RU2719123C1

RU2719123C1 - Centrifugal disk shredder

Info

Publication number: RU2719123C1
Application number: RU2019137039A
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Семикопенко; Денис Александрович Беляев; Егор Алексеевич Бороздин; Дмитрий Игоревич Семикопенко
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2020-04-17

Abstract

FIELD: devices for grinding of material.

SUBSTANCE: disclosed is a centrifugal disk shredder comprising a cylindrical housing and oppositely rotating top and bottom disks. On top surface of lower disc and on lower surface of upper disc there are arc-shaped grooves of semicircular cross section, which are directed on lower and upper disks in opposite sides. Vertical gap between recesses of arc-like grooves of the lower and upper discs decreases from the center to the periphery. On upper surface of lower disk perpendicular to its surface from center to periphery is rigidly fixed concentric perforated rings, which height decreases from center to periphery in proportion to reduction of vertical gap between recesses of arc-shaped grooves of lower and upper disks. Holes in perforated rings are tapered with diameter of larger base on outer side of rings.

EFFECT: invention is aimed at improvement of grinding process efficiency.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для измельчения различных материалов и может быть использовано при производстве строительных материалов, а также в других отраслях промышленности.The invention relates to devices for grinding various materials and can be used in the production of building materials, as well as in other industries.

Известна конструкция центробежной ударной мельницы (Авторское свидетельство СССР на изобретение №671839, BO2C 13/14, опубл. 05.07.1979, бюл. №25), содержащей ступенчатый корпус, каждая последующая ступень в котором, считая по ходу перемещения материала, выполнена большего диаметра, горизонтально расположенный в корпусе ступенчатый ротор с билами, загрузочный и разгрузочный патрубок.A known design of a centrifugal impact mill (USSR Author's Certificate for the invention No. 671839, BO2C 13/14, publ. 07/05/1979, bull. No. 25), containing a stepped housing, each subsequent stage in which, counting in the direction of movement of the material, made a larger diameter , horizontally located in the housing, a stepped rotor with bills, loading and unloading pipe.

Известна также конструкция центробежного дискового измельчителя (Патент РФ на полезную модель №145376, В02С 13/20, опубл. 20.09.2014, бюл. №26), содержащего цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся плоские верхний и нижний диски с ударными элементами, ударные элементы выполнены в виде спирали, которые на верхнем и нижнем дисках направлены в противоположные стороны.Also known is the design of a centrifugal disk grinder (RF Patent for Utility Model No. 145376, В02С 13/20, publ. 09/20/2014, Bull. No. 26), comprising a cylindrical body with loading and unloading nozzles, oppositely rotating flat upper and lower disks with percussion elements, the shock elements are made in the form of a spiral, which on the upper and lower disks are directed in opposite directions.

Технической проблемой известных конструкций является низкая эффективность процесса измельчения и низкая тонкость помола.The technical problem of known designs is the low efficiency of the grinding process and low fineness of grinding.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, принятым за прототип, является центробежный дисковый измельчитель (Патент РФ на изобретение №2691555, опубл. 14.06.19, бюл. №17), содержащий цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски. На верхней поверхности нижнего диска и на нижней поверхности верхнего диска выполнены дугообразные канавки полукруглого поперечного сечения, которые направлены на нижнем и верхнем дисках в противоположные стороны. Вертикальный зазор между впадинами дугообразных канавок нижнего и верхнего дисков уменьшается от центра к периферии и равен (1…2)D_max в центральной части дисков и (1…2)d_max - на их периферии, где D_max - максимальный размер частиц исходного материала, d_max - максимальный размер частиц готового продукта. Верхняя поверхность нижнего диска и нижняя поверхность верхнего диска выполнены коническими с углом наклона образующей α>ϕ, где ϕ - угол естественного откоса материала.The closest technical solution to the proposed adopted as a prototype is a centrifugal disk grinder (RF Patent for the invention No. 2691555, publ. 06/14/19, bull. No. 17), containing a cylindrical body with loading and unloading nozzles, opposite rotating upper and lower disks . On the upper surface of the lower disk and on the lower surface of the upper disk, arcuate grooves of a semicircular cross section are made, which are directed on the lower and upper disks in opposite directions. The vertical gap between the hollows of the arcuate grooves of the lower and upper disks decreases from the center to the periphery and is equal to (1 ... 2) D _max in the central part of the disks and (1 ... 2) d _max at their periphery, where D _max is the maximum particle size of the starting material , d _max - the maximum particle size of the finished product. The upper surface of the lower disk and the lower surface of the upper disk are conical with an inclination angle of the generatrix α> ϕ, where ϕ is the angle of repose of the material.

