RU2562542C1

RU2562542C1 - Jet mill

Info

Publication number: RU2562542C1
Application number: RU2014129357/13A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Геннадьевич Гребенкин
Original assignee: Вячеслав Геннадьевич Гребенкин
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2015-09-10
Also published as: WO2016010460A1

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: jet mill is intended for shredding of various materials in construction, chemical, mountain and other industries. The mill contains the rotor (9), the stator (8) and the shredding elements. The shredding elements are installed with a possibility of radial movement. The rotor and the stator are assembled from flat rings from sheet steel. In edges of grater quantity of rings the alternating chamfers and cuts are made. Chamfers and cuts of rings form grooves on rotor and stator surfaces which are facing to each other. The shredding elements in the form of plates are placed in cut slots.

EFFECT: invention simplifies mill design and its producibility, adjustment of shredding level while ensuring high efficiency of shredding.

3 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для измельчения различных материалов и может найти применение в строительной, химической, горной, а также других отраслях промышленности.The invention relates to devices for grinding various materials and may find application in the construction, chemical, mining, as well as other industries.

Известна вихревая мельница по патенту ЕР 0122608, опубл. 1984 г. Вихревая мельница содержит последовательно размещенные на одном валу два ротора для грубого и тонкого помола.Known vortex mill according to patent EP 0122608, publ. 1984 The vortex mill contains two rotors for coarse and fine grinding successively placed on one shaft.

Ротор для грубого помола содержит закрепленные на втулке цилиндрические опорные элементы. Мелющие элементы в виде вертикально расположенных пластин установлены в радиальных пазах опорных элементов и закреплены в них с помощью дисков, разделяющих ряды опорных элементов и закрывающих их сверху и снизу. Мелющие элементы статора представляют собой закрепленные на внутренней стороне корпуса вкладки с прямоугольным профилем в поперечном сечении. Ряды вкладок разделены по вертикали кольцами, частично перекрывающими пазы мелющих элементов.The coarse rotor contains cylindrical supporting elements fixed to the sleeve. Grinding elements in the form of vertically arranged plates are installed in the radial grooves of the supporting elements and secured to them with the help of discs separating the rows of supporting elements and covering them from above and below. The grinding elements of the stator are tabs fixed on the inside of the housing with a rectangular profile in cross section. The rows of tabs are divided vertically by rings partially overlapping the grooves of the grinding elements.

Ротор для более тонкого помола содержит мелющие элементы, представляющие собой вкладки с прямоугольным профилем в поперечном сечении. Мелющие элементы статора представляют собой вкладки с треугольным профилем в поперечном сечении. Ряды мелющих элементов статора также отделены друг от друга горизонтальными перегородками, частично перекрывающими пазы в мелющих элементах. Каналы, образованные мелющими элементами ротора и статора, позволяют обеспечить более частое столкновение частиц с мелющими элементами.The rotor for finer grinding contains grinding elements, which are tabs with a rectangular profile in cross section. The grinding elements of the stator are tabs with a triangular profile in cross section. The rows of grinding elements of the stator are also separated from each other by horizontal partitions, partially overlapping grooves in the grinding elements. The channels formed by the grinding elements of the rotor and stator allow for a more frequent collision of particles with grinding elements.

Недостатками известной мельницы являются сложность конструкции и неудобство регулировки степени помола, обусловленное необходимостью демонтажа ротора и замены мелющих элементов.The disadvantages of the known mill are the design complexity and inconvenience of adjusting the degree of grinding, due to the need to dismantle the rotor and replace the grinding elements.

