EA000004B1 - Method of turbulence-pulverisation of materials (variants) and device for carrying out said method (variants) - Google Patents

Method of turbulence-pulverisation of materials (variants) and device for carrying out said method (variants) Download PDF

Info

Publication number
EA000004B1
EA000004B1 EA199600012A EA199600012A EA000004B1 EA 000004 B1 EA000004 B1 EA 000004B1 EA 199600012 A EA199600012 A EA 199600012A EA 199600012 A EA199600012 A EA 199600012A EA 000004 B1 EA000004 B1 EA 000004B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
energy
gas
stream
resonator
pulverisation
Prior art date
Application number
EA199600012A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA199600012A1 (en
Inventor
Владимир Иванович Размаитов
Александр Николаевич Фатеев
Original Assignee
Владимир Иванович Размаитов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Иванович Размаитов filed Critical Владимир Иванович Размаитов
Priority to EA199600012A priority Critical patent/EA000004B1/en
Priority claimed from EA199600011A external-priority patent/EA000001B1/en
Publication of EA199600012A1 publication Critical patent/EA199600012A1/en
Priority to PCT/RU1997/000058 priority patent/WO1997033695A1/en
Publication of EA000004B1 publication Critical patent/EA000004B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/06Jet mills

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

The invention relates to the turbulence-pulverisation of materials and can be used for the high-capacity fine pulverisation of poly-dispersed materials or as a mass-exchange device and chemical reaction-intensifier. The method is as follows: within the turbulence formed by streams of an energy-carrying medium introduced at an angle to the corresponding radius of the pulverisation zone, local concentrations of acoustical energy are created, each stream being pulsed at a frequency different to that of the other streams. The device comprises a chamber with means for feeding in the material, ducts for feeding in the energy-carrying medium, nozzles for discharging the end product, and gas-stream high-frequency oscillators. Each duct for feeding in the energy-carrying medium communicates with the chamber cavity via the corresponding gas-stream oscillator and the exit angle of the energy carrier stream relative to the corresponding radius of the chamber is 60-85 DEG . Each gas-stream oscillator can take the form of a slit nozzle and a coaxially arranged resonator between which is located an oscillating channel; one lateral wall of the resonator and one of the walls of the nozzle lie in the same plane. The resonators of the gas-stream oscillators can be tuned to various resonance frequencies or can contain high-frequency gas-stream oscillators each of which takes the form of an assembly comprising two units (nozzle unit and resonator unit).

Description

Изобретение относится к вихревому измельчению материалов и может быть использовано для тонкого высокопроизводительного измельчения полидисперсных материалов в различных отраслях промышленности например: горнорудной, химической, строительной, энергетической, пищевой, медицинской.The invention relates to vortex grinding of materials and can be used for fine high-performance grinding of polydisperse materials in various industries for example: mining, chemical, construction, energy, food, medical.

Из предшествующего уровня техники известен способ вихревого измельчения материала (авторское свидетельство СССР № 1282894, кл. B 02C 19/00, 1983.), включающий ввод струи энергоносителя под углом к радиусу зоны измельчения, ограниченной боковой и торцевыми стенками, и образование высокоскоростного вихря, подачу исходного материала с возможностью вовлечения его в вихревой поток, генерацию газодинамических возмущений в вихревом потоке в точках расположенных по периметру боковой стенки и на одинаковом угловом расстоянии друг от друга, и вывод целевого продукта.From the prior art, a method of vortex grinding of material is known (USSR author's certificate No. 1282894, class B 02C 19/00, 1983.), including the introduction of a jet of energy carrier at an angle to the radius of the grinding zone bounded by the side and end walls, and the formation of a high-speed vortex, supply of the source material with the possibility of involving it in the vortex flow, the generation of gas-dynamic disturbances in the vortex flow at points located along the perimeter of the side wall and at the same angular distance from each other, and the target th product.

Из [1], известно также, и газодинамическое устройство для вихревого измельчения материала, включающее помольную камеру, снабженную течкой для подачи исходного материала патрубком подачи энергоносителя с регулируемым углом установки относительно радиуса камеры, патрубком вывода целевого продукта и источниками газодинамического возмущения вихревого потока, выполненными в виде резонаторов Гельмгольца, расположенных тангенциально камере.From [1], it is also known that a gas-dynamic device for vortex grinding of material, including a grinding chamber, equipped with a estrus for supplying the starting material with an energy supply pipe with an adjustable installation angle relative to the camera radius, a target product output pipe and vortex flow gas-dynamic disturbance sources made in Helmholtz resonators located tangentially to the chamber.

Общим недостатком описанных выше способа и устройства для вихревого измельчения материала является низкая производительность. В связи с тем, что увеличение производительности неизбежно связано с ростом габаритных размеров помольной камеры и, как следствие пути, проходимого потоком за один полный оборот по ее внутреннему периметру, при движении потока происходит заметное снижение средней величины его скорости в том числе и из-за нарастания различного рода потерь энергии. Это снижает кинетическую энергию частиц, что приводит к снижению эффективности их измельчения, а также к снижению производительности и достижимой тонкости помола.A common disadvantage of the above method and device for vortex grinding of material is low productivity. Due to the fact that the increase in productivity is inevitably associated with an increase in the overall dimensions of the grinding chamber and, as a consequence of the path traveled by the stream for one full revolution along its inner perimeter, a noticeable decrease in the average value of its speed occurs due to the flow, including due to increasing various kinds of energy losses. This reduces the kinetic energy of the particles, which leads to a decrease in the efficiency of their grinding, as well as to a decrease in productivity and achievable grinding fineness.

