RU2786115C1

RU2786115C1 - Centrifugal disk grinder

Info

Publication number: RU2786115C1
Application number: RU2022119581A
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Семикопенко; Дмитрий Владимирович Карпачев; Александр Михайлович Акупиян; Ольга Викторовна Наумова
Filing date: 2022-07-18
Publication date: 2022-12-19

Abstract

FIELD: materials grinding.

SUBSTANCE: invention relates to devices for grinding various materials and can be used in the production of building materials, as well as in other industries. The centrifugal disk grinder contains a cylindrical body 1 with loading 2 and unloading 3 branch pipes, counter-rotating upper 4 conical and lower 5 conical disks. The discs are made conical. Concentric vertical bar gratings 8 are rigidly attached to the lower surface 7 of the upper conical disk 4, between which vertical radial blades 9 are rigidly fixed along the radii, in the center to the lower ends 10 of which a guide cone 11 is rigidly attached with a diameter equal to the inner diameter of the opening of the loading pipe 2 and angle β of the slope of the upper surface, exceeding the angle α of the natural repose of the material. In front of each concentric vertical bar array 8 from the center to the periphery in the lower ends 10 of vertical radial blades 9 rectangular vertical cutouts 12 are made, into which concentric rows of vertical impact elements 13 enter with a technological gap in height and radial size, rigidly fixed on the upper surface 14 of the lower conical disk 5. The height of the vertical radial blades 9 exceeds 2D_max, where D_max is the maximum particle size of the crushed material. The number of rows of vertical impact elements 13 increases from the center to the periphery, and their radial size and the gap between adjacent bars in concentric vertical bars 8 decreases from (0.5...0.75)D_max to (0.1...0.25)D_max.

EFFECT: grinder provides an increase in the efficiency of the grinding process.

1 cl, 3 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 devices 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. Determination of the power spent on grinding a particle between two conical surfaces // Bulletin of the BSTU named after V.G. Shukhova, 2018, No. 5, pp. 78-81), containing a cylindrical body, inside of 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, ВО2С 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. A known design of a centrifugal impact mill (USSR author's certificate for the invention No. 671839, VO2S 13/14, publ. 05.07.1979, bull. No. 25), containing a stepped housing, each subsequent stage in which, counting in the direction of movement of the material, is made of a larger diameter , a stepped rotor with beaters horizontally located in the housing, a loading and unloading branch pipe.

Технической проблемой известных конструкций является низкая эффективность процесса измельчения и низкая тонкость помола.The technical problem of 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, В02 С 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, adopted as a prototype, is a centrifugal disc grinder (RF Patent for utility model No. 145376, B02 C 13/20, publ. 09/20/2014, bull. No. 26), containing a cylindrical body with loading and unloading nozzles , oppositely rotating flat upper and lower disks with impact elements, the impact elements are made in the form of a spiral, which are directed in opposite directions on the upper and lower disks.

C существенными признаками заявленного изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками и противоположно вращающиеся верхний и нижний диски.With the essential features of the claimed invention coincides with the following set of features of the prototype: 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 отсутствием классификации материала в камере помола и селективного воздействия на материал в зависимости от его крупности.However, the known device is characterized by low efficiency of the grinding process. This is due to the lack of classification of the material in the grinding chamber and the selective effect on the material depending on its fineness.

Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения за счет классификации материала в камере помола и селективного воздействия на материал в зависимости от его крупности.The invention is aimed at improving the efficiency of the grinding process by classifying the material in the grinding chamber and selectively affecting the material depending on its fineness.

