Резонансно-вихровий диспергатор

Корисна модель належить до пристроїв для подрібнення матеріалів і може бути використана для доподрібнення вугільного пилу, що подається на пальники топок, від розмірів 90-800мкм до середніх розмірів 1020мкм та надання йому максимально можливої реакційної активності безпосередньо перед його застосуванням у термохімічних процесах у різноманітних топках з пиловугільним паливом з метою інтенсифікації процесу загоряння та підвищення ефективності спалювання пиловугільного палива, в тому числі і низькосортового. Відомо пристрій для подрібнення матеріалів з використанням ультразвуку, який викликає циклічні напруження втоми під час механічного подрібнення. В цьому пристрої один з двох молольних елементів підключено до джерела ультразвукових коливань, які при проходженні матеріалу між цими елементами передаються частинкам [UA №4131238, В02С19/18, 1978]. Недоліком цього пристрою є короткочасна передача ультразвуку матеріалу, яка зникає разом з контактом частинки і молельного елемента. Тому вклад руйнування втомою малий. Відомо пристрій для вихрового подрібнення, що містить сопло вводу енергоносія з регульованим кутом входу в циліндричну камеру, патрубок виводу пило-газової суміші, два резонатори Гельмгольца, отвір подачі матеріалу у верхній неплоскій кришці камери. В цьому пристрої взаємне стирання частинок доповнене руйнуванням у полі акустичної хвилі [А. с. СССР №1282894, В02С19/06, 1983]. Недоліком цього пристрою є тангенціальне підключення замкнених резонаторів Гельмгольца, що призводить до їх запилення під час роботи і суттєво понижує добротність пристрою. Крім того, одне сопло вводу енергоносія зменшує вихрову швидкість і вклад взаємного стирання частинок та продуктивність процесу. Відомо також пристрій для газодинамічного тонкого подрібнення, в якому використано широкий набір конструктивних засобів для максимальної турбулізації потоку і генерації широкого спектру акустичних коливань. Це завихрювачі вхідного газозависання, щілинні вводи закручувальних газових струменів, тангенціальні сопла вводу енергоносія, щілинні канали виводу газозависання, направлені протилежно вхідним, порожнинирезонатори, виступи-турбулізатори. [RU №2013134, В02С19/06, 1993]. Недоліками цього пристрою є великий внесок ударного механізму руйнування і закриті порожнинирезонатори. Відомо пристрій для вихрового помелу, в якому подрібнення вхідного матеріалу стимулюється шляхом створення звукових та/або ультразвукових коливань, поперечних потоку, зокрема, другої гармоніки основної частоти. Введення енергоносія і відведення газозависання проводяться тангенціальними соплом і патрубком, коливання підсилюються системою спарених порожнин-резонаторів у боковій стінці камери, а подача матеріалу через центральний патрубок [UA №10148, В02С19/06, 1994]. Недоліком цього пристрою є закриті порожнини-резонатори і одне сопло вводу енергоносія. Відомо пристрій для вихрового подрібнення, що містить тангенціальні сопла-резонатори різної довжини, з'єднані кільцевим розподільником з патрубком вводу енергоносія, патрубок подачі матеріалу, осьовий перфорований патрубок для виводу пилогазової суміші [А. с. СССР №1533074, В02С19/06, 1988]. Недоліком цього пристрою є використання осьового перфорованого патрубка для виводу пилогазової суміші, який може стати причиною зупинки виводу подрібненого матеріалу з камери. Найближчим до корисної моделі, що заявляється, є пристрій для потоншення намелу вугільного пилу, який складається з циліндричної камери з кількома тангенціальними соплами в зовнішній твірній, що зв'язані патрубками-резонаторами із спільним кільцевим розподільником і патрубком вводу енергоносія, і пристосування для виводу подрібненої фракції в центрі камери. Внутрішній та зовнішній радіуси камери та її висота задовольняють визначеному рівнянню. На верхній кришці камери встановлені вузол подачі матеріалу в місці, де останній засмоктується, а також резонатори Гельмгольца із змінною власною частотою і п'єзоелектричні джерела ультразвуку. Подрібнення вхідного матеріалу стимулюється шляхом створення звукових і ультразвукових коливань [UA №49992 С2, В02С19/06, 19/18, 2002]. Недоліками цього пристрою є використання: одного сопла вводу енергоносія, що призводить до нерівномірного розподілу тиску енергоносія у розподільнику; одного патрубка подачі матеріалу, що призводить до нерівномірного розподілу матеріалу у камері та зменшує вихрову швидкість; осьового перфорованого патрубка для виводу пилогазової суміші, який може стати причиною зупинки виводу подрібненого матеріалу з камери, що у випадку використання на ТЕС призведе до зупинки котла; негативного зворотного зв'язку між подрібненням і подачею матеріалу, який стабілізуватиме кількість вугільного пилу, що подається на пальник котла, а це зробить неможливим технологічне регулювання останнього. Зазначений пристрій призначено для подрібнення досить великих шматків вугілля, які повертаються у шаровий млин на потоншення після сепаратору. Після домелення вугільний пил складується у загальному бункері, втрачаючи при цьому придбану при помолу реакційну активність. В основу корисної моделі поставлено задачу створення резонансно-вихрового диспергатора, який би дозволив підвищити ефективність помелу і забезпечити максимальну реакційну активацію вугілля. Поставлену задачу вирішують тим, що резонансно-вихровий диспергатор, який складається з камериподрібнювача з тангенціальними соплами в боковій стінці, що зв'язані патрубками-резонаторами із спільним кільцевим розподільником і патрубком вводу енергоносія, на верхній плоскій кришці камери-подрібнювача встановлено патрубок вводу матеріалу, резонатори Гельмгольца із змінною власною частотою і п'єзоелектричні джерела ультразвуку, в центрі нижньої неплоскої кришки камери-подрібнювача розташовано отвір вивідного пристрою для виводу подрібненої фракції, згідно з корисною моделлю, додатково містить патрубки вводу енергоносія, причому загальна кількість патрубків зводу енергоносія дорівнює кількості патрубків-резонаторів, патрубки вводу енергоносія з'єднані з кільцевим розподільником всередині між резонаторами, кільцевий розподільник виконано замкненим, додатково встановлено патрубки вводу матеріалу, кількість яких також дорівнює кількості патрубків-резонаторів, а також другу групу високочастотних п'єзоелектричних джерел ультразвуку, розташованих на верхній кришці над отвором вивідного пристрою подрібненої фракції, який виконано конусним для забезпечення безупинного виводу подрібненої фракції. Введення додаткових патрубків вводу енергоносія при тому, що загальна кількість патрубків вводу енергоносія дорівнює кількості патрубків-резонаторів, з'єднання патрубків вводу енергоносія з кільцевим розподільником всередині між резонаторами, а також виконання кільцевого розподільника замкненим забезпечує рівномірний розподіл тиску енергоносія у кільцевому розподільнику та на вході патрубків-резонаторів. Встановлення напроти сопел патрубків-резонаторів додаткових патрубків вводу матеріалу, кількість яких дорівнює кількості патрубків-резонаторів, дозволяє забезпечувати рівномірний розподіл вхідного матеріалу у камері-подрібнювачі, миттєве підхоплення його вихровим потоком та рівномірно високу вихрову швидкість потоку пилогазової суміші у камері. Встановлення другої групи високочастотних п'єзоелектричних джерел ультразвуку, розташованих на верхній кришці над отвором вивідного пристрою подрібненої фракції, дозволяє підвищити ефективність подрібнювання матеріалу до більш дрібних фракцій, а також змінювати амплітуду циклічних навантажень та їх частоту по двох незалежних каналах керування. Виконання вивідного пристрою конусним дозволяє виводити подрібнений матеріал навіть у випадках, коли резонансно-вихровий диспергатор з будь-яких причин не буде працювати. Усе це забезпечує ефективність помелу. Доподрібнений вугільний пил не складується у бункері, а відразу вводиться у топку, тому не встигає до спалювання втратити придбану реакційну активність. Корисна модель пояснюється малюнками. На Фіг.1 зображено резонансно-вихровий диспергатор, вигляд спереду в розрізі В-В; на Фіг.2 - вигляд зверху в розрізі А-А. Резонансно-вихровий диспергатор складається з камери-подрібнювача 1 з тангенціальними соплами 2 в боковій стінці 3, що зв'язані патрубками-резонаторами 4 із спільним кільцевим розподільником 5, виконаним замкненим, та патрубками 6 вводу енергоносія, кількість яких дорівнює кількості патрубків-резонаторів 4. Патрубки 6 вводу енергоносія з'єднані з кільцевим розподільником 5 всередині між патрубками-резонаторами 4. На верхній плоскій кришці 7 камери-подрібнювача 1 встановлено патрубки 8 вводу матеріалу, кількість яких дорівнює кількості патрубків-резонаторів 4. На верхній плоскій кришці 7 резонансно-вихрового диспергатора встановлені також резонатори Гельмгольца 9 із змінною власною частотою і дві групи високочастотних п'єзоелектричних джерел ультразвуку 10 та 11, причому друга група 11 встановлена над отвором 12 вивідного пристрою 13 подрібненої фракції, розташованим в центрі нижньої неплоскої кришки 14 камери-подрібнювача 1. Резонансно-вихровий диспергатор працює наступним чином. Енергоносій через патрубки 6 вводу подають в кільцевий розподільник 5 і далі по патрубках-резонаторах 4 крізь тангенціальні сопла 2 в боковій стінці 3 - в камеру-подрібнювач 1, де енергоносій створює вихровий потік. Вихровий потік генерує акустичні низькочастотні коливання, які підсилюють патрубки-резонатори 4, і високочастотні та ультразвукові коливання, які підсилюються резонаторами Гельмгольца 9 з коротким горлом 15 і змінним резонуючим об'ємом 16. Ультразвук генерується не газодинамічними джерелами, також встановленими на верхній кришці. Після досягнення необхідного рівня генерації через патрубки 8 вводу матеріалу його подають в камеру-подрібнювач 1. При цьому частота та інтенсивність генерації завдяки системі позитивного зворотного зв'язку та не газодинамічним джерелам 10 та 11 дозволяють підтримувати процес в необхідному технологічному режимі роботи. В робочій камері матеріал подрібнюється, і фракції необхідного розміру через отвір 12 конусного вивідного пристрою 13 подають на пальник котла.