RU2758353C1

RU2758353C1 - Centrifugal disc grinder

Info

Publication number: RU2758353C1
Application number: RU2021109262A
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Семикопенко; Александр Эдуардович Севостьянов; Дмитрий Владимирович Вавилов; Максим Романович Коржов
Priority date: 2021-04-05
Filing date: 2021-04-05
Publication date: 2021-10-28

Abstract

FIELD: material grinding.

SUBSTANCE: invention relates to a device for grinding material. The centrifugal disc grinder contains housing and oppositely rotating upper and lower discs. Concentric rings with consistently and evenly spaced radial through slots along the circumference of each concentric ring and along its height, as well as a spreader with radial blades, are rigidly fixed on the upper surface of the lower disc. On the lower surface of the upper disc, vertical annular protrusions are rigidly fixed, along the length of the inner and outer side surfaces, of which semicircular protrusions are sequentially and evenly located, located between the concentric rings of the lower disc. The radial clearance between concentric rings and vertical annular protrusions, as well as between concentric rings and semicircular protrusions, decreases uniformly from the center to the periphery of the horizontal discs.

EFFECT: increasing efficiency of the grinding process.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для измельчения различных материалов и может быть использовано при производстве строительных материалов, а также в других отраслях промышленности.The invention relates to a device for grinding various materials and can be used in the production of building materials, as well as in other industries.

Известна конструкция центробежного дискового измельчителя (Семикопенко И.А., Воронов В.П., Беляев Д.А., Маняхин А.С. Определение мощности, затрачиваемой на измельчение частицы между двумя коническими поверхностями // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2018. № 5. С. 78-81), содержащего цилиндрический корпус, внутри которого расположены два вращающихся в противоположных направлениях верхний и нижний диски с конической рабочей поверхностью.The design of a centrifugal disc grinder is known (Semikopenko I.A., Voronov V.P., Belyaev D.A., Manyakhin A.S. Shukhov. 2018. No. 5. P. 78-81), containing a cylindrical body, inside which there are two upper and lower discs rotating in opposite directions with a conical working surface.

Известна конструкция центробежной ударной мельницы (Авторское свидетельство СССР на изобретение №671839, В02С 13/14, опубл. 05.07.1979, бюл. № 25), содержащей ступенчатый корпус, каждая последующая ступень в котором, считая по ходу перемещения материала, выполнена большего диаметра, горизонтально расположенный в корпусе ступенчатый ротор с билами, загрузочный и разгрузочный патрубок.Known design of a centrifugal impact mill (USSR author's certificate for invention No. 671839, В02С 13/14, publ. 07/05/1979, bull. No. 25), containing a stepped housing, each subsequent stage in which, counting along the movement of the material, is made of a larger diameter , a stepped rotor with beaters located horizontally in the housing, loading and unloading branch pipes.

Технической проблемой известных конструкций является низкая эффективность процесса измельчения и низкая тонкость помола.The technical problem of the known designs is the low efficiency of the grinding process and the low fineness of grinding.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, принятым за прототип, является центробежный дисковый измельчитель (Патент РФ на полезную модель № 145376, В02С 13/20, опубл. 20.09.2014, бюл. № 26), содержащий цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся плоские верхний и нижний диски с ударными элементами, ударные элементы выполнены в виде спирали, которые на верхнем и нижнем дисках направлены в противоположные стороны.The closest technical solution to the proposed one, taken as a prototype, is a centrifugal disc grinder (RF patent for a useful model No. 145376, В02С 13/20, publ. 09/20/2014, bull. No. 26), containing a cylindrical body with loading and unloading pipes, oppositely rotating flat upper and lower disks with impact elements, impact elements are made in the form of a spiral, which on the upper and lower disks are directed in opposite directions.

C существенными признаками заявленного изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками и противоположно вращающиеся верхний и нижний диски.The following set of prototype features coincides with the essential features of the claimed invention: a cylindrical body with loading and unloading nozzles and oppositely rotating upper and lower discs.

Однако известное устройство характеризуется низкой эффективностью процесса измельчения. Это связано с незначительными нагрузками на измельчаемый материал и с отсутствием селективного воздействия на материал в зависимости от его крупности.However, the known device is characterized by a low efficiency of the grinding process. This is due to insignificant loads on the crushed material and with the absence of a selective effect on the material, depending on its size.

Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения за счет увеличения нагрузок на измельчаемый материал и селективного воздействия на материал в зависимости от его крупности.The invention is aimed at increasing the efficiency of the grinding process by increasing the loads on the ground material and selective action on the material depending on its size.

