Изобретение относится к устройствам для измельчения различных материалов и может найти применение в строительной, химической, горной, пищевой, а также, в других отраслях промышленности.

Известна вихревая мельница по патенту ЕРО 122608, публ. 1984 г. Вихревая мельница содержит последовательно размещенные на одном валу два ротора для грубого и тонкого помола. Ротор для грубого помола содержит закрепленные на втулке цилиндрические опорные элементы. Мелющие элементы, в виде вертикально расположенных пластин установлены в радиальных пазах опорных элементов и закреплены в них с помощью дисков, разделяющих ряды опорных элементов и закрывающих их сверху и снизу. Мелющие элементы статора представляют собой закрепленные на внутренней стороне корпуса вкладки с прямоугольным профилем в поперечном сечении. Ряды вкладок разделены по вертикали кольцами, частично перекрывающими пазы мелющих элементов. Ротор для более тонкого помола содержит мелющие элементы, представляющие собой вкладки с прямоугольным профилем в поперечном сечении. Мелющие элементы статора представляют собой вкладки с треугольным профилем в поперечном сечении. Ряды мелющих элементов статора также отделены друг от друга горизонтальными перегородками, частично перекрывающими пазы в мелющих элементах. Каналы, образованные мелющими элементами ротора и статора позволяют обеспечить более частое столкновение частиц с мелющими элементами.

Недостатками известной мельницы являются сложность конструкции и неудобство регулировки степени помола, обусловленное необходимостью демонтажа ро тора и замены мелющих элементов.

Наиболее близкой к изобретению является вихревая мельница по патенту МХ201201 1 361 , публ. 2012 г., содержащая ротор, статор, мелющие элементы, на боковой поверхности ротора размещены фланцы с радиальными удлиненными отверстиями. В отверстиях фланцев посредством болтов закреплены мелющие элементы в виде П-образных пластин. Благодаря удлиненной форме отверстий во фланцах можно изменять радиальное положение мелющих элементов относительно оси ротора. Ряды мелющих элементов также отделены друг от друга фланцами без мелющих элементов. Известная мельница обеспечивает эффективный помол благодаря наличию вихревых карманов, образованных боковыми частями мелющих элементов, фланцами и боковой поверхностью ротора. Возможность изменения радиального положения каждого ряда мелющих элементов ротора позволяет регулировать величину помольного зазора без замены мелющих инструментов, что упрощает регулировку степени помола.

Недостатками вихревой мельницы являются сложная конструкция мелющих элементов, отсутствие возможности профилирования полостей между режущими кромками мелющих элементов для оптимизации траектории движения частиц обрабатываемого материала с целью увеличения скорости их соударений. Необходимость отдельного перемещения каждого мелющего элемента при регулировке помольного зазора усложняет эксплуатацию мельницы.

Технической задачей изобретения являются упрощение конструкции вихревой мельницы, повышение технологичности изготовления, упрощение регулировки степени помола при обеспечении высокой эффективности помола.

Технический результат достигается в вихревой мельнице, содержащей ротор, статор, мелющие элементы, установленные с возможностью радиального перемещения, ротор и статор собраны из плоских колец, изготовленных из листовой стали, в кромках всех или части (большего количества) плоских колец выполнены иыемки. чередующиеся с прорезями. Выемки и прорези в кольцах образуют пазы на обращенных друг к другу поверхностях ротора и статора. В пазах, образованных прорезями, размещены мелющие элементы, выполненные в виде пластин (далее используется также термин «мелющие пластины»).

Преимущественно, ротор и статор содержат, по меньшей мере, по одному плоскому кольцу с прорезями. Такие плоские кольца выполнены без выемок, и перекрывают пазы, образованные выемками других плоских колец. Выемки в кольцах, мелющие элементы и перекрывающие выемки кольца образуют вихревые карманы, в осевом направлении разделенные по длине на ступени размола плоскими кольцами без выемок, а по образующей, по ширине - мелющими элементами.

Преимущественно, для обеспечения радиального перемещения мелющих элементов, они соединены с толкателями, один конец которых посредством штифта входит в зацепление с пазом, имеющим концы, разноудаленные от оси ротора, выполненным, например, в торцовом кольце, установленном с возможностью поворота.

Изготовление ротора и статора вихревой мельницы из листовой стали отличается высокой технологичностью и низкой себестоимостью за счет использования универсального оборудования для раскроя листового металла, что позволяет легко варьировать размерами ротора и статора, легко и точно обеспечить любую форму поперечного сечения вихревых карманов, в том числе, U-образную форму, наиболее эффективную для образования вихрей обрабатываемого материала.

