Ударно-отражательная мельница

 

Изобретение относится к измельчению с помощью ударов, в частности, зернистого материала, как, например, зерно или клубни, а также к ударно-отражательной мельнице для осуществления способа. Измельчение осуществляется вращающимися в противоположном направлении в камере ударно-отражательной мельницы и приводимыми в действие роторами с лопатками для ускорения или соударения измельчаемого материала с изменением направления. Измельчение осуществляется, по меньшей мере, в две ступени, причем каждая ступень проводится в отделенных друг от друга рабочих областях, и после каждой ступени отделяется тонкая фракция. Движение в обратном направлении грубой фракции осуществляется через общий канал, переходящий в два раздельных перекрестных канала. В общем канале установлено дополнительное сито. С помощью этого устройства значительно снижаются энергетические затраты и износ. Измельченный материал имеет равномерную структуру с минимальным содержанием пылевой фракции. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к ударно-отражательной мельнице для ударно-отражательного измельчения, в частности зернистого материала для получения кормов для скота.

Известна ударная мельница (см., например, ЕР-В-51389 или DE-A-3708914), в которой тонкость измельчаемого продукта определяется в зависимости от величины ячеек сита (тонина рассева), причем измельчаемый материал остается в зоне мельницы до тех пор, пока имеется возможность его прохождения через сито. Измельчаемый материал подвергается воздействию большого количества ударов ротора/роторов до достижения соответствующей зернистости. Это связано с высокими энергетическими затратами и, отчасти, со слишком большим измельчением материала.

Если сито расположено в ударном пространстве, как это имеет место, например, согласно ЕР-В-98441, в котором ротор ударной мельницы концентрически окружен ситом, то измельчаемый материал попадает на корпус сита с большой скоростью, что вызывает повышенный износ.

Для улучшения энергетического баланса таких ударных мельниц предлагают также центробежные каналы (см. DE-PS 699100 DE-A-3708914), чтобы выделяемую частицами измельчаемого материала энергию использовать для их транспортировки из ударной полости на примыкающее сито. В таких тангенциальных центробежных каналах измельчаемый материал также отбрасывается на сито.

Большей частью ударные мельницы имеют неподвижный корпус с установленным в нем приводным ротором. Кроме того, известно, что дезинтеграторы для самого тонкого измельчения выполняют с двумя коаксиальными, приводимыми во вращательное движение в противоположном направлении роторами (DE-A-3417556). Каждый ротор снабжен, по меньшей мере, двумя венцами с лопатками, причем лопаточные венцы обоих роторов попеременно входят друг в друга. Привод обоих роторов осуществляется от общего привода. Для этого один из роторов крепится на полом валу, а другой ротор расположен с помощью втулки на валу, проходящем сквозь полый вал. Оба вала установлены на наружной опоре. Требуются высокие конструктивные издержки, чтобы достичь турбоэффекта согласно ЕР-А-48012 при надежном функционировании подшипников.

В основе изобретения лежит задача создания ударно-отражательной мельницы, которая позволяет при небольших технических и экономических затратах получить высокую равномерность измельчения обрабатываемого материала (незначительное рассеивание по величине частиц) с минимальным содержанием пылевой фракции.

Поставленная задача достигается за счет того, что в ударно-отражательной мельнице для ударно-отражательного измельчения, в частности, зернистого материала, содержащей корпус с установленными в нем горизонтально и коаксиально роторами, вращающимися навстречу друг другу, на которых рядами закреплены лопатки, причем первый ротор имеет, по меньшей мере, два ряда лопаток, а второй ротор, по меньшей мере, один ряд лопаток, расположенный между рядами лопаток, окружающее роторы по их внешней окружности сито, а также расположенное сбоку на камере впускное отверстие и, кроме того, расположенное под камерой впускное отверстие, и образующие продолжение сита каналы, причем оба канала впадают в отделенные друг от друга рабочие области камеры, на выходе из камеры в направлении перемещения продукта расположен общий канал, переходящий в два раздельных перекрестных канала, причем в его изогнутой части установлено дополнительное сито, благодаря чему образована находящаяся позади дополнительного сита полость, переходящая в находящуюся позади окружающего роторы сита полость цилиндрической камеры.