Это достигается тем, что центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски. Согласно предложенному решению на верхней поверхности нижнего горизонтального диска жестко закреплены концентрические кольца с последовательно и равномерно расположенными радиальными сквозными прорезями по длине окружности каждого концентрического кольца и по его высоте, а также разбрасыватель с радиальными лопатками. Каждая из радиальных лопаток примыкает торцевой поверхностью к внутреннему концентрическому кольцу, при этом рабочая поверхность каждой радиальной лопатки находится на одной плоскости с задней стенкой радиальной сквозной прорези внутреннего концентрического кольца по направлению вращения нижнего горизонтального диска. На нижней поверхности верхнего горизонтального диска жестко закреплены вертикальные кольцевые выступы, по длине внутренней и внешней боковой поверхности каждого из которых последовательно и равномерно расположены полукруглые выступы, расположенные между концентрическими кольцами нижнего горизонтального диска. Радиальный зазор между концентрическими кольцами и вертикальными кольцевыми выступами, а также между концентрическими кольцами и полукруглыми выступами равномерно уменьшается от центра к периферии горизонтальных дисков соответственно от D_max до 0,5 D_max и от 0,5 D_max до 0,1 D_max, где D_max - максимальный размер частиц измельчаемого материала. Имеется технологический вертикальный зазор между нижними торцами вертикальных кольцевых выступов и верхней поверхностью нижнего горизонтального диска. Ширина каждой радиальной сквозной прорези превышает D_max. Между смежными полукруглыми выступами каждого вертикального кольцевого выступа по его высоте выполнены радиальные сквозные прямоугольные отверстия с шириной, превышающей D_max.This is achieved by the fact that the centrifugal disc grinder contains a cylindrical body with loading and unloading nozzles, oppositely rotating upper and lower discs. According to the proposed solution, concentric rings with consistently and evenly spaced radial through slots along the circumference of each concentric ring and along its height are rigidly fixed on the upper surface of the lower horizontal disc, as well as a spreader with radial blades. Each of the radial blades adjoins the end surface of the inner concentric ring, while the working surface of each radial blade is on the same plane with the rear wall of the radial through slot of the inner concentric ring in the direction of rotation of the lower horizontal disc. On the lower surface of the upper horizontal disc, vertical annular protrusions are rigidly fixed, along the length of the inner and outer side surfaces of each of which semicircular protrusions are sequentially and evenly located, located between the concentric rings of the lower horizontal disc. The radial clearance between concentric rings and vertical annular protrusions, as well as between concentric rings and semicircular protrusions, decreases uniformly from the center to the periphery of the horizontal discs, respectively, from D _max to 0.5 D _max and from 0.5 D _max to 0.1 D _max , where D _max is the maximum particle size of the crushed material. There is a technological vertical gap between the lower ends of the vertical annular protrusions and the upper surface of the lower horizontal disc. The width of each radial through-slot exceeds D _max . _{Radial through rectangular holes with a width exceeding D max are} made between adjacent semicircular protrusions of each vertical annular protrusion along its height.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен продольный разрез измельчителя; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (концентрические выступы); на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1(вертикальные кольцевые выступы); на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1 (полукруглые выступы).The essence of the invention is illustrated by a drawing, where FIG. 1 shows a longitudinal section of a shredder; in fig. 2 - section a-a in Fig. 1 (concentric projections); in fig. 3 - section b-b in Fig. 1 (vertical annular protrusions); in fig. 4 - section b-b in fig. 1 (semicircular projections).

Центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками, противоположно вращающиеся верхний 4 и нижний 5 горизонтальные диски. Верхний горизонтальный диск 4 получает вращение от загрузочного патрубка 2, а нижний горизонтальный диск 5 вращается от нижнего вала 6. На верхней поверхности нижнего горизонтального диска 5 жестко закреплены концентрические кольца 7, например прямоугольного поперечного сечения, с последовательно и равномерно расположенными радиальными сквозными прорезями 8 по длине окружности каждого концентрического кольца 7 и по его высоте. В центре нижнего горизонтального диска 5 жестко закреплен, например сваркой, разбрасыватель 9 с радиальными лопатками 10. Каждая из радиальных лопаток 10 примыкает торцевой поверхностью к внутреннему концентрическому кольцу 7, при этом рабочая поверхность каждой радиальной лопатки 10 находится на одной плоскости с задней стенкой радиальной сквозной прорези 8 внутреннего концентрического кольца 7 по направлению вращения нижнего горизонтального диска 5 (фиг. 2). На нижней поверхности верхнего горизонтального диска 4 жестко закреплены вертикальные кольцевые выступы 11, по длине внутренней и внешней боковой поверхности каждого из которых последовательно и равномерно расположены полукруглые выступы 12, располагающиеся между концентрическими кольцами 7 нижнего горизонтального диска 5. Радиальный зазор между концентрическими кольцами 7 и вертикальными кольцевыми выступами 11, а также между концентрическими кольцами 7 и полукруглыми выступами 12 равномерно уменьшается от центра к периферии горизонтальных дисков 4 и 5 соответственно от D_max до 0,5 D_max и от 0,5 D_max до 0,1 D_max, где D_max - максимальный размер частиц измельчаемого материала. Имеется технологический вертикальный зазор между нижними торцами 13 вертикальных кольцевых выступов 11 и верхней поверхностью нижнего горизонтального диска 5. Ширина каждой радиальной сквозной прорези 8 превышает D_max. Между смежными полукруглыми выступами 12 каждого вертикального кольцевого выступа 11 по его высоте выполнены радиальные сквозные прямоугольные отверстия 14 с шириной, превышающей D_max. В случае необходимости имеется возможность поднятия верхнего диска 4 за счет пружинной опоры 15. The centrifugal disc grinder contains a cylindrical body 1 with a loading 2 and 3 unloading nozzles, oppositely rotating upper 4 and lower 5 horizontal discs. The upper horizontal disk 4 receives rotation from the loading nozzle 2, and the lower horizontal disk 5 rotates from the lower shaft 6. On the upper surface of the lower horizontal disk 5, concentric rings 7 are rigidly fixed, for example of a rectangular cross-section, with consistently and evenly spaced radial through slots 8 along the circumference of each concentric ring 7 and along its height. In the center of the lower horizontal disc 5 is rigidly fixed, for example by welding, a spreader 9 with radial blades 10. Each of the radial blades 10 adjoins the end surface of the inner concentric ring 7, while the working surface of each radial blade 10 is on the same plane with the rear wall of the radial through slots 8 of the inner concentric ring 7 in the direction of rotation of the lower horizontal disc 5 (Fig. 2). On the lower surface of the upper horizontal disc 4, vertical annular protrusions 11 are rigidly fixed, along the length of the inner and outer side surfaces of each of which semicircular protrusions 12 are sequentially and evenly located, located between the concentric rings 7 of the lower horizontal disc 5. The radial gap between the concentric rings 7 and vertical annular protrusions 11, as well as between concentric rings 7 and semicircular protrusions 12, decreases uniformly from the center to the periphery of horizontal disks 4 and 5, respectively, from D _max to 0.5 D _max and from 0.5 D _max to 0.1 D _max , where D _max is the maximum particle size of the crushed material. There is a technological vertical gap between the lower ends 13 of the vertical annular protrusions 11 and the upper surface of the lower horizontal disc 5. The width of each radial through slot 8 exceeds D _max . _{Radial through rectangular holes 14 with a width exceeding D max are} made between adjacent semicircular protrusions 12 of each vertical annular protrusion 11 along its height. If necessary, it is possible to raise the upper disc 4 by means of the spring support 15.

Центробежный дисковый измельчитель работает следующим образом. Измельчаемый материал, например известняк влажностью до 2%, попадает в загрузочный патрубок 2, затем в рабочий объем между горизонтальными поверхностями нижнего 5 и верхнего 4 дисков, вращающихся в противоположные стороны соответственно от нижнего вала 6 и загрузочного патрубка 2. Частицы материала попадают на радиальные лопатки 10 разбрасывателя 9, с которых они направляются в радиальные сквозные прорези 8 внутреннего концентрического кольца 7, расположенного на верхней поверхности нижнего горизонтального диска 5. На выходе из радиальных сквозных прорезей 8 частицы попадают в рабочее пространство между внешней боковой поверхностью концентрических колец 7 нижнего горизонтального диска 5 и внутренней боковой поверхностью вертикальных кольцевых выступов 11 верхнего горизонтального диска 4. При наличии полукруглых выступов 12 на внутренней боковой поверхности вертикальных кольцевых выступов 11 и вращении горизонтальных дисков 4 и 5 в противоположные стороны вышеуказанное рабочее пространство изменяется в радиальном направлении с высокой частотой. При этом на частицы материала действуют раздавливающие и истирающие нагрузки, причем данное воздействие имеет высокоскоростной циклический характер. Частицы материала предварительно разрушаются и через радиальные сквозные прямоугольные отверстия 14 между смежными полукруглыми выступами 12 каждого вертикального кольцевого выступа 11 направляются к следующим концентрическим кольцам 7 нижнего горизонтального диска 5. При наличии полукруглых выступов 12 на внешней боковой поверхности вертикальных кольцевых выступов 11 сохраняется характер и вид нагрузок на частицы материала. При достижении необходимого размера частицы материала проходят через радиальные сквозные прямоугольные отверстия 14 между смежными полукруглыми выступами 12 каждого вертикального кольцевого выступа 11. Крупные частицы материала остаются в рабочем объеме между концентрическими кольцами 7 и вертикальными кольцевыми выступами 11, между нижними торцами 13 которых и верхней поверхностью нижнего горизонтального диска 5 имеется технологический зазор. Готовые по размеру частицы направляются к периферийной части нижнего диска 5 и в сторону разгрузочного патрубка 3. Недробимые куски материала разгружаются за счет поднятия верхнего диска 4 при сжатии пружинной опоры 15. Готовый продукт удаляется из корпуса 1 через разгрузочный патрубок 3. Так как частицы материала при перемещении от центра к периферии дисков 4 и 5 уменьшаются в размерах, соответственно, радиальный зазор между концентрическими кольцами 7 и полукруглыми выступами 12 равномерно уменьшается от центра к периферии горизонтальных дисков 4 и 5 от 0,5 D_max до 0,1 D_max. Для исключения заклинивания материала радиальный зазор между концентрическими кольцами 7 и вертикальными кольцевыми выступами 11 равномерно уменьшается от D_max до 0,5 D_max. Для исключения забивания материалом ширина радиальных сквозных прорезей 8 и радиальных сквозных прямоугольных отверстий 14 превышает D_max. Для обеспечения необходимой пропускной способности рабочего пространства между горизонтальными дисками 4 и 5 суммарная площадь поперечного сечения радиальных сквозных прорезей 8 каждого концентрического кольца 7 и радиальных сквозных прямоугольных отверстий 14 каждого вертикального кольцевого выступа 11 должна превышать площадь поперечного сечения загрузочного патрубка 2. Для обеспечения работы дискового измельчителя имеется технологический вертикальный зазор между нижними торцами 13 вертикальных кольцевых выступов 11 и верхней поверхностью нижнего горизонтального диска 5.The centrifugal disc grinder works as follows. The crushed material, for example limestone with a moisture content of up to 2%, enters the loading nozzle 2, then into the working volume between the horizontal surfaces of the lower 5 and upper 4 discs rotating in opposite directions, respectively, from the lower shaft 6 and the loading nozzle 2. Material particles fall on the radial blades 10 of the spreader 9, from which they are directed into the radial through slots 8 of the inner concentric ring 7 located on the upper surface of the lower horizontal disc 5. At the exit from the radial through slots 8, particles enter the working space between the outer side surface of the concentric rings 7 of the lower horizontal disc 5 and the inner side surface of the vertical annular protrusions 11 of the upper horizontal disc 4. In the presence of semicircular protrusions 12 on the inner side surface of the vertical annular protrusions 11 and the rotation of the horizontal discs 4 and 5 in opposite directions, the above working space tv changes radially with high frequency. In this case, crushing and abrasive loads act on the particles of the material, and this effect has a high-speed cyclic nature. Particles of material are preliminarily destroyed and through the radial through rectangular holes 14 between adjacent semicircular protrusions 12 of each vertical annular protrusion 11 are directed to the following concentric rings 7 of the lower horizontal disc 5. In the presence of semicircular protrusions 12 on the outer side surface of the vertical annular protrusions 11, the nature and type of loads are preserved onto material particles. When the required size is reached, the material particles pass through the radial through rectangular holes 14 between the adjacent semicircular protrusions 12 of each vertical annular protrusion 11. Large particles of material remain in the working volume between the concentric rings 7 and vertical annular protrusions 11, between the lower ends 13 of which and the upper surface of the lower the horizontal disc 5 has a technological gap. Finished-sized particles are directed to the peripheral part of the lower disc 5 and towards the discharge nozzle 3. Unbreakable pieces of material are unloaded by raising the upper disk 4 when the spring support 15 is compressed. The finished product is removed from the housing 1 through the discharge nozzle 3. Since material particles are moving from the center to the periphery of the disks 4 and 5 decrease in size, respectively, the radial clearance between the concentric rings 7 and semicircular protrusions 12 uniformly decreases from the center to the periphery of the horizontal disks 4 and 5 from 0.5 D _max to 0.1 D _max . To avoid material jamming, the radial clearance between the concentric rings 7 and the vertical annular protrusions 11 is uniformly reduced from D _max to 0.5 D _max . To prevent clogging with material, the width of the radial through slots 8 and radial through rectangular holes 14 exceeds D _max . To ensure the required throughput of the working space between the horizontal discs 4 and 5, the total cross-sectional area of the radial through slots 8 of each concentric ring 7 and the radial through rectangular holes 14 of each vertical annular protrusion 11 must exceed the cross-sectional area of the loading nozzle 2. To ensure the operation of the disc grinder there is a technological vertical gap between the lower ends 13 of the vertical annular protrusions 11 and the upper surface of the lower horizontal disc 5.

