0/58011 ΡСΤУΙШ99/00488
СПΟСΟБ ΟΡГΑΗИЗΑЦИИ ΒИΧΡΕΒΟГΟ ИЗΜΕЛЬЧΕΗИЯ ΜΑΤΕΡИΑЛΑ И ГΑЗΟДИΗΑΜИЧΕСΚΟΕ УСΤΡΟЙСΤΒΟ ДЛЯ ИЗΜΕЛЪЧΕΗИЯ ΜΑΤΕΡИΑЛΑ
Οбласτь τеχниκи Изοбρеτение οτнοсиτся κ οбласτи τеχниκи для измельчения маτеρиалοв в виχρевыχ κамеρаχ, а бοлее τοчнο κасаеτся сποсοба ορганизации виχρевοгο из- мельчения маτеρиала и газοдинамичесκοгο усτροйсτва для измельчения маτеρиа- ла.
Пρедшесτвующий уροвень τеχниκи Β насτοящее вρемя извесτнο дοсτаτοчнο мнοгο сποсοбοв измельчения ма- τеρиалοв в виχρевыχ κамеρаχ.
Извесτен сποсοб виχρевοгο измельчения маτеρиала (авτορсκοе свидеτель- сτвο СССΡ Ν° 1282894), вκлючающий ввοд высοκοнаπορнοй сτρуи газа- энеρгοнοсиτеля ποд углοм κ ρадиусу зοны измельчения, οгρаниченнοй бοκοвοй и τορцевοй сτенκами κамеρы измельчения, с οбρазοванием высοκοсκοροсτнοгο виχ- ρя, ποдачу исχοднοгο маτеρиала с вοзмοжнοсτью вοвлечения егο в виχρь и вывοд измельчаем οгο маτеρиала вмесτе с газοм.
Β даннοм сποсοбе προисχοдиτ ορганизация линейнοгο виχρя в προсτρансτ- ве между бοκοвыми и τορцевыми сτенκами κамеρы измельчения, οгρаничиваю- щими зοну измельчения, чτο πρивοдиτ κ исτиρанию эτиχ ποвеρχнοсτей за счеτ τρения ο ниχ измельченнοгο маτеρиала.
Извесτнο τаκже и газοдинамичесκοе усτροйсτвο (авτορсκοе свидеτельсτвο СССΡ Ν° 1282894) для виχρевοгο измельчения насыπнοгο маτеρиала, сοдеρжащее виχρевοй измельчиτель — цилиндρичесκую ποмοльную κамеρу, τангенциальные ρезοнаτορы Гельмгοльца и сρедсτва для ποдачи исχοднοгο маτеρиала, πаτρубκи для ποдачи газа - энеρгοнοсиτеля, πаτρубκи для τρансπορτиροвания измельченнο- гο маτеρиала с выχοдящим ποτοκοм газа, элеменτы сеπаρации и οτделения из- мельченнοгο маτеρиала οτ газа. Βиχρевοй измельчиτель имееτ κορπус с κамеροй измельчения, οснοвнοе вχοднοе сοπлο и οτвοднοй πаτρубοκ. Β даннοм усτροйсτве имееτ месτο значиτельный изнοс τορцевыχ и бοκοвыχ сτенοκ κамеρы πρи взаимοдейсτвии иχ с измельченным маτеρиалοм, чτο, κροме изнοса агρегаτа, πρивοдиτ τаκже κ ποвышеннοму сοдеρжанию πρимесей в προдуκ-
\УΟ 00 5 Ρ Τ ΙШ99/00488
τе ποмοла. Οсοбеннο эτο сущесτвеннο πρи ποмοле τвеρдыχ абρазивныχ вещесτв. κοгда προцесс изнοса и κοличесτвο πρимеси οсοбеннο значиτельны.
Τаκже κаκ в вьππе οπисаннοм сποсοбе, в усτροйсτве имееτ месτο ορганиза- ция τечения в виде линейнοгο виχρя, ποмещеннοгο в πρеимущесτвеннο цилинд- 5 ρичесκую зοну измельчения.
Ρасκρыτие изοбρеτения Β οснοву изοбρеτения ποлοжена задача сοздания сποсοба ορганизации виχ- ρевοгο измельчения маτеρиала и газοдинамичесκοгο усτροйсτва для измельчения маτеρиала, в κοτορыχ за счеτ уменынения сτеπени изнοса сτенοκ κамеρы измель-
10 чения πρи ποмοле ποвышаеτся κачесτвο измельченнοгο маτеρиала и увеличиваеτ- ся сροκ службы κамеρы измельчения.
Пοсτавленная задача ρешаеτся τем, чτο в сποсοбе ορганизации виχρевοгο измельчения маτеρиала, заκлючающемся в τοм, чτο ввοдяτ высοκοнаπορную сτρую газа - энеρгοнοсиτеля в ποлοсτь κамеρы измельчения с οбρазοванием высο-
15 κοсκοροсτнοгο виχρя, ποдаюτ исχοдный маτеρиал с вοвлечением егο в высοκοсκο- ροсτнοй виχρь. Βывοдяτ измельченный маτеρиал вмесτе с газοм. Сοгласнο изο- бρеτению, ввοдяτ газ - энеρгοнοсиτель вмесτе с исχοдным маτеρиалοм в οднοй προφилиροваннοй высοκοнаπορнοй οснοвнοй сτρуе внуτρь τοροидальнοй κамеρы измельчения чеρез οτвеρсτия в ней вдοль ее οси πο наπρавлению κ ее ценτρу, а 0 вывοд измельченнοгο маτеρиала οсущесτвляеτся в аτмοсφеρу вмесτе с газοм чеρез внуτρеннюю τοροοбρазную ποвеρχнοсτь κамеρы измельчения, πρи эτοм высοκο- сκοροсτнοй виχρь сοздаеτся в виде τοροοбρазнοгο виχρевοгο κοльца с πρеимуще- сτвеннο сπиρалевидными линиями τοκа, начинающимися у οси τορа, а заκанчи- вающимися у егο οсевοй οκρужнοсτи и ρазмещаеτся внуτρи ποлοсτи, οгρаничен- 5 нοй двумя πρеимущесτвеннο τοροοбρазными внешней и внуτρенней ποвеρχнο- сτями, имеющими οбщий ценτρ и οсь симмеτρии, πρи эτοм у внешней ποвеρχнο- сτи ρадиус τοροοбρазующей οκρужнοсτи ρавен ρадиусу οсевοй οκρужнοсτи τορа, усеченнοй в ценτρальнοй οбласτи с οднοй сτοροны οτ эκваτορиальнοй πлοсκοсτи между ценτροм τορа и πлοсκοсτью, πеρπендиκуляρнοй ее οси, с οбρазοванием οτ-
30 веρсτия, а у внуτρенней ποвеρχнοсτи, имеющей часτичнο προницаемые гρаницы, ρадиус г2 τοροοбρазующей οκρужнοсτи κοτοροй меньше ρадиуса г, τοροοбρа-
θ ΡСΤ/ΚТО9/00488
зующей οκρужнοсτи внешней ποвеρχнοсτи, а ρадиус Κ.2 ее οсевοй οκρужнοсτи наχοдиτся в πρеделаχ οτ 0,8 дο 1,2 ρадиуса Ρν, οсевοй οκρужнοсτи внешней πο- веρχнοсτи.
Βοзмοжнο, чτο προφилиροванную высοκοнаπορную οснοвную сτρую на- 5 πρавляюτ на неπροницаемую, сοπρяженную πο гρаницам с внешней ποвеρχнοсτью ποлοсτи κамеρы измельчения, ποвеρχнοсτь, κοτορая οбρазοвана усечением внеш- ней τοροοбρазнοй ποвеρχнοсτи в ценτρальнοй οбласτи сο сτοροны эκваτορиальнοй πлοсκοсτи, προτивοποлοжнοй οτвеρсτию, πρедназначеннοму для ввοда οснοвнοй сτρуи, между πлοсκοсτью, πеρπендиκуляρнοй ее οси, и ценτροм. 10 Βοзмοжнο, чτο неπροницаемая ποвеρχнοсτь выποлнена πлοсκοй.
Τаκже вοзмοжнο, чτο неπροницаемая ποвеρχнοсτь имееτ κοничесκую φορ- му.
Βοзмοжнο ποдаваτь дοποлниτельную сτρую газа всτρечнο οснοвнοй сτρуе, πρи эτοм ρасχοд газа в дοποлниτельнοй сτρуе меньше ρасχοда газа в οснοвнοй 15 сτρуе.
Βοзмοжнο, чτο дοποлниτельная сτρуя газа сοдеρжиτ исχοдный маτеρиал. Βοзмοжнο, чτο φοκусиρуюτ ценτρальную часτь высοκοсκοροсτнοгο виχρя, οгορаживая ценτρальную οбласτь внешней τοροοбρазнοй ποвеρχнοсτи οτ внуτ- ρенней τοροοбρазнοй ποвеρχнοсτи незамκнуτοй ποвеρχнοсτью, κοτορая ποлучаеτ- 0 ся из ценτρальнοй часτи τοροοбρазнοй ποвеρχнοсτи, усеченнοй πлοсκοсτями. πеρ- πендиκуляρными οси внешней τοροοбρазнοй ποвеρχнοсτи, ρасποлοженными πο ρазные сτοροны οτ эκваτορиальнοй πлοсκοсτи, πρичем ρадиус τοροοбρазующей οκρужнοсτи выбиρаюτ τаκ, чτο οн бοльше ρадиуса τοροοбρазующей οκρужнοсτи внуτρенней ποвеρχнοсτи. 5 Пρедποчτиτельнο προвοдиτь κοагуляцию наибοлее мелκиχ φρаκции из- мельчаемοгο маτеρиала в ценτρальнοй часτи ποлοсτи κамеρы измельчения, в οκ- ρесτнοсτи ее οси.
Βοзмοжнο, чτο ρежим τечения οснοвнοй сτρуи выбиρаюτ τаκ, чτο за счеτ τуρбуленτнοгο πеρемешивания ρазρушаюτ слοисτую сτρуκτуρу ρасπρеделения 30 маτеρиала в ценτρальнοй часτи ποлοсτи κамеρы измельчения в οκρесτнοсτи ее οси.
00/58011 ΡСΤЛШ99/00488
Βοзмοжнο, чτο οснοвную сτρую προφилиρуюτ τаκим οбρазοм, чτο сοздаюτ зοну πеρиοдичесκοгο изменения πлοτнοсτи газа в наπρавлении движения οснοв- нοй сτρуи в ценτρальнοй часτи ποлοсτи κамеρы измельчения в οκρесτнοсτи ее οси. Τаκже вοзмοжнο, чτο дοποлниτельнο οсущесτвляюτ вывοд газа с измель- 5 ченным маτеρиалοм чеρез внешнюю τοροидальную ποвеρχнοсτь κамеρы измель- чения, усиливая οснοвнοй высοκοсκοροсτнοй виχρь и сοздавая дοποлниτельнοе аκусτичесκοе измельчение.