Наиболее близкой к изобретению является вихревая мельница по патенту МХ 2012011361, опубл. 2012 г. В одном из вариантов конструкции мельницы, содержащей ротор, статор, мелющие элементы, на боковой поверхности ротора размещены фланцы с радиальными удлиненными отверстиями. В отверстиях фланцев посредством болтов закреплены мелющие элементы в виде П-образных пластин. Благодаря удлиненной форме отверстий во фланцах можно изменять радиальное положение мелющих элементов относительно оси ротора. Ряды мелющих элементов также отделены друг от друга фланцами без мелющих элементов. Известная мельница обеспечивает эффективный помол благодаря наличию вихревых карманов, образованных боковыми частями мелющих элементов, фланцами и боковой поверхностью ротора. Возможность изменения радиального положения каждого ряда мелющих элементов ротора позволяет регулировать величину помольного зазора без замены мелющих инструментов, что упрощает регулировку степени помола.Closest to the invention is a vortex mill according to patent MX 2012011361, publ. 2012. In one design of the mill containing the rotor, stator, grinding elements, flanges with radial elongated holes are placed on the side surface of the rotor. Grinding elements in the form of U-shaped plates are fixed in the holes of the flanges by means of bolts. Due to the elongated shape of the holes in the flanges, the radial position of the grinding elements relative to the axis of the rotor can be changed. The rows of grinding elements are also separated from each other by flanges without grinding elements. Known mill provides effective grinding due to the presence of vortex pockets formed by the lateral parts of the grinding elements, flanges and the side surface of the rotor. The ability to change the radial position of each row of grinding elements of the rotor allows you to adjust the size of the grinding gap without replacing grinding tools, which simplifies the adjustment of the degree of grinding.

Недостатками вихревой мельницы являются сложная конструкция мелющих элементов, отсутствие возможности профилирования полостей между режущими кромками мелющих элементов для оптимизации траектории движения частиц обрабатываемого материала с целью увеличения скорости их соударений. Необходимость отдельного перемещения каждого мелющего элемента при регулировке помольного зазора усложняет эксплуатацию мельницы.The disadvantages of the vortex mill are the complex design of the grinding elements, the lack of profiling cavities between the cutting edges of the grinding elements to optimize the path of the particles of the processed material in order to increase the speed of their collisions. The need for a separate movement of each grinding element when adjusting the grinding gap complicates the operation of the mill.

Техническим эффектом изобретения являются упрощение конструкции вихревой мельницы, улучшение ее технологичности, упрощение регулировки степени помола при обеспечении высокой эффективности помола.The technical effect of the invention is to simplify the design of the vortex mill, improve its manufacturability, simplify the adjustment of the degree of grinding while ensuring high grinding efficiency.

Технический эффект достигается тем, что в вихревой мельнице, содержащей ротор, статор, мелющие элементы, установленные с возможностью радиального перемещения, ротор и статор собраны из плоских колец, изготовленных из листовой стали, в кромках большего количества плоских колец выполнены выемки, чередующиеся с прорезями. Выемки и прорези в кольцах образуют пазы на обращенных друг к другу поверхностях ротора и статора. В пазах, образованных прорезями, размещены мелющие элементы в форме пластин.The technical effect is achieved by the fact that in a vortex mill containing a rotor, stator, grinding elements mounted with the possibility of radial movement, the rotor and stator are assembled from flat rings made of sheet steel, recesses alternating with slots are made in the edges of a larger number of flat rings. The recesses and slots in the rings form grooves on the rotor and stator surfaces facing each other. In the grooves formed by the slots, grinding elements in the form of plates are placed.

Преимущественно, ротор и статор содержат, по меньшей мере, одно плоское кольцо с прорезями, перекрывающее пазы, образованные выемками других плоских колец.Advantageously, the rotor and stator comprise at least one flat ring with slots overlapping grooves formed by recesses of other flat rings.

Преимущественно, для обеспечения радиального перемещения мелющих элементов они соединены с толкателями, один конец которых посредством штифта входит в зацепление с пазом, имеющим концы, разноудаленные от оси ротора, выполненным, например, во вспомогательном торцовом кольце.Advantageously, to ensure the radial movement of the grinding elements, they are connected to the pushers, one end of which by means of a pin engages with a groove having ends different from the axis of the rotor, made, for example, in an auxiliary end ring.

