Способ измельчения и смешивания суспензий и устройство для его осуществления
О П И С А Н И Е „772585
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.02.79 (21) 2735730/29-33 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .
В 02 С 19/00
В 02 С 19/06
Гооударстввннмй комитет
СССР (53) УДК 621.926..9 (088.8) Опубликовано 23.10.80. Бюллетень № 39
Дата опубликования описания 25.10.80 ао делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения
В. Н. Бродский, А. В. Богачева, М. И. Чудаков и А. М. Чудаков (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И СМЕШИВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ
И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к технологии струйного измельчения и смешивания суспензий и может найти применение в химической, горнообогатительной, фармацевтической, пищевой и бумажной промышленности, а также в индустрии стройматериалов.
Известен способ измельчения суспензий в установке, включающий подачу измельчаемого материала в приемные приспособления эжекторов, разгон материала струей энергоносителей (1).
Недостатками этого способа являются низкая эффективность измельчения вследствие потери скорости струй, движущихся в среде плотной суспензии, и невысокой плотности струй, разгоняемых газовым энергоносителем, неоднократность химического и грануломет1 ического состава готового продукта, выделяемого в гидроциклонах, из-за варьирования значений этих параметров суспензии, поступающей на разделение в гидроциклоны.
Наиболее близким в технологическом отношении к предлагаемому является способ измельчения суспензий, включающий подачу под давлением измельчаемого материала
2 в струеформирующие устройства и встречное столкновение сформированных струй. Доизмельчение материала происходит в результате столкновения фрагментов провзаимодействовавших струй с неподвижными преградами (2(.
Недостатком этого способа является низкая эффективность измельчения ввиду незначительной степени доизмельчения материала при ударе о неподвижные преграды вследствие почти полного гашения скорос10 ти при встречном столкновении струй. Кроме того, различные порции суспензии при доизмельчении встречаются с преградой под различными углами, что приводит к различию их конечной дисперсности, следовательно, к невысокой однородности измельченной суспензии.
Цель изобретения — повышение эффективности измельчения и смешивания суспензий и одновременного осуществления процессов массотеплообмена и химических взаимодействий между компонентами суспензии и газом.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем подачу под давлением измельчаемого материала в
772585 струеформирующие устройства и встречное столкновение сформированных струй, перед подачей суспензии в струеформирующие устройства ее насыщают газом в соо" ношении
1 — 5 объемных частей газа на одну часть суспензии. При этом насыщение суспензии газом осуществляют периодически с частотой, соответствующей частоте резонансного распада сталкивающихся струй. Кроме того, продукты столкновения струй вторично направляют в струеформируюшие устройства, после чего осуществляют дальнейшее взаимодействие материалов путем вторичного столкновения струй за счет остаточной кинетической энергии продуктов первичного столкновения струй и энергии расширения выделившегося при этом газа.
При истечении струй из струеформирующих устройств перед первичным столкновением происходит резкий сброс давления суспензии, что приводит к взрывообразному выделению газа из суспензии, ускоряющему движение встречных масс суспензии.
Вследствие этого значительно возрастает скорость столкновения измельчаемого материала, следовательно, повышается эффективность измельчения. Значительное увеличение объема выделяющихся газов позволяет осуществить высокоэффективное доизмельчение материала, измельченного в результате первого столкновения струй, путем направления его снова в струеформирующие устройства и вторичного столкновения встречных струй. Периодическое введение газа в суспензию с частотой равной частоте резонансного распада соударяющихся струй при первичном столкновении, также способствует повышению эффективности измельчения, так как позволяет реализовать двухстадийное измельчение в рациональных режимах, когда противодавление выделяющегося газа в наименьшей мере противодействует поступлению в струеформирующие устройства следующих порций суспензии, Двухстадийное струйное измельчение, а также выделение газа из всего объема суспензии позволяют достигнуть высокой степени гомогенности готового продукта.
Введение газа в суспензию дает возможность осуществить сушку или нагревание суспензии параллельно с измельчением и смешиванием, а также химическое взаимодействие компонентов суспеньии с газом. В первом случае в качестве газа может быть использован водяной пар или горячий воздух. При использовании в качестве газа кислорода или озона реализуется окисление твердой или жидкой фаз суспензии, причем вследствие воздействия газа на твердую фазу суспензии в момент измельчения последней химическое взаимодействие протекает с высокой скоростью.
Благодаря ускорению движения противонаправленных струй в результате выделения газа при столкновении при относительно неS
5S большом исходном давлении суспензии (1 — 6 кгс/см ) обеспечивается высокая эффективность измельчения, смешивания и взаимодействия сталкивающихся продуктов, что позволяет проводить процесс при низких удельных энергозатратах.
Известно устройство для измельчения и смешивания материалов, содержащее цилиндрическую помольную камеру с несколькими радиальными встречнонаправленными соплами и аксиальным патрубком для вывода готового материала 13).
