RU24652U1 - Vortex Mill - Google Patents

Description

Вихревая мельницаWhirl mill

Полезная модель относится к области техники для измельчения материалов в вихревых камерах и может быть использовано для тонкого измельчения полидисперсных материалов в различных отраслях промышленности, например: горнорудной, химической, строительной, энергетической, пищевой, медицинской.The utility model relates to the field of technology for grinding materials in vortex chambers and can be used for fine grinding of polydisperse materials in various industries, for example: mining, chemical, construction, energy, food, medical.

Известна вихревая мельница 1, состоящая из двух камер - камеры измельчения, в которой вихрь создается поступающей в нее тангенциально струей газа, и отборной камерой, из которой измельченный продукт отводится через тангенциальный патрубок, а материал для измельчения поступает в центральную часть камеры измельчения через трубку из бункера.Known vortex mill 1, consisting of two chambers - a grinding chamber, in which a vortex is created by a tangential gas stream entering it, and a selective chamber, from which the crushed product is discharged through a tangential branch pipe, and the material for grinding enters the central part of the grinding chamber through a tube from bunker.

Известена также вихревая мельница 2 (Патент США № 4018388, В02С 19/06, 1977) с камерой измельчения цилиндрического типа, в которой вращающийся вихрь создается газовыми струями, вводимыми в камеру под углом к ее радиусу, измельчаемый материал подается в центральную часть вихря, а измельченный продукт отводится через отдельный выходной патрубок отборочной камеры.Also known is a vortex mill 2 (US Patent No. 4018388, V02C 19/06, 1977) with a cylindrical grinding chamber in which a rotating vortex is created by gas jets introduced into the chamber at an angle to its radius, the crushed material is fed into the central part of the vortex, and the crushed product is discharged through a separate outlet pipe of the selection chamber.

МКИ в 02 сMKI in 02 s

ОбщимнедостаткомрассмотренныхустройствGeneral disadvantage of the reviewed devices

является ограниченный дианазон возможных давлений в рабочей камере и, как одно из следствий, ограниченный спектр возможных режимов измельчения. Это затрудняет подачу некоторых видов материалов в зону измельчения и ограничивает производительность измельчителя.there is a limited range of possible pressures in the working chamber and, as one of the consequences, a limited range of possible grinding modes. This makes it difficult to supply certain types of materials to the grinding zone and limits the performance of the grinder.

В качестве прототипа полезной модели выбрана вихревая мельница 2. Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании прототипа и аналогов, является наличие связи объема камеры измельчения с атмосферой через канал загрузки сырья, а также отсутствие специальных средств поддержания оптимального соотношения давлений в разных областях вихревой мельницы.A vortex mill 2 was selected as a prototype of a utility model. The reason that impedes the obtaining of the technical result indicated below when using a prototype and analogues is the presence of a connection between the grinding chamber volume and the atmosphere through the feed loading channel, as well as the absence of special means to maintain the optimal pressure ratio in different regions of the vortex mills.

Основной технической задачей, решаемой полезной моделью, является расширение спектра допустимых режимов работы вихревых мельниц, а также уменьшение потерь исходного материала и конечного продукта и повышение производительности.The main technical problem solved by the utility model is to expand the range of permissible operating modes of vortex mills, as well as reduce losses of the source material and the final product and increase productivity.

Поставленная задача решается комплексно путем объединения загрузочной системы, системы отвода измельченного материала и камеры измельчения в единой конструкции, обеспечивающей изоляцию внутренних полостей устройства от атмосферы, разделение устройства на специализированные камеры, обеспечивающие близкие к оптимальным условия происходящим в них стадиям процесса измельчения, создание в этих камерах необходимых рабочих давлений, саморегулировку соотношения этих давлений, непрерывную подачу материала через загрузочный патрубок в нужную зону камеры, а также выбор оптимального режима работы устройства в целом.The problem is solved in a comprehensive way by combining the loading system, the system of removal of crushed material and the grinding chamber in a single design, which provides isolation of the device’s internal cavities from the atmosphere, separation of the device into specialized chambers, which provide the stages of the grinding process that are close to optimal conditions, and the creation of these chambers necessary working pressures, self-regulation of the ratio of these pressures, continuous supply of material through the loading nozzle to bottom zone of the camera, as well as choosing the optimal mode of operation of the device as a whole.

