Устройство для измельчения и классификации порошков

 

Использование: в технике классификации высокодисперсных материалов, склонных к агломерации. Сущность: материал эжектором подается в помольную камеру. При соударении под воздействием сжатого воздуха из сопл частицы материала измельчаются. Затем порошок поступает к входу в ротор центробежной сепарации. Большая часть воздушного потока проходит через зазор между ротором и выходным патрубком в помольную камеру. Это не позволяет крупным частицам проникнуть в патрубок мелкой фракции. Остальная часть воздушного потока поступает во внутренние полости стоек и отверстия и вносит крупные частицы в помольную камеру. Мелкая фракция через патрубок выносится к циклонному пылеотделителю. Выделившийся крупный материал через патрубок и эжектор вновь подается в помольную камеру. Высокодисперсный порошкообразный материал собирается в бункере. 1 ил.

Изобретение относится к технике классификации высокодисперсных материалов, склонных к агломерации, и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, связанных с переработкой порошкообразных материалов.

Известно устройство для струйного измельчения порошкообразных материалов, включающее помольную камеру с установленными в ней друг против друга соплами, два последовательно установленных классификатора, циклонный пылеразделитель.

Недостатком данного устройства является низкое качество разделения порошкообразного материала за счет взаимного засорения выделяемых фракций, невозможность получения фракций порошка менее 10 мкм вследствие затрудненности возврата порошков с размерами частиц порядка 10 мкм в камеру измельчения.

Известно устройство для реализации способа пневматической сепарации порошкообразных материалов, выбранное в качестве прототипа, включающее бункер с конусным сборником, блок центробежной сепарации в виде установленного в бункере ротора со сквозными радиальными полостями и привода вращения ротора, трубу ввода материала в ротор, соосно установленную под ротором, патрубки загрузки исходного материала в бункер и выгрузки крупной и мелкой фракций, пылеотделитель, сообщенный с патрубком выгрузки мелкой фракции. Устройство снабжено питающими эжектором с блоком дезинтеграции, установленным между дном конусного сборника и входом в трубу ввода материала в ротор, и разделительными пластинами, установленными взаимно перпендикулярно в трубе ввода параллельно ее продольной оси, при этом патрубок загрузки исходного материала установлен в верхней части бункера, а патрубок выгрузки мелкой фракции установлен соосно с ротором и сообщен с его сквозными радиальными полостями, причем питающий эжектор выполнен в виде сопла, соосно установленного в дне конусного сборника и приемного конусного патрубка, установленного на входе в трубу ввода материала в ротор и обращенного большим основанием к соплу, при этом в раструбе соосно установлен конусный ограничитель с возможностью фиксированного продольного перемещения.

Недостатками устройства является следующее. Весь материал, в том числе и крупный, из нижней конусообразной части подается в зону разделения, что увеличивает вероятность проникновения крупных частиц в мелкую фракцию. Отсутствие возможности регулировки окружных и радиальных скоростей газа в зоне разделения приводит к тому, что по высоте зоны компоненты скорости несущего газового потока распределены неравномерно. В данном случае максимальный расход несущей среды (максимальное значение радиальной компоненты вектора скорости несущей среды) наблюдается вблизи верхней части ротора (место отсоса газа из зоны разделения). Вследствие превалирующего действия аэродинамической силы в этой локальной части зоны разделения наблюдается вынос крупных частиц и засорение мелкой фракции. При интенсификации режимных параметров между внутренним и внешним набором дисков возникает тороидальное вихревое движение несущей среды, вследствие чего неравномерность поля скоростей еще более усиливается и эффективность классификации понижается. Недостатком устройства является периодичность его работы, износ перегородок и разгонной трубы, конусного отражателя при циркуляционном движении материала. Наличие множества уплотнений (подшипниковый узел, место стыковки вращающейся горловины классификатора с неподвижным корпусом) приводит к необходимости использования мощных приводов (0,2-0,5 кВт), потребляющих большое количество электроэнергии, с малым числом оборотов (менее 10 000 об. /мин). Следовательно, интенсифицировать процесс разделения частиц также очень сложно из-за конструктивных ограничений.

