RU211310U1

RU211310U1 - DEVICE FOR HEAT TREATMENT OF WET DISPERSED MATERIALS

Info

Publication number: RU211310U1
Application number: RU2022105554U
Authority: RU
Inventors: Евгений Валентинович Гусев; Ольга Борисовна Колибаба; Анатолий Иванович Сокольский; Денис Александрович Долинин; Алена Андреевна Сергиенкова
Filing date: 2022-03-01
Publication date: 2022-05-31

Abstract

Полезная модель относится к технике термообработки влажных и высоковлажных материалов и может быть использована в химической и смежных с ней отраслях промышленности. В устройстве для термической обработки влажных дисперсных материалов, содержащем вихревую камеру, оснащенную загрузочным устройством, расположенным соосно с ней, днищем-диффузором и газоподводящим коробом, в вихревой камере размещен лопастной завихритель-измельчитель, имеющий турбинную секцию, расположенную на днище-диффузоре, и секцию измельчения, расположенную на приводном валу, выполненную в виде основания в форме усеченного конуса, снабженного лопастями, прикрепленными к его конической поверхности, и лопастными билами, направленными вниз, прикрепленными по его периферии, секция измельчения дополнительно содержит прямоугольные била, прикрепленные по периферии основания, и отбойники, закрепленные на внутренней поверхности вихревой камеры на одном уровне с прямоугольными билами, загрузочное устройство выполнено в виде пневмофорсунки. Технический результат: создание устройства для термической обработки влажных дисперсных материалов, обеспечивающего повышение качества обработки влажных дисперсных материалов. 1 ил.

The utility model relates to the technique of heat treatment of wet and high-moisture materials and can be used in the chemical and related industries. In a device for heat treatment of wet dispersed materials, containing a vortex chamber equipped with a loading device located coaxially with it, a diffuser bottom and a gas supply box, a blade swirler-grinder is placed in the vortex chamber, having a turbine section located on the diffuser bottom, and a section crushing, located on the drive shaft, made in the form of a base in the form of a truncated cone, equipped with blades attached to its conical surface, and paddle beaters, directed downwards, attached along its periphery, the grinding section additionally contains rectangular beaters attached along the periphery of the base, and fenders fixed on the inner surface of the vortex chamber at the same level with rectangular beaters, the loading device is made in the form of a pneumatic injector. EFFECT: creation of a device for heat treatment of wet particulate materials, which improves the quality of processing of wet particulate materials. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к технике термообработки влажных и высоковлажных материалов и может быть использована в химической и смежных с ней отраслях промышленности.The utility model relates to the technique of heat treatment of wet and high-moisture materials and can be used in the chemical and related industries.

В химической и других отраслях промышленности к дисперсным материалам предъявляются жесткие требования, в частности по фракционному составу, поскольку он существенным образом влияет на возможность дальнейшего использования этих материалов для производства целевых изделий. Такие материалы проходят ряд последовательных операций, среди которых основными являются термообработка, измельчение и классификация. Перечисленные операции осуществляют в различных устройствах.In the chemical and other industries, strict requirements are imposed on dispersed materials, in particular, on the fractional composition, since it significantly affects the possibility of further use of these materials for the production of target products. Such materials undergo a series of successive operations, among which the main ones are heat treatment, grinding and classification. These operations are carried out in various devices.

Известны устройства для термической обработки материалов, содержащих вихревую камеру с лопастным завихрителем (авторское свидетельство SU №1090997А1, МПК F26B 17/10, В02С 21/00, 1984 г.; патент RU №2263262, МПК F26B 17/10, 2005 г; патент RU №2480693, МПК F26B 17/10, 2013 г; патент RU №2513077, МПК F26B 17/10, 2015 г.).Known devices for heat treatment of materials containing a vortex chamber with a bladed swirler (author's certificate SU No. 1090997A1, IPC F26B 17/10, B02C 21/00, 1984; patent RU No. 2263262, IPC F26B 17/10, 2005; patent RU No. 2480693, IPC F26B 17/10, 2013; patent RU No. 2513077, IPC F26B 17/10, 2015).

