RU2304023C1

RU2304023C1 - Device for disintegrating materials

Info

Publication number: RU2304023C1
Application number: RU2006105356/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Петрович Тишанинов (RU); Николай Петрович Тишанинов; Сергей Георгиевич Калиниченко (RU); Сергей Георгиевич Калиниченко; мин Владислав Александрович Л (RU); Владислав Александрович Лямин
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-08-10

Abstract

FIELD: crushing or disintegrating of materials.

SUBSTANCE: device comprises housing with discharging opening overlapped by means of the concave, vertical supplying branch pipe connected with the housing, rotor member provided with radial blades, and deflectors mounted on the inner side of the cylindrical housing. The angle β between the front wall of the rotor member in the direction of rotation and the deflector is related to the angle α of inclination of the wall of the rotor member to horizon as β = (π/2 - α)/2, and α < π/2.

EFFECT: enhanced efficiency.

4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для измельчения материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве.The invention relates to a device for grinding materials and can be used in agriculture.

Известна бытовая кофемолка (ГОСТ 19423-81), содержащая электропривод, дробильную камеру и рабочий орган роторного типа.Known household coffee grinder (GOST 19423-81) containing an electric drive, a crushing chamber and a working body of a rotary type.

Недостатком известного устройства является высокая энергоемкость процесса измельчения, так как взаимодействие рабочего органа с частицами измельчаемого продукта происходит со скоростью, равной разнице скорости ротора и скорости циркуляции частиц в дробильной камере. Кроме того, эффект взаимодействия рабочего органа с крупными частицами измельчаемого продукта снижается тем, что измельченная фракция продукта не отводится из дробильной камеры в процессе измельчения и выполняет роль амортизатора.A disadvantage of the known device is the high energy intensity of the grinding process, since the interaction of the working body with the particles of the crushed product occurs at a speed equal to the difference between the rotor speed and the particle circulation velocity in the crushing chamber. In addition, the effect of the interaction of the working body with large particles of the crushed product is reduced by the fact that the crushed fraction of the product is not removed from the crushing chamber during the grinding process and acts as a shock absorber.

Известен также измельчитель зерна (Патент РФ №2070836, кл. В02С 18/22, 1996 г.), содержащий корпус (дробильная камера) с выгрузным окном, перекрываемым решетной декой, вертикальный питающий патрубок, соединенный с корпусом, роторный рабочий орган, снабженный радиальными лопастями, и отбойники, размещенные на внутренней цилиндрической поверхности корпуса (выбран в качестве прототипа).A grain grinder is also known (RF Patent No. 2070836, class B02C 18/22, 1996), comprising a housing (crushing chamber) with an unloading window covered by a sieve deck, a vertical feed pipe connected to the housing, and a rotary working body provided with radial blades, and chippers placed on the inner cylindrical surface of the body (selected as a prototype).

Недостатком известного устройства является пониженная эффективность разрушения частиц материала вторичным ударом (об отбойники) и ударом на встречных траекториях движения отраженных частиц и роторного рабочего органа, так как частицы направляются на отбойники с пониженной скоростью после асимметричного удара передней стенкой роторного рабочего органа, а после вторичного удара об отбойники частицы направляются вверх, что снижает эффект их разрушения на встречных (с рабочим органом) скоростях.A disadvantage of the known device is the reduced efficiency of the destruction of particles of material by a secondary impact (against the bumpers) and a bump in the opposite paths of the reflected particles and the rotary working body, since the particles are directed to the bumpers at a reduced speed after an asymmetric impact by the front wall of the rotary working body, and after the secondary impact about the chippers, the particles are directed upward, which reduces the effect of their destruction at oncoming (with the working body) speeds.

Цель изобретения - снижение энергоемкости процесса измельчения материалов.The purpose of the invention is to reduce the energy intensity of the process of grinding materials.

