УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к устройству для обработки сыпучих материалов и жидкостей, и может найти применение в технологиях измельчения и фракционирования различных твердых, сыпучих материалов, перемешивания и смешивания фаз с одновременной их обработкой, диспергирования и других механических, физико-химических процессов в сельском хозяйстве, пищевой, строительной, химической и других отраслях промышленности.
Известно устройство для дробления или измельчения (мельница), представляющая собой замкнутый трубчатый контур, в нижнюю часть которого через систему сопел поступает энергоноситель. Материал на измельчение подается с помощью инжектора (см. Касаткин А.Г «Основные процессы и аппараты химической технологии», «Химия», М, 1971 стр.744-745).
В известном устройстве высокая эффективность измельчения. Однако, в известном устройстве происходит существенный расход энергоносителя и, следовательно, высокая энергоемкость процесса.
Известны устройства для сверхтонкого измельчения, представляющие собой вибрационные, струйные, коллоидные мельницы, в которых материал для измельчения обрабатывается струей энергоносителя (воздуха или жидкости) подаваемого в корпус с мелющими телами или без них (см. Касаткин А.Г «Основные процессы и аппараты химической технологии», «Химия», М, 1971 стр.742, 743).
Недостатком известных устройств является ограниченность использования материалов различной твердости и неприменимость для обработки жидких сред.
Наиболее близким по технической сущности является выбранное заявителем за прототип устройство для обработки сыпучих материалов и жидкостей, содержащее горизонтальный корпус с выходным патрубком и закрепленным загрузочным бункером с выгрузочным отверстием, расположенные в корпусе вращающиеся в противоположные стороны валы, установленные на опорных элементах с закрепленными на концах с помощью ступиц дисками, с расположенными рядами измельчающими элементами, электродвигатели (см. Касаткин А.Г «Основные процессы и аппараты химической технологии», «Химия», М, 1971 стр.735).
В известном устройстве незначительная степень измельчения обрабатываемого материала и ограниченные функциональные возможности использования материалов, подвергающихся обработке.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель является расширение функциональных возможностей за счет универсальности устройства при обработке не только сыпучих материалов, но и жидкостей, повышение качества обрабатываемых материалов путем достижения равномерной дисперсности материала и активации, повышение надежности работы устройства.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для обработке сыпучих материалов и жидкостей, содержащем горизонтальный корпус с выходным патрубком и закрепленным загрузочным бункером с выгрузочным отверстием, расположенные в корпусе вращающиеся в противоположные стороны валы, установленные на опорных элементах с закрепленными на концах с помощью ступиц дисками, с расположенными рядами измельчающими элементами, электродвигатели, согласно полезной модели, каждый измельчающий элемент выполнен в виде лопатки с вогнутой рабочей поверхностью, а ее затылочная часть имеет выпуклый профиль, очерченный по кривой, корпус выполнен с продольным каналом для подачи воздуха, образованным его левой внутренней поверхностью и ступицей, выходное отверстие которого соединено с решеткой с сопловыми отверстиями установленной на левом диске, при этом канал соединен с выгрузочным отверстием загрузочного бункера, перед которым по ходу движения фаз установлен вентилятор, а валы, диски и корпус уплотнены с помощью лабиринтовых уплотнений.
На фиг.1 изображен продольный разрез устройства для обработки сыпучих материалов и жидкостей.
На фиг.2 - выполнение лопаток.
Устройство для обработки сыпучих материалов и жидкостей, содержит горизонтальный корпус 1 с выходным патрубком 2 и закрепленным загрузочным бункером 3 с выгрузочным отверстием 4, расположенные в корпусе вращающиеся в противоположные стороны валы 5, 6, установленные на опорных элементах 7 с закрепленными на концах с помощью ступиц 8, 9 дисками 10, 11, с расположенными рядами измельчающими элементами 12, электродвигатели 13. Каждый измельчающий элемент 12 выполнен в виде лопатки с вогнутой рабочей поверхностью, а ее затылочная часть имеет выпуклый профиль, очерченный по кривой. Горизонтальный корпус 1 выполнен с продольным каналом 14 для подачи воздуха, образованным его левой внутренней поверхностью и ступицей 8, выходное отверстие которого соединено с левым диском 11, и решеткой с сопловыми отверстиями 15, установленной на левом диске 11, при этом продольный канал для подачи воздуха соединен с выгрузочным отверстием бункера, перед которым по ходу движения фаз установлен вентилятор 16. Валы, диски и корпус уплотнены с помощью лабиринтовых уплотнений 17.