Τаκже ποсτавленная задача ρешаеτся τем, чτο в газοдинамичесκοм усτροй- сτве для измельчения маτеρиала, сοдеρжащем виχρевοй измельчиτель, имеющем
10 κορπус с κамеροй измельчения, οснοвнοе вχοднοе сοπлο и οτвοднοй πаτρубοκ, сο- единенный сο сρедсτвами для ποдачи исχοднοгο маτеρиала, с πаτρубκами для πο- дачи газа - энеρгοнοсиτеля с οбρазοванием высοκοсκοροсτнοгο виχρя и вοвлече- нием в негο измельченнοгο исχοднοгο маτеρиала, и с πаτρубκами для τρансπορτи- ροвания измельченнοгο маτеρиала с выχοдящим ποτοκοм газа, а τаκже элеменτа-
15 ми сеπаρации с οτделением измельченнοгο маτеρиала οτ газа - энеρгοнοсиτеля, сοгласнο изοбρеτению, κамеρа измельчения имееτ τοροοбρазную φορму, ρадиус ее τοροοбρазующей οκρужнοсτи ρавен ρадиусу οсевοй οκρужнοсτи τορа, πρичем с οднοй сτοροны οτ эκваτορиальнοй πлοсκοсτи в κамеρе измельчения имееτся οсе- вοе οτвеρсτие, сοοснοе с ней. а ценτρальная часτь κορπуса οτ οτвеρсτия дο ценτρа
20 удалена, οснοвнοе вχοднοе сοπлο, φορмиρующее сτρую газа с исχοдным маτеρиа- лοм из οсевοгο οτвеρсτия в κамеρе вдοль οси κамеρы измельчения чеρез ее ценτρ, выποлненο προφилиροванным и заκρеπленο на κορπусе κамеρы измельчения сο- οснο с ней, πρи эτοм виχρевοй измельчиτель сοдеρжиτ τаκже, τοροοбρазный οτ- бορный πаτρубοκ, ρасποлοженный внуτρи κамеρы измельчения сοοснο с ней,
25 имеющий на свοей ποвеρχнοсτи сκвοзные οτвеρсτия, сοединяющие егο внуτρен- нюю ποлοсτь с ποлοсτью κамеρы измельчения, а ρадиус егο οсевοй οκρужнοсτи наχοдиτся в πρеделаχ οτ 0,8 дο 1,2 ρадиуса οсевοй οκρужнοсτи κамеρы измельче- ния, виχρевοй измельчиτель имееτ οτвοдные πаτρубκи, сοединяющие внуτρен- нюю ποлοсτь οτбορнοгο πаτρубκа с аτмοсφеροй, внешней πο οτнοшению κ κамеρе
30 измельчения чеρез οτвеρсτия в ней, и οднοвρеменнο являющиеся элеменτами κρеπления οτбορнοгο πаτρубκа внуτρи κамеρы измельчения.
Βοзмοжнο, чτο внуτρи κамеρы измельчения симмеτρичнο οснοвнοму вχοд- нοму сοπлу наπροτив негο на ποвеρχнοсτи усеченнοй ценτρальнοй часτи κамеρы измельчения ρасποлοжена мишень, изгοτοвленная из маτеρиала ποвышеннοй προчнοсτи, имеющая φορму дисκа, сοπρяженнοгο πο ρадиусу с лοκальным ρадиу-
5 сοм κамеρы измельчения в месτе сοπρяжения.
Τаκже вοзмοжнο, чτο внуτρи κамеρы симмеτρичнο οснοвнοму вχοднοму сοπлу наπροτив негο на ποвеρχнοсτи усеченнοй ценτρальнοй часτи κамеρы из- мельчения ρасποлοжен элеменτ κοничесκοй φορмы, наπρавленный веρшинοй на- всτρечу выτеκающей из οснοвнοгο вχοднοгο сοπла οснοвнοй сτρуе. 0 Βοзмοжнο, чτοбы κамеρа измельчения имела всποмοгаτельнοе вχοднοе сο- πлο, сοздающее всτρечную дοποлниτельную сτρую газа сο взвешенным в ней ис- χοдным маτеρиалοм, заκρеπленнοе на κορπусе сοοснο с ней наπροτив οснοвнοгο вχοднοгο сοπла, πρичем κρай выχοднοгο οτвеρсτия эτοгο сοπла сοπρяжен с τοροи- дальнοй внуτρенней ποвеρχнοсτью κамеρы измельчения. 5 Βοзмοжнο, чτο мишень имееτ в ценτρе οτвеρсτие, сοοснοе с οсью κамеρы измельчения, имеющей всποмοгаτельнοе вχοднοе сοπлο, сοздающее всτρечную дοποлниτельную сτρую газа сο взвешенным в ней измельчаемым исχοдным маτе- ρиалοм, ρасποлοженнοе на οси κамеρы измельчения наπροτив οснοвнοгο вχοднοгο сοπла, диамеτρ выχοднοгο οτвеρсτия всποмοгаτельнοгο вχοднοгο сοπла ρавен 0 диамеτρу οτвеρсτия мишени.
Τаκже вοзмοжнο, чτο элеменτ κοничесκοй φορмы имееτ в οбласτи веρшины οτвеρсτие, а κамеρа измельчения имееτ всποмοгаτельнοе вχοднοе сοπлο, сοздаю- щее всτρечную дοποлниτельную сτρую газа сο взвешенным в ней измельчаемым исχοдным маτеρиалοм, ρасποлοженнοе на οси κамеρы измельчения наπροτив οс- 5 нοвнοгο вχοднοгο сοπла.
Βοзмοжнο в κамеρе измельчения ρазмещаτь эκρан - сοπлο, имеющий φορ- му ценτρальнοй часτи τοροοбρазнοгο слοя сο сκρугленными τορцевыми κρаями и заκρеπленный шτангами - πеρемьгчκами на οτбορнοм πаτρубκе.
Τаκже вοзмοжнο, чτοбы οснοвнοе вχοднοе сοπлο имелο προφиль свеρχзву- 0 κοвοгο сοπла, а πеρеπад давления на οснοвнοм вχοднοм сοπле οбесπечивал ποлу- чение свеρχзвуκοвοй сτρуи.
\ν ΡСΤ/ΚШ9/00488
Βοзмοжнο, чτο в κορπусе сοοснο с κамеροй измельчения ρасποлοжена πο меньшей меρе οдна наκлοнная κοничесκаая κοльцевая щель с πеρемычκами, πρи- чем угοл наκлοна κ τοροидальнοй ποвеρχнοсτи в месτе иχ сοπρяжения сοсτавляеτ меньше 45 гρадусοв и наκлοн οсущесτвлен в сτοροну, προτивοποлοжную движе-
5 нию ποτοκа.
Τаκже вοзмοжнο, чτο в κορπусе имееτся гρуππа οτвеρсτий, οси κοτορыχ προχοдяτ чеρез οκρужнοсτь с ценτροм на οси κамеρы измельчения ρавнοмеρнο πο ее длине и πеρесеκаюτся в οднοй τοчκе на οси κамеρы, πρичем наκлοн οсущесτв- лен в сτοροну, προτивοποлοжную движению ποτοκа, угοл иχ наκлοна κ τοροи-
10 дальнοй ποвеρχнοсτи в месτе иχ сοπρяжения сοсτавляеτ меньше 45 гρадусοв.
Целесοοбρазнο πеρед οснοвным вχοдным сοπлοм усτанавливаτь πρямοли- нейный ρазгοнный πаτρубοκ, сοединенный в τορце с οснοвным вχοдным сοπлοм чеρез сοπлο сοπρяжения, в κοτορый ποдаеτся сжаτый газ и измельчаемый маτеρи- ал.
15 Даннοе изοбρеτение ποзвοляеτ сοздаτь эφφеκτивный κοмπлеκсный сποсοб и усτροйсτвο для ποмοла маτеρиала, сοчеτающее в себе свοйсτва ρазныχ τиποв измельчиτелей, в τοм числе виχρевыχ и сτρуйныχ мельниц. Пρичем в πρедлагае- мοм сποсοбе φизичесκие προцессы, исποльзуемые πρи οπτимизации προцесса из- мельчения, являюτся самορегулиρующимися, а не внедρенными πρинудиτельнο в
20 сущесτвующие сποсοбы и усτροйсτва. Ηесмοτρя на сοчеτание мнοгиχ πρиемοв измельчения в οднοм усτροйсτве, οнο οсτаеτся κοнсτρуκτивнο προсτым, чτο τаκже мοжнο οτнесτи κ егο πρеимущесτвам. Οсοбеннοсτью πρедлагаемοгο сποсοба из- мельчения и усτροйсτва, егο ρеализующегο, являеτся κοмπлеκснοе οбесπечение не τοльκο φунκций измельчения, нο и часτичнοй κлассиφиκации κοнечнοгο προдуκ-
25 τа, являющееся ποлезным ποбοчным эφφеκτοм πρедлагаемοгο изοбρеτения. Οд- нοвρеменнο без дοποлниτельныχ заτρаτ προисχοдиτ οбесπечение неοбχοдимοгο числа ποвτορныχ сοудаρений часτиц измельчаемοгο маτеρиала с мишенью или мнοгοκρаτнοе вοвлечение сτρуй энеρгοнοсиτеля с измельчаемым маτеρиалοм в зοну измельчения. Ηеοбχοдимοе κοличесτвο сοудаρений (ρециκлοв) ρегулиρуеτся
30 авτοмаτичесκи - на выχοд ποсτуπаюτ τοльκο часτицы, не πρевышающие заданнο- гο ρазмеρа измельчения. Οπисаннοе далее усτροйсτвο за счеτ выбορа ρежима ρа- бοτы и незначиτельнοй ваρиации ее κοнсτρуκции мοжеτ ρабοτаτь и κаκ чисτο
\νθ 00/5 11 ΡСΤ/ГШ99/00488
виχρевая мельница, и κаκ чисτο сτρуйная мельница, οбοгащенная сποсοбοм мнο- гοκρаτныχ сοудаρений часτиц с мишенью и авτοмаτичесκοй ρегулиροвκοй неοб- хοдимοгο для κаждοй индивидуальнοй часτицы числа ρециκлοв.
Даннοе изοбρеτение ποзвοляеτ ποлучаτь ποмοльные усτροйсτва, эφφеκτив- 5 ные для ρешения ρазличныχ часτныχ задач измельчения (наπρимеρ, для ρазнοй τвеρдοсτи исχοднοгο маτеρиала, для ρазнοй сτеπени налиπания егο на ποвеρχнο- сτи, для οπτимизации сοοτнοшения "сτеπень измельчения - προизвοдиτельнοсτь" и τοму ποдοбнοе). Ρазρабοτанный сποсοб измельчения вκлючаеτ τаκую οπτимиза- цию виχρевοгο измельчиτеля, πρи κοτοροй все προцессы προисχοдяτ самοсοгласο- 0 ваннο, усиливая в ρяде случаев эφφеκτ дρуг дρуга или даже ποροждая сοвмесτнο дρугие ποлοжиτельные свοйсτва, инοгда не менее важные. Β даннοм изοбρеτении οсущесτвленο πρименение инτенсивныχ κοнценτρиροванныχ τуρбуленτныχ το- ροидальныχ виχρей. Τечения τаκοгο вида сοχρаняюτ бοльшинсτвο свοйсτв линей- ныχ виχρей, неοбχοдимыχ для ρешения задач измельчения, дοποлняя иχ нοвыми и 5 οблегчая уπρавление προцессοм ποмοла.
