УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
LOOSE MATERIAL GRINDER

Изобретение относится к средствам измельчения и калибровки различных материалов и может найти применение в самых различных областях народного хозяйства.
Известно устройство для измельчения сыпучих материалов, содержащее два помольных конусообразных диска, приводимых во встречное вращение и установленных на двух полых консольных валах, через полости которых исходный материал подается в помольную камеру. На внутренних поверхностях дисков имеются ударные элементы, выпуск готового продукта происходит через кольцевую щель между дисками (см. авторское свидетельство СССР №1565509, опубл. 23.05.1990).
Наиболее близким к предложенному изобретению является устройство для измельчения сыпучих материалов, содержащее два помольных конусообразных диска встречного вращения с ударными элементами, систему подачи исходного материала и воздуха через полость по оси опорного вала и кольцевую щель для выпуска готового продукта, образованную внутренними поверхностями помольных дисков, и систему приема конечного продукта. Два помольных диска встречного вращения установлены на одном неподвижном валу, сообщенном с источником сжатого воздуха и с бункером с исходным материалом и имеющем вырез в центральной части для подачи исходного материала в зону помола между дисками (патент РФ №2397021, опубл. 20.08.2010).
Задачей изобретения является создание равновесного динамического режима подачи исходного материала и его помола.
Техническим результатом изобретения является обеспечение синхронизации подачи исходного материала и помола и отвода продукта, что исключает пыление продукта и заклинивание поверхностей дисков встречного вращения.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве для измельчения сыпучих материалов, содержащем вакуумную камеру, расположенные в ней два конусообразных помольных диска встречного вращения, установленных на неподвижном валу с образованием зоны помола и кольцевой щели для выпуска готового продукта и соединенных с приводом, систему подачи исходного материала и воздуха, соединенную с зоной помола между помольными дисками, и систему отвода готового продукта, согласно предложению система подачи исходного материала и воздуха снабжена регулятором давления и соединена с зоной помола между помольными дисками через регулируемый клапан, а устройство снабжено синхронизатором, соединенным с регулятором давления и регулируемым клапаном для обеспечения равенства скорости подачи исходного материала и скорости помола.
Кроме того, синхронизатор предпочтительно также связан с приводом с возможностью регулирования скорости вращения помольных дисков.
При этом система отвода готового продукта предпочтительно содержит по меньшей мере один клапан, соединенный с синхронизатором с возможностью регулирования его проходного сечения.
Кроме того, вакуумная камера может быть снабжена регулятором давления, связанным с синхронизатором.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Устройство для измельчения сыпучих материалов содержит активный помольный блок, включающий неподвижный опорный вал 1, который закреплен на стойках 2 и на котором на подшипниках соосно установлены помольные катушки 3. Обращенные друг к другу части помольных катушек 3 представляют собой конусообразные помольные диски 4, между которыми образована зона помола и кольцевая щель для вывода готового продукта. На внутренних обращенных друг к другу поверхностях помольных дисков 4 нанесено сверхтвердое покрытие.
Помольные катушки 3 приводятся во встречное вращение приводами (не показаны). Помольный блок вместе с приводами установлен на опорно-координатной плите 5 внутри вакуумной обечайки 6. На обечайке 6 имеется штуцер 7 для подачи воздуха или иного газа и автоматический регулятор 8 давления.
Кольцевая щель между помольными дисками 4 охватывается полым приемным обручем 9, закрепленным на опорно-координатной плите 5 и соединенным через клапаны 10 и 11 и трубку 12 с приемным бункером 13, имеющим в верхней части воздушный фильтр 14.
Исходный материал подается в пневмодозатор 15, имеющий вакуумно-плотные крышку 16 и днище 17. Пневмодозатор 15 через штуцер 18 соединен с компрессором 19, подающим в него сжатый воздух. Пневмодозатор 15 через отверстие в днище 17, регулируемый клапан 20 и трубку 21 соединен с полостью, выполненной в опорном валу 1 и сообщенной с зоной помола через отверстие 22. Опорный вал 1 охлаждается посредством выполненных в нем проточек, соединенных с трубками 23.
