Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Пристрій для механічного подрібнення порошкових матеріалів, що містить камеру помелу циліндричної форми, розташовану у горизонтальній площині, у центрі камери помелу знаходиться колесо з лопатками, закріпленими на його зовнішній вертикальній стінці, при цьому поверхні лопаток та внутрішня поверхня камери помелу мають абразивне покриття, який відрізняється тим, що колесо у вигляді закритого циліндра має дві пари лопаток, кожна з яких повернута до наступної під кутом 90°, а поміж зовнішньою вертикальною стінкою зазначеного колеса та внутрішньою вертикальною стінкою камери помелу та з горизонтальними поверхнями її дна та кришки утворюється закрита кільцева ємність камери помелу, що має у перерізі форму прямокутника, при цьому одна пара лопаток має кут нахилу в інтервалі 15°-20° до нижньої горизонтальної поверхні кільцевої ємності камери помелу, а інша пара лопаток має цей кут нахилу відносно дотичної до кола зовнішньої вертикальної стінки зазначеного колеса.

Текст

Реферат: Пристрій для механічного подрібнення порошкових матеріалів містить камеру помелу циліндричної форми, розташовану у горизонтальній площині, у центрі камери помелу знаходиться колесо з лопатками, закріпленими на його зовнішній вертикальній стінці, при цьому поверхні лопаток та внутрішня поверхня камери помелу мають абразивне покриття, причому колесо у вигляді закритого циліндра має дві пари лопаток, кожна з яких повернута до наступної під кутом 90°, а поміж зовнішньою вертикальною стінкою зазначеного колеса та внутрішньою вертикальною стінкою камери помелу та з горизонтальними поверхнями її дна та кришки утворюється закрита кільцева ємність камери помелу, що має у перерізі форму прямокутника, при цьому одна пара лопаток має кут нахилу в інтервалі 15°-20° до нижньої горизонтальної поверхні кільцевої ємності камери помелу, а інша пара лопаток має цей кут нахилу відносно дотичної до кола зовнішньої вертикальної стінки зазначеного колеса. UA 107115 U (12) UA 107115 U UA 107115 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель стосується пристроїв для виробництва порошків металів, а саме тонких порошків алюмінію як домішок для вибухових сумішей, сплавів та інших матеріалів за рахунок механізму стирання частинок порошків в процесі їх швидкісного переміщення вздовж поверхні з абразивним покриттям та ковзному з ним контакті, причому це переміщення забезпечується обертанням колеса, лопатки якого також мають абразивне покриття, і може бути використана в порошковій металургії, для виготовлення вибухових сумішей, у харчовій промисловості та в інших галузях виробництва. Відомий ряд пристроїв для подрібнення сипучих матеріалів, які забезпечують їх розмел за рахунок швидкісних ударних навантажень та взаємодії частинок порошків. Це різного типу млини, такі як вихрові, струмінні, роторно-відцентрові та інші. Аналогом до заявлюваного є пристрій для розмелу сипучих матеріалів (патент WO 2005018811 від 03.03.2005 р., МПК В02С 19/06; В02С 23/08; В02С 19/06; В02С 23/00). Пристрій має циліндричну робочу камеру, з'єднану з сепаратором розмеленого порошку трубою, змонтованою по центру верхньої кришки камери. До внутрішньої стінки камери прикріплений циліндр, який має покриття, а зовні до цієї стінки змонтовано кілька повітряних сопел, розташованих під кутом відносно вертикальної стінки камери та відносно циліндричних інжекторів, через які повітряним потоком постачають порошок для розмелу. Процес розмелу порошків відбувається за рахунок того, що декілька повітряних сопел формують повітряні потоки, зорієнтовані таким чином, що виникає єдиний кільцевий потік великої швидкості уздовж внутрішньої стінки робочої камери, яка має покриття. Повітряний потік підхоплює частки порошку, розганяє їх і забезпечує ковзкий контакт часток порошку з покриттям камери, за рахунок чого і відбувається подрібнення порошкового матеріалу. Розмелений порошок виходить з повітрям через центральний отвір унизу камери і по трубі потрапляє у сепаратор, який поділяє частки порошку за їх розміром. Недоліком цього пристрою є необхідність використання потужних повітряних або газових потоків як енергоносіїв, що призводить до необхідності використання потужних компресорів, великих витрат дорогих інертних газів та суттєво утруднює очистку великих мас повітря чи газу від тонких частинок порошку для їх накопичення. Крім того, у процесі переміщення порошку вздовж внутрішньої стінки камери, його швидкість разом з повітряним потоком швидко падає, а безпосередній контакт з її абразивною поверхнею має тільки невелика частка порошку. Значно більша його частка цього контакту не має і тільки поступово, у процесі розмелу і зменшення розміру частинок, сягає цього контакту і підлягає розмелу. Усе це суттєво знижує ефективність розмелу, підвищує його необхідний час і тому суттєво погіршує продуктивність процесу. Прототипом корисної моделі є "Пристрій для механічного подрібнення порошкових матеріалів" на базі патенту UA 94659 В02С, від 25.05.2011 p., МПК В02С 19/06, де розмел первинного матеріалу реалізується за рахунок швидкісного ковзного контакту