УСТРОЙСТВО С ВЫСОКОЙ СКОРОСТЬЮ ВРАЩЕНИЯ ДЛЯ ОСУШЕНИЯ И РАЗМАЛЫВАНИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ РАЗМОЛОТЫХ И ОСУШЕННЫХ ЧАСТИЦ С ПОМОЩЬЮ УКАЗАННОГО УСТРОЙСТВА
HIGH-SPEED DEVICE FOR DRYING AND GRINDING SOLID PARTICLES AND A METHOD OF PRODUCING SOLID GROUND AND DRAINED PARTICLES USING SAID DEVICE

Настоящее изобретение относится к осушению и размалыванию органических и неорганических твердых продуктов в разных областях существующего уровня техники, например, продуктов, таких как пищевые сырьевые материалы, при производстве овощного и фруктового порошка и муки, в агропромышленных отходах, в окончательном шламе утилизации с предприятий по вывозу мусора, а также шламе и побочных продуктах из некоторых отраслей промышленности, таких как рыболовная, животноводческая, птицеводческая, лесная и горнодобывающая отрасль.
Настоящее изобретение представляет собой устройство с высокой скоростью вращения для осушения и размалывания твердых частиц, которое способно разрушать твердые частицы и осуществлять отделение содержащейся в них воды. Дополнительно настоящее изобретение предлагает способ разрушения твердых частиц и отделение содержащейся в них воды.
Предпосылки изобретения
Из DE 2337969 A1 известно устройство для размалывания твердых частиц, содержащее: камеру размола, имеющую круглую геометрическую форму с каналом для выхода твердых размолотых частиц и каналом для введения твердых частиц, подлежащих размалыванию; ротор с лопатками, размещенный соосно внутри камеры размола, который содержит: цилиндрический корпус и крышку, центральную ось, разделительные и монтажные винты, расположенные параллельно относительно центральной оси и прикрепленные перпендикулярно к цилиндрическом корпусу и крышке ротора, а также лопатки, прикрепленные к центральной оси, размещенные радиально и имеющие вогнутый профиль; центральный крепежный узел для регулировки и закрепления всех элементов, которые образуют ротор. Также DE 2337969 A1 раскрывает способ размалывания твердых частиц с помощью указанного устройства.
При этом в уровне техники существует необходимость в устройстве с особыми лопатками, которые подходят для получения оптимального размалывания частиц и отделения содержащейся в них воды.
Цель настоящего изобретения заключается в предоставлении устройства для осушения и размалывания твердых частиц, которое способно разрушать твердые частицы и вызывать отделение содержащейся в них воды.
Дополнительная цель настоящего изобретения заключается в предоставлении способа разрушения твердых частиц и отделения содержащейся в них воды.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение представляет собой устройство с высокой скоростью вращения для осушения и размалывания твердых частиц, которое способно разрушать твердые частицы и отделять в них воду для получения твердых размолотых частиц с отделенной водой.
В данном аспекте заявленное изобретение относится к устройству с высокой скоростью вращения для осушения и размалывания твердых частиц, содержащему:
a) статор, имеющий круглую геометрическую форму с каналом на одном конце для выхода твердых размолотых частиц и каналом для введения твердых частиц, подлежащих размалыванию;
b) ротор с лопатками, размещенный внутри статора, который содержит:
i) крепежную и монтажную пластины круглой формы для лопаток;
ii) центральную ось, совместимую с крепежными пластинами;
iii) по меньшей мере четыре разделительных и монтажных стержня, которые расположены параллельно относительно центральной оси и прикреплены перпендикулярно посредством одного из своих концов к крепежной и монтажной пластинам; и
iv) по меньшей мере четыре лопатки, которые прикреплены к центральной оси и размещены радиально; и
c) центральный крепежный узел для регулировки и закрепления всех элементов, которые образуют ротор,
отличающемуся тем, что канал для введения твердых частиц, подлежащих размалыванию, выполнен в нижней части статора, лопатки выполнены в целом плоскими, причем каждая лопатка имеет нижнюю внутреннюю прорезь, размещенную в нижней части одной из ее сторон и возле впускного отверстия устройства, которая генерирует низкочастотный сигнал и обертоны с более высокими частотами, чтобы обеспечить возможность распыления частиц материала и воды внутри устройства.
В предпочтительном варианте заявленного устройства лопатки также содержат два отверстия в виде открытого сверху желоба с каждой стороны лопатки, размещенные непосредственно под верхней частью каждой лопатки, которые обеспечивают возможность, по мере вращения ротора внутри статора, свободной циркуляции лопаток внутри статора и увеличения скорости твердых частиц.
