УСТРОЙСТВО СЕПАРАЦИИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
DEVICE FOR SEPARATION OF LOOSE MATERIALS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к средствам самоизмельчения и сепарации различных твердых материалов и может найти применение во многих отраслях промышленности.
Уровень техники
Известно устройство для измельчения сыпучих материалов, содержащее два помольных конусообразных диска, установленных с возможностью встречного вращения, установленных на одном неподвижном валу с образованием между их рабочими поверхностями зоны помола, имеющей со стороны одного помольного конусообразного диска канал по оси опорного вала, для подачи материала и воздуха в зону измельчения и кольцевой корпус, ограничивающий приемную полость для измельченного продукта кольцевой щели для выпуска готового продукта (см. [1] пат. РФ №2397021, МПК В02С 13/22, опубл. 20.08.2010).
Недостатком данного устройства является абразивное воздействие измельчаемого материала на элементы конструкции устройства, а также недостаточная эффективность, в связи невозможностью контролировать ширину калибровочной щели ввиду температурного расширения деталей, отсутствием получения контролируемой тонины по крупности частиц при выходе из зоны измельчения.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является устройство для измельчения сыпучих материалов (см. [2] пат. РФ №2457033, МПК В02С 7/12, опубл. 27.07.2012), включающее два помольных диска встречного вращения, установленных на одном неподвижном валу с образованием между их рабочими поверхностями зоны помола и кольцевой щели для выпуска готового продукта, при этом рабочая поверхность каждого помольного диска выполнена с углублениями, разделенными радиальными перегородками, внешние поверхности которых лежат на конической геометрической поверхности.
К недостаткам прототипа относятся: невозможность контролирования ширины калибровочной щели (в виду температурного расширения, торцевого биения, дисбалансов, абразивного износа, который всегда присутствует независимо от размеров частиц) и соответственно нет гарантированной фракции помола, необходимость подвода сжатого воздуха.
Сущность изобретения
Задачей, решаемой заявленным изобретением, является создание непрерывного процесса самоизмельчения и сепарации в одном устройстве для получения готового продукта с верхним контролируемым пределом размеров частиц необходимой тонины, самоизмельчение исходного сырья, при отсутствии мелющих тел за счет столкновения частиц между собой и с элементами конструкции рабочей камеры.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении удельного расхода энергии, исключение отдельной операции сепарирования, снижение металлоемкости, получении готового продукта с заданной крупностью частиц, исключение мелющих тел.
Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что устройство сепарации сыпучих материалов содержит два помольных вогнутых аэродинамических колеса, установленных соосно на по меньшей мере одной неподвижной полой оси с отверстиями для подачи исходного материала, сообщающимися с рабочей камерой, аэродинамические колеса выполнены с возможностью встречного вращения и регулирования зазора между собой с образованием зоны самоизмельчения между рабочими поверхностями колес, расположенных внутри кожуха с отверстием для выхода готового продукта, при этом между встречно вращающимися колесами на их периферии выполнен регулируемый выпускной кольцевой зазор, заполненный воздушной кольцевой оболочкой с повышенным давлением, создаваемой элементами для сжатого воздуха.
Технический результат также достигается за счет того, что элементы для создания сжатого воздуха выполнены в виде лопаток, расположенных по окружности на периферии каждого аэродинамического колеса по меньшей мере в один ряд и находящиеся напротив соответствующей кольцевой канавки противоположного аэродинамического колеса с возможностью погружения в кольцевую канавку. Лопатки, каждого аэродинамического колеса, находятся на разных окружностях. Кольцевые канавки каждого аэродинамического колеса находятся на разных окружностях. Элементы для создания сжатого воздуха выполнены с возможностью радиального удаления относительно центра рабочей камеры, регулирования угла наклона, угла входа и выхода и глубины посадки в кольцевую канавку для регулирования выпускного кольцевого зазора. Аэродинамические колеса содержат элементы в виде радиальных ребер с изгибом. Аэродинамические колеса выполнены в виде дисков или барабанов. Задаваемая тонина частиц регулируется за счет скорости вращения рабочих аэродинамических колес.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - общий вид устройства.
Фиг. 2 - общий вид устройства с направлением движения воздушных потоков.
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции: 1 - аэродинамические колеса; 2 - ось; 3 - радиальные ребра; 4 - край колес; 5 - зона низкого давления; 6 - отверстие в оси; 7 - центральная область рабочей камеры; 8 - периферия рабочей камеры; 9 - гильза подшипника; 10 - сквозные каналы для прохода воздуха; 11 - сквозные каналы в неподвижной конструкции оси; 12 - кольцевые канавки на периферии внутренней стороне колес; 13 - элемент для создания сжатого воздуха на периферии внутренней стороне колес (лопатки); 14 - зона воздушной кольцевой оболочкой с повышенным давлением; 15 - ступица колес; 16 - кожух.