Цель изобретения - повышение эффективности измельчения и выделения мелких частиц из помольной камеры за счет интенсификации силового воздействия на частицы и регулировки центробежных и аэродинамических сил на входе в ротор сепаратора.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве для измельчения и классификации высокодисперсных материалов, включающем помольную камеру с эжектором, блок центробежной сепарации крупных частиц, установлены в корпусе с выходным патрубком, пылеотделитель, фильтр, блок центробежной сепарации выполнен в виде горизонтального полого цилиндрического ротора с параллельными оси вращения окнами на боковой поверхности, стойки между окнами выполнены пустотелыми, внутренние полости стоек посредством отверстий вдоль образующей ротора сообщаются с внешней средой, один торец ротора консольно закреплен на валу, а другой выполнен в виде кольца со сквозными отверстиями во внутренние полости стоек и установлен с зазором менее 0,03 мм против выходного патрубка, в кольце и в выходном патрубке друг против друга выполнены кольцевые каналы, причем канал выходного патрубка соединен с источником сжатого газа, в помольной камере установлены соединенные с источником сжатого воздуха сопла, пылеотделитель выполнен из последовательно установленных циклонов грубой и тонкой очистки, а эжектор помольной камеры выполнен с камерой, пневматически связанной с бункером циклона грубой очистки и с патрубком питателя, погруженным в слой псевдоожиженного исходного порошкообразного материала.

Использование роторов с лопастями известно в технических решениях, в которых они применяются для закрутки пылегазового потока в объеме зоны разделения.

Недостатком известных устройств является то, что уровень центробежной и аэродинамической сил по высоте сепарационного элемента не регулируется.

Сопоставительный анализ показывает, что новыми решениями по сравнению с прототипом и известными техническими решениями является выполнение блока центробежной сепарации в виде горизонтально расположенного цилиндрического ротора с окнами на боковой поверхности, параллельными оси вращения, с пустотелыми стойками между окнами, которые посредством отверстий вдоль образующей ротора сообщаются с внешней средой. Один торец камеры закреплен на валу ротора, а другой, выполненный в виде кольца со сквозными отверстиями во внутренние полости стоек, через зазор 0,03 мм с неподвижным корпусом соединен с источником сжатого газа. Эжекторная камера помольной камеры пневматически связана с бункером циклона грубой очистки и с патрубком питателя, погруженным в слой псевдоожиженного исходного порошкообразного материала.

Предлагаемое устройство обладает новизной и несколькими преимуществами по сравнению с прототипом и известными техническими решениями.

Подача сжатого газа в пустотелые перфорированные стойки между окнами позволяет создать равномерные профили окружной и радиальной компонент вектора скорости несущей среды на периферии ротора, так как в месте отсоса несущей среды (области зоны разделения, близкой к выходному патрубку) создается большее гидравлическое сопротивление, которое затем падает по длине стойки и является минимальным у консольного торца сепарационной камеры.

Вывод части несущей среды через отверстия вдоль образующей ротора из внутренней полости стоек вращающегося цилиндрического ротора способствует закрутке несущей среды с большей окружной скоростью по сравнению с известным лопаточным ротором, т. е. интенсифицирует действие центробежной силы и увеличивает эффект отделения крупных частиц.

Подача сжатого газа в пустотелые стойки через зазор между вращающейся цилиндрической камерой и неподвижным корпусом позволяет выполнить дополнительную функцию - удалить частицы из зазора, т. е. ликвидировать уплотнения. Благодаря этому в качестве приводов можно использовать маломощные (0,08 л. с. ) миниатюрные пневмоприводы со скоростью вращения в диапазоне 15000-50000 об. /мин. Следствием является значительная интенсификация процесса отделения крупных частиц.

Вследствие горизонтального расположения ротора закрутка несущей среды в объеме зоны разделения осуществляется в вертикальной плоскости. За счет этого крупные частицы, выделившиеся из помольной камеры потоками газа, вводятся центробежной силой повторно непосредственно в зону измельчения и не приближаются к периферии ротора.

Ввод и вывод материала осуществляется непрерывно.

На чертеже показано предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство включает корпус 1, блок 2 центробежной сепарации крупных частиц, установленный в корпусе 1, выходной патрубок 3. Блок 2 выполнен в виде горизонтально расположенного цилиндрического ротора с окнами 4 на боковой поверхности, параллельными оси вращения. Стойки 5 между окнами 4 выполнены пустотелыми. Внутренние полости 6 стоек 5 посредством отверстий 7 вдоль образующей ротора сообщаются с внешней средой. Один торец блока 2 выполнен глухим и закреплен на валу, соединенным с пневмоприводом 8. Другой торец выполнен в виде кольца 9 со сквозными отверстиями во внутренние полости 6 стоек 5 и установлен с зазором мене 0,03 мм против выходного патрубка. В выходном патрубке 3 напротив кольца 9 выполнен кольцевой канал 10, соединенный с источником сжатого газа. В нижней части корпуса 1 расположена помольная камера 11 с установленными в ней соплами 12 и эжекторной камерой 13. Выходной патрубок 3 связан с циклонными пылеотделителями грубой 14 и тонкой 15 очистки и фильтром 16, соединенными последовательно. Полученный высокодисперсный материал собирается в приемном бункере 17. Эжекторная камера 13 помольной камеры 11 пневматически связана трубопроводом 18 с бункером циклона грубой очистки 14 и с патрубком 19 питателя 20, погруженным в слой псевдоожиженного исходного порошкообразного материала 21.

Регулировка подаваемого сжатого воздуха осуществляется редукторами 22 и 23 давления газа.

Устройство работает следующим образом.

Исходный порошкообразный материал 21 из бункера 20 посредством эжекционного эффекта через эжекторную камеру 13 подается в помольную камеру 11. Через сопла 12 в помольную камеру подается сжатый воздух. В помольной камере за счет встречно направленных потоков воздуха и взаимных соударений частиц происходит измельчение порошкообразного материала. После этого порошок поступает к входу в ротор блока центробежного сепаратора. В связи с тем, что кольцевой канал 10 соединен с источником сжатого газа, воздушный поток, подаваемый в кольцеобразную полость, перераспределяют следующим образом. Часть воздушного потока выходит через зазор, равный 0,03 мм, в помольную камеру и препятствует проникновению частиц из помольной камеры в патрубок мелкой фракции. Это способствует повышению эффективности разделения и устраняет возможность заклинивания ротора. Выполнение зазора большим чем 0,03 мм делает его недостаточно эффективным из-за необходимости подачи значительного расхода газа.

Большая часть воздушного потока поступает во внутренние полости 6 стоек 5 и отверстия 7. Скорость струй, вытекающих из отверстий 7, по мере приближения к консольному торцу камеры сепаратора уменьшается. Максимальная скорость истечения воздуха из отверстия 7 наблюдается вблизи выходного патрубка, т. е. в месте, где в отсутствии дополнительно вдуваемых потоков наблюдается максимальный расход газа. Так как из-за истечения газа с большой скоростью из отверстий 7 вблизи выходного патрубка создается большое гидравлическое сопротивление, это приводит к лучшему и более качественному распределению радиальной скорости по всему сечению цилиндрической камеры. Это устраняет возможность проникновения крупных частиц в мелкую фракцию. Так как истечение из отверстий 7 осуществляется из вращающейся камеры, на входе в нее значительно повышаются окружные скорости газа. Это увеличивает "отбойный" эффект для крупных частиц.

После разделения в центробежном сепараторе крупная фракция порошка выделяется в помольную камеру 11 на доизмельчение. Мелкая фракция через выходной патрубок 3 выносится к циклонному пылеотделителю 14 грубой очистки. Выделившаяся часть материала из бункера циклона 14 через патрубок 18 и эжекторную камеру 13 вновь подается в помольную камеру 11. Оставшийся в воздушном потоке высокодисперсный порошкообразный материал улавливается в циклоне 15 тонкой очистки и скапливается в приемном бункере 17. Для окончательной очистки воздуха служит керамический фильтр 16.

Технико-экономические преимущества изобретения по сравнению с прототипом состоят в повышении эффективности классификации на 10-12% в диапазоне размеров частиц менее 5 мкм. (56) Авторское свидетельство СССР N 155087, кл. B 02 C 19/06, 1962.

Авторское свидетельство СССР N 1273193, кл. B 07 B 7/083, 1985.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИИ ПОРОШКОВ, включающее корпус с расположенной в его нижней части помольной камерой с эжектором, установленный с возможностью вращения на валу в верхней части корпуса блок центробежной сепарации, сообщенные с корпусом загрузочный патрубок и выходной патрубок, соединенный с пылеотделителем с фильтром, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности выделения мелких частиц из помольной камеры за счет интенсификации силового воздействия на частицы и регулировки центробежных и аэродинамических сил, оно снабжено установленными в помольной камере и соединенными с источником сжатого воздуха соплами, при этом блок центробежной сепарации выполнен в виде горизонтального полого цилиндрического ротора с параллельными оси вращения окнами на боковой поверхности и пустотелыми стойками между окнами с полостями, сообщающимися с внутренним объемом корпуса посредством отверстий, выполненных в стенках цилиндрического ротора, ротор одним концом консольно закреплен на валу, второй торец выполнен открытым с кольцевым каналом, сообщенным с отверстиями в стенках ротора, и расположен с зазором менее 0,03 мм напротив выполненного в выходном патрубке и сообщенного с источником сжатого воздуха кольцевого канала, причем пылеотделитель выполнен из последовательно установленных циклонов грубой и тонкой очистки, а эжектор выполнен с камерой, пневматически связанной с бункером циклона грубой очистки и с загрузочным патрубком, погруженным в слой псевдоожиженного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1