В более предпочтительном варианте заявленного устройства наружная форма верхней части лопаток может быть синусоидальной с квадратными зубцами или с вершинами, треугольной или многоугольной.
В еще более предпочтительном варианте заявленного устройства каждая лопатка имеет прямую форму в нижней части на одной из своих сторон и вогнутую форму на другой, при этом та сторона, которая имеет вогнутую форму, имеет внутреннюю прорезь, чтобы на прямой и вогнутой форме лопаток ротора образовывалась резонансная камера с акустическими амплитудами и частотами, которые генерируют ультразвуковое состояние с величинами выше чем 120 дБ, возникающее в результате высокой скорости и звука, генерируемых внутренней прорезью, благодаря потоку воздуха.
В еще более предпочтительном варианте заявленное устройство также установлено на приводной системе, поддерживающей его центральную ось, которая позволяет устройству работать с высокой скоростью вращения, и содержит коробку с двойной зубчатой передачей для достижения его высокой скорости вращения.
В еще более предпочтительном варианте заявленного устройства ротор устройства может содержать 6, 8, 10, 12, 16 или более пар лопаток, и при этом лопатки размещены вдоль контура статора устройства, сохраняя заданное расстояние вокруг указанного статора.
Дополнительно настоящее изобретение описывает способ разрушения твердых частиц и отделение в них воды.
В данном аспекте заявленное изобретение относится к способу получения твердых размолотых и осушенных частиц, включающему:
I) обеспечение наличия устройства с высокой скоростью вращения для осушения и размалывания твердых частиц;
II) запуск его для достижения необходимой высокой скорости вращения;
III) введение потока переносимых по воздуху твердых частиц в условиях отрицательного давления или втягивания в устройство;
IV) размалывание твердых частиц и вывод переносимых по воздуху размолотых твердых частиц из устройства,
отличающемуся тем, что для осуществления способа используют заявленное устройство с высокой скоростью вращения для осушения и размалывания твердых частиц, при этом производят отделение воды внутри твердых частиц, генерирование микродисперсии отделенной воды посредством генерирования ультразвука и перемещение и вытеснение отделенной воды воздухом.
В предпочтительном варианте заявленного способа поток переносимых по воздуху твердых частиц, поступающих в устройство с высокой скоростью вращения в нижней части посредством втягивания или отрицательного давления, проходит через лопатки с высокой скоростью.
В более предпочтительном варианте заявленного способа устройство также установлено на приводной системе, поддерживающей его центральную ось, которая позволяет устройству работать с высокой скоростью вращения, и при этом скорость движения твердых частиц во впускном отверстии устройства составляет от приблизительно 40 м/с до приблизительно 90 м/с.
В еще более предпочтительном варианте заявленного способа скорость вращения предпочтительно находится в диапазоне, составляющем от приблизительно 2000 об/мин до приблизительно 10000 об/мин.
В еще более предпочтительном варианте заявленного способа лопатки также содержат два отверстия в виде открытого сверху желоба с каждой стороны лопатки, размещенные непосредственно под верхней частью каждой лопатки, которые обеспечивают возможность, по мере вращения ротора внутри статора, свободной циркуляции лопаток внутри статора и увеличения скорости твердых частиц.
В еще более предпочтительном варианте заявленного способа наружная форма верхней части лопаток может быть синусоидальной с квадратными зубцами или с вершинами, треугольной или многоугольной.
В еще более предпочтительном варианте заявленного способа каждая лопатка имеет прямую форму в нижней части на одной из своих сторон и вогнутую форму на другой, при этом та сторона, которая имеет вогнутую форму, имеет внутреннюю прорезь, чтобы на прямой и вогнутой форме лопаток ротора образовывалась резонансная камера с акустическими амплитудами и частотами, которые генерируют ультразвуковое состояние с величинами выше чем 120 дБ, возникающее в результате высокой скорости и звука, генерируемых внутренней прорезью, благодаря потоку воздуха.
Краткое описание графических материалов
Настоящее изобретение будет описано далее со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан схематический вид устройства (1) с высокой скоростью вращения для осушения и размалывания твердых частиц согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 показан схематический вид устройства (1) с высокой скоростью вращения для осушения и размалывания твердых частиц согласно настоящему изобретению с обзором внутренних частей;
на фиг. 3 показан схематический вид устройства для осушения и размалывания твердых частиц с обзором внутренних лопаток (2);
на фиг. 4 показан схематический вид внутренней части устройства (ротор), содержащей внутренние лопатки (2);
на фиг. 5 показан схематический вид внутренней части устройства (ротор), содержащей внутренние лопатки (2), с ее отделенными деталями;
на фиг. 6 показан вид сверху, сбоку и снизу внутренней части устройства, содержащей лопатки;
на фиг. 7 показан схематический вид лопатки устройства с синусоидальными верхними кромками (3);
на фиг. 8 показан схематический вид лопатки устройства с треугольными верхними кромками (4);
на фиг. 9 показан схематический вид лопатки устройства с многоугольными верхними кромками с пятью или более вершинами (5).
