close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 06630

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6630
(13) C1
(19)
7
(51) B 02C 19/06
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ВИХРЕВОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ
И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 20010516
(22) 2001.06.08
(46) 2004.12.30
(71) Заявитель: Сорокин Владимир Владимирович (BY)
(72) Автор: Сорокин Владимир Владимирович (BY)
(73) Патентообладатель: Сорокин Владимир
Владимирович (BY)
BY 6630 C1
(57)
1. Способ вихревого измельчения материалов, заключающийся в том, что подают газовые струи под углом к радиусу зоны измельчения, образованной боковой цилиндрической и торцевыми стенками, со скоростью, достаточной для образования вихря, затем
вводят в вихрь измельчаемые частицы и выводят полученную пылегазовую смесь через
отверстия в боковой цилиндрической и торцевых стенках, отличающийся тем, что на выходе из зоны измельчения формируют основной струйный поток из пылегазовых смесей,
выходящих через отверстия в боковой цилиндрической стенке, и струйные потоки из пылегазовых смесей, выходящих через отверстия в торцевых стенках, которые затем вводят
в основной струйный поток под углом к нему.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что струйные потоки, сформированные из пылегазовых смесей, выходящих через отверстия в торцевых стенках, вводят в основной
струйный поток под углом 45-120°.
Фиг. 1
BY 6630 C1
3. Устройство для вихревого измельчения материалов, содержащее боковую цилиндрическую и торцевые стенки, образующие зону измельчения, на которых выполнены отверстия для ввода газа и твердых частиц и вывода полученной пылегазовой смеси, отличающееся тем, что устройство снабжено патрубком вывода пылегазовой смеси от боковой стенки и системой вывода пылегазовой смеси от торцевых стенок, соединенных с
зоной взаимодействия пылегазовых струй через устройства формирования пылегазовых
струй, причем отношение суммы площадей отверстий вывода пылегазовой смеси на боковой стенке к сумме площадей отверстий вывода пылегазовой смеси на торцевых стенках
выполнено в пределах 0,1-0,3.
(56)
RU 2056171 C1, 1996.
SU 1331559 A1, 1987.
RU 2057588 C1, 1996.
Изобретение относится к способам получения дисперсных порошков, суспензий, аэрозолей для тонкого и сверхтонкого измельчения материалов, а именно к способу вихревого
измельчения материалов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности: химической, строительной, цементной, пищевой, медицинской и других.
Известен способ вихревого измельчения материалов, заключающийся в том, что подают
газовые струи под углом к радиусу зоны измельчения, образованной боковой цилиндрической и торцевыми стенками, со скоростью, достаточной для образования вихря, затем вводят в вихрь измельчаемые частицы и выводят полученную пылегазовую смесь через отверстия в боковой цилиндрической и торцевых стенках [1]. Данный способ измельчения обеспечивает повышение коэффициента полезного использования энергии потока внутри зоны
измельчения за счет стабилизации струй газа, но не изменяет значений скоростей пылегазовых потоков, выходящих из зоны измельчения через боковую и торцевую стенки.
Недостатком данного способа измельчения является относительно невысокий коэффициент полезного использования энергии потока на измельчение, связанный с высокими
скоростями пылегазовых потоков, выходящих из зоны измельчения через отверстия в боковой и торцевых стенках.
Известно устройство для измельчения материалов [1], содержащее боковую цилиндрическую и торцевые стенки, образующие зону измельчения, на которых выполнены отверстия для ввода газа и твердых частиц и вывода полученной пылегазовой смеси. Устройство обладает теми же недостатками, что и вышеописанный способ.
Известен способ вихревого измельчения материалов, заключающийся в том, что подают газовые струи под углом к радиусу зоны измельчения, образованной боковой цилиндрической и торцевыми стенками, со скоростью, достаточной для образования вихря, затем вводят в вихрь измельчаемые частицы и выводят полученную пылегазовую смесь через отверстия в боковой цилиндрической и торцевых стенках [2]. Данный способ
измельчения обеспечивает повышение коэффициента полезного использования энергии
потока внутри зоны измельчения за счет использования для разрушения частиц кроме
центробежных сил, также поперечных сил Магнуса, но не изменяет значений скоростей
пылегазовых потоков, выходящих из зоны измельчения через боковую и торцевую стенки.