Каналы могут быть расположены вне камеры и, отходя криволинейно от камеры, впадать сбоку в рабочие области, причем ширина канала соответствует ширине внутреннего ряда лопаток.

Другим вариантом осуществления изобретения является выполнение сита заменяемым.

Возможно приведение роторов во вращение в противоположных направлениях, преимущественно посредством отдельных приводов.

Лопатки могут иметь угол атаки преимущественно не более 15^o.

Для повышения производительности на выходе из цилиндрической камеры между первым ротором и ситом может быть установлен криволинейный изогнутый экран, который может быть снабжен жалюзи.

Обычное измельчение обрабатываемого материала в некотором количестве измельчающих устройств (высокое трение) приводит к отчасти чрезмерному измельчению продукта и высокому потреблению энергии в сочетании со сравнительно высоким износом. Это получается за счет того, что дробление измельчаемого материала в первую очередь происходит в перемещающихся слоях между концами молотков и поверхностью сита/ситовой камеры. При турбоэффекте происходит также соударение частиц самих по себе. Неожиданно оказалось теперь, что благодаря применению "чистого удара" можно избежать недостатков известного уровня техники. Согласно изобретению измельчаемый материал вначале подвергается ускорению, а затем ударяет в рабочие органы. Так как для этого нужны скорости более 100 м/с, то максимум измельчения при минимальном трении благодаря противоположному ударению ускоренных частиц измельчаемого материала достигается с помощью известного самого по себе движения в противоположном направлении. Измельчаемый материал вначале ускоряется в процессе вращательного движения, а затем отражается благодаря преобразованию вектора скорости в вектор, противоположный ускорению. Ускорение и отражение сменяются циклически в двух промежуточных зонах, которые соединены друг с другом потоками недостаточно размельченных частиц, с выделением частиц желательной величины между циклами.

Обрабатываемый материал направляется на первую ступень измельчения, где он подвергается ускорению в определенном направлении и ударяется в поверхность рабочих органов. Под воздействием ударов зерна измельчаемого материала измельчаются на частицы различной величины при передаче противоположного ускорению вектора скорости. После этого измельченные частицы попадают на сепаратор, где они соответственно разделяются. Сепаратор расположен вне зоны измельчения, и частицы тангенциально сближаются. Частицы желательной величины отводятся, как готовый продукт, грубые частицы при движении в обратном направлении попадают в зону измельчения на вторую ступень измельчения и там снова подвергаются ускорению и ударению, причем, однако, в отличие от первой ступени возникают более тонкие частицы. Снова идет сепарация на грубый и готовый продукт вне зоны измельчения, причем грубый продукт снова направляется на первую ступень измельчения.

Для повышения производительности и улучшения распределения гранул в готовом продукте вне полости измельчения дополнительно расположено сито, чтобы в конце концов повысить поверхность просеивания.

Многочисленные исследования подтверждают предположение, что другие поверхности сит целесообразны лишь в части полости измельчения или каналов, окружающих продукт, в которой продукт в большей или меньшей степени разбрасывается на сито.

Центробежный канал согласно DE-A-3708914 без сита в канале не может дать к этому никакого побуждения. Требуется смещение указанной дополнительной поверхности сита в области основания канала. Это позволяет тонкому продукту при достижении требуемой грануляции почти полностью высеиваться, что явно снижает потребность в мощности по сравнению с другими решениями.

При встраивании дополнительного сита каналы на выходе цилиндрической камеры расположены друг около друга и образуют общий канал, который в направлении прохождения продукта переходит в два раздельных перекрестных канала, соединенных с рабочими зонами.

Сито установлено в изогнутом канале таким образом, что позади сита образуется камера, соединенная с находящейся позади сита полостью цилиндрической камеры с помощью трубопровода.

Цикл измельчения закончен, и сепарация частиц осуществляется вне его, что способствует как снижению потребления энергии, так и уменьшению износа сепарационного устройства. Одновременно достигается дифференцированная обработка частиц различной величины. Применение двух ступеней измельчения позволяет по-разному обрабатывать частицы с различной интенсивностью в каждой ступени.