Известен также способ вихревого измельчения материала (патент США № 3648936, B 02 C 19/06, 1970.), включающий тангенциальный ввод струй энергоносителя под углом к соответствующему радиусу зоны измельчения, ограниченной боковой и торцевыми стенками помольной камеры, с образованием высокоскоростного вихря, подачу исходного материала в камеру с вовлечением его в вихревой газовый поток и вывод целевого продукта.There is also known a method of vortex grinding of material (US patent No. 3648936, B 02 C 19/06, 1970.), including tangential input of energy jets at an angle to the corresponding radius of the grinding zone, limited by the side and end walls of the grinding chamber, with the formation of a high-speed vortex, feed source material into the chamber with its involvement in the vortex gas flow and the output of the target product.

Из [2] известно также и газодинамическое устройство для вихревого измельчения материала, реализующее способ [2], включающее помольную камеру, снабженную средствами для подачи исходного материала, патрубками для подачи энергоносителя и патрубком для вывода целевого продукта.From [2] it is also known a gas-dynamic device for vortex grinding of material that implements the method [2], including a grinding chamber equipped with means for supplying the source material, nozzles for supplying energy and a nozzle for outputting the target product.

Недостатками известных из [2] способа и устройства является низкая эффективность тонкого измельчения полидисперсных систем, поскольку диспергирование исходного материала происходит в режиме устойчивого вращательного движения.The disadvantages of the known from [2] method and device is the low efficiency of fine grinding of polydisperse systems, since the dispersion of the source material occurs in a mode of stable rotational motion.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности измельчения и уменьшение неоднородности дисперсного состава целевого продукта.The technical problem solved by the invention is to increase the grinding efficiency and reduce the heterogeneity of the dispersed composition of the target product.

Поставленная задача решена тем, что в способе вихревого измельчения материала, включающем ввод струй энергоносителя под углом к соответствующему радиусу зоны измельчения, ограниченной боковой и торцевыми стенками, и образование высокоскоростного вихря, подачу исходного материала с возможностью вовлечения его в вихревой поток и вывод целевого продукта, согласно изобретению, перед вводом струй энергоносителя в зону измельчения в них создают пульсирующий режим течения.The problem is solved in that in the method of vortex grinding of the material, which includes introducing jets of energy carrier at an angle to the corresponding radius of the grinding zone bounded by the side and end walls, and forming a high-speed vortex, supplying the source material with the possibility of involving it in the vortex flow and outputting the target product, according to the invention, before entering the energy carrier jets into the grinding zone, a pulsating flow regime is created in them.

Предпочтительно, чтобы частота пульсаций в каждой группе струй соответствовала диапазону 50 - 500 Гц, а частота пульсаций во второй группе струй соответствовала диапазону 1 5 - 25 кГц, а введение струй с различными частотами пульсаций осуществлять в чередующейся последовательности.Preferably, the ripple frequency in each group of jets corresponds to a range of 50 - 500 Hz, and the ripple frequency in the second group of jets corresponds to a range of 1 5 - 25 kHz, and the introduction of jets with different ripple frequencies is carried out in an alternating sequence.

Поставленная задача решена также тем, что газодинамическое устройство для вихревого измельчения материала, содержащее помольную камеру, снабженную средствами для подачи исходного материала, каналами для подачи энергоносителя и патрубком для вывода целевого продукта, согласно изобретению, дополнительно содержит газоструйные излучатели высокого давления, при этом каждый канал подачи энергоносителя связан с полостью помольной камеры через соответствующий газоструйный излучатель.The problem is also solved in that the gas-dynamic device for vortex grinding of the material, containing a grinding chamber, equipped with means for feeding the source material, channels for supplying energy and a pipe for outputting the target product, according to the invention, further comprises high-pressure gas-jet emitters, with each channel energy supply is connected with the cavity of the grinding chamber through the corresponding gas-jet emitter.