Изготовление ротора и статора вихревой мельницы из листовой стали отличается высокой технологичностью и низкой себестоимостью за счет использования универсального оборудования для раскроя листового металла, что позволяет легко варьировать размерами ротора и статора, легко и точно обеспечить любую форму поперечного сечения пазов между мелющими элементами, в том числе U-образную форму, наиболее эффективную для соударений частиц обрабатываемого материала.The manufacture of the rotor and stator of a vortex mill from sheet steel is characterized by high manufacturability and low cost due to the use of universal equipment for cutting sheet metal, which makes it easy to vary the dimensions of the rotor and stator, and easily and accurately provide any cross-sectional shape of the grooves between the grinding elements, including U-shape, the most effective for collisions of particles of the processed material.

Известно (ЕР 0122608, МХ 201201136), что для повышения степени помола увеличивают время нахождения обрабатываемого материала в зоне обработки путем замедления перемещения обрабатываемого материала в пазах, образованных выемками между мелющими элементами. Согласно изобретению в роторе и статоре кольца с выемками и прорезями разделены, по меньшей мере, одним плоским кольцом, перекрывающим пазы, образованные выемками других плоских колец, и имеющим только прорези для установки мелющих элементов. Длину пазов, образованных выемками в кольцах ротора и статора, легко варьировать, так как она задается количеством плоских колец с выемками и прорезями, размещенных между плоскими кольцами, имеющими только прорези. Количество ступеней задержки определяется количеством плоских колец, перекрывающих пазы, образованные выемками в кольцах статора и ротора.It is known (EP 0122608, MX 201201136) that to increase the degree of grinding increase the residence time of the processed material in the processing zone by slowing down the movement of the processed material in the grooves formed by the recesses between the grinding elements. According to the invention, in the rotor and stator, the rings with recesses and slots are separated by at least one flat ring overlapping grooves formed by the recesses of the other flat rings and having only slots for installing grinding elements. The length of the grooves formed by the recesses in the rings of the rotor and stator is easy to vary, since it is determined by the number of flat rings with recesses and slots placed between flat rings having only slots. The number of delay stages is determined by the number of flat rings overlapping the grooves formed by the recesses in the stator and rotor rings.

Мелющие элементы ротора и статора имеют простую форму пластин, что упрощает их производство по сравнению с аналогами и позволяет легко обеспечить их радиальное перемещение в пазах при регулировке зазора между ними. Например, синхронное радиальное перемещение мелющих элементов можно обеспечить путем соединения мелющих элементов с толкателями, один конец которых посредством штифта входит в зацепление с пазом, имеющим концы, разноудаленные от оси ротора. Пазы с разноудаленными от оси ротора концами могут быть выполнены, например, во вспомогательном торцовом кольце. При повороте вспомогательного кольца изменяется радиальное положение мелющих элементов и соответственно, степень помола. Таким образом, степень помола можно легко изменять в эксплуатационных условиях.The grinding elements of the rotor and stator have a simple shape of the plates, which simplifies their production compared to analogues and makes it easy to ensure their radial movement in the grooves when adjusting the gap between them. For example, synchronous radial movement of the grinding elements can be achieved by connecting the grinding elements with pushers, one end of which by means of a pin engages with a groove having ends different from the axis of the rotor. Slots with ends different from the axis of the rotor can be made, for example, in an auxiliary end ring. When the auxiliary ring is rotated, the radial position of the grinding elements and, accordingly, the degree of grinding change. Thus, the degree of grinding can be easily changed in operating conditions.

Предложенная совокупность признаков характеризует более простую и технологичную конструкцию вихревой мельницы, что снижает ее стоимость. При этом обеспечиваются высокая эффективность помола и удобная регулировка степени помола в условиях эксплуатации.The proposed set of features characterizes a simpler and more technologically advanced design of a vortex mill, which reduces its cost. At the same time, high grinding efficiency and convenient adjustment of the degree of grinding under operating conditions are ensured.

На фиг. 1 представлен общий вид заявленной вихревой мельницы.In FIG. 1 presents a General view of the claimed vortex mill.

На фиг. 2 показана мельница, вид сверху.In FIG. 2 shows a mill, a top view.

