Подрібнювально-сепарувальний агрегат

Винахід відноситься до пристроїв для здрібнення крихких, напівкрихких та попередньо скрихчених матеріалів, і може бути використаний у хімічній та інших галузях промисловості. Відомий відцентровий млин для здрібнення м'я ких матеріалів, включаючий корпус з двома співвісними дисками, щонайменше один з яких має можливість обертатися, а обидва сполучені один з одним трапецієвидними кільцевими виступами з наскрізними пазами, що мають пересікаючі різальні кромки на бокових сторонах виступів, які розташовані на одному боці або по різні боки площини радиального перетину диску, або ж створюються угнутою стінкою пазу або стінкою перпендикулярної площини диску [1]. Недоліком даного пристрою є неможливість здрібнення крихких, напівкрихких та скрихчених матеріалів з розміром часток менше 100мкм. Найбільш близьким по технічній сутності, обраним у якості прототипу, є подрібнюючо-сепаруючий агрегат включаючий корпус, ротор штифтового тип у з двома подрібнюючими дисками, що обертаються у різні боки на двох валах встановлених коаксіально, сепаруючий пристрій [2]. Недоліком даного пристрою є неможливість здрібнення термопластичних матеріалів з розміром часток менше 100мкм. В основу винаходу поставлене завдання удосконалення конструкції подрібнюючо-сепаруючого агрегату для крихких, напівкрихких та попередньо скрихчених матеріалів в інтересах підвищення ефективності процесу здрібнення та отримання часток вихідної фракції менше 100мкм, у якому за рахунок використання конічних дисків ротору розміщених співвісно, на торцях супротивно встановлених валів, циліндричного ротора з лопатками, а також профільованих поверхонь циліндричного відбійного кільця циліндричного ротора та конічного відбійного кільця сепаратора поряд з попереднім скрихченням реалізується ударний механізм здрібнення матеріалу, що призводить до здрібнення часток до заданого розміру при одночасному зниженні енергоємності процесу здрібнення, а завдяки розміщенню сепаратора за циліндричним ротором окрім того, забезпечується зменшення гідравлічного опору, що призводить до зменшення потужності та масо-габаритних характеристик подрібнюючо-сепаруючого агрегата. Рішення поставленого завдання досягається за рахунок того, що у подрібнюючо-сепаруючому агрегаті включаючому корпус, в якому розміщено ротор штифтового типу з двома подрібнювальними дисками розміщеними на валах що встановлені з можливістю обертатися у різних напрямках, сепаратор, згідно винаходу, вали встановлено співвісно, при цьому, один з них виконано порожньотілим, диски виконано конічними з кутами твірних при вершинах від 160° до 90° і встановлено вершинами на зрізах валів з кутом поміж твірними від 0° до 10°, штифтові била на конічних дисках роторів встановлено паралельно їх осям, при цьому, у площині основи ротору який встановлено на суцільному валі, співвісно, торцьовою поверхнею встановлено циліндричний ротор з радіальними лопатками кількість яких не менше шести, у вн утрішньому об'ємі корпуса на довжину цих лопаток з радіальним проміжком встановлено циліндричну відбійну плиту з періодичним у тангенціальному напрямку профілем на усій її внутрішній поверхні, на протилежній торцьовій поверхні циліндричного ротору, співвісно йому, встановлено сепаратор, який має плоске кільце, діаметр якого дорівнює діаметру циліндричного ротора, верхніми основами на ньому встановлені радіальні лопасті у формі прямокутної трапеції, нижні основи лопаток має довжину меншу за верхню, кількість лопастей сепаратора дорівнює кількості лопаток встановлених на циліндричному роторі, при цьому внутрішні прямокутні бокові ребра лопастей сепаратора з'єднано циліндричним сепараційним кільцем, яке розміщено з проміжком поміж плоским кільцем, а зовні трапецієвидних лопастей з