ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДИСКОВЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ
CENTRIFUGAL DISC GRINDER

Изобретение относится к устройствам для измельчения различных материалов и может быть использовано при производстве строительных материалов, а также в других отраслях промышленности.
Известна конструкция центробежного дискового измельчителя (Семикопенко И.А., Воронов В.П., Беляев Д.А., Маняхин А.С. Определение мощности, затрачиваемой на измельчение частицы между двумя коническими поверхностями// Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова.  2018. № 5. С. 78-81), содержащего цилиндрический корпус, внутри которого расположены два вращающихся в противоположных направлениях ротора в виде дисков с конической рабочей поверхностью.
Известна конструкция центробежной ударной мельницы, содержащей ступенчатый корпус, каждая последующая ступень в котором, считая по ходу перемещения материала, выполнена большего диаметра, горизонтально расположенный в корпусе ступенчатый ротор с билами, загрузочный и разгрузочный патрубок (Авторское свидетельство СССР на изобретение №671839, ВО2С 13/14, опубл. 05.07.1979, бюл. № 25).
Недостатками известной конструкции является низкая эффективность процесса измельчения и низкая тонкость помола.
Наиболее близким  техническим решением к предлагаемому, принятым за прототип,  является центробежный дисковый измельчитель (Патент РФ на полезную модель № 145376,  В02 С 13/20, опубл. 20.09.2014, бюл. № 26), содержащий цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся плоские верхний и нижний диски с ударными элементами, ударные элементы выполнены в виде спирали, которые на верхнем и нижнем дисках направлены в противоположные стороны.
C существенными признаками заявленного изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками и противоположно вращающиеся верхний и нижний диски.
Однако данное устройство характеризуется низкой эффективностью процесса измельчения. Это связано с отсутствием селективного воздействия на частицы материала и низкой производительностью по готовому продукту.
Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения и производительности по готовому продукту за счет селективного воздействия на частицы материала.
max
max
max
max
max
max
Это достигается тем, что центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски. Согласно предложенному решению, верхний и нижний диски имеют коническую рабочую поверхность.  В центре верхней поверхности нижнего диска жестко закреплено вертикальное кольцо, высотой, превышающей D, где D– максимальный размер частиц исходного материала, и диаметром, равным диаметру загрузочного патрубка.  В вертикальном кольце по высоте выполнены прямоугольные вырезы шириной, превышающей D,  к задней боковой кромке которых по направлению вращения нижнего диска жестко закреплены вертикальные криволинейные лопатки прямоугольного сечения,  к рабочей поверхности которых примыкают уступы с шириной, превышающей D и высотой, равномерно увеличивающейся от верхней рабочей поверхности нижнего  диска до высоты вертикальных криволинейных лопаток на периферии с углом наклона верхней поверхности к горизонту, превышающем угол естественного откоса материала.  К нижней рабочей поверхности верхнего диска от отверстия загрузочного патрубка до периферии по направлению его вращения жестко закреплены вертикальные криволинейные лопасти.  Минимальный вертикальный зазор между нижней рабочей поверхностью верхнего диска и верхней рабочей поверхностью уступов нижнего диска уменьшается от центра к периферии от (1,5…2) D до (0,1…0,5)D, пропорционально которому равномерно уменьшается от центра дисков к периферии минимальный вертикальный зазор между вертикальными криволинейными лопатками нижнего диска и  вертикальными криволинейными лопастями верхнего диска.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен   продольный разрез (центробежный дисковый измельчитель);на фиг.2 – разрез А-А на фиг. 1 (вертикальные криволинейные лопатки и уступы);на фиг.3 – разрез Б-Б на фиг. 1 (вертикальные криволинейные лопасти).
