Каскадний вихровий млин

Реферат: Каскадний вихровий млин належить до машинобудування, а саме до вихрових млинів для подрібнення твердих матеріалів. Каскадний вихровий млин містить циліндроподібні помольні камери, порожнини яких зв'язані між собою через отвір у перегородці між камерами, вхідний патрубок. Бокова стінка помольної камери зв'язана з вхідним патрубком для газового енергоносія і вихідним патрубком для подрібненого матеріалу, які нахилені в один бік відносно радіуса помольної камери. На внутрішній поверхні бокової стінки кожної помольної камери виконані завихрювачі потоку газового енергоносія у вигляді відкритих порожнин. Згідно з винаходом, перегородка між помольними камерами містить щонайменше три круглі отвори, сумарна площа яких дорівнює або більше площі отвору вхідного патрубка і які розташовані рівномірно по колу між проекцією отвору вхідного патрубка на поверхню перегородки і колом, віддаленим від бокової стінки помольної камери на величину радіуса отвору вхідного патрубка. Винахід забезпечує збільшення ефективності подрібнення твердих матеріалів. UA 100422 C2 (12) UA 100422 C2 UA 100422 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до машинобудування, а саме виробництва вихрових млинів для подрібнення твердих матеріалів, порошки яких можуть бути використані в хімічній, харчовій або будівельній промисловості. Відомий каскадний вихровий млин (патент JP № 2009106839, В02С 19/06), який містить щонайменше дві циліндроподібні помольні камери, порожнини яких зв'язані між собою через отвір у перетинці, яка розділяє суміжні помольні камери. Кожний з отворів у перетинках виконаний як сідло клапана, зв'язаного з загальним керуючим стержнем і електромагнітним приводом. Вхідний патрубок для подрібнюваного матеріалу розташований в боковій стінці нижньої помольної камери. Бокова стінка кожної помольної камери зв'язана з вхідними патрубками для газового енергоносія, які нахилені в один бік відносно радіуса помольної камери. Вихідний патрубок для подрібненого матеріалу зв'язаний з верхньою помольною камерою. Співпадають з суттєвими ознаками каскадного вихрового млина, що заявляється, щонайменше дві циліндроподібні помольні камери, порожнини яких зв'язані між собою через отвір у перетинці, яка розділяє суміжні помольні камери. Бокова стінка кожної помольної камери зв'язана з вхідним патрубком для газового енергоносія, який нахилений відносно радіуса помольної камери. Вихідний патрубок для подрібненого матеріалу зв'язаний з помольною камерою. Недоліком відомого каскадного вихрового млина є формування недостатнього контакту газового енергоносія з подрібнюваним матеріалом, який зосереджено в кільцеподібній області обертання газового енергоносія, через що зменшується ефективність подрібнення матеріалу. Відомий каскадний вихровий млин (патент US № 6789756, В02С 19/06), вибраний за прототип, який містить щонайменше дві циліндроподібні помольні камери, порожнини яких зв'язані між собою через отвір у перетинці, яка розділяє суміжні помольні камери. Вхідний патрубок для подрібнюваного матеріалу розташований в центральній частині кришки верхньої помольної камери і зв'язаний через трубопровід з вихідним патрубком для крупних надлишків подрібнюваного матеріалу у щонайменше одній помольній камері. Бокова стінка кожної помольної камери зв'язана з вхідним патрубком для газового енергоносія і вихідним патрубком для подрібненого матеріалу, які нахилені в один бік відносно радіуса помольної камери. Щонайменше в одному вихідному патрубку розташований фільтрувальний елемент. На внутрішній поверхні бокової стінки кожної помольної камери виконані завихрювачі потоку газового енергоносія у вигляді відкритих порожнин і еластика, здатного до збудження коливань потоку газового енергоносія. Співпадають з суттєвими ознаками каскадного вихрового млина, що заявляється, щонайменше дві циліндроподібні помольні камери, порожнини яких зв'язані