Недостатком данного способа измельчения является относительно невысокий коэффициент полезного использования энергии потока на измельчение, связанный с высокими
скоростями пылегазовых потоков, выходящих из зоны измельчения через отверстия в боковой и торцевых стенках.
2
BY 6630 C1
Известно устройство для измельчения материалов [2], содержащее боковую цилиндрическую и торцевые стенки, образующие зону измельчения, на которых выполнены отверстия для ввода газа и твердых частиц и вывода полученной пылегазовой смеси.
Устройство обладает теми же недостатками, что и вышеописанный способ.
Известен способ вихревого измельчения материалов, принятый нами за прототип, заключающийся в том, что подают газовые струи под углом к радиусу зоны измельчения,
образованной боковой цилиндрической и торцевыми стенками, со скоростью, достаточной для образования вихря, затем вводят в вихрь измельчаемые частицы и выводят полученную пылегазовую смесь через отверстия в боковой цилиндрической и торцевых стенках [3]. Данный способ измельчения обеспечивает повышение коэффициента полезного
использования энергии потока внутри зоны измельчения за счет оптимального распределения расходов пылегазовой смеси, удаляемых через боковую и торцевые стенки, но не
изменяет значений скоростей пылегазовых потоков, выходящих из зоны измельчения через боковую и торцевую стенки.
Недостатком данного способа измельчения является относительно невысокий коэффициент полезного использования энергии потока на измельчение, связанный с высокими
скоростями пылегазовых потоков, выходящих из зоны измельчения через отверстия в боковой и торцевых стенках. Высокая энергия пылегазовых потоков, выходящих из зоны
измельчения через отверстия, бесполезно теряется в отводных трубопроводах.
Известно устройство для измельчения материалов [3], содержащее боковую цилиндрическую и торцевые стенки, образующие зону измельчения, на которых выполнены отверстия для ввода газа и твердых частиц и вывода полученной пылегазовой смеси. Устройство обладает теми же недостатками, что и вышеописанный способ.
В основу изобретения положена задача создания способа и устройства вихревого измельчения материалов, позволяющее так отводить пылегазовую смесь в процессе вихревого измельчения, чтобы обеспечить повторное соударение измельчаемых частиц друг с
другом после выхода частиц из зоны измельчения.
Поставленная задача достигается тем, что в способе вихревого измельчения материалов
подают газовые струи под углом к радиусу зоны измельчения, образованной боковой цилиндрической и торцевыми стенками, со скоростью, достаточной для образования вихря,
затем вводят в вихрь измельчаемые частицы и выводят полученную пылегазовую смесь через отверстия в боковой цилиндрической и торцевых стенках. Отличительной особенностью изобретения является то, что на выходе из зоны измельчения формируют основной
струйный поток из пылегазовых смесей, выходящих через отверстия в боковой цилиндрической стенке, и струйные потоки из пылегазовых смесей, выходящих через отверстия в
торцевых стенках, которые затем вводят в основной струйный поток под углом к нему.
Струйные потоки, сформированные из пылегазовых смесей, выходящих через отверстия в торцевых стенках, вводят в основной струйный поток под углом 45-120°.
Предлагаемый способ может быть осуществлен в устройстве для вихревого измельчения материалов, содержащем боковую цилиндрическую и торцевые стенки, образующие
зону измельчения, на которых выполнены отверстия для ввода газа и твердых частиц и
вывода полученной пылегазовой смеси. Отличительной особенностью изобретения является то, что устройство снабжено патрубком вывода пылегазовой смеси от торцевых стенок, соединенных с зоной взаимодействия пылегазовых струй через устройства формирования пылегазовых струй, причем отношение суммы площадей отверстий вывода пылегазовой смеси на боковой стенке к сумме площадей отверстий вывода пылегазовой смеси на
торцевых стенках выполнено в пределах 0,1-0,3.
