ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДИСКОВЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ
CENTRIFUGAL DISK SHREDDER

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 верхний и нижний диски с конической рабочей поверхностью.
Известна конструкция центробежной ударной мельницы (Авторское свидетельство  СССР  на изобретение №671839,  ВО2С 13/14, опубл. 05.07.1979, бюл. № 25), 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.
Технической проблемой известных конструкций 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,  В02С 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 известное устройство характеризуется низкой эффективностью процесса измельчения. Это связано с низкими раздавливающими нагрузками на материал и с отсутствием селективного воздействия на частицы в зависимости от их крупности.
Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения  за счет увеличения раздавливающих нагрузок и селективного воздействия на материал в зависимости от его крупности.
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 нижний диск  имеет верхнюю коническую поверхность с углом наклона образующей к горизонту, превышающем угол естественного откоса материала. Зазор между верхней конической поверхностью нижнего диска и нижней конической поверхностью верхнего диска равномерно уменьшается от центра дисков к их периферии, образуя угол между  нижней конической поверхностью верхнего диска и верхней конической поверхностью  нижнего диска, на которых напротив друг друга расположены концентрические горизонтальные кольца с равномерно и последовательно чередующимися наклонными уступами. Высота каждого из  наклонных уступов в каждом горизонтальном кольце равномерно уменьшается по направлению вращения дисков.  Вертикальный зазор между наклонными уступами каждого горизонтального кольца двух дисков равномерно уменьшается от (1...1,5)Dдо (0,1...0,5) D, где D – максимальный размер частиц измельчаемого материала. Радиальная ширина каждого горизонтального кольца с наклонными уступами превышает D. Горизонтальные кольца нижнего диска разделены между собой вертикальными концентрическими ограничителями с высотой, равной наибольшей высоте наклонных уступов. В каждом вертикальном концентрическом ограничителе над верхней поверхностью каждого наклонного уступа выполнены сквозные прямоугольные радиальные вырезы высотой, уменьшающейся от 0,5 D до 0,1D от центра дисков к их периферии.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен  разрез А - А на фиг.2 (продольный разрез измельчителя); на фиг.2 –  разрез Б-Б на фиг. 1  (нижний диск с наклонными уступами); на фиг. 3 – разрез В-В на фиг. 1 (верхний диск с наклонными уступами); на фиг. 4 – вид Г на фиг. 1(наклонные уступы дисков); на фиг. 5 – разрез Д-Д на фиг. 1 (вертикальные концентрические ограничители).
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 диск 4 вращается от загрузочного патрубка 2, а нижний диск 5 вращается от нижнего вала 6. Нижний диск 5  имеет верхнюю коническую поверхность с углом наклона α образующей к горизонту, превышающем угол ϕ естественного откоса материала.  Зазор между верхней конической поверхностью нижнего диска 5 и нижней конической поверхностью верхнего диска 4 равномерно уменьшается от центра дисков 4 и 5 к их периферии. При этом образуется угол между  нижней конической поверхностью верхнего диска 4 и верхней конической поверхностью  нижнего диска 5. На  нижней конической поверхностью верхнего диска 4 и верхней конической поверхностью  нижнего диска 5 напротив друг друга расположены концентрические горизонтальные кольца, соответственно, 7 и 8, с равномерно и последовательно чередующимися наклонными уступами, соответственно 9 и 10. Высота каждого из наклонных уступов 9 и 10 в каждом горизонтальном кольце 7 и 8 равномерно уменьшается по направлению вращения дисков 4 и 5. Вертикальный зазор между наклонными уступами 9 и 10 каждого горизонтального кольца 7 и 8 двух дисков 4 и 5 равномерно и последовательно уменьшается по направлению вращения дисков 4 и 5 от (1...1,5) Dдо (0,1...0,5) D, где D – максимальный размер частиц измельчаемого материала.  Радиальная ширина каждого горизонтального кольца 7 и 8 с наклонными уступами 9 и 10 превышает D.  Горизонтальные кольца 8 нижнего диска 5 разделены между собой вертикальными концентрическими ограничителями 11 с высотой, равной наибольшей высоте наклонных уступов 9 и 10. В каждом вертикальном концентрическом ограничителе 11 над верхней поверхностью каждого наклонного уступа 10 выполнены сквозные прямоугольные вырезы 12 высотой, уменьшающейся от 0,5D до 0,1D от центра дисков 4 и 5 к их периферии. В случае необходимости имеется возможность поднятия верхнего диска 4 за счет пружинной опоры 13.
