RU2751840C1

RU2751840C1 - Centrifugal disc shredder

Info

Publication number: RU2751840C1
Application number: RU2020139328A
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Семикопенко; Александр Эдуардович Севостьянов; Егор Алексеевич Бороздин; Денис Александрович Беляев
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2021-07-19

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to devices for grinding various materials and can be used in the production of building materials, as well as in other industries. The centrifugal disc shredder contains a cylindrical body 1 with a loading 2 and unloading 3 nozzles, the upper 4 and lower 5 disks rotating oppositely. The lower disk 5 has an upper conical surface with an angle of inclination of the generatrix to the horizon that exceeds the angle of the natural slope of the material. The gap between the upper conical surface of the lower disk 5 and the lower conical surface of the upper disk 4 decreases uniformly from the center of the disks 4, 5 to their periphery. In this case, an angle is formed between the lower conical surface of the upper disk 4 and the upper conical surface of the lower disk 5. On these surfaces, radial edges 7 and 8 are fixed, the height of which decreases uniformly from the center of disks 4 and 5 to their periphery. A concentric trough 10 with a cross-section in the form of a semicircle is rigidly fixed to the end of the upper disk 4 by the upper edge 9. To the end of the lower disk 5, the impact elements 11 are rigidly and evenly attached, under which the horizontal ring 12 is rigidly fixed. In the inner cavity of the concentric chute 10, the bump elements 13 are rigidly fixed, the internal profile of which corresponds to the external profile of the impact elements 11 in compliance with the technological gap. In the lower sector 14 of the concentric trough 10, through radial prismatic holes 15 are made along its perimeter, the width of the smaller upper base of which is equal to (0.1...0.5) ∙ Dmax, where Dmax is the maximum size of the crushed material. The diameter of the horizontal ring 12 located under the concentric chute 10, with a gap exceeding Dmax, exceeds the diameter of the upper disc 4.

EFFECT: chopper provides an increase in the efficiency of the working process.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для измельчения различных материалов и может быть использовано при производстве строительных материалов, а также в других отраслях промышленности.The invention relates to a device for grinding various materials and can be used in the production of building materials, as well as in other industries.

Известна конструкция центробежного дискового измельчителя (Семикопенко И.А., Воронов В.П., Беляев Д.А., Маняхин А.С. Определение мощности, затрачиваемой на измельчение частицы между двумя коническими поверхностями // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2018. № 5. С. 78-81), содержащего цилиндрический корпус, внутри которого расположены два вращающихся в противоположных направлениях верхний и нижний диски с конической рабочей поверхностью.The design of a centrifugal disc grinder is known (Semikopenko I.A., Voronov V.P., Belyaev D.A., Manyakhin A.S. Shukhov. 2018. No. 5. P. 78-81), containing a cylindrical body, inside which there are two upper and lower discs rotating in opposite directions with a conical working surface.

Известна конструкция центробежной ударной мельницы (Авторское свидетельство СССР на изобретение №671839, ВО2С 13/14, опубл. 05.07.1979, бюл. № 25), содержащей ступенчатый корпус, каждая последующая ступень в котором, считая по ходу перемещения материала, выполнена большего диаметра, горизонтально расположенный в корпусе ступенчатый ротор с билами, загрузочный и разгрузочный патрубок.Known design of a centrifugal impact mill (USSR author's certificate for invention No. 671839, BO2C 13/14, publ. 07/05/1979, bull. No. 25), containing a stepped body, each subsequent stage in which, counting along the movement of the material, is made of a larger diameter , a stepped rotor with beaters horizontally located in the housing, loading and unloading branch pipes.

Технической проблемой известных конструкций является низкая эффективность процесса измельчения и низкая тонкость помола.The technical problem of the known designs is the low efficiency of the grinding process and the low fineness of grinding.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, принятым за прототип, является центробежный дисковый измельчитель (Патент РФ на полезную модель № 145376, В02 С 13/20, опубл. 20.09.2014, бюл. № 26), содержащий цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся плоские верхний и нижний диски с ударными элементами, ударные элементы выполнены в виде спирали, которые на верхнем и нижнем дисках направлены в противоположные стороны.The closest technical solution to the proposed one, taken as a prototype, is a centrifugal disc grinder (RF patent for utility model No. 145376, В02 С 13/20, publ. 09/20/2014, bull. No. 26), containing a cylindrical body with loading and unloading pipes , oppositely rotating flat upper and lower disks with impact elements, impact elements are made in the form of a spiral, which on the upper and lower disks are directed in opposite directions.

