УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
APPARATUS FOR GRINDING OF LOOSE MATERIALS

Изобретение относится к средствам измельчения и калибровки различных материалов и может найти применение в самых различных областях народного хозяйства.
Наиболее близким к изобретению является устройство для измельчения сыпучих материалов, содержащее два помольных конусообразных диска, приводимых во встречное вращение и установленных на двух полых консольных валах, через полости которых (конфузоры) исходный материал подается в помольную камеру (диффузор). На внутренних поверхностях дисков имеются ударные элементы, выпуск готового продукта происходит через кольцевую щель между дисками (см. авторское свидетельство СССР №1565509 от 23.05.90).
Недостатком известного устройства является изменение геометрических размеров выпускной щели, обусловленное использованием двух полых валов и их консольным закреплением. При повышении температуры выпускная щель сужается, а при недостаточной частоте вращения валов их свободные концы отклоняются от оси вращения под воздействием силы тяжести.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в получении частиц готового продукта заданной крупности, когда их линейный размер ограничен шириной выпускной щели.
Указанный результат достигается тем, что два помольных диска встречного вращения устанавливаются на одном неподвижном валу, имеющем полость для подачи исходного материала, а ширина выпускной щели соответствует требуемому максимальному линейному размеру частиц готового продукта и не изменяется в процессе работы устройства.
Для обеспечения возможности измельчения продуктов высокой твердости на внутренние поверхности помольных дисков наносится плазмотроном сверхтвердое покрытие.
Для исключения пыления устройство приема конечного продукта может включать в себя полый обруч с непрерывной щелью на внутреннем диаметре, имеющей ширину больше ширины щели для выпуска измельченного продукта.
Система подачи исходного материала и воздуха может содержать дозатор исходного материала и компрессор, а система приема конечного продукта дополнительно - емкость для конечного продукта и модуль для его упаковки в тару, при этом указанные системы и узел помола целесообразно смонтировать на единой опорно-координатной плите, выполненной, например, с возможностью установки через амортизаторы на транспортном средстве.
Помольный узел может быть вакуумирован обечайкой, при этом пространство, ограниченное обечайкой, сообщается с компрессором для уравновешивания давления с противоположных поверхностей дисков.
Для обеспечения необходимой балансировки относительно центра приводного ремня при высоких скоростях вращения помольные элементы могут быть выполнены в форме симметричных катушек.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
2
1
2
1
2
3
Устройство для измельчения сыпучих материалов состоит из неподвижного опорного вала 1, который через неподвижные гильзы 2 и вращающиеся гильзы 3 соединен с помольными катушками 4. Катушки 4 приводятся во встречное вращение электродвигателями через ременные передачи 5. Опорный вал 1 закрепляется на стойках 6 через уплотнение 7 крышками 8 и гайками 9 и 10. Стойки 6 устанавливаются на опорно-координатной плите 12 и закрепляются шайбами 13 и гайками 14. По центральному периметру помольного узла расположен полый обруч для приема измельченного материала 17, установленный на нижней опоре 19, закрепленный на опорно-координатной плите 12 посредством винтов 19 и имеющий на внутреннем диаметре щель Щ для приема готового продукта. Над нижней опорой установлена верхняя крышка 20. Весь помольный узел герметизирован обечайкой 15 через уплотнение 16. Имеется дозатор исходного материала Д и измельченного материала Д. Система подачи воздуха и исходного материала происходит через трубы T, Т и Т. Перед попаданием в помольную камеру ПК частицы исходного материала соударяются с отбойником 11.
1
1
2
1
Крупность частиц исходного материала должна быть не более 1/5 внутреннего диаметра оси 1 и трубы T. Частицы исходного материала из дозатора Д поступают в трубу Т, далее воздухом от компрессора по трубе T и после соударения с отбойником 11 через отверстия Bx (на фиг.1 показано одно отверстие) в объем помольной камеры ПК, образованный внутренними поверхностями помольных катушек 4. Скорость частиц при соударении с отбойником рассчитывается по формуле:
P - давление, γ - насыпная плотность материала.