Комплексный подход к поставленной задаче позволил существенно улучшить технико-экономические характеристики вихревой мельницы - как работы основного измельчающего узла, так и процесса измельчения в целом.An integrated approach to the task allowed us to significantly improve the technical and economic characteristics of the vortex mill - both the operation of the main grinding unit and the grinding process as a whole.

камеру. Таким образом, предложена трехкамерная вихревая мельница, В каждой из камер поддерживается оптимальное рабочее давление. При этом давление в камерах согласуется за счет воздуховода, соединяющего специально выбранную зону осевой отборочной камеры с бункерной камерой, и за счет места расположения выходного конца зафузочного патрубка в камере измельчения. Указанная зона выбирается на основании структуры распределения давлений во вторичном вихре, образующемся в осевой отборочной камере, с учетом обеспечения необходимого перепада давлений между бункерной камерой и местом ввода измельчаемого материала в камере измельчения. Место оптимального расположения выходного конца загрузочного патрубка определяется рабочим режимом вихревой мельницы, В устройстве предусмотрен юстировочный механизм настройки этого расположения, а само расположение выбирается в каждом конкретном случае (для конкретного режима измельчения) исходя из следующих обстоятельств.the camera. Thus, a three-chamber vortex mill is proposed. In each of the chambers, the optimum working pressure is maintained. In this case, the pressure in the chambers is consistent due to the air duct connecting the specially selected zone of the axial selection chamber with the hopper chamber, and due to the location of the outlet end of the infusion nozzle in the grinding chamber. The specified zone is selected based on the structure of the pressure distribution in the secondary vortex formed in the axial selection chamber, taking into account the necessary pressure difference between the hopper chamber and the input point of the crushed material in the grinding chamber. The place of the optimal location of the output end of the loading nozzle is determined by the operating mode of the vortex mill.The device has an adjustment mechanism for adjusting this location, and the location itself is selected in each case (for a specific grinding mode) based on the following circumstances.

Поперечное положение патрубка устанавливают так, чтобы его выходной конец располагался по оси ядра вихря, имеющегося в камере измельчения в рабочем режиме. Это положение может оказаться смещенным относительно оси камеры измельчения.The transverse position of the nozzle is set so that its outlet end is located along the axis of the core of the vortex present in the grinding chamber in the operating mode. This position may be offset from the axis of the grinding chamber.

Влияние глубины ввода загрузочного патрубка внутрь камеры измельчения может оказаться существенным при некоторых режимах работы, поскольку вихревое ядро в рабочем режиме имеет не строго цилиндрическую форму. От глубины также зависит траектория движения материала при его вовлечении в вихревой поток.В простейшем случае выходной конец загрузочного патрубка вводится на глубину половины высоты камеры измельчения (вдоль ее оси). Более тщательная настройка глубины погружения производится на основании экспериментальных данных индивидуально для каждого режима измельчения.The influence of the depth of entry of the loading nozzle into the grinding chamber may be significant under certain operating conditions, since the vortex core in the operating mode has a not strictly cylindrical shape. The trajectory of the movement of the material when it is involved in the vortex flow also depends on depth. In the simplest case, the output end of the loading nozzle is introduced to a depth of half the height of the grinding chamber (along its axis). A more thorough adjustment of the immersion depth is made on the basis of experimental data individually for each grinding mode.

устройства для оптимизации зоны ввода материала в камеру измельчения и место его расположение в вихревой мельнице.devices for optimizing the zone of input of material into the grinding chamber and its location in a vortex mill.

Схематически устройство представлено на фиг. 1, Оно состоит из камеры измельчения 1, осевой отборочной камеры 2, бункерной камеры 3 с размещенной в ней системой подачи исходного измельчаемого материала бункером 4 и дозатором 5.Schematically, the device is shown in FIG. 1, It consists of a grinding chamber 1, an axial selection chamber 2, a hopper chamber 3 with a feed system of the ground material to be crushed by a hopper 4 and a dispenser 5.