C существенными признаками заявленного изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками и противоположно вращающиеся верхний и нижний диски.The following set of prototype features coincides with the essential features of the claimed invention: a cylindrical body with loading and unloading nozzles and oppositely rotating upper and lower discs.

Однако известное устройство характеризуется низкой эффективностью процесса измельчения. Это связано с отсутствием дополнительного измельчения материала в периферийной зоне с непрерывным отводом готового продукта.However, the known device is characterized by a low efficiency of the grinding process. This is due to the absence of additional grinding of the material in the peripheral zone with continuous removal of the finished product.

Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения за счет дополнительного воздействия на материал в периферийной зоне с непрерывным отводом готового продукта.The invention is aimed at increasing the efficiency of the grinding process due to additional impact on the material in the peripheral zone with continuous removal of the finished product.

Это достигается тем, что центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски. Согласно предложенному решению нижний диск имеет верхнюю коническую поверхность с углом наклона образующей к горизонту, превышающем угол естественного откоса материала. Зазор между верхней конической поверхностью нижнего диска и нижней конической поверхностью верхнего диска равномерно уменьшается от центра дисков к их периферии. При этом образуется угол между нижней конической поверхностью верхнего диска и верхней конической поверхностью нижнего диска, на которых закреплены радиальные ребра с высотой, равномерно уменьшающейся от центра дисков к их периферии. К торцу верхнего диска жестко закреплен верхней кромкой концентрический желоб с поперечным сечением в форме полукольца. К торцу нижнего диска жестко и равномерно прикреплены ударные элементы, под которыми жестко закреплено горизонтальное кольцо. Во внутренней полости концентрического желоба жестко закреплены отбойные элементы, внутренний профиль которых соответствует внешнему профилю ударных элементов с соблюдением технологического зазора. В нижнем секторе концентрического желоба по его периметру выполнены сквозные радиальные призматические отверстия, ширина меньшего верхнего основания которых равна (0,1...0,5)⋅D_max, где D_max – максимальный размер измельчаемого материала. Диаметр расположенного под концентрическим желобом горизонтального кольца, с зазором, превышающим D_max, превышает диаметр верхнего диска.This is achieved by the fact that the centrifugal disc grinder contains a cylindrical body with loading and unloading nozzles, oppositely rotating upper and lower discs. According to the proposed solution, the lower disc has an upper conical surface with an angle of inclination of the generatrix to the horizon that exceeds the angle of repose of the material. The gap between the upper conical surface of the lower disc and the lower conical surface of the upper disc decreases uniformly from the center of the discs to their periphery. In this case, an angle is formed between the lower conical surface of the upper disk and the upper conical surface of the lower disk, on which radial ribs are fixed with a height that decreases uniformly from the center of the disks to their periphery. A concentric groove with a semicircle-shaped cross section is rigidly fixed to the end of the upper disk with its upper edge. Impact elements are rigidly and evenly attached to the end of the lower disc, under which a horizontal ring is rigidly fixed. In the inner cavity of the concentric chute, baffle elements are rigidly fixed, the inner profile of which corresponds to the outer profile of the striking elements in compliance with the technological gap. In the lower sector of the concentric trough, through radial prismatic holes are made along its perimeter, the width of the smaller upper base of which is equal to (0.1 ... 0.5) ⋅D _max , where D _max is the maximum size of the crushed material. The diameter of the horizontal ring located under the concentric groove, with a gap exceeding D _max , exceeds the diameter of the upper disc.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен разрез А - А на фиг.2 (продольный разрез измельчителя); на фиг.2 – разрез Б-Б на фиг. 1 (нижний диск); на фиг. 3 – разрез В-В на фиг. 1 (концентрический желоб), на фиг. 4 - вид Г на фиг. 1(концентрический желоб, ударные элементы и отбойные элементы).The essence of the invention is illustrated by a drawing, where figure 1 shows a section A - A in figure 2 (longitudinal section of the grinder); figure 2 - section b-b in fig. 1 (lower disc); in fig. 3 - section B-B in Fig. 1 (concentric groove), FIG. 4 is a view D in FIG. 1 (concentric chute, impact elements and baffles).

Центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками, противоположно вращающиеся верхний 4 и нижний 5 диски. Верхний диск 4 вращается от загрузочного патрубка 2, а нижний диск 5 вращается от нижнего вала 6. Нижний диск 5 имеет верхнюю коническую поверхность с углом наклона образующей к горизонту, превышающем угол естественного откоса материала. Зазор между верхней конической поверхностью нижнего диска 5 и нижней конической поверхностью верхнего диска 4 равномерно уменьшается от центра дисков 4 и 5 к их периферии. При этом образуется угол между нижней конической поверхностью верхнего диска 4 и верхней конической поверхностью нижнего диска 5. На данных поверхностях закреплены, например сваркой, радиальные ребра, соответственно 7 и 8, с высотой, равномерно уменьшающейся от центра дисков 4 и 5 к их периферии. К торцу верхнего диска 4 жестко закреплен, например сваркой, верхней кромкой 9 концентрический желоб 10 с поперечным сечением в форме полукольца. К торцу нижнего диска 5 жестко и равномерно прикреплены, например сваркой, ударные элементы 11, под которыми жестко закреплено горизонтальное кольцо 12. Во внутренней полости концентрического желоба 10 жестко закреплены, например сваркой, отбойные элементы 13, внутренний профиль которых соответствует внешнему профилю ударных элементов 11 с соблюдением технологического зазора. В нижнем секторе 14 концентрического желоба 10 по его периметру выполнены сквозные радиальные призматические отверстия 15, ширина меньшего верхнего основания которых равна (0,1...0,5)⋅D_max, где D_max – максимальный размер измельчаемого материала. Диаметр расположенного под концентрическим желобом 10 горизонтального кольца 12, с зазором, превышающим D_max, превышает диаметр верхнего диска 4. В случае необходимости имеется возможность поднятия верхнего диска 4 за счет пружинной опоры 16.The centrifugal disc grinder contains a cylindrical body 1 with a loading 2 and 3 unloading nozzles, oppositely rotating upper 4 and lower 5 discs. The upper disk 4 rotates from the loading branch pipe 2, and the lower disk 5 rotates from the lower shaft 6. The lower disk 5 has an upper conical surface with an angle of inclination of the generatrix to the horizon exceeding the angle of repose of the material. The gap between the upper conical surface of the lower disc 5 and the lower conical surface of the upper disc 4 decreases uniformly from the center of the discs 4 and 5 to their periphery. In this case, an angle is formed between the lower conical surface of the upper disk 4 and the upper conical surface of the lower disk 5. Radial ribs, respectively 7 and 8, are fixed on these surfaces, for example by welding, with a height uniformly decreasing from the center of the disks 4 and 5 to their periphery. To the end face of the upper disk 4 is rigidly fixed, for example by welding, with the upper edge 9 of a concentric groove 10 with a cross-section in the form of a half-ring. Impact elements 11 are rigidly and evenly attached to the end face of the lower disc 5, for example by welding, under which a horizontal ring 12 is rigidly fixed. In the inner cavity of the concentric groove 10, baffle elements 13 are rigidly fixed, for example by welding, the inner profile of which corresponds to the outer profile of the impact elements 11 in compliance with the technological gap. In the lower sector 14 of the concentric groove 10 along its perimeter, through radial prismatic holes 15 are made, the width of the smaller upper base of which is equal to (0.1 ... 0.5) ⋅D _max , where D _max is the maximum size of the crushed material. The diameter of the horizontal ring 12 located under the concentric groove 10, with a gap exceeding D _max , exceeds the diameter of the upper disc 4. If necessary, it is possible to raise the upper disc 4 by means of the spring support 16.

Центробежный дисковый измельчитель работает следующим образом. Измельчаемый материал, например известняк влажностью до 2%, попадает в загрузочный патрубок 2, затем в рабочий объем между коническими поверхностями нижнего 5 и верхнего 4 дисков, вращающихся в противоположные стороны соответственно от нижнего вала 6 и загрузочного патрубка 2. Частицы материала направляются на верхнюю коническую поверхность нижнего диска 5, и попадают на радиально расположенные ребра 8. Частицы материала захватываются радиальными ребрами 8 нижнего диска 5 и перемещаются вдоль их рабочей поверхности. При наличии радиальных ребер 7 на нижней поверхности верхнего диска 4, вращающихся в противоположном нижнему диску 5 направлении, частицы материала разрушаются в рабочем пространстве между радиальными ребрами 7 и 8 двух дисков 4 и 5 за счет ударных, раздавливающих и истирающих нагрузок. При достижении необходимого размера частицы материала проходят рабочее пространство между двумя дисками 4 и 5 и направляются к периферийной части верхнего 4 и нижнего 5 дисков. Предварительно измельченные частицы материала достигают ударных элементов 11. Затем частицы за счет центробежной силы направляются в технологический зазор между ударными элементами 11, принадлежащими нижнему диску 5, и отбойными элементами 13, принадлежащими верхнему диску 4, вращающемуся в противоположном направлении. Частицы измельчаются до тех пор, пока не пройдут через сквозные радиальные призматические отверстия 15 в нижнем секторе 14 концентрического желоба 10. Таким образом, осуществляется непрерывный отвод готового продукта из зоны дополнительного измельчения материала. Затем частицы готового материала попадают на горизонтальное кольцо 12 и через кольцевой зазор, по высоте превышающий D_max, выносятся в сторону разгрузочного патрубка 3. Недробимые куски материала разгружаются за счет поднятия верхнего диска 4 при сжатии пружинной опоры 16. Готовый продукт вылетает из корпуса 1 через разгрузочный патрубок 3. Для повышения интенсивности перемещения частиц от центра нижнего диска 5 к его периферии верхняя поверхность нижнего диска 5 выполнена конической с углом наклона образующей, превышающей угол естественного откоса материала. Так как частицы материала при перемещении от центра к периферии дисков 4 и 5 уменьшаются в размерах, соответственно, уменьшается высота радиальных ребер 7 и 8 двух дисков 4 и 5 от их центра к периферии. При этом вертикальный зазор между противостоящими радиальными ребрами 7 и 8 двух дисков 4 и 5 равномерно уменьшаются от центра дисков 4 и 5 к их периферии от D_maxдо (0,1...0,5)⋅D_max. Форма внутренней поверхности концентрического желоба 10 с отбойными элементами 13 и ударных элементов 11 исключает забивание материалом концентрического желоба 10. Форма поперечного сечения сквозных радиальных призматических отверстий 15 исключает забивание данных отверстий частицами материала при их вертикальном движении в направлении горизонтального кольца 12. Зазор между нижней поверхностью концентрического желоба 10 и верхней поверхностью горизонтального кольца 12 обеспечивает необходимую пропускную способность периферийной зоны дополнительного измельчения материала. Конструкция центробежного дискового измельчителя с противоположно вращающимися верхним 4 и нижним 5 дисками с радиальными ребрами, соответственно 7 и 8, а также с ударными элементами 11 и отбойными элементами 13 и сквозными радиальными призматическими отверстиями 15 позволяет обеспечить дополнительное воздействие на материал в периферийной зоне с непрерывным отводом готового продукта.The centrifugal disc grinder works as follows. The crushed material, for example limestone with a moisture content of up to 2%, enters the feed nozzle 2, then into the working volume between the conical surfaces of the lower 5 and upper 4 discs, rotating in opposite directions, respectively, from the lower shaft 6 and the feed nozzle 2. Material particles are directed to the upper conical the surface of the lower disk 5, and fall on the radially located ribs 8. Particles of material are captured by the radial ribs 8 of the lower disk 5 and move along their working surface. In the presence of radial ribs 7 on the lower surface of the upper disk 4, rotating in the opposite direction to the lower disk 5, material particles are destroyed in the working space between the radial ribs 7 and 8 of the two disks 4 and 5 due to impact, crushing and abrasive loads. When the required size is reached, the particles of the material pass the working space between the two discs 4 and 5 and are directed to the peripheral part of the upper 4 and lower 5 discs. The pre-crushed material particles reach the impact elements 11. The particles are then directed by centrifugal force into the technological gap between the impact elements 11 belonging to the lower disc 5 and the baffle elements 13 belonging to the upper disc 4 rotating in the opposite direction. The particles are crushed until they pass through the through radial prismatic holes 15 in the lower sector 14 of the concentric chute 10. Thus, the finished product is continuously removed from the zone of additional grinding of the material. Then the particles of the finished material fall on the horizontal ring 12 and through the annular gap, in height exceeding D_max, are carried out towards the unloading branch pipe 3. Non-crushed pieces of material are unloaded due to the raising of the upper disk 4 when the spring support 16 is compressed. The finished product flies out of the housing 1 through the discharge nozzle 3. To increase the intensity of the movement of particles from the center of the lower disk 5 to its periphery, the upper surface of the lower disk 5 is made conical with an angle of inclination of the generatrix exceeding the angle of natural slope of the material. Since material particles decrease in size when moving from the center to the periphery of discs 4 and 5, accordingly, the height of the radial ribs 7 and 8 of the two discs 4 and 5 decreases from their center to the periphery. In this case, the vertical gap between the opposing radial ribs 7 and 8 of the two disks 4 and 5 decreases uniformly from the center of the disks 4 and 5 to their periphery from D_maxup to (0.1 ... 0.5) ⋅D_max... The shape of the inner surface of the concentric chute 10 with baffle elements 13 and striking elements 11 excludes clogging of the concentric chute 10 by the material 10. The cross-sectional shape of the through radial prismatic holes 15 excludes clogging of these holes by material particles during their vertical movement in the direction of the horizontal ring 12. The gap between the lower surface of the concentric chute 10 and the upper surface of the horizontal ring 12 provides the required throughput of the peripheral zone of additional grinding of the material. The design of a centrifugal disc grinder with oppositely rotating upper 4 and lower 5 discs with radial ribs, respectively 7 and 8, as well as with impact elements 11 and baffle elements 13 and through radial prismatic holes 15 allows to provide additional impact on the material in the peripheral zone with a continuous discharge finished product.

Все вышесказанное позволит повысить эффективность процесса измельчения, тем самым увеличить производительность по готовому классу измельчаемого материала.All of the above will increase the efficiency of the grinding process, thereby increasing the productivity for the finished class of material to be ground.

Claims

A centrifugal disc grinder containing a cylindrical body with loading and unloading nozzles, oppositely rotating upper and lower discs, characterized in that the lower disc has an upper conical surface with an angle of inclination of the generatrix to the horizon that exceeds the angle of repose of the material, a gap between the upper conical surface of the lower disc and the lower conical surface of the upper disc decreases uniformly from the center of the discs to their periphery, forming an angle between the lower conical surface of the upper disc and the upper conical surface of the lower disc, on which radial ribs are fixed with a height that decreases uniformly from the center of the discs to their periphery, to the end of the upper of the disk is rigidly fixed by the upper edge of a concentric groove with a cross-section in the form of a half-ring, and striking elements are rigidly and evenly attached to the end of the lower disk, under which a horizontal ring is rigidly fixed, while in the inner cavity of the concentric the chutes are rigidly fixed fender elements, the inner profile of which corresponds to the outer profile of the striking elements in compliance with the technological gap, in the lower sector of the concentric chute along its perimeter, through radial prismatic holes are made, the width of the smaller upper base of which is equal to (0.1 ... 0.5) ⋅D _max , where D _max is the maximum size of the crushed material, and the diameter of the horizontal ring located under the concentric groove with a gap exceeding D _max exceeds the diameter of the upper disc.