між собою через отвір у перегородці, яка розділяє суміжні помольні камери. Вхідний патрубок для подрібнюваного матеріалу розташований в центральній частині кришки верхньої помольної камери. Бокова стінка кожної помольної камери зв'язана з вхідним патрубком для газового енергоносія і вихідним патрубком для подрібненого матеріалу, які нахилені в один бік відносно радіусу помольної камери. На внутрішній поверхні бокової стінки кожної помольної камери виконані завихрювачі потоку газового енергоносія у вигляді відкритих порожнин. Недолік відомого каскадного вихрового млина такий, як у попереднього аналога. Поставлена задача вдосконалення пристрою, в якому шляхом конструктивних змін збільшується область інтенсивного контактування газового енергоносія з подрібнюваним матеріалом і тим самим збільшується ефективність подрібнення матеріалу. В каскадному вихровому млину, що містить щонайменше дві циліндроподібні помольні камери, порожнини яких зв'язані між собою через отвір у перегородці, яка розділяє кожні суміжні помольні камери, вхідний патрубок для подрібнюваного матеріалу розташований в центральній частині кришки верхньої помольної камери, бокова стінка кожної помольної камери зв'язана з вхідним патрубком для газового енергоносія і вихідним патрубком для подрібненого матеріалу, які нахилені в один бік відносно радіуса помольної камери, на внутрішній поверхні бокової стінки кожної помольної камери виконані завихрювачі потоку газового енергоносія у вигляді відкритих порожнин, згідно з винаходом перегородка, яка розділяє кожні суміжні помольні камери містить щонайменше три круглі отвори, сумарна площа яких дорівнює або більше площі отвору вхідного патрубка і які розташовані рівномірно по колу між проекцією отвору вхідного патрубка на поверхню перетинки і колом, віддаленим від бокової стінки помольні камери на величину радіуса отвору вхідного патрубка. Сукупність основних ознак винаходу вирішує поставлену задачу, а саме інтенсивне контактування газового енергоносія з подрібнюваним матеріалом додатково здійснюється в області кільцевих завихрень навколо отворів у перегородках між суміжними помольними 1 UA 100422 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 камерами. Додатковий ефект - ці кільцеві завихрення створюють на краях отворів зони пониженого тиску, що сприяє всмоктуванню частково подрібненого матеріалу до суміжної помольної камери, яка є наступним каскадом подрібнення. Тим самим збільшується ефективність подрібнення матеріалу. На фіг. 1 схематично зображено каскадний вихровий млин - вид спереду у перерезі, на фіг. 2 - вид зверху у розрізі. Каскадний вихровий млин містить помольну камеру 1 з вхідним патрубком 2 для подрібнюваного матеріалу, помольну камеру 3, яка може бути доповнена аналогічною помольною камерою 4 та іншими, які формують необхідну кількість каскадів млина. Вхідні патрубки 5 для газового енергоносія і вихідні патрубки 6 для подрібненого матеріалу та газового енергоносія нахилені в один бік і розташовані поблизу в кожній з помольних камер 1, 3 і 4. Завихрювачі 7 розташовані на внутрішній поверхні бокової стінки вказаних помольних камер, причому їх порожнини мають нахил, подібний нахилу вхідного патрубка 5. Між проекцією 8 отвору вхідного патрубка 2 і колом 9, які умовно позначені пунктирними лініями на поверхні перегородок 10, розташовані отвори 11. Стрілкою 12 позначено основний напрямок руху газового енергоносія, стрілкою 13 позначено додаткові напрямки руху газового енергоносія навкруги отворів 11. Винахід стосується щонайменше двох помольних камер, щонайменше трьох отворів 11 у перегородках 10 між суміжними помольними камерами. Уточнення цих величин стосується відомих інженерних розрахунків з урахуванням властивостей подрібнюваного матеріалу і мети подрібнення з урахуванням розподілу на фракції. Каскадний вихровий млин працює таким чином. Газовий енергоносій подають через вхідні патрубки 5 