ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ СТРУЙНЫЙ

Заявляемое решение относится к конструкциям струйных измельчителей (термин «струйных мельниц» здесь менее подходит) для получения тонких порошков из частиц (зеренных, гранных или гранулированных) материалов. В частности решение распространяется на размельчение горных пород, содержащих драгоценные и иные материалы. В том числе решение может быть использовано в строительной, химической и других отраслях промышленности, где измельчение абразивных или твердых материалов является составной частью технологического процесса.
Уровень развития техники известен [Патент РФ №2048920 В02С 19/06 «Струйно-вихревая мельница», дата публикации 27.11.1995] из решения, в котором измельчение сыпучих материалов происходит за счет соударения частиц между собой и со стенками камеры при движении частиц в струе газового энергоносителя. Для этого цилиндрическая функциональная (помольная) камера снабжена тенгенциально расположенными соплами, подводящими от пневмоаакумуляторов (компрессоров и т.д.) находящийся под давлением газовый энергоноситель, устройством (бункером) загрузки предварительно измельчаемого сепарированного материала, камерой пониженного давления, соплами выгрузки измельченного материала.
Недостатком указанного решения является высокая энергоемкость процесса измельчения частиц и относительно низкий ресурс устройства. Первое связано с тем, что необходимость в высокой энергоемкости устройства связана с необходимостью подачи в подводные сопла газового энергоносителя (сжатого воздуха) под таким давлением, которое было бы способно в дробилке развить скорости движения струи на уровне скорости звука и выше. Второе связано с тем, что стенки камеры будут интенсивно изнашиваться быстродвижущимися абразивосодержащими частицами, это потребует частой их смены стенок или восстановления их изношенной поверхности.
Техническим результатом заявляемого решения является снижение энергоемкости процесса измельчения частиц и повышение ресурса устройства. Это достигается двумя путями:
1. во-первых, частицы разрушаются (не в результате соударения между собой или соударения о стенку дробилки) в результате соударения об искусственное препятствие на пути движения струи, несущей частицы, а именно об сменный экран;
2. во-вторых, струя (поток) создается в камере в результате взрыва воздушно-топливной смеси.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство (измельчитель) содержит функциональную камеру (камеру сгорания воздушно-топливной смеси), выходное сопло которой взаимосвязано с бункером загрузки предварительно измельченного и сепарированного материала, подлежащего дальнейшему измельчению, и ориентировано на материалоразрушающий экран.
Таким образом, заявляемый объект, как и прототип, содержит функциональную камеру для создания струи, несущей измельчаемый материал, связанный с камерой пневмоаккумулятор для создания в камере избыточного давления, загрузочный бункер, сопло для вывода струи и камеру пониженного давления.
Однако заявляемый объект отличается от прототипа тем, что функциональная камера снабжена форсункой для впрыска топлива, элементом поджига газово-топливной смеси, обратными клапанами на сопле, на пневмоаккумуляторе и форсунке, сопло связано с выходным патрубком, взаимодействующим с загрузочным бункером и направленным на материалоразрушающий экран, при этом заявляемый объект оснащен системой управления (функция распределительного вала в двигателе внутреннего сгорания), синхронизирующей последовательность и длительность срабатывания всех перечисленных элементов устройства.
На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства измельчителя струйного.
Измельчитель струйный устроен следующим образом. Функциональная камера 1 снабжена форсункой 2 для впрыска топлива, соединена через обратный клапан 3 с пневмоаккумулятором 4, снабжена элементом 5 поджига газово-топливной смеси в камере, соплом 6 с патрубком 7 вывода газовой струи 8. Сопло выполнено взаимосвязанным с загрузочным бункером 9 и направлено (ориентировано) на экран 10. Экран 10 с патрубком 7 размещены внутри камеры 11 пониженного давления, создаваемого вакуумным насосом 12. Сопло 6 и форсунка 2 снабжены соответствующими обратными клапанами 13 и 14. Обратным клапаном или шибером может быть снабжена горловина 15 бункера 9. Последовательностью, синхронностью и длительностью работы всех указанных элементов управляет система управления 16. Измельченные частицы осыпаются в приемную камеру 17.
Работает устройство следующим образом. Предварительно измельченный до требуемой фракции (на уровне 0,5 мм) материал, подлежащий дальнейшему измельчению, загружают в бункер 9. Его обратный клапан, установленный в горловине, пневмоизолирует загруженный материал. В пневмоаккумуляторе 4 предварительно создают избыточное давление (около 10 мПа). В камере 11 предварительно создают пониженное давление (до ½ от атмосферного давления). В трассе нагнетания топливной смеси форсунки 2 создают избыточное (более 40 мПа) давление. При выполнении указанных действий система управления 16 выходит в положение готовности. Далее работа устройства протекает следующим образом. Система управления открывает клапан 3 пневмоаккумулятора 4 и клапан 14 форсунки 2 на некоторое время. При этом в камеру 1 впрыскивается дозированное количество топлива и вводится некоторый объем сжатого воздуха из пневмоаккумулятора 4. Система управления дает команду элементу 5 поджига на поджиг смеси. Смесь в камере взрывается, избыточное давление в камере (или система управления 16) открывает обратный клапан 13 сопла 6 вывода газов из камеры 1. При прохождении по патрубку (он должен быть минимальной длины) фронта волны выхлопных газов горловины 15 загрузочного бункера 9 система управления 16 открывает шибер горловины. При этом поток движущегося по патрубку газа захватывает из бункера 9 дозированное количество частиц и устремляет их в камеру 11 пониженного давления и ударяет об экран 10. Под действием кинетической энергии движения частицы соударяются с экраном 10, разрушаются на более мелкие части (фракцию) и осыпаются в приемную камеру 17. Система управления 16 вновь закрывает шибер горловины, вновь работой насоса 12 создает разряжение в камере 11, вновь подготавливает форсунку 2 и пневмоаккумулятор 4 к работе. Так происходит до следующего цикла впрыска топлива и его поджига. В некоторый момент времени измельченный материал выгружается при открывании приемной камеры, материал разделяется на фракции, устройство вновь готовится к работе.
Описанная работа устройства показывает достижение технического результата, а именно то, что:
- для осуществления работы устройства не требуется через пневмоаккумулятор 4 подводить сверхвысокое давление в камеру 1, необходимое давление в камере 1 достигается при взрыве газово-топливной смеси, это давление способно развивать скорость движения струи выхлопных газов и частиц разрушаемого материала в ней, необходимую для разрушения частиц при ударе об экран;
- камера не изнашивается измельчаемыми частицами так как они в камере не присутствуют.