RU2154531C1

RU2154531C1 - Method and apparatus for grinding of solid materials

Info

Publication number: RU2154531C1
Application number: RU98123022/03A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Калашников; Г.А. Усов
Original assignee: Калашников Василий Николаевич; Усов Гаврил Анатольевич
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2000-08-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: method involves rotating two vertical hammer-type rotors in single direction; continuously forcing material from one rotor to the other one, while it is displaced from the top to the bottom, by transmitting to flow of material in annular space around first rotor peripheral speed which is higher than that in annular space around other rotor by arranging hammers on rotors in packs of different outer diameters. Apparatus has material grinding chamber made in the form of two communicated cylinders with upper inlet and lower outlet channels, vertical rotors axially aligned one with respect to the other and provided with hammers arranged in packs along rotors. Packs of hammers of larger and smaller diameters are alternatively arranged along rotors so that pack of larger diameter of one rotor is positioned opposite pack of smaller diameter of other rotor. Inlet channel is positioned above pack of larger outer diameter of hammers, and outlet channel is positioned below pack with smaller outer diameter of hammers. EFFECT: increased grinding efficiency and provision for homogeneity of ready product. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области измельчения твердых материалов и может быть использовано в пищевой, комбикормовой, химической, строительной, горной и других отраслях промышленности, например, для измельчения зерновых и пищевых продуктов, таких как пшеница, кукуруза, соя, какао-бобы и пр., минерального сырья, композиционных и других материалов. The invention relates to the field of grinding of solid materials and can be used in food, animal feed, chemical, construction, mining and other industries, for example, for grinding grain and food products, such as wheat, corn, soy, cocoa beans, etc., mineral raw materials, composite and other materials.

Известен способ многоступенчатого измельчения твердого материала, заключающийся в том, что материал измельчают в вертикальной камере дробления при перемещении его под действием силы тяжести сверху вниз по ступеням измельчения, на каждой из которых материал измельчают молотками горизонтально установленных роторов, размещенных на ступенях поочередно по одному и по два и вращающихся в одну и ту же или в разные стороны. Измельченный материал отводят из нижней части камеры [1]. A known method of multi-stage grinding of solid material, which consists in the fact that the material is crushed in a vertical crushing chamber when moving it under the action of gravity from top to bottom along the grinding steps, on each of which the material is crushed with hammers of horizontally mounted rotors placed on the steps one by one and one by one two and rotating in the same or in different directions. The crushed material is removed from the bottom of the chamber [1].

Эффективность измельчения таким способом недостаточно высока, а готовый продукт отличается повышенной неоднородностью гранулометрического состава при достаточно сложной конструкции устройства. The grinding efficiency in this way is not high enough, and the finished product is characterized by increased inhomogeneity of particle size distribution with a rather complex device design.

Наиболее близким по технической сущности способом для измельчения твердого материала является способ измельчения твердого материала посредством двух вращающихся в одном направлении молотковых роторов в сообщающихся кольцевых пространствах между цилиндрическими внутренними поверхностями камеры дробления и роторами [2]. The closest in technical essence to the method of grinding solid material is a method of grinding solid material by means of two hammer rotors rotating in the same direction in communicating annular spaces between the cylindrical inner surfaces of the crushing chamber and the rotors [2].

Наиболее близким изобретением по технической сущности к заявленному является устройство для измельчения твердого материала, содержащее камеру дробления в виде двух сообщающихся вдоль образующей цилиндров с верхним входным и нижним выходным каналами и соосно установленные в ней молотковые роторы. The closest invention in technical essence to the claimed one is a device for grinding solid material, containing a crushing chamber in the form of two cylinders communicating along the generatrix with the upper inlet and lower outlet channels and hammer rotors coaxially mounted in it.

