SU950435A1

SU950435A1 - Mill for fine disintegration

Info

Publication number: SU950435A1
Application number: SU792737001A
Authority: SU
Inventors: Станислав Афанасьевич Алехин; Анатолий Васильевич Марков
Original assignee: Среднеазиатский научно-исследовательский институт природного газа
Priority date: 1979-03-26
Filing date: 1979-03-26
Publication date: 1982-08-15
Also published as: BG30357A1; CS220594B1; DD148561A3

Description

1one

Изобретение относитс к устройствам , предназначенным дл измельчени твердой фазы различных суспензий , в частности буровых растворов, и может быть применено в нефтегазодобывающей промышленности, а также в строительной, химической и других отрасл х народного хоз йства.The invention relates to devices designed for grinding the solid phase of various suspensions, in particular drilling fluids, and can be applied in the oil and gas industry, as well as in construction, chemical and other sectors of the national economy.

Известны бисерные мельницы, содержащие корпус размольной камеры, ,Q приводную мешалку и мелющие тела . 1.Known bead mills, containing the grinding chamber body, Q drive agitator and grinding bodies. one.

В этой мельнице мешалка выполнена с конусообразными дисками, подкрепленными плоскими ребрами разгона. При этом предполагаетс , что возврат ,j мелющих тел обеспечиваетс упругой энергией удара о стенки камеры этих тел. Однако не каждое мелющее тело, попавшее в свободное пространство, обладает такой энергией; к тому же 20 удар о стенки в жидкости вл етс значительно диесппативным.In this mill, the agitator is made with cone-shaped discs, supported by flat ribs of acceleration. It is assumed that the return, j of the grinding bodies, is provided by the elastic energy of impact against the walls of the chamber of these bodies. However, not every grinding body in free space has such energy; In addition, a 20 blow to the walls in a liquid is significantly dispositive.

Наиболее (злизкой к изобретению по технической сущности вл етс The most (closest to the invention to the technical essence is

мельница дл тонкого измельчени , преимущественно буровых растворов, содержаща цилиндрическую вертикальную размольную камеру с нижней подачей исходного материала и верхним разгрузочным окном готового продукта, а также приводной вал с закрепленными на нем перфорированными дисками, образующими последовательно расположенные рабочие зоны, в которых размещены шаровые измелвчающие тела с постепенным уменьшением их размеров при переходе в последующую рабочую зону в направлении разгрузочного окна tZ.a mill for fine grinding, mainly drilling fluids, containing a cylindrical vertical grinding chamber with a lower supply of raw material and an upper discharge window of the finished product, as well as a drive shaft with perforated discs fixed on it, forming successive working areas in which ball-shaped grinding bodies with a gradual decrease in their size when moving to the next working area in the direction of the discharge window tZ.

Недостатком указанной мельницы вл етс то, что под действием 1Гентробежных сил мелющие тела вытесн ютс в свободное пространство между стенкой камеры и кра ми дисков, а затем напором суспензий поднимаютс в верхнюю часть камеры. В результате этого размол дисперсной фазы происходит лишь в ограниченном объемеThe disadvantage of this mill is that, under the action of 1GM, the grinding bodies are displaced into the free space between the wall of the chamber and the edges of the disks, and then with the pressure of the suspensions rise to the upper part of the chamber. As a result, the grinding of the dispersed phase occurs only in a limited volume.

размольной камеры. Кроме того, дл мельницы характерно отсутствие возможности увеличени времени размола дл частиц крупной фракции дисперсной фазы, так как через свободное пространство выноситс напором люба фракци суспензии. К тому же аналогично мелким телам частицы крупной фракции вытесн ютс в свободное пространство центробежными силами быстрее , чем частицы мелкодисперсные.grinding chamber. In addition, the mill is characterized by the inability to increase the grinding time for particles of a large fraction of the dispersed phase, since any fraction of the suspension is carried through the free space. Moreover, similarly to small bodies, particles of a large fraction are displaced into free space by centrifugal forces faster than particles are fine.