Известна комбинированная установка для термообработки материалов (патент RU №2176367, МПК F26B 17/10, 2001 г), содержащая аэрофонтанную камеру, досушиватель, циклон-разгрузитель, измельчитель-забрасыватель и рециркуляционный трубопровод, соединяющий досушиватель с соплом для ввода теплоносителя в аэрофонтанную камеру, отличающаяся тем, что установка содержит вторую ступень из аналогичного набора элементов, соединенную с первой ступенью рециркуляционной трубой, содержащей рециркуляционный вентилятор, вход которого соединен с досушивателями через встроенные в них осевые циклоны. Досушиватели выполнены спирального или циклонного типов. Установка предназначена для термообработки, измельчения, классификации и кондиционирования сыпучих материалов, состоит из двух ступеней, содержащих одинаковые элементы и соединенные рециркуляционной трубой. Использование этого аппарата позволяет повысить классифицирующую способность, возврат на измельчение крупных фракций и снижает потери продукта с отработанным теплоносителем.A combined installation for heat treatment of materials is known (patent RU No. 2176367, IPC F26B 17/10, 2001), containing an aerofountain chamber, a dryer, a cyclone unloader, a grinder-thrower and a recirculation pipeline connecting the dryer with a nozzle for introducing coolant into the aerofountain chamber, characterized in that the installation contains a second stage from a similar set of elements, connected to the first stage by a recirculation pipe containing a recirculation fan, the inlet of which is connected to the after-dryers through axial cyclones built into them. Dryers are made of spiral or cyclone types. The unit is designed for heat treatment, grinding, classification and conditioning of bulk materials, it consists of two stages containing the same elements and connected by a recirculation pipe. The use of this apparatus makes it possible to increase the classifying ability, the return for grinding large fractions and reduces the loss of the product with the spent coolant.

Недостатком указанной установки является то, что измельчающая способность дисмембраторов-забрасывателей, применяемых в данной конструкции, не позволяет измельчать материал до необходимого размера, поэтому возможно накопление материала в аэрофонтанных камерах, что приводит к останову всего аппарата.The disadvantage of this installation is that the grinding capacity of the dismembrators-casters used in this design does not allow grinding the material to the required size, therefore, accumulation of material in the aerofountain chambers is possible, which leads to the shutdown of the entire apparatus.

Известно устройство для термообработки материалов (авторское свидетельство SU №1374016, МПК F26B 17/10, 1988 г.), содержит вихревую камеру с лопастным завихрителем, имеющим нижнюю коническую поверхность, образующую в нижней части вихревой камеры диффузор, и циклон-подсушиватель, введенный внутрь вихревой камеры по ее оси, вихревая камера снабжена в нижней части испарителем, а завихритель снабжен приводным валом и состоит из турбинной и отражательной секций, при этом на конической поверхности завихрителя укреплены била. Секции завихрителя расположены поярусно с отражательной секцией в верхнем ярусе, имеющей тангенциально расположенные лопасти. Секции завихрителя расположены концентрично с размещением по периферии отражательной секции, имеющей тангенциально расположенные лопасти, а приводной вал выполнен в виде размещенных одна в другой осей, вращающихся в противоположные стороны.A device for heat treatment of materials is known (author's certificate SU No. 1374016, IPC F26B 17/10, 1988), contains a vortex chamber with a bladed swirler having a lower conical surface forming a diffuser in the lower part of the vortex chamber, and a cyclone-dryer introduced inside vortex chamber along its axis, the vortex chamber is equipped with an evaporator in the lower part, and the swirler is equipped with a drive shaft and consists of turbine and reflective sections, while beaters are fixed on the conical surface of the swirler. The swirler sections are arranged in tiers with a reflective section in the upper tier having tangentially arranged blades. The swirler sections are arranged concentrically with placement along the periphery of a reflective section having tangentially arranged blades, and the drive shaft is made in the form of axes placed one inside the other, rotating in opposite directions.

