Устройство для измельчения и сушки отходов, шлаков, горных пород и подобных материалов
Изобретение относится к устройствам для измельчения и сушки отходов, шлаков, горных пород и подобных материалов. Устройство содержит по существу воронкообразный резервуар (2) с цилиндрической насадкой (4). На цилиндрической насадке (4) расположены по меньшей мере два распределенных по периметру впуска (5) воздуха для введения сжатого и при необходимости нагретого воздуха (L). Дно воронкообразного резервуара снабжено выходным отверстием (3) для измельченного материала (G). На противоположном выходному отверстию (3), большем по диаметру конце резервуара расположено на цилиндрической насадке (4) выходное отверстие (7) воздуха. Устройство (9) подачи для измельчаемого материала (M) входит в цилиндрическую насадку (4). На по меньшей мере двух распределенных по периметру цилиндрической насадки впусках (5) воздуха в каждом случае сверхзвуковое сопло (10) выполнено с формой поперечного сечения соответственно соплу Лаваля и с функцией Вентури, при этом расположено оно таким образом, что поданный воздух (L) может вводиться в окружном направлении цилиндрической насадки (4) и воронкообразного резервуара (2). Устройство характеризуется повышенной устойчивостью к износу. 15 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к устройству для измельчения и сушки отходов, шлаков, горных пород и подобных материалов согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Отходы и подобные материалы по–прежнему часто утилизируются на свалках. Так как свалки имеют лишь ограниченную вместимость, является желательным измельчать отходы перед их отложением. Однако, измельчение отходов может также использоваться в качестве подготовки для производства энергии посредством последующего сжигания или установки дегазации. Однако, посредством измельчения отходов или измельчения в порошок шлаков и горных пород, например, рудоносных горных пород, может также ценное сырье легче отделяться и восстанавливаться. Известной проблемой при обработке отходов, таких как городские отходы, промышленные шламы, как например шламы цементной, известковой промышленности и шламы очистных сооружений, является относительно высокая влажность, которая часто привязана к этим отходам. Эта зачастую лишь с трудом отделяемая от отходов влажность представляет собой на свалках в виде мусорной воды проблему, которую не следует недооценивать. В мусоросжигательных установках высокая влажность приводит к более низкой теплотворности используемых отходов. Высокая влажность в отходах, а также размеры материалов обычно отрицательно сказываются на энергетическом и транспортном балансе (выброс CO2).
Известные из уровня техники размольные установки или тому подобное для измельчения отходов имеют относительно низкий коэффициент полезного действия и недостаточно подходят для сокращения влажности. Из уровня техники также уже известно устройство измельчения материалов, которое имеет по существу воронкообразный резервуар с цилиндрической насадкой. Сжатый воздух вдувается в окружном направлении в цилиндрическую насадку, для того чтобы создавать внутри воронкообразного резервуара завихрение воздуха. Это известное устройство требует до 100 м3 сжатого воздуха в минуту, что является большим недостатком для энергетического баланса и экономичности устройства. Закрепленные на впускных отверстиях для сжатого воздуха отклоняющие пластины направляют воздух в окружном направлении резервуара. Измельчаемый материал подается через подающий трубопровод в цилиндрическую насадку и подвергается воздействию завихрения воздуха. В завихрении воздуха введенный материал должен измельчаться. Отклоняющие пластины служат одновременно в качестве отражающих пластин и должны защищать впускные отверстия воздуха от вращающегося материала. Измельченный материал оседает вследствие силы тяжести на дно и выделяется через отверстие на дне воронкообразного резервуара. Расположенная на противоположном, большем по диаметру конце резервуара на цилиндрической насадке цилиндрическая вытяжная труба обеспечивает отвод избыточного воздуха. Благодаря тому, что вдутый воздух предварительно нагревается, должна достигаться определенная сушка введенного материала. Отражающие пластины подвержены высокому износу и должны относительно часто заменяться. Так как материал постоянно также сталкивается со стенками воронкообразного резервуара или цилиндрической насадки, также эти компоненты устройства подвержены относительно высокому износу и должны быть выполнены соответственно прочными. Достигаемое в резервуаре завихрение воздуха имеет лишь относительно низкую скорость. Вследствие этого устройство оказывает лишь относительно низкое измельчающее действие на введенный материал.
