RU212081U1

RU212081U1 - Rotary vortex mill

Info

Publication number: RU212081U1
Application number: RU2021138352U
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Замолоцкий; Анатолий Анатольевич Самодуров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Карбомил"
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2022-07-05

Abstract

Полезная модель относится к оборудованию для измельчения или обработки различных материалов, а именно к роторно-вихревой мельнице, и может найти применение в металлургической, строительной, химической, горной, а также других отраслях промышленности, в т.ч. для получения тонких (100-40 микрон) и сверхтонких (менее 40 микрон) порошковых материалов. В частности полезная модель может быть использована для измельчения металлов и металлических сплавов, металлосодержащих руд, керамики, графита, цементных клинкеров и других видов металлических, не металлических и полимерных материалов. Конструкция рабочих органов роторно-вихревой мельницы позволяет придавать измельченным частицам округлую форму. В роторно-вихревой мельнице окатывание происходит в полутороидальном кольцевом канале, плоскость которого перпендикулярна валу ротора, а внутренняя поверхность тора открыта в сторону камеры измельчения, при этом сопла второй ступени выполнены прямоугольной формы и создают потоки материала с воздухом, попадающие в полутор касательно его кромкам, сопла второй ступени выполнены со смещением для создания принудительной закрутки материала с воздухом в полуторовом канале, что обеспечивает энергию, добавленную на второй ступени, которая используется не для соударения частиц, а для плавного закрученного по винтовой линии взаимодействия с полуторовой поверхностью, что обеспечивает закатку частиц для придания измельченным частичкам округлой формы. Сопла расположены сверху и снизу разделяющего кольца. Это кольцо служит конструктивным элементом, посредством которого крепятся верхний (открытый для получения материала из первой ступени) и нижний (закрытый) фланцы ротора второй ступени. Данная полезная модель позволит снизить энергоемкость процесса придания измельченным частичкам округлой формы.The utility model relates to equipment for grinding or processing various materials, namely, a rotary vortex mill, and can be used in metallurgical, construction, chemical, mining, and other industries, incl. to obtain thin (100-40 microns) and ultra-fine (less than 40 microns) powder materials. In particular, the utility model can be used for grinding metals and metal alloys, metal-bearing ores, ceramics, graphite, cement clinkers and other types of metallic, non-metallic and polymeric materials. The design of the working bodies of the rotary vortex mill allows to give the crushed particles a rounded shape. In a rotary vortex mill, pelletizing occurs in a semi-toroidal annular channel, the plane of which is perpendicular to the rotor shaft, and the inner surface of the torus is open towards the grinding chamber, while the nozzles of the second stage are rectangular in shape and create flows of material with air falling into one and a half tangent to its edges, the nozzles of the second stage are offset to create a forced swirling of the material with air in the one and a half channel, which provides the energy added to the second stage, which is used not for particle collision, but for a smooth helical interaction with the one and a half surface, which ensures the rolling of particles for giving the crushed particles a rounded shape. Nozzles are located above and below the separating ring. This ring serves as a structural element through which the upper (open to receive material from the first stage) and lower (closed) flanges of the second stage rotor are attached. This utility model will reduce the energy intensity of the process of giving the crushed particles a rounded shape.

Description

Полезная модель относится к оборудованию для измельчения или обработки различных материалов, а именно к роторно-вихревой мельнице, и может найти применение в металлургической, строительной, химической, горной, а также других отраслях промышленности, в т.ч. для получения тонких (100-40 микрон) и сверхтонких (менее 40 микрон) порошковых материалов. В частности полезная модель может быть использована для измельчения металлов и металлических сплавов, металлосодержащих руд, керамики, графита, цементных клинкеров и других видов металлических, не металлических и полимерных материалов. Конструкция рабочих органов роторно-вихревой мельницы позволяет придавать измельченным частицам округлую форму.The utility model relates to equipment for grinding or processing various materials, namely, a rotary vortex mill, and can be used in metallurgical, construction, chemical, mining, and other industries, incl. to obtain thin (100-40 microns) and ultra-fine (less than 40 microns) powder materials. In particular, the utility model can be used for grinding metals and metal alloys, metal-bearing ores, ceramics, graphite, cement clinkers and other types of metallic, non-metallic and polymeric materials. The design of the working bodies of the rotary vortex mill allows to give the crushed particles a rounded shape.

Кроме того, возможен вариант использования изобретения, согласно которому при измельчении материалов близких по физико-химическим свойствам к металлам при определенных режимах происходит механическое легирование получаемого порошкового материала.In addition, it is possible to use the invention, according to which, when grinding materials close in physical and chemical properties to metals, under certain conditions, mechanical alloying of the resulting powder material occurs.