С существенными признаками заявленного изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски. На верхней поверхности нижнего диска и на нижней поверхности верхнего диска выполнены дугообразные канавки полукруглого поперечного сечения, которые направлены на нижнем и верхнем дисках в противоположные стороны. Вертикальный зазор между впадинами дугообразных канавок нижнего и верхнего дисков уменьшается от центра к периферии и равен (1…2)D_max в центральной части дисков и (1…2)d_max - на их периферии, где D_max - максимальный размер частиц исходного материала, d_max - максимальный размер частиц готового продукта. Верхняя поверхность нижнего диска и нижняя поверхность верхнего диска выполнены коническими с углом наклона образующей α>ϕ, где ϕ - угол естественного откоса материала.With the essential features of the claimed invention coincides with the following set of features of the prototype: a cylindrical body with loading and unloading nozzles, oppositely rotating upper and lower disks. On the upper surface of the lower disk and on the lower surface of the upper disk, arcuate grooves of a semicircular cross section are made, which are directed on the lower and upper disks in opposite directions. The vertical gap between the hollows of the arcuate grooves of the lower and upper disks decreases from the center to the periphery and is equal to (1 ... 2) D _max in the central part of the disks and (1 ... 2) d _max at their periphery, where D _max is the maximum particle size of the starting material , d _max - the maximum particle size of the finished product. The upper surface of the lower disk and the lower surface of the upper disk are conical with an inclination angle of the generatrix α> ϕ, where ϕ is the angle of repose of the material.

Однако данное устройство характеризуется низкой эффективностью процесса измельчения. Это связано с низкой концентрацией материала в рабочем пространстве между верхним и нижним дисками, незначительными раздавливающими нагрузками и отсутствием селективного воздействия на измельчаемый материал.However, this device is characterized by low efficiency of the grinding process. This is due to the low concentration of material in the working space between the upper and lower disks, insignificant crushing loads and the lack of selective effect on the crushed material.

Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения за счет увеличения раздавливающих нагрузок, а также селективного воздействия на измельчаемый материал.The invention is aimed at improving the efficiency of the grinding process by increasing crushing loads, as well as selective effects on the crushed material.

Это достигается тем, что центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски. На верхней поверхности нижнего диска и на нижней поверхности верхнего диска выполнены дугообразные канавки полукруглого поперечного сечения, которые направлены на нижнем и верхнем дисках в противоположные стороны. Вертикальный зазор между впадинами дугообразных канавок нижнего и верхнего дисков уменьшается от центра к периферии и равен (1…2)D_max в центральной части дисков и (1…2)d_max - на их периферии, где D_max - максимальный размер частиц исходного материала, d_max - максимальный размер частиц готового продукта. Верхняя поверхность нижнего диска и нижняя поверхность верхнего диска выполнены коническими с углом наклона образующей α>ϕ, где ϕ - угол естественного откоса материала. Согласно предложенному решению на верхней поверхности нижнего диска перпендикулярно ее поверхности от центра к периферии жестко закреплены концентрические перфорированные кольца, высота которых уменьшается от центра к периферии соразмерно уменьшению вертикального зазора между впадинами дугообразных канавок нижнего и верхнего дисков. Отверстия в перфорированных кольцах выполнены коническими с диаметром большего основания на внешней стороне колец. Диаметр меньшего основания уменьшается от центра дисков к их периферии от (0,5…1)D_max во внутреннем кольце до (1…2)d_max во внешнем кольце.This is achieved by the fact that the centrifugal disk grinder comprises a cylindrical body with loading and unloading nozzles, oppositely rotating upper and lower disks. On the upper surface of the lower disk and on the lower surface of the upper disk, arcuate grooves of a semicircular cross section are made, which are directed on the lower and upper disks in opposite directions. The vertical gap between the hollows of the arcuate grooves of the lower and upper disks decreases from the center to the periphery and is equal to (1 ... 2) D _max in the central part of the disks and (1 ... 2) d _max at their periphery, where D _max is the maximum particle size of the starting material , d _max - the maximum particle size of the finished product. The upper surface of the lower disk and the lower surface of the upper disk are conical with an inclination angle of the generatrix α> ϕ, where ϕ is the angle of repose of the material. According to the proposed solution, concentric perforated rings are rigidly fixed on the upper surface of the lower disk perpendicular to its surface from the center to the periphery, the height of which decreases from the center to the periphery in proportion to the decrease in the vertical gap between the valleys of the arcuate grooves of the lower and upper disks. The holes in the perforated rings are conical with a diameter of a larger base on the outer side of the rings. The diameter of the smaller base decreases from the center of the disks to their periphery from (0.5 ... 1) D _max in the inner ring to (1 ... 2) d _max in the outer ring.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1 (нижний диск); на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 1 (верхний диск), фиг. 4 - вид Г на фиг. 1.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a section AA in FIG. 2; in FIG. 2 - section BB in FIG. 1 (lower disk); in FIG. 3 is a section bb in FIG. 1 (upper disk), FIG. 4 is a view D in FIG. 1.