Исходя из этого, задача данного изобретения создать устройство для измельчения и сушки отходов, шлаков, горных пород и подобных материалов, которое учитывает приведенные выше недостатки устройств уровня техники. Устройство должно быть менее подвержено износу и обеспечивать достаточное измельчение, даже измельчение в порошок, и/или сушку введенных отходов. При этом устройство должно быть максимально простым и иметь опробованные и конструктивно простые элементы, а также оно должно быть экономичным в изготовлении и в эксплуатации.
Решение этих задач состоит в устройстве для измельчения и сушки отходов, шлаков, горных пород и подобных материалов, которое обладает перечисленными в пункте 1 формулы изобретения признаками. Усовершенствования, а также предпочтительные и полезные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Изобретение предлагает устройство для измельчения и сушки отходов, шлаков, горных пород и подобных материалов, которое включает в себя по существу воронкообразный резервуар с цилиндрической насадкой (надставкой). На цилиндрической насадке расположены, по меньшей мере, два распределенных по периметру впуска воздуха для введения сжатого и при необходимости нагретого воздуха. Дно воронкообразного резервуара снабжено выходным отверстием для измельченного материала. На противоположном выходному отверстию, большем по диаметру конце резервуара расположено на цилиндрической насадке выходное отверстие воздуха. Устройство подачи для измельчаемого материала входит (оканчивается) в цилиндрическую насадку. На, по меньшей мере, двух распределенных по периметру цилиндрической насадки впусках воздуха в каждом случае сверхзвуковое сопло с системой Вентури расположено таким образом, что поданный воздух может вводиться в окружном направлении цилиндрической насадки и воронкообразного резервуара.
Благодаря использованию сверхзвуковых сопел поданный, предпочтительно нагретый воздух достигает на входе в цилиндрическую насадку на воронкообразном резервуаре очень высоких скоростей потока, которые достигают скорости звука и могут превосходить ее в несколько раз. Вследствие этого в цилиндрической насадке и, в частности, в воронкообразно сужающемся в направлении своего дна резервуаре создается нагретое завихрение воздуха. Высокие скорости потока достигаются благодаря подаче воздуха под давлением примерно в 4–6 бар. Пропущенные при этом количества воздуха могут составлять в зависимости от высоты над уровнем моря примерно от 30 до 50 м3/мин. Например, эти количества воздуха могут создаваться и подаваться управляемым безмасляным винтовым компрессором. Под сверхзвуковым соплом следует при этом понимать, например, сопло, которое имеет ход поперечного сечения соответственно соплу Лаваля. Исполнение сверхзвукового сопла в виде сопла Лаваля позволяет существенно, например, до 50%, сокращать необходимый расход воздуха. Это оказывает большое влияние на положительный энергетический баланс. Вследствие высоких скоростей воздуха введенные материалы сильно измельчаются, даже измельчаются в порошок. Вследствие измельчения в порошок введенных материалов содержащееся в материалах ценное сырье может просто возвращаться обратно в промышленность. Вследствие высокой степени измельчения вместимость транспортных устройств может также использоваться гораздо лучше, что в свою очередь может положительно сказываться на окружающей среде (сокращение выброса CO2).
Измельчаемые материалы поступают при поддержке системы Вентури в созданное завихрение воздуха и получают при этом огромное ускорение. Система Вентури служит при этом для "разрыва" созданного сверхзвуковыми соплами завихрения воздуха. Введенные в завихрение воздуха материалы не выдерживают возникающих при внезапном ускорении усилий и потому распадаются на самые малые компоненты. Возникающие внутри завихрения воздуха высокие центробежные и центростремительные силы, тангенциальные силы (силы сдвига) и силы трения, а также низкое давление и кавитация способствуют измельчению материалов. Содержащаяся в материалах влага, например, содержащаяся в шламах очистных сооружений и в промышленных шламах и связанная в частицах твердого вещества вода, отделяется при этом и отводится нагревающимся в завихрении воздуха воздухом через выходное отверстие воздуха, которое может быть расположено на регулируемом трубообразном удлинении. Температура отработанного воздуха может составлять, например, до 100°C. Благодаря расположению, по меньшей мере, двух сверхзвуковых сопел, в устройстве создается постоянный поток воздуха, который является следствием завихрения воздуха, которое отрывается от внутренних стенок устройства. Вследствие этого может предотвращаться столкновение материалов с внутренними стенками цилиндрической насадки и воронкообразного резервуара.