Известно устройство - мельница ножевая роторная предназначена для измельчения волокнистых, полимерных и растительных материалов, включающая корпус, основание, электродвигатель, установленный на основании, загрузочную и разгрузочную воронки, опору и камеру измельчения с крышкой, внутри корпуса на оси электродвигателя расположен ротор (Патент RU 161155 B02C 18/08, 04.10.2016).A device is known - a rotary knife mill is designed for grinding fibrous, polymeric and plant materials, including a housing, a base, an electric motor mounted on the base, a loading and unloading funnel, a support and a grinding chamber with a lid, inside the housing on the axis of the electric motor there is a rotor (Patent RU 161155 B02C 18/08, 04/10/2016).

К недостаткам известного устройства относится невозможность процесса придания измельченным частичкам округлой формы.The disadvantages of the known device include the impossibility of the process of giving the crushed particles a rounded shape.

Известно устройство роторно-вихревая мельница и ее рабочий орган, которая содержит рабочий орган роторно-вихревой мельницы, который представляет собой, по меньшей мере, двухступенчатую конструкцию, ступени конструкции расположены одна под другой и образованы статором и размещенным на оси ротором, выполненным с внутренней полостью для разгона частиц, снабженным входом для подачи измельчаемого материала и направляющими выходными каналами (соплами), устройство подачи первая ступень камеры-сепаратора выполнена в виде газового сепаратора (например, в виде циклона) с возможностью предварительной сепарации измельченного материала, вторая ступень - в виде камеры основной сепарации, выполненной, например, в виде центробежного аэродинамического сепаратора камеру стабилизации пылегазовых потоков, расположенную между газовым сепаратором и камерой помола (Патент RU 2626721 C1, 31.07.2017 Бюл. № 22).A known device is a rotary-vortex mill and its working body, which contains the working body of a rotary-vortex mill, which is at least a two-stage structure, the design steps are located one below the other and are formed by a stator and a rotor placed on the axis, made with an internal cavity for dispersing particles, equipped with an inlet for feeding the crushed material and guiding outlet channels (nozzles), the feed device is the first stage of the separator chamber is made in the form of a gas separator (for example, in the form of a cyclone) with the possibility of preliminary separation of the crushed material, the second stage is in the form of a chamber the main separation, made, for example, in the form of a centrifugal aerodynamic separator, a chamber for stabilizing dust and gas flows, located between the gas separator and the grinding chamber (Patent RU 2626721 C1, 07/31/2017 Bull. No. 22).

К недостаткам известного устройства относится высокая энергоемкость процесса придания измельченным частичкам округлой формы.The disadvantages of the known device include the high energy intensity of the process of giving the crushed particles a rounded shape.

Технической задачей является снижение энергоемкости процесса придания измельченным частичкам округлой формы.The technical task is to reduce the energy intensity of the process of giving the crushed particles a rounded shape.

Техническая задача достигается за счет того, что в роторно-вихревой мельнице окатывание происходит в полутороидальном кольцевом канале, плоскость которого перпендикулярна валу ротора, а внутренняя поверхность тора открыта в сторону камеры измельчения, при этом сопла второй ступени выполнены прямоугольной формы и создают потоки материала с воздухом, попадающие в полутор касательно его кромкам, сопла второй ступени выполнены со смещением для создания принудительной закрутки материала с воздухом в полуторовом канале, что обеспечивает энергию, добавленную на второй ступени, которая используется не для соударения частиц, а для плавного закрученного по винтовой линии взаимодействия с полуторовой поверхностью, что обеспечивает закатку частиц для придания измельченным частичкам округлой формы. Сопла расположены сверху и снизу разделяющего кольца. Это кольцо служит конструктивным элементом, посредством которого крепятся верхний (открытый для получения материала из первой ступени) и нижний (закрытый) фланцы ротора второй ступени.The technical problem is achieved due to the fact that in a rotary vortex mill, pelletizing occurs in a semi-toroidal annular channel, the plane of which is perpendicular to the rotor shaft, and the inner surface of the torus is open towards the grinding chamber, while the nozzles of the second stage are rectangular in shape and create material flows with air falling into one and a half tangentially to its edges, the nozzles of the second stage are offset to create forced swirling of the material with air in the one and a half channel, which provides the energy added to the second stage, which is used not for particle collision, but for a smooth helical interaction with one and a half surface, which provides rolling of particles to give the crushed particles a rounded shape. Nozzles are located above and below the separating ring. This ring serves as a structural element through which the upper (open to receive material from the first stage) and lower (closed) flanges of the second stage rotor are attached.