Способ можно выполнять в отражательно-ударной или ударной мельнице с цилиндрической камерой и входным и выходным патрубками для измельчаемого материала, а также вмонтированными в нее коаксиально роторами, которые с закрепленными на них рабочими органами вращаются в противоположных направлениях. Камера выполнена перфорированной и разделена роторами на две части, причем эти части соединены между собой перекрестными каналами, расположенными вне ее границ и обеспечивающими закрытый поток измельчаемого материала.

Получается закрытый процесс помола с заданной зернистостью и возможностью автоматического управления процессом.

Далее изобретение описывается более подробно с помощью чертежей.

На фиг. 1 показана ударно-отражательная мельница; фиг. 2 - разрез А-А ударно-отражательной мельницы; фиг. 3 - разрез В-В ударно-отражательной мельницы; фиг. 4 - вид сбоку другого варианта ударно-отражательной мельницы с ситом в изогнутой части канала; фиг. 5 - горизонтальная проекция ударно-отражательной мельницы согласно фиг. 4; фиг. 6 - ударно-отражательная мельница с вмонтированным в нее экраном; фиг. 7 - экран с жалюзи; фиг. 8 - другой вариант ударно-отражательной мельницы согласно изобретению с открытым расположением ротора; фиг. 9 - другая форма выполнения по фиг. 8 с установкой трех роторов.

Ударно-отражательная мельница заполняется подлежащим размолу материалом. Он подается свободным потоком через впускное отверстие 2 в первую рабочую область 12 камеры 4. Здесь измельчаемый материал под воздействием воздушного потока, производимого благодаря вращательному движению ротора 6. направляется на первый ряд лопаток 7 ротора 6. Отдельные зерна измельчаемого материала захватываются этими лопатками 7, ускоряются и с высокой скоростью отбрасываются на лопатки 9 ротора 8. Лопатки 9 находятся между первым и вторым рядами лопаток 7 ротора 6.

Вследствие отражения зерен от лопаток 9 ротора 8, который вращается в противоположном ротору 6 направлении, зерна частично размельчаются, с помощью лопаток 9 снова ускоряются и отбрасываются на второй, внешний ряд лопаток 7. Вследствие воздействия удара о лопатки 7 осуществляется дальнейшее измельчение зерен на частицы различной величины. Они попадают от лопаток 7 по траектории направления вращения ротора 6 на поверхность сита 5. В то время, как частицы перемещаются на воздушной подушке без трения в направлении вращения ротора 6 по поверхности сита 5, осуществляется разделение на грубую и тонкую фракции под воздействием центробежной силы и воздушного потока. Частицы, которые проходят через отверстия сита 5, выводятся из ударной мельницы через выпускное отверстие 3, в то время как более грубые частицы в дальнейшем движении проходят в боковой канал 14 и оттуда во вторую рабочую область 13 камеры 4. Под воздействием тех же сил, что и в рабочей области 12, частицы захватываются лопатками 9 и отбрасываются на лопатки 7. Благодаря удару получается дополнительное измельчение частиц, которые, отходя от лопаток 7, движутся в направлении вращения ротора 6 снова на поверхность сита 5. Тонкая фракция снова выносится через выпускное отверстие 3 после прохождения через сито 5. Остальная грубая фракция может направляться через канал 15 на дальнейшее измельчение.

Количество ступеней перевода грубых фракций из рабочей области 12 в рабочую область 13 зависит от вида измельчаемого материала, его влажности и интенсивности соударения.

В корпусе 1 ударно-отражательной мельницы установлены горизонтально и соосно роторы 6 и 8 с закрепленными на них лопатками 7 и 9. По своему периметру роторы 6 и 8 окружены ситом 5, благодаря чему образуется цилиндрическая камера 4, разделенная роторами 6, 8 на две рабочие области 12 и 13.

Привод роторов 6 и 8 осуществляется от электродвигателей 10.

Ротор 6 имеет два ряда, а ротор 8 один ряд лопаток 7, 9, которые разделены диском ротора на две половины. Половина лопаток 9 ротора 8 расположена между рядами лопаток ротора 6.