Вариант осуществления соответствующего изобретению устройства может предусматривать, что расположенные на впусках воздуха сверхзвуковые сопла с системой Вентури расположены на одной осевой высоте цилиндрической насадки на воронкообразном резервуаре. Вследствие этого может улучшаться однородность завихрения воздуха, и при неизменном расходе энергии могут достигаться более высокие скорости потока.
В варианте осуществления соответствующего изобретению устройства сверхзвуковые сопла могут иметь выпуск, который обладает отличающимся от круглой формы поперечным сечением. Через выбор поперечного сечения потока на выпуске может оказываться воздействие на тангенциальную и вертикальную составляющие потока воздуха в смысле лучшего создания завихрения воздуха.
Вариант осуществления изобретения может предусматривать, что поперечное сечение выпуска сверхзвуковых сопел выполнено прямоугольным. Вследствие этого внутри созданного завихрения воздуха может оказываться содействие возникновению кавитации и низкого давления.
В дальнейшем варианте осуществления соответствующего изобретению устройства сверхзвуковые сопла могут иметь в каждом случае самое узкое проточное поперечное сечение, которое по необходимости может изменяться. Через изменение проточного поперечного сечения может оказываться целенаправленное воздействие на скорости потока на выходе сверхзвуковых сопел. Регулировочные винты или подобные механические средства регулировки могут быть расположены таким образом, что они доступны пользователю даже во время эксплуатации устройства.
Изменение, по меньшей мере, самого узкого проточного поперечного сечения сверхзвуковых сопел может осуществляться механически, например, регулировочными винтами или тому подобным. Целесообразный вариант осуществления изобретения может предусматривать, что самое узкое проточное поперечное сечение сверхзвуковых сопел может регулироваться автоматически серводвигателями. Возможность регулировки двигателями позволяет устанавливать самое узкое проточное поперечное сечение сопел, без того чтобы была, например, необходимость открывать или даже демонтировать вмещающий воронкообразный резервуар и цилиндрическую насадку корпус.
В связи с возможностью регулировки двигателями самое узкое проточное поперечное сечение сверхзвуковых сопел может иметь возможность регулироваться в зависимости от используемого измельчаемого материала. Управляющие данные могут при этом храниться, предпочтительно в табличной форме, во внешнем блоке управления, который находится в соединении с устройством. Управляющие данные для регулировки самого узкого поперечного сечения протока сопел могут быть определены и подобраны эмпирически. Предпочтительный вариант осуществления изобретения может позволять пользователю устройства выбирать правильные управляющие данные для регулировки сверхзвуковых сопел в зависимости от используемого материала. Блок управления включает в себя предпочтительно электронную установку для обработки данных. Вследствие этого могут упрощаться регистрация, контроль параметров и их выбор.
Дальнейший вариант осуществления изобретения может предусматривать, что сверхзвуковые сопла упираются на впусках воздуха на цилиндрической насадке в каждом случае в пластину направления воздуха, которая вставлена в выемку во внутренней стенке цилиндрической насадки. Пластина направления воздуха ограничивает выпуск сверхзвукового сопла и смонтирована таким образом, что она, по меньшей мере, в области выпуска выступает над внутренней стенкой цилиндрической насадки. Вследствие этого поданный сжатый воздух может вводиться по касательной вдоль внутреннего периметра цилиндрической насадки.
В варианте осуществления соответствующего изобретению устройства пластины направления воздуха могут иметь возможность поворота на 180° относительно корпуса сверхзвукового сопла. Вследствие этого устройство может очень просто адаптироваться в отношении различных имеющихся условий на северном или южном полушарии Земли. В то время как на северном полушарии целесообразным может оказаться циклональное, то есть вращающееся против часовой стрелки, завихрение воздуха, на южном полушарии следует скорее стремиться к антициклональному завихрению воздуха в устройстве. Вследствие этого может повышаться коэффициент полезного действия устройства в отношении измельчения и сушки. Вариант осуществления изобретения может предусматривать, что пластина направления воздуха неподвижно соединена с монтажной пластиной, и корпус сверхзвукового сопла может прифланцовываться к монтажной пластине. Монтажная пластина служит для монтажа сверхзвукового сопла на наружной стенке цилиндрической насадки. Корпус сопла может прифланцовываться в двух повернутых на 180° положениях к монтажной пластине. Вследствие этого положение сверхзвукового сопла и подводов воздуха относительно периметра цилиндрической насадки может оставаться неизменным. Однако в альтернативном варианте осуществления изобретения пластина направления воздуха, монтажная пластина и корпус сопла могут быть также жестко соединены друг с другом. Для изменения направления вращения созданного завихрения воздуха может в этом случае весь блок сверхзвукового сопла вместе с монтажной пластиной и пластиной направления воздуха монтироваться с поворотом на 180°.
