SK1272010A3

SK1272010A3 - Method of high-energy milling

Info

Publication number: SK1272010A3
Application number: SK127-2010A
Authority: SK
Inventors: Silvester Bucek
Original assignee: Raton, S.R.O.
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-05-03

Abstract

Spôsob vysokoenergetického mletia a homogenizácie pevných, tekutých a viacfázových materiálov, ktorého podstata spočíva vtom, že sa materiál podrobí fyzikálnej úprave spočívajúcej v odovzdaní kinetickej energie čiastočkám upravovaného materiálu pomocou voľných rázov pracovných telies, vzájomnými zrážkami jednotlivých čiastočiek vo víroch turbulentného prúdenia média prostredia za pracovnými telesami a prostredníctvom zvukových a ultrazvukových vín generovaných pri odtrhávaní medznej vrstvy prúdenia média prostredia za pracovnými telesami a/alebo pri uvoľnení kompresie média prostredia pri protismemom pohybe pracovných telies v zariadení pozostávajúcom z dvoch súosových, nezávisle od seba otočných kruhových rotorov, ktoré sa môžu otáčať v rovnakom alebo opačnom smere s rozdielnou rýchlosťou dv s priemerom Dl aD2, umiestnených vo valcovej komore s priemerom D3 a výškou Hk, medzi ktorými je ponechaná medzera s hrúbkou Hp, na každom sú upevnené v pravidelných rozostupoch pracovné telesá zoskupené vždy aspoň tri do aspoň jedného radu a/alebo viac radov v tvare medzikružia ohraničeného vnútornou kružnicou s priemerom a/priemeroch Dil - na vonkajšiu kružnicu s priemerom a / priemeroch Del-n, pričom výška pracovných telies h je max H1-0, 01Hl s výnimkou, keď sa Dl nerovná D2 ana obvode rotora s väčším priemerom je umiestnený rad pracovných telies, ktorých výška h =max H3-0, 01H3 a je obmedzená len výškou valca komory, a tvar pracovných telies v reze kolmom na os otáčania rotorov má charakter asymetrických aerodynamických profilov, obmedzených úsečkami alebo časťami kriviek z množiny kružnica, elipsa, parabola, hyberbola, sínusoida, tangenciála, zaisťujúceho vírenie mé dia prostredia a generovanie zvukových a ultrazvukových rázov pri odtrhávaní medznej vrstvy média prostredia na hornej - nekonvexnej strane aerodynamického profilu a/alebo pri uvoľnení kompresie média prostredia spôsobené vztlakovou silou na spodnej - konvexnej časti asymetrického aerodynamického profilu pri približovaní a odďaľovaní pracovných telies umiestnených v susedných pracovných radoch, pričom veľkosť, tvar, rozstupy a pozície pracovných telies sú vždy v každom jednom rade rovnaké.A method of high-energy grinding and homogenization of solid, liquid and multiphase materials, the essence of which lies in the fact that the material is subjected to physical treatment consisting in transferring kinetic energy to the particles of the treated material by means of free impacts of the working bodies, mutual collisions of individual particles in vortices of turbulent flow of the medium behind the working bodies and through sound and ultrasonic waves generated when tearing off the boundary layer of the flow of the medium behind the working bodies and/or when releasing the compression of the medium during the counter-rotating movement of the working bodies in a device consisting of two coaxial, independently rotating circular rotors that can rotate in the same or opposite direction with different speeds dv with diameters Dl and D2, placed in a cylindrical chamber with a diameter D3 and a height Hk, between which a gap of thickness Hp is left, on each of which working bodies are mounted at regular intervals, always grouped at least three in at least one row and/or more rows in the shape of an annulus bounded by an inner circle with a diameter and/diameters Dil - on an outer circle with a diameter and/diameters Del-n, while the height of the working bodies h is max H1-0, 01Hl except when Dl does not equal D2 and on the circumference of the rotor with a larger diameter there is a row of working bodies, the height of which h =max H3-0, 01H3 and is limited only by the height of the chamber cylinder, and the shape of the working bodies in a section perpendicular to the axis of rotation of the rotors has the character of asymmetric aerodynamic profiles, limited by segments or parts of curves from the set circle, ellipse, parabola, hyperbola, sinusoid, tangential, ensuring the swirling of the environment medium and the generation of sound and ultrasonic shocks when tearing off the boundary layer of the environment medium on the upper - non-convex side of the aerodynamic profile and/or when releasing the compression of the environment medium caused by the buoyancy force on the lower - of the convex part of the asymmetric aerodynamic profile when approaching and moving away from the working bodies located in adjacent working rows, while the size, shape, spacing and positions of the working bodies are always the same in each row.

