вихревая мельница-классификатор

Формула изобретения

1. Вихревая мельница-классификатор, содержащая цилиндрическую или многогранную помольную камеру, торцевые крышки, тангенциальные патрубки подачи энергоносителя, патрубок загрузки и коаксиально расположенную к нему цилиндрическую обечайку для выгрузки измельченного материала, опирающуюся входным концом на верхнюю крышку, отличающаяся тем, что помольная камера по высоте разделена на секции плоскими перегородками, каждая из которых имеет проход из одной секции в другую, причем эти проходы расположены на одних перегородках в центральной части, а на других на периферии, образуя лабиринт, тангенциальные патрубки подвода энергоносителя примыкают к каждой секции, в последней секции к цилиндрической стенке помольной камеры примыкает патрубок отвода крупных частиц.

2. Мельница-классификатор по п.1, отличающаяся тем, что верхняя часть помольной камеры дополнительно разделена на секции плоскими перегородками с периферийными проходами, а патрубок подвода исходного материала охвачен набором коаксиальных обечаек отвода мелких частиц с последовательно увеличивающимся диаметром.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области измельчения материала и может применяться в химической, лакокрасочной, пищевой промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях, где требуется тонкое измельчение материала с заданным размером частиц.

Известен измельчитель [I] который состоит из цилиндрической помольной камеры, тангенциального патрубка подачи смеси исходного материала и газа - энергоносителя, осадочной камеры и отводящего трубопровода. В такой конструкции измельченный материал, осажденный в осадительной камере и выгруженный через разгрузочное устройство, имеет слишком широкий спектр по размеру измельченных частиц, а мельчайшие частицы, выносимые с газом через отводящий трубопровод, составляют слишком небольшую долю от всего измельченного материала. Кроме того, размер их является произвольным и не может быть задан заранее. Таким образом, говорить хотя бы о грубой классификации измельченного материала в этом случае не приходится.

Известна конструкция струйной мельницы [2] которая содержит корпус, плоскую помольную камеру в виде многогранника, верхнюю и нижнюю крышки, загрузочное устройство, разгрузочный патрубок, сопла для подачи энергоносителя и классифицирующее устройство. Классифицирующее устройство состоит из наружного и внутреннего перфорированных цилиндров и поворотного механизма. Поворотом цилиндров можно путем перекрытия отверстий добиваться их различного размера. Предполагается, что при установке определенного размера отверстий частицы, размер которых превышает размер этих отверстий, не пройдут через такой классификатор и будут дробиться в помольной камере до тех пор, пока их размер не станет меньше и они смогут пройти через перфорацию и удалиться из камеры. Это может быть справедливо только для очень больших частиц. Невозможно установить такой размер отверстий, чтобы они отделяли частицы в несколько десятков и даже сотен микрон. Кроме того, вместе с крупными частицами будут выноситься и мелкие частицы, так как такой классификатор не ограничивает нижний размер частиц. Следовательно, классификация измельченных частиц по размерам в данном устройстве не происходит, а существует только ограничение по верхнему размеру.

Известна вихревая мельница [3] взятая за прототип, которая содержит цилиндрическую или многогранную помольную камеру, торцевые крышки, тангенциальные патрубки подачи энергоносителя, патрубок загрузки исходного материала и коаксиально расположенную к нему цилиндрическую обечайку для выгрузки измельченного материала. Предполагается, что крупные частицы исходного материала будут дробиться в помольной камере до тех пор, пока не будут получены частицы определенного размера, которые должны уноситься потоком энергоносителя через обечайку отвода измельченного материала. Размеры этих частиц должны отвечать условию, что аэродинамическая сила, несущая эти частицы в радиальном торцевом потоке энергоносителя, будет превосходить центробежную силу, действующую на частицы и стремящуюся отбросить их к стенке. Следовательно, классификация частиц по размерам в этом устройстве тоже представляет собой только ограничение по верхнему размеру, определенному равновесием аэродинамических и инерционных сил. Ограничения по нижнему размеру не происходит. Более того, вихревое движение в такой камере настолько турбулизировано, что возникают кратковременные потоки очень большой интенсивности, которые легко подхватывают даже крупные частицы и если направление их в какой-то момент совпадает с радиальным, то они выносят в патрубок отвода даже довольно крупные частицы, намного превышающие расчетный размер. Полученный таким образом измельченный материал представляет собой полидисперсную смесь. Целью данного изобретения является улучшение процесса измельчения исходного материала с одновременной классификацией полученного продукта по размеру частиц. Эта цель достигается тем, что в известной вихревой мельнице помольная камера по высоте разделена на секции плоскими перегородками. Часть перегородок имеет отверстие в центре, диаметр которого больше диаметра патрубка загрузки, так что верхняя поверхность патрубка загрузки и внутренняя поверхность отверстия перегородки образуют центральный кольцевой проход из одной секции в другую. У другой части перегородок диаметр меньше внутреннего диаметра помольной камеры, а диаметр центрального отверстия равен диаметру патрубка загрузки. Следовательно, такие перегородки своим внешним краем вместе с внутренней боковой поверхностью помольной камеры образуют периферийный кольцевой проход из одной секции в другую. Перегородки расположены так, что центральные и периферийные проходы чередуются, образуя лабиринт. Тангенсальные патрубки подвода энергоносителя примыкают к каждой секции. В последней секции к цилиндрической стенке примыкает патрубок для отвода крупных частиц, а цилиндрическая обечайка отвода мелких частиц расположена на верхней торцевой крышке коаксиально к патрубку загрузки, выходной конец которого расположен в нижней секции помольной камеры. Цель, достигаемая перечисленными средствами, ограничена разделением материала на две фракции мелкую и крупную, граница между которыми может сдвигаться в ту или иную сторону за счет изменения конструктивных и режимных параметров.

