Система протиобертових роторів для млина тонкого подрібнювання (варіанти)

1 Система противовращающихся роторов для мельницы тонкого измельчения, содержащая центральную питающую трубу, верхний ротор с донной поверхностью, первое вращающее средство для вращения верхнего ротора, соединенного с мельницей, нижний ротор, имеющий верхнюю поверхность, обращенную к верхнему ротору, и предназначенный для вращения в противоположном направлении относительно верхнего ротора, второе вращающее средство для вращения нижнего ротора, соединенного с мельницей, отличающаяся тем, что она содержит первый набор элементов неправильной формы, оконтуренных кривой, определяемой непрерывной последовательностью перпендикуляров со стремящимися к нулю размерами, причем эти перпендикуляры проведены к касательным к внутренней стенке указанной питающей трубы для образования барьера из материала, подвергаемого центробежному ускорению, в котором указанные элементы выступают над верхней поверхностью нижнего ротора, и второй набор элементов неправильной формы, которые оконтурены так, что каждая последующая часть контура определена последовательностью перпендикуляров к траектории удара частиц, покидающих непосредственно предшествующий набор элементов неправильной формы, в котором удар указанных частиц максимизирован, а элементы изогнуты для удержания обрабатываемого материала и выступают либо над донной поверхностью верхнего ротора, либо над верхней поверхностью нижнего ротора 2 Система по п 1, отличающаяся тем, что верхний и нижний роторы имеют совпадающие центры, а первый и второй наборы элементов неправильной формы размещены симметрично и эквидистантно относительно центров верхнего и нижнего роторов 3 Система по п 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ряд концентричных пространственно смонтированных с радиальными зазорами на верхней поверхности нижнего ротора колец из элементов, по существу подобных указанному второму набору элементов неправильной формы, причем часть концентричных колец смонтирована на донной поверхности верхнего ротора и радиально чередуется с частью набора концентричных колец, установленных на верхней поверхности нижнего ротора 4 Система по п 3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит набор установленных на одной стороне верхнего ротора или нижнего ротора внешних колец, имеющих свободные внешние реборды, причем внешние кольца верхнего и нижнего роторов радиально чередуются 5 Система по п 4, отличающаяся тем, что в ней внешние кольца дополнительно содержат круглое внутреннее кольцо, закрепленное вблизи внешней реборды внешнего кольца так, что внутри кольца происходит удержание обрабатываемого материала, принимающего под действием центробежного ускорения форму конуса, при этом свободные реборды внешних колец имеют вырезы, дно выреза выполнено заподлицо с круглым внутренним кольцом, а их непрерывная поверхность по существу перпендикулярна указанной оси вращения 6 Система по п 4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит множество выступов, закрепленных с промежутками на внешних кольцах и что указанные внешние кольца непосредственно вблизи каждого из выступов имеют такие вырезы на внешней свободной реборде, что поверхность выступа является продолжением поверхности выреза, и эти поверхности параллельны оси вращения 7 Система по п 4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит платформу, простирающуюся радиально внутрь от указанных внешних колец, причем эта платформа установлена возле О 44727 места соединения внешнего кольца с ротором, и что верхний и нижний роторы имеют расположенные с интервалом и предназначенные для выпуска газов небольшие отверстия 8 Система по пунктам 5, 6 или 7, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит имеющую питающий конец аксиальную питающую трубу для подачи материала и воздуха в промежуток между верхним и нижним роторами, причем питающий конец смонтирован с возможностью вращения в отверстии в центральной части верхнего ротора 9 Система противовращающихся роторов для мельницы тонкого измельчения, содержащая, верхний ротор с донной поверхностью, первое вращающее средство для вращения верхнего ротора, соединенного с мельницей, нижний ротор, имеющий верхнюю поверхность, обращенную к верхнему ротору, и предназначенный для вращения в противоположном направлении относительно верхнего ротора, второе вращающее средство для вращения нижнего ротора, соединенного с указанной мельницей, отличающаяся тем, что она содержит первый набор концентричных колец, смонтированных на донной поверхности верхнего ротора и имеющих свободную внешнюю реборду, второй набор концентричных колец, смонтированных на верхней поверхности нижнего ротора и имеющих свободную внешнюю реборду, при этом первый и второй наборы концентричных колец радиально чередуются и расположены с таким зазором, что на этихх кольцах происходит задержание материала, принимающего коническую форму под действием центробежного ускорения 10 Система по п 9, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит круглое внутреннее кольцо, закрепленное на внутренней поверхности концентричных колец возле свободной внешней реборды, и что свободная внешняя реборда первого и второго наборов концентричных колец имеет вырезы, перпендикулярные круглому внутреннему кольцу 11 Система по п 9, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит выступы, закрепленные с интервалом на концентричных кольцах, и что свободная внешняя реборда имеет вырезы, прилегающие к выступам так, что поверхности выступов являются продолжением поверхностей указанных вырезов 12 Система по п 9, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит платформу, установленную на внутренней поверхности указанных концентричных колец возле места соединения этих колец с роторами, и что верхний и нижний роторы имеют расположенные с интервалом и предназначенные для выпуска газов отверстия Изобретение относится к устройствам тонкого измельчения угля или других минералов путем соударения их с вращающимися элементами, имеющими специальные контуры, которые приданы им для достижения двух целей во-первых, для максимального повышения эффективности тонкого измельчения материала при высокой производительности и, во-вторых, для защиты вращающихся элементов от износа вследствие контакта с обрабатываемым материалом Мельницы углепод готовки необходимы для достаточно надежного превращения угля для отопления котлов в сверхтонкий порошок, ибо важно получить уголь, сгорающий эффективно и чисто Тонкодисперсный уголь необходим для нормальной работы таких котельных топок, в которых предусмотрены меры по ограничению образования оксидов азота Более полное сгорание тонкодисперсного угля уменьшает количество смога Принцип действия роторных мельниц основан на подаче материала через аксиальную питающую трубу в центральную зону высокоскоростного ротора с лопастями, с высокой скоростью отбрасывающими уголь или обрабатываемый материал Материал рассеивает большое количество энергии на приемных стенках или плитах, что приводит к его измельчению (Мельницы) Spocane Model 120 и Barmac Duopactor принадлежат к этому типу, однако ни одна из подобных конструкций не предотвращает износ металлических частей вследствие взаимодействия с (измельчаемым) материалом В патенте США 4340616 Вайнерт предусмотрел защиту (изнашиваемых) поверхностей достаточным слоем (измельчаемого) материала, удерживаемого магнитным полем В патенте США 5275631 Браун и др описали мельницу для тонкого помола угля в виде вращающихся колец, накапливающих (измельчаемый) материал на внутренних стенках, которые отбрасывают его на вращающиеся в противоположных направлениях и таким путем самозащищенные кольца, в сочетании с аэродинамическими и электростатическими сепараторами Содержание этого патента США 5275631 включено сюда ссылкой Существует много мельниц типа дезинтеграторов, в которых ударные детали установлены на роторах, вращающихся в противоположных направлениях В некоторых из них предусмотрены соударения частиц, выбрасываемых в зону между элементами, вращающимися в противоположных направлениях, со сложением скоростей при соударении В других конструкциях с противовращением использовано активное движение воздуха, вызывающее перемешивание частиц при незначительном контакте с истираемыми деталями Последняя группа (мельниц) коммерчески выгодна лишь при невысоких (до 5т/час) требованиях к производительности Принцип, заложенный в их конструкцию, не позволяет увеличить производительность, поскольку при скорости свыше ЗОООоб /мин перемещается главным образом 44727 воздух, который затем перемещает частицы Патентом США 5009371 (выдан в 1991 г) защищена дезинтеграционная камера, в которой в смеси газа и твердого вещества внутри кольцевых камер, образуемых передними и задними кромками противолежащих лопастей, происходит формирование вихревых зон В некоторых устройствах такого типа измельчение частиц на 60% происходит без их контакта с лопастями или ударными деталями Более ранние роторные дезинтеграторы работали исключительно на основе контакта (измельчаемого материала) с вращающимися ударными частями Известно устройство такого типа (патент США 39497144, Хинт), в котором предусмотрена конкретная конфигурация пальцев ротора для измельчения конкретного материала Еще в 1968 г в патенте США 3411724 был описан пальцевый дезинтегратор, в котором лопасти установлены под углом от 20 до 30° и имеют сильно вогнутые активные поверхности для захвата обрабатываемого материала и повышения тем самым износостойкости В патенте США 4406409 в 1983 г Дурек описал устройство с четырьмя или более рядами вогнутых лопаток, установленных под углом от 20 до 30° для оптимального измельчения и захвата частиц В 1985 г Мушенборн описал установленные под углом ударные элементы "вытянутого профиля с поперечным сечением обтекаемой формы", которые "предотвращают кавитацию и тем самым ослабляют формирование вихрей и турбулентность" Уже найдены способы, основанные на столкновениях частиц (измельчаемого) материала между собой и тем самым ослабляющие износ металлических частей Наиболее близким решением, принятым за прототип, является предложенное в патенте США 4366929 (4 01 83) устройство, в котором частицы (измельчаемого) материала вынуждены быстро менять направление и сталкиваться с другими частицами благодаря использованию системы противовращающихся роторов для устройства тонкого измельчения материалов, содержащей центральную питающую трубу, верхний ротор с донной поверхностью, первое вращающее средство для вращения верхнего ротора, соединенного с устройством, нижний ротор, имеющий верхнюю поверхность, обращенную к верхнему ротору, и предназначенный для вращения в противоположном направлении относительно верхнего ротора и второе вращающее средство для вращения нижнего ротора, соединенного с устройством Однако использование пальцевых мельниц или иных роторных дезинтеграторов для получения материалов тонкого, сверх- или ультратонкого помола показало их недостаточную эффективность в случаях, когда для питания котловутилизаторов и промышленных котлов нужна высокая, например от 20 до 70т/час, производительность Поэтому имеется потребность в устройстве, одновременно способном защищать металлические части от износа и обеспечивающем максимальную эффективность получения наиболее тонкого помола обрабатываемого материала при высокой производительности В основу изобретения положена задача путем создания для мельницы тонкого измельчения материалов системы противовращающихся роторов, содержащих наборы элементов такой формы, которая обеспечит эффективное тонкое, сверх- и ультратонкое измельчение материалов, при высокой производительности, экономичности в изготовлении, износостойкости и надежности в эксплуатации Поставленная задача решена тем, что в системе противовращающихся роторов для мельницы тонкого измельчения, содержащей центральную питающую трубу, верхний ротор с донной поверхностью, первое вращающее средство для вращения верхнего ротора, соединенного с мельницей, нижний ротор, имеющий верхнюю поверхность, обращенную к верхнему ротору, и предназначенный для вращения в противоположном направлении относительно верхнего ротора, второе вращающее средство для вращения нижнего ротора, соединенного с мельницей, согласно изобретению предусмотрено в первом варианте - наличие первого набора элементов неправильной формы, оконтуренных огибающей, которая соответствует кривой, определяемой непрерывной последовательностью перпендикуляров со стремящимися к нулю размерами, причем эти перпендикуляры проведены к касательным к внутренней стенке указанной питающей трубы, предназначенный служить барьером для материала, подвергаемого центробежному ускорению, в котором указанные элементы выступают над верхней поверхностью нижнего ротора, и второго набора элементов неправильной формы, которые оконтурены так, что каждая последующая часть контура определена последовательностью перпендикуляров к траектории удара частиц, покидающих непосредственно предшествующий набор элементов неправильной формы, в котором удар указанных частиц максимизирован, а элементы изогнуты для удержания обрабатываемого материала и выступают либо над донной поверхностью верхнего ротора, либо над верхней поверхностью нижнего ротора, а во втором, альтернативном варианте - первого набора концентричных колец, смонтированных на донной поверхности верхнего ротора и имеющих свободную внешнюю реборду и второго набора концентричных колец, смонтированных на верхней поверхности нижнего ротора и имеющих свободную внешнюю реборду, причем первый и второй наборы концентричных колец радиально чередуются и расположены с таким зазором, что на этих кольцах происходит задержание материала, принимающего коническую форму под действием центробежного ускорения Благодаря высоким скоростям соударения измельчаемых частиц, обеспечиваемой противовращением роторов, и наличию кумулятивного эффекта дробления, создаваемого формой элементов указанных выше наборов, указанная система становится эффективным, надежным и износостойким средством тонкого, сверхи ультратонкого измельчения материалов, экономичным в изготовлении и удобным в эксплуатации 44727 Первым дополнительным отличием является то, что верхний и нижний роторы имеют совпадающие центры, а первый и второй наборы элементов неправильной формы размещены симметрично и эквидистантно относительно центров верхнего и нижнего роторов Вторым дополнительным отличием является то, что система дополнительно содержит ряд концентричных пространственно смонтированных с радиальными зазорами на верхней поверхности нижнего ротора колец из элементов, по существу подобных указанному второму набору элементов неправильной формы, причем часть концентричных колец смонтирована на донной поверхности верхнего ротора и радиально чередуется с частью набора концентричных колец, установленных на верхней поверхности нижнего ротора Третьим дополнительным отличием является то, что система дополнительно содержит набор установленных на одной стороне верхнего ротора или нижнего ротора внешних колец, имеющих свободные внешние реборды, причем внешние кольца верхнего и нижнего роторов радиально чередуются Четвертым дополнительным отличием является то, что в системе внешние кольца дополнительно содержат круглое внутреннее кольцо, закрепленное вблизи внешней реборды внешнего кольца так, что внутри кольца происходит удержание обрабатываемого материала, принимающего под действием центробежного ускорения форму конуса, при этом свободные реборды внешних колец имеют вырезы, дно выреза выполнено заподлицо с круглым внутренним кольцом, а их непрерывная поверхность по существу перпендикулярна указанной оси вращения Пятым дополнительным отличием является то, что система дополнительно содержит множество выступы, закрепленные с промежутками на внешних кольцах и что указанные внешние кольца непосредственно вблизи каждого из выступов имеют такие вырезы на внешней свободной реборде, что поверхность выступа является продолжением поверхности выреза, и эти поверхности параллельны оси вращения Шестым дополнительным отличием является то, что система дополнительно содержит платформу, простирающуюся радиально внутрь от указанных внешних колец, причем эта платформа установлена возле места соединения внешнего кольца с ротором, и что верхний и нижний роторы имеют расположенные с интервалом и предназначенные для выпуска газов небольшие отверстия Седьмым дополнительным отличием является то, что система дополнительно содержит имеющую питающий конец аксиальную питающую трубу для подачи материала и воздуха в промежуток между верхним и нижним роторами, причем питающий конец смонтирован с возможностью вращения в отверстии в центральной части верхнего ротора Восьмым дополнительным отличием является то, что в указанном выше втором варианте система дополнительно содержит круглое внутреннее кольцо, закрепленное на внутренней поверхности 8 концентричных колец возле свободной внешней реборды, и что свободная внешняя реборда первого и второго наборов концентричных колец имеет вырезы, перпендикулярные круглому внутреннему кольцу Девятым дополнительным отличием является то, что в указанном выше втором варианте система дополнительно содержит выступы, закрепленные с интервалом на концентричных кольцах, и что свободная внешняя реборда имеет вырезы, прилегающие к выступам так, что поверхности выступов явля ются продолжением поверхностей указанных вырезов Десятым дополнительным отличием является то, что в указанном выше втором варианте система дополнительно содержит платформу, установленную на внутренней поверхности указанных концентричных колец возле места соединения этих колец с роторами, и что верхний и нижний роторы имеют расположенные с интервалом и предназначенные для выпуска газов отверстия Эти и другие преимущества и цели изобретения будут более понятны из последующего подробного описания и прилагаемых чертежей, где фиг 1 - общий вид измельчающего узла, фиг 2 - частичный вид поперечного сечения изображенного на фиг 1 набора роторов с отличиями согласно изобретению, фиг 3 - вид сверху одного из воплощений внутренних элементов ротора, фиг 4 - вид сверху набора противовращающихся элементов специального профиля, на котором векторы (А) иллюстрируют траектории частиц, а радиальные векторы (В) - действие центробежной силы, фиг 5 - вид сбоку поперечного сечения набора роторов, показывающий три формы элементов противовращающихся колец, фиг 6 - поперечное сечение второго воплощения элементов противовращающихся колец, фиг 7 - поперечное сечение третьего воплощения элементов противовращающихся колец, фиг 8 - поперечное сечение четвертого воплощения элементов противовращающихся колец, На фиг 1-8 показаны предпочтительные воплощения изобретения На фиг 1 показана типичная мельница для тонкого помола угля, имеющая центральную питающую трубу 1, по которой уголь поступает в узел 2 тонкого измельчения К питающей трубе, как видно на фиг 1, 2, 3, прилегает канал 3 для подачи воздуха Из питающей трубы 1 уголь поступает к паре противовращающихся роторов 4 и 5, которые обычно имеют чашеобразную форму и такие диаметры, что одну чашку 4 можно вложить в чашку 5 Роторы 4 и 5 установлены соосно лицевыми сторонами друг к другу Верхний ротор укреплен на полом валу 6, охватывающем центральную питающую трубу 1 Мотор 7 вращает полый вал Нижний ротор установлен на отдельном валу 8, приводимом отдельным мотором 9 Указанные моторы подключены так, что направления вращения роторов противоположны Внутренние части роторов образованы рядом элементов, закрепленных на пластинах-основаниях роторов Типы, 44727 10 форму и размеры этих элементов можно изменять Как можно видеть на фиг 3, ряды последовас целью достижения различных результатов тельных наборов элементов 17 и 18 предназначены для работы по тем же принципам, что и элеОдно из воплощений этих элементов показано менты 14, хотя в данном случае в меньшей на фиг 2 Уголь или иной материал подают в степени мельницу через центральную питающую трубу 1 Уголь попадает на нижний вращающийся ротор Конструкции дальних колец мельницы могут 10 Некоторое количество тонкомолотого угля 11 быть различными В воплощении, показанном на оседает на кольце 12, предотвращая выбрасывафиг 5, обрабатываемый материал, накапливаясь, ние угля в зону ниже второго кольцевого бурта приобретает форме конуса на кольце 19, создавая элемента 13 истирающие поверхности для дальнейшего измельчения частиц, а также защиту для кольца 19 Как показано на фиг 3, наборы элементов 14 Абразивное измельчение обрабатываемого матеи 13 специального профиля размещены по конриала на этих наиболее удаленных кольцах желацентрическим окружностям так, что они придают тельно потому, что мелкие частицы угля хуже, чем материалу центробежное ускорение Элементы 14 более крупные, поддаются дальнейшему ударнозахватывают подаваемый материал, попадающий му измельчению на нижний ротор 10 После этого материал под действием центробежного ускорения, создаваемоКак показано на фиг 5, кольца 19 и 20 служат го нижним ротором 10, соскальзывает с первого также для изменения движения потоков обрабанабора специальных элементов 14 тываемого материала он поступает от элементов 14 к элементам 13 и затем к элементам 19 в виде Перед сходом с вращающихся элементов 14 вертикальных вращающихся струй Кольцо 19 отподаваемый материал благодаря ускорению приклоняет их от вертикали, а кольцо 20 превращает обретает полную окружную скорость элементов в чисто горизонтальные струи 14, то есть ротора Таким образом, перед соударением со вторым набором специальных элеменОстальные ряды удаленных колец могут быть тов 13 частицы достигают максимальной скорости коническими аналогично элементам 19 и 20, чем ротора 10 обеспечивается накопление обрабатываемого материала на кольце в виде конуса для абразивЭлементы 13 установлены на верхнем роторе ного измельчения Однако удаленным кольцам 15, направление вращения которого противопомогут быть приданы и другие формы, одна из коложно направлению вращения нижнего ротора 10 торых показана на фиг 5 Сложение встречно направленных скоростей создает в результате условия для весьма разрушиИз фиг 5 видно, что обрабатываемый матетельного соударения частиц, отбрасываемых риал, сброшенный с кольца 19, соударяется с элементами 14 на элементы 13 противовращающимся кольцом 20 Часть этого материала отскакивает от кольца 20 до ускорения Как видно на фиг 4, для максимизации разв противоположном направлении Такой материал рушительного действия этих соударений элеменпродолжает истираться благодаря контакту с наты 13 оконтурены огибающей X, которая соответкопившимся в форме конуса материалом на проствует кривой, порождаемой непрерывной тивовращающемся коническом кольцевом элепоследовательностью перпендикуляров к углам менте 21 падения частиц, выброшенных по касательным к предыдущему кольцу элементов 14 В противопоМатериал, соударившийся с этим элементом ложность этому элементы 14 оконтурены огибаю21, подвергается центробежному ускорению вдоль щей V, которая соответствует кривой, порождаесклона конуса и, проходя сквозь ряд отверстий в мой непрерывной последовательностью стенке указанного кольца, благодаря этому ускоперпендикуляров к касательным к внутренней рению приобретает полную окружную скорость стенке центральной питающей трубы 1 Огибаюкромки кольца Затем материал соударяется с щие X элементов 13 и V элементов 14 по сущестдругим (также коническим аналогично кольцам 19 ву одинаковы Для формирования менее глубоких и 20) кольцевым элементом 22 и далее с рядом карманов для захватываемого материала огиколец бающая X во многих местах может быть смещена На фиг 6 показано другое воплощение, в ковдоль касательных, как показано на элементах 16 тором каждое кольцо имеет ряд расположенных с постоянным интервалом по периферии вырезов N Центробежная сила удерживает измельчаеи выступов В, служащих для ускорения обрабатымый материал в карманах, ограниченных огибаюваемого материала до скорости, равной скорости щими X и Y элементов 13 Удерживаемый матереборды риал служит барьером, защищающим элемент 13 от износа в зоне соударения на огибающей X Фиг 7 иллюстрирует еще одно воплощение, в Расширение формы вблизи Е на элементе 13 увекотором для ускорения обрабатываемого мателичивает срок его службы до износа вдоль линии, риала до скорости реборды по периферии каждого где огибающая X пересекает линию Z На протикольца выполнен ряд вырезов На уровне донных воположной стороне - в зоне кривой Y - открытый поверхностей вырезов закреплено кольцо К из участок элемента 13 защищен от ударов частиц стали или другого высокопрочного материала ближайшим элементом 13 Указанное кольцо служит для выравнивания поверхности конуса, образуемого накапливаемым Кривая Z представляет поверхность естестматериалом При отсутствии кольца К вследствие венного откоса частиц, поступающих на элемент накопления материала в условиях разных рас13 под действием центробежной силы Она поростояний до реборды, обусловленных перемежаюждена непрерывной последовательностью углов щимися вырезанными и нетронутыми участками величиной 60° к радиусам вращающейся системы 11 44727 12 периферии кольца, на поверхности конуса обраотверстия G дают возможность выпуска газов из зовывались бы борозды, которые нарушали бы промежутка между внутренними и наружными ронепрерывность (и эффективность) истирающих торными узлами поверхностей Покинув вращающуюся систему в виде горизонтальных струй, тонко молотые частицы могут На фиг 8 показаны платформы Р, поверхбыть либо направлены непосредственно в восхоность которых служит опорой для накопления кодящую струю воздуха и транспортированы далее, нусов обрабатываемого материала Указанные либо подвергнуты соударению с набором окруплатформы обеспечивают тесную близость и возжающих ударных блоков 23, как это показано на можность установки последовательного ряда кофиг 1 лец и вместе с тем - пространство для отверстий G в верхнем U и нижнем L роторных дисках Эти 13 44727 >tiA 14 15 44727 ФІГ.! Фіг.7 16 17 44727 18 Фіг.8 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90