Камера измельчения цилиндрического типа имеет один глухой торец 6 и один торец с осевым отверстием 7, входной 8 и выходной 9 патрубки, расположенные на ее боковой цилиндрической поверхности под углом к радиусу камеры измельчения (вдоль хорды или по касательной к цилиндрической поверхности). Выходной патрубок 9 может отсутствовать. Входных и выходных патрубков может быть несколько. Камера измельчения может быть оснащена дополнительными элементами известных типов, улучшающими ее функционирование 10, 11.The cylindrical grinding chamber has one blind end 6 and one end with an axial hole 7, inlet 8 and outlet 9 nozzles located on its lateral cylindrical surface at an angle to the radius of the grinding chamber (along the chord or tangent to the cylindrical surface). The outlet pipe 9 may be absent. There can be several inlet and outlet pipes. The grinding chamber can be equipped with additional elements of known types that improve its functioning 10, 11.

Осевая отборочная камера, предпочтительно цилиндрической формы, сопряжена своим торцом с камерой измельчения и соединена с ней через осевое отверстие в торце камеры измельчения. Сопряжение по торцу может отсутствовать - 13. Эта камера имеет на боковой поверхности выходной патрубок 12. Выходной патрубок 12 предпочтительно расположен под углом к ее радиусу (вдоль хорды или по касательной к цилиндрической поверхности) и ориентирован в сторону, противоположную входному патрубку камеры измельчения относительно ее оси (фиг.1).An axial selection chamber, preferably of cylindrical shape, is coupled with its end face to the grinding chamber and connected to it through an axial hole in the end of the grinding chamber. There may be no mating at the end - 13. This chamber has an outlet pipe 12 on the side surface. The outlet pipe 12 is preferably located at an angle to its radius (along the chord or tangent to the cylindrical surface) and is oriented in the direction opposite to the inlet of the grinding chamber relative to its axis (figure 1).

Бункерная камера 3 может иметь произвольную форму. Предпочтительно она имеет цилиндрическую форму. Бункерная камера может быть одним из своих торцов сопряжена с осевой отборочной камерой, как показано на фиг.1, или быть механически не связана с ней. Бункерная камера соединена с осевой отборочной камерой посредством воздуховода 14 через пневморегулировочное отверстие 15 в торце осевой отборочной камерЫ;, противоположном осевому отверстию камеры измельчения 7. Расстояние от оси пневморегулировочного отверстия до оси камерыThe bunker chamber 3 may have an arbitrary shape. Preferably, it has a cylindrical shape. The bunker chamber may be one of its ends mated to an axial selection chamber, as shown in FIG. 1, or may not be mechanically connected to it. The bunker chamber is connected to the axial selection chamber via an air duct 14 through a pneumatic adjustment hole 15 at the end of the axial selection chamber; opposite the axial hole of the grinding chamber 7. The distance from the axis of the pneumatic adjustment hole to the chamber axis

измельчения больше радиуса осевого отверстия камеры измельчения. Бункерная камера соединена с центральной частью камеры измельчения загрузочным патрубком 16, проходящим через осевое отверстие 7 камеры измельчения. Воздуховод 14, изображенный на фиг.1, может иметь вырожденный вид, когда отверстие 15 выполняет одновременно и роль воздуховода - фиг.2.grinding more than the radius of the axial hole of the grinding chamber. The hopper chamber is connected to the central part of the grinding chamber by a loading nozzle 16 passing through the axial hole 7 of the grinding chamber. The duct 14, shown in figure 1, may have a degenerate form, when the hole 15 performs simultaneously the role of the duct - figure 2.

Внутри бункерной камеры размещен дозатор 5 для подачи измельчаемого материала через загрузочный патрубок 16 в центральную зону камеры измельчения из размещенного в ней же бункера для измельчаемого материала 4. На фигЛ изображен вариант дозатора с калиброваным отверстием 17.A batcher 5 is placed inside the bunker chamber for feeding the material to be crushed through the loading nozzle 16 to the central zone of the grinding chamber from the hopper for the crushed material located in it 4. Fig. 1 shows a variant of the batcher with a calibrated hole 17.