Недостатком указанного способа и устройства является повышенная неоднородность готового проекта и недостаточная эффективность измельчения из-за наличия только одной зоны интенсивного измельчения и переизмельчения материала в результате его несвоевременного отвода из камеры дробления в случае засорения колосниковых решеток, особенно при измельчении увлажненных материалов. The disadvantage of this method and device is the increased heterogeneity of the finished project and the insufficient grinding efficiency due to the presence of only one zone of intensive grinding and regrinding of the material as a result of its untimely removal from the crushing chamber in the event of clogging of the grate, especially when grinding wet materials.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности измельчения и однородности по степени дисперсности готового продукта путем создания условий для последовательного перемещения всей массы материала через зоны наиболее интенсивного измельчения и увеличение долговечности работы мелющих тел. The objective of the present invention is to increase the grinding efficiency and uniformity in the degree of dispersion of the finished product by creating conditions for the consistent movement of the entire mass of material through the areas of the most intense grinding and increase the durability of the grinding media.

Указанная задача достигается тем, что в способе для измельчения твердого материала посредством двух вращающихся в одном направлении молотковых роторов в сообщающихся кольцевых пространствах между цилиндрическими внутренними поверхностями камеры дробления и роторами материал измельчают посредством вертикальных роторов, при этом при движении материала сверху вниз его непрерывно перемещают от одного ротора к другому за счет сообщения потоку материала в кольцевом пространстве вокруг первого ротора окружной скорости большей, чем в кольцевом пространстве вокруг другого ротора, путем размещения молотков на роторах пакетами разного наружного диаметра. This task is achieved by the fact that in the method for grinding solid material by means of two hammer rotors rotating in the same direction in communicating annular spaces between the cylindrical inner surfaces of the crushing chamber and the rotors, the material is crushed by means of vertical rotors, while continuously moving from one to the other from top to bottom rotor to another due to the message to the material flow in the annular space around the first rotor of the peripheral speed greater than in the count The rear space around the other rotor, by placing hammers on the rotors with packages of different outer diameters.

Указанная задача достигается в устройстве для измельчения твердого материала, содержащем камеру дробления в виде двух сообщающихся вдоль образующей цилиндров с верхним входным и нижним выходным каналами и соосно установленные в ней молотковые роторы, при этом роторы установлены вертикально, молотки размещены вдоль роторов поочередно пакетами большего и меньшего наружного диаметра так, что пакет большего диаметра одного ротора установлен напротив пакета меньшего диаметра другого ротора, при этом входной канал размещен над пакетом с большим наружным диаметром молотков, а выходной канал под пакетом с меньшим наружным диаметром молотков. This task is achieved in a device for grinding solid material, containing a crushing chamber in the form of two cylinders connected along the generatrix with the upper input and lower output channels and hammer rotors coaxially mounted in it, while the rotors are mounted vertically, the hammers are placed along the rotors in turn with larger and smaller packets the outer diameter so that the package of a larger diameter of one rotor is installed opposite the package of a smaller diameter of the other rotor, while the input channel is placed above the package with b a large outer diameter of the hammers, and the outlet channel under the package with a smaller outer diameter of the hammers.

Роторы могут быть выполнены с возможностью крепления молотков на окружностях разного диаметра. The rotors can be made with the possibility of mounting hammers on circles of different diameters.

Молотки могут быть выполнены с двухсторонним упрочнением их плоскостей, например, цементированием. Hammers can be made with bilateral hardening of their planes, for example, cementing.