Техническая сущность и принцип действия предложенного способа и устройства поясняются чертежами: на фиг. 1 представлена схема роторно-вихревой мельницы; на фиг. 2 изображен поперечный разрез рабочего органа мельницы, имеющего двухступенчатую конструкцию, первая ступень которой предназначена преимущественно для измельчения исходного материала, вторая преимущественно для придания измельчаемым частицам округлой формы; на фиг. 3 изображен разрез А-А фиг. 2, характеризующий конструктивное исполнение статора и ротора второй ступени и камеры формирования округлой формы частиц (камера формования), образованной пространством между упомянутыми ротором и статором.The technical essence and principle of operation of the proposed method and device are illustrated by drawings: in Fig. 1 shows a diagram of a rotary vortex mill; in fig. 2 shows a cross-section of the working body of the mill, which has a two-stage design, the first stage of which is intended mainly for grinding the starting material, the second mainly for giving the crushed particles a rounded shape; in fig. 3 shows section A-A of FIG. 2, characterizing the design of the stator and rotor of the second stage and the chamber for forming round particles (forming chamber) formed by the space between said rotor and stator.

Мельница включает камеру помола 1, в которой расположены рабочие органы, обеспечивающие измельчение исходного материала и придание измельчаемым частицам округлой формы, систему аспирации и сепарации. В одном из вариантов осуществления мельницы камера помола 1 со стороны входа соединена с устройством подачи исходного материала (или системой загрузки измельчаемого материала, например, при помощи шнекового питателя) 2 и через соединительный патрубок 3 с камерой - сепаратором, которая может включать две ступени сепарации: 4 - газовый сепаратор (типа циклон), 5 - центробежный аэродинамический сепаратор (камера основной сепарации). В одном из вариантов осуществления изобретения мельница может содержать камеру стабилизации пылегазовых потоков аэродинамического сепаратора 6, расположенную между камерой помола 1 и газовым сепаратором типа циклон 4. Со стороны выхода камера помола 1 соединена с камерой выгрузки не сепарированного материала 7, которая соединена пневмогазовым трактом 8 с камерой сепаратором 3, в частном варианте - с газовым сепаратором 4. Камера-сепаратор или в частном варианте осуществления изобретения - центробежный аэродинамический сепаратор 5, снабжен патрубком для вывода измельченного материала 9. Устройство подачи исходного материала 2 соединено с бункером загрузки основного измельчаемого материала 10 и устройством дозированной (или контролируемой) подачи дополнительного материала (дозатором или дозаторами) 11 для совместного измельчения с базовым материалом (для обеспечения процесса механического легирования измельчаемого материала). Мельница снабжена двигателем 12 устройства подачи исходного материала 2; двигателем 13, приводящим в движение рабочие органы мельницы посредством ременной передачи 16; двигателем 14 камеры-сепаратора. Все элементы конструкции могут быть закреплены на раме 15.The mill includes a grinding chamber 1, in which working bodies are located that provide grinding of the source material and giving the crushed particles a round shape, an aspiration and separation system. In one of the embodiments of the mill, the grinding chamber 1 is connected from the inlet side to the source material feeder (or the grinding material loading system, for example, using a screw feeder) 2 and through the connecting pipe 3 to the separator chamber, which can include two separation stages: 4 - gas separator (cyclone type), 5 - centrifugal aerodynamic separator (main separation chamber). In one of the embodiments of the invention, the mill may contain a chamber for stabilizing dust and gas flows of the aerodynamic separator 6, located between the grinding chamber 1 and the gas separator of the cyclone type 4. From the outlet side, the grinding chamber 1 is connected to the unseparated material unloading chamber 7, which is connected by a pneumogas path 8 with Separator chamber 3, in a private version with a gas separator 4. The separator chamber, or in a particular embodiment of the invention, a centrifugal aerodynamic separator 5, is equipped with a branch pipe for discharging the crushed material 9. The source material feeder 2 is connected to the hopper for loading the main crushed material 10 and a device for dosed (or controlled) supply of additional material (dispenser or dispensers) 11 for joint grinding with the base material (to ensure the process of mechanical alloying of the crushed material). The mill is equipped with a motor 12 of the source material feeder 2; an engine 13 that drives the working bodies of the mill through a belt drive 16; engine 14 chamber-separator. All structural elements can be fixed on the frame 15.

Рабочие органы мельницы, включающие статор 17 и ротор 18 ступени для измельчения исходного материала, статор 19 и ротор 20 ступени придания измельчаемым частицам округлой формы (формования), которые связаны друг с другом и реализуют многоступенчатый принцип измельчения материала.The working bodies of the mill, including the stator 17 and the rotor 18 of the stage for grinding the source material, the stator 19 and the rotor 20 of the stage of giving the crushed particles a rounded shape (shaping), which are connected to each other and implement the multi-stage principle of grinding the material.

