RU2108160C1

RU2108160C1 - Method and device for grinding materials

Info

Publication number: RU2108160C1
Application number: RU96121041A
Authority: RU
Inventors: Владимир Константинович Артемьев
Original assignee: Стандарт-90 (Кипрус) Лимитед К/О Иксл.
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 1998-04-10

Abstract

FIELD: method of grinding materials. SUBSTANCE: method includes forming of gas suspension jets in nozzles with curvilinear axis followed by collision with revolving targets of different signs of direction of circumferential velocity vectors; at moment of contact with targets, relative velocity of material reaches subsonic and supersonic levels. Acceleration of gas suspension may be effected by combined method. Device for grinding the material is designed for realization of the above-mentioned method. It includes housing, grinding chamber of accelerating nozzles for feeding the gas suspension, lower and upper rotors mounted coaxially for opposite rotation; they are provided with targets located over concentric circles at different angles of attack. Nozzles have curvilinear axes; nozzles are secured on upper rotor; nozzles may be secured rigidly. EFFECT: enhanced efficiency. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии тонкого и сверхтонкого измельчения материалов различной твердости и абразивности, предназначено для получения полидисперсных материалов размерами частиц от 2 до 45 мкм и может быть использовано в строительной, горнорудной, химической, энергетической и других отраслях промышленности. The invention relates to the technology of fine and ultrafine grinding of materials of various hardness and abrasiveness, is intended to obtain polydisperse materials with particle sizes from 2 to 45 microns and can be used in the construction, mining, chemical, energy and other industries.

Наиболее близким к способу измельчения материалов техническим решением является способ, включающий формирование струй газовзвеси в соплах с последующим столкновением с преградами. Closest to the method of grinding materials, the technical solution is a method that includes the formation of jets of gas suspension in nozzles with subsequent collision with obstacles.

Наиболее близким к устройству для измельчения материалов является устройство, содержащее корпус с входным и выходным отверстиями и камерой измельчения, разгонные сопла для подачи газовзвеси. Closest to the device for grinding materials is a device containing a housing with inlet and outlet openings and a grinding chamber, booster nozzles for supplying a gas suspension.

Однако данное техническое решение не обеспечивает повышения эффективности тонкого измельчения полидисперсных материалов при одновременном обеспечении высокой производительности по готовому продукту. However, this technical solution does not provide an increase in the efficiency of fine grinding of polydisperse materials while ensuring high productivity in the finished product.

Задачей изобретения является повышение эффективности тонкого измельчения полидисперсных материалов при одновременном обеспечении высокой производительности по готовому продукту. The objective of the invention is to increase the efficiency of fine grinding of polydisperse materials while ensuring high productivity in the finished product.

Указанная задача достигается тем, что в способе измельчения материалов, включающем формирование струй газовзвеси в соплах с последующим столкновением ее с преградами, струю газовзвеси формируют в соплах с криволинейной осью, закрепленных на вращающемся роторе, и обеспечивают многоразовое соударение измельчаемого материала с вращающимися мишенями, имеющими разные знаки направления векторов окружных скоростей, при этом в момент контакта с мишенями относительная скорость материала достигает до и сверхзвуковых величин. This problem is achieved in that in the method of grinding materials, including the formation of jets of gas suspension in nozzles with its subsequent collision with obstacles, a stream of gas suspension is formed in nozzles with a curved axis mounted on a rotating rotor, and provide multiple collisions of the crushed material with rotating targets having different targets signs of the direction of the circumferential velocity vectors, and at the moment of contact with the targets, the relative velocity of the material reaches up to supersonic values.

Разгон газовзвеси может быть осуществлен комбинированным методом за счет вращения ротора с жестко закрепленными соплами и создания перепадов давления газовзвеси на входе и выходе сопла, в результате чего возрастает эффективность разгона материала, что приводит к увеличению производительности устройства и тонины помола. Acceleration of a gas suspension can be carried out by a combined method due to the rotation of the rotor with rigidly fixed nozzles and the creation of pressure drops of the gas suspension at the inlet and outlet of the nozzle, as a result of which the acceleration efficiency of the material increases, which leads to an increase in the productivity of the device and grinding fineness.