Подробное описание настоящего изобретения
Настоящее изобретение представляет собой устройство (1) с высокой скоростью вращения для осушения и размалывания твердых частиц для получения твердых размолотых частиц и отделения присутствующей воды, содержащее лопатки (2), специально предназначенные для того, чтобы эффективно достигать размалывания. Дополнительно настоящее изобретение описывает способ разрушения твердых частиц и отделения содержащейся в них воды.
Устройство (1) с высокой скоростью вращения для осушения и размалывания твердых частиц должно быть установлено на приводной системе, поддерживающей его центральную ось (11), которая позволяет устройству работать с высокой скоростью, таким образом разрушая частицы твердого материала и отделяя воду внутри твердого материала. Устройство содержит следующие элементы:
- статор (6), имеющий круглую геометрическую форму с каналом на одном конце (7) для выхода твердых размолотых частиц;
- канал в нижней части устройства (10) для введения твердых частиц, подлежащих размалыванию;
- ротор (8) с лопатками, размещенный внутри статора, который содержит следующие элементы:
- две крепежные и монтажные пластины (9) круглой формы для лопаток;
- центральную ось (11), совместимую с крепежными пластинами (9);
- по меньшей мере четыре разделительных и монтажных стержня (12), которые расположены параллельно относительно центральной оси (11) и прикрепленные перпендикулярно посредством одного из своих концов к крепежной и монтажной пластинам (9); и
- по меньшей мере четыре лопатки (2), которые прикреплены к центральной оси (11) и размещены радиально, в целом плоские, причем каждая лопатка (2) имеет нижнюю внутреннюю прорезь (13), размещенную в нижней части одной из ее сторон и возле впускного отверстия устройства;
- центральный крепежный узел для регулировки и закрепления всех элементов, которые образуют ротор (8).
Наружная форма верхней части лопаток (2) может быть синусоидальной (3) с квадратными зубцами или с вершинами, треугольной (4) или многоугольной (5) с пятью или более вершинами (см. фиг. 7, 8 и 9 соответственно). Например, могут присутствовать лопатки с вершинами, у которых верхняя часть или кончик имеет форму половины многоугольника из восьми или более сторон, или лопатки с кончиком синусоидальной формы.
Каждая лопатка (2), независимо от формы ее верхней части, содержит следующие два верхних отверстия (14) в виде открытого сверху желоба с каждой стороны лопатки, и в нижней части, каждая лопатка имеет прямую форму (15) на одной из ее сторон (профиль) и вогнутую форму (16) с другой. Дополнительно та сторона, которая имеет вогнутую форму, имеет внутреннюю прорезь (13); см. фиг. 5, 7, 8 и 9. На прямой (15) и вогнутой (16) форме лопаток ротора (8) образована резонансная камера с акустическими амплитудами и частотами, которые генерируют ультразвуковое состояние с величинами выше чем 120 дБ, возникающее в результате высокой скорости и звука, генерируемых внутренней прорезью (13), благодаря потоку воздуха.
Ротор (8) может содержать 4, 6, 8, 10, 12, 16 или более пар лопаток (2). Лопатки размещены вдоль корпуса устройства или контура статора, сохраняя заданное расстояние вокруг указанного корпуса (6).
Устройство (1) с высокой скоростью вращения для осушения и размалывания твердых частиц согласно настоящему изобретению содержит в своей приводной системе коробку с двойной зубчатой передачей для достижения его высокой скорости. Скорость вращения предпочтительно находится в диапазоне или составляет от приблизительно 2000 об/мин до приблизительно 10000 об/мин. Дополнительно устройство для размалывания твердых частиц может работать при комнатной температуре или при установленном значении температуры от приблизительно 30°C до приблизительно 100°C.
Верхние отверстия (14) в виде открытого сверху желоба с каждой стороны лопаток (2) обеспечивают возможность, по мере вращения ротора внутри статора, свободной циркуляции лопаток внутри статора (6) и увеличения скорости твердых частиц. С другой стороны, многоугольная (5), треугольная (4) или синусоидальная (3) форма кончика каждой лопатки ротора обеспечивает возможность предотвращения остановки оборудования накоплением материала в стенках статора (6), т.е. предотвращается трение или блокирование устройства, вызванное материалом, циркулирующим внутри статора в пространстве между неподвижными деталями (стенки статора) и подвижными деталями (ротором). Предполагается предотвращение эффекта тормозной «накладки» посредством циркулирующего материала; поэтому верхняя часть лопатки должна быть приспособлена к форме неподвижных деталей статора, но с вариантами формы верхнего контура, такой как квадратные зубцы, волны, вершины или любая другая форма, которая обеспечивает возможность предотвращения тормозного эффекта. Замысел заключается в уменьшении поверхностного контура относительно контура неподвижной детали, например, оболочка лопатки имеет немногочисленные варианты формы относительно внутренней оболочки неподвижной детали.