Осуществление изобретения
Заявленное устройство для сепарации сыпучих материалов состоит из двух помольных вогнутых аэродинамических колес (1), установленных соосно на по меньшей мере одной неподвижной полой оси (2) с отверстиями для подачи исходного материала (6), сообщающимися с рабочей камерой. Аэродинамические колеса могут быть выполнены в виде дисков или барабанов. Между колесами (1) образованна зона самоизмельчения (или рабочая камера). В неподвижной оси (2) выполнены отверстия (6) для подачи исходного материала в центральную область рабочей камеры (7). Для прохода воздуха в рабочую камеру предусмотрены сквозные каналы (10) и (11). Аэродинамические колеса (1) установлены на гильзах подшипников (9) при помощи ступицы (15). На периферии (8) и/или за периметром рабочей камеры образована зона (14) воздушной кольцевой оболочки с повышенным давлением. Между встречно вращающими аэродинамическими колесами (1) на их периферии выполнен регулируемый кольцевой зазор, заполненный воздушной кольцевой оболочкой с повышенным давлением, создаваемым элементами (13) для сжатого воздуха. Элементы (13) для создания сжатого воздуха выполнены в виде лопаток, расположенных по окружности на периферии каждого аэродинамического колеса (1) в один ряд или более и находящихся напротив одной или более кольцевой канавки (12) противоположного аэродинамического колеса (1), с возможностью погружения в кольцевую канавку (12). Элементы (13) для создания сжатого воздуха и кольцевые канавки (12), каждого аэродинамического колеса (1), могут располагаться на разных окружностях. Элементы (13) для создания сжатого воздуха выполнены с возможностью изменения угла наклона, угла входа и выхода, а также радиального удаления относительно центра рабочей камеры и регулирования по глубине посадки в кольцевую канавку (12), для регулирования выпускного кольцевого зазора.
Устройство работает следующим образом.
Аэродинамические колеса (1) вращаются на неподвижной конструкции оси (2) навстречу друг к другу. Потоки воздуха и исходного сырья внутри рабочей камеры находятся во вращательном движении, создаваемом радиальными ребрами с изгибом (3) аэродинамических колес. Воздух под действием центробежной силы направляется к краям (4) аэродинамических колес. Как следствие, в центре рабочей камеры образуется зона (5) низкого давления, что приводит к всасыванию воздуха с исходным сырьем извне в отверстия (6) неподвижной конструкции оси. В центральной области (7) рабочей камеры поток воздуха вместе с частицами исходного твердого материала изменяет направление своего движения с осевого на радиальное, устремляясь на периферию (8) рабочей камеры. При работе устройства одно колесо из аэродинамических колес (1) может быть неподвижено.
На каждом из аэродинамических колес (1) по окружности в области края, в зазоре между аэродинамическими колесами (1) для выхода измельченного продукта из рабочей камеры, выполнены одна или более кольцевые канавки (12), а также имеются элементы (13) для создания сжатого воздуха, выполненные в виде лопаток, расположенных в один ряд или более, и находящиеся напротив кольцевых канавок (12) противоположного аэродинамического колеса, с возможностью погружения в кольцевые канавки. Указанные элементы (13) в виде лопаток выполнены с возможностью регулирования угла наклона, угла входа и выхода, и радиального удаления относительно центра рабочей камеры и регулирования по глубине посадки. Поток воздуха и частиц исходного твердого материала встречаются с элементами в виде лопаток, расположенных в области края в кольцевом зазоре между аэродинамическими колесами, которые создают воздушную оболочку. Элементы в виде лопаток движутся по окружности в разных направлениях, нагнетают воздух друг на друга и работают на сжатие воздуха. Таким образом, в области периферии рабочей камеры в кольцевом зазоре для выхода измельченного продукта создается кольцевая оболочка с повышенным давлением (14) (далее зона ХАЛИСА). Зона ХАЛИСА - это специально созданная воздушная оболочка кольцевой формы в области края в зазоре между аэродинамическими колесами (рабочей камеры). В этой зоне из-за движения элементов в виде лопаток навстречу друг другу с высокими окружными скоростями образуется повышенное давление. Давление и температура воздуха в зоне ХАЛИСА регулируются скоростью встречного вращения рабочих аэродинамических колес, имеющих кольцевой зазор между собой с использованием данного решения или конфигурацией расположенных на них элементов в виде лопаток. Повышенное давление ведет к увеличению сил вязкого трения и, как следствие, увеличению сил аэродинамического сопротивления, направленных против движущихся элементов в виде лопаток, что приводит к аэродинамическому нагреву окружающего пространства, тем самым достигается требуемая рабочая температура для измельчения и последующей транспортировки измельченного продукта. Легкие частицы измельченного продукта, поступающие в зону ХАЛИСА, принимают направленное движение потока воздуха, тяжелые частицы не могут увлечься в зону ХАЛИСА ввиду своей массы и продолжают движение внутри рабочей камеры до более глубокого измельчения. В результате измельчения с одновременной сепарацией образуются частицы с заданной тониной с верхним пределом размеров частиц, за счет чего происходит более глубокая активация готового продукта и при необходимости интенсивная гомогенизация многокомпонентных смесей. Задаваемая тонина измельчения с верхним контролируемым пределом размеров частиц может регулироваться скоростью встречного вращения рабочих аэродинамических колес, выполненных в виде аэродинамических дисков или барабанов, или конфигурацией расположенных на них элементов для создания сжатого воздуха, выполненных в виде лопаток.
Заявленный технический результат достигается в одном устройстве, где происходит измельчение исходного материала на высоких окружных скоростях, интенсивное соударение, истирание и активация измельчаемого материала, а также за счет зоны ХАЛИСА, где элементы в виде лопаток создают кольцевую оболочку с повышенным давлением.