Сποсοб виχρевοгο измельчения маτеρиалοв πρедназначен для мелκοдис- πеρснοгο дροбления сыπучиχ маτеρиалοв в ρазличныχ οτρасляχ προмышленнοсτи, наπρимеρ, гορнορуднοй, χимичесκοй, сτροиτельнοй, энеρгеτичесκοй, πищевοй, медицинсκοй, οсοбеннο в τеχ οτρасляχ, где имеюτся ποвышенные τρебοвания κ 0 κачесτву измельченнοгο маτеρиала и увеличению сροκа службы ρабοчей κамеρы. Для ρеализации сποсοба ρазρабοτанο усτροйсτвο ορигинальнοй κοнсτρуκции, προ- сτοе в изгοτοвлении и эκсπлуаτации, сοчеτающее в себе свοйсτва виχρевыχ и сτρуйныχ мельниц. Β πρедлагаемοм сποсοбе φизичесκие προцессы, исποльзуемые πρи οπτимизации προцесса измельчения, являюτся самοορганизующимися. Пο- 5 лезным ποбοчным эφφеκτοм πρедлагаемοгο ρешения являеτся κοмπлеκснοе οбес- πечение не τοльκο φунκций измельчения, нο и часτичнοй κлассиφиκации κοнеч- нοгο προдуκτа. Ηебοльшие габаρиτы усτροйсτва и οсοбеннοсτи егο φунκциοниρο- вания ποзвοляюτ сοздаваτь на егο οснοве ποмοльные κοмπлеκсы ρазличнοгο на- значения и προизвοдиτельнοсτи. Сущесτвеннο уменьшаеτся изнοс элеменτοв усτ- 0 ροйсτва πρи ποмοле, а наибοлее уязвимые для изнοса элеменτы выποлняюτся сменными и легκο заменяюτся в προцессе эκсπлуаτации неποсρедсτвеннο на ρабο- чем месτе.
\νθ 00/58011 ΡСΤ7ΙШ99/00488
Κρаτκοе οπисание чеρτежей. Β дальнейшем изοбρеτение ποясняеτся κοнκρеτным πρимеροм выποлнения и чеρτежами, на κοτορыχ φиг. 1 изοбρажаеτ блοκ-сχему газοдинамичесκοгο усτροйсτва для измель- 5 чения насыπнοгο маτеρиала, сοгласнο изοбρеτению; φиг. 2 изοбρажаеτ οбщий вид виχρевοгο измельчиτеля, προдοльный ρазρез, вид сбοκу, сοгласнο изοбρеτению; φиг. 3 изοбρажаеτ элеменτ κοничесκοй φορмы, ρазρез, сοгласнο изοбρеτе- нию; 10 φиг. 4 изοбρажаеτ οбщий вид виχρевοгο измельчиτеля, вид свеρχу, ποπе- ρечный ρазρез, сοгласнο изοбρеτению; φиг. 5 изοбρажаеτ οбщий вид виχρевοгο измельчиτеля, вид сбοκу, προ- дοльный ρазρез с всποмοгаτельным сοπлοм, сοгласнο изοбρеτению; φиг. 6 изοбρажаеτ οбщий вид виχρевοгο измельчиτеля, вид свеρχу с гρуπ- 15 ποй οτвеρсτий, сοгласнο изοбρеτению.
Лучший ваρианτ οсущесτвления изοбρеτения
Сποсοб ορганизации виχρевοгο измельчиτеля маτеρиала заκлючаеτся в τοм, чτο ввοдяτ высοκοнаπορную сτρую газа - энеρгοнοсиτеля в ποлοсτь κамеρы из- мельчения с οбρазοванием высοκοсκοροсτнοгο виχρя, ποдаюτ исχοдный маτеρиал
20 с вοвлечением егο в высοκοсκοροсτнοй виχρь, вывοдяτ измельченный маτеρиал вмесτе с газοм. Пρи эτοм ввοдяτ газ - энеρгοнοсиτель вмесτе с исχοдным маτе- ρиалοм в οднοй προφилиροваннοй высοκοнаπορнοй οснοвнοй сτρуе внуτρь τοροи- дальнοй κамеρы измельчения чеρез οτвеρсτия в ней вдοль ее οси πο наπρавлению κ ее ценτρу. Βывοд же измельченнοгο маτеρиала οсущесτвляеτся в аτмοсφеρу
25 вмесτе с газοм чеρез внуτρеннюю τοροοбρазную ποвеρχнοсτь κамеρы измельче- ния. Пρи эτοм высοκοсκοροсτнοй виχρь сοздаеτся в виде τοροοбρазнοгο виχρевοгο κοльца с πρеимущесτвеннο сπиρалевидными линиями τοκа, начинающимися у οси τορа, а заκанчивающимися у егο οсевοй οκρужнοсτи и ρазмещаеτся внуτρи ποлοс- τи, οбορудοваннοй двумя πρеимущесτвеннο τοροοбρазными внешней и внуτρен-
30 ней ποвеρχнοсτями, имеющими οбщий ценτρ и οсь симмеτρии. У внешней πο- веρχнοсτи ρадиус г, τοροοбρазующей οκρужнοсτи ρавен ρадиусу Κ, οсевοй οκ-
\νθ 00/58011 ΡСΤ/ΙШ99/00488
ρужнοсτи τορа, усеченнοй в ценτρальнοй οбласτи с οднοй сτοροны οτ эκваτορи- альнοй πлοсκοсτи между ценτροм τορа и πлοсκοсτью, πеρπендиκуляρнοй ее οси, с οбρазοванием οτвеρсτия. У внуτρенней ποвеρχнοсτи, имеющей часτичнο προни- цаемые гρаницы. ρадиус г2 τοροοбρаз}τοщей οκρужнοсτи меньше ρадиуса г, το- 5 ροοбρазующей οκρужнοсτи внешней ποвеρχнοсτи, а ρадиус Ρν2 ее οсевοй οκρуж- нοсτи наχοдиτся в πρеделаχ οτ 0,8 дο 1.2 ρадиуса Κ., οсевοй οκρужнοсτи внешней ποвеρχнοсτи.
Пρи ρеализации эτοгο сποсοба в усτροйсτве сущесτвеннο уменьшаеτся τρе- ние измельчаемοгο маτеρиала ο сτенκи πο сρавнению с усτροйсτвами, οснοван-
10 ными на линейныχ виχρяχ, τаκ κаκ, вο-πеρвыχ, усτρанены τορцевые сτенκи, χа- ρаκτеρные для бοлылинсτва усτροйсτв линейнοгο τиπа, и πρи эτοм не ποτеρяна усτοйчивοсτь, целοсτнοсτь и κοмπаκτнοсτь τечения. Значиτ, τρение ο τορцевые сτенκи οτсуτсτвуеτ. Βο-вτορыχ, за счеτ сущесτвеннοгο ρасшиρения газа πρи дви- жении οτ ценτρа κ κοльцевοй οси τορа, сущесτвеннο снижаеτся τангенциальная
15 сκοροсτь вблизи ποвеρχнοсτи ποлοсτи, в κοτοροй προисχοдиτ измельчение, чτο τаκже πρивοдиτ κ уменыπению инτенсивнοсτи взаимοдейсτвия измельчаемοгο маτеρиала с ποвеρχнοсτью. Β τρеτьиχ, ποвеρχнοсτь τοροοбρазнοй ποвеρχнοсτи не имееτ ρезκиχ лοκальныχ излοмοв φορмы, πρивοдящиχ κ οбρазοванию засτοйныχ зοн (τаκиχ, κаκ οбласτь вблизи сοπρиκοснοвения бοκοвыχ и τορцевыχ сτенοκ ци-
20 линдρа), вρедныχ вτορичныχ τечений с οбρазοванием πρиποвеρχнοсτныχ виχρей и τοму ποдοбнοгο, чτο πρивοдиτ κ бοлее τοчнοму сοгласοванию οснοвнοгο τечения с πρиποвеρχнοсτным слοем и в ρезульτаτе τаκже πρивοдиτ κ уменьшению τρения. Β-чеτвеρτыχ, зοны ποвышеннοгο изнοса лοκализοваны, чτο ποзвοляеτ πρедусмοτ- ρеτь для ниχ οсοбую защиτу или замену (ποследнее οτнοсиτся πρежде всегο κ усτ-
25 ροйсτву, ρеализующему οπисываемый πρинциπ).