Это достигается тем, что центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски. В предложенном решении диски выполнены коническими. К нижней поверхности верхнего конического диска жестко прикреплены концентрические вертикальные прутковые решетки, между которыми по радиусам жестко закреплены вертикальные радиальные лопатки, в центре к нижним торцам которых жестко прикреплен направляющий конус с диаметром, равным внутреннему диаметру отверстия загрузочного патрубка и углом наклона верхней поверхности, превышающем угол естественного откоса материала. Перед каждой концентрической прутковой решеткой от центра к периферии в нижних торцах вертикальных радиальных лопаток выполнены прямоугольные вертикальные вырезы, в которых с технологическим зазором по высоте и радиальному размеру входят концентрические ряды вертикальных ударных элементов, жестко закрепленных на верхней поверхности нижнего конического диска. Высота вертикальных радиальных лопаток превышает 2D_max, где D_max – максимальный размер частиц измельчаемого материала. Количество рядов вертикальных ударных элементов увеличивается от центра к периферии, а их радиальный размер и зазор между смежными прутками в концентрических вертикальных прутковых решетках уменьшается от (0,5…0,75)D_max до (0,1…0,25)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. In the proposed solution disks are made conical. Concentric vertical bar gratings are rigidly attached to the lower surface of the upper conical disk, between which vertical radial blades are rigidly fixed along the radii, in the center to the lower ends of which a guide cone is rigidly attached with a diameter equal to the inner diameter of the opening of the loading pipe and an angle of inclination of the upper surface exceeding the angle natural slope of the material. In front of each concentric bar lattice from the center to the periphery in the lower ends of the vertical radial blades, rectangular vertical cutouts are made, in which concentric rows of vertical impact elements enter with a technological gap in height and radial size, rigidly fixed on the upper surface of the lower conical disk. Height of vertical radial blades exceeds 2D_max, where D_max - the maximum particle size of the crushed material. The number of rows of vertical impact elements increases from the center to the periphery, and their radial size and the gap between adjacent bars in concentric vertical bars decreases from (0.5 ... 0.75) D_max up to (0.1…0.25)D_max.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен продольный разрез измельчителя; на фиг.2 – разрез А-А на фиг. 1 (вертикальные радиальные лопатки и ударные элементы); на фиг. 3 – разрез Б-Б на фиг. 1(концентрические вертикальные прутковые решетки). The essence of the invention is illustrated by the drawing, where figure 1 shows a longitudinal section of the chopper; figure 2 - section A-A in Fig. 1 (vertical radial blades and percussion elements); in fig. 3 - section B-B in Fig. 1 (concentric vertical bar gratings).

Центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками, противоположно вращающиеся верхний 4 и нижний 5 диски. Верхний конический диск 4 получает вращение от загрузочного патрубка 2, а нижний конический диск 5 вращается от нижнего вала 6. К нижней поверхности 7 верхнего конического диска 4 жестко прикреплены, например сваркой, концентрические вертикальные прутковые решетки 8, между которыми по радиусу жестко закреплены, например сваркой, вертикальные радиальные лопатки 9, в центре к нижним торцам 10 которых жестко прикреплен, например сваркой, направляющий конус 11 с диаметром, равным внутреннему диаметру отверстия загрузочного патрубка 2 и углом β наклона верхней поверхности, превышающем угол α естественного откоса материала. Перед каждой концентрической вертикальной прутковой решеткой 8 от центра к периферии в нижних торцах 10 вертикальных радиальных лопаток 9 выполнены прямоугольные вертикальные вырезы 12, в которых с технологическим зазором по высоте и радиальному размеру входят концентрические ряды вертикальных ударных элементов 13, жестко закрепленных, например сваркой, на верхней поверхности 14 нижнего конического диска 5. Высота вертикальных радиальных лопаток 9 превышает 2D_max, где D_max – максимальный размер частиц измельчаемого материала. Количество рядов вертикальных ударных элементов 13 увеличивается от центра к периферии, а их радиальный размер и зазор между смежными прутками в концентрических вертикальных прутковых решетках 8 уменьшается от (0,5…0,75)D_max до (0,1…0,25)D_max. В случае необходимости имеется возможность поднятия верхнего наклонного диска 4 за счет пружинной опоры 15.The centrifugal disc grinder contains a cylindrical body 1 with loading 2 and unloading 3 branch pipes, oppositely rotating upper 4 and lower 5 discs. The upper conical disk 4 receives rotation from the loading pipe 2, and the lower conical disk 5 rotates from the lower shaft 6. To the lower surface 7 of the upper conical disk 4 are rigidly attached, for example by welding, concentric vertical bar gratings 8, between which are rigidly fixed along the radius, for example welding, vertical radial blades 9, in the center to the lower ends 10 of which is rigidly attached, for example by welding, a guide cone 11 with a diameter equal to the inner diameter of the opening of the boot pipe 2 and the angle β of the upper surface, exceeding the angle α of the natural repose of the material. In front of each concentric vertical bar lattice 8 from the center to the periphery in the lower ends 10 of the vertical radial blades 9, rectangular vertical cutouts 12 are made, in which, with a technological gap in height and radial size, concentric rows of vertical impact elements 13 enter, rigidly fixed, for example, by welding, on the upper surface 14 of the lower conical disk 5. The height of the vertical radial blades 9 exceeds 2D _max , where D _max is the maximum particle size of the crushed material. The number of rows of vertical impact elements 13 increases from the center to the periphery, and their radial size and the gap between adjacent bars in concentric vertical bars 8 decreases from (0.5...0.75)D _max to (0.1...0.25) _Dmax . If necessary, it is possible to raise the upper inclined disk 4 due to the spring support 15.