його частинок з абразивною поверхнею лопаток турбіни та камери помелу. Пристрій містить вентилятор та робочу камеру помелу з турбіною, які розташовані у горизонтальній площині, а також постачальник порошку що має прямокутну ємність що входить у робочу камеру помелу через центральний отвір у її вертикальній стінці на відстань не менш ніж 40-50 мм від неї, за зону великого тиску на периферії камери, а лопатки турбіни та внутрішня поверхня камери помелу мають абразивне покриття. При цьому лопатки турбіни поділені на верхні та нижні і обертаються вони в одному або у протилежних напрямках зверху та знизу прямокутного пристрою для подачі порошку, а рух частинок порошку та їх ковзний контакт з абразивним покриттям у робочій зоні на периферії камери помелу забезпечується кільцевим потоком повітря, який формується завдяки обертанню лопаток турбіни. Недоліком цього пристрою є недостатньо якісне формування повітряного потоку лопатками турбіни в цій робочій зоні, що обумовлене двома причинами. По перше, камера помелу має вільний об'єм від периферії до її центру і тому у процесі обертання лопаток турбіни, значна частина повітряного потоку сформованого лопатками змінює напрям і повертає від периферії до центру камери помелу, виходячи з її робочої зони, де є абразивне покриття. Разом із цією частиною повітряного потоку з робочої зони виходить також частина первинного порошку і таким чином уникає розмелу. Крім того, у зв'язку з цим швидкість повітряного потоку і частинок порошку у робочій зоні суттєво знижується. Тому ці фактори суттєво знижують ефективність процесу розмелу первинного матеріалу. По друге, в результаті такої поведінки повітряного потоку на периферії робочої зони камери помелу, у її нижньому куту поміж вертикальною та горизонтальною абразивними стінками, формується так звана мертва зона, де накопичується до 20 % погано розмеленого порошку. Крім того, лопатки турбіни мають однаковий нахил до горизонтальних поверхонь камери і формують повітряний потік одного напрямку, тому і частинки порошку мають єдиний напрямок руху вздовж робочої зони камери помелу разом з 1 UA 107115 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лопатками. У процесі помелу розмір частинок поступово зменшується і їх швидкість наближається до швидкості повітряного потоку і лопаток. В результаті різниця між швидкістю лопаток і частинок порошку знижується і тому частково падає також ефективність їх розмелу лопатками. Задачею корисної моделі "Пристрій для механічного подрібнення порошкових матеріалів", є підвищення ефективності процесу помелу сипучих матеріалів за рахунок виключення виходу повітряного потоку та порошку з робочої зони камери помелу до її центру і зниження їх швидкості, шляхом формування робочої зони камери помелу у вигляді закритої кільцевої ємності, що у перерізі має форму прямокутника, де обертаються лопатки та відбувається помел, і крім того, шляхом використання оптимальних кутів нахилу лопаток колеса до абразивних поверхонь цієї кільцевої ємності камери помелу, а також за рахунок положення кожної із лопаток колеса під оптимальним кутом відносно наступної лопатки. Поставлена задача вирішується таким шляхом: запропонований пристрій для механічного подрібнення порошкових матеріалів містить камеру помелу циліндричної форми, розташовану у горизонтальній площині, у центрі якої колесо у вигляді закритого циліндра з двома парами лопаток розташоване таким чином, що його зовнішня вертикальна стінка, до якої закріплені лопатки, утворює з внутрішньою вертикальною стінкою камери закриту кільцеву ємність, що у перерізі має форму прямокутника, де обертаються лопатки, що розганяють первинний порошок, який рухається вздовж вертикальної і горизонтальних нижньої та верхньої стінок закритої кільцевої ємності камери помелу, які мають абразивне покриття. При цьому лопатки колеса мають оптимальні кути нахилу до вертикальних та горизонтальних стінок кільцевої ємності камери помелу, що забезпечує контакт з ними максимальної кількості частинок первинного порошку у процесі його переміщення. Лопатки колеса також мають абразивне покриття і кожна з них повернута до наступної під кутом 90°. Таким чином пристрій для механічного подрібнення порошкових матеріалів містить камеру помелу циліндричної форми, розташовану у горизонтальній площині, у центрі камери помелу знаходиться колесо з лопатками, закріпленими на його зовнішній вертикальній стінці, при цьому поверхні лопаток та внутрішня поверхня камери помелу мають абразивне покриття, а колесо у вигляді закритого циліндра має дві пари лопаток, кожна з яких повернута до наступної під кутом 90°, при цьому поміж зовнішньою вертикальною стінкою зазначеного колеса та внутрішньою вертикальною стінкою камери помелу та з горизонтальними поверхнями її дна та кришки утворюється закрита кільцева ємність камери помелу, що має у перерізі форму прямокутника, крім того, одна пара лопаток має кут нахилу в інтервалі 15°-20° до нижньої горизонтальної поверхні кільцевої ємності камери помелу, а інша пара лопаток має цей кут нахилу відносно дотичної до кола зовнішньої вертикальної стінки зазначеного