Центробежный дисковый измельчитель содержит цилиндрический корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками. К загрузочному патрубку 2 прикреплен верхний диск 4. В нижней части корпуса 1 расположен нижний вал 5, к которому жестко, например сваркой, прикреплен нижний 6 диск. Верхняя поверхность нижнего 6 диска и нижняя поверхность верхнего 4 диска выполнены коническими с углом α наклона образующей α>ϕ, где ϕ - угол естественного откоса материала. На верхней поверхности нижнего 6 диска и на нижней поверхности верхнего 4 диска имеются дугообразные канавки 7 и 8, соответственно, полукруглого поперечного сечения, которые на нижнем 6 и верхнем 4 дисках направлены в противоположные стороны. Глубина дугообразных канавок 7 и 8 полукруглого поперечного сечения нижнего 6 и верхнего 4 дисков уменьшается от центра к периферии, при этом вертикальный зазор между впадинами дугообразных канавок 7 и 8 равен (1…2)D_max в центральной части дисков 4 и 6 и (1…2)d_max - на их периферии, где d_max - максимальный размер частиц готового продукта. На верхней поверхности нижнего диска 6 перпендикулярно ее поверхности от центра к периферии жестко закреплены, например сваркой, концентрические перфорированные кольца 9, высота которых уменьшается от центра к периферии соразмерно уменьшению вертикального зазора между впадинами дугообразных канавок 7 и 8 соответственно нижнего 6 и верхнего 4 дисков. Отверстия 10 в перфорированных кольцах 9 выполнены коническими с диаметром большего основания на внешней стороне колец 9. Диаметр меньшего основания уменьшается от центра дисков к их периферии от (0,5…1)D_max во внутреннем кольце до (1…2)d_max во внешнем кольце.The centrifugal disk grinder contains a cylindrical body 1 with loading 2 and discharge 3 nozzles. An upper disk 4 is attached to the loading pipe 2. In the lower part of the housing 1 there is a lower shaft 5, to which the lower 6 disk is rigidly attached, for example by welding. The upper surface of the lower 6 disk and the lower surface of the upper 4 disk are conical with an angle α of inclination of the generatrix α> ϕ, where ϕ is the angle of repose of the material. On the upper surface of the lower 6 disk and on the lower surface of the upper 4 disk there are arcuate grooves 7 and 8, respectively, of a semicircular cross section, which are directed in opposite directions on the lower 6 and upper 4 disks. The depth of the arcuate grooves 7 and 8 of the semicircular cross section of the lower 6 and upper 4 discs decreases from the center to the periphery, while the vertical gap between the hollows of the arcuate grooves 7 and 8 is (1 ... 2) D _max in the central part of the discs 4 and 6 and (1 ... 2) d _max - at their periphery, where d _max - the maximum particle size of the finished product. On the upper surface of the lower disk 6, perpendicular to its surface from the center to the periphery, concentric perforated rings 9 are rigidly fixed, for example by welding, the height of which decreases from the center to the periphery in proportion to the decrease in the vertical gap between the hollows of the arcuate grooves 7 and 8 of the lower 6 and upper 4 disks, respectively. The holes 10 in the perforated rings 9 are made conical with the diameter of the larger base on the outer side of the rings 9. The diameter of the smaller base decreases from the center of the discs to their periphery from (0.5 ... 1) D _max in the inner ring to (1 ... 2) d _max in outer ring.