Центробежный дисковый измельчитель работает следующим образом. Измельчаемый материал, например известняк влажностью до 2%, попадает в загрузочный патрубок 2. Из загрузочного патрубка 2 материал с помощью направляющего конуса 11, который закреплен в центре к нижним торцам 10 вертикальных радиальных лопаток 9, попадает в рабочее пространство между нижней рабочей поверхностью 7 верхнего конического диска 4 и верхней рабочей поверхностью 14 нижнего конического диска 5, приводимым во вращение от нижнего вала 6. Частицы материала захватываются за счет силы Кориолиса вертикальными радиальными лопатками 9 и под действием центробежной силы перемещаются в направлении внутренней концентрической вертикальной прутковой решетки 8. Достигнув концентрической вертикальной прутковой решетки 8 относительно мелкие частицы проникают через зазоры между вертикальными прутками данной решетки 8 и перемещаются вдоль вертикальной радиальной лопатки 9 в направлении следующей концентрической вертикальной прутковой решетки 8. Крупные частицы, не прошедшие через зазоры в концентрической вертикальной прутковой решетке 8, выпадают в зону действия вертикальных ударных элементов 13, вращающихся навстречу вертикальным радиальным лопаткам 9. Частицы разрушаются в технологических зазорах, образованных вертикальными ударными элементами 13, входящими в прямоугольные вертикальные вырезы 12 в вертикальных радиальных лопатках 9. Разрушение частиц осуществляется за счет удара, раздавливания и истирания. Частично измельченные частицы перемещаются по верхней поверхности 14 нижнего конического диска 5 в направлении зоны действия следующих вертикальных ударных элементов 13 и концентрической вертикальной прутковой решетки 8. Здесь процесс измельчения повторяется и измельченные частицы направляются в сторону периферии конических дисков 4 и 5. Уменьшение зазора между смежными прутками в концентрических вертикальных прутковых решетках 8 от (0,5…0,75)D_max до (0,1…0,25)D_max в направлении от центра конических дисков 4 и 5 к их периферии связано с уменьшением размеров частиц при их движении в данном направлении. Пройдя все зоны активного воздействия, частицы материала направляются в сторону разгрузочного патрубка 3. Недробимые куски материала разгружаются за счет поднятия верхнего диска 4 при сжатии пружинной опоры 15. Готовый продукт удаляется воздушным потоком из корпуса 1 через разгрузочный патрубок 3. Для исключения заклинивания материала в верхней части рабочего пространства высота вертикальных радиальных лопаток 9 превышает 2D_max. Для обеспечения интенсивного движения частиц в рабочем пространстве в сторону периферии конических дисков 4 и 5 угол наклона β верхней поверхности направляющего конуса 11 превышает угол α естественного откоса материала. Конструкция центробежного дискового измельчителя с противоположно вращающимися верхним коническим диском 4 и нижним коническим диском 5, а также с жестко закрепленными концентрическими вертикальными прутковыми решетками 8, вертикальными радиальными лопатками 9 и концентрическими рядами вертикальных ударных элементов 13 позволяет обеспечить классификацию материала в камере помола и селективное воздействие на материал в зависимости от его крупности.Centrifugal disc grinder works as follows. The crushed material, such as limestone with a moisture content of up to 2%, falls in loading pipe 2. From the loading pipe 2 material with the help of a guide cone 11, which is fixed in the center to the lower ends of 10 vertical radial blades 9, enters the working space between the lower working surface 7 of the upper conical disk 4 and the upper working surface 14 of the lower conical disk 5 driven by the lower shaft 6. material particles are captured due to the Coriolis force by vertical radial blades 9 and, under the action of centrifugal force, move in the direction of the inner concentric vertical bar lattice 8. Having reached of the concentric vertical bar grate 8, relatively small particles penetrate through the gaps between the vertical bars of this grate 8 and move along the vertical radial blade 9 in the direction of the next concentric vertical bar grate 8. Large particles that have not passed through the gaps in the concentric vertical bar grate 8 fall into the zone action of vertical impact elements 13 rotating towards vertical radial blades 9. Particles are destroyed in technological gaps formed by vertical impact elements 13 included in rectangular vertical cuts 12 in vertical radial blades 9.The destruction of particles is carried out due to impact, crushing and abrasion. Partially crushed particles move along the upper surface 14 of the lower conical disk 5 in the direction of the zone of action of the following vertical impact elements 13 and the concentric vertical bar grate 8. Here, the grinding process is repeated and the crushed particles are directed towards the periphery of the conical disks 4 and 5. Reducing the gap between adjacent bars in concentric vertical bar gratings 8 from (0.5…0.75)D_max up to (0.1…0.25)D_max in the direction from the center of the conical disks 4 and 5 to their periphery is associated with a decrease in the size of the particles as they move in this direction. Having passed all zones of active influence, material particles are directed towards the discharge pipe 3. Indestructible pieces of material are unloaded by raising the upper disk 4 when the spring support 15 is compressed. The finished product is removed by air flow from the housing 1 through the discharge pipe 3. To prevent jamming of the material in the upper part of the working space, the height of the vertical radial blades 9 exceeds 2D_max. To ensure intensive movement of particles in the working space towards the periphery of the conical disks 4 and 5, the angle of inclination β of the upper surface of the guide cone 11 exceeds the angle α of the natural repose of the material. The design of a centrifugal disc grinder with counter-rotating upper conical disc 4 and lower conical disc 5, as well as with rigidly fixed concentric vertical bar gratings 8, vertical radial blades 9 and concentric rows of vertical percussion elements 13 allows for the classification of the material in the grinding chamber and selective impact on the material depending on its fineness.

