UA60370C2 - Спосіб вихрового здрібнення крихких матеріалів та млин для його здійснення - Google Patents

Abstract

Спосіб вихрового здрібнення крихких матеріалів включає формування несучого кільцевого вихрового потоку, здрібнення за рахунок співударів часток між собою і вилучення готового продукту. Усередині помольної камери шляхом введення енергоносія формують пару співвісних вихрових потоків з довільною віссю обертання у просторі так, щоб у зоні контакту осьові складові швидкості були різноспрямовані та рівні по величині, радіальні складові - різноспрямовані, а тангенціальні складові - односпрямовані, подання подрібнюваного матеріалу здійснюють у зону несучого вихору, забирання здрібненого матеріалу проводять із зони контакту вихрових потоків. Млин для вихрового здрібнення містить циліндричну помольну камеру, конічне дно, вихороутворювач з лопатями, відцентровий класифікатор, завантажувальний патрубок, розвантажувальний патрубок, сопла для подачі енергоносія. Сопла розміщені на кришці помольної камери тангенціально під кутом α до площини кришки, при цьому кут нахилу сопел α, діаметр сопел dc, число сопел Nc, тиск енергоносія на вході в сопло , діаметр D і висота Н помольної камери, діаметр Dвідсм. і висота встановлення патрубка відсмоктування hвідсм., лінійна швидкість на кінцях лопатей вихороутворювача V знаходяться у співвідношенні: Винахід дозволяє збільшити продуктивність млина при виході фракцій менше 5 мкм і забезпечити задану тонкість помелу.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до області сухого тонкого здрібнення крихких матеріалів і може бути використаний у 2 вогнетривкій, будівельній та хімічній галузях промисловості.

Відомий спосіб здрібнення крихких матеріалів, заснований на самоздрібненні часток у вихровому потоці (1).

Недоліком даного способу здрібнення є збільшений роздріб розмірів часток вихідної фракції та низька ефективність здрібнення при отриманні фракцій з розмірами часток менше 5мКм.

Найбільш близьким по технічній сутності та досяжності результату до запропонованого винаходу є спосіб 70 вихрового здрібнення крихких матеріалів, який включає формування несучого кільцевого вихрового потоку з вертикальною віссю обертання, здрібнення за рахунок співудару часток між собою та вилучення готового продукту (2).

Недоліком даного способу здрібнення є збільшений роздріб розмірів часток вихідної фракції та низька ефективність здрібнення при отриманні фракцій з розмірами часток менше 5мКм. 19 Відомий млин, що може бути використаний для сухого тонкого подрібнювання крихких матеріалів, заснований на самоподрібнюванні часток у вихрових потоках (3). Цей млин містить циліндричну помольну камеру, обертовий вихороутворювач, сопла для подачі енергоносія, завантажувальний і розвантажувальний патрубки.

Проте цей млин має недостатню продуктивність при виході тонких фракцій менше 5мкм і неможливість забезпечення заданої тонини помолу.

Найбільше близьким по технічній сутності і по досяжності результату є млин для сухого тонкого подрібнювання крихких матеріалів, що містить циліндричну помольну камеру, кришку та обертовий біля її дна вихороутворювач, виконаний у конічній частині зі змінними лопатями, встановленими під кутом 45" до осі млина, відцентровий сепаратор, патрубки завантаження і розвантаження матеріалу (4).

Цей млин також має недостатню продуктивність при виході тонких, менше бмкм, фракцій і неможливість с 22 забезпечення заданої тонини помолу. Регулювання тонини помолу у млині здійснюється зменшенням витрати Го) повітря через млин і збільшенням внаслідок цього періоду перебування часток у помольній камері, що в поєднанні зі зменшенням рівня швидкостей на 30-4095 по висоті помольної камери призводить до зменшення енергії співудару часток між собою і як слідство до зменшення ефективності подрібнювання в цілому, що знижує вихід тонких фракцій «5мкм, а також значно знижує продуктивність млина. о