В устройстве для измельчения материалов указанная задача решается тем, что устройство, содержащее корпус с входным и выходным отверстиями и камерой измельчения, снабжено по крайней мере двумя горизонтально расположенными, встречно вращающимися роторами, соосно установленными в камере измельчения, при этом нижний и верхний роторы выполнены с расположенными по концентрическим окружностям мишенями с различными углами атаки, а сопла выполнены с криволинейной осью и закреплены на верхнем роторе. Сопла на верхнем роторе могут быть закреплены жестко. На фиг. 1 изображено устройство для измельчения материалов, разрез; на фиг. 2 - то же, вид в плане. In the device for grinding materials, this problem is solved in that the device comprising a housing with inlet and outlet openings and a grinding chamber is provided with at least two horizontally arranged, counter-rotating rotors coaxially mounted in the grinding chamber, while the lower and upper rotors are made with targets located on concentric circles with different angles of attack, and the nozzles are made with a curved axis and mounted on the upper rotor. Nozzles on the upper rotor can be fixed rigidly. In FIG. 1 shows a device for grinding materials, section; in FIG. 2 - same, plan view.

Сущность способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.

Предварительно измельченный материал до размеров 5 мм при помощи шлюзового дозатора-питателя, имеющего камеру смешения материала и воздуха, транспортируется со скоростями 10-12 м/с и концентрацией М=60-80 кг/кг в центральную зону роторного устройства с тангенциальным вводом газовзвеси. Pre-crushed material up to 5 mm in size is transported with a speed of 10-12 m / s and a concentration of M = 60-80 kg / kg to the central zone of the rotor device with a tangential inlet of a gas suspension using a lock feeder-feeder with a chamber for mixing material and air.

Возможность регулирования перепадов давления воздуха, концентрации газовзвеси, частоты вращения сопел, коэффициента трения материала футеровки плоских стенок сопел и их геометрические размеры - все это позволяет сформировать струю газовзвеси с углом вылета от 1 до 16^o, осуществить разгон материала до скоростей от 100 до 200 м/с при концентрациях М=60-80 кг/кг и задать расчетную траекторию движения струи.The ability to control air pressure drops, gas suspension concentration, nozzle rotation frequency, friction coefficient of the lining material of the nozzle flat walls and their geometric dimensions - all this makes it possible to form a gas suspension jet with an exit angle from 1 to 16 ^o , accelerate the material to speeds from 100 to 200 m / s at concentrations M = 60-80 kg / kg and set the calculated trajectory of the jet.

Затем материал, сформированный в струю с указанными выше параметрами, соударяется с подвижными мишенями первого кольца (диска), имеющего встречное направление движения с окружной скоростью до 200 м/с под углом 78- 89^o, при котором силовое воздействие на твердую фазу достигает максимума, при этом суммарная эффективная скорость соударения превышает сверхзвуковую, что приводит к разрушению материала на мелкие частицы и осколки, которые вследствие отскока от мишени первого кольца (диска) изменяют направление вектора скорости, траекторию и вращение частиц вокруг собственной оси, после чего происходит соударение с динамической мишенью второго кольца (диска), имеющего направление вращение противоположное первому кольцу (диску), и окружные скорости не менее 200 м/с. При этом возникающие силовые воздействия на частицы материала от контакта с мишенями в два и более раз превышают допустимые предельные напряжения для измельчаемого материала.Then, the material formed into a jet with the above parameters collides with the moving targets of the first ring (disk), which has a counter direction of motion with a peripheral speed of up to 200 m / s at an angle of 78-89 ^° , at which the force action on the solid phase reaches a maximum, in this case, the total effective collision velocity exceeds supersonic, which leads to the destruction of the material into small particles and fragments, which, due to the rebound from the target of the first ring (disk), change the direction of the velocity vector, trajectory, and rotation of the particle around its own axis, after which there is a collision with dynamic target second ring (disk) having a direction of rotation opposite to the first ring (disk), and the circumferential speed of at least 200 m / s. In this case, the arising force effects on the particles of the material from contact with the targets are two or more times higher than the permissible ultimate stresses for the crushed material.

Создание условий для высокочастотного и многоразового (больше 2-х соударений) за счет множества колец (дисков) с мишенями, имеющих противоположное вращение, позволяет разрушать материал путем ударного высокочастотного многоразового силового нагружения до заданных размеров частиц с учетом экономической целесообразности, определяемой энергетическими затратами на измельчение частиц, микротвердость которых достигла максимальных значений. Creating conditions for high-frequency and reusable (more than 2 collisions) due to the many rings (disks) with targets having opposite rotation, allows to destroy the material by shock high-frequency reusable force loading to specified particle sizes, taking into account the economic feasibility determined by the energy costs of grinding particles whose microhardness has reached maximum values.

