Спосіб підігріву робочого стиснутого газу в газоструминному млині і газоструминний млин

Винахід відноситься до області тонкого здрібнювання матеріалів цементної та інших промисловостей, а так само до області експериментальної аеродинаміки. Відомі способи підігріву робочого стиснутого газу в газострумному млину, за яких газ підігрівають у камері, приєднаній до підводящого трубопроводу за допомогою нагрівальних елементів. Однак зазначений спосіб нагрівання має низьку ефективність. Найбільш близьким по своїй технічній сутності до заявляемого винаходу, (прототипом) є спосіб підігріву робочого стиснутого газу в газострумному млину, по якому газ підігрівають у підводящому патрубку за допомогою проникного нагрівального елементу складної форми [US 3877647А, 15.04.1975]. Загальними ознаками у відомому і технічному заявляемому рішенні є підведення повітря по патрубках, підведення до млину, його нагрівання за допомогою електронагрівників і передача в помольну камеру. Прототипом пристрою є газострумний млин, який описаний в роботі [US 3877647А, 15.04.1975]. Млин містить камери підігріву робочого газу з встановленими в них проникними нагрівальними елементами складної форми і патрубком уведення стиснутого газ у, розгінні пристрої з робочим соплом і трубкою, помольну камеру, класифікатор, пилоосаджувальні і витяжні пристрої. Загальними ознаками у відомому і заявляемому те хнічному рішенні - пристрої є: джерела електричного струму, камери підігріву робочого газу, що містять оболонку і теплоізоляційний матеріал, із встановленими в них електронагрівальними елементами і патрубком уведення стиснутого газу, розгінні пристрої з робочим соплом і трубкою, помольну камеру, класифікатор, пилоосаджувальні і витяжні пристрої. Недоліком способу-прототипу є низька ефективність і складність у реалізації, неможливість досягнення високих температур нагрівання. Недоліком прототипу-пристрою є висока енергоємність процесу здрібнювання і недостатня надійність в експлуатації її елементів, що обумовлено великими втратами тепла, виділюваного джерелами енергоносія, низьким коефіцієнтом тепловіддачі і підвищеною корозійною активністю поверхні нагрівальних елементів джерел при високих температурах і швидкостях стиснутого газу. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу підігріву робочого стиснутого газу в газострумному млину, у якому шляхом нагрівання його в у підводящому патрубку шляхом прикладання до патрубку змінюваного по довжині трубопроводу електричної напруги і шля хом зміни напруги по довжині патрубка і в часі передбачається істотно збільшити ефективність нагрівання газу і спростити конструкцію нагрівальної системи. В основу винаходу поставлена так само задача удосконалення газострумного млину, у якому шля хом створення нагрівального елемента нової форми безпосередньо з підводящого патрубка необхідно істотно підвищити ефективність нагрівання газу і спростити конструкцію нагрівальної системи. Поставлена задача вирішується тим, що в способі підігріву робочого стиснутого газу в газострумному млину, що послідовно включає підведення повітря по патрубках до млина, його нагрів за допомогою електронагрівників і передачу в помольну камеру, відповідно до винаходу, газ нагрівають у підводящому патрубку, прикладаючи до нього змінювану по довжині трубопроводу електричну напругу. Крім того, електричну напругу зменшують у напрямку руху газу. Крім того, електричну напругу змінюють у часі. Поставлена задача вирішується так само тим, що в газострумному млину, що включає джерела електричного струму, камери підігріву робочого газу, що містять оболонку і теплоізоляційний матеріал, із встановленими в них електронагрівальними елементами і патрубком уведення стиснутого газу, розгінні пристрої з робочим соплом і трубкою, помольну камеру, класифікатор, пилоосаджувальні і витяжні пристрої, відповідно до винаходу, патрубок підведення приєднаний, хоча б до одного джерела електричної напруги і має хоча би одну діелектричну ділянку з боку підведення газу. Крім того, патрубок підведення приєднаний до декількох джерел напруги, розділений діелектричними ділянками. Крім того, джерела підключені до трубопроводу в порядку убування їхньої напруги в напрямку віддалення від вхідної ділянки. Крім того, патрубок підведення має змінюваний по довжині перетин. Крім того, патрубок підведення виконаний у виді довільної просторової фігури. Крім того, патрубок підведення виконаний по спіралі. Крім того, патрубок підведення виконаний по спіралі Архімеда. Крім того, внутрішньою утворюючою фігури є конус. Крім того, ділянки охоплені оболонкою камери підігріву. Крім того, теплоізоляційний матеріал є діелектричним матеріалом, з термостійкістю не нижче 1000°С і розташований між оболонкою і трубопроводом. Такі істотні відмінні ознаки способу підігріву робочого стиснутого