Пневмодозатор 15 снабжен регулятором 24 давления, связанным с синхронизатором 25. Синхронизатор 25 - электронное устройство, соединенное электрическими цепями с исполнительными механизмами, которыми являются регуляторы 8 и 24 давления, клапаны 10, 11 и регулируемый клапан 20, а также частотные преобразователи электродвигателей-приводов, приводящих во вращение помольные катушки 3 (не показаны).
Таким образом, регулируемыми величинами являются давление в пневмодозаторе 15 и в объеме обечайки 6, площади сечений клапанов, через которые проходит воздушно-песчаная смесь, и скорость вращения помольных катушек 3.
Основное предназначение синхронизатора 25 - автоматический подбор этих трех групп параметров для автоматического согласования процесса (выравнивание скоростей) подачи и помола исходного продукта.
Устройство работает следующим образом.
Исходный материал загружается в пневмодозатор 15 и под действием давления сжатого воздуха через трубку 21 и отверстие 22 в опорном валу 1 подается в зону помола между конусообразными поверхностями помольных дисков 4, которые приведены во встречное вращение. Исходный материал измельчается помольными дисками 4, и готовый продукт выходит через кольцевую щель. Ширина щели может варьироваться в широких пределах в зависимости от требуемой тонины помола. Готовый продукт не может иметь крупность более ширины выпускной щели. Преимущественно гранулометрическое распределение частиц после прохода через кольцевую щель имеет Гауссово распределение с максимумом около 1/10 θ, где θ - ширина щели.
Готовый продукт попадает в приемный обруч 9 и через клапаны 19 и 11 и трубку 12 в приемный бункер 13.
Синхронизатор 25, воздействуя на регулируемый клапан 29 и регулятор давления 24, поддерживает необходимое избыточное давление в пневмодозаторе 15, величина которого автоматически задается исходя из значений ширины кольцевой щели, скорости встречного вращения помольных катушек 3 и крупности исходного материала.
Использование синхронизатора 25, управляющего работой регулируемого клапана 20 и регулятора 24 давления воздуха в пневмодозаторе, позволяет обеспечить равенство скоростей подачи исходного материала и скорости помола, что позволяет исключить скопление материала в зоне помола, его пыление и заклинивание помольных дисков 4.
Ниже приведен пример расчета динамического равновесия при работе предложенного синхронного ультрадисперсного измельчителя сыпучих материалов.
При работе любого измельчителя, в особенности в области ультрадисперсного помола (<20 мкм), очень важное значение имеет фактор динамического равновесия, т.е. синхронизация подачи сырья со скоростью помола. Без обеспечения такого равновесия будет либо пыление продукта, либо заклинивание поверхностей встречного вращения. Математически должно соблюдаться соотношение (1)
Здесь:
D - диаметр помольного диска 4 со стороны, обращенной к области помола;
θ - ширина выпускной кольцевой щели, образованной помольными дисками 4;
τ - частота вращение привода помольных катушек 3;
d - диаметр выпускной трубки 21 клапана 20;
Р - давление в пневмодозаторе 15 (примерно равное давлению в зоне активного помола);
γ - насыпная плотность исходного материала (крупнозерновой песок).
В реальной конструкции измельчителя параметр D неизменяем, γ обусловлено подаваемым сырьем, а θ диктуется требуемой дисперсностью конечного продукта.
Таким образом, регулируемыми синхронизатором 25 параметрами являются Р, d и τ.
Рассмотрим, например, процесс получения ультрадисперсных энергетических углей для сжигания в современных ГРЭС.
3
Насыпная плотность энергетического угля γ=700 кг/м. Требуемая тонина ультрадисперсного помола - 15 мкм. Такая дисперсность достигается при щели θ=60 мкм. Примем диаметр катушки D=0,25 м и рабочую частоту вращения привода τ=200 Гц. Тогда регулируемыми параметрами будут выходной диаметр клапана d и давление в дозаторе Р. Рассчитаем диаметр клапана 20 при давлении в пневмодозаторе 15, равном двум техническим атмосферам (~0,2 МПа):
После подстановки вышеуказанных значений параметров, получаем d=19,85 мм, что вполне достаточно для выпуска из пневмодозатора угольного песка крупностью 3-4 мм.