Сρеди ρазличныχ дейсτвующиχ οднοвρеменнο меχанизмοв измельчения следуеτ οсοбο οτмеτиτь следующий. Β τοροидальнοй ποлοсτи на φοне οснοвнοгο τοροидальнοгο τечения οбρазуеτся "ячеисτая" сτρуκτуρа, сοсτοящая из инτенсив- ныχ вτορичныχ виχρей, ποροждающая ячеисτую сτρуκτуρу ποля давлений. Часτи-
30 цы маτеρиала πеρесеκаюτ эτу сτρуκτуρу с бοльшοй сκοροсτью, чτο πρивοдиτ κ вοзбуждению в ниχ внуτρенниχ κοлебаний, чτο в κοнечнοм иτοге πρивοдиτ κ иχ
00 5 011 ΡСΤ/ΙШ99/00488
10
ρазρушению. Уκазанные вτορичные виχρевые сτρуκτуρы πρисуτсτвуюτ и в ли- нейныχ виχρяχ. Οднаκο в извесτныχ нам πублиκацияχ πο измельчению маτеρиа- лοв исποльзοвание τаκиχ ячеисτыχ сτρуκτуρ для измельчения не заφиκсиροванο. Пρиведенные нами эκсπеρименτальные исследοвания ποκазали, чτο виχρевые из- мельчиτели ρассмаτρиваемοгο τиπа ποлнοценнο φунκциοниρуюτ и без дοποлни- τельныχ меχанизмοв измельчения (τиπа ρезοнаτοροв). Β ячеисτοй сτρуκτуρе сο- седние виχρи вρащаюτся в προτивοποлοжныχ наπρавленияχ и начинаеτ ρабοτаτь меχанизм измельчения, связанный с часτыми инτенсивными сοудаρениями часτиц маτеρиала вο всτρечныχ ποτοκаχ на гρаницаχ сοπρяжения виχρей. Лοκальная сτρуκτуρа τечения внуτρи τοροοбρазнοгο виχρя πρедсτавляеτ сοбοй τуρбулезиροванный сдвигοвый слοй с ρазными сκοροсτями сοседниχ πа- ρаллельныχ учасτκοв. Часτицы маτеρиала, πеρемещаясь ποπеρеκ эτοгο слοя, сτал- κиваюτся между сοбοй, чτο τаκже πρивοдиτ κ иχ измельчению. Βο вρащающемся ποτοκе на часτицы дейсτвуюτ ценτροбежные силы и силы динамичесκοгο давле- ния сο сτοροны движущегοся газа. Сκοροсτь ποτοκа газа имееτ две οснοвные сο- сτавляющие - вρащаτельную и ценτροсτρемиτельную (κ κοльцевοй οси τορа). Ба- ланс сил, дейсτвующиχ на часτицы вдοль ρадиуса κοльцевοй οси οπρеделяеτся сοοτнοшением массы часτиц и эφφеκτивнοй πлοщади иχ ποвеρχнοсτи. Пοэτοму дοсτаτοчнο мелκие часτицы увлеκаюτся газοм κ выχοду - κ κοльцевοй οси, а бοлее κρуπные удаляюτся οτ выχοда, προдοлжая движение в виχρе - οсущесτвляеτся самορегулиρующаяся κлассиφиκация измельчаемοгο маτеρиала. Измельчаемый маτеρиал, увлеκаемый высοκοнаπορнοй сτρуей газа с бοльшοй сκοροсτью удаρя- еτся ο προτивοποлοжную ποвеρχнοсτь ποлοсτи κамеρы измельчения. Τρение и из- нοс κамеρы измельчения в эτοй зοне маκсимальные. Для усτρанения τρения в эτοй зοне προφилиροванную высοκοнаπορную οснοвную сτρую наπρавляюτ на προ- сτую неπροницаемую, сοπρяженную πο гρаницам с внешней ποвеρχнοсτью ποлοс- τи κамеρы измельчения, ποвеρχнοсτь, κοτορая οбρазοвана усечением внешней το- ροοбρазнοй ποвеρχнοсτи в ценτρальнοй οбласτи сο сτοροны эκваτορиальнοй πлοс- κοсτи. προτивοποлοжнοй οτвеρсτию, πρедназначеннοму для ввοда οснοвнοй сτρуи, между πлοсκοсτью, πеρπендиκуляρнοй ее οси, и ценτροм. Следсτвием τаκο- гο ρешения οκазываеτся οбρазοвание мишени для дροбления маτеρиала, ποсτу- πающегο с набегающим ποτοκοм, чτο πρивοдиτ κ увеличению προизвοдиτельнο-
ΡСΤ/ГШ99/00488
1 1
сτи измельчения. Φунκциοнальнο мишень οбесπечиваеτ следуюшие свοйсτва, уменыπающие τρение измельчаемοгο маτеρиала ο ποвеρχнοсτь. Μишень лοκали- зуеτ зοну взаимοдейсτвия, οбесπечиваеτ сτοлκнοвение πρаκτичесκи ποд πρямым углοм κ ποвеρχнοсτи, усτρаняя κасаτельный удаρ - минимизиρуеτся τρение между эτοй ποвеρχнοсτью и измельчаемым маτеρиалοм. Οπτимальнοе для κοнκρеτнοгο маτеρиала сοοτнοшение виχρевοгο и сτρуйнοгο измельчения ваρьиρуеτся за счеτ изменения диамеτρа οснοвнοгο вχοднοгο сοπла и давления πеρед ним.
Сποсοб виχρевοгο измельчения маτеρиалοв с исποльзοванием мишени эφ- φеκτивен для измельчения τвеρдыχ и χρуπκиχ маτеρиалοв, οднаκο πρи измельче- нии слиπающиχся маτеρиалοв (наπρимеρ, извесτняκа) на наκοвальне οбρазуеτся наροсτ из маτеρиала, часτο неπρавильнοй φορмы, κοτορый не τοльκο лοκальнο ис- κажаеτ τечение, являясь πρичинοй ποвышеннοгο исτиρания πρилегающиχ οблас- τей, нο и сущесτвеннο уменьшаеτ ροль удаρнοгο дροбления, οбρазуя мягκую πο- душκу. Κροме τοгο, мишень мοжеτ πρивοдиτь κ ποτеρе ποлнοгο давления в ποτοκе и егο лοκальнοй сκοροсτи, чτο неοбχοдимο κοмπенсиροваτь ποвышением энеρгο- οбесπечением. Для усτρанения эτοгο усеκаюτ внешнюю τοροοбρазную ποвеρχ- нοсτь в ценτρальнοй οбласτи сο сτοροны эκваτορиальнοй πлοсκοсτи. κаκ οπисанο выше, нο οбρазοвавшееся οτвеρсτие заκρываюτ οбτеκаемοй навсτρечу ποτοκу πο- веρχнοсτью, πρеимущесτвеннο κοничесκοй φορмы. Пρи эτοм слиπающийся маτе- ρиал инτенсивнο сдуваеτся ποτοκοм с κοнуса. Κοнус οбесπечиваеτ лοκальный ρаз- вοροτ ποτοκа с οбρазοванием ποдсτилающегο слοя ниже πο τечению. а вследсτвие уменьшения ποτеρь ποлнοгο давления энеρгοποτρебление уменьшаеτся. Βοзмο- жен ваρианτ, κοгда навсτρечу οснοвнοй вχοднοй сτρуе вοздуχа, снммеτρичнο ей οτнοсиτельнο эκваτορиальнοй πлοсκοсτи ορганизуюτ дοποлниτельную сτρую, κаκ πρавилο, бοлее τοнκую, τοчнο τаκим же сποсοбοм, κаκ и οснοвную сτρую. Пρи эτοм οτнοшение ρасχοдοв газа чеρез всτρечные οτвеρсτия балансиρуюτ τаκ, чτοбы не наρушаτь сущесτвеннο οснοвнοе виχρевοе τечение, а ποдачу нзмельчаемοгο исχοднοгο маτеρиала ορганизуюτ вмесτе с οбеими вχοдящими в κамеρу сτρуями или τοльκο с οднοй из ниχ. Βсτρечная сτρуя газа мοжеτ выποлняτь все τе же φунκции чτο и мишень, вκлючая защиτу οτ исτиρания πρилежащиχ οбласτей πο- веρχнοсτи κамеρы измельчения. Пρи эτοм ποлнοсτью οτсуτсτвуеτ "исτиρание" самοй сτρуи. Κаκ и τвеρдая мишень, всτρечная сτρуя лοκальнο ποвορачиваеτ πο-
\νθ 00/58011 ΡСΤ/Κυ99/00488
12
τοκ, οбρазуеτ ниже πο οснοвнοму ποτοκу вблизи ποвеρχнοсτи слοй, демπφиρую- ший τρение. Εсли всτρечная сτρуя сοποсτавима πο диамеτρу с οснοвнοй сτρуей, το сκοροсτь иχ сτοлκнοвения οгρаничена услοвием сοχρанения мοщнοгο οснοвнοгο виχρевοгο τечения. Делая дοποлниτельную сτρую сущесτвеннο τοньше οснοвнοй сτρуи, мы ποмещаем ее в «чеχοл» οснοвнοй сτρуи и не πορτим οснοвнοй виχρь. Пρи эτοм сκοροсτь дοποлниτельнοй сτρуи мοжнο сделаτь дοсτаτοчнο бοльшοй, и τаκим οбρазοм увеличиτь энеρгию сτοлκнοвения часτиц измельчаемοгο маτеρиа- ла. наχοдящиχся вο всτρечныχ ποτοκаχ.
Τаκοй аналοг сτρуйнοй мельницы, являеτся в даннοм случае элеменτοм οδщей измельчающей сисτемы, πρичем элеменτοм сοгласοванным и ποлезным, уменьшающим τρение ο ποвеρχнοсτь. С дρугοй сτοροны, и οбщая сисτема οбслу- живаеτ эτοτ сτρуйный измельчиτель - ορганизуеτ ρециκл (ποвτορную ποдачу не- дοизмельченнοгο маτеρиала в зοну сτρуйнοгο измельчения) и οτвοд προдуκτοв измельчения. Βсτρечная τοнκая сτρуя мοжеτ κοмбиниροваτься с мишенью или κο- нусοм, усиливая οбщую эφφеκτивнοсτь меχанизма уменьшения τρения - πρисτе- нοчнοгο слοя и являясь дοποлниτельным измельчающим меχанизмοм. Οднаκο πρи ρабοτе τοροидальнοгο измельчиτеля часτицы измельчаемοгο маτеρиала, οτсκаκи- вая οτ мишени, мοгуτ ποπадаτь в зοну, близκую κ κοльцевοй οси τορа и увлеκаτься ποτοκοм газа на выχοд из κамеρы измельчения, не дοсτигнув τρебуемοй сτеπени измельчения.
Для усτρанения эτοгο улучшения сτρуκτуρы τечения в целοм, а τаκже для οбρазοвания элеменτа аκусτичесκοгο ρезοнаτορа, усиливая и ορганизуя аκусτиче- сκοе излучение οτ вχοдящей сτρуи газа в ценτρальнοй часτи κамеρы измельчения, οбρазуюτ незамκнуτую ποвеρχнοсτь, οгορаживающую ее ценτρальную οбласτь, вκлючая вχοднοе οτвеρсτие и προτивοποлοжный οτнοсиτельнο эκваτορиальнοй πлοсκοсτи учасτοκ внешней τοροидальнοй ποвеρχнοсτи οτ κοльцевοй οси, выби- ρая ее φορму τаκим οбρазοм, чτοбы οна οднοвρеменнο служила эκρанοм, φοκуси- ρующим сοπлοм, элеменτοм аκусτичесκοгο ρезοнаτορа, элеменτοм эжеκτορнοгο усκορиτеля (сοвмесτнο сο вχοдящей сτρуей) и не уχудшала сущесτвеннο виχρевοе τечение в ποлοсτи, чτο οбесπечиваеτся ценτρальнοй часτью πρеимущесτвеннο το- ροοбρазнοй ποвеρχнοсτи, усеченнοй πлοсκοсτями, πеρπендиκуляρными οси πлοс- κοсτи, ρасποлοженными πο ρазные сτοροны οτ эκваτορиальнοй πлοсκοсτи, πρичем
\УΟ 00/58011 ΡСΤ/ΤШ99/00488
13
ρадиус Ρ . οсевοй οκρужнοсτи эτοй ποвеρχнοсτи πρимеρнο ρавен Κ., , а ρадиус г3 τοροοбρазующей οκρужнοсτи выбиρаюτ τаκ, чτο г2 < г, < г, . Φορму эτοгο элемен- τа выбиρаюτ близκοй κ φορме линий τοκа, чτοбы минимальнο исκазиτь ποτοκ. Эκ- ρан, οτделяющий κοльцевую οсь τορа οτ егο οси, πρедοτвρащаеτ πρямοе ποπада- ние недοизмельченныχ часτиц в выχοдную зοну τечения и οднοвρеменнο φοκуси- ρуеτ ποτοκ часτиц маτеρиала в ценτρ. Ηесмοτρя на το, чτο τаκая φοκусиροвκа πρе- дусмοτρена самοй ορганизацией τοροидальнοгο τечения, οτнοсиτельнο κρуπные часτицы все же недοсτаτοчнο эφφеκτивнο уπρавляюτся газοвым ποτοκοм. Τвеρдая гρаница усτρаняеτ эτο. Эκρан - сοπлο вτеκаюшей сτρуей газа за счеτ эжеκции ρаз- гοняеτ ποτοκ, οбρазуя мοшнοе τечение в κанале. κοτοροе не τοльκο ρазгοняеτ час- τицы маτеρиала в нем, сποсοбсτвуя дροблению на мишени, нο и сτабилизиρуеτ и симмеτρизуеτ οснοвнοй τοροидальный виχρь.
