CC BY
17Воронов В. П., канд. физ.-мат. наук, проф., Семикопенко И. А., канд. техн. наук, доц., Пензев П. П., аспирант
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
ДЕЗИНТЕГРАТОР С ВНУТРЕННЕЙ КЛАССИФИКАЦИЕЙ ИЗМЕЛЬЧАЕМОГО
МАТЕРИАЛА
В данной работе предлагается описание конструкции камеры помола дезинтегратора, в которой предусмотрено совмещение процессов измельчения и классификации материала. Получена математическая зависимость, определяющая количественные соотношения между конструктивным параметром 8, граничным размером конечного продукта dгр и коэффициентом трения материала вдоль рабочей поверхности ударного элемента.
Ключевые слова: ударный элемент, прутковая решетка, разгрузочный патрубок_
Среди широкого спектра оборудования ударно-центробежного действия для помола и активации мягких малоабразивных материалов наибольший интерес представляют дезинтеграторы [1].
В дезинтеграторах обработка материала осуществляется свободным нестесненным соударением частиц измельчаемого материала с ударным элементом. Основные особенности и эффекты обработки определяются скоростью и характером этих соударений. Одним из недос-
татков работы дезинтеграторов при центральной загрузке является отсутствие классификации материала в процессе его измельчения, что сказывается на увеличении энергетических затрат и несколько расширяет гранулометрический состав готового продукта.
В данной работе предлагается описание конструкции камеры помола дезинтегратора, в которой предусмотрено совмещение процессов измельчения и классификации материала (рис.1).
Рисунок 1. Камера помола дезинтегратора с внутренней классификацией измельчаемого материала
Дезинтегратор представляет собой два вращающиеся в противоположные стороны роторы 1 с ударными элементами 2 прямоугольной формы, которые расположены по концентрическим окружностям. Ударные элементы одного ротора располагаются между ударными элементами другого ротора. Роторы насажены на валы электродвигателей, расположенные на одной геометрической оси.
В периферийной части корпуса жестко смонтирован классифицирующий узел 3 (сепаратор), представляющий собой прутковую
решетку, при этом отражательные прутки расположены между собой на расстоянии, позволяющем ограничить конечный размер частиц измельченного продукта. В сепараторе имеется тангенциальный патрубок 4 для разгрузки наиболее крупных кусков материала. В верхней части корпуса располагается загрузочный патрубок 5, для разгрузки готового продукта имеются два нормально расположенных патрубка 6. Поперечный разрез камеры помола представлен на рис. 2.
А-А
Рисунок 2. Поперечный разрез камеры помола
Дезинтегратор работает следующим образом. Исходный материал направляется через загрузочный патрубок 5 в зону действия шнека 7, расположенного на одном из приводных валов и затем в центральную часть помольной камеры. В камере помола материал под действием центробежных сил отбрасывается на периферию, где происходит измельчение путем воздействия на частицы материала со стороны ударных элементов 2. Измельченный материал под действием центробежной силы направляется в зону действия прутковой решетки 3. Наиболее крупные куски материала под действием центробежной силы направляются в тангенциальный разгрузочный патрубок 4 и затем на дополнительное измельчение в загрузочный патрубок.
Частицы мелкой фракции материала подхватываются воздушным потоком и начинают
вращаться внутри камеры помола вдоль ряда отражательных прутков, многократно ударяясь об них. При этом, согласно исследованиям М.А. Гольдштика [2], траектория движения частиц вдоль ряда отражательных прутков представляет собой скачкообразную нисходящую спираль. За счет центробежной силы у поверхности отражательных прутков создается зона повышенного давления воздуха. Это приводит к тому, что воздух вместе с частицами мелкой фракции материала проходят через зазоры между отражательными прутками и выводятся в нормально расположенные патрубки 6. Вследствие того, что тангенциальная скорость воздуха и частиц материала у отбойной поверхности отражательных стержней значительно выше, чем их радиальная скорость в зазорах 5, то радиальный поток воз-
духа будет подхватывать только частицы мелкой фракции материала, размер которых меньше размера зазоров 8 .
Согласно исследованиям [3], основное влияние на размер граничного зерна разделения
оказывают радиальная и тангенциальная скорости движения частицы материала в зоне действия прутковой решетки (рис. 3).
Рисунок. 3. Схема движения частицы материала в зоне действия прутковой решетки
Если соударение частицы с рабочей поверхностью прутковой решетки принять неупругим, то данная частица материала за время t прохождения отрезка 8 - успеет в ради-
альном направлении переместиться на величину S ^гр/2, и будет вынесена из камеры помола в готовый продукт.
Радиальная составляющая скорости частицы, вылетающей с ударного элемента последнего ряда, согласно результатам работы [4], определяется по формуле
Уя = к0ш С°5Р0™Р0 . (1) 2|
При радиальном расположении ударных элементов в соотношении (1) угол Р0 = 0, что приводит к следующему выражению:
п ш
Ук = К0 — = const
2|
(2)
Считая, что радиальная составляющая скорости частицы в соотношении (2) является постоянной величиной вдоль радиального направления движения, тогда за время t прохождения пути 8 - 0^гр частице материала для прохода межпруткового зазора необходимо пройти путь не менее чем 0,5dгp .
На основании сказанного можно записать следующее выражение
<
d
ё--^
_2_
2 л
Согласно (3) находим, что dр
ё 1 + 2л). (4)
Таким образом, выражение (4) устанавливает количественные соотношения между конструктивным параметром 8 , граничным размером конечного продукта dгp и коэффициентом трения материала вдоль рабочей поверхности ударного элемента.
В результате применения классифицирующего узла внутри камеры помола дезинтегратора уменьшаются затраты энергии на помол и повышается тонкость готового продукта.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Основы производства силикальцитных изделий. М.- Л.: Стройиздат, 1962. - 636 с.
2. Гольдштик, М.А. Вихревые потоки. Новосибирск: Наука, 1981. - 386с.
3. Левданский, Э.И. Разработка газоцентробежных аппаратов для разделения крупнодисперсных гетерогенных систем. Диссертация д.т.н.: 05.17.08. - Минск, 1989. - 395с.
4. Воронов, В.П. Теоретические исследования скорости движения частиц материала вдоль поверхности ударного элемента мельницы де-зинтеграторного типа / В.П. Воронов, И.А. Се-микопенко П.П. Пензев // Известия ВУЗов. Строительство, № 11-12, 2008, С. 93-96.
(3)
2
