Газодинамічний подрібнювач

1. Газодинамічний подрібнювач, що містить подрібнювальну камеру у вигляді каналу, утвореного стінками, щонайменше одна з яких обладнана резонаторними порожнинами, тангенціально встановлену форсунку для подачі робочого тіла, а також сполучені з подрібнювальною камерою вхідний і вихідний патрубки, який відрізняється тим, що канал подрібнювальної камери виконаний еліпсоподібним, вихідний патрубок розташований на C2 2 (19) 1 3 85902 вигляді каналу, утвореного стінками, одна з яких обладнана резонаторними порожнинами, тангенціально встановлену форсунку для подачі робочого тіла, а також вхідний і вихідний патрубки [патент Росії №2013134, МПК В02С19/06, опубл. 30.05.1994]. Недоліком відомого пристрою є низька якість подрібнення матеріалів. Причиною цього є декілька факторів. По-перше, процес подрібнення у подрібнювальній камері відбувається при відносно низьких дозвукових швидкостях, отже частки матеріалу не в змозі набути достатньої кінетичної енергії для ефективного подрібнення. По-друге, процес подрібнення часток матеріалу відбувається в тому числі і завдяки їх взаємодії зі стінками подрібнювальної камери. Внаслідок цього відбувається інтенсивне спрацьовування поверхні стінок, а у порошок, який отримують в процесі подрібнення, потрапляють продукти цього спрацьовування. По-третє, конструкція подрібнювальної камери робить можливим винесення з неї неподрібнених часток матеріалу, для вловлювання яких відомий пристрій обладнаний додатковим вузлом (класифікатором) та камерою додаткового подрібнення. Це ускладнює конструкцію подрібнювача і збільшує його собівартість. Задачею винаходу є підвищення якості подрібнення матеріалів за рахунок виключення можливості винесення з подрібнювальної камери неподрібнених часток матеріалу та за рахунок зменшення взаємодії часток матеріалу зі стінками подрібнювальної камери. Поставлена задача досягається тим, що у відомому газодинамічному подрібнювачі, що містить подрібнювальну камеру у вигляді каналу, утвореного стінками, одна з яких обладнана резонаторними порожнинами, тангенціально встановлену форсунку для подачі робочого тіла, а також сполучені з подрібнювальною камерою вхідний і вихідний патрубки, згідно з технічним рішенням, що заявляється, канал подрібнювальної камери виконаний еліпсоподібним, вихідний патрубок розташований на внутрішній стінці каналу подрібнювальної камери, при цьому принаймні дві стінки цього каналу обладнані резонаторними порожнинами, а форсунка для подачі робочого тіла містить надзвукове сопло з кільцевим каналом навколо нього, в зовнішній стінці якого виконані резонаторні порожнини. Ефективним є виконання газодинамічного подрібнювача, в якому резонаторні порожнини стінок каналу подрібнювальної камери виконані циліндричними, при цьому їх діаметр та висота визначаються співвідношенням: D 0,8 p p 1 5 , H де D - діаметр порожнини; Η - висота порожнини. Можливе виконання газодинамічного подрібнювача, в якому канал подрібнювальної камери виконаний у поперечному перерізі прямокутним. Доцільне виконання газодинамічного подрібнювача, в якому вихідний патрубок розташований опозитно вхідному патрубку на ділянці з найбіль 4 шою кривизною стінок каналу подрібнювальної камери. Технічним результатом винаходу є підвищення енергонапруження одиниці об'єму подрібнення пристрою, що стає можливим завдяки обладнанню подрібнювача надзвуковими форсунками, які дозволяють поліпшити контакт робочого тіла (газу) з частками подрібнювального матеріалу внаслідок збільшення турбулентності потоку, а також збільшити швидкість руху часток в подрібнювальній камері. В свою чергу, внаслідок збільшення турбулентності потоку збільшується кількість зіткнень часток матеріалу між собою, що при великих швидкостях призводить до їх інтенсивного подрібнення. Оскільки подрібнення часток матеріалу відбувається переважно внаслідок їх взаємодії між собою, то суттєво зменшується спрацьовування стінок подрібнювальної камери, а отже вилучається можливість забруднення готового порошку продуктами спрацьовання. Збільшується кратність подрібнення матеріалу завдяки наявності резонаторних порожнин на внутрішній, нижній та верхніх стінках каналу, які додатково стимулюють подрібнення