RU99106604A - Способ организации вихревого измельчения материалов и устройство для его осуществления - Google Patents

Claims (18)

1. Способ организации вихревого измельчения материала, включающий ввод струи газа-энергоносителя в полость камеры измельчителя под углом к радиусу зоны измельчения с образованием высокоскоростного вихря, подачу исходного материала с вовлечением его в вихревой поток и вывод целевого продукта - измельченного материала вместе с газом, отличающийся тем, что высокоскоростной вихрь организуют в виде торообразного вихревого кольца с преимущественно спиралевидными линиями тока, начинающимися у оси тора, а заканчивающимися у его осевой окружности, размещают его внутри полости, образованной двумя преимущественно торообразными поверхностями, имеющими общий центр и ось симметрии - внешней поверхностью, у которой радиус торообразующей окружности r₁ равен радиусу осевой окружности тора R₁, усеченной в центральной области с одной стороны от экваториальной плоскости между центром тора и плоскостью, перпендикулярной ее оси, с образованием отверстия, и внутренней поверхностью, у которой радиус торообразующей окружности r₂<r₁, а радиус осевой окружности R₂≈R₁, имеющей частично проницаемые границы, вводят высоконапорную профилированную струю газа-носителя вместе с измельчаемым материалом внутрь этой полости через отверстие в ней вдоль ее оси по направлению к ее центру и организуют вывод газа вместе с измельченным материалом, соединяя эту полость через внутреннюю торообразную поверхность с внешней по отношению к полости атмосферой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что усекают внешнюю торообразную поверхность в центральной области со стороны экваториальной плоскости, противоположной отверстию, предназначенному для ввода струм энергоносителя, между плоскостью, перпендикулярной ее оси, и центром с образованием отверстия, которое закрывают участком преимущественно плоской непроницаемой поверхности, сопряженной по границам с внешней поверхностью полости.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что образовавшееся отверстие перекрывают обтекаемой навстречу потоку поверхностью, преимущественно конической формы.

4. Способ по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что навстречу входной струе воздуха, симметрично ей относительно экваториальной плоскости организуют вторую струю, и организуют баланс расходов газа так, чтобы не нарушать основное вихревое течение, а подачу измельчаемого материала осуществляют вместе с обоими входящими в камеру струями газа или только с одной из них.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в центральную область полости, включая входное отверстие и противоположный относительно экваториальной плоскости участок внешней тороидальной поверхности от кольцевой оси, огораживают незамкнутой поверхностью, которая получается из центральной части преимущественно торообразной поверхности, усеченной плоскостями, перпендикулярными оси полости, расположенными по разные стороны от экваториальной плоскости, причем радиус осевой окружности этой поверхности R₃≈R₁, а радиус торообразующей окружности r₃ выбирают так, что r₂<r₃<r₁.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в центральной части торообразной полости в окрестности ее оси проводят коагуляцию наиболее мелких фракций измельчаемого материала - первичного и находящегося на промежуточной стадии измельчения.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что разрушают слоистую структуру распределения материала в центральной части полости камеры измельчения в окрестности ее оси.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что создают зону периодического изменения плотности в направлении движения потока смеси газа и материала в центральной части полости камеры измельчения в окрестности ее оси.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что на внешней тороидальной поверхности полости организуют дополнительный выход газа с измельченным материалом и источник акустического излучения в виде кольцевой щели, симметричной относительно оси симметрии, или системы отверстий, организуя при этом поворот потока в зоне этих отверстий снаружи полости под острым углом к течению в полости для обеспечения локальной центробежной классификации.

10. Газодинамическое устройство для измельчения насыпных материалов, включающее вихревой измельчитель, снабженный внешними средствами для подачи исходного материала, внешними патрубками для подачи энергоносителя-сжатого газа поя углом к радиусу зоны измельчения с образованием высокоскоростного вихря и вовлечением в вихревой поток измельчаемого материала, и внешними патрубками для транспортирования целевого продукта - измельченного материала с выходящим потоком газа, а также элементами сепарации и отделения целевого продукта от газа-носителя, отличающееся тем, что вихревой измельчитель, реализующий способ по п.1, состоит из: корпуса, имеющего торообразную полость - камеру измельчения, у которой радиус торообразующей окружности примерно равен радиусу осевой окружности тора, причем с одной стороны от экваториальной плоскости в полости имеется осевое отверстие, соосное с ней, а центральная часть корпуса от отверстия до центра удалена; входного сопла, формирующего струю газа, истекающую из осевого отверстия в полости и направленную вдоль оси камеры измельчения через ее центр; торообразного отборного патрубка, осевая окружность которого примерно совпадает с осевой окружностью камеры измельчения, имеющего на своей поверхности сквозные отверстия, соединяющие его внутреннюю полость с полостью камеры измельчения; отводных патрубков, соединяющих внутреннюю полость отборного патрубка с атмосферой, внешней по отношению к камере измельчения через отверстия в ней, одновременно являющихся элементами крепления отборного патрубка внутри камеры измельчения.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что симметрично входному соплу напротив него на поверхности усеченной центральной части торообразной полости расположена мишень (наковальня), имеющая форму диска, сопряженного по радиусу с локальным радиусом тора в месте сопряжения, и изготовленная из материала повышенной прочности.

12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что симметрично входному соплу напротив него на поверхности усеченной центральной части торообразной полости расположен элемент преимущественно конической формы, направленный вершиной-острием навстречу вытекающей из входного сопла струи.

13. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что имеет второе входное сопло, создающее встречную струю газа со взвешенным в ней измельчаемым материалом, расположенное на оси камеры измельчения напротив первого сопла, причем край выходного отверстия этого сопла сопряжен с тороидальной внутренней поверхностью камеры измельчения.

14. Устройство по п. 11 или 12, отличающееся тем, что имеет второе входное сопло, создающее встречную струю газа со взвешенным в ней измельчаемым материалом, расположенное на оси камеры измельчения напротив первого сопла, причем диаметр выходного отверстия этого сопла меньше диаметра наковальни или основания конуса, соответственно.

15. Устройство по п.10, отличающееся тем, что в камере измельчения размещен экран-сопло, имеющий форму, близкую к форме центральной части торообразного слоя со скругленными торцевыми краями, и закрепленный штангами-перемычками на отводящем патрубке.

16. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что входное сопло камеры измельчения имеет профиль сверхзвукового сопла, а перепад давления на сопле обеспечивает получение сверхзвуковой струи.

17. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что в корпусе измельчителя соосно с полостью камеры измельчения расположена наклонная коническая щель с перемычками или группа небольших наклонных отверстий, оси которых проходят через окружность с центром на оси камеры измельчения равномерно по ее длине и пересекаются в одной точке на оси камеры, причем щель и отверстия наклонены в сторону, противоположную движению потока, а угол их наклона к тороидальной поверхности в месте их сопряжения составляет не более 45 градусов.

18. Устройство по п. 10, или/и 4, отличающееся тем, что перед входным соплом (входными соплами) камеры измельчения установлен прямолинейный разгонный патрубок (патрубки), соединенный в торце с входным соплом через сопло сопряжения, в который подается сжатый газ и измельчаемый материал.