В основу винаходу поставлене завдання удосконалення способу вихрового здрібнення крихких матеріалів та ча млина для його здійснення, для цього у способі вихрового здрібнення крихких матеріалів за рахунок формування усередині помольної камери щонайменше однієї пари співвісних вихрових потоків з довільно розташованою у о просторі віссю обертання забезпечується збільшення частоти взаємодії здрібнюваних часток між собою та Га») організується процес класифікації здрібнюваних часток по розмірам, за рахунок чого підвищується ефективність 3о процесу здрібнення та отримання часток з розмірами менше бмКм, при цьому у помольній камері млина ее, створюється пласка віддцентрово-протиточна зона, у якій одночасно зі збільшенням частоти взаємодії часток при подрібнюванні матеріалів здійснюється і класифікація їх по заданому розміру, тобто збільшується продуктивність при виході тонких, менше 5мкм фракцій і забезпечується задана тонина помолу. «

Поставлене завдання досягається тим, що у способі вихрового здрібнення крихких матеріалів, включаючому З 50 формування несучого кільцевого вихрового потоку, здрібнення за рахунок співударів часток між собою і с вилучення готового продукту, згідно винаходу, у середині помольної камери формується щонайменше одна пара

Із» співвісних вихрових потоків, що складається з несучого та допоміжного вихорів з довільною віссю обертання у просторі і маючих зону контакту таку, щоб у зоні контакту осьові складові швидкості у вказаних потоках були різнонаправлені та рівні по величині, радіальні складові швидкості різнонаправлені, а тангенціальні складові - однонаправлені, при цьому, допоміжний вихровий потік формується шляхом введення енергоносія у зону б контакту несучого та допоміжного вихорів, подання подрібнюваного матеріалу здійснюється у зону несучого ав | вихору, а класифікація та забирання здрібненого матеріалу проводиться із зони контакту вихрових потоків.

Поставлене завдання досягається тим, що у млині, який містить циліндричну помольну камеру, кришку, о встановлений з можливістю обертання біля її дна вихороутворювач, виконаний зі змінними лопатями, -і 20 встановленими під кутом 457 до осі помольної камери, віддентровий сепаратор, патрубки завантаження і розвантаження матеріалу, сопла для подачі енергоносія, згідно винаходу, поміж дном та лопатями с вихороутворювача встановлено конічну чашу з'єднану з лопатями чи дном, сопла для подачі енергоносія розміщені на кришці помольної камери тангенціально під кутом с,;до площини кришки, причому кут нахилу сопел о, діаметр сопел а, число сопел Мр, тиск енергоносія на вході в сопло АРс, діаметр О і висота Н помельної камери, діаметр Овідсм і висота встановлення патрубка відсмоктування й відсм меленого продукту,

ГФ) лінійна швидкість на кінцях лопатей вихороутворювача М знаходяться у співвідношенні з Б.Н-М Пон Оідемо ВПО у. ро боопьо АР, 60 Суть запропонованого способу вихрового здрібнення крихких матеріалів та млина для його здійснення полягає у наступному. Формування щонайменше двох вихрових потоків забезпечує компенсацію втрати швидкості несучого потоку по довжині помольної камери. При цьому також забезпечується необхідна частота співударів часток та енергія співударів часток між собою.

Використання щонайменше двох вихрових потоків забезпечує створення зони їхньої взаємодії, у якій 65 здійснюється одночасно здрібнення часток та їхня класифікація по розмірам.

Розміщення осі обертання вихорів довільно у просторі забезпечує максимальну пристосованість запропонованого способу до будь-якої компоновки помольного агрегату, у якому він буде використаний.

Подання вихідного матеріалу здійснюють у зону несучого вихору, де на осі вихору, внаслідок його обертання створюється зона розрідження, а на периферії створюється зона тиску з перепадом тиску між центральною частиною і периферією.

У зоні контакту обох вихрових потоків, при рівності осьових складових швидкості обох потоків (М/1- МУг) створюється плоска віддентрово-протиточна зона, у якій проходить самоздрібнення часток. При цьому здрібнювані частки рухаються під дією протилежно направлених сил: Е в - відцентрової (направленої до періферії) та Ра - аеродинамічної (направленої до осі). Під дією цих сил формуються рівновісні траєкторії /о Буху часток, на яких ці сили рівні. Причому, більш дрібні частки обертаються на менших радіусах. Оскільки у результаті взаємодії часток між собою проходить безперервне зменшення їхніх розмірів, вони будуть зміщатися до осі доти, поки їхній розмір не досягне такого значення, при якому радіус рівновісної траєкторії кінцевого продукту не досягне значення Котк. При досягненні цього радіусу частки залишають млин.

Рівність осьових складових швидкості у зоні контакту (МУ--МУ») забезпечується при різнонаправленості /5 ОСсьОВИХ - ММ, Мо та радиальних Мк/, Мидо складових швидкості і при однаковості направлень тангенціальних складових швидкості Мі, Мо обох потоків. У цьому випадку досягається оптимальне співвідношення енергооснащеності обох потоків, при якому досягається максимальна ефективність процесу здрібнення і максимальний, більше 9095, вихід фракцій здрібненого матеріалу, менше 5мКм.

Допоміжний вихровий потік формується шляхом введення енергоносія у зону контакту несучого та допоміжного вихорів.

Подача енергоносія у зону контакту несучого та допоміжного вихорів дозволяє сформувати у помольній камері щонайменше два вихрових тороподібних потоки - основний, несучий у результаті обертання вихороутворювача, і додатковий, що обертаються в одному напрямку, при цьому тангенціальні складові швидкості обох потоків (Мі, Мо) спрямовані в одну сторону, а осьові (МУ, Мо) і радіальні (Мері, Мр») складові сч об Швидкості обох потоків - у протилежні, причому осьові складові швидкості у зоні контакту рівні між собою при оптимальному співвідношенні енергооснащеності обох потоків. і)

У зоні рівності осьових складових швидкості обох потоків утворюється плоска відцдентрово-протиточна зона, де у полі дії різнонаправлених радіальних градієнтів здійснюється одночасно із подрібнюванням і класифікація часток по розмірам та забезпечується задана тонина помолу. о зо Оптимальне співвідношення енергооснащеності обох потоків, зміна якого в межах співвідношення конструктивних і режимних параметрів млина, обмежених формулою винаходу, дозволяє регулювати зміст - фракцій, наприклад, менше бмкм від 0 до 9095 при незмінній верхній межі 1Омкм, тобто, регулюючи с співвідношення параметрів у заданих межах, можна одержувати задану тонину помолу кінцевого продукту.

Додатковий вихровий потік, що створюється подачею енергоносія у зону контакту несучого та допоміжного о з5 вихорів через сопла, підкручуючи основний потік, створюваний вихороутворювачем у той же бік, збільшує його со несучу спроможність, а водночас і продуктивність млина, частоту й енергію взаємодії часток між собою, інтенсифікує процес подрібнювання і збільшує вихід тонких, менше 5 мкм, фракцій.

На малюнку фіг.1 наведено схему здійснення способу вихрового здрібнення крихких матеріалів на прикладі взаємодії однієї пари вихрових співвісних кільцевих тороподібних потоків, де: ММ, МУо - осьові складові « швидкості довільних часток основного та допоміжного вихорів; Мк/і, Мко - радиальні складові швидкості ета) с довільних часток основного та допоміжного вихорів; М4, Мо - тангенціальні складові швидкості довільних часток . основного та допоміжного вихорів; Ев - віддентрова сила, діюча на довільну частку у віддентрово-протиточній и?» зоні, при цьому МУ--УМ2; Ба - аеродинамічна сила, діюча на довільну частку у віддентрово-протиточній зоні, при УММ1-ММ».

На малюнку фіг.2 схематично зображено подовжній розтин млина.

Ге» Млин має циліндричну помольну камеру 1, дно 2, та кришку 3. На дні 2 розміщено вал 4 для обертання вихороутворювача 5, виконаного у вигляді ступиці з встановленими на ній під кутом 45" до осі млина змінними о лопатями б, що обертаються на валі 4. У кришці З циліндричної помольної камери 1, співвісно осі млина 2) розміщено віддентровий класифікатор 7, який виготовлено у вигляді конічної ємності 8, частково розміщеної у циліндричній помольній камері 1 млина. Конічна ємність 8 зрізаною вершиною розташована у циліндричній

Ш- помольній камері 1 і має патрубок розвантаження матеріалу 9 для видалення здрібнених часток. Основа ємності о 8 з'єднана з циліндром 10, який закрито кришкою 11. Для подачі подрібнюваного матеріалу у млин у кришці 11 співвісно осі млина розташовано патрубок завантаження матеріалу 12 з проміжком 13 поміж стінкою патрубка розвантаження матеріалу 9 та стінкою патрубка завантаження матеріалу 12.

На кришці З циліндричної помольної камери 1 розміщені сопла 14 для подачі енергоносія тангенціально в площині кришки З і під кутом о, до площини кришки помольної камери. іФ) На кришці 11 відцентрового класифікатора 7 встановлено патрубок 15 для видалення здрібленого матеріалу. ко Спосіб вихрового здрібнення матеріалів здійснюється таким чином: формується щонайменше одна пара вихрових співвісних кільцевих тороподібних потоків, один з яких є несучим, при цьому у кожному з вихрових бо потоків осьові і радиальні складові швидкості різнонаправлені по відношенню один до одного, а тангенціальні складові швидкості - однонаправлені, причому осьові складові обох потоків при оптимальному співвідношенні енергоозброєності обох потоків рівні М/--МУо у зоні контакту. Подання вихідного матеріалу здійснюють у зону несучого вихору, внаслідок чого створюється газозважений стан.

Приклад конкретної реалізації способу вихрового здрібнення матеріалів для помелу обпаленого глинозему 65 до дисперсності 9095 фракції «5мКм з максимальним розміром зерна 10-15мКм при різних режимних параметрах вихорів наведено у таблиці.

фракції «5мКм продукту, мкм тобто МУ1-М/2 1. При оптимальному енергоозброєнні вихорів (рядок 1 таблиці) - енергоозброєність обох потоків оптимальна і досягається максимальний вихід фракцій «5мКм при максимальному розмірі зерна 10мКм. 2. При енергоозброєності несучого вихора більшій ніж допоміжного (рядок 2 таблиці) забезпечується регулювання вмісту фракцій «5мКм від 0 до 8095 при незмінному верхньому розмірі зерна 1О0мКм, тобто, отримувати вузьку фракцію 5-1ОмКм. т 3. При енергоозброєності допоміжного вихора більшій ніж допоміжного (рядок З таблиці) наявність основного вихору енергетично не виправдовується.

Таким чином, пропонований спосіб дозволяє отримати максимальну ефективність здрібнення і вихід фракцій «бмКм до 90...9595. Оскільки радіус рівновісної траєкторії кінцевого продукту відповідає радіусу отвору патрубка відсмоктування у віддентрово-протиточній зоні, може бути забезпечена задана тонина помелу у необхідних межах зміненням радіусу патрубка відсмоктування.

Млин працює таким чином: подрібнюваний матеріал безупинно, через патрубок завантаження матеріалу (12) надходить у циліндричну помольну камеру (1), де подрібнюється за рахунок численних високочастотних співударів часток між собою у турбулентних закручених потоках, створюваних змінними лопатями (б) вихороутворювача (5) і подачею енергоносія через сопла (14). с

При обертанні вихороутворювача повітря у циліндричній помольній камері (1) в результаті впливу лопатейї (У набуває обертального руху у напрямку, що збігається з напрямком обертання вихороутворювача і формується замкнута тороподібна система тороподібних закручених потоків (основний потік). Струмені енергоносія, що виходять із сопел і створюють допоміжний потік, додатково підкручують основний потік у ту ж сторону, що і вихороутворювач, збільшуючи при цьому швидкості руху часток у ньому й енергію їхньої взаємодії, а також о несучу спроможність основного вихору. ч-

При злитті потоків з оптимальною енергооснащеністю в помольній камері створюється зона, де осьові складові швидкості обох потоків рівні і протилежні за знаком, тобто плоска віддентрово-протиточна зона о подрібнювання. ав!