Недостатком данного устройства является его невысокая надежность, т.к. многократная циркуляция материала в зоне действия отражательной и турбинной секций приводит к накоплению продукта в нижней части вихревой камеры и, тем самым, к увеличению гидравлического сопротивления, что требует дополнительных энергозатрат на его преодоление, а также нарушению спирального движения материала в верхнюю часть вихревой камеры к выводящему патрубку.The disadvantage of this device is its low reliability, tk. repeated circulation of the material in the area of action of the reflective and turbine sections leads to the accumulation of the product in the lower part of the vortex chamber and, thereby, to an increase in hydraulic resistance, which requires additional energy to overcome it, as well as a violation of the spiral movement of the material in the upper part of the vortex chamber to the outlet branch pipe.

Известно устройство для термообработки материалов (патент RU №2245499 С1, МПК F26B 17/10, 2005 г.), принятое за прототип, содержащее вихревую камеру с днищем-диффузором и лопастным завихрителем-измельчителем, имеющим турбинную секцию и измельчающую секцию с билами, выполненную в виде усеченного конуса, загрузочное устройство, испаритель и газоподводящий короб, турбинная секция завихрителя-измельчителя расположена на днище-диффузоре, измельчающая секция расположена на приводном валу и снабжена лопастями, прикрепленными к ее конической поверхности с возможностью изменения угла их наклона относительно стенки вихревой камеры, и основанием, к которому по его периферии прикреплены била, направленные вниз, а загрузочное устройство выполнено в виде течки, расположенной соосно с вихревой камерой.A device for heat treatment of materials is known (patent RU No. 2245499 C1, IPC F26B 17/10, 2005), adopted as a prototype, containing a vortex chamber with a diffuser bottom and a bladed swirler-grinder having a turbine section and a grinding section with beaters, made in the form of a truncated cone, a loading device, an evaporator and a gas supply box, the turbine section of the swirler-grinder is located on the bottom-diffuser, the grinding section is located on the drive shaft and is equipped with blades attached to its conical surface with the possibility of changing their angle of inclination relative to the wall of the vortex chamber, and a base to which beaters directed downwards are attached along its periphery, and the loading device is made in the form of a chute located coaxially with the vortex chamber.

Недостатком прототипа является то, что применение лопастного завихрителя-измельчителя обеспечивает лишь частичное измельчение обрабатываемого материала, приводя к его неоднородности и многофракционности, а также к дополнительным энергозатратам на интенсификацию сушки и повышению гидравлического сопротивления восходящего газодисперсного потока в вихревой камере.The disadvantage of the prototype is that the use of a bladed swirler-grinder provides only partial grinding of the processed material, leading to its heterogeneity and multi-fractionation, as well as to additional energy consumption for intensifying drying and increasing the hydraulic resistance of the ascending gas-dispersed flow in the vortex chamber.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание устройства для термической обработки влажных дисперсных материалов, обеспечивающего повышение качества обработки влажных дисперсных материалов.The technical result of the proposed technical solution is the creation of a device for heat treatment of wet dispersed materials, which improves the quality of processing of wet dispersed materials.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для термической обработки влажных дисперсных материалов, содержащем вихревую камеру, оснащенную загрузочным устройством, расположенным соосно с ней, днищем-диффузором и газоподводящим коробом, в вихревой камере размещен лопастной завихритель-измельчитель, имеющий турбинную секцию, расположенную на днище-диффузоре, и секцию измельчения, расположенную на приводном валу, выполненную в виде основания в форме усеченного конуса, снабженного лопастями, прикрепленными к его конической поверхности, и лопастными билами, направленными вниз, прикрепленными по его периферии, секция измельчения дополнительно содержит прямоугольные била, прикрепленные по периферии основания, и отбойники, закрепленные на внутренней поверхности вихревой камеры на одном уровне с прямоугольными билами, загрузочное устройство выполнено в виде пневмофорсунки.The technical result is achieved by the fact that in the device for heat treatment of wet dispersed materials, containing a vortex chamber equipped with a loading device located coaxially with it, a diffuser bottom and a gas supply box, a bladed swirler-grinder is placed in the vortex chamber, having a turbine section located on bottom-diffuser, and a grinding section located on the drive shaft, made in the form of a base in the form of a truncated cone, equipped with blades attached to its conical surface, and blade beaters directed downwards, attached along its periphery, the grinding section additionally contains rectangular beaters, attached along the periphery of the base, and bumpers fixed on the inner surface of the vortex chamber at the same level with rectangular beaters, the loading device is made in the form of a pneumatic injector.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.The essence of the utility model is illustrated by the drawing.