колеса. Підвищення ефективності подрібнення частинок первинного порошку відбувається за рахунок того, що завдяки швидкісному обертанню лопаток колеса у закритій кільцевій прямокутній ємності камери помелу з абразивним покриттям, формується потік повітря, загальний напрям якого співпадає з напрямком обертів лопаток колеса, але завдяки тому, що кожна лопатка повернута на 90° по відношенню до наступної, поміж кожною парою лопаток потік повітря змінює напрям на 90°. Частинки порошку разом з повітрям також змінюють напрямок руху на 90° і таким чином переміщуються поперек напрямку руху наступної лопатки. За рахунок цього різниця швидкості частинок порошку і лопаток завжди є максимально можливою і ефективність розмелу суттєво підвищується. Нахил лопаток турбіни під оптимальним кутом в інтервалі 15°-20° до нижньої горизонтальної стінки кільцевій прямокутній ємності камери помелу та відносно дотичної до кола зовнішньої вертикальної стінки циліндра колеса, забезпечує найкращі умови контакту максимальної кількості частинок первинного порошку з надтвердими частинками абразивних поверхонь лопаток колеса і закритої кільцевої ємності камери помелу, та зрізання з них максимальної кількості матеріалу. Завдяки тому, що лопатки турбіни мають прямокутну форму і повернуті одна до одної на 90° та обертаються вони у закритій кільцевій ємності, яка у перерізі також має форму прямокутника, енергія повітряного потоку сконцентрована однаково в усіх зонах цієї ємності, є максимально великою і надійно передається частинкам порошку. Крім того, ця закрита кільцева ємність фактично є робочою зоною камери помелу, що виключає вихід частини повітряного потоку разом з частинками порошку до центру камери, а також втрату ними швидкості та формування так званої мертвої зони у нижньому зовнішньому куті кільцевої ємності камери помелу з погано розмеленим порошком. Таким чином, запропонований пристрій забезпечує рівномірний та більш ефективний розмел усієї маси первинного порошку і підвищує кількість дрібних частинок менших за 6 мікрон 2 UA 107115 U 5 10 15 20 25 30 у розмеленому порошку, додатково знижує витрати електроенергії та зменшує час процесу розмелу. Пристрій згідно з корисної моделлю (Фіг. 1) містить камеру помелу з кришкою (1), розташовану у горизонтальній площині, колесо (2) у вигляді закритого циліндра з двома парами лопаток (3 та 4), розташоване по центру камери помелу, та електричний двигун (5) з ремінною передачею. Пристрій містить також вакуумний насос для відкачки повітря з камери помелу та систему для її забезпечення нейтральним газом. Пристрій працює наступним чином. Первинний порошок для помелу подається на дно робочої зони камери помелу (1) у кількості 1-2 кг. При необхідності розмелу порошку у нейтральному середовищі, повітря з камери викачується вакуумним насосом після закриття кришки до значення 0,2-0,3 бар і камера помелу заповнюється нейтральним газом до значення тиску 1 бар. Далі електронним пристроєм регулюється кількість обертів двигуна (5) та колеса (2) з лопатками (3 та 4) і виконується розмел порошку протягом необхідного часу. При необхідності подальшого змішування розмеленого порошку наприклад з порошком хрому, поверх розмеленого мідного порошку у робочу зону камери помелу подається також порошок хрому, її кришка зачиняється і протягом 2-3 хвилин виконується також якісне змішування цих порошків. Для своєчасного оцінювання оптимальних кутів контакту і забезпечення найбільш ефективної взаємодії максимальної кількості частинок первинного порошку з абразивною поверхнею лопаток та робочої зони камери, були виконані відповідні теоретичні розрахунки. З метою їх виконання була розроблена та проаналізована модель взаємодії потоку частинок, що рухаються під певним кутом атаки до абразивної поверхні на лопатках турбіни та на стінках камери млина. При цьому припускали, що частинки порошку у потоці розподілені рівномірно, що є цілком правомірно, бо будь-яке розміщення частинок в умовах турбулентності реального процесу є однаково імовірним. Спрощено потік частинок можна розглядати як плаский фронт рівномірно розподілених точок - центрів частинок, що взаємодіє з поверхнею включень під різними кутами атаки. Виходячи з цього, відповідно до теорії імовірності, частка частинок, центри яких перетнуть зони контакту, є пропорційною сумарному об'ємові, який займають зони контакту, та сумарній площі проекцій зон контакту на фронт частинок.  /  0   Vk   F, (1) де N і Ν0 - відповідно число частинок, центри котрих потрапляють у зони контакту, та загальне число частинок у фронті;  Vk - сумарна об'ємна частка, яку займають зони контакту;  F - частка площі, яку займають проекції зон контакту на фронт частинок. 35 40 45 50 55 В інтервалі значень кута атаки 0°

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: B02C 19/06

Мітки: механічного, подрібнення, пристрій, порошкових, матеріалів

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/8-107115-pristrijj-dlya-mekhanichnogo-podribnennya-poroshkovikh-materialiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для механічного подрібнення порошкових матеріалів</a>

Подібні патенти