Центробежно-ударная мельница

 

1. ЦЕНТРОБЕЖНО-УДАРНАЯ МЕЛЬНИЦА, содержащая вертикальный ступенчатый корпус с отбойными планками, каждая ступень которогоj считая по ходу перемещения материала , имеет больший диаметр, расположенный в корпусе ступенчатый дисковый ротор с билами, загрузочный и расположенный в донной части корпуса разгрузочный патрубки, о тличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процесса сушки при измельчении палимерных материалов, она снабжена смонтированной внутри корпуса на . первой его ступени диафрагмой, имеющей форму синусоиды с вершиной волны , расположенной между двумя соседними отбойньми планками, а разгру§ зочный патрубок расположен на внешней торцовой поверхности корпуса и (Л вьшолнен по архимедовой спирали с с равномерно увеличивающимся по ходу движения материала поперечным сечением . 2. Мельница по п.1, о тл и ча ющ а я с я тем, что отношение диаметра диска ротора второй ступени к со диаметру диска ротора первой ступе- , СХ) ни составляет 1,5-2,5. ел 05 СО

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

69) (И) эЮ В 02 С 13/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "..

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

%ю:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ1Ф

I (21) 3584397/29-33 (22) 25.04.83 (46) 23.06.84. Бюл. У 23 (72) Н.В. Клочков, В.Н. Блиничев, В.В. Яшков, С.В. Федосов, В.С. Христиненко и А.К. Пугачев (71) Ивановский ордена Трудового

Красного Знамени химико-технологический институт (53) 621.926.35 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 737002, кл. В 02 С 13/09,. 19?5.

2. Авторское свидетельство СССР

В 671838, кл. В 02 С 13/14, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

У 671839, кл. В 02 С 13/14, 1977.

4. Авторское свидетельство СССР

Ф 350510, кл.В 02 С 13/14, 1968.

5. Авторское свидетельство СССР

9 801880, кл. В 02 С 13/14, 1978 (про готип) . (54)(57) 1. ЦЕНТРОБЕЖНО-УДАРНАЯ

МЕЛЬНИЦА, содержащая вертикальный ступенчатый корпус с отбойными планками, каждая ступень которого; считая по ходу перемещения материала, имеет больший диаметр, расположенный в корпусе ступенчатый дисковый ротор с билами, загрузочный и расположенный в донной части корпуса разгрузочный патрубки, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса сушки при измельчении полимерных материалов, она снабжена смонтированной внутри корпуса на . первой его ступени диафрагмой, имеющей форму синусоиды с вершиной волны, расположенной между двумя соседними отбойными планками, а pasrpyзочный патрубок расположен на внеш- Е ней торцовой поверхности корпуса и выполнен но архимедовой спирали с равномерно увеличивающимся по ходу движения материала поперечным сечением. И

2. Мельница по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что отношение диаметра диска ротора второй ступени к диаметру диска ротора первой ступени составляет 1,5-2,5 °

1098563

Кроме того, известна центробежная мельница, предназначенная для измельчения и осушки продукта,содержащая ступенчатый корпус с загрузочным и разгрузочным устройствами и ступенчатый ротор, имеющий диски со ступицей, на которых жестко закреплены билы и лопатки (43.

Недостатком мельницы является невозможность управления процессом

55

Изобретение относится к устройствам для сушки и одновременного тонкого измельчения полимерных материалов и может быть использовано в химической, фармацевтической и 5 целлюлозно-бумажной промышленности.

Известна центробежная мельница, содержащая загрузочное и разгрузоч-. ное устройства, ступенчатый корпус с отбойниками, в котором на горизонтальном валу установлен ротор,состоящий из набора дисков с билами.

На дисках второй и третьей ступени ротора смонтированы лопатки, вогнутые в направлении вращения ротора и 15 оканчивающиеся у отверстий, выполненных в дисках у ступицы (1 3.

Недостатком данной конструкции является большое внутреннее сопротивление системы и то, что при таком 20 расположении разгрузочного натрубка мельница может работать только под вакуумом, а это связано с увеличением энергозатрат на получение единицы готовой продукции.

Известна мельница, содержащая загрузочный и разгрузочный патрубки, ступенчатый корпус с отбойниками, в котором на валу расположены диски с билами. Рабочее пространство последней ступени и смежных с ней ступеней соединено обвс цными и переточными трубами (23.