Сущность изобретения заключается в том, что измельчитель материалов, содержащий корпус с выгрузным окном, перекрываемым декой, вертикальный питающий патрубок, соединенный с корпусом, роторный рабочий орган, снабженный радиальными лопастями, и отбойники, размещенные на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, согласно изобретению угол (β) между передней по направлению вращения стенкой роторного рабочего органа и отбойником связан с углом наклона стенки (α) к горизонту соотношением β=(π/2-α)/2, a α<π/2.The essence of the invention lies in the fact that the material shredder, comprising a housing with an unloading window blocked by a deck, a vertical feed pipe connected to the housing, a rotary working body provided with radial blades, and chippers placed on the inner cylindrical surface of the housing, according to the invention, the angle (β ) between the front wall in the direction of rotation of the wall of the rotor working body and the chipper is connected with the angle of inclination of the wall (α) to the horizon by the ratio β = (π / 2-α) / 2, a α <π / 2.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2 с вариантом лобового взаимодействия частиц (вторичный удар) измельчаемого материала с поверхностью отбойника; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2 с вариантом лобового взаимодействия частиц измельчаемого материала с передней стенкой роторного рабочего органа после их вторичного удара об отбойник.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the device; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 2 with a variant of the frontal interaction of particles (secondary impact) of the crushed material with the surface of the chipper; figure 4 is a section bB in figure 2 with a variant of the frontal interaction of the particles of the crushed material with the front wall of the rotary working body after their secondary impact on the chipper.

Измельчитель материалов содержит корпус 1 с выгрузным окном 2, перекрываемым декой 3, вертикальный питающий патрубок 4, роторный рабочий орган 5, снабженный радиальными лопастями 6, отбойники 7, размещенные на внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1.The material shredder comprises a housing 1 with an unloading window 2, blocked by a deck 3, a vertical feed pipe 4, a rotary working body 5 provided with radial blades 6, chippers 7 located on the inner cylindrical surface of the housing 1.

Измельчитель материалов работает следующим образом.The material chopper operates as follows.

Измельчаемый материал через вертикальный питающий патрубок 4 подают в корпус 1. Роторный рабочий орган 5 отбрасывает материал в кольцевой воздушно-продуктовый слой, который перемещается под воздействием роторного рабочего органа 5 по внутренней стенке корпуса 1. Частицы материала в воздушно-продуктовом слое измельчаются за счет истирания и ударного воздействия на них передней стенки 8 роторного рабочего органа 5 и отбойников 7. По мере измельчения материала его частицы отводятся за счет инерционных сил через деку 3 и выгрузное окно 2 из корпуса 1. Степень измельчения регулируется заменой дек 3, представляющих собой решетные поверхности с различными размерами отверстий.The material to be crushed through the vertical feed pipe 4 is fed into the housing 1. The rotary working body 5 throws the material into the annular air-product layer, which moves under the influence of the rotary working body 5 along the inner wall of the housing 1. The particles of material in the air-product layer are crushed by abrasion and impact on them of the front wall 8 of the rotor working body 5 and chippers 7. As the material is crushed, its particles are removed due to inertial forces through deck 3 and the discharge window 2 from the core 1. whisker fineness regulated replacement Dec 3 representing the sieve surface with different size openings.

Воздушно-продуктовый слой перемещается в корпусе 1 с меньшей линейной скоростью (со скольжением), чем скорость роторного рабочего органа 5. Степень относительного скольжения частиц материала в воздушно-продуктовом слое и роторного рабочего органа достигает 60%. При этом передняя стенка 8 роторного рабочего органа 5 выбивает из воздушно-продуктового слоя крупные частицы измельчаемого материала и направляет их на отбойники 7, где они дополнительно разрушаются вторичным ударом. Отразившись от отбойников 7, частицы направляются к роторному рабочему органу 5, где разрушаются при сложении скоростей - скорости движения частиц, отраженных от отбойников 7, и скорости перемещения роторного рабочего органа 5.The air-product layer moves in the housing 1 with a lower linear speed (with sliding) than the speed of the rotary working body 5. The degree of relative sliding of the particles of material in the air-product layer and the rotary working body reaches 60%. In this case, the front wall 8 of the rotor working body 5 knocks out large particles of the crushed material from the air-product layer and sends them to the chippers 7, where they are additionally destroyed by a secondary impact. Reflected from the chippers 7, the particles are directed to the rotary working body 5, where they are destroyed when the velocities are added - the speeds of particles reflected from the chippers 7 and the speed of movement of the rotary working body 5.

Известно, что энергия разрушения частиц пропорциональна скорости удара. В предложенном техническом решении и в устройстве, выбранном в качестве прототипа, частицы измельчаемого материала подвергаются тройному ударному воздействию рабочих органов - первичный удар частиц роторным рабочим органом 5, вторичный удар частиц об отбойники 7, удар частиц при сложении их отраженной скорости и скорости роторного рабочего органа 5.It is known that the energy of destruction of particles is proportional to the speed of impact. In the proposed technical solution and in the device selected as a prototype, the particles of the material being crushed are subjected to a triple impact of the working bodies — the primary impact of the particles by the rotary working body 5, the secondary impact of the particles on the chippers 7, the impact of the particles when their reflected speed and speed of the rotary working body are added 5.