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 of the finished class of the crushed material.

Claims

Центробежный дисковый измельчитель, содержащий цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски, отличающийся тем, что диски выполнены коническими, к нижней поверхности верхнего конического диска жестко прикреплены концентрические вертикальные прутковые решетки, между которыми по радиусу жестко закреплены вертикальные радиальные лопатки, в центре к нижним торцам которых жестко прикреплен направляющий конус с диаметром, равным внутреннему диаметру отверстия загрузочного патрубка, и углом наклона верхней поверхности, превышающим угол естественного откоса материала, перед каждой концентрической прутковой решеткой от центра к периферии в нижних торцах вертикальных радиальных лопаток выполнены прямоугольные вертикальные вырезы, в которые с технологическим зазором по высоте и радиальному размеру входят концентрические ряды вертикальных ударных элементов, жестко закрепленных на верхней поверхности нижнего конического диска, высота вертикальных радиальных лопаток превышает 2D_max, где D_max – максимальный размер частиц измельчаемого материала, при этом количество рядов вертикальных ударных элементов увеличивается от центра к периферии, а их радиальный размер и зазор между смежными прутками в концентрических вертикальных прутковых решетках уменьшается от (0,5…0,75)D_max до (0,1…0,25)D_max.Centrifugal disc grinder, containing a cylindrical body with loading and unloading nozzles, oppositely rotating upper and lower discs, characterized in that the discs are made conical, concentric vertical bar gratings are rigidly attached to the lower surface of the upper conical disc, between which vertical radial blades are rigidly fixed along the radius , in the center to the lower ends of which a guide cone is rigidly attached with a diameter equal to the inner diameter of the opening of the loading pipe, and the angle of inclination of the upper surface exceeding the angle of repose of the material, in front of each concentric bar grating from the center to the periphery in the lower ends of the vertical radial blades, rectangular vertical cutouts, in which concentric rows of vertical percussion elements, rigidly fixed on the upper surface of the lower conical disk, enter with a technological clearance in height and radial size, heights and vertical radial blades exceeds 2D _max , where D _max is the maximum particle size of the crushed material, while the number of rows of vertical impact elements increases from the center to the periphery, and their radial size and the gap between adjacent bars in concentric vertical bar gratings decreases from (0, 5…0.75)D _max to (0.1…0.25)D _max .