Дезінтегратор

Реферат: Винахід належить до устаткування для тонкого здрібнювання крихких сипучих матеріалів і може бути використаний в гірничорудній та металургійній галузях, для виробництва в'яжучих в будівельній індустрії, в лакофарбному виробництві. Дезінтегратор містить корпус із завантажувальним і розвантажувальним пристроями, всередині якого встановлені з можливістю обертання в протилежних напрямках ротори із самофутерувальними подрібнюючими елементами, навколо міжроторного простору розташований накопичувач з відкритими радіальними каналами, встановлений співвісно роторам з можливістю обертання на двох або більше опорних роликах і притиснутий до них нескінченним ременем, що перекриває по зовнішньому радіусу радіальні канали накопичувача на верхній і бічних його ділянках, завантажувальний пристрій виконаний у вигляді шнекового живильника, розташованого усередині порожнистого вала одного з роторів, розвантажувальний пристрій виконано також у вигляді шнека, розташованого в нижній частині корпусу, як мінімум один з роликів встановлений з можливістю регулювання його швидкості обертання, а верхня частина робочого простору корпусу з'єднана з атмосферою через пилоуловлювальний пристрій. Досягається зменшення абразивного зносу всіх елементів дзінтегратора та його звукового впливу на навколишній простір, усунення потреби в обладнанні для виділення продукту з повітряно-пилового потоку. UA 101582 C2 (12) UA 101582 C2 UA 101582 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до устаткування для тонкого здрібнювання крихких сипучих матеріалів і може бути використаний в гірничорудній та металургійній галузях, для виробництва в'яжучих в будівельній індустрії, в лакофарбному виробництві. Останні 3…5 років різні підприємства на пострадянському просторі виробляють кілька варіантів переважно одного типу дезінтеграторів - з робочими органами у вигляді двох співвісних роторів, що обертаються в протилежному напрямку, на яких жорстко або з можливістю повороту навколо своєї осі закріплені кілька концентричних рядів циліндричних дробильних елементів - пальців, Кожен концентричний ряд (крім внутрішнього на одному роторі і зовнішнього на іншому) розташований між двома рядами дробильних елементів суміжного ротора [1]. Такі дезінтегратори відрізняються від тих, що використовувалися в 30-х роках минулого століття [2] значно більшою коловою швидкістю роторів і виготовленням дробильних елементів з високоміцних твердосплавних матеріалів, але принципових змін конструкції не відбулося. Як прототип прийнятий аналогічний дезінтегратор, що містить корпус із завантажувальним і розвантажувальним патрубками, всередині якого встановлені з можливістю обертання в протилежних напрямках ротори із подрібнюючими елементами у вигляді циліндричних пальців, які можуть бути встановлені з можливістю повороту навколо своєї осі або знімання [3]. Розмелюваний матеріал подають у завантажувальний патрубок, звідки він надходить на внутрішній ряд пальців одного ротора, частково подрібнюється і викидається на рухомі назустріч пальці другого диска і так далі, під дією відцентрової сили послідовно проходить через всі ряди пальців, потім у подрібненому вигляді відкидається по дотичній на внутрішню циліндричну поверхню корпусу, звідки через розвантажувальний патрубок надходить споживачеві. Такий дезінтегратор має наступні найбільш суттєві недоліки: 1. Інтенсивний знос робочих поверхонь елементів конструкції: 1.1. При ударній взаємодії абразивного матеріалу з пальцями останні інтенсивно і нерівномірно по колу зношуються. Можливість їх повороту кілька подовжує термін служби за рахунок рівномірності зносу, але все ж при подрібненні будівельних матеріалів і металургійної сировини комплект твердосплавних пальців міняють через 100…120 годин роботи. У сучасних відцентрових млинах і дробарках застосовують подрібнюючі елементи, які самофутеруються, робоча поверхня яких постійно покрита подрібнюваним матеріалом [4]. їх термін служби на один - два порядки вище, ніж у пальців дезінтегратора. 