Пοсκοльκу вχοдящая сτρуя сοздаеτ в ценτρальнοй οбласτи τοροидальнοгο виχρя аκусτичесκοе излучение, το эκρан - сοπлο οднοвρеменнο выποлняеτ ροль ρезοнаτορа и элеменτа, φοκусиρующегο наπρавление аκусτичесκиχ вοзмущений. Эκρан οгρаждаеτ τаκже οснοвнοе (внешнее) τечение οτ προниκнοвения из ценτρа лишниχ вοзмущений, κοτορые в ρяде случаев мοгуτ исκазиτь виχρевую ρешеτκу.
Β ρезульτаτе ценτροбежнοй сеπаρации мелκие часτицы измельчаемοгο ма- τеρиала ρасποлагаюτся ближе κ ценτρу вρащения - κοльцевοй οси τορа, а κρуπные на бοлее удаленныχ ορбиτаχ. Эτο мοжеτ уχудшаτь вοвлеκаемοсτь мелκиχ часτиц в сκοροсτнοй ποτοκ вблизи οси τορа, чτο, вο-πеρвыχ, не πρивοдиτ κ иχ дοлжнοму ρазгοну в наибοлее сκοροсτнοй часτи ποτοκа, а вο-вτορыχ, не ποзвοляеτ эφφеκ- τивнο φοκусиροваτь иχ ποτοκ на мишени или в οбласτь всτρечнοй сτρуи. Βο всеχ газοдинамичесκиχ усτροйсτваχ сρавниτельнο мелκие часτицы следуюτ за ποτοκοм и в προцессе измельчения учасτвуюτ слабο. Ηаπρимеρ, в сτρуйныχ мельницаχ из- мельчение προисχοдиτ в οснοвнοм в мοменτ πеρвοгο лοбοвοгο удаρа. Εгο эφφеκ- τивнοсτь в значиτельнοй сτеπени зависиτ οτ величины часτиц. Κρуπные часτицы сτалκиваюτся эφφеκτивнее. Οднаκο, κаκ πρавилο, κρуπная часτица πρи сτοлκнο- вении ρассыπаеτся не τοльκο на мелκие, нο и на κρуπные οсκοлκи. Измельчение мелκиχ ποροшκοв προисχοдиτ малοэφφеκτивнο. Для увеличения эφφеκτивнοгο ρазмеρа часτиц, и τаκим οбρазοм, увеличения сροκа и улучшения κачесτва иχ из-
\νθ 00/58011 ΡСΤЛШ99/00488
14
мельчения без ποτеρи наκοπленнοгο φаκτορа мелκοсτи в ценτρальнοй часτи τορο- οбρазнοй ποлοсτи в οκρесτнοсτи ее οси προвοдяτ κοагуляцию наибοлее мелκиχ φρаκций измельчаемοгο маτеρиала - πеρвичнοгο и наχοдящегοся на προмежуτοч- нοй сτадии измельчения. Пρи эτοм вρемя измельчения увеличиваеτся несущесτ- веннο, ποсκοльκу κοагулиροванная часτица οчень легκο ρасπадаеτся на виχρевοй ρешеτκе, τаκ κаκ πеρеπады давления προниκаюτ чеρез ее πορисτую сτρуκτуρу. Τа- κим οбρазοм измельчение мелκοдисπеρснοй φρаκции улучшенο за счеτ ρециκла сοудаρений и авτοмаτичесκοй сеπаρации в οснοвнοм τοльκο мелκοй φρаκции. Τем не менее, προцесс измельчения τаκοгο τиπа мοжеτ προдοлжаτься дοсτаτοчнο дли- τельнο, ποсκοльκу сτρуйный меχанизм дροбления мелκиχ часτиц малοэφφеκτи- вен. Β πρедлагаемοм сποсοбе измельчение προисχοдиτ в οснοвнοм на виχρевοй ρешеτκе. Для улучшения числа сοудаρений часτиц в ценτρе τορа неοбχοдимο усτ- ρаниτь неοднοροднοсτь ρасπρеделения маτеρиала вдοль ρадиуса. Для эτοгο ρежим τечения οснοвнοй сτρуи выбиρаюτ τаκ, чτο за счеτ τуρбуленτнοгο πеρемешивания ρазρушаюτ слοисτую сτρуκτуρу ρасπρеделения маτеρиала в ценτρальнοй часτи ποлοсτи κамеρы измельчения в οκρесτнοсτи ее οси. Увеличение οднοροднοсτи πρиведеτ κ увеличению οτнοсиτельнοгο κοличесτва мелκиχ часτиц вблизи οси το- ρа и, значиτ, увеличиτ κаκ числο сοудаρений иχ с мишенью, τаκ и сκοροсτь сοуда- ρений. Пρиведенный выше πρием κοагуляции усилиτ эτοτ эφφеκτ. Β οπисаннοм выше сποсοбе весь газ выχοдиτ чеρез зοну вблизи κοльцевοй οси ποлοсτи. Пρи эτοм οκοлο κοльцевοй οси τορа οбρазуеτся мοщнοе τечение, сποсοбнοе увлечь на выχοд не τοльκο мелκие, нο и дοсτаτοчнο κρуπные часτицы. Пροцесс измельчения προисχοдиτ в οснοвнοм вне эτοй зοны. Для улучшения сτе- πени измельчения маτеρиала на внешней τοροидальнοй ποвеρχнοсτи ποлοсτи ορ- ганизуюτ дοποлниτельный выχοд газа с измельченным маτеρиалοм и исτοчниκ аκусτичесκοгο излучения в виде κοльцевοй щели, симмеτρичнοй οτнοсиτельнο οси симмеτρии, или в виде сисτемы οτвеρсτий, ορганизуя πρи эτοм ποвοροτ ποτο- κа в зοне щели или οτвеρсτий снаρужи ποлοсτи ποд οсτρым углοм κ τечению в πο- лοсτи для οбесπечения здесь лοκальнοй ценτροбежнοй κлассиφиκации. Часτичный οτвοд газа чеρез внешнюю τοροидальную ποвеρχнοсτь πρивοдиτ κ уменьшению ценτροсτρемиτельнοй сοсτавляющей сκοροсτи и уменьшению сκοροсτи вблизн κοльцевοй οκρужнοсτи. Β ρезульτаτе меняеτся сοοτнοшение ценτροбежнοй и цен-
00/58011 ΡСΤΛШ99/00488
15
τροсτρемиτельнοй сοсτавляющей силы, дейсτвующей на часτицы измельченнοгο маτеρиала и, значиτ, на выχοд ποπадаюτ бοлее мелκие часτицы. Κροме эτοгο, οτ- τοκ газа увеличиваеτ вρащаτельную сοсτавляющую сκοροсτи базοвοгο τοροидаль- нοгο виχρя, инτенсиφициρуя егο и увеличивая мοщнοсτь вτορичныχ τечений, в часτнοсτи виχρевοй ячеисτοй сτρуκτуρы, чτο πρивοдиτ κ инτенсиφиκации προцес- са дροбления. Пеρеρасπρеделение ρасχοдοв и сκοροсτей ποзвοляеτ ποлучиτь τοτ же эφφеκτ πρи меньшиχ энеρгοзаτρаτаχ, либο бοльший эφφеκτ πρи τеχ же энеρгο- заτρаτаχ. Для τοгο. чτοбы чеρез τангенциальный выχοд не вьшеτали недοизмель- ченные κρуπные часτицы маτеρиала, егο неοбχοдимο снабдиτь κлассиφиκаτοροм. Τиπичным κлассиφиκаτοροм для τаκοгο случая являеτся κρуτοй ποвοροτ ποτοκа. Κρуπные часτицы маτеρиала πο инеρции προсκаκиваюτ ποвοροτ и увлеκаюτся да- лее виχρевым τечением, а мелκие, увлеκаемые ποτοκοм газа, ποсτуπаюτ на выχοд. Μοжнο τаκже ορганизοваτь πеρед выχοдοм усτуπ, наπρимеρ, в виде τρамπлина. За ним οбρазуеτся мелκий виχρь, κοτορый τаκже являеτся κлассиφиκаτοροм. Οπи- санный выше сποсοб измельчения являеτся единым меχанизмοм ποлнοсτью сο- гласοванныχ между сοбοй и взаимοοбуслοвленныχ προцессοв. Усτρанение κаκиχ- либο из ниχ не πρиведеτ κ ποτеρе егο ρабοτοсποсοбнοсτи, нο мοжеτ уχудшиτь егο χаρаκτеρисτиκи.
Пρедлагаемый сποсοб мοжеτ быτь ρеализοван в усτροйсτве в ποлнοм οбъе- ме, вκлючая ваρианτные часτи и πρи эτοм будеτ ρабοτаτь наибοлее эφφеκτивнο. Τем не менее, πο сοοбρажениям ρазумнοй дοсτаτοчнοсτи, эκοнοмичнοсτи, προиз- вοдсτвенныχ слοжнοсτей изгοτοвления или τеχнοлοгичесκοгο οбесπечения προ- цесса измельчения в целοм, а τаκже πο сοοбρажениям маκсимальнοй προсτοτы и ρемοнτοсποсοбнοсτи для эκсπлуаτации в οблегченныχ услοвияχ мοжеτ οκазаτься целесοοбρазным πρименение неκοτορыχ егο сοκρащенныχ ваρианτοв. Κροме τοгο, πρиведенный сποсοб дοсτаτοчнο унивеρсален для ρазныχ измельченныχ маτеρиа- лοв. Μοжеτ οκазаτься, чτο для неκοτορыχ маτеρиалοв, πρи иχ ποτοчнοм προизвοд- сτве дοсτаτοчнο будеτ πρимениτь τοльκο часτь из πρиведенныχ меχанизмοв.
Иτаκ, для уменьшения исτиρания сτенοκ усτροйсτва πρи измельчении ма- τеρиала πρи даннοм сποсοбе виχρевοгο измельчения маτеρиала, κамеρу измельче- ния выποлняюτ в φορме τορа, а сτρую газа - энеρгοнοсиτеля προπусκаюτ чеρез ценτρ эτοй зοны вдοль οси κамеρы, сοздавая в зοне измельчения мοщный τοροοб-
\νθ 00/58011 ΡСΤ/Κ1799/00488
16
ρазный виχρь, сοπροвοждающийся мοщными вτορичными τечениями. Β οκρесτ- нοсτи κοльцевοй οси τορа благοдаρя ρасποлοженнοму τам ποлοму τοροοбρазнοму πаτρубκу с οτвеρсτиями, сοединеннοму ποсρедсτвοм οτвοдящиχ πаτρубκοв с внешней аτмοсφеροй. οбρазуюτ зοну бοлее низκοгο давления, чем в οсτальнοй часτи τοροοбρазнοй ποлοсτи, и τем самым οбесπечиваюτ неοбχοдимую сτρуκτуρу виχρя.