Дальнейший вариант осуществления соответствующего изобретению устройства может быть соединен с устройством управления, которое соединено с глобальной сетью, например интернетом, таким образом, что рабочие параметры устройства могут считываться дистанционно, и предпочтительно устройство может управляться дистанционно. Соединение устройства управления, которое может также включать в себя блок управления для изменения поперечного сечения сверхзвуковых сопел, с интернетом может использоваться, например, для целей технического обслуживания, для дистанционной диагностики и для дистанционного управления устройством.
Другой дальнейший вариант осуществления соответствующего изобретению устройства может предусматривать, что более двух сверхзвуковых сопел расположены на одинаковом угловом расстоянии друг от друга на периметре цилиндрической насадки. Количество необходимых сверхзвуковых сопел может выбираться в зависимости от размера и диаметра воронкообразного резервуара вместе с цилиндрической насадкой, для того чтобы оптимизировать скорости потока в созданном завихрении воздуха.
Дальнейшие преимущества и варианты осуществления изобретения проистекают из последующего описания примеров осуществления со ссылкой на чертежи. На чертежах не в масштабе показано:
фиг.1 – схематичное изображение соответствующего изобретению устройства в осевом разрезе;
фиг.2 – увеличенное схематичное изображение закрепленного на устройстве сверхзвукового сопла;
фиг.3 – вид в перспективе сверхзвукового сопла с взглядом на монтажную пластину на ее входную сторону;
фиг.4 – вид в перспективе сверхзвукового сопла согласно фиг.4 с взглядом на пластину направления воздуха; и
фиг.5 – вид в перспективе дальнейшего варианта осуществления изобретения.
Схематично изображенное на фиг.1 в осевом разрезе устройство согласно изобретению обозначено в целом ссылочной позицией 1. Устройство имеет воронкообразный резервуар 2 с выходным отверстием 3. На своем обращенном от выходного отверстия 3 конце воронкообразный резервуар 2 имеет цилиндрическую насадку 4. На цилиндрической насадке 4 предусмотрены, по меньшей мере, два впуска 5 воздуха для сжатого и при необходимости нагретого воздуха, причем они распределены по периметру цилиндрической насадки 4. Выступающая через крышку 6 в цилиндрической насадке 4 вытяжная труба 7 имеет выходное отверстие воздуха. Поперечное сечение выходного отверстия воздуха на вытяжной трубе 7 может изменяться по необходимости, что обозначено на фиг.1 посредством регулируемой заслонки 8 и стрелками P1. Устройство 9 подачи для измельчаемых и высушиваемых материалов M проходит сквозь крышку 6 и вдается в цилиндрическую насадку 4.
На, по меньшей мере, двух распределенных по периметру цилиндрической насадки 4 впусках 5 воздуха расположено в каждом случае сверхзвуковое сопло 10. Сжатый и при необходимости нагретый воздух L вводится через сверхзвуковые сопла 10 в цилиндрическую насадку 4. Под сверхзвуковым соплом 10 следует понимать согласно изобретению сопло, которое имеет, например, изменение поперечных сечений согласно соплу Лаваля. Благодаря использованию сверхзвуковых сопел 10 поданный, предпочтительно нагретый воздух L достигает на входе в цилиндрическую насадку 4 и воронкообразный резервуар 2 очень высоких скоростей потока, которые достигают скорости звука и могут даже превосходить ее в несколько раз. Вследствие этого в цилиндрической насадке 4 и, в частности, в сужающемся в направлении своего выходного отверстия 3 воронкообразном резервуаре 2 создается нагретое завихрение W воздуха. Высокие скорости потока достигаются благодаря подаче воздуха L под давлением примерно в 4–6 бар. Пропущенные при этом количества воздуха могут составлять в зависимости от высоты над уровнем моря примерно от 30 до 50 м3/мин. Например, эти количества воздуха могут создаваться и подаваться управляемым безмасляным винтовым компрессором. В зависимости от места установки на северном или южном полушарии Земли направление вращения созданного в устройстве 1 завихрения W воздуха может адаптироваться. В то время как на северном полушарии целесообразным может оказаться циклональное, то есть вращающееся против часовой стрелки, завихрение воздуха, на южном полушарии следует скорее стремиться к антициклональному завихрению воздуха в устройстве. Для этого направление втекания сверхзвуковых сопел 10 на впусках 5 воздуха может изменяться, в частности поворачиваться на 180°. Это обозначено на фиг.1 изогнутыми стрелками P2.