Измельчение материала посредством вертикальных роторов и непрерывное перемещение материала от ротора к ротору создает условия для неоднократного прохождения материала через зону контакта встречных потоков материала, то есть через зону наиболее интенсивного измельчения, по мере его движения сверху вниз в камере дробления. Кроме того, измельчение материала посредством вертикальных роторов исключает возможность обратного движения части материала снизу вверх без воздействия внешней силы или использования специальных устройств для направления потока вверх в случае необходимости, то есть обеспечивает перемещение всего измельчаемого материала в одном направлении, что уменьшает возможность его неравномерного измельчения и, в частности, переизмельчения. Grinding the material by means of vertical rotors and continuously moving the material from rotor to rotor creates the conditions for the material to repeatedly pass through the contact zone of the oncoming material flows, that is, through the zone of the most intense grinding, as it moves from top to bottom in the crushing chamber. In addition, the grinding of material by means of vertical rotors eliminates the possibility of a reverse movement of a part of the material from the bottom up without the influence of external force or the use of special devices to direct the flow up if necessary, that is, it allows the movement of all the crushed material in one direction, which reduces the possibility of uneven grinding , in particular, regrinding.

Сообщение потоку материала в кольцевом пространстве вокруг первого по ходу потока материала ротора окружной скорости большей, чем в кольцевом пространстве вокруг второго ротора, позволяет упорядочить перемещение материала, обеспечив его полный и равномерный переток от одного ротора к другому и обратно. The communication of the material flow in the annular space around the first in the direction of the material flow rotor of a rotational speed greater than in the annular space around the second rotor allows to streamline the movement of the material, ensuring its complete and uniform flow from one rotor to another and vice versa.

Благодаря упорядоченному перемещению всей массы материала по камере дробления и многократному прохождению потока через зону наиболее интенсивного измельчения материал равномерно и эффективно измельчается, в результате чего повышается однородность готового продукта, снижаются энергозатраты и, следовательно, повышается эффективность измельчения. Due to the orderly movement of the entire mass of material through the crushing chamber and the multiple passage of the flow through the zone of the most intense grinding, the material is uniformly and efficiently crushed, resulting in increased uniformity of the finished product, reduced energy consumption and, therefore, increased grinding efficiency.

Вертикальное размещение роторов в устройстве для измельчения твердого материала и размещение вдоль них молотков поочередно пакетами большего и меньшего диаметра друг против друга обеспечивает, в соответствии с заявляемым способом, направленное перемещение измельчаемого материала внутри камеры дробления с многократным проходом потока через зону наиболее интенсивного измельчения в стесненных условиям по мере движения материала сверху вниз за счет сообщения потоку роторами с разным наружным диаметром молотков разных окружных скоростей в кольцевых пространствах вокруг роторов. Это позволяет повысить эффективность измельчения и однородность готового продукта. The vertical placement of the rotors in the device for grinding solid material and the placement of hammers along them alternately with packets of larger and smaller diameters against each other ensures, in accordance with the claimed method, directed movement of the crushed material inside the crushing chamber with multiple passage of the flow through the zone of the most intense grinding in cramped conditions as the material moves from top to bottom due to communication with the flow of rotors with different outer diameters of hammers of different peripheral speeds Tei in the annular spaces around the rotors. This improves the grinding efficiency and uniformity of the finished product.

Размещение в заявленном устройстве верхнего входного канала над пакетом молотков с большим наружным диаметром, а нижнего выходного канала - под пакетом с меньшим наружным диаметром молотков обеспечивает перемещение измельчаемого материала с максимально возможным числом раз через зону наиболее интенсивного измельчения. The placement in the claimed device of the upper inlet channel above the package of hammers with a large outer diameter, and the lower outlet channel under the package with a smaller outer diameter of the hammers ensures the movement of the crushed material with the maximum possible number of times through the zone of the most intense grinding.

Выполнение роторов с возможностью крепления молотков на окружностях разного диаметра позволяет неоднократно переставлять молотки по мере их износа на новый уровень крепления для обеспечения заданного наружного диаметра молотков, что позволяет использовать их более рационально и тем самым сократить затраты на измельчение. The implementation of the rotors with the possibility of mounting hammers on circles of different diameters allows you to repeatedly rearrange the hammers as they wear to a new level of fastening to ensure a given outer diameter of the hammers, which allows them to be used more rationally and thereby reduce grinding costs.