Такое устройство обеспечивает увеличение коэффициента измельчения материала без
увеличения удельных затрат энергии. Эффект объясняется тем, что коэффициент измельчения материала зависит от соотношения количеств движения соударяющихся пылегазовых потоков. При проходном сечении на боковой стенке менее 0,1 части от площадей от3
BY 6630 C1
верстий вывода пылегазовой смеси на торцевых стенках, количество движения смеси, поступающей через торцевые стенки, в 5-10 раз превосходит количество движения смеси,
поступающей через боковые стенки, и эффективность соударения резко уменьшается. При
проходном сечении на боковой стенке более 0,3 части от площадей отверстий вывода пылегазовой смеси на торцевых стенках количество движения смеси, поступающей через
торцевые стенки, в 5-8 раз меньше количества движения смеси, поступающей через боковые стенки, и эффективность соударения вновь снижается.
На фиг. 1 представлен вид спереди, а на фиг. 2 - вид сверху с разрезом по зоне измельчения устройства для вихревого измельчения материалов.
Устройство на фиг. 1 и 2 реализует способ вихревого измельчения материалов.
Устройство содержит корпус 1, зону измельчения 2, образованную боковой цилиндрической стенкой 3 и торцевыми стенками 4. К корпусу 1 крепится патрубок ввода сжатого газа 5. Боковая цилиндрическая стенка 3 снабжена отверстиями вывода пылегазовой
смеси из зоны измельчения 6. Торцевые стенки 4 также снабжены отверстиями вывода
пылегазовой смеси из зоны измельчения 7. К корпусу 1 крепится патрубок вывода пылегазовой смеси от боковой стенки 8. Верхняя и нижняя торцевые стенки снабжены системой вывода пылегазовой смеси от торцевых стенок 9. Над верхней системой вывода пылегазовой смеси от торцевых стенок 9 расположено устройство загрузки измельчаемого материала 10. Патрубок вывода пылегазовой смеси от боковой стенки 8 и системы вывода
пылегазовой смеси от торцевых стенок 9 через устройства формирования пылегазовых
струй 11 соединены с зоной взаимодействия пылегазовых струй 12. К зоне взаимодействия пылегазовых струй 12 крепится патрубок отвода измельченного материала 13.
Устройство работает следующим образом. Через патрубок ввода 5, установленный на
корпусе 1, сжатый газ вводится в зону измельчения 2, а через верхнюю торцевую стенку 4
из устройства загрузки 10 подается измельчаемый материал. Струя газа, формируемая в
патрубке ввода 5, входит в зону измельчения 2 и образует вихрь со скоростью вращения,
выше входной. Твердые частицы подаваемого материала, взаимодействуя между собой и
стенками 3 и 4, измельчаются. Измельченный материал удаляется из зоны измельчения 2
через отверстия вывода пылегазовой смеси 6 и 7, патрубок 8 и системы вывода пылегазовой смеси 9 и попадает в устройства формирования пылегазовых струй 11. Высокоскоростные разнонаправленные пылегазовые струи сталкиваются в зоне 12, в результате чего
происходит доизмельчение материала. Доизмельченный материал выходит из устройства
через патрубок 13.
Из вышеприведенного следует, что газовые струи подают под углом к радиусу зоны
измельчения, образованной боковой цилиндрической и торцевыми стенками, со скоростью, достаточной для образования вихря. Затем вводят в вихрь измельчаемые частицы и
выводят полученную пылегазовую смесь через отверстия в боковой цилиндрической и
торцевых стенках. На выходе из зоны измельчения формируют основной струйный поток
из пылегазовых смесей, выходящих через боковую цилиндрическую стенку, и струйные
потоки из пылегазовых смесей, выходящих через торцевые стенки, и вводят последние
под углом к основному струйному потоку. Струйные потоки, сформированные из пылегазовых смесей, выходящих через торцевые стенки, вводят в основной струйный поток под
углом 45-120°.