В варианте выполнения газодинамического устройства для вихревого измельчения материала, оно содержит помольную камеру, снабженную средствами для подачи исходного материала, каналы для подачи энергоносителя и патрубок для вывода целевого продукта, а также, согласно изобретению, что оно дополнительно содержит газоструйные излучатели высокого давления, каждый из которых выполнен в виде узла, состоящего из двух блоков, один из которых сопловый, а другой резонаторный, при этом сопловый блок выполнен в виде ряда сопел, гидравлически связанных между собой и каналом подачи энергоносителя посредством коллекторного канала, выполненного в сопловом блоке, а резонаторный блок выполнен в виде ряда резонаторов, расположенных напротив сопел. Между сопловым и резонаторным блоками расположен выходной излучающий канал в виде щели, дно которой выполнено в виде отражателя акустических волн. Кроме того, газоструйные излучатели должны быть расположены по внутреннему периметру боковой стенки помольной камеры и вдоль ее образующей, при этом резонаторы каждого резонаторного блока могут быть выполнены регулируемыми, с возможностью их настройки на различные резонансные частоты. Дополнительно резонаторы могут быть расположены в вертикальных рядах, вдоль стенки помольной камеры, с монотонным уменьшением их резонансной частоты в направлении от верха к днищу помольной камеры, при этом резонаторы в каждом блоке могут иметь различную резонансную частоту.In an embodiment of a gas-dynamic device for vortex grinding of material, it comprises a grinding chamber equipped with means for supplying the starting material, channels for supplying energy and a pipe for outputting the target product, and also, according to the invention, that it further comprises high-pressure gas-jet emitters, each of which is made in the form of a unit consisting of two blocks, one of which is nozzle, and the other is resonator, while the nozzle block is made in the form of a series of nozzles, hydraulically connected x between itself and an energy supply channel by collecting channel formed in the nozzle block and the resonator unit is configured as a series of resonators disposed opposite the nozzles. Between the nozzle and resonator blocks is located the output radiating channel in the form of a slit, the bottom of which is made in the form of a reflector of acoustic waves. In addition, gas-jet emitters should be located along the inner perimeter of the side wall of the grinding chamber and along its generatrix, while the resonators of each resonator block can be made adjustable, with the possibility of tuning to different resonant frequencies. Additionally, the resonators can be located in vertical rows along the wall of the grinding chamber, with a monotonic decrease in their resonant frequency in the direction from the top to the bottom of the grinding chamber, while the resonators in each block can have a different resonant frequency.

Преимуществом предлагаемого способа является то, что в поле центробежных сил вихря, под действием которого движется диспергируемый материал, создаются локальные области повышенных и пониженных давлений, под действием градиентов которых происходят локальные дополнительные ускорения попадающих в эти области частиц. Локальные области повышенных и пониженных давлений создаются в объеме помольной камеры за счет излучения в ее полость ультракоротких волн (УКВ). В результате этого происходит изменение траектории движения частиц и их угловой скорости, приводящее к увеличению частоты соударений. При этом энергия соударений не успевает рассеиваться, что приводит к аккумулированию энергии в объеме частиц и переходу их в упруго-напряженное состояние. По достижению критического предела этого состояния, частицы разрушаются. Дальнейшее измельчение осколков частиц происходит аналогично вышеописанному. Кроме того, за счет формирования в полости помольной камеры поля УКВ, происходит резонансное поглощение частицами энергии УКВ с одновременным воздействием периодической знакопеременной нагрузки при прохождении ими областей относительного разряжения и повышенного давлений. Это способствует умножению и росту микродефектов внутренней структуры частиц и их разрушению.The advantage of the proposed method is that in the field of centrifugal forces of the vortex, under the action of which the dispersible material moves, local areas of increased and reduced pressures are created, under the action of the gradients of which local additional accelerations of particles falling into these areas occur. Local areas of high and low pressures are created in the volume of the grinding chamber due to the emission of ultrashort waves (VHF) into its cavity. As a result of this, a change in the trajectory of particle motion and their angular velocity occurs, leading to an increase in the frequency of collisions. In this case, the collision energy does not have time to dissipate, which leads to the accumulation of energy in the volume of particles and their transition to an elastic-stressed state. Upon reaching the critical limit of this state, the particles are destroyed. Further fragmentation of particle fragments occurs similarly to the above. In addition, due to the formation of the VHF field in the cavity of the grinding chamber, the particles absorb VHF energy with the simultaneous action of a periodic alternating load when they pass through areas of relative rarefaction and high pressures. This contributes to the multiplication and growth of microdefects of the internal structure of particles and their destruction.

Генерируемые ультразвуковые колебания различной частоты, способствуют повышению однородности дисперсного состава целевых продуктов, т.к. поглощение акустической энергии частицами разных размеров происходит на разных резонансных частотах. Это обусловлено тем, что излучение больших частот лучше поглощается мелкими частицами, а малых частот крупными. Широкий спектр частот УКВ колебаний обеспечивает поглощение волновой энергии всеми частицами.The generated ultrasonic vibrations of various frequencies contribute to increasing the uniformity of the dispersed composition of the target products, because The absorption of acoustic energy by particles of different sizes occurs at different resonant frequencies. This is due to the fact that radiation of high frequencies is better absorbed by small particles, and by low frequencies by large ones. A wide range of VHF frequencies provides absorption of wave energy by all particles.

Расположение зон ввода, энергоносителя (источников УКВ) на одинаковом угловом расстоянии друг от друга, обеспечивает периодический характер изменения возмущающих воздействий по всей зоне измельчения.The location of the input zones, energy carrier (VHF sources) at the same angular distance from each other, provides a periodic pattern of changes in disturbing influences throughout the grinding zone.

В дальнейшем изобретение поясняется чертежами и описанием к ним.The invention is further illustrated by drawings and a description thereof.

На фиг. 1 изображено газодинамическое устройство для вихревого измельчения материалов продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант выполнения устройства (продольный разрез); на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение Б-Б (вариант выполнения); на фиг.6 - фрагмент сечения В-В на фиг. 5 (аксонометрическая проекция); на фиг 7 - фрагмент сечения фиг. 4 ( вариант выполнения газоструйного излучателя); на фиг. 8 фрагмент сечения фиг. 4 (вариант выполнения газоструйного излучателя); на фиг. 9 - фрагмент сечения фиг. 4 (вариант выполнения газоструйного излучателя); на фиг. 10 - фрагмент сечения В-В на фиг. 5 (вариант выполнения газоструйного излучателя); на фиг. 11 - фрагмент сечения В -В на фиг. 5 (вариант выполнения газоструйного излучателя); на фиг. 12 - фрагмент сечения В -В на фиг. 5 (вариант выполнения газоструйного излучателя).In FIG. 1 shows a gas-dynamic device for vortex grinding of materials, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 - an embodiment of the device (longitudinal section); in FIG. 4 is a section BB in FIG. 3; in FIG. 5 - section BB (embodiment); in Fig.6 is a fragment of section bb in Fig. 5 (axonometric projection); FIG. 7 is a fragmentary sectional view of FIG. 4 (embodiment of a gas-jet emitter); in FIG. 8 is a fragmentary view of FIG. 4 (embodiment of a gas-jet emitter); in FIG. 9 is a fragment of a section of FIG. 4 (embodiment of a gas-jet emitter); in FIG. 10 is a fragment of section BB in FIG. 5 (embodiment of a gas-jet emitter); in FIG. 11 is a fragment of section B-B in FIG. 5 (embodiment of a gas-jet emitter); in FIG. 12 is a fragment of section B-B in FIG. 5 (embodiment of a gas-jet emitter).

Газодинамическое устройство для вихревого измельчения материалов содержит, корпус 1 , преимущественно круглого сечения, с патрубком 2 подачи энергоносителя и патрубком 3 вывода целевого продукта, помольную камеру, образованную боковой стенкой 4 и верхней и нижней торцевыми стенками корпуса 1 . Патрубок 3 сообщен с внутренней полостью помольной камеры. На верхней торцевой стенке корпуса 1 , коаксиально помольной камере закреплен стакан 5 с коаксиальным патрубком б для подачи исходного материала, установленный с зазором а относительно верхней торцевой стенки корпуса 1. В верхней части стакана 5, тангенциально установлен выгрузочный патрубок 7, предназначенный для вывода особо тонкой фракции целевого продукта. В боковой стенке 4 выполнены газоструйные излучатели высокого давления, содержащие каналы 8 для подачи энергоносителя, сопла 9 и резонаторы 1 0. В варианте выполнения (см. фиг.4) резонаторы 10 снабжены подвижными поршнями II для настройки резонансной частоты, при этом угол вывода струй (условно показан стрелкой 12) энергоносителя относительно соответствующего радиуса боковой стенки 4 помольной камеры равен 60 - 85<198>.The gas-dynamic device for vortex grinding of materials contains a housing 1, mainly of circular cross section, with a power supply pipe 2 and a target product output pipe 3, a grinding chamber formed by the side wall 4 and the upper and lower end walls of the housing 1. The pipe 3 is in communication with the internal cavity of the grinding chamber. On the upper end wall of the housing 1, a coaxially grinding chamber, a glass 5 is fixed with a coaxial pipe b for supplying the starting material, installed with a gap a relative to the upper end wall of the housing 1. In the upper part of the glass 5, a discharge pipe 7 is tangentially mounted for outputting a particularly thin fractions of the target product. In the side wall 4, high-pressure gas-jet emitters are made, containing channels 8 for supplying energy, nozzles 9 and resonators 1 0. In the embodiment (see FIG. 4), the resonators 10 are equipped with movable pistons II for adjusting the resonant frequency, while the angle of the jets (conventionally shown by arrow 12) of the energy carrier relative to the corresponding radius of the side wall 4 of the grinding chamber is 60 - 85 <198>.

В варианте выполнения (см. фиг. 5;6; 10; 11; 12), газодинамическое устройство для вихревого измельчения материалов содержит несколько сопловых блоков, расположенных по внутреннему периметру боковой стенки 4 помольной камеры и столько же резонаторных блоков, расположенных напротив соответствующих сопловых блоков. Каждый сопловый блок включает коллектор 13, сообщенный с одной стороны через канал 8 с источником энергоносителя (на черт. условно не показан), а с другой стороны с соплами 9, расположенными вдоль образующей боковой стенки помольной камеры. Резонаторный блок содержит резонаторы 10, настроенные на различные резонансные частоты и расположенные также вдоль образующей боковой стенки 4 помольной камеры, при этом резонансная частота резонаторов 10 отрегулирована таким образом, что она монотонно уменьшается от верха помольной камеры к ее днищу. Каждый резонатор 10 резонаторного блока соосно расположен напротив соответствующего сопла 9 соплового блока. Для увеличения мощности акустических колебаний, вводимых в рабочий объем помольной камеры в выходных излучающих каналах, выполненных в виде щелей 15, расположенных между сопловыми 9 и резонаторными 1 0 блоками. Дно щелей 15 выполнено в виде цилиндрических отражателей 1 4, при этом в предпочтительном варианте выполнения, центры кривизны отражателей лежат на окружности с диаметром, равным разности: D - R, где D - внутренний диаметр помольной камеры; R -радиус кривизны отражателей.In an embodiment (see Fig. 5; 6; 10; 11; 12), the gas-dynamic device for vortex grinding of materials contains several nozzle blocks located along the inner perimeter of the side wall 4 of the grinding chamber and the same number of resonator blocks located opposite the corresponding nozzle blocks . Each nozzle block includes a collector 13, communicated on one side through channel 8 with an energy source (not shown conventionally in the drawing), and on the other hand with nozzles 9 located along the generatrix of the side wall of the grinding chamber. The resonator block contains resonators 10 tuned to different resonant frequencies and also located along the generatrix of the side wall 4 of the grinding chamber, while the resonant frequency of the resonators 10 is adjusted so that it decreases monotonically from the top of the grinding chamber to its bottom. Each resonator 10 of the resonator block is coaxially located opposite the corresponding nozzle 9 of the nozzle block. To increase the power of acoustic vibrations introduced into the working volume of the grinding chamber in the output radiating channels, made in the form of slots 15 located between the nozzle 9 and the resonator 10 blocks. The bottom of the slots 15 is made in the form of cylindrical reflectors 1 4, while in the preferred embodiment, the centers of curvature of the reflectors lie on a circle with a diameter equal to the difference: D - R, where D is the inner diameter of the grinding chamber; R is the radius of curvature of the reflectors.

В варианте выполнения (см. фиг. 7) оси сопел 9 и выходных каналов 1 5 газоструйных излучателей расположены под тупым углом; в другом варианте (см. фиг. 8), сопла 9 и выходные каналы установлены под острым углом; в варианте выполнения, изображенном на фиг. 9, газоструйный излучатель имеет два выходных канала 15 и 16.In an embodiment (see Fig. 7), the axis of the nozzles 9 and the output channels 1 5 of the gas-jet emitters are located at an obtuse angle; in another embodiment (see Fig. 8), the nozzle 9 and the output channels are installed at an acute angle; in the embodiment of FIG. 9, the gas-jet emitter has two output channels 15 and 16.

В других вариантах выполнения, изображенных на фиг. 10; 11; 12, показаны возможные варианты выполнения резонаторных блоков с различной резонансной частотой, при этом на фиг. 1 0 показан блок с различной высотой резонаторов, определяемой наклоном поверхности выходного канала 15; на фиг. 11 показан вариант выполнения резонаторного блока в виде щели с переменной по высоте глубиной; на фиг. 1 2 приведен вариант выполнения резонаторного блока, резонансная частота которого задана выполнением резонаторов с различными поперечными размерами.In other embodiments depicted in FIG. ten; eleven; 12, possible embodiments of resonator blocks with different resonant frequencies are shown, wherein in FIG. 1 0 shows a block with different heights of the resonators, determined by the slope of the surface of the output channel 15; in FIG. 11 shows an embodiment of the resonator block in the form of a slit with a height-variable depth; in FIG. 1 2 shows the embodiment of the resonator block, the resonant frequency of which is given by the execution of resonators with different transverse dimensions.

Работа устройства, реализующего заявленный способ, осуществляется следующим образом.The operation of the device that implements the claimed method is as follows.

В зависимости от варианта выполнения, энергоноситель под избыточным давлением, подается или по патрубку 2 в полость корпуса 1 , или непосредственно подводится к каналам 8 и далее поступает в полость помольной камеры. По мере прохождения газодинамических излучателей, сформированные с помощью сопел 9 струи натекают на соответствующие резонаторы 1 0, в результате взаимодействия струй с препятствием (резонаторами), в них возбуждаются автоколебания и создается пульсирующий режим течения. Истекая из выходных каналов 15, энергоноситель поступает под углом 60-85° к соответствующему радиусу помольной камеры с одновременным излучением в ее рабочий объем акустических волн. Направленные под углом к соответствующему радиусу помольной камеры, струи энергоносителя создают в камере вихревой поток, в котором благодаря акустическим волнам создаются локальные области с повышенной концентрацией акустической энергии. Через патрубок 6 в камеру вводится перерабатываемый материал, который вовлекается в вихревое движение, разрушаясь на частицы, взаимодействующие в процессе разрушения, между собой и со стенками помольной камеры. Вследствие локальных искажений вихревого поля внутри помольной камеры, происходит постоянное изменение траектории движения частиц, что приводит к увеличению частоты их соударений и накоплению ими внутренней энергии в объеме каждой частицы. При достижении внутренней (упругой) энергии частиц критического значения - частица разрушается.Depending on the embodiment, the energy carrier under excessive pressure is either supplied through the pipe 2 to the cavity of the housing 1, or directly supplied to the channels 8 and then enters the cavity of the grinding chamber. As gas-dynamic emitters pass, the jets formed using nozzles 9 flow onto the corresponding resonators 1 0, as a result of the interaction of the jets with an obstacle (resonators), self-oscillations are excited in them and a pulsating flow regime is created. Expiring from the output channels 15, the energy source enters at an angle of 60-85 ° to the corresponding radius of the grinding chamber with simultaneous emission of acoustic waves into its working volume. Directed at an angle to the corresponding radius of the grinding chamber, the energy carrier jets create a vortex flow in the chamber, in which local regions with an increased concentration of acoustic energy are created due to acoustic waves. The processed material is introduced through the pipe 6 into the chamber, which is involved in the vortex motion, breaking down into particles interacting in the process of destruction, between themselves and with the walls of the grinding chamber. Due to local distortions of the vortex field inside the grinding chamber, there is a constant change in the trajectory of particle motion, which leads to an increase in the frequency of their collisions and their accumulation of internal energy in the volume of each particle. When the internal (elastic) energy of the particles reaches a critical value, the particle is destroyed.

УКВ различной частоты обеспечивают повышение однородности дисперсного состава целевого продукта, поскольку их волновая энергия поглощается как мелкими частицами так и крупными. Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что излучения больших частот поглощаются преимущественно более мелкими частицами, а малых - более крупными. Широкополосным частотным диапазоном УКВ обеспечивается резонансное поглощение волновой энергии частицами любых (в разумных пределах) размеров. Диспергированный целевой продукт отводится по патрубку 3, поступает в сепарирующее устройство.VHF of various frequencies provide an increase in the homogeneity of the dispersed composition of the target product, since their wave energy is absorbed by both small and large particles. Theoretical and experimental studies have established that high-frequency radiation is absorbed predominantly by smaller particles, and small ones by larger ones. The VHF broadband frequency range provides resonant absorption of wave energy by particles of any (within reasonable limits) sizes. Dispersed target product is discharged through pipe 3 and enters the separation device.

В варианте выполнения, повышение мощности генерируемых УКВ, излучающихся в объем помольной камеры, достигается за счет расположения между каждыми сопловым и резонаторным блоками отражателей 1 4 с направлением отражения ими УКВ в выходные каналы 15, при этом в предпочтительном варианте выполнения, центры кривизны отражателей расположены на окружности с диаметром, равным D R, где D - внутренний диаметр помольной камеры; R - радиус кривизны отражателей.In an embodiment, increasing the power of the generated VHF emitted into the grinding chamber volume is achieved due to the location between each nozzle and resonator blocks of the reflectors 1 4 with the direction of reflection of the VHF into the output channels 15, while in the preferred embodiment, the centers of curvature of the reflectors are located on circles with a diameter equal to DR, where D is the inner diameter of the grinding chamber; R is the radius of curvature of the reflectors.

Дополнительный технический результат, который может быть достигнут при использовании этого варианта выполнения, заключается в том, что возмущение в вихревом потоке облучаемого УКВ, создается с определенной полосой частот, исходя из дисперсного распределения частиц (динамическая классификация по крупности частиц) измельчаемого материала в вихревом потоке по вертикали (высоте камеры). Экспериментально установлено, что в нижней части помольной камеры преимущественно содержатся более крупные фракции измельченного материала, а вверху - более мелкие. Нижние газоструйные излучатели генерируют звуковые колебания самых низких частот, энергия которых эффективно поглощается крупными частицами. Таким образом, спектральное распределение по вертикали акустической энергии соответствует оптимальному поглощению ее части7 цами, вовлеченными в вихревой поток, что приводит к повышению КПД устройства.An additional technical result that can be achieved by using this embodiment is that a disturbance in the vortex flow of the irradiated VHF is created with a certain frequency band based on the dispersed distribution of particles (dynamic classification by particle size) of the material being ground in the vortex flow vertical (camera height). It was experimentally established that in the lower part of the grinding chamber, larger fractions of the crushed material are mainly contained, and at the top, finer fractions. Lower gas-jet emitters generate sound vibrations of the lowest frequencies, the energy of which is effectively absorbed by large particles. Thus, the vertical spectral distribution of acoustic energy corresponds to the optimal absorption of its energy by 7 particles involved in the vortex flow, which leads to an increase in the efficiency of the device.

В других вариантах выполнения (см. фиг. 7 - 9), в зависимости от физико-механического состояния обрабатываемого материала, выбирают конкретный вариант или комбинацию вариантов выполнения газодинамических излучателей. Например, при диспергировании особо твердых, трудно разрушающихся материалов, вариант излучателя, показанный на фиг. 9, выгодно сочетать с излучателями, показанными на фиг. 6, поскольку в этом варианте часть излучения направлена навстречу движению вихревого потока. При этом газодинамические излучатели могут быть подсоединены к источнику высокого давления как через коллекторную полость корпуса 1 (см. фиг. 1), так и индивидуально; последний вариант подсоединения предпочтителен при смешанном варианте выполнения газодинамических излучателей, поскольку при таком выполнении, для эффективной работы, необходимо обеспечить различные расходы энергоносителя через газодинамические излучатели.In other embodiments (see Figs. 7-9), depending on the physical and mechanical state of the material being processed, a particular variant or combination of embodiments of gas-dynamic emitters is selected. For example, when dispersing particularly hard, difficult to break materials, the emitter embodiment shown in FIG. 9 is advantageously combined with the emitters shown in FIG. 6, since in this embodiment a part of the radiation is directed towards the movement of the vortex flow. In this case, gas-dynamic emitters can be connected to a high pressure source both through the collector cavity of the housing 1 (see Fig. 1), and individually; the latter connection option is preferable for a mixed embodiment of gas-dynamic emitters, since in this embodiment, for efficient operation, it is necessary to provide various energy carrier flows through gas-dynamic emitters.

Во всех вариантах выполнения, в верхней части помольной камеры развиваются торцевые токи энергоносителя с мелкими частицами диспергированного материала, которые через зазор а поступают в полость стакана 5 и отводятся по патрубку 7 на классификацию (при необходимости) и сепарацию.In all variants of execution, in the upper part of the grinding chamber, end currents of the energy carrier develop with small particles of dispersed material, which through the gap a enter the cavity of the cup 5 and are discharged through the pipe 7 for classification (if necessary) and separation.

Технический результат от использования изобретения выражается в повышении однородности дисперсного состава целевого продукта, поскольку поглощение акустической энергии эффективно происходит как мелкими частицами измельчаемого материала, так и крупными. Широкий спектр частот акустических колебаний обеспечивает оптимальное поглощение акустической энергии всеми частицами измельчаемого материала, что значительно повышает производительность и снижает энергоемкость процесса диспергирования. Кроме того, значительно расширяется область применения предложенного способа и реализующих его устройств, например, легко реализуется возможность получения как гидрофильных, так и гидрофобных порошков; получение различных паст и утилизации вредных и экологически опасных отходов промышленности.The technical result from the use of the invention is expressed in increasing the uniformity of the dispersed composition of the target product, since the absorption of acoustic energy effectively occurs both in small particles of crushed material and in large ones. A wide range of frequencies of acoustic vibrations ensures optimal absorption of acoustic energy by all particles of the crushed material, which significantly increases productivity and reduces the energy intensity of the dispersion process. In addition, the scope of the proposed method and its implementing devices is greatly expanded, for example, the possibility of producing both hydrophilic and hydrophobic powders is easily realized; production of various pastes and utilization of harmful and environmentally hazardous industrial wastes.

Дополнительный технический результат существенное повышение КПД устройства (при использовании второго варианта выполнения газодинамического устройства) может быть достигнут при наиболее полном поглощении энергии УКВ диспергируемым материалом. Это возможно только при условии такой настройки генераторов, при которой генерируемые УКВ имеют такое спектральное распределение частот по высоте помольной камеры, которое соответствует резонансной частоте частиц находящихся в вихревом потоке на соответствующем уровне в помольной камере.An additional technical result, a significant increase in the efficiency of the device (when using the second embodiment of the gas-dynamic device) can be achieved with the most complete absorption of VHF energy by dispersible material. This is possible only if the generators are tuned in such a way that the generated VHF have such a spectral frequency distribution over the height of the grinding chamber that corresponds to the resonant frequency of the particles in the vortex flow at the corresponding level in the grinding chamber.

EA199600012A 1996-03-12 1996-03-12 Method of turbulence-pulverisation of materials (variants) and device for carrying out said method (variants) EA000004B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA199600012A EA000004B1 (en) 1996-03-12 1996-03-12 Method of turbulence-pulverisation of materials (variants) and device for carrying out said method (variants)
PCT/RU1997/000058 WO1997033695A1 (en) 1996-03-12 1997-03-12 Method of turbulence-pulverisation of materials (variants) and device for carrying out said method (variants)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA199600012A EA000004B1 (en) 1996-03-12 1996-03-12 Method of turbulence-pulverisation of materials (variants) and device for carrying out said method (variants)
EA199600011A EA000001B1 (en) 1996-03-12 1996-03-12 The equipment for grinding of materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA199600012A1 EA199600012A1 (en) 1996-12-30
EA000004B1 true EA000004B1 (en) 1997-09-30

Family

ID=26069145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA199600012A EA000004B1 (en) 1996-03-12 1996-03-12 Method of turbulence-pulverisation of materials (variants) and device for carrying out said method (variants)

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA000004B1 (en)
WO (1) WO1997033695A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9452434B1 (en) 2015-04-17 2016-09-27 LLT International (Ireland) Ltd. Providing wear resistance in a reactor configured to facilitate chemical reactions and/or comminution of solid feed materials using shockwaves created in a supersonic gaseous vortex
US9724703B2 (en) * 2014-06-06 2017-08-08 LLT International (Ireland) Ltd. Systems and methods for processing solid materials using shockwaves produced in a supersonic gaseous vortex
US10137456B1 (en) 2014-06-06 2018-11-27 LLT International (Ireland) Ltd. Reactor configured to facilitate chemical reactions and/or comminution of solid feed materials
US10427129B2 (en) 2015-04-17 2019-10-01 LLT International (Ireland) Ltd. Systems and methods for facilitating reactions in gases using shockwaves produced in a supersonic gaseous vortex
US10434488B2 (en) 2015-08-11 2019-10-08 LLT International (Ireland) Ltd. Systems and methods for facilitating dissociation of methane utilizing a reactor designed to generate shockwaves in a supersonic gaseous vortex
US10550731B2 (en) 2017-01-13 2020-02-04 LLT International (Ireland) Ltd. Systems and methods for generating steam by creating shockwaves in a supersonic gaseous vortex
US11203725B2 (en) 2017-04-06 2021-12-21 LLT International (Ireland) Ltd. Systems and methods for gasification of carbonaceous materials

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATA168197A (en) * 1997-10-03 1999-09-15 Holderbank Financ Glarus METHOD FOR GRINDING AND LUBRICATING GRANULAR GROUND MATERIAL AND BLASTING MILL FOR CARRYING OUT THIS METHOD

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3491953A (en) * 1967-01-09 1970-01-27 Fluid Energy Process Equip Treatment of granular solids by fluid energy mills
FR2094459A5 (en) * 1970-06-22 1972-02-04 Fay Edwin
US3726484A (en) * 1971-10-15 1973-04-10 Du Pont Stepped fluid energy mill
SU631196A2 (en) * 1977-03-09 1978-11-05 Головное Специализированное Конструкторское Бюро По Машинам Для Приготовления Витаминизированных Кормов Hammer crusher
US4390131A (en) * 1981-02-09 1983-06-28 Pickrel Jack D Method of and apparatus for comminuting material
RU2029621C1 (en) * 1992-10-12 1995-02-27 Владимир Николаевич Сорокин Material vortex grinding method
RU2056172C1 (en) * 1993-07-21 1996-03-20 Владимир Николаевич Сорокин Method and device for turbulent grinding of materials

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9724703B2 (en) * 2014-06-06 2017-08-08 LLT International (Ireland) Ltd. Systems and methods for processing solid materials using shockwaves produced in a supersonic gaseous vortex
US10137456B1 (en) 2014-06-06 2018-11-27 LLT International (Ireland) Ltd. Reactor configured to facilitate chemical reactions and/or comminution of solid feed materials
US9452434B1 (en) 2015-04-17 2016-09-27 LLT International (Ireland) Ltd. Providing wear resistance in a reactor configured to facilitate chemical reactions and/or comminution of solid feed materials using shockwaves created in a supersonic gaseous vortex
US10427129B2 (en) 2015-04-17 2019-10-01 LLT International (Ireland) Ltd. Systems and methods for facilitating reactions in gases using shockwaves produced in a supersonic gaseous vortex
US10562036B2 (en) 2015-04-17 2020-02-18 LLT International (Irelant) Ltd. Providing wear resistance in a reactor configured to facilitate chemical reactions and/or comminution of solid feed materials using shockwaves created in a supersonic gaseous vortex
US10434488B2 (en) 2015-08-11 2019-10-08 LLT International (Ireland) Ltd. Systems and methods for facilitating dissociation of methane utilizing a reactor designed to generate shockwaves in a supersonic gaseous vortex
US10550731B2 (en) 2017-01-13 2020-02-04 LLT International (Ireland) Ltd. Systems and methods for generating steam by creating shockwaves in a supersonic gaseous vortex
US11203725B2 (en) 2017-04-06 2021-12-21 LLT International (Ireland) Ltd. Systems and methods for gasification of carbonaceous materials

Also Published As

Publication number Publication date
EA199600012A1 (en) 1996-12-30
WO1997033695A1 (en) 1997-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001525727A (en) Controlled grinding of substances in a vortex chamber
EA000004B1 (en) Method of turbulence-pulverisation of materials (variants) and device for carrying out said method (variants)
GB2096911A (en) Atomizer
US3326467A (en) Atomizer with multi-frequency exciter
RU2029621C1 (en) Material vortex grinding method
US5122047A (en) Apparatus for pulverizing at least a jet of a pulverizing fluid, preferably a molten metal
RU2088336C1 (en) Jet-type mill
US4653700A (en) Disintegrator
RU2100082C1 (en) Grinding of materials in energy carrier flow and device of vortex grinding for effecting the same
US3731877A (en) Apparatus for generating sonic and ultra-sonic vibrations in fluids
RU2335709C1 (en) Plant for solution drying with passive nozzle
US2339568A (en) Grinding and classifying apparatus
RU2250138C1 (en) Vortex-acoustic dispersant
EP3339787B1 (en) Combustor dryer
RU2108160C1 (en) Method and device for grinding materials
RU2226432C1 (en) Vortex acoustic disperser
RU2119390C1 (en) Ultrasonic sprayer
SU368889A1 (en) ULTRASONIC AERODYNAMIC RADIATOR
RU2654730C1 (en) Vortex dust collector with acoustic liquid spraying
RU2166993C2 (en) Method and apparatus for vortex grinding of materials
SU1158236A1 (en) Vortex mill
RU2326306C1 (en) Drying plant for solutions, suspensions and paste-type spreads
RU2152827C1 (en) Device for preparing pulp for flotation
SU787107A1 (en) Aerodynamic irradiator
RU2103601C1 (en) Acoustic injector

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): BY KZ KG

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU