УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВЛАЖНЫХ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к технике термообработки влажных и высоковлажных материалов и может быть использована в химической и смежных с ней отраслях промышленности.
В химической и других отраслях промышленности к дисперсным материалам предъявляются жесткие требования, в частности по фракционному составу, поскольку он существенным образом влияет на возможность дальнейшего использования этих материалов для производства целевых изделий. Такие материалы проходят ряд последовательных операций, среди которых основными являются термообработка, измельчение и классификация. Перечисленные операции осуществляют в различных устройствах.
Известны устройства для термической обработки материалов, содержащих вихревую камеру с лопастным завихрителем (авторское свидетельство SU №1090997А1, МПК F26B 17/10, В02С 21/00, 1984 г.; патент RU №2263262, МПК F26B 17/10, 2005 г; патент RU №2480693, МПК F26B 17/10, 2013 г; патент RU №2513077, МПК F26B 17/10, 2015 г.).
Известна комбинированная установка для термообработки материалов (патент RU №2176367, МПК F26B 17/10, 2001 г), содержащая аэрофонтанную камеру, досушиватель, циклон-разгрузитель, измельчитель-забрасыватель и рециркуляционный трубопровод, соединяющий досушиватель с соплом для ввода теплоносителя в аэрофонтанную камеру, отличающаяся тем, что установка содержит вторую ступень из аналогичного набора элементов, соединенную с первой ступенью рециркуляционной трубой, содержащей рециркуляционный вентилятор, вход которого соединен с досушивателями через встроенные в них осевые циклоны. Досушиватели выполнены спирального или циклонного типов. Установка предназначена для термообработки, измельчения, классификации и кондиционирования сыпучих материалов, состоит из двух ступеней, содержащих одинаковые элементы и соединенные рециркуляционной трубой. Использование этого аппарата позволяет повысить классифицирующую способность, возврат на измельчение крупных фракций и снижает потери продукта с отработанным теплоносителем.
Недостатком указанной установки является то, что измельчающая способность дисмембраторов-забрасывателей, применяемых в данной конструкции, не позволяет измельчать материал до необходимого размера, поэтому возможно накопление материала в аэрофонтанных камерах, что приводит к останову всего аппарата.
Известно устройство для термообработки материалов (авторское свидетельство SU №1374016, МПК F26B 17/10, 1988 г.), содержит вихревую камеру с лопастным завихрителем, имеющим нижнюю коническую поверхность, образующую в нижней части вихревой камеры диффузор, и циклон-подсушиватель, введенный внутрь вихревой камеры по ее оси, вихревая камера снабжена в нижней части испарителем, а завихритель снабжен приводным валом и состоит из турбинной и отражательной секций, при этом на конической поверхности завихрителя укреплены била. Секции завихрителя расположены поярусно с отражательной секцией в верхнем ярусе, имеющей тангенциально расположенные лопасти. Секции завихрителя расположены концентрично с размещением по периферии отражательной секции, имеющей тангенциально расположенные лопасти, а приводной вал выполнен в виде размещенных одна в другой осей, вращающихся в противоположные стороны.
Недостатком данного устройства является его невысокая надежность, т.к. многократная циркуляция материала в зоне действия отражательной и турбинной секций приводит к накоплению продукта в нижней части вихревой камеры и, тем самым, к увеличению гидравлического сопротивления, что требует дополнительных энергозатрат на его преодоление, а также нарушению спирального движения материала в верхнюю часть вихревой камеры к выводящему патрубку.
Известно устройство для термообработки материалов (патент RU №2245499 С1, МПК F26B 17/10, 2005 г.), принятое за прототип, содержащее вихревую камеру с днищем-диффузором и лопастным завихрителем-измельчителем, имеющим турбинную секцию и измельчающую секцию с билами, выполненную в виде усеченного конуса, загрузочное устройство, испаритель и газоподводящий короб, турбинная секция завихрителя-измельчителя расположена на днище-диффузоре, измельчающая секция расположена на приводном валу и снабжена лопастями, прикрепленными к ее конической поверхности с возможностью изменения угла их наклона относительно стенки вихревой камеры, и основанием, к которому по его периферии прикреплены била, направленные вниз, а загрузочное устройство выполнено в виде течки, расположенной соосно с вихревой камерой.
Недостатком прототипа является то, что применение лопастного завихрителя-измельчителя обеспечивает лишь частичное измельчение обрабатываемого материала, приводя к его неоднородности и многофракционности, а также к дополнительным энергозатратам на интенсификацию сушки и повышению гидравлического сопротивления восходящего газодисперсного потока в вихревой камере.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание устройства для термической обработки влажных дисперсных материалов, обеспечивающего повышение качества обработки влажных дисперсных материалов.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для термической обработки влажных дисперсных материалов, содержащем вихревую камеру, оснащенную загрузочным устройством, расположенным соосно с ней, днищем-диффузором и газоподводящим коробом, в вихревой камере размещен лопастной завихритель-измельчитель, имеющий турбинную секцию, расположенную на днище-диффузоре, и секцию измельчения, расположенную на приводном валу, выполненную в виде основания в форме усеченного конуса, снабженного лопастями, прикрепленными к его конической поверхности, и лопастными билами, направленными вниз, прикрепленными по его периферии, секция измельчения дополнительно содержит прямоугольные била, прикрепленные по периферии основания, и отбойники, закрепленные на внутренней поверхности вихревой камеры на одном уровне с прямоугольными билами, загрузочное устройство выполнено в виде пневмофорсунки.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На чертеже использованы следующие обозначения: вихревая камера 1, днище-диффузор 2, турбинная секция 3, секция измельчения 4, основание 5, била лопастные 6, била прямоугольные 7, лопасти 8, газоподводящий короб 9, пневмофорсунка 10, приводной вал 11, выводящий патрубок 12, вентилятор 13, циклон-разгрузитель 14, отбойники 15.
Устройство для термической обработки влажных дисперсных материалов содержит вихревую камеру 1 с днищем-диффузором 2, газоподводящим коробом 9 и выводящим патрубком 12. Вихревая камера 1 снабжена загрузочным устройством в виде пневмофорсунки 10, установленной соосно с ней. Пневмофорсунка 10 предназначена для подачи исходного материала в виде диспергированной водной суспензии. В вихревой камере 1 размещен лопастной завихритель-измельчитель, имеющий турбинную секцию 3, предназначенную для организации закрученного потока теплоносителя, и секцию измельчения 4, предназначенную для помола образующихся агломератов. Турбинная секция 3 расположена на днище-диффузоре 2. Секция измельчения 4 расположена на приводном валу 11, выполнена в виде основания 5 в форме усеченного конуса. Основание 5 снабжено лопастями 8, прикрепленными к его конической поверхности, лопастными билами 6 направленными вниз, прикрепленными по периферии основания 5, и прямоугольными билами 7, прикрепленные по периферии основания 5. Лопастные била 6 предназначены для частичного измельчения обрабатываемого материала, прямоугольные била 7 предназначены для помола обрабатываемого материала, лопасти 8 предназначены для организации устойчивого закрученного гидродинамического газодисперсного потока. На внутренней поверхности вихревой камеры 1 на одном уровне с прямоугольными билами 7 закреплены отбойники 15. Вращающиеся прямоугольные била 7 в сочетании с неподвижными отбойниками 15 обеспечивают помол агломератов дисперсного материала, попадающего в нижнюю часть вихревой камеры 1.
Устройство для термической обработки влажных дисперсных материалов работает следующим образом. Нагретый теплоноситель подают из газоподводящего короба 9 через центральное отверстие в днище-диффузоре 2 в турбинную секцию 3 и далее в нижнюю часть вихревой камеры 1. Лопасти 8 секции измельчения 4 установлены на основании 5 таким образом, чтобы обеспечить создание устойчивого, закрученного газодисперсного потока. Исходный материал в виде диспергированной 50% водной суспензии подают в вихревую камеру 1 при помощи пнемофорсунки 10. Взаимодействие восходящего закрученного потока теплоносителя и влажных капель-частиц приводит к интенсивному удалению влаги из дисперсного материала. Помол частично обезвоженных образовавшихся агломератов из капель-частиц производят в секции измельчения 4 при помощи лопастных бил 6 и при помощи прямоугольных бил 7 в сочетании с неподвижными отбойниками 15 в струях горячего теплоносителя, выходящего из турбинной секции 3. Это дает возможность получить более тонкий помол. Интенсивность тепломассообмена в газодисперсном потоке регулируют посредством изменения частоты вращения приводного вала 11. Под воздействием вращающегося потока теплоносителя и центробежной силы, создаваемой лопастями 8, обработанный материал поднимается по спиральной траектории в верхнюю часть вихревой камеры 1. Газодисперсный поток из верхней части вихревой камеры 1 направляют через выводящий патрубок 12 при помощи вентилятора 13 в циклон-разгрузитель 14, где происходит разделение газовзвеси на готовый продукт и отработанный теплоноситель, который затем подают на дополнительную очистку.
Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает эффективность термической обработки влажных и высоковлажных дисперсных материалов. Изготовленный экспериментальный образец устройства для термической обработки влажных дисперсных материалов по результатам исследовательских испытаний показал работоспособность предложенной конструкции. Результаты испытаний заявляемого устройства в целом подтвердили повышение качества обработки дисперсных материалов, что позволяет его использование в химической и смежных отраслях промышленности.