Приводим сравнительные данные двух способов измельчения материалов: с формированием пылегазовых струй и взаимодействием струй и без взаимодействия струй (прототип [3]).
Исходные условия следующие: измельчаемый материал - 40 г нитрида бора с исходным
размером частиц от 1,0 до 1,4 мм, расход подаваемого воздуха составил 3,5 н.куб.м/мин при
давлении 0,32 МПа, длительность измельчения 8 с.
Результаты сведены в табл. 1.
4
BY 6630 C1
Таблица 1
С взаимодействием струй
Без взаимодействия струй
Угол взаимодействия,
0
45
90
120
135
град.
Размер измельченной
0,5-3,0 0,4-2,9 0,3-2,7 0,4-2,9 0,5-3,0
фракции, мкм
0,5-3,0
Как видно из таблицы, лучшие результаты при измельчении сверхтвердого материала
нитрида бора были получены описанным выше способом при использовании приема формирования пылегазовых струй и их взаимодействия. Этот способ воздействия позволяет
получить наиболее мелкий помол частиц за то же время.
Экспериментальные исследования тонины помола материала при дополнительном соударении основного струйного потока из пылегазовых смесей, выходящих через боковую
цилиндрическую стенку, и струйных потоков из пылегазовых смесей, выходящих через
торцевые стенки, показали, что такой способ позволяет проводить помол материала либо
за более короткое время, либо получать суммарную площадь поверхности частиц в единице массы на 8-10 % большую, чем у прототипа. Углы взаимодействия потоков 45-120°.
При углах взаимодействия потоков меньших 45° и больших 120° соударяющиеся частицы
не дают улучшения тонины помола.
Физическая сущность эффекта заключается в столкновении частиц материала, движущихся с большой скоростью, между собой и их разрушение за счет высокой кинетической энергии пылегазовых потоков, выходящих из зоны измельчения. Вероятность разрушения при столкновении зависит от угла соударения частиц, достигая максимума при угле
90°. При этом наблюдается снижение уровня абразивного износа аппаратуры классификации и улавливания получаемого порошка.
Влияние отношения (G) площадей торцевых и боковых выводов на суммарную площадь поверхности частиц в единице массы нитрида бора представлено в табл. 2. Гранулометрический состав и площадь поверхности частиц в единице массы (S, кв.м/г) определялось на седиментографе MASTERSISER-2000. Расход пылегазовой смеси измерялся соплами Вентури. Регулирование расхода осуществлялось дросселированием торцевых
отверстий вывода пылегазовой смеси.
Таблица 2
G
S
0,05
3,35
0,08
3,37
0,1
3,43
0,15
3,65
0,2
3,67
0,3
3,45
0,35
3,36
0,4
3,35
Таким образом, устройство для вихревого измельчения материалов, в котором отношение суммы площадей отверстий вывода пылегазовой смеси на боковой стенке к сумме
площадей отверстий вывода пылегазовой смеси на торцевых стенках выполнено в пределах 0,1-0,3, позволяет получать большую до 8-10 % суммарную площадь поверхности частиц в единице массы продукта измельчения, за счет домола частиц при их столкновении в
разнонаправленных пылегазовых струях.
Использование способа вихревого измельчения материалов и устройство для его осуществления позволяет получить измельченный продукт за более короткое время или более
тонкий порошок за то же время при тех же затратах энергии.
5
BY 6630 C1
Источники информации:
1. Патент РФ 2029621. Способ вихревого измельчения материала. МПК В 02С 19/06,
1995.
2. Патент Российской Федерации 2056172. Способ вихревого измельчения материалов
и устройство для его осуществления, МПК В 02С 19/06, 1996.
3. Патент Российской Федерации 2056171. Способ вихревого измельчения материалов
и устройство для его осуществления, МПК В 02С 19/06, 1996.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
181 Кб
Теги
06630, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа