Пристрій для здрібнення твердих матеріалів

Пристрій для здрібнення твердих матеріалів, що містить електророзрядну камеру, кавітаційний генератор із місцевим гідроопором, змішувач та ємність готової продукції, підвідний та відвідний трубопроводи з регуляторами подачі гідросуміші, який відрізняється тим, що електророзрядна камера розділена за допомогою перегородки з отворами на камери попереднього та тонкого здрібнення, при цьому камера попереднього здрібнення розташована над камерою тонкого здрібнення та заповнена здрібнювальними тілами, в її верхній частині встановлена кришка з завантажувальною лійкою, камера тонкого здрібнювання заповнена рідиною і обладнана електродною системою та встановлена на пружну основу. Винахід відноситься до пристроїв, що забезпечують тонке та надтонке здрібнення порошкових матеріалів і може бути використаний у хімічній промисловості. Відомий пристрій для одержання тонкодисіїерсних систем, що містить електророзрядну камеру, підвідний та відвідний трубопроводи, що обладнанні місцевими опорами у вигляді отворів, осі яких перетинаються [Патент 63167А, Україна, МПК В02С19/18. Пристрій дім одержання тонкодисперених систем /Б.В, Виноградов, BJ, Емельяненко, ДО. Федін №2003021226; Заявлено 1L02JB; Опубл, 15.01.04. Бюд. №1]. Недоліком відомого пристрою є відсутність безперервного потоку рідини через місцевий гідроопір та недостатньо повне використання енергії електророзряду, що не дозволяє знизити енергоємність та підвищити продуктивність процесу здрібнення твердих матеріалів. Також відомий пристрій для одержання тонкодисперених систем, які» містить високонапірний насос та генератор імпульсів тиснення [Α.c. 1590124 СССР, МПК В01В5/06. Устройство для получения тонкодисперсных систем/ И.К. Манько и др. - №4405923/31-26. Заявлено 08.04.88; Опубл. 07.09.90, 1990. Бюл. №33]. Відомий пристрій дозволяє підвищити ступень дисперсності суміши та продуктивність процесу за рахунок кавітаційних автоколивань тиску рідини. Недоліком цього пристрою є мала довговічність насосу при перекачування гідросуміші, а також низька продуктивність при здрібненні матеріалів які мають велику твердість і міцність. Найбільш близьким до запропонованого винаходу за технічною суттю і результатом, що досягається, є пристрій для одержання тонкодисперсних систем, що містить розрядну камеру, змішувач із відвідним трубопроводом, ємкість готової продукції із підвідним трубопроводом, а також кавітаційні генератори із місцевими опорами, які сполучені з розрядною камерою відповідно на вході і на виході, а також із змішувачем і ємкістю готової продукції через трубопроводи, кожен з яких має регулятор подачі гідросуміші [Патент 38929А, Україна, МПК В02С19/18 Спосіб для одержання тонкодисперсних систем та пристрій для його (19) UA (11) 81344 (13) C2 (21) a200602454 (22) 06.03.2006 (24) 25.12.2007 (72) ВИНОГРАДОВ БОРИС ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA (73) УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКОТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) UA 38929 A, 15.05.2001 SU 839560, 23.06.1981 SU 850634, 03.08.1981 SU 876162, 01.11.1981 SU 1538928 A1, 30.01.1990 SU 1791025 A1, 30.01.1993 SU 1164942 A1, 20.02.1995 GB 1284426 A, 09.08.1972 GB 2342304 A, 12.04.2000 DE 2649677 A1, 11.05.1978 DE 19545579 A1, 12.06.1997 3 81344 одержання/ Б.B. Виноградов. -№2000116699. Заявлено 27.11.00; Опубл. 15.05.01. Бюл. №4(прототип]. Недоліком прототипу є низький коефіцієнт корисної дії та низька продуктивність тонкого та надтонкого здрібнення. Крім того, цей пристрій не забезпечує безперервність потоку рідини через кавітуючий гідравлічний опір, і, отже, коливань тиску рідини, що також не сприяє підвищенню його продуктивності. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому пристрої для здрібнення твердих матеріалів, що містить електророзрядну камеру, змішувач та ємкість готової продукції, підвідний та відвідний трубопроводи з регуляторами подачі гідросуміші, згідно з винаходом електророзрядна камера розділена за допомогою перегородки з отворами на камері попереднього та тонкого здрібнення, при цьому, камера попереднього здрібнення розташована над камерою тонкого здрібнення та заповнена здрібнювальнимн тілами, в її верхній частині встановлена кришка з завантажувальною воронкою, камера тонкого здрібнювання заповнена рідиною і обладнана електродною системою та встановлена на пружну основу. На фіг.1 зображено схему пристрою для здрібнення твердих матеріалів, який складається з електророзрядної