На чертеже использованы следующие обозначения: вихревая камера 1, днище-диффузор 2, турбинная секция 3, секция измельчения 4, основание 5, била лопастные 6, била прямоугольные 7, лопасти 8, газоподводящий короб 9, пневмофорсунка 10, приводной вал 11, выводящий патрубок 12, вентилятор 13, циклон-разгрузитель 14, отбойники 15.The following designations are used in the drawing: vortex chamber 1, bottom-diffuser 2, turbine section 3, grinding section 4, base 5, bladed beater 6, rectangular beater 7, blades 8, gas supply box 9, pneumatic injector 10, drive shaft 11, outlet pipe 12, fan 13, cyclone unloader 14, fenders 15.

Устройство для термической обработки влажных дисперсных материалов содержит вихревую камеру 1 с днищем-диффузором 2, газоподводящим коробом 9 и выводящим патрубком 12. Вихревая камера 1 снабжена загрузочным устройством в виде пневмофорсунки 10, установленной соосно с ней. Пневмофорсунка 10 предназначена для подачи исходного материала в виде диспергированной водной суспензии. В вихревой камере 1 размещен лопастной завихритель-измельчитель, имеющий турбинную секцию 3, предназначенную для организации закрученного потока теплоносителя, и секцию измельчения 4, предназначенную для помола образующихся агломератов. Турбинная секция 3 расположена на днище-диффузоре 2. Секция измельчения 4 расположена на приводном валу 11, выполнена в виде основания 5 в форме усеченного конуса. Основание 5 снабжено лопастями 8, прикрепленными к его конической поверхности, лопастными билами 6 направленными вниз, прикрепленными по периферии основания 5, и прямоугольными билами 7, прикрепленные по периферии основания 5. Лопастные била 6 предназначены для частичного измельчения обрабатываемого материала, прямоугольные била 7 предназначены для помола обрабатываемого материала, лопасти 8 предназначены для организации устойчивого закрученного гидродинамического газодисперсного потока. На внутренней поверхности вихревой камеры 1 на одном уровне с прямоугольными билами 7 закреплены отбойники 15. Вращающиеся прямоугольные била 7 в сочетании с неподвижными отбойниками 15 обеспечивают помол агломератов дисперсного материала, попадающего в нижнюю часть вихревой камеры 1.The device for heat treatment of wet dispersed materials contains a vortex chamber 1 with a bottom-diffuser 2, a gas supply box 9 and an outlet pipe 12. The vortex chamber 1 is equipped with a loading device in the form of a pneumatic nozzle 10 installed coaxially with it. Pneumatic nozzle 10 is designed to feed the source material in the form of a dispersed aqueous suspension. In the vortex chamber 1 there is a bladed swirler-grinder, having a turbine section 3, designed to organize a swirling flow of the coolant, and a grinding section 4, designed to grind the resulting agglomerates. The turbine section 3 is located on the bottom-diffuser 2. The grinding section 4 is located on the drive shaft 11, made in the form of a base 5 in the form of a truncated cone. The base 5 is equipped with blades 8 attached to its conical surface, blade beaters 6 directed downwards, attached along the periphery of the base 5, and rectangular beaters 7 attached along the periphery of the base 5. Blade beaters 6 are designed for partial grinding of the material being processed, rectangular beaters 7 are designed grinding of the processed material, the blades 8 are designed to organize a stable swirling hydrodynamic gas-dispersed flow. On the inner surface of the vortex chamber 1, at the same level as the rectangular beaters 7, the bumpers 15 are fixed.