Впускное отверстие 2, которое расположено в корпусе 1 сбоку в рабочей области 12, служит для загрузки ударно-отражательной мельницы измельчаемым материалом. Под камерой 4 расположено выпускное отверстие 3 для измельченного материала (готовый продукт).

В продолжении сита 5 расположены каналы 14 и 15 для возврата недостаточно измельченных (грубых) фракций частиц. Каналы 14, 15 расположены вне камеры 4. По своей ширине канал 14 соответствует ширине ряда лопаток 7 ротора 6, который расположен ближе к оси 16. Канал 14 имеет изогнутую, имеющую вид кривой форму, исходя от камеры 4 и входя в рабочую область 13 сбоку и по центру. Аналогично выполнен канал 15. Он также начинается от камеры 4 и входит в рабочую область 12 сбоку и по центру.

Величина зазора между концами лопаток 7 и ситом 5 рассчитывается так, чтобы движение измельченных частиц на сите 5 осуществлялось под воздействием центробежных сил без непосредственного воздействия внешних лопаток 7.

Угол атаки лопаток 7, 9 следует выбирать соответственно малым, чтобы достичь описанного, способствующего снижению износа пути движения частиц.

Электродвигатели 10, 11 имеют примерно одинаковую нагрузку.

Перфорированная часть камеры 4 является демонтируемой, чтобы можно было производить замену сита.

Точно также перфорированная часть камеры 4 должна занять возможно большую часть ее цилиндрической поверхности, чтобы обеспечить необходимую производительность процесса разделения.

Благодаря увеличению числа рядов лопаток 7, 9 на роторах 6, 8 можно повысить число ступеней измельчения, например, до семи ступеней, причем ротор 6 имеет в этом случае три, а ротор 8 - два ряда лопаток 7, 9.

Для повышения производительности и улучшения распределения гранул в готовом продукте целесообразно применить другое сито 17, которое устанавливают вне цилиндрической камеры 4. При этом каналы на выходе цилиндрической камеры проходят друг около друга и образуют при этом общий канал, который в направлении прохождения продукта переходит в два раздельных перекрестных канала 14 и 15, которые соединены с рабочими областями 13 и 12.

Сито 17 установлено в изогнутой части канала 23 таким образом, что возникает образующаяся за ситом полость 18, которая с помощью трубопровода 20 соединена с полостью 19 цилиндрической камеры 4, находящейся за ситом.

Устройство с ситом 17 работает следующим образом.

Зерно загружается через патрубок 2 в камеру 12, измельчается с помощью лопаток 7 и 9, которые закреплены на соответствующих роторах 6 и 8, и поступает на сито 5, где измельчаемый продукт разделяется на две фракции. Фракция желательной тонкости отводится через выпускное отверстие 3 из устройства, как готовый продукт, грубая фракция, которая не прошла через отверстия сита 5, направляется через канал 23 к ситу 17. На сите 17 измельченный материал подвергается еще раз разделению на фракции. Проход через сито 17 ведет в полость 18, находящуюся за ситом, откуда он поворачивает в полость 19 цилиндрической камеры 4, находящейся за ситом. Продукт из полости, находящейся за ситом, отводится в качестве готового продукта через выпускное отверстие 3.

Фракция, которая не прошла через отверстия сита 17, попадает через канал 14 на дальнейшее измельчение. Готовый продукт проходит через сито 5, а недостаточно измельченная доля продукта в виде схода (с сита.) отводится через канал 15 от сита 17 в рабочую область 12 для дальнейшего измельчения.

Следует отметить, что разделение осуществляется на сите 17, а также на сите 5 под воздействием центробежной силы воздушного потока, производимого роторами. Регулирование тонкости измельчения осуществляется с помощью замены сита на сито с требуемой перфорацией.

Производительность устройства можно повысить также с помощью экрана 21, который закрепляется на выходе из цилиндрической камеры 4 между большим ротором и ситом 5. При этом экран 21 может быть выполнен сплошным или может иметь жалюзи 22.