Соотношение скоростей указанных ударов определяется величинами угла наклона (α) передней стенки 8 роторного рабочего органа 5 к горизонту и угла (β), определяющего положение отбойников 7 относительно передней стенки 8 роторного рабочего органа 5. Принципиально отличающихся вариантов столкновения частиц с поверхностями рабочих органов может быть два: в первом варианте частицы после упругого первичного удара движутся по нормали к поверхности отбойников 7, где происходит лобовой вторичный удар (фиг.3); во втором варианте частицы материала после вторичного упругого удара движутся по нормали к передней стенке 8 роторного рабочего органа 5, где происходит лобовой удар на встречных скоростях движения частиц и роторного рабочего органа 5 (фиг.4). Первичный удар в обоих вариантах происходит при горизонтальном направлении движения частиц к роторному рабочему органу 5.The ratio of the speeds of these impacts is determined by the values of the angle of inclination (α) of the front wall 8 of the rotor working body 5 to the horizon and the angle (β) that determines the position of the chippers 7 relative to the front wall 8 of the rotary working body 5. Fundamentally different variants of the collision of particles with the surfaces of the working bodies can be two: in the first embodiment, the particles after an elastic primary impact move normal to the surface of the bumpers 7, where a frontal secondary impact occurs (Fig. 3); in the second embodiment, the particles of the material after the secondary elastic impact move normal to the front wall 8 of the rotary working body 5, where a frontal impact occurs at the counter speeds of the particles and the rotary working body 5 (Fig. 4). The primary impact in both cases occurs when the horizontal direction of movement of the particles to the rotary working body 5.

Принимая во внимание, что угол между передней стенкой 8 и вертикалью -γ=π/2 -α=∠ABC (как углы с взаимно перпендикулярными сторонами), а ∠ABC=∠CBD (угол падения равен углу отражения), то для первого варианта сумма проекций скоростей ударов на нормали к поверхностям рабочих органов может быть представлена уравнениемTaking into account that the angle between the front wall 8 and the vertical is -γ = π / 2 -α = ∠ABC (as angles with mutually perpendicular sides), and ∠ABC = ∠CBD (the angle of incidence is equal to the angle of reflection), then for the first option the sum of the projections of the impact velocities on the normal to the surfaces of the working bodies can be represented by the equation

где V_1ni - проекции скоростей движения частиц на нормали к поверхностям рабочих органов при i-ом ударе в первом варианте;where V _1ni is the projection of the particle velocity on the normal to the surfaces of the working bodies with the i-th impact in the first embodiment;

V₁₁ - скорость движения рабочего органа относительно частиц материала в циркуляционном слое;V ₁₁ - the speed of movement of the working body relative to the particles of material in the circulation layer;

V₁₂ - скорость движения частиц после первичного удара;V ₁₂ is the particle velocity after the initial impact;

V₁₃ - скорость движения частиц после вторичного удара;V ₁₃ - particle velocity after a secondary impact;

V_p - абсолютная скорость движения роторного рабочего органа.V _p - the absolute speed of the rotary working body.

Во втором случае (фиг.4) сумма проекций скоростей ударов частиц на нормали к поверхностям рабочих органов будет:In the second case (figure 4), the sum of the projections of the particle impact velocities on the normal to the surfaces of the working bodies will be:

Второй вариант ударного воздействия рабочих органов на частицы измельчаемого материала отличается тем, что вектор скорости V₂₂ (вторичного удара) отклонен от нормали DO к поверхности отбойника 7 на ∠BDO=γ/2, так как ∠BDE=∠ABC (как углы с взаимно параллельными сторонами), и равен углу γ, углы BDO и ODE равны между собой из условия равенства углов падения и отражения частиц на поверхность отбойника при упругом ударе. Кроме того, во втором варианте скорость V₂₃⊥ к передней стенке 8 роторного рабочего органа 5 и проецируется на нормаль к ней в натуральную величину.The second variant of the impact of the working bodies on the particles of the crushed material differs in that the velocity vector V ₂₂ (secondary impact) is deviated from the normal DO to the surface of the bump 7 by ∠BDO = γ / 2, since ∠BDE = ∠ABC (as the angles with parallel sides), and is equal to the angle γ, the angles BDO and ODE are equal to each other from the condition of equality of the angles of incidence and reflection of particles on the surface of the chipper during elastic impact. In addition, in the second embodiment, the speed V ₂₃ ⊥ to the front wall 8 of the rotary working body 5 and is projected onto the normal to it in full size.