Окатывание происходит в полутороидальном кольцевом канале, плоскость которого перпендикулярна валу 21 ротора 20, выполненного с полуторами, а внутренняя поверхность полутора открыта в сторону камеры измельчения, при этом сопла 24 второй ступени выполнены прямоугольной формы и создают потоки материала с воздухом, попадающие в полутор касательно его кромкам, сопла 24 второй ступени выполнены со смещением для создания принудительной закрутки материала с воздухом в полуторовом канале, что обеспечивает энергию, добавленную на второй ступени, которая используется не для соударения частиц, а для плавного закрученного по винтовой линии взаимодействия с полуторовой поверхностью, что обеспечивает закатку частиц для придания измельченным частичкам округлой формы. Сопла 24 расположены сверху и снизу разделяющего кольца 22. Разделяющее кольцо 22 служит конструктивным элементом, посредством которого крепятся верхний (открытый для получения материала из первой ступени) и нижний (закрытый) фланцы ротора второй ступени.Rolling takes place in a semi-toroidal annular channel, the plane of which is perpendicular to the shaft 21 of the rotor 20, made with one and a half, and the inner surface of the one and a half is open towards the grinding chamber, while the nozzles 24 of the second stage are rectangular in shape and create flows of material with air falling into the one and a half regarding it edges, the nozzles 24 of the second stage are offset to create a forced swirling of the material with air in the one and a half channel, which provides the energy added to the second stage, which is used not for particle collision, but for a smooth helical interaction with the one and a half surface, which provides rolling particles to give the crushed particles a rounded shape. Nozzles 24 are located above and below the separating ring 22. The separating ring 22 serves as a structural element through which the upper (open to receive material from the first stage) and lower (closed) flanges of the second stage rotor are attached.

Частицы измельчаемого материала попадают в центр ротора первой ступени, где под действием центробежной силы приобретают высокую кинетическую энергию, в результате чего обеспечивается условия для начало процесса измельчения.The particles of the crushed material enter the center of the rotor of the first stage, where, under the action of centrifugal force, they acquire high kinetic energy, as a result of which the conditions for the start of the grinding process are provided.

Измельченные частицы материала через канал в форме кольцевого зазора между ротором и статором попадают на второй ротор, имеющий больший диаметр. Материал попадает в полость ротора следующей ступени, который также имеет полуторовую внутреннюю поверхность ротора.The crushed particles of material through the channel in the form of an annular gap between the rotor and the stator fall on the second rotor, which has a larger diameter. The material enters the cavity of the rotor of the next stage, which also has a one and a half inner surface of the rotor.

Частицы со сформированной на данной ступени округлой формой через сопло попадают в нижний (закрытый) фланцы ротора второй ступени.Particles with a rounded shape formed at this stage through the nozzle enter the lower (closed) flanges of the rotor of the second stage.

Результаты апробации предложенной конструкции показывают снижение энергоемкости в 27%, так как при работе данной конструкции потребовалось меньше киловатт энергии для измельчения и придания измельчения частичкам материала округлой формы.The results of approbation of the proposed design show a 27% reduction in energy intensity, since the operation of this design required less kilowatts of energy to grind and give grinding to rounded material particles.

При измельчении 10 килограмм графита до 10 микрон с приданием частичкам округлой формы потребовалось на 27% меньше времени работы новой конструкции установки по сравнению с аналогом.When grinding 10 kilograms of graphite to 10 microns with giving the particles a rounded shape, it took 27% less time for the new design of the installation compared to the analogue.

Данная полезная модель позволит снизить энергоемкость процесса придания измельченным частичкам округлой формы.This utility model will reduce the energy intensity of the process of giving the crushed particles a rounded shape.

Claims

Rotary-vortex mill, containing a working body, which is a two-stage design, the steps of which are located one below the other and are formed by a stator and a rotor placed on the shaft, made with an internal cavity for dispersing particles, equipped with an inlet for feeding the ground material and guiding outlet nozzles, a feeder , a separator chamber, the first stage of which is made in the form of a gas separator with the possibility of preliminary separation of the crushed material, and the second stage is in the form of a main separation chamber, made in the form of a centrifugal aerodynamic separator, a chamber for stabilizing dust and gas flows located between the gas separator and the grinding chamber of the mill , characterized in that it is equipped with a separating ring, which serves as a structural element, through which the flanges of the rotor of the second stage are attached, the upper flange, open to receive material from the first stage, and the lower closed flange, and a semi-toroidal ring a hollow channel, the plane of which is perpendicular to the rotor shaft, while the inner surface of one and a half is open towards the grinding chamber, and the nozzles of the second stage are rectangular in shape and create flows of crushed material with air falling into one and a half tangent to its edges with the possibility of rolling the crushed material in a one and a half toroidal annular channel , wherein the nozzles of the second stage are offset to create a forced swirling of the material with air in the one and a half channel and are located above and below the separating ring.