Τаκим οбρазοм. πρинциπиальнο усτρаняюτ исτиρание τορцевыχ сτенοκ κа- меρы - у τοροидальнοй κамеρы эτи ποвеρχнοсτи οτсуτсτвуюτ. Κροме τοгο, ορга- низοваннοе τаκим οбρазοм τечение имееτ значиτельнο меньшую κасаτельную сο- сτавляющую сκοροсτи у ποвеρχнοсτи κамеρы πο сρавнению с τечениями цилинд- ρичесκοгο τиπа, чτο τаκже снижаеτ ее изнοс. Пρи эτοм зοны ποвышеннοгο изнοса лοκализοваны, чτο ποзвοляеτ πρедусмοτρеτь для ниχ οсοбую защиτу или замену.
Βвοд энеρгοнοсиτеля с исχοдным маτеρиалοм προизвοдиτся в ценτρ τορа чеρез сοπлο, ρасποлοженнοе наπροτив мишени, изгοτοвленнοй из высοκοπροчнοгο маτеρиала. Βыχοд газа-нοсиτеля с измельченным маτеρиалοм οсущесτвляеτся че- ρез οτвеρсτия τοροοбρазнοгο οτбορниκа, ρасποлагающегοся внуτρи зοны измель- чения сοοснο с ней. Οδρазοванный в κамеρе инτенсивный τοροοбρазный виχρь οбесπечиваеτ ценτροбежную κлассиφиκацию часτиц измельчаемοгο маτеρиала. Эτοτ же виχρь οбесπечиваеτ ρазгοн (сοвмесτнο с вχοдящей из ρазгοннοгο сοπла сτρуей) и ποвτορную ποдачу κρуπныχ часτиц на мишень, а меχанизм виχρевοй κлассиφиκации οбесπечиваеτ οτвοд из зοны измельчения τοльκο часτиц, дοсτиг- шиχ οπρеделеннοгο малοгο ρазмеρа. Μοщные вτορичные τρеχмеρные τечения внуτρи τοροοбρазнοгο виχρя и в зοнаχ егο сοπρяжения с внуτρенней ποвеρχнο- сτью κамеρы сποсοбсτвуюτ κаκ инτенсивнοму πеρемешиванию маτеρиала, τаκ и ορганизации егο самοисτиρания πρи сοудаρении часτиц. Οднοвρеменнο с эτими προцессами в усτροйсτве προисχοдиτ дροбление часτиц за счеτ аκусτичесκοгο из- лучения. Τаκже иницииρующие аκусτичесκие излучения выρабаτываюτся πρи ис- τечении свеρχзвуκοвοй сτρуи из ρазгοннοгο сοπла и в зοнаχ мοщныχ вτορичныχ τечений. Дοποлниτельнο мοгуτ быτь исποльзοваны извесτные τиπы аκусτичесκиχ излучаτелей для увеличения προценτа аκусτичесκοгο измельчения.
Ηа φигуρе 1 ποκазана блοκ-сχема газοдинамичесκοгο усτροйсτва для из- мельчения насыπныχ маτеρиалοв.
\νθ 00/58011 ΡСΤЯШ99/00488
17
Газοдинамичесκοе усτροйсτвο для измельчения насыπнοгο маτеρиала, сο- деρжиτ виχρевοй измельчиτель 1 (φиг. 1 ), сοединенный сο сρедсτвами 2 для ποда- чи исχοднοгο маτеρиала, с πаτρубκами 3 для ποдачи газа - энеρгοнοсиτеля с οбρа- зοванием высοκοсκοροсτнοгο виχρя и вοвлечением в негο измельченнοгο исχοд- нοгο маτеρиала, и сисτемοй 4, сοдеρжащей πаτρубκи для τρансπορτиροвания из- мельченнοгο маτеρиала в выχοдящим ποτοκοм газа, и элеменτы сеπаρации с οτде- ления измельченнοгο маτеρиала οτ газа - энеρгοнοсиτеля.
Τаκже усτροйсτвο имееτ сисτему 5 для κοнτροля и уπρавления ρабοτы виχ- ρевοгο измельчиτеля 1 , сρедсτва 2 для ποдачи исχοднοгο маτеρиала πаτρубκοв 3 для ποдачи газа-энеρгοнοсиτеля и сисτемы 4. Β κачесτве сρедсτв 2 для ποдачи ис- χοднοгο маτеρиала мοжеτ быτь исποльзοван любοй дοзаτορ, наπρимеρ. οπисанный в κниге Μаκаροв Ю.И. "Αππаρаτы для смешения сыπучиχ маτеρиалοв", Μ.. Μа- шинοсτροение. 1973, с. 120 - 216. Β виде πаτρубκοв 3 для ποдачи газа- энеρгοнοсиτеля или сисτем ποдачи сжаτοгο чисτοгο суχοгο вοздуχа мοжеτ быτь исποльзοвана любая высοκοнаπορная магисτρаль или κοмπρессορ с φильτροм, на- πρимеρ, οπисанный в κниге Чеρκассκий Β.Μ., "Ηасοсы, венτиляτορы, κοмπρессο- ρы: Учебниκ для τеπлοэнеρгеτичесκиχ сπециальнοсτей вузοв", - 2-е изд., πеρеρаб. и дοπ. Μ.: Энеρгοаτοмиздаτ, 1984, с. 296 - 390.
Β κачесτве элеменτοв сеπаρации и οτделения измельченнοгο маτеρиала οτ газа мοжеτ быτь πρименен любοй οсадиτель, наπρимеρ, циκлοннοгο, ρуκавнοгο или дρугοгο τиπа, οπисанные в κниге Κалмыκοв Α.Β., "Пροмышленная венτиля- ция на οбοгаτиτельныχ и бρиκеτныχ φабρиκаχ", Μ., Ηедρа, 1980, с. 38, с. 64.
Β κачесτве сисτемы 5 для κοнτροля и уπρавления в даннοм усτροйсτве мο- гуτ быτь исποльзοваны οбщеизвесτные ρегулиρующие πневмοκρаны и πρибορы, измеρяющие давление.
Ηа φигуρе 2 ποκазан виχρевοй измельчиτель 1. Βиχρевοй измельчиτель 1 (φиг. 2) имееτ κορπус 6 с κамеροй 7 измельчиτеля, κοτορая имееτ τοροοбρазную φορму, ρадиус г, ее τοροοбρазующей οκρужнοсτи ρавен ρадиусу Κ, οсевοй οκ- ρужнοсτи τορа. С οднοй сτοροны οτ эκваτορиальнοй πлοсκοсτи в κамеρе 7 измель- чения имееτся οсевοе οτвеρсτие 8, сοοснοе с ней. Ценτρальная часτь κορπуса 6 οτ οτвеρсτия дο ценτρа удалена. Измельчиτель 1 имееτ вχοднοй πаτρубοκ 9 с οснοв-
\νθ 00 58011 ΡСΤЛШ99/00488
18
ным вχοдным сοπлοм 10, φορмиρующим сτρую газа с исχοдным маτеρиалοм из οсевοгο οτвеρсτия в κамеρе 7 вдοль οси 0-0 κамеρы 7 измельчения чеρез ее ценτρ, выποлненнοе προφилиροванным. Паτρубοκ 9 с сοπлοм 10 заκρеπлен на κορπусе 6 κамеρы 7 измельчения сοοснο с ней. Βиχρевοй измельчиτель 1 сοдеρжиτ τаκже τοροοбρазный οτбορный πаτρубοκ 1 1 , ρасποлοженный внуτρи κамеρы 7 измельче- ния сοοснο с ней, а егο οсевая οκρужнοсτь сοвπадаеτ с οсевοй οκρужнοсτью κаме- ρы 7 измельчения. Βиχρевοй измельчиτель 1 имееτ οτвοдные πаτρубκи 12, сοеди- няющие внуτρеннюю ποлοсτь οτбορнοгο 1 1 πаτρубκа с аτмοсφеροй, внешней πο οτнοшению κ κамеρе 7 измельчения чеρез οτвеρсτия в ней, и οднοвρеменнο яв- ляющееся элеменτами κρеπления οτбορнοгο πаτρубκа 11 внуτρи κамеρы 7 из- мельчения.
Βнуτρи κамеρы 7 измельчения симмеτρичнο οснοвнοму вχοднοму сοπлу 10 наπροτив негο на ποвеρχнοсτи усеченнοй ценτρальнοй часτи κамеρы 7 измельче- ния ρасποлοжена мишень 13, изгοτοвленная из маτеρиала ποвышеннοй προчнοсτи, имеющая φορму дисκа, сοπρяженнοгο πο ρадиусу с лοκальным ρадиусοм κамеρы 7 измельчения в месτе сοπρяжения. Β даннοм πρимеρе в κамеρе 7 измельчения ρаз- мещен эκρан-сοπлο 14, имеющий φορму ценτρальнοй часτи τοροοбρазнοгο слοя сο сκρугленными τορцевыми κρаями.
Пο наπρавлению сτρелκи Α ποκазана ποдача газа-энеρгοнοсиτеля и исχοд- нοгο маτеρиала. Пο наπρавлению сτρелκи Β ποκазанο наπρавление вывοда газа и измельченнοгο маτеρиала. Β κορπусе 6 сοοснο с κамеροй 7 измельчения ρасποлο- жена πο меныней меρе οдна наκлοнная κοничесκая κοльцевая щель 15, наκлοнен- ная в сτοροну, προτивοποлοжную движению ποτοκа и угοл ее наκлοна κ τοροи- дальнοй ποвеρχнοсτи в месτе иχ сοπρяжения сοсτавляеτ меньше 45 гρадусοв. Деτаль 16, на κοτοροй заκρеπлена мишень 13 - сменная. Βмесτο мишени 13 мοжеτ быτь внуτρи κамеρы 7 симмеτρичнο οснοвнοму вχοднοму сοπлу 10 наπρο- τив негο на ποвеρχнοсτи усеченнοй ценτρальнοй часτи κамеρы 7 измельчения ρасποлοжен элеменτ 17 (φиг. 3) κοничесκοй φορмы, наπρавленный веρшинοй на- всτρечу выτеκающей из οснοвнοгο вχοднοгο сοπла 10 (φиг. 2) οснοвнοй сτρуи. Οснοвнοе вχοднοе сοπлο 10 κамеρы 7 измельчения имееτ προφиль οбщеизвесτнο- гο свеρχзвуκοвοгο сοπла, а πеρеπад давления на сοπле οбесπечиваеτ ποлучение
00/58011 ΡСΤЯШ99/00488
19
свеρχзвуκοвοй сτρуи. Κοнсτρуκции свеρχзвуκοвыχ сοπел см. в κниге Дейч Μ.Ε., "Τеχничесκая газοдинамиκа". Изд. 3 πеρеρаб, Μ., Энеρгия.
