ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДИСКОВЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ
CENTRIFUGAL DISC CHOPPER

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; Семикопенко И.А., Фадин Ю.М., Горбань Т.Л., Трофимов И.О. Условие преодоления частицей материала радиально расположенного барьера, закрепленного на горизонтальном роторе // Вестник БГТУ им.В.Г. Шухова. 2015. № 1. С. 78-79), содержащего цилиндрический корпус, внутри которого расположены два вращающихся в противоположных направлениях верхний и нижний диски с рабочей поверхностью.
Известна конструкция центробежной ударной мельницы (Авторское свидетельство СССР на изобретение №671839, ВО2С 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, 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 известное устройство характеризуется низкой эффективностью процесса измельчения. Это связано с отсутствием классификации материала по крупности при его движении от центра дисков к периферии, а также с отсутствием селективного воздействия на материал.
Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения за счет классификации материала по крупности при его движении от центра дисков к периферии, а также селективного воздействия на материал.
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. В соответствии с предложенным решением нижний диск состоит из конического разбрасывателя в центре, к нижней части верхней поверхности которого жестко прикреплено коническое кольцо. На верхней поверхности конического разбрасывателя и конического кольца выполнены радиальные канавки трапецеидального поперечного сечения с большим основанием вверху, симметрично расположенные в плане. На верхней поверхности конического кольца у верхней кромки задней боковой стенки каждой радиальной канавки по направлению вращения нижнего диска жестко прикреплено радиальное ребро прямоугольного поперечного сечения. На нижней наклонной поверхности верхнего конического диска жестко закреплены радиальные ребра прямоугольного поперечного сечения с обеспечением постоянного вертикального технологического зазора до радиальных ребер конического кольца. Вертикальный зазор между нижней наклонной поверхностью верхнего конического диска и верхней поверхностью конического кольца равномерно уменьшается от (1,1...1,2)D до (0,1...0,5)D, где D – максимальный размер частиц измельчаемого материала. Высота радиального ребра на верхней поверхности конического кольца, а также глубина и ширина верхнего основания каждой радиальной канавки равномерно уменьшаются от центра к периферии конического кольца от (0,1...0,5)D до размеров, уменьшающихся пропорционально уменьшению вертикального зазора между нижней наклонной поверхностью верхнего конического диска и верхней поверхностью конического кольца.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен продольный разрез измельчителя; на фиг.2 – разрез А-А на фиг. 1 (конический разбрасыватель и радиальные канавки); на фиг. 3 – разрез Б-Б на фиг. 1 (радиальные ребра); на фиг. 4 – разрез В-В на фиг.2 (радиальные ребра и радиальные канавки).
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. Верхний конический диск 4 вращается от загрузочного патрубка 2, а нижний диск 5 вращается от нижнего вала 6. Нижний диск состоит из конического разбрасывателя 7 в центре, к нижней части верхней поверхности которого жестко прикреплено, например сваркой, коническое кольцо 8. На верхней поверхности конического разбрасывателя 7 и конического кольца 8 выполнены радиальные канавки, соответственно, 9 и 10, трапецеидального поперечного сечения с большим основанием вверху, симметрично расположенные в плане. На верхней поверхности конического кольца 8 у верхней кромки 11 задней боковой стенки 12 каждой радиальной канавки 10 по направлению вращения нижнего диска 5 жестко прикреплено, например сваркой, радиальное ребро 13 прямоугольного поперечного сечения. На нижней наклонной поверхности верхнего конического диска 4 жестко закреплены, например сваркой, радиальные ребра 14 прямоугольного поперечного сечения с обеспечением постоянного вертикального технологического зазора до радиальных ребер 13 конического кольца 8. Вертикальный зазор между нижней наклонной поверхностью верхнего конического диска 4 и верхней поверхностью конического кольца 8 равномерно уменьшается от (1,1...1,2)D до (0,1...0,5)D, где D – максимальный размер частиц измельчаемого материала. Высота радиального ребра 13 на верхней поверхности конического кольца 8, а также глубина и ширина верхнего основания каждой радиальной канавки 10 равномерно уменьшаются от центра к периферии конического кольца 8 от (0,1...0,5)D до размеров, уменьшающихся пропорционально уменьшению вертикального зазора между нижней наклонной поверхностью верхнего конического диска 4 и верхней поверхностью конического кольца 8.  В случае необходимости имеется возможность поднятия верхнего конического диска 4 за счет пружинной опоры 15.