Известно (ЕРО 122608, МХ201201 136), что для повышения степени помола увеличивают время нахождения обрабатываемого материала в зоне обработки путем замедления перемещения обрабатываемого материала вдоль ее оси. Согласно настоящего изобретения, в роторе и статоре плоские кольца с выемками и прорезями разделены, по меньшей мере, одним плоским кольцом, перекрывающим пазы, образованные выемками других плоских колец, и имеющим только прорези для ус тановки мелющих элементов. Длину полученных вихревых карманов легко варьировать, так как она задается количеством и толщиной плоских колец с выемками и прорезями, размещенных между плоскими кольцами, имеющими только прорези. Количество ступеней задержки определяется количеством плоских колец, перекрывающих вихревые карманы. Длина вихревых карманов в разных ступенях размола может быть сделана разной, путем изменения количества плоских колец с выемками, если это потребуется для улучшения качества размола.

Мелющие элементы ротора и статора имеют простую форму пластин, что упрощает их производство по сравнению с аналогами и позволяет легко обеспечить их радиальное перемещение в пазах при регулировке зазора между ними. Например, синхронное радиальное перемещение мелющих элементов можно обеспечить путем соединения мелющих элементов с толкателями, один конец которых посредством штифта входит в зацепление с пазом, имеющим концы, разноудаленные от оси ротора. Пазы с разноудаленными от оси ротора концами могут быть выполнены, например, во вспомогательном, торцовом кольце, имеющем возможность для поворота. При повороте торцового кольца изменяется радиальное положение мелющих элементов и соответственно, степень помола. Таким образом, степень помола можно легко изменять в эксплутационных условиях.

Изобретение поясняется рисунками:

фиг. 1 - общий вид вихревой мельницы;

фиг. 2 - вихревая мельница, вид сверху;

фиг. 3 - вихревая мельница в поперечном сечении;

фиг. 4 - ротор и статор с механизмом регулировки зазора между мелющими элементами, вид сверху; фиг. 5 - увеличенный фрагмент поперечного сечения ротора и статора;

фиг. 6 - плоское кольцо статора с прорезями и выемками;

фиг. 7 - плоское кольцо ротора с прорезями и выемками;

фи г. 8 - внутренняя поверхность статора и механизм регулировки зазора между мелющими элементами;

фиг. 9 - ротор с торцовыми кольцами, фиксирующими мелющие элементы;

фиг. 10 - плоское кольцо статора с прорезями, без выемок;

фиг. 1 1 - плоское кольцо ротора с прорезями, без выемок;

фиг. 1 2 - показано вихреобразование в выемках ротора и статора.

Вихревая мельница содержит расположенные на основании 1 статор 2 и ротор 3, отводящий продукты помола патрубок 4 и подводящий патрубок 5 (фиг. 1 , 3). Ось 6 ротора 3 соединена через приводной ремень с электродвигателем 7. Статор 2 и ротор 3 представляют собой сборки из плоских колец 8, 9, соответственно, изготовленных из листовой стали и зафиксированных болтами 10 и 1 1 (фиг. 3).

В кромках всех или части плоских колец 8а статора 2, выполнены выемки 12, чередующиеся с прорезями 13 (фиг. 5, 6). В кромках всех или части плоских колец 9а ротора, выполнены выемки 14, чередующиеся с прорезями 15 (фиг. 5, 7). Выемки 14 и прорези 1 5 в плоских кольцах 8, 9 образуют вертикальные пазы на обращенных друг к другу поверхностях ротора 3 и статора 2 (фиг. 8, 9).

Плоские кольца 86, 96, соответственно, статора 2 и ротора 3, имеющие только прорези под мелющие элементы, выполненные без выемок, перекрывают вертикальные пазы, образованные выемками 12, 14, соответственно статора 2 и ротора 3 (фиг. 8, 9, 10, 1 1). Таким образом, образуются ступени задержки для увеличения времени перемещения обрабатываемого материала в пазах.

В вертикальных пазах, образованных прорезями 13, 15 статора 2 и ротора 3, установлены мелющие элементы 16, 17, выполненные в форме пластин (фиг. 5, 8, 9).

Положение мелющих элементов 17 (мелющих пластин 1 7) в пазах ротора 3 фиксируется торцовыми кольцами 9в (фиг. 5, 9).