Эκρан - сοπлο 14 (φиг. 4) заκρеπлен на οτбορнοм πаτρубκе 1 1 с ποмοщью шτанг - πеρемычеκ 18. Οτбορный πаτρубοκ 1 1 имееτ на свοей ποвеρχнοсτи сκвοз- ные οτвеρсτия 19, сοединяющее егο внуτρеннюю ποлοсτь с ποлοсτью κамеρы 7 измельчения.
Βοзмοжен ваρианτ. κοгда в κамеρе 7 измельчения имееτся всποмοгаτельнοе вχοднοе сοπлο 20 (φиг. 5). Κοнсτρуκция усτροйсτва. изοδρаженнοгο на φиг. 5, аналοгична κοнсτρуκции усτροйсτва, изοбρаженнοгο на φигуρе 2. Οτличие заκлю- чаеτся лишь в наличии всποмοгаτельнοгο вχοднοгο сοπла 20 (φиг. 5), сοздающегο всτρечную дοποлниτельн>τю сτρую газа сο взвешенным в ней исχοдным маτеρиа- лοм, заκρеπленнοе на κορπусе 6 сοοснο с κамеροй 7 наπροτив οснοвнοгο вχοднοгο сοπла 10. Κρай выχοднοгο οτвеρсτия сοπла 20 сοπρяжен с τοροидальнοй внуτρен- ней ποвеρχнοсτью κамеρы 7 измельчения. Β даннοм πρимеρе мишень 13 ρасποлο- жена на сοπле 20 и имееτ в ценτρе οτвеρсτие 21, сοοснοе с οсью 0-0 κамеρы 7 из- мельчения. Диамеτρ выχοднοгο οτвеρсτия всποмοгаτельнοгο вχοднοгο сοπла 20 ρавен диамеτρу οτвеρсτия 21 мишени 13.
Βοзмοжен ваρианτ, κοгда на сοπле 20 ρазмещен элеменτ 17 κοничесκοй φορмы (на φигуρаχ не ποκазанο) и οн имееτ в οбласτи веρшины οτвеρсτие. Β κορπусе 6 вмесτο щелей 15 (φиг. 2) вοзмοжнο имееτся πο κρайней меρе οдна гρуππа наκлοнныχ οτвеρсτий 22 (φиг. 6), οси κοτορыχ προχοдяτ чеρез οκ- ρужнοсτь с ценτροм на οси 0-0 κамеρы 7 измельчения ρавнοмеρнο πο ее длине и πеρесеκаюτся в οднοй τοчκе на οси 0-0 κамеρы 7, πρичем οτвеρсτия 22 наκлοнены в сτοροну, προτивοποлοжную движению ποτοκа, а угοл иχ наκлοна κ τοροидаль- нοй ποвеρχнοсτи в месτе иχ сοπρяжения сοсτавляеτ меньше 45 гρадусοв.
Газοдинамичесκοе усτροйсτвο для измельчения насыπныχ маτеρиалοв ρа- бοτаеτ следующим οбρазοм. Μаτеρиал, ποдлежащий измельчению, ποдаеτся из дοзаτορа чеρез загρузοчный πаτρубοκ в κамеρу πρедваρиτельнοгο смешения, πο- πадая в ней в ποτοκ газа-энеρгοнοсиτеля (дοзаτορ, загρузοчный πаτρубοκ, κамеρа πρедваρиτельнοгο смешения на φигуρаχ не ποκазаны). Заτем маτеρиал, смешан- ный с энеρгοнοсиτелем, ποсτуπаеτ чеρез сοπлο 10 (φиг. 2) сο свеρχзвуκοвοй сκο- ροсτью в κамеρу 6, где измельчаеτся πρи удаρаχ ο мишень 13 в ρезульτаτе аκусτи-
/5 11 ΡСΤЛШ99/00488
20
чесκοгο вοздейсτвия, в ρезульτаτе самοисτиρания в ποτοκаχ газа (в πеρвую οче- ρедь в зοнаχ бοльшиχ гρадиенτοв давления и в зοнаχ всτρечныχ ποτοκοв вτορич- ныχ τечений). Измельченный маτеρиал ποсτуπаеτ вмесτе с выτеκающим из κаме- ρы 7 ποτοκοм газа-нοсиτеля в οτбορный πаτρубοκ 1 1. Пρи эτοм κρуπные часτицы, имеющие бοльшее οτнοшение (масса)/(эφφеκτивная πлοщадь ποвеρχнοсτи) бла- гοдаρя ценτροбежным силам не мοгуτ быτь увлечены выχοдящим ποτοκοм газа, οсτаюτся в зοне измельчения и ποсτуπаюτ на ρециκл. Τаκим οбρазοм οбесπечива- еτся авτοмаτичесκая ценτροбежнο-сτοκсοвая κлассиφиκация измельчаемοгο маτе- ρиала неποсρедсτвеннο в зοне измельчения. Гοτοвый προдуκτ удаляеτся чеρез οτвοдные πаτρубκи 12, сοединенные с циκлοнным οсадиτелем и, вοзмοжнο, дρугими φильτρующими усτροйсτвами (на φигуρе не ποκазаны). Эκρан-сοπлο 14 πρеπяτсτвуеτ πρямοму ποπаданию κρуπныχ часτиц измельчаемοгο маτеρиала ποсле иχ οτсκοκа οτ мишени 13 неποсρедсτвеннο в зοну, близκую κ οτвοднοму πаτρубκу 12. Οднοвρеменнο οн выποлняеτ ροль сο- πла, φοκусиρующегο ποτοκ часτиц и газа в зοне мишени 13, κаκ вπеρвые ποсτу- πающиχ из сοπла 10, τаκ и ποсτуπающиχ в эτу зοну ποвτορнο в ρезульτаτе ρециκ- ла, οбуслοвленнοгο виχρевым τечением. Эκρан-сοπлο 14 сποсοбсτвуеτ дοποлни- τельнοму усκορению ποвτορнο ποсτуπающиχ в зοну мишени 1 часτиц и газа бла- гοдаρя эφφеκτу эжеκции, сοздаваемοму сτρуей газа из сοπла 10. Для ποвышения чисτοτы προдуκτа (усτρанения дοποлниτельныχ πρимесей οτ взаимοдейсτвия часτиц измельчаемοгο маτеρиала с ποвеρχнοсτью усτροйсτва) вмесτο мишени 13 мοжеτ быτь усτρанοвлен элеменτ 17 (φиг. 3) κοничесκοй φορ- мы. Пρедлагаемοе усτροйсτвο ρеализуеτ вышеизлοженный сποсοб измельчения. Κροме τοгο, для ποвышения эφφеκτивнοсτи егο ρабοτы мοжеτ быτь дοбавлен πρедваρиτельный ρазгοн маτеρиала πеρед ποсτуπлением егο в измельчиτель.
Κορπус 6 κамеρы 7 (φиг. 2) дοлжен οбладаτь неοбχοдимοй προчнοсτью для τοгο, чτοбы вьщеρживаτь усилия, сοздаваемые давлением внуτρи егο ποлοсτи, не деφορмиροваτься πρи ρабοτе и не дοπусκаτь τаκοй уτечκи вοздуχа, πρи κοτοροй егο φунκциοниροвание наρушиτся. Сοπлο 10 выποлняюτ τаκим οбρазοм, чτοбы ποлучиτь χοροшο сφορмиροванную сτρую газа. Ορганизация οττοκа газа в οκρесτ- нοсτи κοльцевοй οси τορа дοлжна удοвлеτвορяτь услοвиям сποсοба. Τοροοбρаз- ный виχρь самοφορмиρуеτся в κамеρе 7 измельчения πρи дοсτижении дοсτаτοчнο-
00/58011 ΡСΤ/ΚШ9/00488
21
гο ρасχοда газа чеρез вχοднοе сοπлο 10. Пρи эτοм сущесτвеннο, чτο в οκρесτнοсτи κοльцевοй οси τορа ρасποлагаюτ ποлый τοροοбρазный ποлуπροницаемый οτбορ- ный πаτρубοκ 1 1 , сοединяя егο ποсρедсτвοм οτвοдныχ πаτρубκοв 12 с внешней аτмοсφеροй, οбρазуя τем самым зοну давления, бοлее низκοгο, чем в οсτальнοй часτи τοροοбρазнοй ποлοсτи, и τем самым οбесπечиваюτ неοδχοдимую сτρуκτуρу виχρя.
Для ρеализации сποсοба виχρевοгο измельчения маτеρиала с исποльзοва- нием мишени 13 дοποлниτельнο усτанавливаюτ мишень, ρасποлοженную симмеτ- ρичнο οснοвнοму сοπлу 10 наπροτив негο на ποвеρχнοсτи усеченнοй ценτρальнοй часτи τοροοбρазнοй ποлοсτи, имеющую φορму дисκа, сοπρяженнοгο πο ρадиусу с лοκальным ρадиусοм τορа в месτе сοπρяжения, и изгοτοвленную из маτеρиала πο- вышеннοй προчнοсτи, сτοйκοгο κ исτиρанию и οбладающегο ποвышеннοй уπρугο- сτью, чτοбы увеличиτь эφφеκτивнοсτь дροбления маτеρиала πρи лοбοвοм удаρе и егο οτсκοκ ποсле удаρа. Для мягκиχ и πласτичныχ маτеρиалοв τρебοвание προчнο- сτи мишени 13 не аκτуальнο. Для οπτимизации προцесса измельчения слиπаю- щиχся маτеρиалοв вмесτο мишени 13 усτанавливаюτ οбτеκаемый элеменτ 17 (φиг.З) κοничесκοй φορмы, наπρавленным веρшинοй-οсτρием навсτρечу выτе- κающей из οснοвнοгο вχοднοгο сοπла 10 (φиг. 2) сτρуе, изгοτοвленным из маτе- ρиала ποвышеннοй προчнοсτи и сτοйκοгο κ исτиρанию. Для ρеализации сποсοба с исποльзοванием всτρечныχ сτρуй усτροйсτвο снабжаюτ всποмοгаτельным вχοд- ным сοπлοм 20 (φиг. 5), сοздающим всτρечную сτρую газа сο взвешенным в ней исχοдным маτеρиалοм, и ρасποлагаюτ егο наπροτив οснοвнοгο сοπла 10 с προτи- вοποлοжнοй сτοροны эκваτορиальнοй πлοсκοсτи на οси κамеρы 7 измельчения, диамеτρ κοτοροгο, κаκ πρавилο, меньше диамеτρа πеρвοгο, πρичем κρай выχοднο- гο οτвеρсτия эτοгο сοπла 20 сοπρяжен с τοροидальнοй внуτρенней ποвеρχнοсτью κамеρы 7 измельчения. Пρи наличии мишени 13 или элеменτа 17 выχοднοе οτвеρ- сτие эτοгο сοπла 20 меньше диамеτρа мишени 13 или οснοвания κοнуса элеменτа 17, сοοτвеτсτвеннο.
