ВИХРЕВОЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ МАТЕРИАЛОВ
WHIRL GRINDER

Изобретение относится к машиностроению для химической, пищевой, строительной и других отраслей промышленности, а именно к вихревым мельницам, где энергия движущегося потока энергоносителя используется для измельчения материалов различного назначения.
Известен способ измельчения материалов в потоке энергоносителя и устройство вихревого помола для его осуществления (патент RU №2100082, кл. МПК В02С 19/06, опубл. 27.12.1997), принятое за прототип. Устройство вихревого помола состоит из цилиндрической помольной камеры с соплом, ориентированным вдоль сечения ее внутренней поверхности, и подобным образом ориентированными полостями, причем каждая из первых полостей сопряжена с меньшей второй полостью, наклоненной по отношению к первой, загрузочного приспособления, выходного отверстия для порошка и энергоносителя.
Недостатком прототипа является низкая производительность помола из-за невысоких динамических параметров энергоносителя, ограниченные возможности применения.
Предлагаемым изобретением решается задача: повышение производительности при высоком качестве измельчения, расширение сферы применения.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности работы устройства за счет формирования дополнительного динамического воздействия на энергоноситель, вместе с которым перемещается измельчаемый материал, в осуществлении как сухого, так и мокрого процесса измельчения.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом вихревом измельчителе материалов, состоящем из цилиндрической помольной камеры с соплом, ориентированным вдоль сечения ее внутренней поверхности, и полостями на внутренней поверхности помольной камеры, загрузочного приспособления, выходного отверстия для измельченного материала и энергоносителя, новым является то, что внутри цилиндрической помольной камеры с возможностью вращения установлен ротор, полости на внутренней поверхности помольной камеры выполнены в виде расширяющихся радиальных пазов, на цилиндрической поверхности ротора выполнены полости, аналогичные полостям, размещенным на внутренней поверхности помольной камеры, зазор между внутренней поверхностью помольной камеры и цилиндрической поверхностью ротора составляет 3…5 величин наибольшего размера измельчаемого материала, в качестве энергоносителя могут использоваться жидкие компоненты, регулирование гранулометрического состава измельчаемого материала осуществляется за счет изменения скорости ротора.
Установка внутри цилиндрической помольной камеры с возможностью вращения цилиндрического ротора позволяет:
- во-первых, активизировать движение вихревого вращающегося потока энергоносителя, смешанного с измельчаемым материалом;
- во-вторых, производить измельчение исходного материала в условиях повышенного давления, возникающего от действия центробежной силы;
- в-третьих, за счет вышеприведенных факторов при высокой степени турбулентности потока и контакта энергоносителя с измельчаемым материалом повысить чистоту размельчения.
Выполнение полостей как на внутренней поверхности помольной камеры, так и на цилиндрической поверхности ротора в виде расширяющихся радиальных пазов позволяет:
- во-первых, получить дополнительные области вихреобразования и увеличить скорость измельчения при общем повышении турбулентности потока;
- во-вторых, при вращающемся роторе повысить эффективность образования данных вихревых областей;
- в-третьих, организовать взаимодействие этих областей в условиях общего вращательного движения потока газового энергоносителя, смешанного с измельчаемым материалом;
- в-четвертых, получить колебательный процесс в потоке, приводящий также к ускорению измельчения и получению его надлежащей чистоты за счет изменения давления энергоносителя в зоне расширяющихся к центру радиальных пазов.
В данном случае осуществление регулирования гранулометрического состава измельчаемого материала проводится за счет изменения скорости ротора, что является удобным фактором при эксплуатации.
Выполнение зазора между внутренней поверхностью помольной камеры и цилиндрической поверхностью ротора в размере 3…5 величин наибольшего размера измельчаемого материала позволяет:
- во-первых, сформировать стабильный вращающийся поток смеси энергоносителя и измельчаемого материала, исключающий закупоривание потока во внутренней полости помольной камеры;
- во-вторых, поддерживать оптимальную площадь контакта энергоносителя с измельчаемым материалом и самих компонентов измельчаемого материала между собой.
Использование в качестве энергоносителя жидких компонентов позволяет:
- во-первых, организовать процесс как сухого, так и мокрого процесса дробления-измельчения;
- во-вторых, расширить сферу применения ВИМ за счет возможности измельчения с использованием в качестве энергоносителя жидких компонентов более твердых материалов, а также за счет возможности получения однородных жидких растворов.
Регулирование скорости ротора возможно осуществить различными способами:
- за счет применения регулируемого по частоте вращения выходного вала привода;
- за счет применения ременной передачи с различным передаточным отношением и т.д.
Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана общая схема вихревого измельчителя материалов; на фиг.2 - схема размещения радиальных расширяющихся пазов.
Вихревой измельчитель материалов (ВИМ) состоит из неподвижной цилиндрической помольной камеры 1 с соплом 2, ориентированным вдоль хорды сечения внутренней поверхности камеры 1, которое связано с входным патрубком 3. Загрузочное приспособление 4 размещено на верхней крышке цилиндрической помольной камеры 1. Выходное отверстие 5 с выходным патрубком 6 для измельченного материала и энергоносителя расположено на удалении от сопла по ходу вращения вихревого потока. Внутри цилиндрической помольной камеры 1 на вале 7 с возможностью вращения установлен ротор 8. Оптимальный зазор между внутренней поверхностью помольной камеры 1 и цилиндрической поверхностью ротора 8 составляет 3…5 величин наибольшего размера измельчаемого материала. На внутренней поверхности помольной камеры 1 и цилиндрической поверхности ротора выполнены расширяющиеся радиальные пазы 9. Вал 7 установлен в опорно-уплотнительном узле 10 и связан с приводом (не показан).
Вихревой измельчитель материалов (ВИМ) работает следующим образом. Перед началом процесса измельчения через входной патрубок 3 и сопло 2 цилиндрической помольной камеры в зазор подают струю газового или жидкого энергоносителя. Затем включается привод (не показан), который приводит во вращение вал 7 с установленным на нем полым ротором 8. В зазоре формируется вихревой вращающийся поток, выходящий через выходное отверстие 5 с выходным патрубком 6.
Вблизи отверстия входного патрубка 3, а также вблизи радиальных расширяющихся пазов 9 на внутренней поверхности помольной камеры 1 и цилиндрической поверхности ротора 8 образуются вихревые области. Исходный измельчаемый материал через загрузочное приспособление 4 подается внутрь камеры 1 в зазор и после его вращения под действием давления, приложенного к энергоносителю, и вращающегося ротора 8, а также измельчения в зонах завихрения потока производится отбор полученной смеси через выходное отверстие 5 и выходной патрубок 6. Колебания потока, возникающие вследствие изменения давления в области радиальных расширяющихся пазов 9, способствуют качественному измельчению исходного материала.
Таким образом, в вихревом измельчителе материалов (ВИМ) осуществляется эффективный процесс измельчения материалов размеров и твердости за счет формирования дополнительного динамического воздействия на энергоноситель, вместе с которым перемещается измельчаемый материал и осуществляется как сухое, так и мокрое измельчение.