Двустороннее упрочнение плоскостей молотков при его общей толщине упрочненного слоя не менее 60% от толщины молотка (т.е. при толщине этого слоя с каждой стороны молотка не менее 30% от толщины молотка) придает молоткам, изготовленным из металла обычной прочности, практически те же свойства, какими обладают молотки, полностью изготовленные из высокопрочного металла, что позволяет значительно снизить затраты на изготовление молотков. При толщине упрочненного слоя меньшей, чем указанная, этот слой легко разрушается, и упрочнение не дает нужного эффекта. Bilateral hardening of the planes of hammers with its total thickness of the hardened layer of at least 60% of the thickness of the hammer (i.e., with the thickness of this layer on each side of the hammer of at least 30% of the thickness of the hammer) gives the hammers made of metal of ordinary strength almost the same the properties possessed by hammers made entirely of high-strength metal, which can significantly reduce the cost of manufacturing hammers. When the thickness of the hardened layer is less than the specified, this layer is easily destroyed, and hardening does not give the desired effect.

Молотки, выполненные в форме лопастей и установленные в зависимости от вида измельчаемого материала и условий измельчения с положительным или отрицательным углом атаки, обладают способностью направлять поток материала как к выходу, обеспечивая более активное, т.е. более быстрое перемещение его в камере дробления, так и в обратную сторону для увеличения времени нахождения материала в устройстве с целью достижения большей степени его измельчения. Hammers made in the form of blades and installed depending on the type of material being ground and grinding conditions with a positive or negative angle of attack have the ability to direct the flow of material as an outlet, providing a more active, i.e. faster moving it in the crushing chamber, and in the opposite direction to increase the residence time of the material in the device in order to achieve a greater degree of grinding.

Измельчение материала заявляемым способом осуществляется следующим образом. The grinding of the material of the claimed method is as follows.

Измельчаемый материал подают в верхнюю часть вертикальной камеры дробления к размещенным внутри нее двум вертикальным роторам, вращающимся в одном направлении. Измельчение материала осуществляют в сообщающихся кольцевых пространствах между роторами и цилиндрическими внутренними поверхностями камеры. Материал перемещается по камере дробления сверху вниз под действием силы тяжести. Одновременно материал непрерывно перемещается в кольцевых пространствах от ротора к ротору за счет сообщения потоку материала в этих кольцевых пространствах разных окружных скоростей, например, путем размещения молотков на роторах пакетами разного наружного диаметра. The crushed material is fed into the upper part of the vertical crushing chamber to the two vertical rotors located in it, rotating in the same direction. The material is ground in communicating annular spaces between the rotors and the cylindrical inner surfaces of the chamber. The material moves through the crushing chamber from top to bottom under the action of gravity. At the same time, the material continuously moves in the annular spaces from the rotor to the rotor due to the communication of the material flow in these annular spaces of different peripheral speeds, for example, by placing hammers on the rotors with packages of different outer diameters.

В кольцевом пространстве вокруг первого по ходу потока материала ротора потоку сообщают большую окружную скорость, чем в кольцевом пространстве вокруг второго ротора. Благодаря этому частицы материала из потока первого ротора, обладая в большинстве своем большей скоростью и большей массой, а, следовательно, и большей кинетической энергией, чем частицы из потока второго ротора, перемещаются из кольцевого пространства, образованного стенками камеры и первым ротором, в кольцевое пространство вокруг второго ротора. Теряя кинетическую энергию, частицы измельчаемого материала под действием силы тяжести опускаются ниже на следующий уровень измельчения, где потоку материала в кольцевом пространстве вокруг второго ротора вновь сообщают большую окружную скорость, чем в кольцевом пространстве вокруг первого ротора, в результате чего поток материала перемещается от второго ротора к первому. Аналогичный процесс непрерывно повторяется по мере поступательного движения материала сверху вниз. После измельчения готовый продукт отводят из камеры дробления. In the annular space around the first downstream material flow of the rotor, a greater peripheral speed is reported to the flow than in the annular space around the second rotor. Due to this, particles of material from the flow of the first rotor, having for the most part greater velocity and greater mass, and, consequently, greater kinetic energy than particles from the flow of the second rotor, move from the annular space formed by the walls of the chamber and the first rotor into the annular space around the second rotor. Losing kinetic energy, the particles of the material being crushed under the action of gravity drop lower to the next level of grinding, where again the greater peripheral speed is again reported to the material flow in the annular space around the second rotor than in the annular space around the first rotor, as a result of which the material flow moves from the second rotor to the first. A similar process is continuously repeated as the material moves downward. After grinding, the finished product is removed from the crushing chamber.

