Устройство для обработки твердых, жидких и газообразных материалов, способ изготовления отверждаемых масс, способ изготовления многофазных устойчивых сред и способ обработки газов с использованием этого устройства

 

Изобретение предназначено для обработки твердых, жидких и/или газообразных материалов. Устройство состоит из двух встречно вращающихся роторов, на кольцах которых расположены ряды лопаток, окружная скорость крайнего ряда которых составляет 70 - 16О м/с. Для того, чтобы повысить эффективность изготовления отверждаемых масс, изготовления многофазных устойчивых сред и обработки газов частицы материала подвергаются воздействию лопаток при уменьшающейся ширине колец, на которых они размещены, на 2-10 % наружу. 4 с. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для обработки твердых, жидких и/или газообразных материалов с помощью активатора.

Наиболее близким к устройству изобретением является устройство для получения отверждаемых масс, в частности строительных материалов, таких как бетон, строительный раствор и т.п., причем связующее, добавка или жидкость, преимущественно вода, вводятся одновременно или в качестве смеси в активатор с коаксиально расположенными, вращающимися в противоположном направлении рядами лопаток, частицы материала перемещаются в активаторе изнутри наружу, и возбуждаются с возрастающей амплитудой под действием встречно вращающихся рядов лопаток. При этом, между двумя узкими рядами лопаток расположен соответствующий широкий ряд лопаток, вследствие чего колеблется частота возбуждения частиц, перемещающихся от центра наружу. Применяемые при этом ударные лопатки имеют круглое, треугольное или прямоугольное поперечное сечение и имеют недостаток, заключающийся в том, что они, особенно при применении сильно эрозирующих сред, подвержены относительно высокому износу, так как между поверхностью лопаток и подвижными частицами возникает большая относительная скорость, более чем 200 м/с. При таких высоких скоростях не может образовываться защитный слой между поверхностью лопаток и частицами, воздействующими на ударные лопатки [1].

Отверждаемые массы упомянутого типа состоят обычно из связующего, добавок и жидкости, в основном воды. В случае применения бетона в качестве связующего служит цемент. В качестве добавок применяется песок, который, однако, частично или полностью может заменяться другими материалами, например размолотыми строительными обломками.

Наиболее близким к способам изобретением является способ обработки зернистого материала, с помощью которого можно изготовить строительные детали повышенной прочности. Применяемые при этом исходные материалы активизируются в дезинтеграторе, вследствие чего выявляется изменение спектра зернистости и удельной поверхности частиц. Согласно этой публикации известно, что этот процесс активизации и дезинтеграторе повышает прочность изготовляемого таким образом бетона или т.п., если ее сравнивать с прочностью бетона, изготавливаемого из неактивированного материала [2].

Независимо от агрегатного состояния обрабатываемой среды - газообразной, жидкой или твердой - мощность устройства, а также качество изготавливаемого с помощью этого устройства продукта зависит от достигнутого уровня активации частиц материала.

Задачей изобретения является повышение уровня активации частиц, и тем самым повышение производительности устройства и качества изготавливаемого продукта без снижения срока службы устройства.

Согласно изобретению указанная задача достигается тем, что в устройстве для обработки твердых, жидких и/или газообразных веществ с помощью активатора с по меньшей мере тремя коаксиально расположенными приводимыми в противоположных направлениях рядами лопаток с примыкающими к ним ударными лопатками, причем окружная скорость самых крайних рядов лопаток составляет от 70 м/с до 160 м/с, отличающееся тем, что ширина колец рядов лопаток уменьшается в направлении наружу, на 2 - 10%.

Ударные лопатки могут быть выполнены вогнутыми и состоять по меньшей мере из двух, по существу, плоских и расположенных под углом друг к другу пластинок. Внешние кромки ударных лопаток, обращенные в сторону оси ротора, могут быть снабжены защитными накладками.

Между двумя соседними ударными лопатками самого крайнего ряда лопаток может быть расположена вентиляционная лопатка. К внешнему концу каждой ударной лопатки самого крайнего ряда лопаток на стороне, лежащей в направлении вращения ротора, может примыкать, по существу, под прямым углом к ударной лопатке вентиляционная лопатка.

Для изготовления отверждаемых масс, в частности таких строительных материалов как бетон, строительный раствор и т.д., число оборотов рядов лопаток может составлять от 800 до 3000 об/мин.

Для изготовления многофазных устойчивых сред, таких как эмульсии или суспензии, число оборотов рядов лопаток может составлять от 950 до 2800 об/мин.

При обработке газов, в частности при абсорбции вредных веществ, число оборотов рядов лопаток может составлять от 900 до 3500 об/мин.

Указанная задача решается в способе изготовления отверждаемых масс, в частности строительных материалов таких как бетон, строительный раствор и т. п. , тем, что в активатор с коаксиально расположенными встречно вращающимися рядами лопаток вводят связующее, добавку и жидкость, предпочтительно воду, одновременно или в виде смеси, частицы материала перемещают в активаторе изнутри, наружу и активируют под воздействием вращающихся с окружной скоростью от 70 до 160 м/сек внешних рядов лопаток, частицы материала посредством уменьшающихся наружу на 2-10% рядов лопаток перемещают с возрастающей частотой и амплитудой.

В качестве связующего может быть применен цемент, известь или водное стекло.

В качестве добавки может быть применен песок, лесс, строительные обломки, золи фильтрации.

Указанная задача решается в способе изготовления многофазных устойчивых сред тем, что в активатор с коаксиально расположенными встречно вращающимися рядами лопаток вводят отдельные компоненты в соответствии с желаемым соотношением по массе одновременно или в виде смеси, частицы материала перемещают в активаторе изнутри наружу и воздействуют на них с помощью вращающихся с окружной скоростью от 70 до 160 м/с внешних рядов лопаток, частицы материала перемещают в активаторе изнутри наружу с увеличивающимися амплитудой и частотой при уменьшении ширины колец с рядами лопаток на 2 - 10% наружу.

В качестве исходного материала может быть использована вода и/или масло, а также угольная пыль.

Указанная задача решается в способе обработки газов, в частности абсорбции вредных веществ тем, что в жидкую или пылевидную среду подают через сопла в обрабатываемый газ, газ вместе со средой вводят в активатор с коаксиально расположенными встречно вращающимися рядами лопаток, среду в активаторе перемещают изнутри наружу и активируют под воздействием вращающихся с окружной скоростью от 70 до 160 м/с внешних рядов лопаток, жидкую или пылевидную среду активируют с увеличивающимися амплитудой и частотой при уменьшении ширины колец с рядами лопаток на 2 - 10% наружу с отделением среды от газа.

К жидкой среде перед вдуванием может быть добавлено твердое вещество или смесь твердых веществ.

Одновременно с жидкой средой в активатор может быть введено твердое вещество или смесь твердых веществ.

Изобретение поясняется фигурами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для обработки твердых, жидких и газообразных материалов; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант выполнения лопаток; на фиг. 4 - вариант выполнения лопаток.

Устройство для обработки твердых, жидких и газообразных материалов состоит из двух встречно вращающихся роторов 1 и 2, направление вращения которых обозначено стрелками A и B. Для наглядности изображения корпус показан с центральным впуском и выпуском по периферии. Для обработки поступающего газа служит три концентрично расположенных кольца 3, 4, 5 с ударными лопатками 6. В представленном случае самое крайнее кольцо 5 и самое внутреннее кольцо 3 ударных лопаток расположены на роторе 1, а промежуточное кольцо 4 - на роторе 2. По крайней мере ударные лопатки 6 самого крайнего кольца 5 выполнены вогнутыми, например, проходят изогнуто под углом. Основная плоскость 7 этих лопаток проходит под углом α, как это видно на фиг. 2, образованном плоскостью 7, проходящей от входной кромки лопатки в окружном направлении и тангенциальной плоскостью 7.

В выполнении устройства (активатора), показанном на фиг. 3, оба внутренних кольца 3 и 4 снабжены вогнутыми лопатками 6, состоящими преимущественно из плоских пластин 6' и 6''. Если смотреть в направлении движения передние пластины 6 имеют большую длину и больший наклон к тангенциальной плоскости, чем задние части 6''. За счет вогнутой формы во время работы на лопатках 6 происходит отложение обрабатываемой среды. Эти отложения, которые обозначены позицией 11, постоянно обновляются под действием частиц и защищают сами лопатки 6 от эрозии и износа.

У ударных лопаток с формой выполнения, показанной на фиг. 4, отогнутая под углом часть 6' или 6'' короче, чем оставшаяся часть 6''' и предпочтительно составляет половину или меньше общей длины ударных лопаток. Наклон более короткой части 6' или 6'' осуществляется от части 6''' к центру ротора. Отогнутые под углом элементы 6', 6" могут быть предусмотрены на обоих концах части 6''' или только на одном конце, в данном случае предпочтительно на присоединяющемся конце. Они предпочтительно изготавливаются из твердого сплава или имеют накладку, которая может заменяться. Но можно изготовить ее также из керамики или искусственного материала. И наконец, имеется также возможность снабдить внешние кромки частей 6' и 6'', обращенные к оси ротора, защитными накладками 10.

Между ударными лопатками или на расположенном впереди при вращении ротора конце ударных лопаток самого крайнего кольца 5 предусмотрены вентиляционные лопасти 8, которые могут иметь любую форму, например, могут быть выполнены в виде пластинок, пальцев и т.п. Их назначением является обеспечить протекание обрабатываемого газа внутри наружу и, кроме того, создать на поверхности ударных лопаток, обращенной к оси ротора защитный слой из подлежащего обработке материала, независимо от того, насколько велик установочный угол α. При определенном виде работ он может быть ниже 15^o, в то время, как для других работ предпочтительней иметь угол, например, от 20 до 35^o.

На фиг. 3 схематично показан вырез из трех расположенных друг на друге колец устройства (активатора) согласно изобретению. Существенным является, что ширина b₁, b₂ и b₃ колец непрерывно уменьшается в направлении наружу по меньшей мере на 2 - 5%. Однако максимальное уменьшение ширины может составить 10%. Это значит, что 0,9b₁ b₂≅0,98b₁, 0,9b₂ b₃≅0,98b₂ Источники информации 1. GB 101981 B2, 07.02.68.

2. US 3331905 A, 18.07.67.

Формула изобретения

1. Устройство для обработки твердых, жидких и/или газообразных веществ с помощью активатора с по меньшей мере тремя коаксиально расположенными приводимыми в противоположных направлениях рядами лопаток (3, 4, 5) с примыкающими к ним ударными лопатками (6), причем окружная скорость самых крайних рядов лопаток (3, 4, 5) составляет 70 - 160 м/с, отличающееся тем, что ширина колец рядов лопаток (3, 4, 5) уменьшается в направлении наружу на 2 - 10%.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ударные лопатки (6) выполнены вогнутыми и состоят по меньшей мере из двух, по существу, плоских и расположенных под углом друг к другу пластинок (6', 6'', 6''').

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что внешние кромки ударных лопаток, обращенные в сторону оси ротора, снабжены защитными накладками (10).

4. Устройство по одному из пп.1 - 3, отличающееся тем, что между двумя соседними ударными лопатками (6) самого крайнего ряда лопаток (5) расположена вентиляционная лопатка (8).

5. Устройство по одному из пп.1 - 3, отличающееся тем, что к внешнему концу каждой ударной лопатки (6) самого крайнего ряда лопаток (5) на стороне, лежащей в направлении вращения ротора, примыкает, по существу, под прямым углом к ударной лопатке (6) вентиляционная лопатка (8).

6. Устройство по одному из пп.1 - 5, отличающееся тем, что для изготовления отверждаемых масс, в частности таких строительных материалов, как бетон, строительный раствор и т.п., число оборотов рядов лопаток (3, 4, 5) составляет 800 - 3000 об/мин.

7. Устройство по одному из пп.1 - 5, отличающееся тем, что для изготовления многофазных устойчивых сред, таких, как эмульсии или суспензии, число оборотов рядов лопаток (3, 4, 5) составляет 950 - 2800 об/мин.

8. Устройство по одному из пп.1 - 5, отличающееся тем, что при разработке газов, в частности при абсорбции вредных веществ, число оборотов рядов лопаток (3, 4, 5) составляет 900 - 3500 об/мин.

9. Способ изготовления отверждаемых масс, в частности строительных материалов, таких, как бетон, строительный раствор и т.п., при котором в активатор с коаксиально расположенными встречно вращающимися рядами лопаток (3, 4, 5) вводят связующее, добавку и жидкость, предпочтительно воду, одновременно или в виде смеси, частицы материала перемещают в активаторе изнутри наружу и активируют под воздействием вращающихся с окружной скоростью 70 - 160 м/с внешних рядов лопаток (3, 4, 5), отличающийся тем, что частицы материала посредством уменьшающихся наружу на 2 - 10% рядов лопаток (3, 4, 5) перемещаются с возрастающей частотой и амплитудой.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве связующего применяют цемент, известь или водное стекло.

11. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что в качестве добавки применяют песок, лесс, строительные обломки, золи фильтрации.

12. Способ изготовления многофазных устойчивых сред, при котором в активатор с коаксиально расположенными встречно вращающимися рядами лопаток вводят отдельные компоненты в соответствии с желаемым соотношением по массе одновременно или в виде смеси, частицы материала перемещают в активаторе изнутри наружу и воздействуют на них с помощью вращающихся с окружной скоростью от 70 до 160 м/с внешних рядов лопаток (3, 4, 5), отличающийся тем, что частицы материала перемещают в активаторе изнутри наружу с увеличивающимися амплитудой и частотой при уменьшении ширины колец с рядами лопаток на 2 - 10% наружу.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют воду и/или масло, а также угольную пыль.

14. Способ обработки газов, в частности абсорбции вредных веществ, при котором жидкую или пылевидную среду подают через сопла в обрабатываемый газ, газ вместе со средой вводят в активатор с коаксиально расположенными встречно вращающимися рядами лопаток, среду в активаторе перемещают изнутри наружу и активируют под воздействием вращающихся с окружной скоростью от 70 до 160 м/с внешних рядов лопаток, отличающийся тем, что жидкую или пылевидную среду активируют с увеличивающимися амплитудой и частотой при уменьшении ширины колец с рядами лопаток на 2 - 10% наружу с отделением среды от газа.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что к жидкой среде перед вдуванием добавляют твердое вещество или смесь твердых веществ.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что одновременно с жидкой средой в активатор вводят твердое вещество или смесь твердых веществ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4