Description

Oblasť techniky:Technical field:

Vynález sa týka spôsobu vysokoenergetického mletiaThe invention relates to a method of high energy milling

Doterajší stav techniky:BACKGROUND OF THE INVENTION:

V dnešnej dobe sa mletie využíva prakticky vo všetkých odboroch ľudskej činnosti. Homogenizácia, mletie a všeobecne zjemňovanie rôznych materiálov je nevyhnutnou súčasťou celého radu technologických procesov počnúc zmenou nerastných surovín, metalurgiou, cez výrobu stavebných hmôt, chémiu až po potravinárstvo a farmáciu.Nowadays grinding is used in practically all branches of human activity. Homogenization, grinding and general refining of various materials is an essential part of a whole range of technological processes, starting with the change of raw materials, metallurgy, through the production of building materials, chemistry to food and pharmacy.

Pre mletie materiálov sa využívajú zariadenia, ktoré sa nazývajú mlyny. Podľa kapacity týchto mlynov sú potom tieto rozdeľované na laboratórne, polo-prevádzkové a priemyselné. Za priemyselné mlyny sú zvyčajne považované zariadenia s kapacitou od stoviek kilogramov za hodinu až po niekoľko desiatok ton za hodinu. Okrem tohto sa mlyny delia na rad podskupín, podľa princípu mletia, alebo podľa typu použitých pracovných telies. Najbežnejšie v priemyselnej praxi používané mlyny sú guľové alebo tyčové mlyny a valcové mlyny. Valcové mlyny sa využívajú najčastejšie v potravinárskom priemysle, guľové a tyčové mlyny pri úprave nerastných surovín a v chemickom priemysle. Ďalej sa v priemyselnej praxi stretávame s ďalšími typmi mlynov, ako sú kotúčové vertikálne mlyny, odstredivo zotrvačné mlyny, prstencové, kladivové, atď.For the grinding of materials, equipment called mills is used. Depending on the capacity of these mills, they are then divided into laboratory, semi-operational and industrial. Industrial mills are generally considered to have a capacity ranging from hundreds of kilograms per hour to several tens of tonnes per hour. In addition, the mills are divided into a number of subgroups, according to the grinding principle or according to the type of working bodies used. The most commonly used mills in industry are ball or bar mills and roller mills. Roller mills are most commonly used in the food industry, ball mills and bar mills for mineral processing and in the chemical industry. Furthermore, in industrial practice we encounter other types of mills, such as disc vertical mills, centrifugal inertia mills, ring, hammer mills, etc.

Základnými cieľmi mletia je zjemnenie zrnitosti, respektíve zväčšenie merného povrchu látky, otvorenie a rozpojenie zŕn upravovaného materiálu, prípadne otvorenie a uvoľnenie obsahu buniek, organel,, bunkových stien ako sú celulózy, alebo deštrukcia stavebného materiálu, atď..The basic objectives of the milling are to refine the grain size, respectively to increase the specific surface of the fabric, to open and disintegrate the grains of the treated material, or to open and release the cell content, organelles, cell walls such as celluloses or destruction of building material.

Pre rôzne typy upravovaných materiálov sa zvyčajne používajú rôzne druhy mlynov, ktoré pracujú na princípe, ktorý sa pre mletie daného typu materiálu považuje za najvhodnejší. Súčasné technológie mletia majú ale rad nevýhod. Za hlavné nevýhody môžeme považovať vysokú energetickú náročnosť mletia a teda malú energetickú efektívnosť tohto procesu, klesajúcu efektivitu mletia zo zjemňovaním zrnitosti upravovaného materiálu a potom veľmi úzku špecializáciu jednotlivých mlynov pre určité špecifické typy materiálov, respektíve obmedzené konzistencie materiálov.Different types of mills are usually used for different types of treated materials, which work on the principle that is considered most suitable for grinding a given type of material. However, current grinding technologies have a number of disadvantages. The main drawbacks can be seen in the high energy intensity of the milling process and thus in the low energy efficiency of the process, the decreasing grinding efficiency by refining the grain size of the treated material and then the very narrow specialization of the individual mills for certain specific types of materials or limited material consistencies.