Таким образом, в процессе измельчения материал в камере дробления непрерывно перемещается от ротора к ротору, благодаря чему обеспечивается многократное прохождение потока материала через зону наиболее интенсивного измельчения в стесненных условиях, что, в свою очередь, приводит к повышению эффективности измельчения и однородности готового продукта. Thus, in the grinding process, the material in the crushing chamber continuously moves from the rotor to the rotor, which ensures multiple passage of the material flow through the zone of the most intense grinding in cramped conditions, which, in turn, leads to an increase in the grinding efficiency and uniformity of the finished product.

Устройство для измельчения твердого материала поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства в разрезе, а на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1. A device for grinding solid material is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a General view of the device in section, and in FIG. 2 is a section along AA in FIG. 1.

Устройство для измельчения твердого материала содержит камеру дробления 1, два вертикально установленных ротора на валах 2 и 3 с дисками 4. В дисках 4 на окружностях разного диаметра выполнены отверстия 5, в которых установлены оси 6 с размещенными на них пакетами длинных 7 и коротких 8 молотков. В некоторых местах вместо них установлены молотки 9 в форме лопастей. Количество лопастей, их размещение в пространстве камеры дробления и угол установки по отношению к потоку определяются свойствами материала и заданной степенью его измельчения. Камера дробления 1 имеет входной 10 и выходной 11 каналы. Молотки 7 и 8 упрочнены по всей поверхности, например, путем цементирования, борирования, нитрирования и т.д. так, что толщина неупрочненной части составляет порядка 40% от общей толщины молотка, обычно равной 2-3 мм применительно к существующим методам термического упрочнения материалов. По мере износа молотков их переставляют на новые места крепления так, чтобы сохранился заданный наружный диаметр молотков, установленных на роторе. A device for grinding solid material contains a crushing chamber 1, two vertically mounted rotors on shafts 2 and 3 with disks 4. In disks 4, holes 5 are made on circles of different diameters, in which axles 6 are installed with packages of long 7 and short 8 hammers placed on them . In some places, instead of them, hammers 9 in the form of blades are installed. The number of blades, their placement in the space of the crushing chamber and the installation angle with respect to the flow are determined by the properties of the material and the given degree of grinding. The crushing chamber 1 has an input 10 and an output 11 channels. The hammers 7 and 8 are hardened over the entire surface, for example, by cementing, boring, nitriding, etc. so that the thickness of the unstrengthened part is about 40% of the total thickness of the hammer, usually equal to 2-3 mm in relation to existing methods of thermal hardening of materials. As the hammers wear, they are rearranged to new attachment points so that the specified external diameter of the hammers mounted on the rotor is preserved.

