала 2 ротор  6 с разгонными лопатками  7 и 8. Каждая разгонная лопатка 7 и 8 имеет вырез, соответственно 9 и 10, соответствующий профилю соответствующего загрузочного патрубка 4 и 5 с обеспечением технологического зазора. В тангенциальном канале 2 имеется выгрузочный патрубок 11, равноудаленный от осей вращения роторов 6. Каждый ротор 6 состоит из верхнего 12 и нижнего 13 горизонтальных дисков, на которых соответственно закреплены, например сваркой, разгонные лопатки 7 и 8 высотой более 2D, где D - максимальный размер частицы загружаемого материала. Над верхним горизонтальным диском 12 и над нижним горизонтальным диском 13 в каждом корпусе 1 жестко закреплены, например сваркой, соответственно вертикальный 4 (фиг. 4) и наклонный 5 (фиг. 5) загрузочные патрубки, соответственно большего и меньшего диаметра. Наклонные загрузочные патрубки  5  расположены к горизонту под углом, превышающем угол естественного откоса материала.  Нижние торцы 14 и 15 всех загрузочных патрубков 4 и 5 расположены с обеспечением технологического зазора над поверхностями горизонтальных дисков 12 и 13 на дуге окружности, равной (50 - 280°), считая от прямой, проходящей через центры вращения роторов 6 и радиусом, равным  (1/4 - ¾) радиуса  ротора  6 с центром  на вертикальной оси последнего. На нижнем торце  14 и 15 каждого загрузочного патрубка, соответственно  4  и 5 имеется квадратный  вырез 16 размером D со стороны, противоположной вращению соответствующего ротора 6.  Разгонные лопатки 8 каждого нижнего 13 горизонтального диска имеют меньшую длину разгонных лопаток  7 каждого верхнего  12 горизонтального диска, при этом диаметры дисков  12 и 13 соответствуют длинам разгонных лопаток 7 и 8.
Центробежная мельница работает следующим образом.
Измельчаемый материал, например известняк,  через вертикальные 4 загрузочные патрубки  и наклонные 5 загрузочные патрубки   подается соответственно на верхние 12 горизонтальные диски  и нижние 13 горизонтальные диски роторов 6, расположенных в корпусах 1.   Материал  под действием силы тяжести  направляется на верхнюю поверхность верхних  12 и нижних 13 горизонтальных дисков.  Ввиду того, что нижние торцы 14 и 15 загрузочных патрубков  4 и  5   каждого корпуса 1 смещены относительно осей вращения роторов 6, измельчаемый материал в каждый промежуток времени попадает только на одну из разгонных лопаток 7 и 8. При этом в зависимости от свойств и размера измельчаемого материала нижние торцы 14 и 15  загрузочных патрубков 4 и 5  располагаются на дуге окружности, равной (50…280°), считая от прямой, проходящей через центры вращения роторов 6  и радиусом, равным (1/4…3/4) радиуса ротора 6 с центром на вертикальной оси последнего.  Такое расположение нижних торцов  14 и 15 загрузочных патрубков 4 и 5 в плане обеспечивает своевременный отрыв частиц материала от рабочей поверхности разгонных лопаток 7 и 8 и движение потоков измельчаемого материала в тангенциальном канале 2.
max
Крупные частицы подаются через вертикальный загрузочный патрубок 4 большего диаметра на верхний горизонтальный диск 12. Так как длина разгонных лопаток 7 верхнего горизонтального диска 12 больше длины разгонных лопаток 8  нижнего горизонтального диска 13, частицы материала сходят с разгонных лопаток 7 верхнего  12 горизонтального диска позже, чем с разгонных лопаток 8 нижнего 13 горизонтального диска и перемещаются в тангенциальный канал 2 в соосных встречных потоках. Крупные частицы разрушаются при лобовых соударениях во встречных соосных потоках. Мелкие частицы подаются через наклонный загрузочный патрубок 5 меньшего диаметра на нижний горизонтальный диск 13. Так как длина разгонных лопаток 8 нижнего горизонтального диска 13 меньше длины разгонных лопаток 7 верхнего горизонтального диска 12, частицы материала сходят с разгонных лопаток 8 нижнего горизонтального диска 13 раньше и направляются с нижних горизонтальных дисков 13 в тангенциальный канал 2 в пересекающихся потоках.   Разрушение мелких частиц осуществляется преимущественно за счет истирающих нагрузок. Скорость  частиц, направляемых навстречу друг другу из корпусов 1 в тангенциальный канал 2, превышает скорость разрушения частицы материала,  в результате чего происходит их эффективное измельчение. Частицы измельченного материала из тангенциального канала 2 направляются в выгрузочный патрубок 11. Для предотвращения заклинивания частиц материала в технологических зазорах между нижними торцами 14 и 15 загрузочных патрубков  4 и 5 и поверхностью горизонтальных дисков 12 и 13 на нижнем торце 14 и 15 каждого загрузочного патрубка  4 и 5  имеется квадратный вырез 16 размером D со стороны, противоположной вращению соответствующего ротора  6. Угол наклона наклонного загрузочного патрубка 5, превышающий угол естественного откоса материала, обеспечивает подачу мелкой фракции на нижний горизонтальный диск 13. Для обеспечения работы разгонных лопаток 7 и 8 верхнего 12 и нижнего 13 горизонтальных дисков каждая разгонная лопатка 7 и 8 имеет квадратный вырез 9 и 10, соответствующий профилю соответствующего загрузочного патрубка 4 и 5 с обеспечением технологического зазора. Для обеспечения селективного воздействия на частицы материала в зависимости от их крупности во встречных лобовых и пересекающихся потоках  разгонные лопатки 8 каждого нижнего 13 горизонтального диска имеют меньшую длину разгонных лопаток 7 каждого верхнего  12 горизонтального диска, при этом диаметр вертикальных загрузочных патрубков 4 больше диаметра наклонных загрузочных патрубков  5. При раздельной подаче в вертикальные загрузочные патрубки 4 крупных частиц и в наклонные загрузочные патрубки 5 мелких частиц суммарная производительность мельницы возрастает. Форма тангенциального канала 2 дает возможность встречного движения различных частиц в лобовых и пересекающихся потоках.
Таким образом, повышается эффективность процесса измельчения за счет увеличения производительности по готовому продукту и селективного воздействия на материал в зависимости от крупности частиц.