1.2. У результаті вентиляторного ефекту, що створюється обертовими роторами із подрібнюючими елементами, в робочій зоні дезінтегратора безперервно циркулюють повітрянопилові вихрові потоки. В навколоосьову зону із зниженим тиском засмоктується повітря з завантажувального патрубка. Проходячи між роторами, повітряний потік інтенсивно турбулізірується, захоплює пилову фракцію подрібнюваного матеріалу і видуває її через розвантажувальний патрубок. Крім того, із зони підвищеного тиску навколо обичайки корпуса частина пилового потоку рухається уздовж торцевих стінок корпусу до його осі, звідти - вздовж тильної сторони роторів відцентровою силою повертається від осі назад на периферію. Якщо це пил абразивного матеріалу, то всі поверхні, які обдуваються вихровими повітряно-пиловими потоками, інтенсивно зношуються. Менш інтенсивно, ніж пальці, але все ж відчутно. 1.3. Порівняно великі частки, що з високою швидкістю відкидаються пальцями зовнішнього концентричного ряду, долітають до внутрішньої поверхні корпусу і, ковзаючи по ній, також інтенсивно її зношують. 2. Ряди подрібнюючих елементів обох роторів, що рухаються в зустрічному напрямку з коловою швидкістю 30…150 м/с в безпосередній близькості один від одного, створюють інтенсивне вихрове поле коливань з широким спектром звукових і ультразвукових частот. Це поле разом з повітряно-пиловим потоком видувається із дезінтегратора назовні і утворює в навколишньому просторі високоінтенсивний звуковий тиск, що створює практично нестерпні умови роботи людей у районі дезінтегратора. У технічній характеристиці аналогічного дезінтегратора DESI-21 виробником зазначено: звуковий тиск на відстані 1 м від дезінтегратора -140 дБ [5]. 3. У зв'язку з тим, що продукт подрібнення видається у вигляді повітряно-пилового потоку, для його виділення потрібна система фільтрів тонкого очищення повітря, що істотно підвищує вартість комплексу устаткування, енергоємність подрібнення, трудомісткість обслуговування. Задача, на вирішення якої спрямовано винахід, це підвищення його довговічності, виключення потреби в високопродуктивній системі очищення повітря і зменшення до прийнятної величини звукового тиску на навколишній простір шляхом нового конструктивного виконання і нових функціональних властивостей елементів дезінтегратора. 1 UA 101582 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в дезінтеграторі, який включає корпус із завантажувальним і розвантажувальним пристроями, всередині якого встановлені з можливістю обертання в протилежних напрямках ротори із подрібнюючими елементами, відповідно до винаходу, подрібнюючі елементи виконані у вигляді самофутерувальних лопаток, навколо міжроторного простору розташований накопичувач з відкритими радіальними каналами, встановлений співвісно роторам з можливістю обертання на двох або більше опорних роликах і притиснутий до них нескінченним ременем, що перекриває по зовнішньому радіусу радіальні канали накопичувача на верхній і бічних його ділянках, причому завантажувальний пристрій виконаний у вигляді шнекового живильника, розташованого усередині порожнистого вала одного з роторів, розвантажувальний пристрій виконано також у вигляді шнека, розташованого в нижній частині корпусу, як мінімум один з роликів встановлений з можливістю регулювання його швидкості обертання, а верхня частина робочого простору корпусу з'єднана з атмосферою через пилоуловлювальний пристрій. Суть запропонованого дезінтегратора пояснюється кресленнями, де зображено: Фіг. 1 - поздовжній розріз дезінтегратора Фіг. 2 - поперечний розріз по А-А У корпусі 1 дезінтегратора співвісно розташовані два ротори 2 і 3 (фіг. 1). Порожнистий вал 4 ротора 2 встановлений в підшипниках 5 і приводиться в обертання електродвигуном 6 через ремінну передачу 7. До ротора 2 жорстко закріплені подрібнюючі елементи 8 і розгінні лопатки 9, а до лопаток 9 - диск 10. Через порожнистий вал 4 до розгінних лопаток 9 підведений мундштук 11 завантажувального пристрою 12 зі шнеком 13 змінного кроку, який зменшується в напрямку розгінних лопаток 9. До ротора 3, який обертається електродвигуном 14, жорстко закріплені подрібнюючі елементи 15. Розгінні лопатки 9 і подрібнюючі елементи 8, 15 виконані з профілем, що забезпечує в процесі обертання роторів 2, 3 самофутерівку - утримання на своїй робочій поверхні нерухомого шару подрібнюваного