Введенные через устройство 9 подачи в устройство 1 измельчаемые материалы M вводятся при поддержке предусмотренной в сверхзвуковых соплах 10 системы Вентури в созданное завихрение воздуха. Система Вентури служит при этом для краткосрочного "разрыва" созданного сверхзвуковыми соплами 10 завихрения W воздуха. Введенные в завихрение W воздуха материалы M сразу после выпуска в завихрение W воздуха очень сильно ускоряются. Материалы M не выдерживают возникающих при внезапном ускорении усилий и потому распадаются на более мелкие компоненты. Возникающие внутри завихрения W воздуха высокие центробежные и центростремительные силы, тангенциальные силы и силы трения, а также низкое давление и кавитация способствуют измельчению материалов M. Содержащаяся в материалах M влага, например, содержащаяся в шламах очистных сооружений и в промышленных шламах и связанная в частицах твердого вещества вода, отделяется при этом и отводится нагревающимся в завихрении W воздуха отработанным воздухом A через трубообразный выпуск 7 воздуха, поперечное сечение которого может иметь возможность регулировки. Температура отработанного воздуха A может составлять, например, до 100°C. Благодаря расположению, по меньшей мере, двух сверхзвуковых сопел 10 с функцией Вентури, в устройстве 1 создается постоянный поток воздуха, который является следствием завихрения W воздуха, которое отрывается от внутренних стенок устройства 1. Вследствие этого может предотвращаться столкновение материалов M с внутренними стенками 41 и 21 цилиндрической насадки 4 и соответственно воронкообразного резервуара 2. Измельченный материал поступает в виде гранулята G вдоль внутренней стенки 21 воронкообразного резервуара 2 к выходному отверстию 3 устройства и сыпется на землю. На фиг.1 это обозначено скоплением гранулята G на грунте F.
Фиг.2 схематично показывает осевой разрез смонтированного на цилиндрической насадке 4 сверхзвукового сопла 10. Сверхзвуковое сопло 10 имеет, например, ход поперечного сечения сопла Лаваля. Со стороны входа сверхзвуковое сопло 10 соединено с линией 16 подачи воздуха. Необходимые для создания завихрения воздуха количества воздуха могут создаваться и подаваться, например, управляемым безмасляным винтовым компрессором. Сверхзвуковое сопло 10 имеет корпус 11 сопла, который состоит, например, из нескольких частей. Части корпуса 11 сопла соединены друг с другом таким образом, что они могут смещаться друг относительно друга, для того чтобы была возможность изменять, по меньшей мере, одно самое узкое проточное поперечное сечение 12 сверхзвукового сопла 10. Смещение частей корпуса 11 сопла друг относительно друга может осуществляться, например, при помощи одного или нескольких регулировочных винтов. В схематично изображенном примере осуществления показана моторизованная возможность регулировки самого узкого проточного поперечного сечения 12 при помощи серводвигателя 18. Возможность регулировки двигателем позволяет автоматически устанавливать самое узкое проточное поперечное сечение 12 сверхзвукового сопла 10, без того чтобы была, например, необходимость открывать или даже демонтировать вмещающий воронкообразный резервуар и цилиндрическую насадку корпус. В связи с возможностью регулировки двигателем самое узкое проточное поперечное сечение 12 сверхзвукового сопла может иметь возможность регулироваться в зависимости от используемого измельчаемого материала. Управляющие данные могут при этом храниться, предпочтительно в табличной форме, во внешнем блоке управления, который находится в соединении с устройством. Управляющие данные для регулировки самого узкого проточного поперечного сечения 12 сверхзвукового сопла 10 могут быть определены и подобраны эмпирически. Предпочтительный вариант осуществления изобретения может позволять пользователю устройства выбирать правильные управляющие данные для регулировки сверхзвуковых сопел 10 в зависимости от используемого материала. Блок управления включает в себя предпочтительно электронную установку для обработки данных (фиг. 4). Вследствие этого могут упрощаться регистрация, контроль параметров и их выбор.