часток матеріалу шляхом створення зон звукових та ультразвукових коливань поперечних до напрямку руху потоку, в яких коливання другої гармоніки основної частоти підсилені додатковими резонансними коливаннями. Виконання резонаторних порожнин циліндричними, з розмірами, що відповідають зазначеному співвідношенню, не дозволяє турбулентному потоку робочого тіла (газу) перетікати вздовж резонаторної порожнини (тобто перпендикулярно напрямку руху газового потоку в каналі), що гарантує утворення порожнинами резонансних коливань необхідної частоти. Завдяки еліпсоподібній формі каналу подрібнювальної камери в ньому утворюються ділянки з різною кривизною стінок, що в свою чергу дозволяє розділити частки матеріалу різних розмірів за допомогою впливу на них відцентрової сили. Розміщення вихідного патрубку на внутрішній стінці каналу на ділянці з найбільшою кривизною дозволяє відбирати з подрібнювальної камери найдрібніші частки та унеможливити потрапляння у ви хідний патрубок неподрібнених часток. На Фіг.1 зображена схема газодинамічного подрібнювача зі знятою верхньою стінкою, на Фіг.2 зображений поперечний переріз А-А каналу подрібнювальної камери, на Фіг.3 зображений повздовжній переріз форсунки для подачі робочого тіла. Стрілками показані напрямки руху струменів. Газодинамічний подрібнювач містить вертикально встановлену подрібнювальну камеру 1 у вигляді замкнутого каналу еліпсоподібної форми, утвореного внутрішньою стінкою 2, зовнішньою стінкою 3, нижньою стінкою 4, верхньою стінкою 5, тангенціально встановлені форсунки 6 для подачі робочого тіла, вхідний патрубок 7 і вихідний патрубок 8. Стінки 2, 3, 4, 5 обладнані резонаторними порожнинами 9, що виконані циліндричними, при цьому їх діаметр та висота визначаються співвідношенням: D 0,8 p p 1 5 , H 5 85902 де D - діаметр порожнини; Я - висота порожнини. Всередині форсунки 6 розміщено надзвукове сопло 10, та кільцевий канал 11 навколо нього, в зовнішній стінці 12 якого виконані тороподібні резонаторні порожнини 13. Кільцевий канал 11 сполучений з отвором 14. Газодинамічний подрібнювач працює таким чином. Робоче тіло, наприклад інертний газ, (також робочим тілом може бути повітря, пара тощо) подають через надзвукове сопло 10 та через отвір 14 в кільцевий канал 11 форсунки 6. На виході із надзвукового сопла 10 газ, що набув надзвукової швидкості, змішується з газом з кільцевого каналу 11. Струмінь газу, що сформований в соплі 10 зазнає дії високочастотних газових збурень, які утворюються при затіканні газу в резонаторні порожнини 13 в стінці 12. Це спричиняє інтенсивну турбулізацію струменів і утворює вихровий потік газу, що з форсунки 6 потрапляє у подрібнювальну камеру 1. Одночасно з цим через вхідний патрубок 7 у подрібнювальну камеру 1 подають матеріал для подрібнення. Частки матеріалу підхоплюються швидкісним вихровим потоком газу і рухаються вздовж стінок 2, 3, 4, 5 які утворюють еліпсоподіб 6 ний канал подрібнювальної камери 1. Під час руху частки матеріалу взаємодіють між собою та подрібнюються. Більш інтенсивному подрібненню матеріалу сприяють резонаторні порожнини 9, які стимулюють подрібнення шляхом створення зон звукових та ультразвукових коливань поперечних до напрямку руху потоку газ у, в яких коливання другої гармоніки основної частоти підсилені додатковими резонансними коливаннями. Завдяки виконанню резонаторних порожнин 9 циліндричними, з розмірами, що відповідають зазначеному співвідношенню, турбулентний газовий потік не перетікає вздовж резонаторної порожнини 9 (тобто перпендикулярно напрямку руху газового потоку в каналі), що гарантує утворення порожнинами 9 резонансних коливань необхідної частоти. Відбір подрібненого матеріалу здійснюють після проходження його частками ділянки еліпсоподібного каналу подрібнювальної камери 1 з найбільшою кривизною стінок. Крупні частки, під дією відцентрової сили зосереджуються біля зовнішньої стінки 3, ближче до внутрішньої стінки 2 зосереджуються дрібні частки, які потрапляють у вихідний канал 8 та виводяться з подрібнювальної камери 1. Великі частки матеріалу повертаються на повторне подрібнення. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 85902 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601