Для исключения заклинивания вертикального зазора между впадинами дугообразных канавок 7 и 8, образованного их суммарной глубиной и расстоянием между верхним 4 и нижним 6 дисками, предусмотрена пружинная опора 11, посредством которой верхний 4 диск крепится к загрузочному патрубку 2.To prevent jamming of the vertical gap between the hollows of the arcuate grooves 7 and 8, formed by their total depth and the distance between the upper 4 and lower 6 discs, a spring support 11 is provided by means of which the upper 4 disc is attached to the loading nozzle 2.

Центробежный дисковый измельчитель работает следующим образом. Измельчаемый материал, например известняк влажностью до 2%, попадает в загрузочный патрубок 2, затем на верхнюю поверхность нижнего диска 6, вращающегося от нижнего вала 5. Под действием центробежной силы частицы перемещаются по траекториям дугообразных канавок 7 полукруглого поперечного сечения на нижнем диске 6. При данном перемещении во время встречного вращения дисков 4 и 6 частицы материала периодически перетекают снизу вверх в дугообразные канавки 8 полукруглого поперечного сечения верхнего диска 4. При противоположном направлении вращения верхнего диска 4 и нижнего диска 6 переменно-противоположное движение частиц в дугообразных канавках 7 и 8 имеет высокочастотный циклический характер. Вследствие этого интенсивность движения частиц в дугообразных канавках 7 и 8 возрастает. Здесь возникают нагрузки на измельчаемый материал, связанные с раздавливающими силами, создаваемыми противоположно вращающимися верхним 4 и нижним 6 дисками с дугообразными канавками 7 и 8 полукруглого поперечного сечения, направленными в противоположные стороны. При этом частицы материала многократно перетекают из дугообразных канавок 7 в дугообразные канавки 8 и обратно во время противоположного вращения верхнего 4 и нижнего 6 дисков. При достижении частицами перфорированного кольца 9, закрепленного на нижнем диске 6, частицы, имеющие необходимую крупность, проходят через отверстия 10 данного кольца. Более крупные частицы скапливаются перед кольцом 9 и измельчаются за счет раздавливания и истирания между рабочими поверхностями верхнего 4 и нижнего 6 дисков до тех пор, пока не пройдут через отверстия 10 перфорированного кольца 9. Перед внешним перфорированным кольцом 9 происходит аналогичный процесс разделения частиц по крупности и дополнительного измельчения крупных частиц. Недробимые куски материала разгружаются за счет поднятия верхнего диска 4 при сжатии пружинных опор 11. Готовый продукт вылетает из корпуса 1 через разгрузочный патрубок 3. Для обеспечения интенсивного движения частиц от центра верхнего и нижнего дисков 4 и 6 к их периферии верхняя поверхность нижнего диска 6 и нижняя поверхность верхнего диска 4 выполнены коническими с углом наклона образующей α>ϕ, где ϕ - угол естественного откоса материала. Для исключения забивания материалом отверстий 10 перфорированных колец 9 они выполнены коническими с большим основанием на внешней стороне каждого кольца 9.Centrifugal disk grinder operates as follows. The crushed material, for example, limestone, with a humidity of up to 2%, enters the loading pipe 2, then onto the upper surface of the lower disk 6, which rotates from the lower shaft 5. Under the action of centrifugal force, the particles move along the trajectories of the arcuate grooves 7 of a semicircular cross section on the lower disk 6. When This movement during the counter-rotation of the disks 4 and 6, the particles of material periodically flow from the bottom up into the arcuate grooves 8 of the semicircular cross section of the upper disk 4. With the opposite direction of When moving the upper disk 4 and lower disk 6, the alternately opposite movement of particles in the arcuate grooves 7 and 8 has a high-frequency cyclic character. As a result, the intensity of particle motion in the arcuate grooves 7 and 8 increases. Here there are loads on the crushed material associated with crushing forces created by oppositely rotating upper 4 and lower 6 discs with arcuate grooves 7 and 8 of a semicircular cross section directed in opposite directions. In this case, the particles of material repeatedly flow from the arcuate grooves 7 into the arcuate grooves 8 and vice versa during the opposite rotation of the upper 4 and lower 6 disks. When the particles reach the perforated ring 9, mounted on the lower disk 6, particles having the required size pass through the holes 10 of this ring. Larger particles accumulate in front of ring 9 and are crushed by crushing and abrasion between the working surfaces of the upper 4 and lower 6 disks until they pass through holes 10 of the perforated ring 9. A similar process of particle separation occurs before the external perforated ring 9 and additional grinding of large particles. Imperishable pieces of material are unloaded by lifting the upper disk 4 while compressing the spring supports 11. The finished product flies out of the housing 1 through the discharge pipe 3. To ensure intensive movement of particles from the center of the upper and lower disks 4 and 6 to their periphery, the upper surface of the lower disk 6 and the lower surface of the upper disk 4 is made conical with an angle of inclination of the generatrix α> ϕ, where ϕ is the angle of repose of the material. To avoid clogging the material of the holes 10 of the perforated rings 9, they are made conical with a large base on the outside of each ring 9.