газу в газострумному млину як «газ нагрівають у підводящому патрубку, прикладаючи до нього змінювану по довжині трубопроводу електричну напругу» є достатніми у всіх випадках, на які поширюється обсяг правового захисту. Ін ші відмітні ознаки характеризують спосіб в окремих випадках його здійснення. Такі істотні відмітні ознаки в газострумному млину як «патрубок підведення приєднаний, хоча б до одного джерела електричної напруги і має хоча б одну діелектричну ділянку з боку підведення газу» є достатніми у всі х випадках, на які поширюється обсяг правового захисту. Інші відмітні ознаки характеризують пристрій в окремих випадках його здійснення. Наявність у способі підігріву робочого стиснутого газу в газострумному млину операції «газ нагрівають у підводящому патрубку, прикладаючи до нього змінювану по довжині трубопроводу електричну напругу» дозволяє істотно збільшити ефективність нагрівання газу і спростити конструкцію нагрівальної системи. Це випливає з того, що нагрів газу у середині патрубка буде здійснюватися за допомогою трьох видів теплопередачі: конвекція, теплопровідність і теплове випромінювання. При цьому патрубок буде сам служити нагрівальним елементом. Операція «електричну напругу зменшують у напрямку руху газ у» дозволить створювати максимальну температуру тр убопроводу в зонах з мінімальною температурою газу і навпаки (мінімальну температур у трубопроводу в зонах з максимальною температурою газу). Усе це дозволить найбільш ефективно використовува ти підведену до тр убопроводу енергію. Операція «електричну напругу змінюють у часі» дозволяє збільшити ефективність нагрівання газу. Це випливає з того, що нагрів газу у середині трубопроводу в часі буде здійснюватися при оптимальних теплових режимах. Усе це дозволить найбільше ощадливо використовува ти підведену до тр убопроводу енергію. Наявність у газострумному млині ознаки « патрубок підведення приєднаний, хоча б до одного джерела електричної напруги і має хоча б одну діелектричну ділянку з боку підведення газу» дозволить істотно збільшити ефективність нагрівання газу і спростити конструкцію нагрівальної системи. Це випливає з того, що нагрів газу у середині трубопроводу буде здійснюватися за допомогою трьох видів теплопередачі: конвекція, теплопровідність і теплове випромінювання. При цьому тр убопровід буде сам служити нагрівальним елементом. Наявність у газострумному млину ознаки « патрубок підведення, приєднаний до декількох джерел напруги, розділений діелектричними ділянками» дозволить створювати максимальну температуру тр убопроводу в зонах з мінімальною температурою газу і навпаки (мінімальну температур у тр убопроводу в зонах з максимальною температурою газу). Усе це дозволить найбільш ефективно використовувати підведену до тр убопроводу енергію. Наявність у газострумному млину ознаки «джерела підключені до патрубку в порядку убування їхньої напруги в напрямку віддалення від вхідної ділянки» дозволить, регульовано створювати максимальну температур у трубопроводу в зонах з мінімальною температурою газу і навпаки (мінімальну температуру тр убопроводу в зонах з максимальною температурою газу). Усе це дозволить найбільш повно й ефективно використовувати підведену до трубопроводу енергію. Наявність у газострумному млину ознаки «патрубок підведення має змінюване по довжині перетин» дозволить змінювати внутрішню електричну напругу трубопроводу по його довжині. У зв'язку з цим (при прикладанні напруги до кінців трубопроводу) по довжині трубопроводу буде вироблятися нерівномірне нагрівання. Що у свою чергу дозволить найбільше ефективно використовувати підведену до тр убопроводу електричну енергію, знизити енерговитрати. Наявність у газострумному млину ознаки «патрубок підведення, виконаний у виді довільної просторової фігури» дозволить компактно розташувати його при будь-якій конструкції млина, зменшити вагу і габарити. Наявність у газострумному млину ознаки « патрубок підведення, виконаний по спіралі» дозволить найбільш технологічно і компактно виготовляти і розташовува ти тр убопровід - підігрівник, спростити технологію його виготовлення. Наявність у газострумному млині ознаки «патрубок підведення, виконаний по спіралі Архімеда» дозволить найбільше технологічно і компактно виготовляти і розташовувати підводячий трубопровід - підігрівник для найпростіших фігур, спростити те хнологію його виготовлення. Наявність у газострумному млину ознаки «внутрішньою утворюючої фігури є конус» дозволить компактно виготовляти і розташовувати підводячий трубопровід -підігрівник для просторових послідовно розташованих ділянок трубопроводу, зменшити габарити установки і підвищити ефективність нагрівання продувного повітря. Наявність у газострумному млині ознаки «ділянки послідовно охоплюють одна одну» дозволить компактно виготовляти і розташовувати підводячий