RU2791748C1

RU2791748C1 - Centrifugal disc grinder

Info

Publication number: RU2791748C1
Application number: RU2022121663A
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Семикопенко; Дмитрий Владимирович Карпачев; Александр Михайлович Акупиян; Ольга Викторовна Наумова
Filing date: 2022-08-09
Publication date: 2023-03-13

Abstract

FIELD: material grinding.

SUBSTANCE: devices for grinding various materials, used in the production of construction materials, as well as in other industries A centrifugal disc grinder is proposed, which contains opposed rotating upper and lower discs. Radial ribs are fixed on the lower surface of the upper disc, and radial and curvilinear ribs are successively fixed on the upper surface of the lower disk opposite to the direction of its rotation. The vertical gap between the lower surface of the upper disk and the upper surface of the lower disc decreases uniformly from the centre of the disks to their periphery. There is a vertical technological gap between the ribs of the two discs, and their height decreases towards the periphery in proportion to the decrease in the vertical gap between the surfaces of the upper and lower discs. Between adjacent side surfaces of the corresponding radial and curvilinear ribs, a recess is made on the upper surface of the lower disc, in front of which arcuate limiters are fixed in the centre of the lower disc.

EFFECT: improving the efficiency of the grinding 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 devices 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; Семикопенко И.А., Фадин Ю.М., Горбань Т.Л., Трофимов И.О. Условие преодоления частицей материала радиально расположенного барьера, закрепленного на горизонтальном роторе // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2015. №1. С.78-79), содержащего цилиндрический корпус, внутри которого расположены два вращающихся в противоположных направлениях верхний и нижний диски с рабочей поверхностью.The design of a centrifugal disc grinder is known (Semikopenko I.A., Voronov V.P., Belyaev D.A., Manyakhin A.S. Determination of the power spent on grinding a particle between two conical surfaces // Bulletin of the BSTU named after V.G. Shukhova, 2018. No. 5. P.78-81; Semikopenko I.A., Fadin Yu.M., Gorban T.L., Trofimov I.O. The condition for a material particle to overcome a radially located barrier fixed on a horizontal rotor // Bulletin of BSTU named after V. G. Shukhov, 2015. No. 1. P. 78-79), containing a cylindrical body, inside of which there are two upper and lower disks rotating in opposite directions with a 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.A known design of a centrifugal impact mill (USSR author's certificate for the invention No. 671839, VO2S 13/14, publ. 05.07.1979, bull. No. 25), containing a stepped housing, each subsequent stage in which, counting in the direction of material movement, is made of a larger diameter , a stepped rotor with beaters horizontally located in the housing, a loading and unloading branch pipe.

Технической проблемой известных конструкций является низкая эффективность процесса измельчения и низкая тонкость помола.The technical problem of 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, B02 C 13/20, publ. 09/20/2014, bull. No. 26), containing a cylindrical body with loading and unloading nozzles , oppositely rotating flat upper and lower disks with impact elements, the impact elements are made in the form of a spiral, which are directed in opposite directions on the upper and lower disks.

C существенными признаками заявленного изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками и противоположно вращающиеся верхний и нижний диски.With the essential features of the claimed invention coincides with the following set of features of the prototype: 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 классификации материала по крупности при его движении от центра дисков к периферии, а также с отсутствием селективного воздействия на материал.However, the known device is characterized by low efficiency of the grinding process. This is due to the lack of classification of the material by size when it moves from the center of the disks to the periphery, as well as the lack of a selective effect on the material.

Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения за счет классификации материала по крупности при его движении от центра дисков к периферии, а также селективного воздействия на материал.The invention is aimed at increasing the efficiency of the grinding process by classifying the material by size as it moves from the center of the disks to the periphery, as well as by selective action on the material.

Это достигается тем, что центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски.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 disks.

Согласно предложенному решению на нижней конической поверхности верхнего наклонного диска жестко закреплены радиальные ребра. На верхней поверхности нижнего горизонтального диска противоположно направлению его вращения последовательно и жестко закреплены радиальные и криволинейные ребра. Вертикальный зазор между нижней конической поверхностью верхнего наклонного диска и верхней поверхностью нижнего горизонтального диска равномерно уменьшается от центра дисков к их периферии от (1,1...1,2)D_maxдо (0,1...0,5)D_max, где D_max - максимальный размер частиц измельчаемого материала. Между ребрами двух дисков имеется вертикальный технологический зазор, а их высота уменьшается к периферии пропорционально уменьшению вертикального зазора между поверхностями верхнего наклонного и нижнего горизонтального дисков. Между смежными боковыми поверхностями соответствующего радиального и криволинейного ребра на верхней поверхности нижнего горизонтального диска выполнено углубление с минимальной шириной, превышающей 2D_max, и высотой, равной (0,1...0,2) D_max, перед которым в центре нижнего горизонтального диска жестко закреплены дугообразные ограничители, высота которых равна высоте радиальных и криволинейных ребер, а радиус равен внутреннему радиусу загрузочного патрубка.According to the proposed solution, radial ribs are rigidly fixed on the lower conical surface of the upper inclined disk. On the upper surface of the lower horizontal disk, opposite to the direction of its rotation, radial and curvilinear ribs are sequentially and rigidly fixed. The vertical gap between the lower conical surface of the upper inclined disk and the upper surface of the lower horizontal disk decreases uniformly from the center of the disks to their periphery from (1.1...1.2)D _max to (0.1...0.5)D _max , where D _max - the maximum particle size of the crushed material. There is a vertical technological gap between the edges of the two disks, and their height decreases towards the periphery in proportion to the decrease in the vertical gap between the surfaces of the upper inclined and lower horizontal disks. Between adjacent side surfaces of the corresponding radial and curvilinear ribs on the upper surface of the lower horizontal disk, a recess is made with a minimum width exceeding 2D _max and a height equal to (0.1 ... 0.2) D _max , in front of which in the center of the lower horizontal disk arcuate limiters are rigidly fixed, the height of which is equal to the height of the radial and curvilinear ribs, and the radius is equal to the inner radius of the loading pipe.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен продольный разрез измельчителя; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (дугообразный ограничитель); на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1 (радиальные ребра верхнего диска); на фиг.4 - разрез В-В на фиг.2 (углубление).The essence of the invention is illustrated by the drawing, where figure 1 shows a longitudinal section of the chopper; figure 2 - section A-A in figure 1 (arc-shaped limiter); figure 3 - section B-B in figure 1 (radial ribs of the upper disk); figure 4 - section B-B in figure 2 (recess).

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. На нижней конической поверхности 7 верхнего наклонного диска 4 жестко закреплены, например сваркой, радиальные ребра 8. На верхней поверхности 9 нижнего горизонтального диска 5 противоположно направлению его вращения последовательно и жестко закреплены, например сваркой, радиальные 10 и криволинейные 11 ребра. Вертикальный зазор между нижней конической поверхностью 7 верхнего наклонного диска 4 и верхней поверхностью 9 нижнего горизонтального диска 5 равномерно уменьшается от центра дисков 4 и 5 к их периферии от (1,1...1,2)D_maxдо (0,1...0,5)D_max, где D_max - максимальный размер частиц измельчаемого материала. Между ребрами 8 и 10, 11 двух дисков 4 и 5 имеется вертикальный технологический зазор, а их высота уменьшается к периферии пропорционально уменьшению вертикального зазора между нижней поверхностью 7 верхнего наклонного диска 4 и верхней поверхностью 9 нижнего горизонтального диска 5. Между смежными боковыми поверхностями соответствующего радиального 10 и криволинейного 11 ребра на верхней поверхности 9 нижнего горизонтального диска 5 выполнено углубление 12 с минимальной шириной, превышающей 2D_max, и высотой, равной (0,1...0,2) D_max, перед которым в центре нижнего горизонтального диска 5 жестко закреплены, например сваркой, дугообразные ограничители 13, высота которых равна высоте радиальных 10 и криволинейных 11 ребер, а радиус равен внутреннему радиусу загрузочного патрубка 2. В случае необходимости имеется возможность поднятия верхнего наклонного диска 4 за счет пружинной опоры 14.The centrifugal disc grinder contains a cylindrical body 1 with loading 2 and unloading 3 branch pipes, oppositely rotating upper 4 and lower 5 disks. The upper disk 4 rotates from the loading pipe 2, and the lower disk 5 rotates from the lower shaft 6. On the lower conical surface 7 of the upper inclined disk 4, radial ribs 8 are rigidly fixed, for example by welding. On the upper surface 9 of the lower horizontal disk 5, opposite to the direction of its rotation sequentially and rigidly fixed, for example by welding, radial 10 and curvilinear 11 ribs. The vertical gap between the lower conical surface 7 of the upper inclined disk 4 and the upper surface 9 of the lower horizontal disk 5 decreases uniformly from the center of the disks 4 and 5 to their periphery from (1.1...1.2)D _max to (0.1. ..0.5)D _max , where D _max is the maximum particle size of the crushed material. Between the ribs 8 and 10, 11 of the two disks 4 and 5 there is a vertical technological gap, and their height decreases towards the periphery in proportion to the decrease in the vertical gap between the lower surface 7 of the upper inclined disk 4 and the upper surface 9 of the lower horizontal disk 5. Between adjacent side surfaces of the corresponding radial 10 and curvilinear ribs 11 on the upper surface 9 of the lower horizontal disk 5 there is a recess 12 with a minimum width exceeding 2D _max and a height equal to (0.1 ... 0.2) D _max , in front of which in the center of the lower horizontal disk 5 rigidly fixed, for example by welding, arcuate limiters 13, the height of which is equal to the height of the radial 10 and curvilinear 11 ribs, and the radius is equal to the inner radius of the boot pipe 2. If necessary, it is possible to raise the upper inclined disk 4 due to the spring support 14.

Центробежный дисковый измельчитель работает следующим образом. Измельчаемый материал, например известняк влажностью до 2%, попадает в загрузочный патрубок 2, затем в рабочий объем между верхней поверхностью 9 нижнего горизонтального диска 5 и нижней поверхностью 7 верхнего наклонного диска 4, вращающихся в противоположные стороны соответственно от нижнего вала 6 и загрузочного патрубка 2. Частицы материала направляются на верхнюю поверхность 9 нижнего горизонтального диска 5, огибают дугообразные ограничители 13 и попадают на рабочую поверхность радиальных ребер 10 данного диска. Частицы материала захватываются радиальными ребрами 10 нижнего горизонтального диска 5 и перемещаются вдоль их рабочей поверхности. При этом крупные частицы, преодолевая барьер радиальных ребер 10 нижнего горизонтального диска 5 за счет силы Кориолиса, направляются в углубления 12 и захватываются задней криволинейной боковой стенкой данного углубления 12 по направлению вращения нижнего диска 5. При этом задняя криволинейная боковая стенка углубления 12 совпадает с криволинейной рабочей поверхностью следующего криволинейного ребра 11. Таким образом, осуществляется классификация материала по крупности при движении частиц от центра дисков 4 и 5 к их периферии. Одновременно происходит разрушение мелких частиц в вертикальном технологическом зазоре между передним радиальным ребром 10 нижнего горизонтального диска 5 и радиальным ребром 8, жестко закрепленным на нижней поверхности 7 верхнего наклонного диска 4. Разрушение крупных частиц происходит при их движении в направлении периферии дисков 4 и 5 вдоль задней криволинейной боковой стенки углубления 12, так как крупные частицы не могут преодолеть вертикальный барьер, представляющий собой высоту углубления 12 и высоту криволинейного ребра 11. Разрушение крупных частиц также происходит в вертикальном технологическом зазоре между криволинейным ребром 11 нижнего горизонтального диска 5 и радиальным ребром 8 верхнего наклонного диска 4. Разрушение мелких и крупных частиц осуществляется между противоположно вращающимися наклонным 4 и горизонтальным 5 дисками за счет нагрузок на срез, раздавливание и истирание. Так как частицы при движении от центра дисков 4 и 5 к их периферии уменьшаются в размерах соответственно, уменьшается высота радиальных ребер 8, а также радиальных ребер 10 и криволинейных ребер 11. Так как длина криволинейных ребер 11 превышает длину радиальных ребер 10, то крупные частицы проходят от центра дисков 4 и 5 к их периферии большее расстояние и находятся в рабочем объеме большее время. При большем времени нахождения в рабочем объеме, крупные частицы воспринимают большее число воздействий со стороны криволинейных 11 и радиальных 10 и 8 ребер нижнего 5 и верхнего 4 дисков. Это соответствует задаче получения однородного по крупности продукта при измельчении крупных и мелких частиц. При достижении необходимого размера частицы материала направляются в сторону периферии нижнего горизонтального диска 5. Недробимые куски материала разгружаются за счет поднятия верхнего наклонного диска 4 при сжатии пружинной опоры 14. Готовый продукт выносится воздушным потоком из корпуса 1 через разгрузочный патрубок 3. Для исключения забивания материалом зазоров между попарно закрепленными радиальными 10 и криволинейными 11 ребрами минимальное расстояние между ними на нижнем горизонтальном диске 5 превышает 2D_max. Для исключения попадания полидисперсного измельчаемого материала из центра нижнего горизонтального диска 5 в углубления 12 перед данными углублениями на нижнем горизонтальном диске 5 жестко закреплены дугообразные ограничители 13.Centrifugal disc grinder works as follows. The crushed material, for example, limestone with a moisture content of up to 2%, enters the boot pipe 2, then into the working volume between the upper surface 9 of the lower horizontal disk 5 and the lower surface 7 of the upper inclined disk 4, rotating in opposite directions from the lower shaft 6 and the boot pipe 2, respectively The material particles are directed to the upper surface 9 of the lower horizontal disk 5, go around arcuate limiters 13 and fall on the working surface of the radial ribs 10 of this disk. The material particles are captured by the radial ribs 10 of the lower horizontal disk 5 and move along their working surface. In this case, large particles, overcoming the barrier of the radial ribs 10 of the lower horizontal disk 5 due to the Coriolis force, are directed into the recesses 12 and are captured by the rear curved side wall of this recesses 12 in the direction of rotation of the lower disk 5. In this case, the rear curvilinear side wall of the recess 12 coincides with the curvilinear working surface of the next curvilinear rib 11. Thus, the classification of the material by size is carried out when particles move from the center of the disks 4 and 5 to their periphery. At the same time, small particles are destroyed in the vertical technological gap between the front radial rib 10 of the lower horizontal disk 5 and the radial rib 8 rigidly fixed on the lower surface 7 of the upper inclined disk 4. The destruction of large particles occurs when they move in the direction of the periphery of the disks 4 and 5 along the rear curvilinear side wall of the recess 12, since large particles cannot overcome the vertical barrier, which is the height of the recess 12 and the height of the curvilinear rib 11. The destruction of large particles also occurs in the vertical technological gap between the curved rib 11 of the lower horizontal disk 5 and the radial rib 8 of the upper inclined disk 4. The destruction of small and large particles is carried out between oppositely rotating inclined 4 and horizontal 5 disks due to loads on shear, crushing and abrasion. Since the particles, when moving from the center of disks 4 and 5 to their periphery, decrease in size, respectively, the height of the radial ribs 8 decreases, as well as the radial ribs 10 and curvilinear ribs 11. Since the length of the curved ribs 11 exceeds the length of the radial ribs 10, large particles pass from the center of disks 4 and 5 to their periphery a greater distance and stay in the working volume for a longer time. With a longer residence time in the working volume, large particles perceive a greater number of influences from the curvilinear 11 and radial 10 and 8 ribs of the lower 5 and upper 4 discs. This corresponds to the problem of obtaining a product of uniform size when grinding large and small particles. When the required size is reached, the material particles are directed towards the periphery of the lower horizontal disk 5. Non-crushable pieces of material are unloaded by raising the upper inclined disk 4 when the spring support 14 is compressed. between pairs of fixed radial 10 and curvilinear 11 ribs, the minimum distance between them on the lower horizontal disk 5 exceeds 2D_max. To prevent the polydisperse ground material from the center of the lower horizontal disk 5 from getting into the recesses 12 in front of these recesses on the lower horizontal disk 5, arcuate limiters 13 are rigidly fixed.

Конструкция центробежного дискового измельчителя с противоположно вращающимися верхним наклонным и нижним горизонтальным дисками с радиальными и криволинейными ребрами, а также с углублениями на нижнем горизонтальном диске позволяет обеспечить классификацию материала по крупности при его движении от центра дисков к периферии, а также селективное воздействие на измельчаемый материал. Все вышесказанное позволит повысить эффективность процесса измельчения, тем самым увеличить производительность по готовому классу измельчаемого материала.The design of a centrifugal disc grinder with counter-rotating upper inclined and lower horizontal discs with radial and curvilinear ribs, as well as recesses on the lower horizontal disc, makes it possible to classify the material by size as it moves from the center of the discs to the periphery, as well as to selectively affect the crushed material. All of the above will improve the efficiency of the grinding process, thereby increasing productivity in terms of the finished class of crushed material.

Claims

Centrifugal disk grinder, containing a cylindrical body with loading and unloading pipes, oppositely rotating upper and lower disks, characterized in that radial ribs are rigidly fixed on the lower conical surface of the upper inclined disk, on the upper surface of the lower horizontal disk opposite to the direction of its rotation, sequentially and rigidly fixed radial and curvilinear ribs, the vertical gap between the lower conical surface of the upper inclined disk and the upper surface of the lower horizontal disk decreases uniformly from the center of the disks to their periphery from (1.1...1.2) D _max to (0.1... 0.5) D _max , where D _max is the maximum particle size of the crushed material, there is a vertical technological gap between the ribs of two disks, and their height decreases towards the periphery in proportion to the decrease in the vertical gap between the surfaces of the upper inclined and lower horizontal disks, between adjacent side surfaces the corresponding radial and curvilinear ribs on the upper surface of the lower horizontal disk make a recess with a minimum width exceeding 2D _max and a height equal to (0.1 ... 0.2) D _max , in front of which arcuate limiters, the height of which is equal to the height of the radial and curvilinear ribs, and the radius is equal to the inner radius of the loading pipe.