С другой стороны, нижняя внутренняя прорезь (13) лопаток позволяет им, посредством вращения с заданными скоростями, генерировать низкочастотные сигналы и обертоны с более высокими частотами, чтобы обеспечить возможность распыления частиц материала и воды внутри устройства.
Способ разрушения твердых частиц и отделения содержащейся в них воды включает:
a) обеспечение наличия устройства (1) с высокой скоростью вращения для осушения и размалывания твердых частиц, как было установлено ранее, и связанной с ним приводной системы;
b) запуск приводной системы для достижения устройством необходимой высокой скорости;
c) введение потока переносимых по воздуху твердых частиц в условиях отрицательного давления или втягивания в нижней части (10) устройства (1); и
d) размалывание твердых частиц и отделение воды внутри твердых частиц.
Поток переносимых по воздуху твердых частиц поступает в устройство (1) с высокой скоростью вращения в нижней части (10) посредством втягивания или отрицательного давления. Как только переносимые по воздуху твердые частицы оказываются внутри устройства, они вращаются с высокой скоростью в результате вращения лопаток (2) устройства, благодаря нижней внутренней прорези (13) и благодаря форме лопаток ротора. Частицы дополнительно повторно циркулируют с высокими скоростями внутри устройства. Повторная циркуляция возникает в результате близости точек давления и втягивания в конструкции высокоскоростного устройства и корпуса (6). С целью облегчения повторной циркуляции частиц внутри устройства, корпус (6) от круглого конца до впускного отверстия (10) выполнен с использованием конической формы, меньший диаметр указанного конуса совпадает с диаметром нижней крепежной пластины (9) ротора (8) устройства. Внутренняя конструкция устройства с высокой скоростью вращения и лопатки внутри ротора обеспечивают возможность, по мере вращения ротора (8), циркуляции материала внутри статора для прохождения через пространство между неподвижными деталями (статор) и подвижными деталями (ротор); подвижная деталь лопатки (2) должна быть приспособлена к неподвижным деталям статора (6). В свою очередь крепежный узел является двухфункциональным, поскольку, с одной стороны, он позволяет закреплять все фрагменты или элементы, которые образуют ротор (8) и, с другой стороны, он регулирует давление крепежных пластин (9) на лопатки (2), таким образом растягивая или сжимая их, и предотвращая накопление твердого материала во внутренних поверхностях статора. Аналогично многоугольная, треугольная или синусоидальная форма лопаток (2) ротора (8) обеспечивает возможность предотвращения остановки оборудования накоплением материала в стенках статора (6). По мере прохождения через внутреннюю часть устройства, переносимые по воздуху твердые частицы выходят из него, превращенные в переносимые по воздуху твердые частицы с микродиспергированной переносимой по воздуху водой.
Устройство с высокой скоростью вращения для осушения и размалывания твердых частиц было выполнено с возможностью одновременного осуществления следующих физических принципов:
- генерирование отрицательного давления, а также аксиальное и тангенциальное смещение исходного материала; генерирование натирания исходного материала и его измельчение;
- генерирование микродисперсии отделенной воды материала посредством генерирования ультразвука, которая перемещается и вытесняется воздухом;
- генерирование параметров давления воздуха выше чем 400 мм вод.ст. (миллиметров водяного столба) и параметров скорости движения от приблизительно 40 м/с до приблизительно 90 м/с во впускном отверстии (10);
- инициирование низкочастотного сигнала, сигнала с большой амплитудой и производных обертонов;
- генерирование сжатий материала при его движении через лопатки;
- генерирование эффекта Бернулли, который, посредством нижней внутренней прорези (13) лопатки, генерирует изменения скорости и давления в разных точках устройства;
- предотвращение благодаря конструкции лопатки накопления материала в стенках устройства;
- поддерживание геометрической формы канала втекающего потока и вытекающего потока, таким образом отдавая преимущество движению материала и накоплению в геометрических неоднородностях.
С другой стороны, регулирование установленных значений температуры подходит для каждого материала, чтобы предотвратить воздействие на него клейкого (липкого) участка и обеспечить возможность свободного условия движения (текучего состояния) материала.