матеріалу. Простір між роторами 2 і 3 по зовнішньому радіусу охоплено кільцевим, співвісним роторам 2 і 3, накопичувачем, що складається з двох боковин 16, жорстко з'єднаних пластинами 17 (Фиг.2) з еластичним зносостійким покриттям, і утворюють у накопичувачі радіальні канали. Накопичувач фіксується в заданому положенні двома опорними роликами 18 і нескінченним ременем 19, натягнутим між накопичувачем, опорними роликами 18 і напрямними роликами 20. При цьому радіальні канали накопичувача виявляються закритими зовні ременем 19 на ділянці вище роликів 18. Для виключення можливості розгону накопичувача до швидкості обертання, близької до швидкості обертання ротора 2, як мінімум один з роликів 18 або 20 встановлено з можливістю регулювання його швидкості обертання, у найпростішому випадку - пригальмовування. Розвантажувальний пристрій, що розташований в нижній частині корпусу 1, включає шнек 21 з штоком, зменшуваним в напрямку вільного кінця, канал 22 в корпусі 1 і затвор 23, шарнірно закріплений до корпусу 1. Верхня частина робочого простору корпусу 1 трубопроводом 24 з'єднана з пилоуловлювальним пристроєм, що включає контейнер 25, закритий полотном, наприклад, з нетканого матеріалу. Завантажувальний і розвантажувальний пристрої мають рівну вагову продуктивність. Дезінтегратор працює таким чином. Подрібнюваний сипкий крихкий матеріал подають у бункер завантажувального пристрою 12 і шнеком 13 через порожнистий вал ротора 2 переміщують в робочий простір дезінтегратора, при цьому зменшення кроку шнека 13 забезпечує ущільнення матеріалу і розподіл його по всьому перерізу мундштука 11, що мінімізує надходження повітря в робочий простір. Осьове переміщення матеріалу обмежується диском 10, що обертається разом з ротором 2. Падаючи переважно під дією сили тяжіння на розгінні лопатки 9, частки матеріалу отримують колову швидкість, відцентровою силою переміщуються до зовнішнього краю лопаток 9 і викидаються на рухомі назустріч подрібнюючі елементи 15 внутрішнього концентричного ряду. При ударі частки подрібнюються, отримують колову швидкість лопаток 15, відцентровою силою переміщуються до їх зовнішнього краю, викидаються на рухомі назустріч подрібнюючі елементи 8 і ще більше подрібнюються. Переміщаючись аналогічним чином через всі концентричні ряди подрібнюючих елементів обох роторів, частки матеріалу з коловою швидкістю подрібнюючих елементів зовнішнього ряду вдаряються об пластини накопичувача 17, остаточно подрібнюються і віддають йому частину своєї кінетичної енергії, примушуючи його обертатися. Зі збільшенням колової швидкості накопичувача до величини, близької до швидкості частинок, ступінь їх додаткового подрібнення зменшується, їх кінетична енергія не використовується корисно. У зв'язку з цим пригальмуванням роликів або іншими засобами бажано підтримувати колову швидкість накопичувача на рівні половини швидкості частинок. 2 UA 101582 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 На ділянці накопичувача, де його торцеві канали закриті ременем 19, матеріал накопичується в каналах і при переміщенні в них нижче рівня роликів 18 відцентровою силою викидається вниз на шнек 21, а в нижній частині накопичувача, не закритій ременем 19, матеріал після удару об пластини 17 вільно проходить через накопичувач і також надходить на шнек 21. Розгінні лопатки 9 і подрібнюючі елементи 8, 15 мають увігнутий в напрямку обертання профіль і нахилені до радіуса на кут, при якому на робочих поверхнях частина матеріалу опиняється між поверхнею природного укосу матеріалу в полі відцентрових сил і робочою поверхнею лопаток 9 та елементів 8, 15. При цьому на робочих поверхнях безперервно утримується шар подрібнюваного матеріалу (самофутерівка), подрібнення відбувається при ударі матеріалу об матеріал і абразивний знос робочих поверхонь істотно сповільнюється. При ударі часток матеріалу по пластинах 17, що рухаються в напрямку швидкості частинок, швидкість абразивного зносу знаходиться в допустимих межах унаслідок порівняно невеликій швидкості удару і наявності захисного покриття. У зв'язку з тим, що колова швидкість роторів дезінтегратора обмежується практично тільки величиною, при якій напруга вигину в подрібнюючих