Выходной конец 18 загрузочного патрубка 16 в центральной части камеры измельчения может располагаться на разной глубине вдоль ее оси и бь1ть смещенным относительно оси на заданное расстояние. Для установки смещения средняя часть загрузочного патрубка 16 (фиг.2) выполнена с резьбой 19. На него навинчены два диска 20, имеющие посередине осевое отверстие с ответной резьбой. Образованная таким образом конструкция охватывает юстировочное отверстие 21 в торце осевой отборочной камеры, противоположном осевому отверстию 7 камеры измельчения. Указанная торцевая стенка оказывается размещенной между дисками, навинченными на загрузочный патрубок. Юстировочное отверстие 21 имеет достаточный размер для перемещения загрузочного патрубка в плоскости торца осевой отборочной камеры, а диски, навинченные на загрузочный патрубок, имеют диаметр больший, чем радиус указанного юстировочного отверстия 21. Дополнительно может быть установлена уплотнительная прокладка 22.The output end 18 of the loading pipe 16 in the Central part of the grinding chamber can be located at different depths along its axis and be offset from the axis by a predetermined distance. To set the offset, the middle part of the loading pipe 16 (Fig. 2) is made with a thread 19. Two disks 20 are screwed onto it, having an axial hole with a mating thread in the middle. The structure thus formed encompasses the adjustment hole 21 at the end of the axial selection chamber opposite to the axial opening 7 of the grinding chamber. The specified end wall is located between the disks screwed onto the loading nozzle. The adjustment hole 21 is large enough to move the loading nozzle in the plane of the end face of the axial selection chamber, and the disks screwed onto the loading nozzle have a diameter larger than the radius of the specified adjustment hole 21. Additionally, a sealing gasket 22 can be installed.

Устройство функционирует следующим образом. Через входнойThe device operates as follows. Through the input

патрубок камеры измельчения в нее подают газ посредством созданияthe nozzle of the grinding chamber feed gas into it by creating

избыточного давления. При достижении критического уровня расхода газа вoverpressure. Upon reaching a critical level of gas flow in

Через осевое отверстие газ совзвешеннымвнемThrough an axial hole gas with a balanced weight

измельченным материалом поступает в осевую отборочную камеру и далее в ее выходной патрубок. Поступающий из осевого отверстия газ имеет сильную завихренность и в осевой отборочной камере образуется вихревое течение с характерным распределением давления.crushed material enters the axial selection chamber and then into its outlet pipe. The gas coming from the axial hole has a strong vortex and a vortex flow with a characteristic pressure distribution is formed in the axial selection chamber.

Небольшая часть воздуха поступает через пневморегулировочное отверстие в бункерную камеру, создавая в ней необходимое избыточное давление. Выбором расстояния от оси камеры измельчения до оси пневморегулировочного отверстия можно задать наиболее оптимальное избыточное давление в бункерной каере.A small part of the air enters through the pneumatic adjustment hole into the bunker chamber, creating the necessary overpressure in it. By choosing the distance from the axis of the grinding chamber to the axis of the pneumatic adjustment hole, you can set the most optimal overpressure in the hopper chamber.

Установку выходного конца загрузочного патрубка в зону минимального давления, находящуюся в центре вихря в камере измельчения, осуществляют следующим образом (фиг.2). Смещение загрузочного патрубка от оси производят при увеличенном зазоре между дисками 20, вертикальные перемещения загрузочного патрубка осуществляют за счет резьбы на нем и дисках, фиксацию положения производят уменьшением зазора между дисками до зажима ими торцевой стенки, (диски работают как гайка и контргайка). Диски одновременно герметизируют юстировочное отверстие 21.The installation of the output end of the loading nozzle in the zone of minimum pressure located in the center of the vortex in the grinding chamber is as follows (figure 2). The loading nozzle is offset from the axis with an increased clearance between the disks 20, the vertical movement of the loading nozzle is carried out by the threads on it and the disks, the position is fixed by reducing the gap between the disks before they clamp the end wall (the disks work like a nut and a lock nut). The discs simultaneously seal the adjustment hole 21.

Весь поток газа и смеси газа с частицами измельчаемого материала в вихревой мельнице организован в замкнутом пространстве, не связанном сThe entire flow of gas and gas mixture with particles of crushed material in a vortex mill is organized in a confined space, not associated with

атмосферой. Это обеспечивает расширение возможных режимов работыthe atmosphere. This provides an extension of the possible operating modes.