Сверхзвуковое сопло 10 имеет функцию Вентури. С этой целью на самом узком проточном поперечном сечении 12 корпуса 11 сопла расположено отверстие 13 Вентури, которое по необходимости может открываться и снова закрываться. Благодаря открытию отверстия 13 Вентури окружающий воздух засасывается в сверхзвуковое сопло 10. Вследствие этого поток воздуха внутри сверхзвукового сопла 10 нарушается. Этот эффект может использоваться для того, чтобы целенаправленно "разрывать" созданное поступающим воздухом внутри воронкообразного резервуара и цилиндрической насадки завихрение воздуха, например, для того чтобы подводить материалы в завихрение воздуха.
Корпус 11 сверхзвукового сопла 10 упирается в пластину 14 направления воздуха, которая в смонтированном состоянии расположена по существу заподлицо с внутренней стенкой 41 цилиндрической насадки 4. Пластина 14 направления воздуха вставлена во впуск 5 воздуха цилиндрической насадки таким образом, что она выступает над внутренней стенкой 41 цилиндрической насадки 4, по меньшей мере, в области выпуска 15 воздуха сверхзвукового сопла 10. Вследствие этого сжатый воздух может вводиться по существу по касательной вдоль внутренней стенки 41 цилиндрической насадки 4. Ограниченный пластиной 14 направления воздуха выпуск 15 воздуха обладает отличающимся от круглой формы поперечным сечением. Например, выпуск 15 воздуха имеет по существу прямоугольное поперечное сечение. Благодаря отличающемуся от круглой формы поперечному сечению потока на выпуске может оказываться воздействие на тангенциальную и вертикальную составляющие потока воздуха в смысле лучшего создания завихрения воздуха. Вследствие этого в созданном завихрении воздуха может оказываться содействие возникновению кавитации и низкого давления.
Для монтажа сверхзвукового сопла 10 на цилиндрической насадке 4 корпус 11 сопла соединен с монтажной пластиной 17. Монтажная пластина 17 соединена с пластиной 14 направления воздуха и расположена таким образом, что за нее в направлении потока воздуха выступает пластина 14 направления воздуха. Монтажная пластина 17 закрепляется винтами на наружной стенке 42 цилиндрической насадки 4.
Монтажная пластина 17 и соединенная с ней пластина 14 направления воздуха могут быть неподвижно соединены с корпусом 11 сопла. Для изменения направления вращения созданного в устройстве завихрения воздуха должен в этом случае весь блок сверхзвукового сопла вместе с корпусом 11 сопла, монтажной пластиной 17 и пластиной 14 направления воздуха поворачиваться на 180°. Однако, монтажная пластина 17 и соединенная с ней пластина 14 направления воздуха могут также, как изображено в частности на фиг.3, иметь возможность поворота относительно корпуса 11 сопла на 180°. Для этого корпус 11 сопла может отфланцовываться от монтажной пластины 17 и после поворота и монтажа монтажной пластины 17 и пластины 14 направления воздуха на цилиндрической насадке снова прифланцовываться. Благодаря возможности поворота корпуса 11 сопла относительно монтажной пластины 17 и пластины 14 направления воздуха положение сверхзвукового сопла 10 и подводов воздуха относительно периметра цилиндрической насадки 4 может оставаться неизменным.
Фиг.3 показывает вид в перспективе соответствующего изобретению сверхзвукового сопла 10 с взглядом на монтажную пластину 17. Одинаковые конструктивные элементы имеют одинаковые самые ссылочные позиции как на фиг.2. Корпус 11 сопла прифланцован к монтажной пластине 17. На входном конце сверхзвукового сопла 10 показана линия 16 подачи воздуха. За монтажную пластину 17 в направлении потока воздуха выступает пластина 14 направления воздуха, которая в смонтированном положении сверхзвукового сопла 10 расположена по существу заподлицо с внутренней стенкой цилиндрической насадки.