Устройство для термической обработки влажных дисперсных материалов работает следующим образом. Нагретый теплоноситель подают из газоподводящего короба 9 через центральное отверстие в днище-диффузоре 2 в турбинную секцию 3 и далее в нижнюю часть вихревой камеры 1. Лопасти 8 секции измельчения 4 установлены на основании 5 таким образом, чтобы обеспечить создание устойчивого, закрученного газодисперсного потока. Исходный материал в виде диспергированной 50% водной суспензии подают в вихревую камеру 1 при помощи пнемофорсунки 10. Взаимодействие восходящего закрученного потока теплоносителя и влажных капель-частиц приводит к интенсивному удалению влаги из дисперсного материала. Помол частично обезвоженных образовавшихся агломератов из капель-частиц производят в секции измельчения 4 при помощи лопастных бил 6 и при помощи прямоугольных бил 7 в сочетании с неподвижными отбойниками 15 в струях горячего теплоносителя, выходящего из турбинной секции 3. Это дает возможность получить более тонкий помол. Интенсивность тепломассообмена в газодисперсном потоке регулируют посредством изменения частоты вращения приводного вала 11. Под воздействием вращающегося потока теплоносителя и центробежной силы, создаваемой лопастями 8, обработанный материал поднимается по спиральной траектории в верхнюю часть вихревой камеры 1. Газодисперсный поток из верхней части вихревой камеры 1 направляют через выводящий патрубок 12 при помощи вентилятора 13 в циклон-разгрузитель 14, где происходит разделение газовзвеси на готовый продукт и отработанный теплоноситель, который затем подают на дополнительную очистку.Device for heat treatment of wet particulate materials operates as follows. The heated coolant is supplied from the gas supply box 9 through the central hole in the diffuser bottom 2 to the turbine section 3 and further to the lower part of the vortex chamber 1. The blades 8 of the grinding section 4 are mounted on the base 5 in such a way as to ensure the creation of a stable, swirling gas-dispersed flow. The source material in the form of a dispersed 50% aqueous suspension is fed into the vortex chamber 1 using a pneumo nozzle 10. The interaction of the ascending swirling heat carrier flow and wet droplets-particles leads to intensive removal of moisture from the dispersed material. Grinding of partially dehydrated formed agglomerates from droplets-particles is carried out in the grinding section 4 using paddle beaters 6 and with the help of rectangular beaters 7 in combination with fixed bumpers 15 in jets of hot coolant coming out of the turbine section 3. This makes it possible to obtain finer grinding. The intensity of heat and mass transfer in the gas-dispersed flow is controlled by changing the rotational speed of the drive shaft 11. Under the influence of the rotating coolant flow and the centrifugal force generated by the blades 8, the processed material rises along a spiral path to the upper part of the vortex chamber 1. The gas-dispersed flow from the upper part of the vortex chamber 1 is directed through the output branch pipe 12 with the help of a fan 13 into the cyclone-discharger 14, where the gas suspension is separated into the finished product and the spent coolant, which is then fed for additional purification.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает эффективность термической обработки влажных и высоковлажных дисперсных материалов. Изготовленный экспериментальный образец устройства для термической обработки влажных дисперсных материалов по результатам исследовательских испытаний показал работоспособность предложенной конструкции. Результаты испытаний заявляемого устройства в целом подтвердили повышение качества обработки дисперсных материалов, что позволяет его использование в химической и смежных отраслях промышленности.Thus, the claimed device ensures the efficiency of heat treatment of wet and high-moisture dispersed materials. Based on the results of research tests, the experimental sample of the device for heat treatment of wet dispersed materials showed the efficiency of the proposed design. The test results of the proposed device as a whole confirmed the improvement in the quality of processing of dispersed materials, which allows its use in the chemical and related industries.

Claims

A device for heat treatment of wet dispersed materials, containing a vortex chamber equipped with a loading device located coaxially with it, a diffuser bottom and a gas supply box, a blade swirler-grinder is placed in the vortex chamber, having a turbine section located on the diffuser bottom, and a grinding section located on the drive shaft, made in the form of a base in the form of a truncated cone, equipped with blades attached to its conical surface, and paddle beaters, directed downwards, attached along its periphery, characterized in that the grinding section additionally contains rectangular beaters attached along the periphery bases, and bumpers fixed on the inner surface of the vortex chamber at the same level with rectangular beaters, the loading device is made in the form of a pneumatic injector.