устройста, предотвращает потери измельчаемого материала, позволяет создавать на его базе установки замкнутого типа, работающие с разными типами газов, в том числе с более плотными газами, с инертными газами или с химически активными газами. Это же дает возможность измельчать специфические вещества, например, обладающие повышенной химической активностью.device, prevents the loss of crushed material, allows you to create on its basis the installation of a closed type, working with different types of gases, including with more dense gases, with inert gases or with chemically active gases. This also makes it possible to grind specific substances, for example, with increased chemical activity.

Источники информации,принятые во внимание приSources of information taken into account when

1.Вихревая мельница (http://www.itp.nsc.ru/koi8/priklad/priklad07.htm проверено 21.12.01)1. Vortex mill (http://www.itp.nsc.ru/koi8/priklad/priklad07.htm verified 12.21.01)

2.Jet-type Axial Pulverizer - Патент США № 4018388, В02С 19/06, 1977.2. Jet-type Axial Pulverizer - US Patent No. 4018388, B02C 19/06, 1977.

составлении заявки (drawing up an application (

Claims (4)

1. Вихревая мельница с камерой измельчения цилиндрического типа и с осевой отборочной камерой, соединенными через осевое отверстие в торце камеры измельчения, содержащая входные и выходные патрубки, из которых по крайней мере один входной патрубок расположен на боковой поверхности камеры измельчения под углом к ее радиусу, и по крайней мере один выходной патрубок расположен на боковой поверхности осевой отборочной камеры, и содержащая загрузочный патрубок, проходящий через осевое отверстие в камере измельчения, отличающаяся тем, что дополнительно содержит бункерную камеру, соединенную с осевой отборочной камерой посредством воздуховода через пневморегулирующее отверстие в противоположном осевому отверстию торце осевой отборочной камеры, причем расстояние от оси этого отверстия до оси камеры измельчения больше радиуса осевого отверстия камеры измельчения, и соединенную с центральной областью камеры измельчения через загрузочный патрубок, и содержит внутри бункерной камеры бункер и дозатор измельчаемого материала.1. A vortex mill with a cylindrical grinding chamber and with an axial selection chamber connected through an axial hole in the end of the grinding chamber, containing inlet and outlet nozzles, of which at least one inlet nozzle is located on the side surface of the grinding chamber at an angle to its radius, and at least one outlet pipe is located on the side surface of the axial selection chamber, and comprising a loading pipe passing through an axial hole in the grinding chamber, characterized in that up to additionally contains a bunker chamber connected to the axial selection chamber via an air duct through a pneumatic control hole in the end of the axial selection chamber opposite the axial hole, the distance from the axis of this opening to the axis of the grinding chamber being greater than the radius of the axial opening of the grinding chamber, and connected to the central region of the grinding chamber through the loading pipe, and contains inside the bunker chamber a hopper and a batcher of crushed material. 2. Вихревая мельница по п.1, отличающаяся тем, что загрузочный патрубок установлен по оси камеры измельчения. 2. The vortex mill according to claim 1, characterized in that the loading pipe is installed along the axis of the grinding chamber. 3. Вихревая мельница по п.1, отличающаяся тем, что загрузочный патрубок установлен со смещением от оси камеры измельчения вдоль ее радиуса на величину меньшую радиусу осевого отверстия. 3. The vortex mill according to claim 1, characterized in that the loading nozzle is installed offset from the axis of the grinding chamber along its radius by an amount smaller than the radius of the axial hole. 4. Вихревая мельница по пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что в противоположном осевому отверстию торце осевой отборочной камеры выполнено юстировочное отверстие, диаметром большим внешнего диаметра загрузочного патрубка, дополнительно содержит два диска радиусом большим диаметра юстировочного отверстия с резьбовыми отверстиями в центре, расположенные соосно по разные стороны юстировочного отверстия, а загрузочный патрубок выполнен с наружной резьбой и ввинчен в диски с возможностью установки направления и величины его смещения вдоль оси по радиусу камеры измельчения.

4. The vortex mill according to claims 1, 2 or 3, characterized in that in the opposite axial hole the end of the axial selection chamber has an adjustment hole with a diameter larger than the external diameter of the loading nozzle, further comprises two disks with a radius larger than the diameter of the adjustment hole with threaded holes in the center located coaxially on opposite sides of the adjustment hole, and the loading nozzle is made with an external thread and screwed into the disks with the possibility of setting the direction and magnitude of its displacement along the axis and along the radius of the grinding chamber.