Недостатками мельницы являются сложность конструкции и невысокая 35 производительность, так как время пребывания материала в мельнице

sa счет рециркуляций продукта велико °

Известна также центробежная удар- 40 ная мельница, содержащая ступенчатый ротор с билами и корпус с отбойниками и боковыми бронеплитами, а также загрузочный и разгрузочный патрубки ГЗ 3. 45

Недостатком данной конструкции является невозможность регулирования тонины помола продукта. удаления влаги из продукта и степенью измельчения материала, так как нельзя регулировать время пребывания.материала на ступенях.

Наиболее близкой к предложенной является центробежно-ударная мельница, содержащая вертикальный ступенчатый корпус с отбойными планками, каждая ступень которого, считая по ходу перемещения материала, имеет больший диаметр, расположенный в корпусе ступенчатый дисковый ротор с билами, загрузочный и расположенный в донной части корпуса разгрузочный патрубки (51.

Однако известная мельница, хорошо работая прч измельчении и сушке .хрупких материалов повьппенной влажности, не пригодна для сушки и тонкого измельчения полимерных материа-. лов. Как показали исследования аэродинамики движения газодисперсного потока в мельнице, время пребывания частиц на первых двух ступенях очень мало. Вводимые в мельницу частицы после одного или двух соударений с .билами ротора первой и второй ступени оказываются в зоне третьей ступени корпуса, где в основном происходит и заканчивается процесс измельчения и сушки материала. В результате этого температура гаэодисперсного потока повышается, что приводит к термодеструкции материала и его оплавлению.

Кроме того, перпендикулярное к направлению движения частиц расположение разгрузочного патрубка приводит к изменению движения газодисперсного потока на 90 и соответсто венно к увеличению суммарного сопротивления в системе, что влечет эа собой возрастание температуры транспортирующего агрегата и повышение удельных энергозатрат, связанных с транспортировкой готового продукта.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса сушки при измельчении полимерных материалов.

Поставленная цель постигается тем, что центробежно-ударная мельница, содержащая вертикальньпЪ ступенчатый корпус с отбойными планками, каждая ступень которого, считая по ходу перемещения материала, имеет больший диаметр, расположенньпЪ в

1098563 4

Мельница содержит загрузочный 25 патрубок 1 корпуса 2, в котором на вертикальном валу 3 установлен ротор 4, выполненный в виде двух дисков различного диаметра с бнлами 5.

В корпусе 2 по окружности смонтиро- 30 ваны отбойные планки 6, а на первой ступени корпуса установлена классификационная диафрагма 7, выполненная в виде синусоиды, причем вершина волны диафрагмы расположена между двумя соседними отбойными планками, а впадина — под отбойником. На нижнем торцовом фланце корпуса последней ступени под выходным отверстием

8 смонтирован разгрузочный патрубок

9, выполненный в виде желоба по архи медовой спирали и оканчивающийся выходным патрубком 10. корпусе ступенчатый дисковый ротор с билами, загрузочный и расположенный в донной части корпуса разгрузочный патрубки, снабжена смонтированной внутри корпуса на первой его ступени диафрагмой, имеющей форму синусоиды с вершиной волны, расположенной между двумя соседними отбойными планками, а разгрузочный патрубок расположен на внешней торцовой поверхности корпуса и выполнен по архимедовой спирали с равномерно увеличивающимся по ходу движения материала поперечным сечением.

Причем отношение диаметра диска ротора второй ступени к диаметру диска ротора первой ступени составляет 1,5-2,5.

На фиг.t изображена предлагаемая центробежно-ударная мельница, на фиг.2 — вид А на фиг.1, на фиг.3 — вид Б на фиг. 1 (диафрагма).

Мельница работает следующим образом.

Влажный продукт вместе с воздухои через загрузочный патрубок 1 поступает на первую ступень корпуса мель.ницы, где он разгоняется билами 5 первой ступени ротора 4,. ударяется об отбойники, деформируется, отражается от них, попадает под удары бил и снова деформируется. Наличие классификационной диафрагмы 7, выполненной в виде синусоиды, вершина волны которой расположена иежду двумя соседними отбойниками, приводит к тому, что материал при своем кольце5

45

55 вом движении в корпусе 2 мельницы перед отбойной планкой поднимается ° попадает под удары бил 5, смонтированных на диске ротора 4 первой ступени, н снова подвергается импульсному ударноиу деформиоованию со скоростью, не превышающей предел прочности на сжатие для данного материала. Таким образом, происходит импульсное высокоскоростное деформирование частиц беэ их разрушения на первой ступени. В результате деформирования полимерных частиц на первой ступени происходит быстрый прогрев материала, причем температура частицы становится на 30-60 С выше температуры воздуха. При взаимодействии нагретых частиц с газовым потоком, имеющии температуру о

20-50 С, происходит тенлоотдача от поверхности частиц газовому потоку.

В результате теплообмена материала с теплоносителем температура поверхности частиц оказывается ниже температуры центра. Таким образом, возникает температурный градиент, способствующий увеличению тока вла- .

1 ги из объема частицы к поверхности испарения за счет температурной диффузии, поскольку термодиффузионный поток направлен из центра к поI верхности.

Волновой характер нацряжений и деформаций ударных нагрузок, создаваемых ротором мельницы, приводит к многократному расширению капилляров в одних зонах твердой частицы и их сужению в других зонах, спо" собствует также быстрой механической транспортировке влаги из капилляров на поверхность частиц. Исключительно высокая скорость движения воздушных потоков и сильная турбулизация в центробежно-ударной мельнице приводит к быстрому удалению впаги с поверхности частиц. Наличие классификационной диафрагмы 7 между первой и второй ступеняии корпуса способствует задержке влаж-, . ного материала в зоне первой ступени мельницы и препятстВует поступлению влажных частиц на измельчение на вторую ступень мельницы.

Далее высушенные на первой ступени мельницы частицы полимерного .материала поступают на вторую ступень мельницы, где происходит их ударное разрушение со скоростью, 98563

S 10 превышающей предел прочности на сжатие для данного материала, вследствие того, что диск ротора второй ступени выполнен большего диаметра чем диск ротора первой ступени, а соответственно при постоянном числе оборотов вала ротора линейная скорость бил второй ступени будет больше, чем линейная скорость бил первой ступени.

Для совмещения процессов сушки и последующего измельчения оптимальное отношение размеров дисков

Д /Д „ должно быть в пределах 1,5"

2,5. Уменьшение отношения диаметров дисков менее 1,5 приводит, как показали исследования, к термодеструкции материала при его измельчении, а увеличение отношения более 2,5 ведет к завалу первой ступени мельницы влажными частицами и соответственно к останову мельницы. После измельчения тонкодисперсный продукт через выходное отверстие 8 и разгрузочный патрубок 9, оканчивающийся выходным патрубком 10, выводится иэ мельницы в циклон-фильтр. Наличие в устройстве разгрузочного патрубка 9,выполненного в виде архимедовой спирали, глубина которого возрастает по мере продвижения частиц к разгрузочному патрубку 9, снижает внутреннее сопротивление системы.

Этим улучшаются условия выхода тонкодисперсного сухого продукта из мельницы и соответственно уменьшают5 ся энергазатраты, связанные с транспортировкой готового продукта.

Опытный образец центробежноударной мельницы бып испытан при

10 сушке и тонком помоле политетрафторэтилена, метилцеллюлозы, поливиннлхлорида. Конечная влажность готового продукта, равная 0,005Х, при начальной влажности материала

15 15-20Х достигается за время 3-4 с без дополнительного подвода тепла извне и максимальном размере частиц соответственно не более 20, 100, 80 мкм. Производительность мельни20 цы варьировалась в пределах 100500 кг/ч. Удельные энергозатраты при этом составляли не более

250 кВт ч/т. Кроме того, совмещение процесса сушки и тонкого измельче25 ния, например, политетрафторэтилена (ПТФЭ) в центробежно-ударной мельнице показал, что изделия, изготовленные из полученного тбнкодисперсного ПТФЭ, имели физико-меЗб ханические свойства в 1,5-2 раза выше, чем изделия, изготовленные из.серийно выпускаемого порошка

ПТФЭ.

1098563

Составитель Л. Чубукова

Техред М.Кузьма Корректор Л. Пилипенко

Редактор О. Юрковецкая

Тираж 616 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4300/2

Филиал ППП "Патент", r.- Ужгород, ул. Проектная,4