Если принять во внимание, что первичный и вторичный удары являются упругими, а исходные условия работы в сравниваемых вариантах идентичны, то можно записать:If we take into account that the primary and secondary impacts are elastic, and the initial operating conditions in the compared variants are identical, then we can write:

где к - коэффициент скольжения роторного рабочего органа относительно частиц воздушно-продуктового слоя (циркуляционного слоя);where k is the slip coefficient of the rotary working body relative to the particles of the air-product layer (circulation layer);

V - скорость движения частиц относительно роторного рабочего органа при первичном ударе.V is the velocity of the particles relative to the rotary working body during the initial impact.

Тогда:Then:

Сравнивая выражения (4) и (5), можно заметить, что:Comparing expressions (4) and (5), we can see that:

Следовательно, второй вариант ударного воздействия рабочих органов на частицы материала предпочтительнее. При этом (фиг.4) угол β₂=∠EDO=γ/2. То есть в предпочтительном варианте угол между передней по направлению вращения стенкой 8 роторного рабочего органа 5 и отбойником 7Therefore, the second variant of the impact of the working bodies on the particles of the material is preferable. In this case (Fig. 4), the angle β ₂ = ∠ EDO = γ / 2. That is, in a preferred embodiment, the angle between the front in the direction of rotation of the wall 8 of the rotor working body 5 and the chipper 7

β=γ/2=(π/2-α)/2.β = γ / 2 = (π / 2-α) / 2.

Предпочтительность второго варианта углового размещения отбойника 7 относительно передней стенки 8 подтверждается сравнением скоростей разрушающих ударов при сложении скоростей частиц, отраженных от отбойников 7, и скорости роторного рабочего органа 5:The preferability of the second variant of the angular placement of the bump 7 relative to the front wall 8 is confirmed by comparing the velocities of the destructive impacts when adding the velocities of the particles reflected from the bumps 7 and the speed of the rotary working body 5:

V+V_pcosγ>(V+V_p)cosγV + V _p cosγ> (V + V _p ) cosγ

Условие, когда α<π/2, определяется следующим. Роторный рабочий орган 5 размещен в корпусе 1 ниже отбойников 7. В противном случае последние препятствовали бы циркуляции воздушно-продуктового слоя и отводу измельченного продукта через деку 3. По мере накопления продукта в пристенном слое процесс разрушения частиц на встречных траекториях движения был бы исключен.The condition when α <π / 2 is defined as follows. The rotary working body 5 is placed in the housing 1 below the bumps 7. Otherwise, the latter would impede the circulation of the air-product layer and the discharge of the crushed product through deck 3. As the product accumulates in the near-wall layer, the process of destruction of particles on oncoming motion paths would be excluded.

При вертикальном положении передней стенки 8 роторного рабочего органа 5 частицы материала в вероятностном режиме с пониженной скоростью от асимметричных ударов направляются вверх (на рабочую поверхность отбойников 7), что снижает эффективность их разрушения и увеличивает энергоемкость рабочего процесса. При α<π/2 частицы первичным ударом гарантированно подаются к отбойникам, что обеспечивает повышение интенсивности разрушения и снижение циркулирующей массы продукта. Эти два условия определяют энергоемкость рабочего процесса.With the vertical position of the front wall 8 of the rotor working body 5, the particles of material in the probabilistic mode at a reduced speed from asymmetric shocks are directed upward (to the working surface of the chippers 7), which reduces the efficiency of their destruction and increases the energy consumption of the working process. At α <π / 2, particles with a primary impact are guaranteed to be delivered to the chippers, which ensures an increase in the destruction rate and a decrease in the circulating mass of the product. These two conditions determine the energy intensity of the workflow.

Из предпочтительного варианта размещения отбойников 7 относительно роторного рабочего органа 5 (фиг.4) следует, что при β=(π/2-α)/2 угол наклона рабочей поверхности отбойников к горизонту равен (α-β).From the preferred placement of the chippers 7 relative to the rotary working body 5 (figure 4) it follows that when β = (π / 2-α) / 2, the angle of inclination of the working surface of the chippers to the horizontal is (α-β).

Claims

A material shredder comprising a housing with an unloading window blocked by a deck, a vertical feed pipe connected to the housing, a rotor tool provided with radial blades, and chippers located on the inner cylindrical surface of the housing, characterized in that the angle β between the front wall in the direction of rotation the rotor working body and the chipper is connected with the angle α of the inclination of the wall of the rotor working body to the horizon with the ratio β = (π / 2-α) / 2, a α <π / 2.