Цель изобретени - повышение степени измельчени путем равномерного распределени мелющих тел.The purpose of the invention is to increase the degree of grinding by uniform distribution of the grinding bodies.

Указанна цель достигает тем, что в мельнице дл тонкого измельчени , преимущественно буровых растворов , содержащей цилиндрическую вертикальную размольную камеру с нижней подачей исходного материала и верхним разгрузочным окном готового продукта, а также приводной вал с закрепленными на нем перфорированными дисками, образующими последовательно расположенные рабочие зоны , в которых размещены шаровые измельчающие тела с постепенным уменьшением их размеров при переходе в последующую рабочую зону в направлении разгрузочного окна, диски снабжены лопаст ми , выполненными в виде части ленточной винтовой поверхности и установленными по окружности дисков со стороны разгрузочного окна.This goal is achieved by the fact that in a mill for fine grinding, predominantly drilling fluids, containing a cylindrical vertical grinding chamber with a lower feed of the source material and an upper discharge window of the finished product, as well as a drive shaft with perforated disks fixed on it, forming successive working zones, in which spherical grinding bodies are placed with a gradual decrease in their size during the transition to the next working area in the direction of the discharge chamber a, wheels provided with blades made in the form of a strip helical surface portion and mounted on disc from the circumference of the discharge box.

На фиг.1 схематически показана мельница дл тонкого измельчени с мелющими телами в .виде бисера, общий вид (условно в рабочем состо нии ); на фиг.2 - диск, вид сверху; на фиг.З - то же, вид снизу.Fig. 1 schematically shows a mill for fine grinding with grinding bodies in the form of beads, a general view (conditionally in working condition); figure 2 is a disk, top view; on fig.Z - the same, bottom view.

Мельница состоит из цилиндрической размольной камеры 1, в которой на валу 2 размещены диски The mill consists of a cylindrical grinding chamber 1, in which disks are placed on the shaft 2

(количество .аискд в определ етс из конструктивных и Технологических соображений) таким образом, что кажда пара дисков образует с боковыми стенками размольной камеры 1 обособленные секции 6 и 7 а верх-НИИ диск 3 и нижний диск 5 образуют соответственно с верхней и нижней торцовыми стенками размольной камеры 1 и ее боковыми стенками обособленные секции 8 и 9. В дисках выполнены по всей пдощади сквозные отверсти 10-12 соответственно , причем диаметры отверстии 12 диска 5 ( первого по входу смеси меньше .среднего диаметра агрегатированных частиц и комков, но бол,ьше среднего диаметра единичной частицы, а диаметр отверстий 10 диска 3 (последнего по ходу смеси, меньше среднего диаметра единичной частицы, но больше диаметра частицы, измельченной до заданного значени . Секции 6-8 заполнены мелющими телами , диаметр которых больше диаметра соответствующих диаметров отверстий 12, 11 и 10 соответствующих дисков .(the amount of akisk in is determined from structural and Technological considerations) in such a way that each pair of disks forms with the side walls of the grinding chamber 1 separate sections 6 and 7 and the upper-SRI disk 3 and the lower disk 5 form respectively the upper and lower end walls grinding sections 1 and its side walls are separated sections 8 and 9. In the disks, through holes 10–12 are made throughout the area, respectively, and the diameters of hole 12 of disk 5 (the first inlet mixture is smaller than the average diameter of the aggregated parts q and lumps, but more than the average diameter of a single particle, and the diameter of the holes 10 of the disk 3 (the latter along the course of the mixture is less than the average diameter of a single particle, but larger than the diameter of a particle crushed to a given value. Sections 6-8 are filled with grinding bodies, diameter which is larger than the diameter of the corresponding diameters of the holes 12, 11 and 10 of the respective disks.

Нижние поверхности дисков оснащены радиальными ребрами 16. Высота ребер убывает вдоль радиуса диска по направлению от вала 2 к периферии диска, а по форме ребра 16 выполнены изогнутыми таким образом, чтобы выпукла сторона была направлена по ходу вращени 2 и дисков.The lower surfaces of the disks are equipped with radial ribs 16. The height of the ribs decreases along the radius of the disk from the shaft 2 to the disk periphery, and in the shape of the ribs 16 are curved so that the convex side is directed along the rotation 2 and disks.

Верхние поверхности дисков выполнены с лопаст ми 17, представл юЩими собой часть ленточной винтовой поверхности.The upper surfaces of the discs are made with blades 17, representing a part of a tape helical surface.

Лопасти 17 выполнены изогнутыми. При этом их вогнута поверхность обращена в сторону вала 2. Расположени лопастей 17 на дисках таковы; чтобы при вращении диска мелющие тела, скопившиес у периферийной части диска, т.е. у боковых стенок размольной камеры 1, при движении вдоль лопасти приобретали направление траектории движени в сторону центральной части диска. При этом с целью исключени возможности попадани мелющих тел и крупных частиц в зону между боковой стейкой размольной камеры и лопастью 17 с последующим слипанием в большую массу лопасть 17 закреплена на диске таким образом, что ее нижний край приближаетс к валу по мере вращени диска, а верхний край образует линию, параллельную контуру диска. Корпус размольной камеры 1 снабжен. входным дл суспензии патрубком 18 и выходным дл продиспергированной смеси патрубком 19, оборудованным сеткой 20, служащей дл задержки мелющих тел 15 в секции 8.The blades 17 are made curved. In this case, their concave surface faces the shaft 2. The blades 17 located on the disks are as follows; when the disk rotates, the grinding bodies accumulated at the peripheral part of the disk, i.e. at the side walls of the grinding chamber 1, when moving along the blade, they acquired the direction of the movement path towards the central part of the disk. In order to prevent the grinding bodies and large particles from entering the zone between the side steak of the grinding chamber and the blade 17 and then sticking together into a large mass, the blade 17 is fixed on the disk in such a way that its bottom edge approaches the shaft as the disk rotates. the edge forms a line parallel to the contour of the disk. The housing of the grinding chamber 1 is provided. the inlet for suspension by the nozzle 18 and the outlet for the prodispersed mixture by the nozzle 19, equipped with a grid 20, which serves to delay the grinding bodies 15 in section 8.

Мельница работает следующим образом .The mill works as follows.

Предварительно приготовленна смесь из жидкой и твердой фаз в виде суспензии под напором поступает 5 в размольную камеру 1 заполн после довательно все секции 9,7, 6 и 8. При вращении вала 2 с жестко закрепленными на нем дисками 3-5 мелющие тела 13-15 начинают разгон тьс за счет трени с поверхности дисков. Под действием напора потока жидкости , направленного вверх, частицы твердой фазы и мелющие тела также направл ютс вверх, а под действием центробежных сил, возбуждаемых в потоке жидкости вращающимис дисками, частицы твердой фазы и мелющие тела стрем тс к боковым стенкам размольной камеры 1, При движении мелющих тел происходит их соударение и перемещение впло ную друг к другу. Частицы твердой фа зы, попавшие между мелющими телами, испытывают большое и достаточно высокоинтенсивное число ударов, в результате чего происходит их измельчение . мелющие тела и частицы твердой фазы, попавшие первоначально в центральную зону размольной камеры 1, вблизи вала 2 наход тс как бы в застойной зоне и перемещаютс недостаточно интенсивно. Разгон мелющих тел и частиц твердой фазы в зону интенсивного перемещени и соударени мелющих тел достигаютс радиальными ребрами 16. При вращении дисков и соприкосновении мелющих тел с выпуклой стороной ребра 16 (фиг.З) мелющее тело приобретает не только посту пательное, но и вращательное движени и направл етс в сторону боковой стенки размольной камеры 1 по сложно траектории, соудар сь по пути с дру гими мелющими телами. Уменьшение высоты ребер 16 от центра (вала 2) к переферии увелич1+вает рабочую зону секции 6-9 без сни жени отталкивающих мелющие тела уси лий от центра с периферии и, кроме того, не позвол ет ребрам 16 играть роль равноплощадной мешалки, котора бы просто толкала от себ мелющие те ла, не создава им сложной траектори движени . Однако мелющие тела и час- тицы твердой фазы, сгруппировавшиес под действием центробежных сил на пе риферии у боковых стенок размольной камеры 1, двигаютс с равномерной скоростью, несколько меньшей скорост вращени дисков одной общей массой. Движение мелющих тел и твердых частиц от стенок размольной камеры 1 в 5 центральную часть достигаетс воздействием лопастей 17. Ребра 16 и лопасти 17 позвол ет создать дл мелющих тел и твердых частиц сложное и посто нное по всему объему перемещение друг относительно друга, вращение вокруг друг друга и собственной оси, что приводит к интенсификации диспергирующего воздействи на частицы твердой фазы суспензии. В данной мельнице диски образуют с боковыми и торцовыми стенками размольной камеры замкнутые секции, позвол ющие проходить потоку суспензии только сквозь отверсти в дисках, . но преп тствующие перемещению из секции в секцию мелющим телам и частицам твердой фазы определенной величины. Дл этого отверсти 12 в диске 5 выполнены диаметром, меньшим диаметра мелющих тел 13 и меньшим диаметра комков и агретированных частиц твердой фазы, но большем среднего диаметра единичных твердых частиц . В этом случае агретированные частицы не попадают в секцию 7 из секции 9 до тех пор, пока не измельчаютс до величины средней единичной частицы, а мелющие тела не попадают из одной секции в другую, где бы они могли скопитьс в одну массу, что снизило бы интенсивность диспергировани и увеличило гидравлические сопротивлени . Отверсти 10 в диске 3 имеют диаметр меньше, чем диаметр единичной частицы, но больше заданной режимом измельчени диаметр частицы. Таким образом, на выход из секции 8 бисерной мельницы к патрубку 19 не могут поступить частицы величиной , большей заданного режимом дис пергировани . Такое исполнение позвол ет выбирать наиболее оптимальное соотношение диаметров мелющих тел в каждой из секций, дл каждого данного размера подлежащих измельчению частиц твердой фазы с учетом их первоначальной прочности. формула изобретени Мельница дл тонкого измельчени , преимущественно буровых растворов, содержаща цилиндрическую вертикальную размольную камеру сThe pre-prepared mixture of liquid and solid phases in the form of a suspension under pressure enters 5 into the grinding chamber 1 successively filled all sections 9.7, 6 and 8. When the shaft 2 rotates with disks 3-5 fixed to it, grinding bodies 13-15 start to accelerate due to friction from the surface of the disks. Under the action of the pressure of the upward flow of fluid, particles of the solid phase and the grinding bodies are also directed upwards, and under the action of centrifugal forces excited in the flow of liquid by rotating disks, the particles of the solid phase and the grinding bodies tend to the side walls of the grinding chamber 1. the grinding bodies collide and move toward each other. The particles of the solid phase trapped between the grinding bodies experience a large and fairly high-intensity number of blows, as a result of which they are crushed. grinding bodies and particles of the solid phase, which initially fell into the central zone of the grinding chamber 1, near the shaft 2 are, as it were, in a stagnant zone and do not move sufficiently intensively. The acceleration of grinding media and particles of the solid phase into the zone of intense movement and impact of grinding media is achieved by radial ribs 16. When the disks rotate and the grinding bodies touch the convex side of the rib 16 (FIG. 3), the grinding body acquires not only progressive, but also rotational movement is directed towards the side wall of the grinding chamber 1 along a complicated trajectory, striking along the way with other grinding bodies. Reducing the height of the ribs 16 from the center (shaft 2) to the periphery increases the working area of section 6-9 without reducing the repulsive grinding bodies of efforts from the center from the periphery and, moreover, does not allow the ribs 16 to play the role of an equidistant stirrer that she simply pushed the grinding bodies away from herself without creating a complex trajectory of motion for them. However, the grinding bodies and particles of the solid phase, grouped under the action of centrifugal forces on the periphery at the side walls of the grinding chamber 1, move at a uniform speed, somewhat less than the speed of rotation of the disks by one total mass. The movement of the grinding bodies and solids from the walls of the grinding chamber 1 to 5 central part is achieved by the impact of the blades 17. The ribs 16 and the blades 17 allow you to create for the grinding bodies and solid particles a complex and constant throughout the volume movement relative to each other, rotation around each other and its own axis, which leads to an intensification of the dispersing effect on the particles of the solid phase of the suspension. In this mill, discs with closed side and end walls of the grinding chamber are closed sections that allow only the holes in the discs to pass through the slurry stream. but preventing movement from section to section of grinding bodies and particles of the solid phase of a certain size. For this, the holes 12 in the disk 5 are made with a diameter smaller than the diameter of the grinding bodies 13 and smaller than the diameter of lumps and agglomerated particles of the solid phase, but larger than the average diameter of single solid particles. In this case, the aggregated particles do not fall into section 7 of section 9 until they are crushed to the size of an average single particle, and the grinding bodies do not fall from one section to another, where they could accumulate into one mass, which would reduce the intensity dispersion and increased hydraulic resistance. The holes 10 in the disk 3 have a diameter smaller than the diameter of a single particle, but larger than the particle diameter specified by the grinding mode. Thus, at the exit from section 8 of the bead mill, no particles 19 of a size larger than the specified dispersion mode can reach the nozzle 19. This design allows you to select the most optimal ratio of the diameters of the grinding bodies in each of the sections, for each given size of the solid phase particles to be ground, taking into account their initial strength. invention Mill for fine grinding, predominantly drilling muds, comprising a cylindrical vertical grinding chamber with

нижней подачей исходного материала и верхним разгрузочным окном готового продукта, а также приводной вал с закрепленными на не перфорированными дисками, образующими последовательно расположенные рабочие зоны, в которых размещены шаровые измельчающие тела с постепенным уменьшением их размеров при переходе в последующую рабочую зону в направлении разгрузочного окна, отличающа с тем, что,с целью повышени степени измельчени путем более равномерного распределени мелйщих тел, диски снабжены лопаст ми, выполненными в виде части ленточной винтовой поверхности и установленными по окружности дисков со стороны разгрузочного окна.bottom feed of the source material and the top discharge window of the finished product, as well as the drive shaft with fixed perforated discs forming successive working areas in which ball grinding bodies are placed with a gradual decrease in their size during the transition to the next working zone in the direction of the discharge window, characterized in that, in order to increase the degree of grinding by more uniform distribution of grinding media, the disks are provided with blades made as part of tapes full-time screw surface and circumferentially mounted disks on the side of the discharge window.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1. Авторское свидетельство СССР № 447498, кл. Е 21 В 21/00, 1972.1. USSR author's certificate No. 447498, cl. E 21 B 21/00, 1972.

2. Magmi11-New wet gr ind ing divice .- Paint Manufacture, 1977,47, ff 10, p.31-32.2. Magmi11-New wet gr ind ing divice .- Paint Manufacture, 1977.47, ff 10, p.31-32.

Г7G7

/5/five

Claims

Claim ? ⁵ Mill for fine grinding, mainly drilling fluids, containing a cylindrical vertical grinding chamber with

7 '950435 by the lower feed of the starting material and the upper discharge window of the finished product, as well as the drive shaft with perforated disks fixed on it, forming successively located working zones in which ball grinding bodies are placed with a gradual decrease in their size when moving to the next working zone in the direction discharge window, characterized in that, in order to increase the degree of grinding by more even distribution of grinding bodies, the disks are equipped with blades made in the form of frequent tape drives and the helical surface defined by the circumference

5 from the discharge window.