Конструкция центробежного дискового измельчителя с противоположно вращающимися нижним 6 и верхним 4 дисками, имеющими конические рабочие поверхности, на которых выполнены дугообразные канавки 7 и 8 полукруглого поперечного сечения, которые направлены на нижнем 6 и верхнем 4 дисках в противоположные стороны, а также с концентрическими перфорированными кольцами 9, высота которых уменьшается от центра к периферии, позволяет увеличивать концентрацию материала перед концентрическими перфорированными кольцами 9, разделять частицы по крупности по мере их движения между верхним 4 и нижним 6 дисками от центра к периферии. Таким образом, повышение концентрации материала в рабочем пространстве между верхним и нижним дисками приводит к повышению раздавливающих нагрузок на крупные частицы материала, а своевременный отвод мелких частиц в сторону разгрузки обеспечивает селективное воздействие на частицы в зависимости от их размеров.The design of a centrifugal disk grinder with oppositely rotating lower 6 and upper 4 disks having conical working surfaces on which arcuate grooves 7 and 8 are made of semicircular cross-section, which are directed on the lower 6 and upper 4 disks in opposite directions, as well as with concentric perforated rings 9, the height of which decreases from the center to the periphery, allows to increase the concentration of the material in front of concentric perforated rings 9, to separate particles and as they move between the upper 4 and lower disc 6 from the center to the periphery. Thus, an increase in the concentration of material in the working space between the upper and lower disks leads to an increase in crushing loads on large particles of the material, and the timely removal of small particles to the discharge side provides a selective effect on the particles depending on their size.

Все вышесказанное позволит повысить эффективность процесса измельчения и увеличить производительность по готовому классу измельчаемого материала.All of the above will improve the efficiency of the grinding process and increase productivity in the finished class of crushed material.

Claims

A centrifugal disk grinder, comprising a cylindrical body with loading and unloading nozzles, oppositely rotating upper and lower disks, arcuate grooves of a semicircular cross section are made on the upper surface of the lower disk and on the lower surface of the upper disk, which are directed in opposite directions on the lower and upper disks, when this vertical gap between the hollows of the arcuate grooves of the lower and upper disks decreases from the center to the periphery and is equal to (1 ... 2) D _max in the Central part of claims and (1 ... 2) d _max - at their periphery, where D _max - the maximum particle size of the starting material, d _max - the maximum particle size of the finished product, the upper surface of the lower disk and the lower surface of the upper disk are made conical with an inclination angle α> ϕ, where ϕ is the angle of repose of the material, characterized in that on the upper surface of the lower disk perpendicular to its surface from the center to the periphery, concentric perforated rings are rigidly fixed, the height of which decreases proportionally from the center to the periphery mensheniyu vertical gap between the troughs arcuate grooves of the lower and upper discs holes in perforated rings are conical with a diameter larger base on the outside of the rings, with smaller base diameter decreases from the disc center to its periphery by (0.5 ... 1) D _max in the inner ring to (1 ... 2) d _max in the outer ring.