камери, що містить камеру попереднього здрібнення 1 зі здрібнювальними тілами 2, кришкою 3 та завантажувальною воронкою 4 і має днище у вигляді перегородки 5 з отворами 6; з камери тонкого здрібнення 7, що містить електродну систему, яка, в свою чергу, складається з позитивного 8 та негативного 9 електродів, які включені в мережу високовольтної обмотки трансформатора 10, з випрямлячем І1 та ємкістю 12, яка сполучена з електродами 8 і 9 через розрядні проміжки 13. Камера тонкого здрібнення сполучена зі змішувачем 14 за допомогою підвідного трубопроводу 15, регулятора подачі 16 та клапана 17, а також з ємкістю здрібненого матеріалу 18, через місцевий гідроопір 19, з клапаном 20, генератор кавітаційних коливань 21 та відвідний трубопровід 22 з регулятором подачі 23. Камера тонкого здрібнення, а разом з нею і камера попереднього здрібнення 1 встановлено на пружну основу 24. Пристрій для здрібнення твердих матеріалів працює таким чином. Спочатку в камеру попереднього здрібнення 1 через воронку 4 подають вихідний матеріал, який треба здрібнювати. Одночасно, в змішувач 14 подають робочу рідину та матеріал, що потребує більш тонкого подрібнення ніж це можливо в камері 1. Гідросуміш зі змішувача 14 через підвідний трубопровід 15 заповнює камеру тонкого здрібнення 7. При підключені трансформатора 10 до мережі конденсатор 12 періодично буде заряджатися та розряджатися через розрядні проміжки ІЗ та електроди 8 і 9, проміж яких в момент розряду створюється іскра, яка уявляє собою плазмовий канал з високою температурою. За рахунок теплоти, що виділяється в каналі розряду, між електродами створюється парова 4 зона з високою температурою та тиском. Ця зона розширяється з великою швидкістю і створює в рідині ударну хвилю, що розповсюджується з надзвуковою швидкістю. В період розширення парової зони клапан 17 закривається, а клапан 20 відкривається і рідина витискується з камери тонкого здрібнення 7 в ємкість 18. Після завершення циклу нагнітання починається конденсація парового пухиря. Тиск в камері 7 спадає, клапан 17 відкривається, а клапан 20 закривається, і гідросуміш всмоктується в камеру тонкого здрібнення 7. Таким чином, пристрій працює як об'ємний насос. [Спасский К.Н. Шаумян В.В. Новые насосы для малых подач и высоких напоров. — Μ.; Ма шиностроение, 1973. — 159 с]. Рідина, що протікає через місцевий гідроошр 19, у визначеному діапазоні режимних параметрів призводить до виникнення періодично-зривальної кавітації та періодичних імпульсів тиску рідини у генераторі кавітаційних коливань 21 з частотою до декількох тисяч Герц та величинами розмаху коливань тиску, що перевищує тиск на вході у гідраогор 19 в 1,1-2,7 рази. Такий гідродинамічний режим кавітаційних коливань сприяє додатковому диспергуванню обробляємого матеріалу. [Манько І.К. Автоколивання, викликані кавітацією у місцевих гідравлічних опорах, та їх застосування у техніці, Автореф. дис. к-та. техн. наук: 05,14,07/ Інт гідромеханіки НАН України. - К., 1996. - 23 с). Одночасно з цим, дія парової зони призводить до створення прямих та зворотних ударних хвиль в камері тонкого здрібнення 7, що супроводжується кавітацією рідини. Ударні хвилі та кавітація рідини є основними факторами, що призводять до тонкого здрібнення матеріалу. [Малишевский ПЛ. О механизме тонкого измельчения материалов при электрическом взрыве в ограниченном объеме // Электрическая обработка материалов. - 1982. — №3. -С. 58-63]. Виникнення ударних хвиль в рідині, в свою чергу, призводить до зміщення положення її центра мас і відповідно до закону про збереження центра мас системи, відбудеться переміщення корпусів камер 1, 7 та здрібнювальних тіл 2, Ці коливання будуть відбуватися з частотою, що дорівнює частоті електророзрядів, а їх параметри, при всіх інших незмінних величинах, будуть визначатися параметрами електророзряду та жорсткістю пружної основи 24. Під дією вібрацій вихідний матеріал з завантажувальної воронки 4 буде надходити до камери попереднього здрібнення 1 і, просуваючись зверху вниз, здрібнюватися здрібнювапьними тілами 2. Попередньо здрібнений матеріал в камеру тонкого здрібнення 7 буде надходити через отвори 6, перегородки 5. Довготривалість та режим тонкого здрібнення додатково регулюється за допомогою регуляторів подачі 16 і 23. Таким чином, пристрій для здрібнення твердих матеріалів дозволяє зменшити питому енергоемкість та підвищити продуктивність процесу і може бути використано ври здрібнені алмазів, циркону та інших твердих матеріалів. 5 81344 6