елементах не перевищує допустимої, а при рівній вазі циліндричного пальця і пластинчастого подрібнюючого елемента з шаром самофутерівки опір вигину в радіальному напрямку в останнього істотно вище, застосування їх дозволяє збільшити колову швидкість роторів, а значить при рівній мірі подрібнення матеріалу зменшити кількість концентричних рядів подрібнюючих елементів. Вихровий повітряно-пиловий потік, що викидається з міжроторного простору, практично повністю гальмується і гаситься в закритих ременем 19 радіальних каналах накопичувача, істотно гальмується в його відкритих каналах. Утворене в міжроторному просторі високоінтенсивне звукове поле дуже істотно поглинається при проходженні через шари подрібненого матеріалу і ременя, відбивається і замикається усередині практично повністю закритого корпусу 1. При пуску дезінтегратора шнек 21 запускають через кілька секунд після початку подачі матеріалу, при цьому шнек 21 виявляється постійно зануреним в подрібнений матеріал, а завдяки зменшенню його кроку і затвору 23 в каналі 22 постійно підтримується ущільнення матеріалу, що виключає вихід повітряно-пилового потоку в навколишнє середовище. Але оскільки порозність (об'єм між частинками) матеріалу, який подається, більш ніж подрібненого, має місце постійне надходження в дезінтегратор повітря з інтенсивністю 10…20 % від об'ємної продуктивності по вихідному матеріалу. Цей потік повітря видаляється через отвір у верхній частині корпусу, де концентрація пилу в повітрі порівняно мала, по трубопроводу 24 в контейнер 25. Там найбільш дрібна фракція осідає, а повітря йде в атмосферу через фільтруючий шар полотна. 3 Наприклад, при продуктивності дезінтегратора 10 м /год. по вихідному матеріалу 3 2 надлишковий приплив повітря не перевищить 2 м /год. або 0,56 л/с. При площі 1 м вихідного отвору контейнера 25 середня швидкість повітря, яке виходить з нього, буде менш ніж 5,6 см/с. При такій швидкості вертикального повітряного потоку більша частина пилу осяде без додаткових засобів фільтрації. Для порівняння: швидкість осідання в повітрі цементу - більше 8 см/с. Таким чином, у запропонованому дезінтеграторі швидкість зносу елементів робочого простору як мінімум на порядок нижче, ніж у аналога, співвідношення звукового тиску приблизно таке ж, як у двигуна автомашини з глушником і без нього, усунуто потребу у використанні високопродуктивного обладнання для виділення продукту з повітряно-пилового потоку. Джерела інформації: 1. Дезінтегратор "ГОРИЗОНТ" ® ТУ 3618-001-98737726-2008, http://wvm.tpribor.ru/gorizont.html 2. Машиностроение. Энциклопедический справочник, т.8, М., 1948, с.96, 105-106. 3. RU 2047364 С1, МПК В02С 13/22, опубл. 10.11.1995, бюл. № 31 4. Центробежно-ударная дробилка, http://libraiy.stroit.ru/articles/drobilki2/ 5. Технічна характеристика дезінтегратора DESI-21, http://www.desi.ee/ru/products/disintegrators/desi21.html 55 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 1. Дезінтегратор, що включає корпус із завантажувальним і розвантажувальним пристроями, всередині якого встановлені з можливістю обертання в протилежних напрямках ротори із подрібнюючими елементами, який відрізняється тим, що подрібнюючі елементи виконані у 3 UA 101582 C2 5 10 вигляді самофутерувальних лопаток, навколо міжроторного простору розташований накопичувач з відкритими радіальними каналами, встановлений співвісно роторам з можливістю обертання на двох або більше опорних роликах і притиснутого до них нескінченним ременем, що перекриває по зовнішньому радіусу радіальні канали накопичувача на верхньому і бічних його ділянках. 2. Дезінтегратор за п. 1, який відрізняється тим, що завантажувальний пристрій виконаний у вигляді шнекового живильника, розташованого всередині порожнистого вала одного з роторів, розвантажувальний пристрій виконано також у вигляді шнека, розташованого в нижній частині корпусу. 3. Дезінтегратор за п. 1, який відрізняється тим, що щонайменше один з роликів встановлений з можливістю регулювання його швидкості обертання, а верхня частина робочого простору корпусу з'єднана з атмосферою через пилоуловлювальний пристрій. 4 UA 101582 C2 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 5