Пример. Вначале предварительно измельченный или естественной крупности 5 мм материал дозируется и подается в центральную часть роторного разгонного узла, который представляет систему множества сопел с криволинейной осью, имеющую радиус кривизны 38-40^o и расчетную длину разгонной плоскости. Материал в виде газовзвеси большой концентрации М=60-80 кг разгоняется в соплах. Осуществление перепадов давления на входе в сопла и на их выходе делает смесь аэрированной, снижая тем самым коэффициент трения между материалом и стенкой сопла, создает повышение до 15-20 м/с стартовой скорости материала, что позволяет регулировать производительность устройства без изменения основных геометрических параметров.Example. First, pre-crushed or natural fineness 5 mm material is dosed and fed into the central part of the rotary accelerating unit, which is a system of multiple nozzles with a curved axis, having a radius of curvature of 38-40 ^o and the estimated length of the accelerating plane. Material in the form of a high concentration gas suspension M = 60-80 kg is accelerated in nozzles. The implementation of pressure drops at the inlet to the nozzle and at their outlet makes the mixture aerated, thereby reducing the friction coefficient between the material and the nozzle wall, creating an increase to 15-20 m / s of the starting velocity of the material, which allows you to adjust the performance of the device without changing the basic geometric parameters.

Материал, сформированный в струю и имеющий скорость движения от 150-200 м/с, движется по траектории к встречно вращающимся мишеням. Material formed into a stream and having a speed of movement of 150-200 m / s moves along the path to counter-rotating targets.

Разгон газовзвеси комбинированным методом, за счет вращения ротора с жестко закрепленными соплами и создание перепада давления на входе и выходе из сопла обеспечивает более эффективный разгон газовзвеси с меньшими энергозатратами. Acceleration of a gas suspension by a combined method, due to the rotation of the rotor with rigidly fixed nozzles and the creation of a pressure differential at the inlet and outlet of the nozzle, provides a more efficient acceleration of a gas suspension with lower energy consumption.

Устройство для измельчения материалов содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями, камеру 4 измельчения, горизонтально расположенные и встречно вращающиеся роторы 5 и 6 с мишенями 7, 8, 9, смонтированными на кольцах (или дисках) 10 и 11 роторов. На верхнем роторе 5 закреплены сопла 12 с криволинейной осью. Роторы 5 и 6 имеют общий привод (условно не показан). A device for grinding materials contains a housing 1 with an inlet 2 and an outlet 3 holes, a grinding chamber 4, horizontally located and counter-rotating rotors 5 and 6 with targets 7, 8, 9 mounted on the rings (or disks) of 10 and 11 rotors. On the upper rotor 5 mounted nozzle 12 with a curved axis. Rotors 5 and 6 have a common drive (conventionally not shown).

Количество мишеней, частота вращения кольца (диска), угол установки по отношению к радиусу ротора определяют из расчета максимального силового воздействия материала и мишени, максимальной эффективной скорости и угла атаки материала и мишени. Расстояние между мишенями рассчитывается из условий отсутствия "проскока" материала между мишенями. The number of targets, the frequency of rotation of the ring (disk), the installation angle with respect to the radius of the rotor is determined from the calculation of the maximum force of the material and the target, the maximum effective speed and angle of attack of the material and the target. The distance between the targets is calculated from the conditions of the absence of "slip" of material between the targets.

Движение материала с начальной скоростью и контакты мишенями позволяют организовать высокочастотное, многоразовое соударение материала, при котором возникает ударное силовое знакопеременное нагружение, приводящее к разрушению материала с повышенной степенью измельчения. The movement of the material with the initial velocity and the contacts with the targets make it possible to organize a high-frequency, reusable collision of the material, in which there is a shock force alternating loading, leading to the destruction of the material with an increased degree of grinding.

Жесткое закрепление сопел на вращающемся диске позволяет осуществить комбинированный способ разгона материала. Rigid fastening of the nozzles on a rotating disk allows a combined method of dispersal of the material.

Claims

1. The method of grinding materials, including the formation of jets of gas suspension in nozzles with its subsequent collision with obstacles, characterized in that the jet of gas suspension is formed in nozzles with a curvilinear axis mounted on a rotating rotor and provide multiple impacts of the milled material with rotating targets having different signs of direction vectors of peripheral velocities, and at the moment of contact with the targets, the relative velocity of the material reaches up to supersonic values.

2. The method according to claim 1, characterized in that the acceleration of the gas suspension is carried out by a combined method due to the rotation of the rotor with rigidly fixed nozzles and the creation of pressure drops of the gas suspension at the inlet and outlet of the nozzle.

3. A device for grinding materials, comprising a housing with inlet and outlet openings and a grinding chamber, accelerating nozzles for supplying a gas suspension, characterized in that the device is equipped with at least two horizontally arranged, counter-rotating rotors coaxially mounted in the grinding chamber, the lower and the upper rotors are made with targets located on concentric circles with different angles of attack, and the nozzles are made with a curved axis and are mounted on the upper rotor.

4. The device according to claim 3, characterized in that the nozzle on the upper rotor is fixed rigidly.