Способ измельчения материалов в потоке энергоносителя и устройство вихревого помола для его осуществления

 

Способ измельчения материалов в потоке энергоносителя и устройство вихревого помола для его осуществления относятся к машиностроению для химической, пищевой, строительной, а также других областей промышленности и могут быть использованы в вихревых мельницах. Способ включает подачу в цилиндрическую помольную камеру струи энергоносителя, создание зон звуковых и/или ультразвуковых колебаний, поперечных к вращающемуся потоку, в которых колебания второй гармоники основной частоты усилены дополнительными резонансными колебаниями, загрузку и измельчение исходного материала, отбор полученного порошка. Устройство включает цилиндрическую помольную камеру с соплом, ориентированным вдоль сечения ее внутренней поверхности и подобным образом ориентированными полостями, причем каждая из первых полостей сопряжена с меньшей второй полостью, наклоненной по отношению к первой. Содержатся также загрузочное приспособление и выходное отверстие для порошка и энергоносителя. Использование данного способа и устройства обеспечивают хороший контакт энергоносителя с исходным материалом и за счет этого повышение чистоты помола. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению для химической, пищевой, строительной а также других отраслей промышленности и может быть использовано в вихревых мельницах.

Известен способ измельчения материалов в потоке энергоносителя (авт.св. 1423156, кл. B 02 C 19/06), включающий подачу в цилиндрическую помольную камеру энергоносителя, формирование его в виде струи, ориентированной вдоль хорды, формирование вихревого вращающегося потока, загрузку и измельчение исходного материала, отбор полученного порошка.

Совпадают с существенными признаками предлагаемого способа подача в цилиндрическую помольную камеру энергоносителя, формирование вихревого вращающегося потока, загрузка и измельчение исходного материала, отбор полученного порошка.

Использование известного способа не обеспечивает достаточно хорошего контакта энергоносителя с исходным материалом, что снижает чистоту помола.

Известно устройство вихревого помола (авт. св. 1423156, кл. B 02 C 19/06), включающее цилиндрическую помольную камеру с соплами, ориентированными вдоль хорд, связанными с распределительным коллектором энергоносителя и входным патрубком, загрузочное приспособление и выходное отверстие для порошка и энергоносителя.

Совпадают с существенными признаками предлагаемого устройства цилиндрическая помольная камера с соплом, ориентированным вдоль хорды камеры, которое связано с входным патрубком, загрузочное приспособление и выходное отверстие для порошка и энергоносителя.

Использование известного устройства не обеспечивает достаточно хорошего контакта энергоносителя с исходным материалом, что снижает чистоту помола.

Известен способ измельчения материалов в потоке энергоносителя (авт.св. 1574270, кл. B 02 C 19/06), выбранный в качестве прототипа, включающий подачу в цилиндрическую помольную камеру струи энергоносителя, которая формирует вихревой вращающийся поток, загрузку и измельчение исходного материала, сепарированный по уровню отбор полученного порошка.

Использование известного способа не обеспечивает достаточно хорошего контакта энергоносителя с исходным материалом, что снижает чистоту помола.

Известно устройство вихревого помола (авт. св. 1574270, кл. B 02 C 19/06), выбранное в качестве прототипа, включающее цилиндрическую помольную камеру с соплом, ориентированным вдоль хорды сечения ее внутренней поверхности, которое связано с входным патрубком, загрузочное приспособление и выходное отверстие для порошка и энергоносителя, которое смещено вверх относительно отверстия загрузочного приспособления на 0,5 1,5d, где d средний диаметр их отверстий.

Совпадают с существенными признаками предлагаемого устройства цилиндрическая помольная камера с соплом, ориентированным вдоль хорды сечения ее внутренней поверхности, которое связано со входным патрубком, загрузочное приспособление и выходное отверстие для порошка и энергоносителя.

Использование известного устройства не обеспечивает достаточно хорошего контакта энергоносителя с исходным материалом, что снижает чистоту помола.

Поставлена задача усовершенствования способа измельчения материалов в потоке энергоносителя, в которой путем изменения условий измельчения обеспечивается лучший контакт энергоносителя с исходным материалом и за счет этого повышается чистота помола.

Поставлена задача усовершенствования устройства вихревого помола, в котором путем конструктивных изменений обеспечивается лучший контакт энергоносителя с исходным материалом и за счет этого повышается чистота помола.

В способе измельчения материалов в потоке энергоносителя, включающем подачу в цилиндрическую помольную камеру струи энергоносителя, которая формирует вихревой вращающийся поток, загрузку и измельчение исходного материала, отбор полученного порошка, согласно изобретению измельчение исходного материала стимулируют путем создания зон звуковых и/или ультразвуковых колебаний, поперечных к вращающемуся потоку, в которых колебания второй гармоники основной частоты усилены дополнительными резонансными колебаниями.

В устройстве вихревого помола, включающем цилиндрическую помольную камеру с соплом, ориентированным вдоль хорды сечения ее внутренней поверхности и связанным с входным патрубком, загрузочное приспособление и выходное отверстие для порошка и энергоносителя, согласно изобретению на внутренней поверхности помольной камеры выполнены полости, ориентированные вдоль хорды сечения ее внутренней поверхности, направление наклона которых по отношению к радиусу цилиндрической поверхности помольной камеры совпадает с направлением наклона сопла, причем каждая из полостей сопряжена с меньшей второй полостью, наклоненной по отношению к первой.

Кроме того, собственная частота акустических колебаний второй полости лежит в области частот низших гармоник собственных акустических колебаний первой полости.

Совокупность приведенных признаков предлагаемого способа обеспечивает разрушение исходного материала возле входа энергоносителя в помольную камеру и дополнительно в созданных зонах звуковых и/или ультразвуковых колебаний и тем самым достижение заданного технического результата, улучшение контакта энергоносителя с исходным материалом вследствие увеличения площади контактирования, увеличение турбулентности потока, а также стабилизации процесса измельчения колебаниями во второй полости.

Совокупность приведенных признаков предлагаемого устройства обеспечивает разрушение исходного материала в зоне входа энергоносителя в помольную камеру и дополнительно вблизи полостей на внутренней поверхности помольной камеры и тем самым достижение технического результата, улучшение контакта энергоносителя с исходным материалом вследствие увеличения площади контактирования, увеличения турбулентности потока, а также стабилизации процесса измельчения колебаниями во второй полости. При этом повышается чистота помола.

Использование предлагаемого способа и устройства для его осуществления обеспечивает также меньший контакт исходного материала с поверхностью цилиндрической помольной камеры и преимущественное его измельчение в потоке энергоносителя, что также повышает чистоту помола.

На фиг. 1 изображен схематически чертеж устройства вид спереди, на фиг. 2 вид сверху в разрезе.

Устройство содержит цилиндрическую помольную камеру 1 с соплом 2, ориентированным вдоль хорды сечения внутренней поверхности камеры, которое связано с входным патрубком 3. Загрузочное приспособление 4 размещено на верхней крышке цилиндрической помольной камеры 1. Выходное отверстие 5 для порошка и энергоносителя расположено удаленным от сопла 2 по ходу вращения вихревого потока, обозначенного стрелкой 6. Первые полости 7 на внутренней поверхности цилиндрической помольной камеры 1 ориентированы вдоль хорды сечения внутренней поверхности камеры и направление их наклона по отношению к радиусу цилиндрической поверхности помольной камеры 1 совпадает с направлением наклона сопла 2. Каждая из первых полостей 7 сопряжена с меньшей второй полостью 8, наклоненной по отношению к первой, причем размеры полостей обеспечивают условие, при котором собственная частота акустических колебаний каждой второй полости 8 лежит в области частот второй гармоники собственных частот акустических колебаний сопряженной с ней первой полости 7. Выходное отверстие 5 и выходной патрубок 9 могут быть выполнены также в верхней или нижней крышке цилиндрической помольной камеры 1.

Предлагаемый способ и устройство для его осуществления реализуются следующим образом.

Через входной патрубок 3 и сопло 2, ориентированное вдоль хорды сечения внутренней поверхности камеры, в цилиндрическую помольную камеру 1 подают струю газового энергоносителя, которая формирует вихревой вращающийся поток, выходящий через выходное отверстие 5.

Вблизи отверстия входного патрубка 3, а также вблизи полостей 7, ориентированных вдоль хорды сечения внутренней поверхности камеры, в потоке образуются вихри. Исходный материал через загрузочное приспособление 4 подают внутрь цилиндрической помольной камеры 1 и после его вращения по направлению 6 и измельчения в зонах завихрения потока производят отбор полученного порошка через выходное отверстие 5 и выходной патрубок 9.

Измельчение исходного материала стимулируют путем создания зон звуковых и/или ультразвуковых колебаний, поперечных к вращающемуся потоку, которые возникают вследствие снижения давления в меньших вторых полостях 8 и первых полостях 7, достижения ими фазы нестабильного равновесия и последующего возврата к исходному состоянию.

Колебания второй гармоники основной частоты в полостях 7 усилены дополнительными резонансными колебаниями в полостях 8, что способствует улучшению помола.

Использование предлагаемых способа и устройства при подаче энергоносителя в виде сжатого воздуха давлением до 600 кПа и резонансных частотах колебаний от 7 до 42 кГц позволило осуществить помол исходного материала, например зерна до размеров частиц ≅118 мкм.

Формула изобретения

1. Способ измельчения материалов в потоке энергоносителя, включающий подачу в цилиндрическую помольную камеру струи энергоносителя, которая формирует вихревой вращающийся поток, загрузку и измельчение исходного материала, отбор полученного порошка, отличающийся тем, что измельчение исходного материала стимулируют путем создания зон звуковых и/или ультразвуковых колебаний, поперечных к вращающемуся потоку, в которых колебания второй гармоники основной частоты усилены дополнительными резонансными колебаниями.

2. Устройство вихревого помола, включающее цилиндрическую помольную камеру с соплом, ориентированным вдоль хорды сечения ее внутренней поверхности и связанным с входным патрубком, загрузочное приспособление и входное отверстие для порошка и энергоносителя, отличающееся тем, что на внутренней поверхности помольной камеры выполнены полости, ориентированные вдоль хорды сечения ее внутренней поверхности, направление наклона которых по отношению к радиусу цилиндрической поверхности помольной камеры совпадает с направлением наклона сопла, причем каждая из первых полостей сопряжена с меньшей второй полостью, наклоненной к первой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2