Vysoká energetická náročnosť mletia je daná predovšetkým konštrukciou väčšiny súčasných mlynov, ktorá je zameraná práve a len na zjemnenie zrnitosti a zväčšenie merného povrchu upravovanej látky. Pritom je zanedbávaný charakter vznikajúcich povrchov a zvýšenie hodnoty entalpie upravovaného materiálu, ktorý pri určitých spôsoboch mletia môže eliminovať vynakladanie energie na vytváranie neaktívnych povrchov veľkých rozmerov. Preto sa pri mletí efektívne využíva iba malá časť energie, a jej prevažná väčšina sa premení na teplo, ktoré nie je efektívne využité.The high energy intensity of the grinding is mainly due to the construction of most of the current mills, which is focused just and only on refining the grain size and increasing the specific surface of the treated substance. In doing so, the nature of the resulting surfaces and the increase in the enthalpy value of the material being treated are neglected, which in certain grinding processes can eliminate the expense of energy to produce inactive large surfaces. Therefore, only a small part of the energy is effectively used for grinding, and the vast majority of it is converted into heat that is not used efficiently.

z.from.

Úzka špecializácia pre určité konzistencie je daná tým, že väčšina zariadení využíva k mletiu mechanizmus drvenia a a rozotierania zrna (tlaku a strihu) medzi dvoma pracovnými telesami, resp. medzi pracovným telesom a plášťom pracovného priestoru. U rady typov materiálov môže dochádzať k jeho tečeniu (plasticita, elasticita), rozvrstvovaniu, rozvlákňovaniu a k následnej nízkej efektivite mletia a zanášaniu mlynov.The narrow specialization for certain consistencies is due to the fact that most devices use a mechanism of grinding and grinding of grain (pressure and shear) between two working bodies, respectively. between the working body and the working area jacket. Many types of materials can experience creep (plasticity, elasticity), stratification, pulping, and consequently low grinding efficiency and fouling of mills.

Nami predkladaný spôsob vysokorýchlostného mletia vo väčšine prípadov obmedzuje vyššie uvedené nevýhody, rozširuje možnosti spracovávaných materiálov, zvyšuje energetickú efektivitu mletia a umožňuje rýchle mletie niektorých materiálov až na submikronovú zrnitosť. Jeho základom je spojenie výhod konštrukcie kolíkových, vírivých a ultrazvukových mlynov.The high-speed milling process we present in most cases limits the above-mentioned disadvantages, extends the possibilities of the materials to be processed, increases the energy efficiency of the milling, and allows rapid grinding of some materials down to submicron grain. It is based on combining the advantages of pin, vortex and ultrasonic mill design.

Podstata vynálezu:SUMMARY OF THE INVENTION:

Predmetom vynálezu je spôsob vysokoenergetického mletia a homogenizácia pevných, tekutých a viacfázových materiálov, ktorého podstata spočíva v tom, že sa materiál podrobí fyzikálnej úprave, spočívajúcej v odovzdaní kinetickej energie čiastočkám upravovaného materiálu pomocou voľných rázov pracovných telies, vzájomnými zrážkami jednotlivých čiastočiek vo víroch turbulentného prúdenia média prostredia za pracovnými telesami a prostredníctvom zvukových a ultrazvukových vín generovaných pri odtrhávaní medznej vrstvy prúdenia média prostredia za pracovnými telesami a / alebo pri uvoľnení kompresie média prostredia pri protismernom pohybe pracovných telies v zariadení pozostávajúcom z dvoch súosových nezávisle na sebe otočných kruhových rotorov, ktoré sa môžu otáčať v rovnakom alebo opačnom smere s rozdielom rýchlosťou dv o priemere Dl a D2, umiestnených vo valcovej komore s priemerom D3 a výškou Hk, medzi ktorými je ponechaná medzera o hrúbke Hp a na každom z ktorých sú upevnené v pravidelných rozostupoch pracovné telesá zoskupené vždy aspoň tri do aspoň jednej rady a / alebo viac radov v tvare medzikružia ohraničeným vnútornú kružnicu s priemerom / priemeroch Dil-na vonkajšiu kružnicu s priemerom a / priemeroch Del-n, pričom výška pracovných telies h je max Hl-0,01H1 s výnimkou, kedy Dl nerovná D2 a na obvode rotora s väčším priemerom je umiestnená rad pracovných telies, ktorých výška h = max H3-0,01H3 a je obmedzená len výškou valca komory, a tvar pracovných telies v reze kolmom na os otáčania rotorov má charakter asymetrických aerodynamických profilov, obmedzených úsečkami, alebo časťami kriviek z množiny kružnica, elipsa, parabola, hyperbola, sínusoida, tangenciála, zaisťujúcimi vírenie média prostredia a generovanie zvukových a ultrazvukových rázov pri odtrhávaní medznej vrstvy média prostredia na hornej - nekonvexnej strane aerodynamického profilu a / alebo pri uvoľnení kompresie média prostredia spôsobenej vztlakovou silou na spodnej - konvexnej časti asymetrického aerodynamického profilu pri približovaní a odďaľovaní pracovných telies umiestnených v susedných pracovných radoch, pričom veľkosť, tvar, rozstupy a pozície pracovných telies sú vždy v každej jednej rade rovnaké a rozostúp medzi pracovnými telesami Ix v jednej rade nesmie prekročiť hodnotu určenú vzťahom 2dx. (Ix / (Ix. cos (2 0 / 3))), kolmá vzdialenosť susedných radov pracovných telies kDnx, vyjadrená ako rozdiel v priemere vnútornej kružnice série s väčším priemerom Dix a vonkanšej kružnice radu s menším priemerom Dex-1, kde x označuje číslo série pracovných telies z intervalu celých čísel 1 - n, nesmie byť väčší ako 3 (LX2 (dx (Ix. cos 0 x) 2). cos (0 x-0 0 x), kde Ix je dĺžka tetivy aerodynamického profilu pracovného telesa v danej rade, a x je počet pracovných telies v danej rade, dx je maximálna hrúbka daného profilu a zároveň pomer dx: lux je prirodzené číslo z intervalu hodnôt 0,07 -15 a 0 x je nábehový uhol profilu pracovného telesa v danej rade a 0 x je uhol, ktorý zvierajú dve rádiály kolmej na os rotácie rotorov s vrcholom v priesečníkov osi rotácie rotorov a príslušného disku rotora a ktoré sa dotýkajú začiatku nábehovej hrany susedných profilov pracovných telies v danej sérii pracovných telies a ktorý nadobúda hodnoty od 0,1 o do 72o, kde tvar pracovného telesa je charakterizovaný tvarom prednej hrany, ktorý môže byť, kruhový, klinový, ostrouhlý alebo tupouhlý, a polomerom nábehovej kružnice či polomerom kružnice opísanej nábežnej hrany a aerodynamickými charakteristikami asymetrického profilu - maximálnou hrúbkou profilu dxmax, polohou maximálnej hrúbky XTX (čo je vzdialenosť maximálnej hrúbky od prednej hrany ktorá pri subsonických obvodových rýchlostiach je menšia ako lux / 2 a pri supersonických rýchlostiach väčšia alebo rovná Ix / 2), maximálnym prehnutím m, polohou maximálneho prehnutie strednej krivky mx, polomerom nábežnej hrany alebo polomerom kružnice opísanej nábežnej hrany rx, pričom pre rx platí, že 2rn je menšia alebo rovná dxmax, a pre prípad, že profily nie sú tvorené časťami kružníc, vychádzajú výpočty a navrhnuté riešenia z teórie náhradných oblúkov, a kde pozícia pracovných telies v danej rade o tvare kružnice je daná veľkosťou a orientáciou nábehového uhla 0 x ktorý nadobúda hodnoty 0 / - 75o, ktorý možno prípadne v tomto intervale plynulé regulovať a pracovná obvodová rýchlosť otáčania rotorov nie je nižšia ako 30 m / sSUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method of high-energy grinding and homogenization of solid, liquid and multiphase materials by subjecting the material to a physical treatment consisting in delivering kinetic energy to the treated material particles by free impact of the working bodies by colliding individual particles in turbulent currents. environment media behind the workpieces and by means of sound and ultrasonic waves generated when tearing off the boundary layer of the environment medium behind the workpieces and / or releasing the compression of the environment medium in the opposite movement of the workpieces in a device consisting of two coaxial independent rotatable rotors can rotate in the same or in the opposite direction with a differential speed d1 of diameter D1 and D2, located in a cylindrical chamber with a diameter D3 and a height Hk between which a gap of thickness Hp is left and on each of which the working bodies are grouped at regular intervals at least three in at least one row and / or more rows in the shape of an annular circle bounded by an inner circle with diameter / diameters Dil-na outer circle with diameter and / diameters Del-n, where the height of the working bodies h is max Hl-0,01H1, with the exception that D1 does not equal D2 and on the periphery of a larger diameter rotor there is a series of working bodies whose height h = max H3-0,01H3 and limited only the height of the chamber cylinder, and the shape of the working bodies in a section perpendicular to the axis of rotation of the rotors has the character of asymmetric aerodynamic profiles limited by line segments or portions of a circle, ellipse, parabola, hyperbola, sinusoid, tangential. ultrasonic shocks when tearing off the boundary layer of the medium medium on the upper - non-convex side the aerodynamic profile and / or the release of the medium medium caused by buoyancy on the lower - convex part of the asymmetric aerodynamic profile when approaching and detaching workpieces located in adjacent work rows, the size, shape, spacing and positions of the workpieces being the same in each row and the spacing between workpieces Ix in one row must not exceed the value determined by 2dx. (Ix / (Ix. Cos (2 0/3))), the perpendicular distance of adjacent workbench rows kDnx, expressed as the difference in diameter of the inner circle of the larger diameter series Dix and the outer circle of the smaller diameter series Dex-1, where x denotes the number of work-body series from the integer interval 1 - n, shall not be greater than 3 (LX2 (dx (Ix. cos 0 x) 2). cos (0 x-0 0 x), where Ix is the workpiece aerodynamic profile length in a given row, ax is the number of workpieces in a given row, dx is the maximum thickness of the given profile and at the same time the ratio dx: lux is a natural number from 0.07 -15 and 0 x is the angle x is the angle between two radials perpendicular to the axis of rotation of the rotors, with the apex at the intersections of the axis of rotation of the rotors and the associated rotor disk, and which contact the beginning of the leading edge of adjacent workpiece profiles in the series da of the value from 0,1 o to 72o, where the shape of the working body is characterized by the shape of the leading edge, which may be circular, wedge, acute or obtuse, and the radius of the leading edge or radius of the described leading edge and aerodynamic characteristics of the asymmetric profile - maximum thickness the dxmax profile, the maximum thickness position XTX (which is the distance of the maximum thickness from the leading edge which is less than lux / 2 at subsonic peripheral speeds and greater than or equal to Ix / 2 at supersonic speeds), the leading edge radius or circle radius of the described leading edge rx, where rx is 2rn less than or equal to dxmax, and in the case that the profiles are not part of circles, the calculations and suggested solutions are based on the substitute arc theory and where bodies in a row about you the circle is given by the size and orientation of the starting angle 0 x, which takes the values 0 / - 75o, which can be continuously adjusted in this interval and the working peripheral speed of the rotors is not lower than 30 m / s

Výhodne je možné na vnútornej stene valcovej komory umiestniť v pravidelných rozostupoch aspoň tri pracovné telesá do radu obdobne ako sú rady pracovných telies umiestnené na rotore / rotoroch, a ktoré môžu mať tvar dosiek, klinov alebo iných aerodynamických profilov, umiestnených v smere nerovnobežnom zo smerom tangenciálnym k obvodu komory, a zároveň rovnobežne alebo nerovnobežné zo smerom osi rotácie rotorov, ktorých smer umiestnenie a sklon voči smeru tangenciálnemu ku stene komory či nábežný uhol je možné regulovať.Advantageously, at least three workpieces may be arranged in a row at regular intervals on the inner wall of the cylindrical chamber, similarly to the workpieces rows located on the rotor / rotors and which may have the shape of plates, wedges or other aerodynamic profiles disposed in a direction non-parallel to the tangential direction to the circumference of the chamber and at the same time parallel or non-parallel to the axis of rotation of the rotors, the direction of position and inclination of which is tangential to the chamber wall or the leading angle can be controlled.

Výhodne je možné vytvarovať hornú - nekonvexnú stranu aerodynamického profilu pracovného telesa tak, že v reze rovnobežnom s rovinou rotácie rotorov táto strana nie je tvorená jednou úsečkou alebo krivkou ale je tvorená dvomi rôznymi čiarami, s ktorých druhá vzhľadom k smeru otáčania má väčšie zakrivenie, resp zviera väčší uhol s tangenciálou smeru otáčania rotora, čím sa zabezpečí skokové zníženie tlaku na tejto strane profilu, stabilizácia bodu separácie úplavy medznej vrstvy, čo vedie k zabezpečeniu potrebnej veľkosti turbulentných výrov úplavy a frekvencie ich odtrhávania, a zabezpečenie potrebnej frekvencie ultrazvukových impulzov.Advantageously, it is possible to shape the upper - non-convex side of the aerodynamic profile of the working body such that, in a section parallel to the plane of rotation of the rotors, this side is not formed by a single line or curve but formed by two different lines with the other having a greater curvature or the animal has a larger angle with the tangential of the direction of rotation of the rotor, thereby providing a stepless pressure reduction on this side of the profile, stabilizing the boundary bed float separation point, resulting in the necessary size of turbulent bursts and burst frequency and ultrasonic pulses.

Výhodne je možné v prípade, keď je opačná orientácia prehnutia či nábehového uhla u telies v susedných radoch a zároveň je zmysel otáčania rotorov opačný, generovať zvukové alebo / a ultrazvukové impulzy o veľmi vysokej intenzite.Advantageously, in the case where the opposite orientation of the deflection or lead-in angle of the bodies in adjacent rows and at the same time the sense of rotation of the rotors is reversed, it is possible to generate very high intensity sound and / or ultrasonic pulses.

Výhodne je možné vytvarovať pracovné telesá tak, že odtoková hrana základného aerodynamického profilu pracovného telesa má šírku menšiu ako nábehová hrana a / alebo možno na nekonvexnej strane základného aerodynamického telesa umiestniť aspoň jeden winglet v tvare aerodynamického profilu, symetrického podľa roviny otáčania rotora / ov, čo spôsobí sústredenie prúdenia média prostredia unášajúceho čiastočky upravovaného materiálu bližšie k rovine otáčania rotorov na zvýšenie účinnosti mletia a zníženie opotrebovania pasívnych častí rotora / ov a komory mlyna.Advantageously, the working bodies can be shaped such that the trailing edge of the working body aerodynamic profile has a width less than the leading edge and / or at least one winglet in the shape of the aerodynamic profile symmetrical to the rotor / s rotation plane can be placed on the non-convex side. causes the flow of the medium medium to entrain particles of the treated material closer to the rotational plane of the rotors to increase the grinding efficiency and reduce the wear of the passive parts of the rotor (s) and the mill chamber.

Spôsob podľa vynálezu využíva kombináciu niekoľkých fyzikálnych princípov na zdokonalenie konštrukcie zariadenia pre vysokorýchlostné a vysokoenergetické mletie, ktoré až doteraz boli využívané každý zvlášť pri konštrukcii rôznych zariadení - mlynov. Táto kombinácia umožňuje zrýchlenie procesu mletia, zníženie jeho energetickej náročnosti a u mnohých materiálov rýchle mletie až na submikrónovú zrnitosť, mechanochemickú aktiváciu látok a pre viaczložkové materiály ich veľmi dokonalú homogenizáciu.The method according to the invention utilizes a combination of several physical principles to improve the design of the high-speed and high-energy milling equipment, which have hitherto been used separately in the construction of different mills - mills. This combination allows acceleration of the grinding process, reduction of its energy consumption and, for many materials, fast grinding down to submicron grain size, mechanochemical activation of substances and their very perfect homogenisation for multi-component materials.

Ak je mletý vláknitý materiál, je výhodné použiť aspoň v prvých radoch pracovných telies tvar pracovných telies s ostroúhlými nábehovými hranami v tvare nožov, ktoré rozdelia vlákna na dostatočne krátke na to, aby mohli byť ďalej účinne deštruované zvukovými a ultrazvukovými vlnami. Spôsob podľa vynálezu má oproti doteraz bežne používaným metódam mletia niekoľko výhod.If the fiber material is ground, it is advantageous to use at least in the first rows of workpieces the shape of the workpieces with sharp-edged knife-shaped leading edges which divide the fibers into short enough to be further effectively destroyed by sound and ultrasonic waves. The process according to the invention has several advantages over conventional milling methods.

Prvou výhodou je, že účinnosť premeny spotrebovanej energie na zjemnenie zrnitosti, prírastok špecifického povrchu a prírastok vnútornej energie upravovaného materiálu je vyššia, než u väčšiny doteraz používaných zariadení a to najmä v oblasti mletia materiálov zo vstupnou zrnitosťou menšou ako 100 mm.The first advantage is that the conversion efficiency of the energy consumed to refine the grain size, the specific surface increment and the internal energy increment of the material to be treated is higher than in most of the devices used hitherto, particularly in the field of grinding materials with an inlet grain size of less than 100 mm.

Druhou výhodou je dokonalá homogenizácia viacfázových systémov, takže zariadenie je možné využívať aj ako homogenizér pre zmesi pevných látok a kvapalín a emulgátor pre zmesi kvapalín.The second advantage is the perfect homogenization of multiphase systems so that the device can also be used as a homogenizer for solid-liquid mixtures and an emulsifier for liquid-mixtures.

Vzhľadom k vysokému prírastku vnútornej energie upravovaného materiálu, možno toto zariadenie tiež používať ako mechanochemický aktivátor alebo priamo mechanochemický reaktor na vykonávanie vybraných reakcií v pevnom alebo kvapalnom skupenstve a pre rozklad niektorých látok, napríklad PCB či POPS.Due to the high internal energy gain of the material to be treated, this device can also be used as a mechanochemical activator or directly a mechanochemical reactor to perform selected solid or liquid reactions and to decompose some substances, such as PCBs or POPS.

Pre obmedzenie nadmerného opotrebovania pracovných telies je vhodné vytvárať tieto, alebo aspoň ich nábežné a odtokové hrany s materiálov s vysokou oteruvzdornosťou a tvrdosťou.In order to reduce excessive wear of the workpieces, it is advisable to form these, or at least their leading and trailing edges, with materials of high abrasion resistance and hardness.

XX

Príklady prevedenia vynálezu:Examples:

Príklad 1:Example 1:

Mlyn s možnosťou protibežného otáčania rotorov sa šestradovým kompletom rotorov, s osou otáčania rotorov umiestnenou horizontálne, v ktorom je v dvoch vnútorných radoch rotorov umiestnených 16 pracovných telies v tvare trojbokých hranolov pre predbežné hrubé mletie nárazom a v štyroch vonkajších radoch umiestnené pracovné telesá v tvare asymetrických aerodynamických profilov, ktoré v tretej a piatej sérii sú orientované spodnou - konvexnou stranou odvrátenou od osi otáčania rotorov a vo štvrtej a šiestej sérii k osi otáčania.Counter-rotating rotary mill with six-row rotor assembly, with a horizontal axis of rotation of the rotors with 16 internal triangular prisms for preliminary coarse impact milling and four outer series for asymmetric aerodynamic workpieces The profiles are oriented in the third and fifth series with the bottom - convex side facing away from the rotational axis of the rotors and in the fourth and sixth series to the axis of rotation.

Príklad 2:Example 2:

Mlyn s akceleračným diskom, jedným radom pracovných telies na rotore a radom pracovných telies na statore, s osou otáčania rotorov orientovanú zvisle, pričom pracovné telesá na rotore sú v tvare aerodynamických profilov, ktoré sú spodnou - konvexnou stranou orientované od osi otáčania rotorov a na stene pracovnej komory sú umiestnené pracovné telesá y tvare dosiek, ktoré majú sklon 45o k smeru tangenciálnemu k obvodu komory a s osou rotácie zvierajú uhol 15o, čo umožňuje okrem mletia separáciu častíc podľa ich veľkosti a špecifickej hmotnosti v prúdení média vo vnútri pracovnej komory.Accelerator disc mill, one rotor row and stator row, with rotors rotating vertically, with rotor rotors in the shape of aerodynamic profiles, which are bottom-convex side oriented from the rotational axis of the rotors and on the wall In the working chamber, there are plate-shaped working bodies having a inclination of 45 ° tangential to the periphery of the chamber and with an axis of rotation enclosing an angle of 15 °, allowing separation of particles according to their size and specific gravity in the flow of media inside the chamber.

Príklad 3:Example 3:

Homogenizátor a emulgátor s efektom čerpadla pre homogenizáciu a zjemňovanie pastovitých látok a vytváranie stabilných emulzií, s osou otáčania umiestnenou horizontálne a opačným zmyslom otáčania rotorov a kde sú na rotoroch umiestnené tri rady pracovných telies v tvare asymetrických aerodynamických profilov, orientovaných vždy spodnou - konvexnou stranou privrátenou k osi otáčania rotorov a s vonkajšou - nekonvexnou stanou obmedzenou dvomi plochami s rôznym zakrivením, pričom na jednom rotore sú umiestnené pracovné telesá prvej a tretej série, a na druhom rotore pracovné telesa druhej rady, ktorých nábežný uhol zviera 32o zo smerom tangenciálnym ku smeru otáčania daného rotora.Homogenizer and emulsifier with the effect of a pump for homogenizing and refining pastes and creating stable emulsions, with a rotational axis positioned horizontally and in the opposite direction of rotation of the rotors and where three rows of working bodies in the shape of asymmetric aerodynamic profiles to the axis of rotation of the rotors and to the non-convex outer boundary constrained by two faces of different curvature, with first and third series working bodies mounted on one rotor, and second-row working bodies having a 32 ° leading angle tangential to the direction of rotation rotor.

T?T?

häTdihäTdi

Tomóšikova 26Tomóšikova 26

821 01 Bratislava821 01 Bratislava

IČO: 31 715 389Company ID: 31 715 389

IČDPH: SK20206527;'/ID No: SK20206527; '/

Claims

P AT E ΝΤΟ CLAIMS:

Method for high energy milling and homogenization of solid, liquid and multiphase materials, characterized in that the material is subjected to a physical treatment consisting in transferring kinetic energy to particles of treated material by free impacts of working bodies by mutual collisions of individual particles in vortices of turbulent flow of medium by means of sound and ultrasonic waves generated when tearing off the boundary layer of the medium medium flow behind the workpieces and / or releasing the compression of the medium medium in the opposite movement of the working bodies in a device consisting of two coaxial independent rotatable circular rotors D1 and D2 are rotated in the same or in the opposite direction by the same and / or different speeds, located in a cylindrical chamber with a diameter D3 and a height Hk, with a gap of approx. the shrinkage Hp and on each of which the working bodies are grouped at regular intervals at least three in at least one row and / or more rows in the form of an annular circle bounded by an inner circle with a diameter / diameters Dil-on an outer circle with a diameter / diameters Del-n, wherein the height of the working bodies h is at most equal to H1 - 0.01 H1, except that D1 is not equal to D2 and a row of working bodies whose height h is at most equal to H3 0,01 H3 and limited only by height the chamber cylinder, and the shape of the working bodies in a section perpendicular to the axis of rotation of the rotors has the character of asymmetric aerodynamic profiles limited by line segments or portions of a circle, ellipse, parabola, hyperbola, sinusoid, tangential curve. when tearing off the boundary layer of the medium medium on the upper, non-convex side of the aerodynamic profile and / or releasing the compression medium of the environment caused by buoyancy on the lower, convex portion of the asymmetric aerodynamic profile when approaching and detaching workpieces located in adjacent work rows, the size, shape, spacing and position of the workpieces in each row the same and the spacing between workpieces Lx in one row is not greater than the value determined by 2dx. (Ix / (lx. Cos (2 0/3))), the perpendicular distance of adjacent rows of KDN workbenches, expressed as the difference in diameter of the inner circle of the larger diameter series Dix and the outer circle of the smaller diameter series Dex -1, where x denotes the number of working body series from the integer interval 1 - n, not greater than 3 (LX2 (dx (lx. cos El x) 2). cos (13 x-0 0 x), where lx is the workpiece aerodynamic profile length in a given row, ax is the number of workpieces in a given row, dx is the maximum thickness of the given profile and at the same time the ratio dx: lux is a natural number from the range 0,07 -15 and 0 x is the angle x is the angle between two radials perpendicular to the axis of rotation of the rotors with the apex at the intersection of the axis

Rotations of rotors and associated rotor disk and which contact the leading edge of adjacent workpiece profiles in a given row of workpieces and which range from 0.1 ° to 72 °, where the shape of the workpiece is characterized by the shape of the leading edge, which may be circular, wedge, acute or obtuse, and the leading circle radius or circle radius of the leading edge described, and the aerodynamic characteristics of the asymmetric aerodynamic profile, the maximum profile thickness dxmax, the position of the maximum thickness XTX, which is the maximum thickness distance from the front lux / 2 and at supersonic velocities greater than or equal to lx / 2, the maximum deflection m, the maximum deflection position of the median curve mx, the leading edge radius or the radius of the circle of the leading edge rx described, where rx is 2rn less or equal xmax, and in the case that the profiles are not made up of parts of circles, the calculations and proposed solutions are based on the theory of replacement arcs, and where the position of workpieces in a given row and circle shape is given by the size and orientation , which can optionally be continuously controlled at this interval and the working peripheral speed of the rotors is not less than 30 m / s.

Method according to claim 1, characterized in that at least three workpieces in a row are arranged at regular intervals on the inner wall of the cylindrical chamber similar to a series of workpieces placed on the rotor and / or rotors and having the form of plates, wedges or other the aerodynamic profiles located in a direction non-parallel from a direction tangential to the periphery of the chamber, and at the same time parallel or non-parallel to the axis of rotation of the rotors whose direction and inclination relative to the direction tangential to the chamber wall and lead angle can be controlled.

Method according to claim 1, characterized in that the upper, non-convex side of the aerodynamic profile of the working body is shaped such that, in a section parallel to the plane of rotation of the rotors, this side is formed by two different lines with which the other has a greater curvature. and / or the animal has a greater angle with the tangent of the direction of rotation of the rotor.

Method according to claim 1, characterized in that the orientation of the deflection and / or the lead-in angle of the working bodies in adjacent rows and the direction of rotation of the rotors are opposite.

Method according to claim 1, characterized in that the working bodies are shaped such that the trailing edge of the working body's aerodynamic profile has a width less than its leading edge and / or at least one aerodynamic winglet is located on the non-convex side of the body profile, symmetrical according to the plane of rotation of the rotor (s).