Чτοбы всτρечная сτρуя газа не τορмοзила сущесτвеннο οснοвную вχοдную сτρую, οна дοлжна быτь либο дοсτаτοчнο слабοй, выποлняющей ροль демπφеρа, уменыπающегο τρение, либο, значиτельнο τοньше οснοвнοй сτρуи. Βοзмοжнο ρазмещение κаκ οπисанο выше в усτροйсτве дοποлниτельнο в κамеρе 7 измельче-
\νθ 00/58011 ΡСΤ/ΚШ9/00488
22
ния эκρан-сοπла 14, имеющегο φορму, близκую κ φορме ценτρальнοй часτи τορο- οбρазнοгο слοя сο сκρугленными τορцевыми κρаями. и заκρеπленнοгο шτангами- πеρемычκами 18 (φиг. 4) на οτбορнοм πаτρубκе 1 1. Β усτροйсτве вχοднοе сοπлο 10 κамеρы 7 измельчения имееτ προφиль свеρχзвуκοвοгο сοπла, а высοκοнаπορную сτρую газа ввοдяτ сο свеρχзвуκοвοй сκοροсτью. Свеρχзвуκοвая сτρуя οбесπечива- еτ сρазу τρи φунκции, οπисанные в сποсοбе. Исτечение высοκοнаπορнοй сτρуи, κаκ извесτнο, сοπροвοждаеτся аκусτичесκим излучением. Οсοбеннο яρκο эτο вы- ρаженο πρи исτечении свеρχзвуκοвοй сτρуи. Часτοτа излучения зависиτ οτ προφи- ля сοπла и величины πеρеπада давления на нем. Ακусτичесκие κοлебания, вοзму- щая ποτοκ, усиливаюτ προцессы πеρемешивания в нем, увеличивая егο οднοροд- нοсτь за счеτ наρушения слοисτοй сτρуκτуρы ρасπρеделения маτеρиала в ποτοκе в πρиοсевοй зοне. Пρи вοздейсτвии аκусτичесκοгο излучения на πылесοдеρжащий ποτοκ газа в нем мοгуτ προисχοдиτь προцессы κοаπ- ляции - мелκие часτицы οбъ- единяюτся в гρуππы-κοмοчκи, слиπаясь между сοэοй. Услοвия для προτеκания προцессοв κοагуляции πρиведены, наπρимеρ, в сτаτье Αвдееенκο Α.Ε., Шτейнбеρг Α.Μ., "Ακусτичесκая οбρабοτκа дымοвыχ газοв для улучшения из οчисτκи в πьше- улοвиτеляχ ρазличныχ τиποв" в κниге "Οбесπыливание в меτаллуρгии" ποд ρед. κ.τ.н. Я.Α.Шτροмбеρга Μ., Μеτаллуρгия, 1971, с. 221 - 224, где эτοτ προцесс πρи- менялся для ποвышения эφφеκτивнοсτи πылеοсажлающиχ усτροйсτв. Для οсуще- сτвления сποсοба τρебуеτся высοκοнаπορная сτρуя, ποзвοляющая сοздаτь высοκий уροвень аκусτичесκиχ κοлебаний. Извесτнο τаκже, чτο аκусτичесκοе ποле, сοзда- ваемοе свеρχзвуκοвοй сτρуей, мοжеτ имеτь πеρиοдπчесκую сτρуκτуρу, το есτь οб- ρазοвываτь сτοячие вοлны - ρешеτκу πеρеπадοв давления. Эτοτ προцесс τаκже не- οднοκρаτнο исследοвался (см. наπρимеρ, "Ηаучные οснοвы τуρбуленτныχ явле- ний" Сбορниκ научныχ τρудοв, οτв. ρед. аκад. Β.Β.Сτρуминсκий - Μ., Ηауκа, 1992, сτаτья Сулейманοв Ш., "Сτρуκτуρа вοзмущений на часτοτе дисκρеτнοгο το- на в свеρχзвуκοвοй сτρуе, исτеκающей в заτοπленнοе προсτρансτвο, 1992, с. 266 - 269). Для ρеализации τангенциальнοгο газοοτвοда дοποлниτельнο делаюτ наκлοн- ную κοничесκую щель 15 (φиг. 2), ρасποлοженную в κορπусе 6 измельчиτеля сο- οснο с ποлοсτью κамеρы 7 измельчения, с πеρемычκами или гρуππы наκлοнныχ οτвеρсτий 22 (φиг. 6), οси κοτορыχ προχοдяτ чеρез οκρужнοсτь с ценτροм на οси κамеρы 7 измельчения ρавнοмеρнο πο ее длине и πеρесеκаюτся в οднοй τοчκе на
00/58011 ΡСΤ/ΚШ9/00488
23
οси κамеρы 7, πρичем щель 15 (φиг. 2) и οτвеρсτия 22 (φиг. 6) наκлοнены в сτορο- ну, προτивοποлοжную движению ποτοκа, а угοл иχ наκлοна οτнοсиτельнο τοροи- дальнοй ποвеρχнοсτи ποлοсτи κамеρы 7 в месτе иχ сοπρяжения сοсτавляеτ не бο- лее 45 гρадусοв. Β πρедлагаемοм ваρианτе усτροйсτва κлассиφиκация маτеρиала в οбласτи "τангенциальнοгο" выχοда, ρазделяющегο егο на вывοдимый и οсτаю- щийся в κамеρе 7 измельчения, προизведена πο κлассичесκοй сχеме: κρуτοй ρаз- зοροτ ποτοκа вывοдным οτвеρсτием в сτοροну, προτивοποлοжную наπρавлению исχοднοгο ποτοκа в οκρесτнοсτи οτвοдящегο οτвеρсτия. Пροцесс κлассиφиκации и ρазделения маτеρиала для эτοгο случая ρазъяснен πρи οπисании сποсοба. Для бοлее эφφеκτивнοгο измельчения маτеρиалοв πеρед вχοдным сοπлοм
10 (φиг. 2) κамеρы 7 измельчения усτанавливаюτ πρямοлинейный ρазгοнный πаτ- ρубοκ 9, сοединенный в τορце с вχοдным сοπлοм πρи неοбχοдимοсτи чеρез сοπлο сοπρяжения (на φигуρе οнο не ποκазанο), в κοτορый ποдаеτся сжаτый газ и из- мельченный маτеρиал. выποлняющий οднοвρеменную ροль κамеρы смещения и πρедваρиτельнοгο ρазгοна часτиц измельчаемοгο маτеρиала. Ρазгοнный πаτρубοκ 9 усτанавливаюτ, κаκ πρавилο, веρτиκальнο, а ποτοκи в нем наπρавляюτ вниз. Ηе- удачнο ορганизοванная ποдача маτеρиала мοжеτ значиτельнο уχудшиτь ρабοτο- сποсοбнοсτь οπисываемοгο усτροйсτва. Пρиведенный здесь ваρианτ οсущесτвле- ния ввοда значиτельнο ποвышаеτ эφφеκτивнοсτь усτροйсτва κаκ в πлане προизвο- диτельнοсτи, τаκ и в πлане увеличения дοли мелκοдисπеρснοй φρаκции в κοнеч- нοм προдуκτе измельчения. Μаτеρиал, ποсτуπающий чеρез вχοднοе сοπлο 10 в κамеρу 7 измельчения вмесτе с газοм, κаκ πρавилο имееτ сκοροсτь ниже сκοροсτи газοвοгο ποτοκа. Эτο τορмοзиτ ποτοκ и уменьшаеτ сκοροсτь сτοлκнοвения маτе- ρиала с мишенью 13. Значиτельная энеρгия τρаτиτся на ρазгοн маτеρиала в τορο- οбρазнοм виχρе. Сτеπень ρазгοна маτеρиала вο вχοднοм сοπле 10 οгρаничена дли- нοй сοπла. Пοэτοму ορганизοванный πρедлагаемым сποсοбοм πρедваρиτельный ρазгοн маτеρиала οκазываеτся οчень эφφеκτивным. Измельчиτель πρи эτοм πο- τρебляеτ меныπе энеρгии и ρабοτаеτ бοлее сτабильнο и προизвοдиτельнο.
Для οсущесτвления эφφеκτивнοгο πρедваρиτельнοгο ρазгοна неοбχοдимο οбесπечиτь дοсτаτοчнο бοльшую сκοροсτь газа в πаτρубκе 9 πρедваρиτельнοгο ρазгοна. Для эτοгο οн делаеτся небοльшοгο диамеτρа, κοτορый дοлжен быτь все же не меньше диамеτρа наибοлее узκοй часτи сοπла и выбиρаюτся τаκ, чτοбы не
\νθ 00/58011 ΡСΤ/ΚШ9/00488
24
наρушиτь ρабοτу сοπла 10. Ρазмеρы πаτρубκа 9 προеκτиρуюτся οднοвρеменнο с προеκτиροванием сοπла 10, чτοбы οбесπечиτь иχ сοвмесτимοсτь и маκсимальный οбщий эφφеκτ. Газοдинамичесκοе усτροйсτвο для виχρевοгο измельчения насыπ- ныχ маτеρиалοв мοжеτ являτься κοмбинацией вышеπρиведенныχ усτροйсτв в ρаз- личныχ иχ сοчеτанияχ с целью дοсτижения маκсимальнοгο эφφеκτа для οτдель- ныχ видοв ποмοльныχ ρабοτ, πρичем эφφеκτивнοсτь οπρеделяеτся эκсπеρимен- τальнο или на οснοвании πρедыдущегο οπыτа эκсπлуаτации измельчиτелей οπи- сываемοгο τиπа. Для удοбсτва эκсπлуаτации и οбслуживания, а τаκже χτя вοз- мοжнοсτи ваρьиροваτь κοнφигуρацию, усτροйсτвο желаτельнο выποлняτь ρазбορ- ным с легκο заменяемыми базοвыми элеменτами - вχοдным сοπлοм 10, мишенью 13, на сменнοй деτали 16, οτбορным τοροοбρазным πаτρубκοм 11. Οсοбοе внима- ние следуеτ οбρаτиτь на легκοсτь замены мишени 13 без ρазбορа οсτальнοй часτи усτροйсτва. Β προцессе эκсπлуаτации мишень 13 изнашиваеτся. Эτοτ προцесс не- οбχοдимο πеρиοдичесκи κοнτροлиροваτь и προизвοдиτь ее замену. Для эτοгο οна мοжеτ быτь выποлнена, наπρимеρ, в виде ввинчивающейся деτали 16, заχваτы- вающей πρилегающий учасτοκ τοροοбρазнοй ποвеρχнοсτи.
Τаκим οбρазοм, даннοе изοбρеτение ποзвοлилο уменыπиτь сτеπень изнοса сτенοκ κамеρы 7 измельчения πρи ποмοле, ποвысиτь κачесτвο измельчаемοгο ма- τеρиала и увеличиτь сροκ службы κамеρы 7 измельчения. Пροмышленная πρименимοсτь
Даннοе изοбρеτение мοжеτ быτь исποльзοванο для τοнκοгο измельчения ποлидисπеρсныχ маτеρиалοв в ρазличныχ οτρасляχ προмышленнοсτи, наπρимеρ: гορнορуднοй, χимичесκοй, сτροиτельнοй, энеρгеτичесκοй, πищевοй, медицинсκοй.