С помощью экрана 21 можно отклонить на сито 5 для дальнейшего разделения фракцию продукта, которая имела недостаточный контакт с поверхностью сита. Кроме того, экран 21 помогает производить необходимое давление воздушного потока на сито 5, благодаря чему повышается интенсивность прохождения частиц через ячейки сита.

Жалюзи 22 помогает, в свою очередь, повысить интенсивность продува через сито 17. Кроме того, принцип, использованный в изобретении в другом варианте выполнения, позволяет открыто расположить вращающиеся в противоположных направлениях роторы. При этом расположение роторов осуществляется рядом друг с другом в одной плоскости (фиг. 8, 9).

Не ограничиваясь непосредственно этими вариантами, является при этом целесообразным два или три ротора располагать рядом друг с другом при соединении с помощью каналов, причем это может осуществляться в горизонтальной или вертикальной плоскости, что позволяет сократить расходы на изготовление.

Продукт попадает через впускное отверстие 2' в ротор 24, ускоряется и измельчается и через канал 25 попадает в рабочую полость ротора 26, вращающегося в противоположную сторону, причем получается новое ускорение и второе измельчение. Затем измельченный материал через канал 27 вышеупомянутым способом выносится из полости для измельчения и сепарируется (на чертеже не показано). Как вариант, продукт после первого измельчения в полости ротора 24 попадает через канал 25, 25' в полость измельчения роторов 26, 28, вращающихся в том же направлении, и вновь измельчается. Измельченный продукт через каналы 27, 27' снова попадает в общий не показанный подробно на чертеже канал на сепарацию.

Значительно меньшее по сравнению с обычными ударными мельницами потребление энергии и меньшее воздействие трения приводят к настолько незначительному нагреву ударной мельницы согласно изобретению в процессе работы, что оно может не приниматься во внимание, и таким образом также к незначительной потере влаги измельчаемым материалом.

Работа ударно-отражательной мельницы согласно изобретению осуществляется таким образом, что без труда можно также экономично измельчать ячмень.

При измельчении зерна в муку возможно применение ударно-отражательной мельницы с технологическими проходами В1 и В2.

Ударно-отражательная мельница согласно изобретению не ограничивается этими вариантами выполнения.

Формула изобретения

1. Ударно-отражательная мельница для ударно-отражательного измельчения, в частности, зернистого материала, содержащая корпус с установленными в нем горизонтально и коаксиально роторами, вращающимися навстречу друг другу, на которых рядами закреплены лопатки (7, 9), причем первый ротор имеет, по меньшей мере, два ряда лопаток (7), а второй ротор, по меньшей мере, один ряд лопаток (9), расположенный между рядами лопаток (7), окружающее роторы по их внешней окружности сито, а также расположенное сбоку на камере впускное отверстие и, кроме того, расположенное под камерой впускное отверстие, и образующие продолжение сита каналы, причем оба канала впадают в отделенные друг от друга рабочие области камеры, отличающаяся тем, что на выходе из камеры в направлении перемещения продукта расположен общий канал, переходящий в два раздельных перекрестных канала, причем в его изогнутой части установлено дополнительное сито, благодаря чему образована находящаяся позади дополнительного сита полость, переходящая в находящуюся позади окружающего роторы сита полость цилиндрической камеры.

2. Ударно-отражательная мельница по п.1, отличающаяся тем, что каналы расположены вне камеры и, отходя криволинейно от камеры, впадают сбоку в рабочие области, причем ширина канала соответствует ширине внутреннего ряда лопаток.

3. Ударно-отражательная мельница по п.1, отличающаяся тем, что сито является заменяемым.

4. Ударно-отражательная мельница по п.1, отличающаяся тем, что роторы приводятся во вращение в противоположных направлениях, преимущественно посредством отдельных приводов.

5. Ударно-отражательная мельница по п.1, отличающаяся тем, что лопатки имеют угол атаки преимущественно не более 15^o.

6. Ударно-отражательная мельница по п.1, отличающаяся тем, что для повышения производительности на выходе из цилиндрической камеры между первым ротором и ситом установлен криволинейный изогнутый экран.

7. Ударно-отражательная мельница по п.6, отличающаяся тем, что экран снабжен жалюзи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9