На фиг. 3 представлена мельница в поперечном сечении.In FIG. 3 shows a mill in cross section.

На фиг. 4 показаны ротор и статор с механизмом регулировки зазора между мелющими элементами, вид сверху.In FIG. 4 shows a rotor and a stator with a mechanism for adjusting the gap between the grinding elements, a top view.

На фиг. 5 показан увеличенный фрагмент поперечного сечения ротора и статораIn FIG. 5 shows an enlarged fragment of the cross section of the rotor and stator

На фиг. 6 показан лист статора с прорезями и выемками. In FIG. 6 shows a stator sheet with slots and recesses.

На фиг. 7 показан лист ротора с прорезями и выемками.In FIG. 7 shows a rotor sheet with slots and recesses.

На фиг. 8 представлена внутренняя поверхность статора и механизм регулировки зазора между мелющими элементами.In FIG. 8 shows the inner surface of the stator and the mechanism for adjusting the gap between the grinding elements.

На фиг. 9 представлен ротор с пластинами, фиксирующими мелющие элементы.In FIG. 9 shows a rotor with plates fixing the grinding elements.

На фиг. 10 показан лист статора с прорезями, без выемок.In FIG. 10 shows a stator sheet with slots, without recesses.

На фиг. 11 показан лист ротора с прорезями, без выемок.In FIG. 11 shows a rotor sheet with slots, without recesses.

На фиг. 12 показано вихреобразование в выемках ротора и статора.In FIG. 12 shows the vortex formation in the recesses of the rotor and stator.

Вихревая мельница содержит расположенные на основании 1 статор 2 и ротор 3, отводящий продукты помола патрубок 4 и подводящий патрубок 5 (фиг. 1, 3). Ось 6 ротора 3 соединена через приводной ремень с электродвигателем 7. Статор и ротор представляют собой сборки из плоских колец соответственно 8, 9, изготовленных из листовой стали и зафиксированных болтами 10 и 11 (фиг. 3).The vortex mill contains located on the base 1 of the stator 2 and the rotor 3, the outlet products of the grinding pipe 4 and the inlet pipe 5 (Fig. 1, 3). The axis 6 of the rotor 3 is connected through a drive belt to an electric motor 7. The stator and rotor are assemblies of flat rings 8, 9, respectively, made of sheet steel and fixed with bolts 10 and 11 (Fig. 3).

В кромках колец 8а статора выполнены выемки 12, чередующиеся с прорезями 13 (фиг. 5, 6). В кромках колец 9а ротора выполнены выемки 14, чередующиеся с прорезями 15 (фиг. 5, 7). Выемки и прорези в кольцах образуют вертикальные пазы на обращенных друг к другу поверхностях ротора и статора (фиг. 8, 9).At the edges of the stator rings 8a, recesses 12 are made, alternating with slots 13 (Figs. 5, 6). In the edges of the rings 9a of the rotor, recesses 14 are made, alternating with slots 15 (Figs. 5, 7). The recesses and slots in the rings form vertical grooves on the rotor and stator surfaces facing each other (Figs. 8, 9).

Плоские кольца 8б, 9б соответственно статора и ротора, имеющие только прорези под мелющие элементы, перекрывают вертикальные пазы, образованные выемками 12, 14 соответственно статора и ротора (фиг. 8, 9, 10, 11). Таким образом, образуются ступени задержки для увеличения времени перемещения обрабатываемого материала в пазах.Flat rings 8b, 9b, respectively, of the stator and rotor, having only slots for grinding elements, overlap the vertical grooves formed by the recesses 12, 14 of the stator and rotor, respectively (Fig. 8, 9, 10, 11). Thus, delay stages are formed to increase the travel time of the processed material in the grooves.

В вертикальных пазах, образованных прорезями 13, 15, соответственно статора и ротора, установлены мелющие элементы, выполненные в форме пластин, соответственно 16, 17 (фиг. 5, 8, 9).In the vertical grooves formed by the slots 13, 15, respectively, of the stator and rotor, grinding elements are made in the form of plates, respectively, 16, 17 (Fig. 5, 8, 9).