Основне подрібнювання відбувається у плоскій віддентрово-протиточній зоні, де частки рухаються під дією

Зо протилежно спрямованих сил: відцентрової Е вв (спрямована до периферії) і агродинамічної Е4 спрямована до ї-оі осі помольної камери). Під дією цих сил формуються рівноважні траєкторії, на яких ці сили рівні, причому більш дрібні частки обертаються на менших радіусах. Оскільки у результаті взаємодії відбувається безупинне зменшення розмірів часток, то вони будуть зміщатися до осі помольної камери доти, поки їхній розмір не « досягне такого значення, при якому радіус рівноважної траєкторії буде дорівнювати радіусу патрубка 7 70 відсмоктування ОО ото/2. Саме цей розмір і визначає кінцеву дисперсність матеріалу. Подрібнені частки с матеріалу з циліндричної помольної камери 1 через патрубок розвантаження матеріалу 9 потрапляють у з відцентровий класифікатор 7, де відбувається виділення не доподрібнених часток і повернення їх у помольну камеру.

Тонкодисперсні частки, володіючи малою ефективною масою, не відчувають впливу сепаратора і разом із 395 повітрям надходять через розвантажувальний патрубок 15 у систему уловлювання продуктів помелу.

Ф Таким чином, за рахунок використання всіх пропозицій винаходом вирішується поставлене завдання - (ав) збільшення продуктивності при виході фракцій менше 5мкм і забезпечення заданої тонини помолу.

Джерела інформації, прийняті до уваги при експертизі:

Мн 1. Патент Японий Моб3-13742, кл. В02С19/06, 1988Гг. - І 50 2. Авторське свідоцтво СРСР Мо1688916 кл. 802С19/06 1991г. БВ Мо41.

З. Авторське свідоцтво СРСР Мо388784 кл. В02С19/00 1973г. БВ Мо29. с 4. Авторське свідоцтво СРСР Мо1607947 кл. 8В02С19/00 1990г. БВ Мо10.

Claims (2)

1. Формула винаходу о 1. Спосіб вихрового здрібнення крихких матеріалів, який включає формування несучого кільцевого вихрового потоку, здрібнення за рахунок співударів часток між собою і вилучення готового продукту, який відрізняється тим, що усередині помольної камери формують щонайменше одну пару співвісних вихрових потоків, що 60 складається з несучого та допоміжного вихорів з довільною віссю обертання у просторі, які мають зону контакту таку, щоб осьові складові швидкості у вказаних потоках були різноспрямовані та рівні по величині, радіальні складові швидкості різноспрямовані, а тангенціальні складові - односпрямовані, при цьому допоміжний вихровий потік формують шляхом введення енергоносія у зону контакту несучого та допоміжного вихорів, подання подрібнюваного матеріалу здійснюють у зону несучого вихору, а класифікацію та відбирання здрібненого бо матеріалу проводять із зони контакту вихрових потоків.
2. 2. Млин, який містить циліндричну помольну камеру, кришку, встановлений з можливістю обертання біля її дна вихороутворювач, виконаний зі змінними лопатями, встановленими під кутом 45" до осі помольної камери, відцентровий сепаратор, патрубки завантаження і розвантаження матеріалу, сопла для подачі енергоносія, який відрізняється тим, що помольна камера має конічне дно, сопла для подачі енергоносія розміщені на кришці помольної камери тангенціально під кутом А до площини кришки, при цьому кут нахилу сопел А, діаметр сопел ас, число сопел Мр, тиск енергоносія на вході в сопло АР. діаметр О і висота Н помольної камери, С діаметр Овідсм. і висота встановлення патрубка відсмоктування п відсм меленого продукту, лінійна швидкість на кінцях лопатей вихороутворювача М знаходяться у співвідношенні: 70 БеНе м еНьдсм. ж кдом, ж БІПС -4- 80 "по и а, Щи АБ, с щі 6) «в) у (зе) «в) (Се)

   - . и? (о) («в) (95) -і (42) іме) 60 б5