max
max
max
max
max
Центробежный дисковый измельчитель работает следующим образом. Измельчаемый материал, например известняк влажностью до 2%, попадает в  загрузочный патрубок 2, затем  в рабочий объем между коническими поверхностями нижнего 5 и верхнего 4 дисков, вращающихся в противоположные стороны  соответственно от нижнего вала 6 и загрузочного патрубка 2.  Частицы  материала направляются на верхнюю поверхность нижнего диска 5,  и попадают на горизонтальные кольца 8 с наклонными уступами 10.  При наличии вертикальных концентрических ограничителей 11 частицы материала некоторое время находятся в рабочем пространстве между наклонными уступами 9 и 10 дисков 4 и 5. При встречном вращении дисков 4  5 вертикальный зазор между наклонными уступами 9 и 10, расположенными на горизонтальных кольцах 7 и 8,  периодически уменьшается от  (1...1,5) Dдо (0,1...0,5) D, причем при высокой частоте дисков 4 и 5 это уменьшение вертикального зазора имеет быстроизменяющийся циклический характер. Вследствие этого во время вращения дисков 4 и 5на частицы материала воздействуют раздавливающие и истирающие нагрузки. Частицы материала   разрушаются  в переменном рабочем пространстве между  наклонными уступами 9 и 10 дисков 4 и 5. При достижении необходимого размера, частицы материала проходят через сквозные прямоугольные радиальные вырезы 12 в вертикальных концентрических ограничителях 11  и направляются на следующее горизонтальное кольцо 8 в сторону периферии нижнего диска 5.Недробимые куски материала разгружаются за счет поднятия верхнего диска 4 при сжатии пружинной опоры 13.Готовый  продукт вылетает из корпуса 1  через  разгрузочный патрубок 3. Для повышения интенсивности перемещения частиц от центра нижнего диска 5 к его периферии верхняя поверхность нижнего диска 5 выполнена конической с углом α наклона образующей, превышающей угол ϕ естественного откоса материала.С целью исключения заклинивания частиц материала в рабочем пространстве между верхним 4 и нижним 5 дисками и обеспечения процесса разрушения частиц вертикальный зазор между наклонными уступами каждого горизонтального кольца двух дисков равномерно уменьшается от (1...1,5)Dдо (0,1...0,5) D. С целью исключения заклинивания частиц материала в рабочем пространстве между вертикальными концентрическими ограничителями радиальная ширина каждого горизонтального кольца с наклонными уступами превышает D. Так как частицы материала при перемещении от центра к периферии дисков 4 и 5 уменьшаются в размерах,соответственно,  уменьшается в каждом вертикальном концентрическом ограничителе 11 высота  сквозных прямоугольных радиальных вырезов 12.   Конструкция центробежного дискового измельчителя с противоположно вращающимися  нижним 5 и верхним 4 дисками,имеющими концентрические горизонтальные кольца, соответственно, 7 и 8, с равномерно и последовательно чередующимися наклонными уступами, соответственно 9 и 10,  а также с вертикальными концентрическими ограничителями 11, позволяет обеспечить  увеличение раздавливающих нагрузок на материал и селективное воздействие на частицы в зависимости от их крупности.
Все вышесказанное позволит повысить эффективность процесса измельчения, тем самым увеличить производительность по готовому классу измельчаемого материала.