max
max
max
max
max
max
Центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками, противоположно вращающиеся верхний 4 и нижний 5 диски.  Верхний 4 и нижний 5 диски имеют коническую рабочую поверхность.  В центре верхней поверхности нижнего диска 5 жестко закреплено, например сваркой, вертикальное кольцо 6, высотой, превышающей D, где D– максимальный размер частиц исходного материала, и диаметром, равным диаметру загрузочного патрубка 2.  В вертикальном кольце  6 по высоте выполнены прямоугольные вырезы  7 шириной, превышающей D,  к задней боковой кромке  8 которых по направлению вращения нижнего диска 5 жестко закреплены, например сваркой,  вертикальные криволинейные лопатки 9 прямоугольного сечения.  К рабочей поверхности вертикальных криволинейных лопаток 9 примыкают уступы 10 с шириной, превышающей D и высотой, равномерно увеличивающейся от верхней рабочей поверхности нижнего  диска 5 до высоты вертикальных криволинейных лопаток  9 на периферии с углом наклона β верхней поверхности к горизонту, превышающем угол α естественного откоса материала. К нижней рабочей поверхности верхнего диска  4 от отверстия загрузочного патрубка  2 до периферии по направлению его вращения жестко закреплены, например сваркой, вертикальные криволинейные лопасти 11. Минимальный вертикальный зазор между нижней  рабочей поверхностью верхнего диска 4 и верхней рабочей поверхностью  уступов нижнего диска 5 уменьшается от центра к периферии от (1,5…2) D до (0,1…0,5)D, пропорционально которому равномерно уменьшается от центра дисков 4 и 5 к периферии минимальный вертикальный зазор между вертикальными криволинейными лопатками 9 нижнего диска 5 и  вертикальными криволинейными лопастями 11 верхнего диска 4.  В случае необходимости имеется возможность поднятия верхнего диска 4 за счет пружинной опоры 12.
Центробежный дисковый измельчитель работает следующим образом.Измельчаемый материал, например известняк влажностью до 2%, попадает в  загрузочный патрубок 2, после чего под действием силы тяжести направляется в центр нижнего диска 5 и под действием центробежной силы  направляется через прямоугольные вырезы  7 вертикального кольца 6 в рабочий объем между коническими рабочими поверхностями  нижнего 5  и верхнего 4 дисков. Частицы захватываются рабочей поверхностью вертикальных криволинейных лопаток 9, жестко прикрепленных к задней боковой кромке 8, и перемещаются вдоль верхней рабочей поверхности уступов 10. Крупные частицы измельчаются в центральной части дисков 4 и 5 за  счет противоположного вращения верхнего 4 и нижнего 5 дисков вертикальными криволинейными лопастями 11 и вертикальными криволинейными лопатками  9 за счет удара, раздавливания и истирания. По мере продвижения материала вдоль верхней рабочей поверхности уступов 10 уменьшается вертикальный зазор между нижней  рабочей поверхностью верхнего диска 4 и верхней рабочей поверхностью  уступов  10 нижнего диска 5, при этом вертикальные криволинейные лопасти 11 и вертикальные криволинейные лопатки 9 разрушают частицы средних и малых размеров. Самые мелкие частицы измельчаются на периферии дисков 4 и 5, при этом линейная скорость воздействия со стороны вертикальных криволинейных лопастей 11 и вертикальных криволинейных лопаток 9 максимальна.
,
,
max
При значительной частоте встречного вращения верхнего 4 и нижнего 5 дисков частицы материала испытывают интенсивные ударные, раздавливающие и истирающие нагрузки со сторонывертикальных криволинейных лопастей 11 и вертикальных криволинейных лопаток 9что увеличивает эффективность измельчения.Готовый продукт выносится воздушным потоком из корпуса 1 через разгрузочный патрубок 3.Наличие пружинной опоры 12 исключает заклинивание частиц недробимого материала между верхним 4 диском и нижним 5 диском.Максимальная величина вертикального зазора между нижней рабочей поверхностью верхнего диска 4 и верхней рабочей поверхностью уступов 10 нижнего диска 5 обусловлена возможностью подачи и захвата кусков материала с максимальным размером, а минимальная величина зазора обусловлена возможностью получения готового продукта определенного класса.  Установка  верхней рабочей поверхности уступов  10 нижнего диска 5  с углом β наклона к горизонту, превышающем угол α естественного откоса материала, обеспечивает повышение интенсивности прохождения частиц  материала в рабочем пространстве между коническими рабочими поверхностями  дисков 4 и 5 и повышение интенсивности воздействия вертикальных криволинейных лопастей 11 и вертикальных криволинейных лопаток 9 на материал. Переменный вертикальный зазор междунижней  рабочей поверхностью верхнего диска 4и верхней рабочей поверхностью уступов  10 нижнего диска 5уменьшающийся от центра к периферии верхнего диска 4 и нижнего диска 5 обеспечивает распределение частиц по радиальному размеру рабочего пространства в зависимости от крупности частиц.Ширина прямоугольных вырезов 7 вертикального кольца 6, превышающая D, исключает завал частицами измельчаемого материала внутреннего пространства вертикального кольца 6. Таким образом, осуществляется селективное воздействие на частицы материала по мере уменьшения их размеров.
Все вышесказанное позволит повысить эффективность процесса измельчения и увеличить производительность по готовому продукту за счет селективного воздействия на измельчаемый материал.