Соответственно, подача материала, равная в рабочем режиме производительности устройства, выразится соотношением:
исх
Wподачи=V·S,
2
S - площадь внутреннего сечения трубы Т.
Условием стационарной работы устройства является выполнение соотношения:
r вх
исх
V>V,
r вх
V - радиальная скорость на входе в помольную камеру ПК.
Предельное значение производительности устройства определяется соотношением:
Wпред=π·D·θщ1·n·L,
D - диаметр помольных дисков;
1
θщ1 - ширина выпускной (калибровочной) щели Щ;
n - частота оборотов двигателя (при равных диаметрах шкива электродвигателя и посадочного места приводного ремня на помольной катушке (на шкиве, совмещенном с диском);
L - длина отрезка от входа в помольную камеру до внешнего края выпускной щели.
Для обеспечения помола твердых минералов на все поверхности помольных дисков, обращенные к области помольной камеры ПК, наносится сверхтвердое покрытие необходимой толщины.
1
2
3
Для обеспечения стабильного и безопасного режима работы устройства необходимо максимально снизить радиальные и осевые нагрузки на подшипники. В устройстве применяются высокоскоростные прецизионные подшипники. Для максимального снижения осевой нагрузки и ее дифференциала применено выравнивание давления в помольной камере ПК и в наружном объеме помольного узла путем подачи воздуха от одного компрессора по трубе T, который затем по единой системе труб Т (вместе с частицами исходного материала) и Т (воздух подается через уплотнение во внутреннее пространство под обечайкой 15) обеспечивает оптимальную работу подшипников, предотвращая смещение относительно друг друга наружного и внутреннего колец подшипников. Для максимального снижения радиальных нагрузок на подшипники помольные детали выполняются в виде симметричных относительно центра приводного ремня катушек 4. Нагрузка за счет собственного веса указанных шкивов компенсируется центробежной силой, направленной противоположно во время вращения.
1
Выпуск измельченного материала производится через щель Щ. Скорость частиц готового продукта определяется соотношением:
гп
V=n·L.
Параметры n и L определены выше.
2
1
2
Далее частицы готового продукта попадают через щель Щ в обруч 17. При этом зазор между щелями Щ и Щ должен быть минимальным, и должно выполняться соотношение:
θщ2>>θщ1.
1
2
2
Частицы готового продукта попадают во внутреннее пространство B обруча 17, которое герметично соединено с трубой В в опорно-координатной плите 12 (на фиг.1 это соединение не показано), далее по трубе В частицы готового продукта попадают в приемный бункер и затем (при необходимости) в дозатор приемного бункера для дальнейшего затаривания в клапанные мешки (контейнеры).
Характеристики готового продукта приведены на фиг.2.
1
На графике приведена гранулометрия частиц измельченного материала при ширине щели Щ:
θщ1=100 мкм.
Таким образом, предлагаемое устройство имеет следующие преимущества перед известными техническими решениями:
1. На полом вале 1 крепится вся вращающаяся конструкция, что позволяет вводить в зону помола через центральное отверстие исходный материал, компенсируя линейное тепловое расширение вращающихся дисков, и дает возможность установки всего помольного агрегата в КУНГЕ автомобиля.
2. Активные (вращающиеся) детали изготавливаются в виде симметричных катушек, что позволяет всей помольной части придать 3D-симметрию и исключить дисбалансировку и биения.
3. Использование нанесения сверхтвердого покрытия плазмотроном позволяет с высокой точностью регулировать ширину выпускной щели, компенсируя неточности изготовления помольных катушек.
4. Активная помольная часть сочетает помольные функции с функциями калибровки конечного продукта.
5. Прием конечного продукта в «обруч» с щелью на внутреннем диаметре позволит избежать пыления.
6. Способ подачи исходного материала (песка) - воздухом под давлением в помольное пространство и под обечайку позволяет выравнивать давление на внешние и внутренние поверхности помольных дисков, что обеспечивает работу подшипников без осевых и радиальных (за счет центробежных сил) нагрузок.