в кожну помольну камеру 1, 3 і 4, в яких утворюється потік газового енергоносія, що обертається за напрямком 12. Біля завихрювачів 7 в цьому потоці утворюються турбулентні збудження у вигляді потужних вихрів. Потік газового енергоносія пересікає області біля отворів 11 з різною лінійною швидкістю, що спричиняє утворення навколо кожного отвору 11 кільцевої області додаткових вихрів за напрямком 13. Через вхідний патрубок 2 завантажують подрібнюваний матеріал, який попадає на центр перегородки 10 помольної камери 1 і розноситься в радіальних напрямках. Подрібнюваний матеріал не досягає поверхні бокової стінки помольної камери 1 за винятком окремих крупних частинок, які відбиваються від цієї поверхні, і підхоплюється кільцевим потоком газового енергоносія. При проходженні вихрів завантажений матеріал інтенсивно подрібнюється. Крупніші фракції подрібненого матеріалу, які мають більшу кінетичну енергію, переважно відбираються разом з газовим енергоносієм через патрубок 6 помольної камери 1. Дрібніші фракції подрібненого матеріалу здійснюють більше обертів за напрямком 12 і мають більшу вірогідність бути захопленими кільцевим вихровим потоком навколо отворів 11, який їх додатково подрібнює. Завдяки віддаленості отворів 11 від бокової стінки помольної камери за лінією 9, подрібнюваний матеріал утримується від контактування з цими стінками. Віддаленість отворів 11 від центральної осі помольної камери 1 за лінією 8 перешкоджає прямому попаданню завантажуваного матеріалу в ці отвори. Вихровий потік навколо отворів 11 має підвищену швидкість порівняно зі швидкістю потоку у навколишній області. Утворене таким чином розрядження спричиняє всмоктування фракції подрібненого матеріалу через отвори 11 із помольної камери 1 до суміжної помольної камери 3, де він аналогічно додатково подрібнюється. Крупніші фракції подрібненого матеріалу в помольній камері 3 мають малу ймовірність контактування з боковою стінкою помольної камери 3 через невелику порівняно із завантажуваним матеріалом масу часток. Вони переважно відбираються разом з газовим енергоносієм через патрубок 6 помольної камери 3. Дрібніші фракції подрібненого матеріалу аналогічно всмоктуються через отвори 11 із помольної камери 3 до суміжної помольної камери 4. Процес подрібнення і відбору фракції подрібненого матеріалу повторюється аналогічно в усіх помольних камерах каскадного вихрового млина. Робочий тиск для нагнітання газового енергоносія вибирають в діапазоні 0,2-0,8 МПа. Каскадний вихровий млин, що заявляється, має порівняно з аналогами більше областей утворення вихрів у співмірних об'ємах помольної камери, дозволяє ефективно подрібнювати тверді матеріали і за результатами помелу відбирати потрібні фракції величиною ≥2 мкм. 55 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 Каскадний вихровий млин, що містить щонайменше дві циліндроподібні помольні камери, порожнини яких зв'язані між собою через отвір у перегородці, яка розділяє кожні суміжні помольні камери, вхідний патрубок для подрібнюваного матеріалу, розташований в центральній частині кришки верхньої помольної камери, бокова стінка кожної помольної камери зв'язана з 2 UA 100422 C2 5 вхідним патрубком для газового енергоносія і вихідним патрубком для подрібненого матеріалу, які нахилені в один бік відносно радіуса помольної камери, на внутрішній поверхні бокової стінки кожної помольної камери виконані завихрювачі потоку газового енергоносія у вигляді відкритих порожнин, який відрізняється тим, що перегородка, яка розділяє кожні суміжні помольні камери містить щонайменше три круглі отвори, сумарна площа яких дорівнює або більше площі отвору вхідного патрубка і які розташовані рівномірно по колу між проекцією отвору вхідного патрубка на поверхню перегородки і колом, віддаленим від бокової стінки помольної камери на величину радіуса отвору вхідного патрубка. Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3