При работе устройства измельчаемый материал через входной канал 10 подается в верхнюю часть камеры дробления 1 к пакету длинных молотков 7 ротора на валу 2, вращающегося в одном направлении с ротором на валу 3. Измельчаемый и перемещаемый этими молотками в кольцевом пространстве вокруг ротора на валу 2 материал поступает в зону встречного движения молотков 7 и 8, где интенсивно измельчается благодаря удвоенной скорости взаимодействия частиц материала с молотками в стесненных условиях и полностью перемещается в кольцевое пространство вокруг ротора на валу 3 за счет окружной скорости потока большей, чем окружная скорость потока материала в кольцевом пространстве вокруг ротора на валу 3. По мере измельчения молотками 8 частицы материала под действием силы тяжести опускаются к нижележащему пакету длинных молотков 7 ротора на валу 3, и процесс измельчения повторяется аналогичным образом до тех пор, пока материал не достигнет самого нижнего пакета коротких молотков 8, после чего измельченный материал поступает в нижний выходной канал 11. Скорость перемещения продукта в зоне измельчения регулируют путем варьирования количеством на роторах молотков 9 и направлением угла атаки их лопастей. When the device is working, the material to be crushed through the input channel 10 is fed to the upper part of the crushing chamber 1 to the package of long hammers 7 of the rotor on the shaft 2, rotating in the same direction with the rotor on the shaft 3. The material crushed and moved by these hammers in the annular space around the rotor on the shaft 2 enters the oncoming movement zone of hammers 7 and 8, where it is intensively crushed due to the doubled rate of interaction of material particles with hammers in cramped conditions and is completely moved into the annular space around the rotor on the shaft 3 due to the peripheral flow velocity greater than the peripheral flow rate of the material in the annular space around the rotor on the shaft 3. As the mills 8 are crushed by particles of gravity, they fall to the underlying package of long hammers 7 of the rotor on the shaft 3, and the process grinding is repeated in the same way until the material reaches the lowest package of short hammers 8, after which the crushed material enters the lower output channel 11. The speed of movement of the product in the grinding zone eniya adjusted by varying the number of hammers on the rotors 9 and the direction of their angle of attack of blades.

Таким образом, весь измельчаемый материал упорядоченно перемещается по камере дробления, неоднократно проходя при своем поступательном движении сверху вниз по камере дробления через зону наиболее интенсивного измельчения. Это позволяет в предложенном техническом решении добиться высокой однородности готового продукта и существенно снизить затраты на измельчение благодаря разрушению продукта преимущественно в стесненных условиях и высокой при этом эффективности его измельчения. Thus, all the crushed material is orderedly moved along the crushing chamber, repeatedly passing with its progressive movement from top to bottom through the crushing chamber through the zone of the most intense grinding. This allows the proposed technical solution to achieve high uniformity of the finished product and significantly reduce the cost of grinding due to the destruction of the product mainly in cramped conditions and high efficiency of grinding.

Использованная литература
1. SU 406329 A, 17.04.1974.References
1. SU 406329 A, 04.17.1974.

2. SU 285478 A, 24.03.1971. 2. SU 285478 A, 03.24.1971.

Claims

1. The method of grinding solid material through two, rotating in the same direction of the hammer rotors in communicating annular spaces between the cylindrical inner surfaces of the crushing chamber and the rotors, characterized in that the material is crushed by means of vertical rotors, while moving the material from top to bottom it is continuously moved from one rotor to another due to the communication of the material flow in the annular space around the first rotor of a peripheral speed greater than in the annular space around the other rotor by placement of hammers on the rotor core outer diameter equal.

2. A device for grinding solid material, containing a crushing chamber in the form of two cylinders communicating along the generatrix with the upper inlet and lower outlet channels and hammer rotors coaxially mounted in it, characterized in that the rotors are mounted vertically, hammers are placed along the rotors in turn with larger and smaller packets the outer diameter so that a packet of a larger diameter of one rotor is installed opposite the packet of a smaller diameter of the other rotor, while the input channel is placed above the packet with a large outer Diameter of hammers, and the output channel - a package with a smaller outer diameter hammers.

3. The device according to claim 2, characterized in that the rotors are made with the possibility of mounting hammers on circles of different diameters.

4. The device according to claim 2, characterized in that the hammers are made with bilateral hardening of their planes, for example, cementing.