Недостатком этого устройства является низкая эффективность измельчения вследствие потерь энергии фрагментами материала, образующимися в результате столкновения струй. Кроме того, известное устройство не позволяет с достаточной эффективностью реализовать способ измельчения и смешивания суспензий, Цель изобретения — повышение эффективности измельчения и смешивания.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем цилиндрическую помольную камеру с несколькими радиальными встречнонаправленными соплами и аксиальным патрубком для вывода готового материала, выходные отверстия сопел выполнены в виде продольных щелей на цилиндрической поверхности помольной камеры, перед каждым из которых смонтирована пластина дугообразного профиля, образующая со стенкой камеры дополнительные встречно-направленные щелевые сопла.
Применение сопел щелевого сечения позволяет добиться высокой однородности готового материала, введени= дополнительных сопел дает возможность осуществить двухстадийное измельчение и повысить степень использования энергии струй и газа при реализации вышеизложенной технологии измельчения.
На фиг. 1 представлено устройство для измельчения и смешивания суспензий, вид в плане; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.
Устройство содержит цилиндрическую помольную камеру 1 со щелевыми продольными соплами 2, верхней крышкой 3 и выгрузочным патрубком 4. Перед соплами 2 расположены дугообразные в поперечном сечении пластины 5, образующие со стенками помольной камеры 1 дополнительные щелевые пары встречных сопел 6. Пластины. 5 закреплены на крышке 3 с возможностью радиального перемещения. К наружной части цилиндрической поверхности помольной камеры 1 примыкает коллектор 7, разделенный перегородками 8 на камеры 9, оборудо- ванные входными патрубками 10 для подачи суспензии. В верхней крышке 3 вмонтировано смотровое стекло 11 для наблюдения за режимом работы устройства и контроля за положением пластин 5.
Устройство действует следующим образом.
772585
Суспензия, подлежащая измельчению, под давлением насыщается с помощью пульсаторов (не показаны) сжатым газом и вводится через патрубки 10 в сопловый аппарат. При поступлении продуктов в дополнительные сопла 6 происходит возрастание скорости движения потоков суспензии, а в момент выхода струй из сопел 6 — резкое снижение давления. В этих условиях газ резко выделяется из суспензии, дополнительно разгоняя порции последней, которые сталкиваются друг с другом во встречных потоках, в результате чего осуществляется первая стадия измельчения, перемешивания, химического взаимодействия или массотеплопереиоса.
После осуществления первичного столкновения продукты взаимодействия струй под действием расширяющегося газа и собственной кинетической энергии выбрасываются в щелевые сопла 2 и после прохождения их в виде струй сталкиваются в помольной камере 1. В результате вторичного столкновения происходит дальнейшая гомогенизация, измельчение, а также химические взаимодействия или массотеплообмен между газовой, твердой и жидкой фазами.
Предложенный способ и устройство для его реализации позволяют интенсифицировать процессы измельчения и смешивания, осуществить в одном аппарате, кроме указанных процессов, массотеплообмен и химическое взаимодействие, сократить длительность технологического цикла процессов, следовательно, сократить затраты на обработку материалов.
Формула изобретения
1. Способ измельчения и смешивания суспензий, включающий подачу под давлением измельчаемого материала в струеформирующие устройства и встречное столкновение сформированных струй, отличаюшийся тем, что, с целью повышения эффективности измельчения и смешивания и одновременного осуществления процессов теплом ассообмена и химических взаимодействий между компонентами суспензии и газом, перед подачей суспензии в струеформирующие устройства ее насыщают газом в соотношении 1 — 5 объемных частей газа на одну часть суспензии.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что насыщение суспензии газом осуществляют периодически с частотой, соответствуюto щей частоте резонансного распада сталкивающихся струй.
3. Способ по пп. 1 и 2,отличающийся тем, что продукты столкновения струй вторично направляют в струеформирующие устройства после чего осуществляют дальнейшее взаимодействие материалов путем вторичного столкновения струй за счет остаточной кинетической энергии продуктов первичного столкновения струй и энергии расширения выделившегося при этом газа. ро 4. Устройство для измельчения и смешивания суспензий, содержащее цилиндрическую помольную камеру с несколькими радиальными встречнонаправленными соплами и аксиальным патрубком для вывода готового материала, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности измельчения и смешивания, выходные отверстия сопел выполнены в виде продольных щелей на цилиндрической поверхности помольной камеры, перед каждым из которых смонтирована пластина дугообразного профиля, образующая со стенкой камеры дополнительные встречнонаправленные щелевые сопла.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР з № 491406, кл. В 02 С 19/06, 1973.
2. Патент США № 3701485, кл. 241-5, 1970, (прототип).
3. Акунов В. И. Струйные мельницы.
«Машиностроение», 1967, с. 104 — 105, (прототип).
772585
Уцг. 1
Я вЂ” Я
Редактор Н. Кешеля
Заказ 6777/4
Составитель Е. Николаев
Техред К. Шуфрич Корректор В. Синицкая
Тираж 679 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