Положение мелющих пластин 17 в пазах ротора фиксируется торцовыми кольцами 9в (фиг. 5, 9).The position of the grinding plates 17 in the grooves of the rotor is fixed by the end rings 9c (Fig. 5, 9).

Положение мелющих пластин 16 в пазах статора фиксируется в отверстиях внутренних концов толкателей 18 (фиг. 4, 5, 8). Второй наружный конец толкателей 18 установлен с возможностью взаимодействия посредством штифта с вспомогательными торцовыми кольцами статора 8в, 8г. Торцовые кольца 8в, 8г с толкателями 18 образуют механизм регулировки зазора между мелющими элементами. Для отведения внутренних концов толкателей 18 с мелющими пластинами 16 в направлении от центра в кольцах 8в выполнены пазы-прорези 19 с разноудаленными от центра концами, которые воздействуют через штифты на наружные концы толкателей 18 при вращении вспомогательных колец 8в, 8г по часовой стрелке (фиг. 4, 8). Для перемещения мелющих пластин 16 к центру статора в кольцах 8г вырезаны эксцентричные упоры 20, воздействующие через штифты на наружные концы толкателей 18 при вращении колец 8в, 8г против часовой стрелки. Вспомогательные кольца 8в, 8г, верхние и нижние, установлены с возможностью синхронного поворота вокруг оси ротора.The position of the grinding plates 16 in the grooves of the stator is fixed in the holes of the inner ends of the pushers 18 (Fig. 4, 5, 8). The second outer end of the pushers 18 is installed with the possibility of interaction by means of a pin with auxiliary end rings of the stator 8b, 8g. End rings 8c, 8g with pushers 18 form a mechanism for adjusting the gap between the grinding elements. To divert the inner ends of the pushers 18 with the grinding plates 16 in the direction from the center in the rings 8b, grooves-slots 19 are made with ends different from the center, which act through the pins on the outer ends of the pushers 18 when the auxiliary rings 8b, 8g are rotated clockwise (Fig. 4, 8). To move the grinding plates 16 to the center of the stator in the rings 8g, eccentric stops 20 are cut, acting through the pins on the outer ends of the pushers 18 when the rings 8c, 8g rotate counterclockwise. Auxiliary rings 8c, 8d, upper and lower, are mounted with the possibility of synchronous rotation around the axis of the rotor.

Создание мельницы согласно изобретению начинается с изготовления плоских колец для ротора и статора на универсальном оборудовании для листового кроя металла. Сборка статора и ротора производится на одной станине. Статор собирают из плоских колец на станине и стягивают кольца болтами 10 (фиг. 3), крепящими всю конструкцию статора. На станине же, внутри статора, устанавливают вал 6 на подшипниковых опорах (фиг. 3). На одном конце вала аналогично статору собирают ротор. В процессе сборки до установки верхнего фиксирующего кольца 9в ротора и верхних толкателей 18 статора устанавливаются мелющие пластины 16, 17 статора и ротора (фиг. 5). Длину рабочей зоны мельницы и зазор между мелющими пластинами ротора и статора устанавливают в зависимости от заданной степени помола. С торцов статора устраивают подводящие и отводящие обрабатываемый материал каналы 5 и 4 (фиг. 1).The creation of the mill according to the invention begins with the manufacture of flat rings for the rotor and stator on universal equipment for sheet metal cutting. The stator and rotor are assembled on the same frame. The stator is assembled from flat rings on the bed and the rings are pulled together with bolts 10 (Fig. 3), fastening the entire stator structure. On the bed, inside the stator, install the shaft 6 on the bearing bearings (Fig. 3). At one end of the shaft, like a stator, a rotor is assembled. In the assembly process, before installing the upper retaining ring 9b of the rotor and the upper pushers 18 of the stator, grinding plates 16, 17 of the stator and rotor are installed (Fig. 5). The length of the working area of the mill and the gap between the grinding plates of the rotor and stator are set depending on the given degree of grinding. From the ends of the stator arrange channels 5 and 4 for supplying and discharging the processed material (Fig. 1).