трубопровід -підігрівник для просторових послідовно розташованих, взаємоохоплюючих один одного ділянок трубопроводу, зменшити габарити установки і підвищити ефективність нагрівання продувного повітря. Наявність у газострумному млині ознаки «ділянки охоплені оболонкою камери підігріву» дозволяє компактно тіплоізолювати зовнішню ділянку тр убопроводу, і підвищити е фективність нагрівання продувного повітря. Наявність у газострумному млину ознаки «теплоізоляційний матеріал є діелектричним матеріалом, з термостійкістю не нижче 1000°С і розташований між оболонкою і трубопроводом» дозволяє компактно теплоізолювати зовнішню ділянку трубопроводу при найпростішій конструкції млина, і підвищити ефективність нагрівання продувного повітря. Сутність пропонованого винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 і на фіг. 2 схематично зображено струминий млин при різній конструкції підводячих патрубків, на фіг.3-7 - варіант компонування підводячих патрубків, а на фіг. 8 - варіант конкретного застосування винаходу. Млин складається з бункера 1 і труб 2 подачі вихідного матеріалу, інжекторних пристроїв, що включають прийомні камери 3, змішувальні патрубки 4 і робочі сопла 5. Змішувальні патрубки 4 входять у помольну камеру 6, з'єднану трубопроводом 7 із класифікатором 8. Останній, у свою чергу, патрубками 9 з'єднаний із прийомними камерами 3, а трубопроводом 10 - з осаджувальними пристроями, вихід яких з однієї сторони з'єднується з бункером здрібненого продукту 11, аз іншого боку -трубопроводом 12 з витяжним пристроєм. Газ до робочих сопел 5 подається по патрубку-трубопроводу 13, що у загальному випадку виконаний у виді просторової довільної фігури (спіраль, спіраль по конусу, спіраль по циліндру і т.д.). Патр убок підключений до джерел електричного струму 14 і має діелектричні ділянки 15. Трубопровід 13 поміщений в оболонку 16, заповнену теплоізолювачом, наприклад, повітрям. Млин працює таким чином. Стиснутий газ під тиском (1,5-3)х105 Па, подають у камеру 6 по патрубках 13. Уся маса газу знаходиться у середині патрубку-тр убопроводу, що після підключення до джерел струму 14 перетворюється в нагрівальний елемент. При цьому в процесі беруть участь три види фізичної теплопередачі: теплопровідність, конвективний теплообмін і світлове випромінювання. Нагрівання зовнішньої частини трубопроводу частково передається сусіднім елементам того ж трубопроводу. Нагрітий газ з високою швидкістю минає сопла 5, захоплює частки матеріалу, що надходять у приймальну камеру інжектора по трубопроводах 2 з бункеру 1 ви хідного матеріалу. У результаті обміну енергією потоку газу з частками здрібненого матеріалу останні прискорюються в змішувальному патрубку 4 і викидаються в помольну камеру 6, де в результаті зіткнення з частками зустрічне рухаємого потоку руйнуються. Втративши швидкість частки по трубопроводу 7 виносяться в класифікатор 8, де відбувається їхній поділ по розмірам. Недоздрібнені частки по трубопроводах 9 повертаються в приймальні камери 3 на доздрібнення, а частки здрібненого до заданого розміру матеріалу по трубопроводу 10 виносяться в осаджувальний пристрій 11. Виділені в осаджувальні пристрої з газового потоку частки матеріалу осаджуються в бункері 11, а газ по трубопроводу 12 витягувальним пристроєм викидається в атмосферу. Особливу увагу потребує конструкція трубопроводів - нагрівачів 13. Докладніше їхня конструкція і компонування показане на фіг. 3-7. Для створення найбільш економічного і компактного пристрою трубопровід варто виконувати у виді спіралі Архімеда 1, просторовою утворюючою якої є конус 2. Фігури 4 при цьому можна поміщати одна в іншу в будь-яких кількостях, як показано на фіг. 6. Після цього трубопроводи вміщуються в ізолюючу оболонку 5, розділяються ізоляторами 6, приєднуються до джерел напруги провідниками 7, а до іншої конструкції фланцем 8. Як відомо з геометрії - циліндр є граничним випадком конуса. Автори використовували цю геометричну властивість при конструюванні підводячих тр убопроводів (фіг. 2, фіг. 8). Приклад конкретного виконання способу показаний на фіг. 8. На фотографії показана конструкція нагрівального вузла газострумного млину (схема млину показана на фіг. 2) помольною продуктивністю 2кг/год. Тр убопровід, який підводить, до газоструйного млину 1, ви готовлений з нержавіючої трубки (сталь 12Х18Н10Т) має форму 2 спіралі з невеликою конусністю утворюючої до підстави. Довжина трубопроводу - 4м. Ділянка 3 спіралі з'єднані з млином. Весь пристрій поміщений в оболонку 4. У зазорі між оболонкою і трубопроводом знаходиться крапкова керамічна ізоляція 5. Ділянки 1 і 3 трубопроводу були приєднані до джерела перемінної напруги - (30-60)В. Тиск на вході ділянки 1 трубопроводу - (1-3)х105 Па. Температура на виході з трубопроводу робочого стиснутого газу складає значення 400-425°С.