Фиг.4 показывает сверхзвуковое сопло согласно фиг.4 на виде в перспективе с взглядом на пластину 14 направления воздуха. Монтажная пластина снова имеет ссылочную позицию 17. Из изображения видно, что обращенная к пластине 14 направления воздуха сторона монтажной пластины 17 выполнена вогнутой, для того чтобы соответствовать кривизне цилиндрической насадки. Выпуск 15 воздуха сверхзвукового сопла 10 расположен на обращенной от наблюдателя стороне пластины 14 направления воздуха. Он имеет отличающееся от круглой формы поперечное сечение. Предпочтительно он выполнен по существу прямоугольным. Корпус сверхзвукового сопла 10 обозначен ссылочной позицией 11.
Фиг.5 показывает схематичное изображение в перспективе дальнейшего примера осуществления соответствующего изобретению устройства для измельчения и сушки отходов и тому подобных материалов, которое снова обозначено в целом ссылочной позицией 1. Одинаковые конструктивные элементы устройства 1 снабжены одинаковыми ссылочными позициями как на фиг.1. Устройство снова имеет воронкообразный резервуар 2 с выходным отверстием 3. На своем обращенном от выходного отверстия 3 конце воронкообразного резервуар 2 соединен с цилиндрической насадкой 4. На цилиндрической насадке 4 смонтированы сверхзвуковые сопла 10 для сжатого и при необходимости нагретого воздуха, причем они предпочтительно распределены на одинаковом угловом расстоянии друг от друга по периметру цилиндрической насадки 4. В изображенном примере осуществления предусмотрены, в частности, четыре сверхзвуковых сопла 10, из которых на изображении можно увидеть два. Сверхзвуковые сопла 10 смонтированы на одной высоте цилиндрической насадки 4. Через крышку 6, которая закрывает цилиндрическую насадку, выступает трубообразное удлинение 7, выходное поперечное сечение которого может иметь возможность регулировки. Устройство 9 подачи для измельчаемых и высушиваемых материалов M проходит сквозь крышку 6 и также вдается в цилиндрическую насадку 4.
Сверхзвуковые сопла 10 соединены с проходящей примерно в виде кольца линией 19 подачи воздуха, которая со своей стороны может быть соединена дальнейшей центральной линией воздуха (не изображена), например, с безмасляным винтовым компрессором. Линии подачи воздуха могут быть выполнены при этом согласно системе Тихельмана. Это означает, что коэффициенты потерь давления линий подачи к отдельным сверхзвуковым соплам 10 равны для всех сверхзвуковых сопел, чтобы было обеспечено равномерное прохождение. Потери давления линий подачи складываются по существу из трения в трубах, то есть внутренней шероховатости, диаметра и длины и коэффициентов потерь давления трубных элементов. Коэффициенты потерь давления трубных элементов могут определяться эмпирически и, как обычно, браться из литературы.
При помощи управляемого безмасляного винтового компрессора воздух может подаваться под давлением примерно в 4–6 бар и с объемом от 30 до 50 м3/мин к сверхзвуковым соплам 10. Сверхзвуковые сопла 10 допускают скорости потока, которые превосходят скорость звука. Вследствие этого внутри устройства 1 создается завихрение воздуха, которое на изображении устройства 1 на фиг.4 в частичном разрезе снова снабжено ссылочной позицией W.
Введенные через устройство 9 подачи в устройство 1 измельчаемые материалы M вводятся в созданное завихрение воздуха и сразу после выпуска в завихрение W воздуха очень сильно ускоряются. Материалы M не выдерживают возникающих при внезапном ускорении усилий и потому распадаются на более мелкие компоненты. Возникающие внутри завихрения W воздуха высокие центробежные и центростремительные силы, тангенциальные силы и силы трения, а также низкое давление и кавитация способствуют измельчению, например измельчению в порошок, материалов M. Содержащаяся в материалах M влага, например содержащаяся в шламах очистных сооружений и связанная в частицах твердого вещества вода, отделяется при этом и отводится нагревающимся в завихрении W воздуха отработанным воздухом A через трубообразный выпуск 7 воздуха. Температура отработанного воздуха A может составлять, например, до 100°C. Созданное в устройстве завихрение W воздуха отрывается от внутренних стенок устройства 1. Вследствие этого может предотвращаться столкновение материалов M с внутренними стенками цилиндрической насадки 4 и соответственно воронкообразного резервуара 2. Измельченный материал поступает в виде гранулята G к выходному отверстию 3 устройства и сыпется на землю.