Устройство для обработки сыпучих материалов и жидкостей работает следующим образом.
Материал подлежащий обработке, например, цемент, загружается в бункер, закрепленный на корпусе. Электродвигатели вращают валы в противоположные стороны. Воздух, пройдя по продольному каналу, вентилятором направляется с большой скоростью, эжектируя материал из выгрузочного отверстия бункера. В канале материал не только перемешивается с воздухом, но и получает дополнительное ускорение. Из канала запыленный обрабатываемым продуктом воздух попадает в решетку с сопловыми отверстиями, в которой разворачивается и получает дополнительную скорость. Пройдя сопла, смесь идет на первый круг рабочих лопаток дисков, получает первый удар и разворачивается на 180 градусов. Скорость потока удваивается, энергия возрастает в 4 раза. Получив первую дозу энергии, поток материала вылетает во второй круг лопаток, где вновь активируется и разворачивается на 180 градусов. Далее поток последовательно проходит последовательно круги лопаток, постоянно разворачиваясь на 180 градусов. Весь поток постоянно движется только вперед. Обработанный материал через выходной патрубок отводится к потребителю.
В заявленном устройстве обработка материалов ведется в потоке воздуха на больших скоростях от 450 до 1500 м/сек. То есть в поток воздуха вводится или жидкость (например, вода) или измельченный твердый продукт (например, песок, цемент и др). При этом материал получает большое количество энергии, запасаемой в его электронных оболочках атомов и молекул, за счет чего любой материал становится активным. Он легко вступает в химические реакции, например, цемент гидратируется до конца, у воды увеличивается растворяющая способность. Величина получаемой энергии напрямую зависит от скорости движения потока и зависящей от нее силы удара, количества ударов и времени пребывания материала в рабочей зоне.
Активность обработанных материалов при хранении уменьшается с течением времени, то есть электроны атомов и молекул возвращаются в исходное положение, в котором находились до обработки. Расчет производился в соответствии с законами термодинамики, газодинамики и аэродинамики. Подводимая энергия используется на 80-90%. Устранено возвратно поступательное движение материала из одного круга лопаток в другой. Материал движется только вперед, на выходе он однороден, улучшается его качество.
При перемешивании фаз увеличивается степень турбулентности системы и непрерывное обновление поверхности взаимодействующих фаз, что существенно ускоряет и интенсифицирует процесс активации. При измельчении увеличивается поверхность соприкосновения фаз, что ускоряет проведение процессов, например, растворение, химическое взаимодействие фаз или физические процессы общего назначения, проводимые в присутствии воздуха, твердых частиц или жидкости.
Выполнение каждой лопатки с вогнутой рабочей поверхностью, затылочная часть которой имеет выпуклый профиль, очерченный по кривой, позволяет увеличить скорость взаимодействия фаз за счет устранения возвратно-поступательных движений материала из одного круга в другой и улучшить процесс активации. Лопатка может иметь параболический или параболоидный профиль, рабочую поверхность целесообразно выполнять с напылением твердосплавным материалом с целью защиты от истирания. Лопатки могут быть установлены как съемно, так и выполнены как единое целое с диском.
Наличие продольного канала в корпусе и вентилятора позволяет создать скоростной поток воздуха, который является активным компонентом для обработки материала.
Наличие лабиринтных уплотнений между рабочими дисками и корпусом исключает переток материала после последней ступени на вход, тем самым устраняются дополнительные потери энергии. Лабиринтные уплотнения валов предотвращают попадание обрабатываемого материала в рабочие узлы, повышая надежность их работы.
Предложенное устройство многофункционально, позволяет обработать не только сыпучие материалы, но и жидкости за счет воздействия механических средств и сч подачей воздуха. Устройство надежно и простое в эксплуатации.