Для разделения измельченного материала на несколько фракций верхняя часть помольной камеры дополнительно делится на секции плоскими перегородками с внешними проходами. Патрубок подвода исходного материала охватывается набором коаксиальных обечаек отвода мелких частиц последовательно увеличивающегося диаметра, причем внутренняя обечайка отвода мелких частиц своим входным концом соединена с самой нижней дополнительной перегородкой, а внешняя присоединена к верхней торцевой крышке. Количество коаксиальных обечаек отвода мелкого материала, а следовательно, и дополнительных секций равно количеству фракций, на которые делят мелкоизмельченный материал.

На фиг.1 схематически изображена трехсекционная вихревая мельница-классификатор, в которой измельчаемый материал делят на мелкую и крупную фракции, продольный разрез; на фиг.2 разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б фиг. 1; на фиг.4 разрез по В-В фиг.1; на фиг.5 представлена схема вихревой мельницы-классификатора, в которой измельченный материал делится на четыре мелких фракции и одну крупную, продольный разрез.

Вихревая мельница-классификатор содержит цилиндрическую или многогранную помольную камеру 1, торцевые крышки 2, тангенциальные патрубки подачи энергоносителя 3, патрубок загрузки исходного материала 4, коаксиальную с ним обечайку отвода мелких частиц 5, плоские перегородки с центральными проходами 6, перегородки с периферийными проходами 7, дополнительные перегородки с периферийными проходами 8. Торцевые крышки 2 вместе с перегородками 6 и 7 и дополнительными перегородками 8 образуют секции 9,10,11 и дополнительные секции 12. К дополнительным перегородкам 8 примыкают дополнительные обечайки 13. К верхней секции помольной камеры примыкает патрубок отвода крупных частиц 14.

Вихревая мельница-классификатор работает следующим образом.

Через патрубок загрузки 4 исходный материал поступает в нижнюю секцию 9 помольной камеры 1. Одновременно через тангенциальные патрубки 3 с большой скоростью подается энергоноситель, который подхватывает исходный материал, перемешивается с ним и вовлекает его в вихревое движение. Это движение, благодаря высокой скорости и закрутке потока, будет сильно турбулизированным.

Кусочки материала при таком движении интенсивно сталкиваются между собой и со стенками секции 9 помольной камеры 1. При этих столкновениям происходит последовательное дробление материала до тех пор, пока размер частичек не станет достаточно мелким для того, чтобы аэродинамические силы могли преодолеть центробежную силу, действующую на частичку, и увлечь ее радиальным течением вдоль нижней поверхности первой перегородки 6 в проход в следующую секцию 10 помольной камеры 1. Кроме этих мелких частиц, в секцию 10 из секции 9 забрасывается некоторое количество крупных частиц, которые еще не успели разбиться в секции 9, но были подхвачены кратковременным потоком высокой интенсивности, направленным в сторону прохода. Все частицы, попавшие в секцию 10, ускоряются потоком энергоносителя, выходящего из соответствующего тангенциального патрубка, и в вихревом движении отбрасываются к боковой цилиндрической стенке. В этой секции частицы домалываются и вместе с потоком энергоносителя поступают в камеру 11, в которой опять ускоряются, домалываются и мелкие частицы направляются в выходную обечайку 5, а остаток крупных частиц, двигаясь вдоль цилиндрической стенки секции 11 помольной камеры 1, попадает в патрубок отвода крупных частиц 14. Так происходит разделение частиц на мелкую и крупную фракции.

Вихревая мельница-классификатор, разделяющая мелкие частицы на несколько фракций, подобная той, которая изображена на фиг.5, работает аналогично, только после секции 11 частицы продолжают измельчаться в последующих секциях 12. В каждой секции доля наиболее мелких частиц выводится через соответствующую обечайку 13, причем в более высоких секциях выводятся из мельницы более мелкие частицы. Таким образом, через каждую обечайку 5,13 выходят частицы, размер которых лежит в определенном диапазоне, каждый из которых определяется как конструктивными, так и режимными параметрами.

Использование вихревой мельницы-классификатора, например, в лакокрасочной промышленности может быть очень эффективно, так как там требуется, чтобы размер наполнителя и пигмента лежали в определенном диапазоне для достижения необходимого кроющего эффекта пигмента и требуемой степени яркости.

В пищевой промышленности, например, требуется, чтобы частицы порошка сушеных фруктов были не больше определенного размера для получения сухого быстрорастворимого сока. Частицы выше этого размера отделяются во время помола и затем снова возвращаются в процесс.