В процессе работы мельницы ротору 3 (фиг. 1) придается вращение, в отводящем канале создается разрежение, в подводящий канал подается обрабатываемый материал. Обрабатываемый материал поступает в зазор между ротором и статором и формирует с транспортным газом (воздухом) псевдоожиженный слой 21 (фиг. 12). Выемки в кольцах образуют в роторе и статоре вихревые полости 22 (фиг. 12), в которых при вращении ротора образуются вихри размалываемого материала 23. При перемещении вихревых полостей относительно друг друга при вращении ротора вихри 23 размалываемого материала ударяют в псевдоожиженный слой 21, а в определенные промежутки времени ударяют друг в друга в зоне повышенного давления, точке 24 (фиг. 12). Так же при вращении вихрей образуются зоны низкого давления 25. Перепады давления, при образовании вихрей и в роторе и статоре, удваиваются по сравнению с конструкциями, где вихревые полости сделаны только в роторе, что положительно влияет на эффективность работы мельницы. Пластины ротора и статора без выемок образуют преграды, разделяющие вихревые карманы в осевом направлении для увеличения времени нахождения материала в зоне обработки - псевдоожиженном слое 21.During the operation of the mill, the rotor 3 (Fig. 1) is given rotation, a vacuum is created in the outlet channel, and the processed material is supplied to the inlet channel. The processed material enters the gap between the rotor and the stator and forms a fluidized bed 21 with the transport gas (air) (Fig. 12). The recesses in the rings form vortex cavities 22 in the rotor and stator (Fig. 12), in which when the rotor rotates, vortices of the milled material 23 are formed. When the vortex cavities move relative to each other when the rotor rotates, the vortices of the milled material hit the fluidized bed 21, and in certain periods of time hit each other in the zone of high pressure, point 24 (Fig. 12). Also, when the vortices rotate, low pressure zones 25 are formed. The pressure drops during the formation of vortices both in the rotor and stator are doubled compared to designs where the vortex cavities are made only in the rotor, which positively affects the efficiency of the mill. The rotor and stator plates without recesses form barriers separating the vortex pockets in the axial direction to increase the residence time of the material in the processing zone - fluidized bed 21.

При износе мелющих элементов механизмом регулировки устанавливается нужный зазор между ними синхронным поворотом вспомогательных колец 8в и 8г (фиг. 5, 8). При исчерпании диапазона регулировки снимается удерживающее мелющие элементы верхнее кольцо 9в ротора, толкатели 18 механизма регулировки (фиг. 5, 8, 9). Мелющие элементы статора и ротора устанавливают противоположной стороной или заменяют новыми (в случае полного износа обеих сторон). Сборка осуществляется в обратном порядке.When the grinding elements wear, the adjustment mechanism sets the desired gap between them by synchronous rotation of the auxiliary rings 8c and 8g (Fig. 5, 8). When the adjustment range is exhausted, the upper rotor retaining grinding elements retaining the grinding elements is removed, the pushers 18 of the adjustment mechanism (Fig. 5, 8, 9). The grinding elements of the stator and rotor are installed on the opposite side or replaced with new ones (in case of complete wear of both sides). Assembly is carried out in the reverse order.

Claims

1. A vortex mill containing a rotor, a stator and grinding elements mounted with the possibility of radial movement, characterized in that the rotor and stator are assembled from flat rings made of sheet steel, grooves alternating with slots are made in the edges of a larger number of flat rings, recesses and the slots of the rings form grooves on the rotor and stator surfaces facing each other, grinding elements in the form of plates are placed in the grooves formed by the slots.

2. The vortex mill according to claim 1, characterized in that the rotor and stator contain at least one flat ring with slots, overlapping grooves formed by the recesses of other flat rings.

3. The vortex mill according to claim 1, characterized in that to ensure the radial movement of the grinding elements they are connected to the pushers, one end of which by means of a pin engages with a groove whose ends are different from the axis of the rotor, made, for example, in an auxiliary end ring .