max
max
Центробежный дисковый измельчитель работает следующим образом. Измельчаемый материал, например известняк влажностью до 2%, попадает в загрузочный патрубок 2, затем конический разбрасыватель 7 с радиальными канавками 9 трапецеидального поперечного сечения. Мелкие частицы перемещаются вдоль нижнего основания радиальных канавок 9 трапецеидального поперечного сечения, выполненных на верхней поверхности конического разбрасывателя 7, причем распределение частиц по высоте радиальных канавок 9 зависит от их крупности. Затем полидисперсные частицы перемещаются вдоль радиальных канавок 10 трапецеидального поперечного сечения, выполненных на верхней поверхности  конического кольца 8. Самые крупные частицы перемещаются вдоль верхней кромки 11 задней боковой стенки 12 радиальных канавок 10 и прижимаются к вертикальной рабочей поверхности радиальных ребер 13 за счет силы Кориолиса. Данные частицы измельчаются в вертикальном технологическом зазоре между радиальными ребрами 13 и 14 прямоугольного поперечного сечения, жестко закрепленными соответственно на коническом кольце 8 и на верхнем коническом диске 4. При встречном вращении верхнего конического 4 и нижнего 5 дисков, приводимых от загрузочного патрубка 2 и нижнего вала 6, крупные частицы измельчаются за счет нагрузок на срез, раздавливание и истирание. Нагрузки на срез и раздавливание обеспечиваются за счет вертикальных рабочих поверхностей радиальных ребер 13 и 14, а на истирание, соответственно, между верхними торцами радиальных ребер 13 и нижними торцами радиальных ребер 14.Так как вертикальный зазор междунижней наклонной поверхностью верхнего конического диска 4 и верхней поверхностью конического кольца 8 равномерно уменьшается от(1,1...1,2)D до (0,1...0,5)D от центра дисков 4 и 5 к их периферии, осуществляется селективное воздействие на крупные частицы в зависимости от их размеров.Достигая периферийной зоны конического кольца 8, частицы крупной фракции достигают необходимого размера готового продукта. Мелкие и средние по размерам частицы, перемещаясь в полости радиальных канавок 10 трапецеидального поперечного сечения, глубина и ширина которых уменьшаются от центра к периферии, получают воздействие со стороны радиальных ребер 13 и 14 в зависимости от размера частиц и глубины радиальной канавки 10, пока они не достигнут размеров готового продукта. Форма поперечного сечения радиальных канавок 10 конического кольца 8 позволяет распределить частицы материала по высоте радиальной канавки таким образом, что в нижних слоях находятся самые мелкие частицы, а в верхних слоях - самые крупные. Такое распределение частиц позволяет исключить переизмельчение самых мелких частиц и повышение нагрузок на частицы средних и крупных размеров. Таким образом, осуществляются непрерывное измельчение и классификация материала по крупности при его движении из центральной части измельчителя к его периферии.Так как частицы при движении от центра дисков 4 и 5 к их периферии уменьшаются в размерах, соответственно, уменьшается вертикальный зазормежду нижней наклонной поверхностью верхнего конического диска 4 и верхней поверхностью конического кольца 8, а также высота радиальных ребер 13 конического кольца 8 и глубина и ширина радиальных канавок 10.При достижении необходимого размера частицы материала  направляются в сторону периферии конического кольца 8.Недробимые куски материала разгружаются за счет поднятия верхнего конического диска 4 при сжатии пружинной опоры 15. Готовый продукт выносится воздушным потоком из корпуса 1 через разгрузочный патрубок 3.
Конструкция центробежного дискового измельчителя с противоположно вращающимися верхним коническим диском и коническим кольцом с радиальными ребрами прямоугольного поперечного сечения и радиальными канавками трапецеидального поперечного сечения, позволяет обеспечить классификацию материала по крупности при его движении от центра дисков к периферии, а также селективное воздействие на измельчаемый материал.Все вышесказанное позволит повысить эффективность процесса измельчения, тем самым увеличить производительность по готовому классу измельчаемого материала.