радіальним проміжком у корпусі встановлено конічне відбійне кільце з періодичним у тангенціальному напрямку профілем на усій його внутрішній поверхні, при цьому його поперечний переріз звужується у напрямку ви хідного патрубку здрібнюючо-сепаруючого агрегату, а висота відбійного конічного кільця більша висоти лопастей сепаратора, торцьову ж поверхню конічного відбійного кільця закрито кришкою у якій встановлено вихідний патрубок та підшипниковий вузол суцільного валу. Використання коаксіально розташованих валів, що мають можливість обертатися у різних напрямках згідно прототипу призводить до перевантаження вузла кріплення внутрішнього вала за рахунок того що лінійні швидкості руху кульок підшипників складаються зі швидкості руху зовнішнього кільця та власної швидкості кульок. Встановлення валів співвісно спрощує конструкцію вузлів кріплення підшипникових вузлів валів здрібнюючо-сепаруючого агрегата, що забезпечує підвищення їх надійності. Виготовлення одного з валів порожньотілим забезпечує подачу матеріалу у зону подрібнення, як при його обертанні, так і при нерухомому валі. Виготовлення дисків ротора конічними забезпечує збільшення часу перебування здрібнюваних часток у зоні подрібнення за рахунок придбання ними осьової складової швидкості. Завдяки цьому частки зазнають удару не тільки при зіткненні з штифтовими билами але й при зіткненні з поверхнями дисків ротора. Зміна кутів твірних дисків ротора від 160° до 90° забезпечує оптимальний режим подрібнення для різних матеріалів і встановлюється під час попередніх досліджень здрібнення конкретного матеріалу. Зміна кута поміж твірними дисків ротора також забезпечує оптимізацію процесу здрібнення за рахунок зміни часу перебування часток у міждисковому просторі. Розміщення у площині основи ротору, який встановлено на суцільному валі, співвісно, торцьовою поверхнею, циліндричного ротора з радіальними вихоростворюючими лопатками забезпечує створення складної вихрової течії, у результаті якої відбувається ударна взаємодія здрібнюваних часток з елементами тангенціальних періодичних профілів, розташованих на вн утрішній поверхні циліндричної відбійної плити. Це сприяє збільшенню продуктивності здрібнювача при отриманні кінцевого продукту з розміром часток менше 100мкм. Виконання на всій внутрішній поверхні циліндричної відбійної плити періодичних профілів дозволяє створити оптимальні умови ударної взаємодії здрібнюваних часток з поверхнею. Оскільки частки залучаються у ви хровий рух лопатками ротора, при зустрічі з поверхнею статора відбувається удар, завдяки якому крихкі частки розпадаються на фрагменти. Дослідним шляхом доведено, що кількість лопаток на циліндричному роторі та у сепараторі повинна бути не менше шести. Така кількість забезпечує оптимальний режим подрібнення та задовільну роботу сепаратора. Виготовлення сепаратора у вигляді плаского кільця встановленого на торцьовій поверхні циліндричного ротора з радіальними трапецієвидними лопастями встановленими на ньому своїми верхніми основами забезпечує одночасне видалення часток меленого матеріалу з заданим розміром і додаткове подрібненя часток більшого розміру за рахунок удару часток об профільовану поверхню конічного відбійного кільця яке встановлено з радіальним проміжком зовні конічних лопаток. З'єднання внутрішніх прямокутних бокових ребер трапецієвидних лопаток циліндричним сепараційнім кільцем забезпечує розподіл потоку на виході циліндричного ротора на потік що виносить здрібнені до заданого розміру частки з порожнини здрібнюючосепаруючого агрегату та потік, що створює ви хровий зворотний рух часток більшого розміру у сепараторі. Радіальні лопатки сепаратора та його відбійне кільце виготовлено конічним для забезпечення зворотного руху потоку з частками що мають розмір більше 100мкм на подальше подрібнення. Таким чином, сепарація та подрібнення здійснюються на виході з здрібнюючо-сепаруючого агрегату, що призводить до збільшення кількості матеріалу, що подрібнюється за одиницю часу. Виконання порожнього ротора нерухомим забезпечує роботу здрібнюючо-сепаруючого агрегату у режимі дизмембратора. Таким чином, розширюється сфера застосування здрібнюючо-сепаруючого агрегату та перелік матеріалів які можуть бути подрібнені. На фіг. зображено здрібнюючо-сепаруючий агрегат, схематичний подовжній розтин. Здрібнюючо-сепаруючий агрегат (фіг.) складається з нерухомого корпусу 1. У корпусі 1 співвісно, супротивно один одному розташовано порожньотілий вал 2, та суцільній вал 3. На валі 2 встановлено диск ротору 4 з билами 6. У корпусі 1 на валі 3 встановлено диск ротору 5 з билами 6. На торці ротору 5, у площині його основи, встановлено циліндричний ротор 7 з радіальними лопатками 8. У внутрішньому об'ємі корпуса 1 на довжину лопаток 8 з радіальним проміжком встановлено циліндричну відбійну плиту 9 з періодичним у тангенціальному напрямку профілем на усій її внутрішній поверхні. На протилежній торцьовій поверхні циліндричного ротору 7, співвісно йому, встановлено сепаратор який має плоске кільце 10 діаметр якого дорівнює діаметру циліндричного ротора 7, нижніми основами на ньому встановлені радіальні лопатки 11 у формі прямокутної трапеції, при цьому внутрішні прямокутні бокові ребра лопастей з'єднано циліндричним сепараційним кільцем 12, яке розміщено з проміжком поміж плоским кільцем 10, а зовні трапецієвидних лопастей з радіальним проміжком у корпусі встановлено конічне відбійне кільце 13 з періодичним у тангенціальному напрямку профілем на усій його внутрішній поверхні, торцьову ж поверхню конічного відбійного кільця 13 закрито кришкою 14 у якій встановлено вихідний патрубок 15 та підшипниковий вузол суцільного валу 16. Порожньотілий вал 2 має порожнину 17 для подачі матеріалу у здрібнюючо-сепаруючий агрегат. Здрібнюючо-сепаруючий агрегат працює таким чином. Матеріал потрапляє у здрібнюючо-сепаруючий агрегат через внутрішню порожнину 17, валу 2. Під дією штифтів 6 встановлених на кинічних дисках 4 та 5 матеріал здрібнюється та втягується у рух газовим потоком, створюваним штифтами. Пройшовши послідовно усі ряди штифтів матеріал потрапляє у порожнину утворену циліндричним ротором 7 з радіальними лопатками 8 та циліндричним відбійним кільцем 9. У цій порожнині відбувається подальше подрібнення матеріалу за рахунок зіткнення його часток з профільованою поверхнею циліндричної відбійної плити. Подрібнений циліндричним ротором 7 матеріал містить значну кількість часток з розміром менше 100мкм. Ці частки разом з частиною потоку через проміжок поміж плоским 10 та циліндричним 12 кільцями сепаратора потрапляє на вихід через патрубок 15. Решта часток підхоплюється зворотним потоком, що створюється лопатками 11 і повертається на вихід з циліндричного ротора 7. Під час руху вздовж лопаток частки зазнають удару об профільовану поверхню конічного відбійного кільця 13 і досягнувши розміру менше 100мкм виносяться потоком що тече поміж плоским 10 та циліндричним 12 кільцями на вихід з здрібнюючосепаруючого агрегату. У тому разі коли вал 2 виконано нерухомим, здрібнюючо-сепаруючий агрегат також забезпечує подрібнення матеріалу. Потреба в цьому виникає коли подрібненню підлягає дуже крихкий матеріал. Таким чином, запропонований здрібнюючо-сепаруючий агрегат забезпечує вирішення технічної задачі подрібнення крихких, напівкрихких та попередньо скрихчених матеріалів до розміру менше 100мкм. Джерела інформації: 1. А.С. СРСР МКВ6 В02С13/06 №1187872. Відцентровий млин. Опубліковано 30.10.85р. БВ №40. 2. А.С. СРСР МКВ6 В02С13/22 №904776 Здрібнюючо-сепаруючий агрегат. Опубліковано 15.02.82р. БВ №6.