ВИХРЕВАЯ МЕЛЬНИЦА

Вихревая мельница
Полезная модель относится к области техники для измельчения материалов в вихревых камерах и может быть использовано для тонкого измельчения полидисперсных материалов в различных отраслях промышленности, например: горнорудной, химической, строительной, энергетической, пищевой, медицинской.
Известна вихревая мельница 1, состоящая из двух камер - камеры измельчения, в которой вихрь создается поступающей в нее тангенциально струей газа, и отборной камерой, из которой измельченный продукт отводится через тангенциальный патрубок, а материал для измельчения поступает в центральную часть камеры измельчения через трубку из бункера.
Известена также вихревая мельница 2 (Патент США № 4018388, В02С 19/06, 1977) с камерой измельчения цилиндрического типа, в которой вращающийся вихрь создается газовыми струями, вводимыми в камеру под углом к ее радиусу, измельчаемый материал подается в центральную часть вихря, а измельченный продукт отводится через отдельный выходной патрубок отборочной камеры.
МКИ в 02 с
Общимнедостаткомрассмотренныхустройств
является ограниченный дианазон возможных давлений в рабочей камере и, как одно из следствий, ограниченный спектр возможных режимов измельчения. Это затрудняет подачу некоторых видов материалов в зону измельчения и ограничивает производительность измельчителя.
В качестве прототипа полезной модели выбрана вихревая мельница 2. Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании прототипа и аналогов, является наличие связи объема камеры измельчения с атмосферой через канал загрузки сырья, а также отсутствие специальных средств поддержания оптимального соотношения давлений в разных областях вихревой мельницы.
Основной технической задачей, решаемой полезной моделью, является расширение спектра допустимых режимов работы вихревых мельниц, а также уменьшение потерь исходного материала и конечного продукта и повышение производительности.
Поставленная задача решается комплексно путем объединения загрузочной системы, системы отвода измельченного материала и камеры измельчения в единой конструкции, обеспечивающей изоляцию внутренних полостей устройства от атмосферы, разделение устройства на специализированные камеры, обеспечивающие близкие к оптимальным условия происходящим в них стадиям процесса измельчения, создание в этих камерах необходимых рабочих давлений, саморегулировку соотношения этих давлений, непрерывную подачу материала через загрузочный патрубок в нужную зону камеры, а также выбор оптимального режима работы устройства в целом.
Комплексный подход к поставленной задаче позволил существенно улучшить технико-экономические характеристики вихревой мельницы - как работы основного измельчающего узла, так и процесса измельчения в целом.
камеру. Таким образом, предложена трехкамерная вихревая мельница, В каждой из камер поддерживается оптимальное рабочее давление. При этом давление в камерах согласуется за счет воздуховода, соединяющего специально выбранную зону осевой отборочной камеры с бункерной камерой, и за счет места расположения выходного конца зафузочного патрубка в камере измельчения. Указанная зона выбирается на основании структуры распределения давлений во вторичном вихре, образующемся в осевой отборочной камере, с учетом обеспечения необходимого перепада давлений между бункерной камерой и местом ввода измельчаемого материала в камере измельчения. Место оптимального расположения выходного конца загрузочного патрубка определяется рабочим режимом вихревой мельницы, В устройстве предусмотрен юстировочный механизм настройки этого расположения, а само расположение выбирается в каждом конкретном случае (для конкретного режима измельчения) исходя из следующих обстоятельств.
Поперечное положение патрубка устанавливают так, чтобы его выходной конец располагался по оси ядра вихря, имеющегося в камере измельчения в рабочем режиме. Это положение может оказаться смещенным относительно оси камеры измельчения.
Влияние глубины ввода загрузочного патрубка внутрь камеры измельчения может оказаться существенным при некоторых режимах работы, поскольку вихревое ядро в рабочем режиме имеет не строго цилиндрическую форму. От глубины также зависит траектория движения материала при его вовлечении в вихревой поток.В простейшем случае выходной конец загрузочного патрубка вводится на глубину половины высоты камеры измельчения (вдоль ее оси). Более тщательная настройка глубины погружения производится на основании экспериментальных данных индивидуально для каждого режима измельчения.
устройства для оптимизации зоны ввода материала в камеру измельчения и место его расположение в вихревой мельнице.
Схематически устройство представлено на фиг. 1, Оно состоит из камеры измельчения 1, осевой отборочной камеры 2, бункерной камеры 3 с размещенной в ней системой подачи исходного измельчаемого материала бункером 4 и дозатором 5.
Камера измельчения цилиндрического типа имеет один глухой торец 6 и один торец с осевым отверстием 7, входной 8 и выходной 9 патрубки, расположенные на ее боковой цилиндрической поверхности под углом к радиусу камеры измельчения (вдоль хорды или по касательной к цилиндрической поверхности). Выходной патрубок 9 может отсутствовать. Входных и выходных патрубков может быть несколько. Камера измельчения может быть оснащена дополнительными элементами известных типов, улучшающими ее функционирование 10, 11.