Конструкция центробежного дискового измельчителя с противоположно вращающимися верхним 4 и нижним 5 горизонтальными дисками, имеющими соответственно вертикальные кольцевые выступы 11 с полукруглыми выступами 12 и концентрические кольца 7 позволяет обеспечить повышение нагрузок на измельчаемый материал и селективное воздействие на измельчаемый материал в зависимости от крупности частиц.The design of a centrifugal disc grinder with oppositely rotating upper 4 and lower 5 horizontal discs, respectively, having vertical annular protrusions 11 with semicircular protrusions 12 and concentric rings 7 makes it possible to increase the loads on the crushed material and selective effect on the crushed material depending on the particle size.

Все вышесказанное позволит повысить эффективность процесса измельчения, тем самым увеличить производительность по готовому классу измельчаемого материала.All of the above will increase the efficiency of the grinding process, thereby increasing the productivity for the finished class of material to be ground.

Claims

Центробежный дисковый измельчитель, содержащий цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски, отличающийся тем, что на верхней поверхности нижнего горизонтального диска жестко закреплены концентрические кольца с последовательно и равномерно расположенными радиальными сквозными прорезями по длине окружности каждого концентрического кольца и по его высоте, а также разбрасыватель с радиальными лопатками, каждая из которых примыкает торцевой поверхностью к внутреннему концентрическому кольцу, при этом рабочая поверхность каждой радиальной лопатки находится на одной плоскости с задней стенкой радиальной сквозной прорези внутреннего концентрического кольца по направлению вращения нижнего горизонтального диска, на нижней поверхности верхнего горизонтального диска жестко закреплены вертикальные кольцевые выступы, по длине внутренней и внешней боковой поверхности каждого из которых последовательно и равномерно расположены полукруглые выступы, расположенные между концентрическими кольцами нижнего горизонтального диска, причем радиальный зазор между концентрическими кольцами и вертикальными кольцевыми выступами, а также между концентрическими кольцами и полукруглыми выступами равномерно уменьшается от центра к периферии горизонтальных дисков соответственно от D_max до 0,5 D_max и от 0,5 D_max до 0,1 D_max, где D_max – максимальный размер частиц измельчаемого материала, и при этом имеется технологический вертикальный зазор между нижними торцами вертикальных кольцевых выступов и верхней поверхностью нижнего горизонтального диска, ширина каждой радиальной сквозной прорези превышает D_max, а между смежными полукруглыми выступами каждого вертикального кольцевого выступа по его высоте выполнены радиальные сквозные прямоугольные отверстия с шириной, превышающей D_max.A centrifugal disc grinder containing a cylindrical body with loading and unloading nozzles, oppositely rotating upper and lower discs, characterized in that concentric rings are rigidly fixed on the upper surface of the lower horizontal disc with consistently and evenly spaced radial through slots along the circumference of each concentric ring and along its height, as well as a spreader with radial blades, each of which adjoins the end surface of the inner concentric ring, while the working surface of each radial blade is on the same plane with the rear wall of the radial through slot of the inner concentric ring in the direction of rotation of the lower horizontal disc, on the lower the surface of the upper horizontal disk is rigidly fixed with vertical annular protrusions, along the length of the inner and outer lateral surfaces of each of which semicircles are sequentially and evenly located angular protrusions located between concentric rings of the lower horizontal disc, and the radial clearance between concentric rings and vertical annular protrusions, as well as between concentric rings and semicircular protrusions, decreases uniformly from the center to the periphery of the horizontal discs, respectively, from D _max to 0.5 D _max and from 0.5 D _max to 0.1 D _max , where D _max is the maximum particle size of the crushed material, and at the same time there is a technological vertical gap between the lower ends of the vertical annular protrusions and the upper surface of the lower horizontal disc, the width of each radial through slot exceeds D _max , and between adjacent semicircular protrusions of each vertical annular protrusion along its height, radial through rectangular holes with a width exceeding D _{max are made} .