Устройство 1 для измельчения и сушки отходов, шлаков, горных пород и подобных материалов может быть соединено с устройством управления, которое обозначено ссылочной позицией 100. Устройство 100 управления может быть соединено с глобальной сетью, например интернетом, таким образом, что рабочие параметры устройства могут считываться дистанционно, и предпочтительно устройство может управляться дистанционно. Соединение устройства 100 управления, которое может также включать в себя блок управления для изменения поперечного сечения сверхзвуковых сопел 10, с интернетом может использоваться, например, для целей технического обслуживания, для дистанционной диагностики и для дистанционного управления устройством.
Вышеизложенное описание конкретных примеров осуществления служит лишь для разъяснения изобретения и не должно рассматриваться в качестве ограничения. Наоборот, изобретение определяется формулой изобретения и становящимися понятными специалисту и охваченными общей идеей изобретения эквивалентами.
1. Устройство для измельчения и сушки отходов, шлаков, горных пород и подобных материалов (M), включающее в себя по существу воронкообразный резервуар (2) с цилиндрической насадкой (4), на которой расположены по меньшей мере два распределенных по периметру впуска (5) воздуха для введения сжатого и при необходимости нагретого воздуха (L), с выходным отверстием (3) для измельченного материала (G) на дне воронкообразного резервуара (2) и выходным отверстием воздуха, которое расположено на противоположном выходному отверстию (3), большем по диаметру конце резервуара (2) на цилиндрической насадке (4), а также с устройством (9) подачи для измельчаемого материала (M), которое входит в цилиндрическую насадку (4), отличающееся тем, что на упомянутых по меньшей мере двух распределенных по периметру цилиндрической насадки (4) впусках (5) воздуха в каждом случае расположено сверхзвуковое сопло (10) с формой поперечного сечения соответственно соплу Лаваля и с функцией Вентури таким образом, что поданный воздух (L) может вводиться в окружном направлении цилиндрической насадки (4) и воронкообразного резервуара (2).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расположенные на впусках (5) воздуха сверхзвуковые сопла (10) расположены на одной осевой высоте цилиндрической насадки (4) на воронкообразном резервуаре (2).
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что каждое сверхзвуковое сопло (10) имеет выпуск (15), который обладает отличающимся от круглой формы поперечным сечением.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что поперечное сечение выпуска (15) сверхзвукового сопла (10) выполнено прямоугольным.
5. Устройство по любому из пп.1–4, отличающееся тем, что каждое сверхзвуковое сопло (10) имеет самое узкое проточное поперечное сечение (12), которое по необходимости может изменяться.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что самое узкое проточное поперечное сечение (12) сверхзвукового сопла (10) может регулироваться механически регулировочными винтами или тому подобным.
7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что самое узкое проточное поперечное сечение (12) сверхзвукового сопла (10) может регулироваться автоматически, предпочтительно серводвигателем.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что самое узкое проточное поперечное сечение (12) сверхзвукового сопла (10) может регулироваться управляемым образом в зависимости от введенного измельчаемого материала (M), причем управляющие данные хранятся, предпочтительно в табличной форме, во внешнем блоке управления.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что управляющие данные для регулировки самого узкого проточного поперечного сечения (12) сверхзвукового сопла (10) определены и подобраны эмпирически.
10. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что блок управления включает в себя электронную установку для обработки данных.
11. Устройство по любому из пп.1–10, отличающееся тем, что каждое сверхзвуковое сопло (10) ограничено на впуске (5) воздуха цилиндрической насадки (4) пластиной (14) направления воздуха, которая смонтирована на впуске (5) воздуха.
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что пластина (14) направления воздуха соединена с монтажной пластиной (17).
13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что пластина (14) направления воздуха и монтажная пластина (17) жестко соединены с выпуском сопутствующего корпуса (11) сверхзвукового сопла (10).
14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что корпус (11) сверхзвукового сопла (10) может при необходимости монтироваться с поворотом на 180° относительно монтажной пластины.
15. Устройство по любому из пп.1–14, отличающееся тем, что оно соединено с устройством (100) управления, которое соединено с международной сетью, например интернетом, таким образом, что рабочие параметры устройства могут считываться дистанционно, и предпочтительно устройство может управляться дистанционно.
16. Устройство по любому из пп.1–15, отличающееся тем, что три или более сверхзвуковых сопел (10) расположены на одинаковом угловом расстоянии друг от друга на периметре цилиндрической насадки (4).