Осевая отборочная камера, предпочтительно цилиндрической формы, сопряжена своим торцом с камерой измельчения и соединена с ней через осевое отверстие в торце камеры измельчения. Сопряжение по торцу может отсутствовать - 13. Эта камера имеет на боковой поверхности выходной патрубок 12. Выходной патрубок 12 предпочтительно расположен под углом к ее радиусу (вдоль хорды или по касательной к цилиндрической поверхности) и ориентирован в сторону, противоположную входному патрубку камеры измельчения относительно ее оси (фиг.1).
Бункерная камера 3 может иметь произвольную форму. Предпочтительно она имеет цилиндрическую форму. Бункерная камера может быть одним из своих торцов сопряжена с осевой отборочной камерой, как показано на фиг.1, или быть механически не связана с ней. Бункерная камера соединена с осевой отборочной камерой посредством воздуховода 14 через пневморегулировочное отверстие 15 в торце осевой отборочной камерЫ;, противоположном осевому отверстию камеры измельчения 7. Расстояние от оси пневморегулировочного отверстия до оси камеры
измельчения больше радиуса осевого отверстия камеры измельчения. Бункерная камера соединена с центральной частью камеры измельчения загрузочным патрубком 16, проходящим через осевое отверстие 7 камеры измельчения. Воздуховод 14, изображенный на фиг.1, может иметь вырожденный вид, когда отверстие 15 выполняет одновременно и роль воздуховода - фиг.2.
Внутри бункерной камеры размещен дозатор 5 для подачи измельчаемого материала через загрузочный патрубок 16 в центральную зону камеры измельчения из размещенного в ней же бункера для измельчаемого материала 4. На фигЛ изображен вариант дозатора с калиброваным отверстием 17.
Выходной конец 18 загрузочного патрубка 16 в центральной части камеры измельчения может располагаться на разной глубине вдоль ее оси и бь1ть смещенным относительно оси на заданное расстояние. Для установки смещения средняя часть загрузочного патрубка 16 (фиг.2) выполнена с резьбой 19. На него навинчены два диска 20, имеющие посередине осевое отверстие с ответной резьбой. Образованная таким образом конструкция охватывает юстировочное отверстие 21 в торце осевой отборочной камеры, противоположном осевому отверстию 7 камеры измельчения. Указанная торцевая стенка оказывается размещенной между дисками, навинченными на загрузочный патрубок. Юстировочное отверстие 21 имеет достаточный размер для перемещения загрузочного патрубка в плоскости торца осевой отборочной камеры, а диски, навинченные на загрузочный патрубок, имеют диаметр больший, чем радиус указанного юстировочного отверстия 21. Дополнительно может быть установлена уплотнительная прокладка 22.
Устройство функционирует следующим образом. Через входной
патрубок камеры измельчения в нее подают газ посредством создания
избыточного давления. При достижении критического уровня расхода газа в
Через осевое отверстие газ совзвешеннымвнем
измельченным материалом поступает в осевую отборочную камеру и далее в ее выходной патрубок. Поступающий из осевого отверстия газ имеет сильную завихренность и в осевой отборочной камере образуется вихревое течение с характерным распределением давления.
Небольшая часть воздуха поступает через пневморегулировочное отверстие в бункерную камеру, создавая в ней необходимое избыточное давление. Выбором расстояния от оси камеры измельчения до оси пневморегулировочного отверстия можно задать наиболее оптимальное избыточное давление в бункерной каере.
Установку выходного конца загрузочного патрубка в зону минимального давления, находящуюся в центре вихря в камере измельчения, осуществляют следующим образом (фиг.2). Смещение загрузочного патрубка от оси производят при увеличенном зазоре между дисками 20, вертикальные перемещения загрузочного патрубка осуществляют за счет резьбы на нем и дисках, фиксацию положения производят уменьшением зазора между дисками до зажима ими торцевой стенки, (диски работают как гайка и контргайка). Диски одновременно герметизируют юстировочное отверстие 21.
Весь поток газа и смеси газа с частицами измельчаемого материала в вихревой мельнице организован в замкнутом пространстве, не связанном с
атмосферой. Это обеспечивает расширение возможных режимов работы
устройста, предотвращает потери измельчаемого материала, позволяет создавать на его базе установки замкнутого типа, работающие с разными типами газов, в том числе с более плотными газами, с инертными газами или с химически активными газами. Это же дает возможность измельчать специфические вещества, например, обладающие повышенной химической активностью.
Источники информации,принятые во внимание при
1.Вихревая мельница (http://www.itp.nsc.ru/koi8/priklad/priklad07.htm проверено 21.12.01)
2.Jet-type Axial Pulverizer - Патент США № 4018388, В02С 19/06, 1977.
составлении заявки (