Положение мелющих элементов (мелющих пластин 16) в пазах статора 2 фиксируется в отверстиях внутренних концов толкателей 18 (фиг. 4, 5, 8). Второй наружный конец толкателей 18 установлен с возможностью взаимодействия посредством штифта с вспомогательными, торцовыми кольцами 8в. 8г статора 2. |Зспомогательные, торцовые кольца 8в, 8г, верхние и нижние, установлены с возможностью синхронного поворота вокруг оси ротора 3. Благодаря этому, совместно с толкателями 1 8, они образуют механизм регулировки зазора между мелющими элементами 16, 17. Для отведения внутренних концов толкателей 18 с мелющими пластинами 16 в направлении от центра в торцовых кольцах 8в выполнены пазы с разноудаленными от центра концами, которые воздействуют через штифты на наружные концы толкателей 18 при вращении вспомогательных торцовых колец 8в, 8г по часовой стрелке (фиг. 4, 8). Для перемещения мелющих пластин 16 к центру статора 2 в торцовых кольцах 8г вырезаны эксцентричные упоры 20, воздействующие через ш тифты на наружные концы толкателей 18 при вращении торцовых колец 8в, 8г против часовой стрелки.

Создание мельницы, согласно изобретению, начинается с изготовления плоских колец 8. 9 для ротора 3 и статора 2 на универсальном оборудовании для листового кроя металла. Сборка статора 2 и ротора 3 производится на одной станине. Статор 2 собирают из плоских колец 8 на станине и стягивают кольца болтами 10 (фиг. 3), крепящими всю конструкцию статора 2. На станине же, внутри статора 2. устанавливают вал 6 на подшипниковых опорах (фиг. 3). На одном конце вала аналогично статору 2 собирают ротор 3. В процессе сборки, до установки верхнего фиксирующего торцового плоского кольца 9в ротора 3 и верхних толкателей 1 8 статора 2 устанавливаются мелющие пластины 16, 17 (фиг. 5). Длину рабочей зоны мельницы, зазор между мелющими пластинами 16, 1 7, зазор между статором 2 и ро тором 3, количество ступеней задержки, размеры и конфигурацию вихревых карманов 22, устанавливают в зависимости от физических свойств размалываемого материала, заданной степени помола, фракции размалываемого материала и производительности мельницы. Например, для размола кусочков бумаги размерами от 1 0* 1 0 мм до 20*20 мм, размеры вихревого кармана 22 не должны быть меньше 4 сантиметров по длине и меньше 6 сантиметров по ширине, для обеспечения возникновения вихря с размалываемым материалом. С другой стороны, при увеличении количества вихревых карманов 22 по рабочим сторонам ротора 3 и статора 2 общая производительность мельницы будет расти. Поэтому ширина вихревых карманов 22 выбирается исходя из необходимых показателей производительности и качества размола. С торцов статора 2 устраивают подводящие и отводящие обрабатываемый материал каналы 5 и 4 (фиг. 1 ).

В процессе работы мельницы ротору 3 (фиг. 1) придается вращение, в отводящем канале создается разряжение, в подводящий канал подается обрабатываемый материал. Обрабатываемый материал поступает в зазор между ротором 3 и статором 2 и формирует с транспортным газом (воздухом) псевдоожиженный слой 21 (фиг. 12). Выемки в кольцах образуют в роторе 3 и статоре 2 вихревые карманы 22 (фиг. 12), в которых при вращении ротора 3 образуются вихри размалываемого материала 23. При перемещении вихревых карманов относительно друг друга при вращении ротора 3, вихри 23 размалываемого материала ударяют в псевдоожиженный слой 21 , а в определенные промежутки времени ударяют друг в друга в зоне повышенного давления, точке 24 (фиг. 12). Так же при вращении вихрей образуются зоны низкого давления 25. Перепады давления, при образовании вихрей и и роторе 3 и статоре 2, удваиваются по сравнению с конструкциями, где вихревые полости сделаны только в одной стороны псевдоожиженного слоя, что положительно влияет на эффективность работы мельницы. Плоские кольца 86, 96 без выемок образуют преграды, разделяющие вихревые карманы 22 в осевом направлении для увеличения времени нахождения материала в зоне обработки - псевдоожиженном слое 2 1 . Для увеличения производительности мельницы достаточно пропрорционально увеличить ее длину и повысить разрежение на ее выходе для увеличения скорости прохождения размалываемого материала через псевдоожиженный слой рабочей зоны. Количес тво соударений частицы материала при прохождении рабочей зоны в таком случае останется неизменным, поэтому качество размола не пострадает, а производительность пропорционально вырастет.

При износе мелющих элементов 16, 17 механизмом регулировки устанавливается нужный зазор между ними синхронным поворотом торцовых колец 8в и <Sr (фиг. 5, 8). При исчерпании диапазона регулировки снимается удерживающее мелющие элементы 17 торцовое кольцо 9в ротора, толкатели 18 механизма регулировки (фиг. 5, 8, 9). Мелющие элементы 16, 17 устанавливают противоположной стороной или заменяют новыми (в случае полного износа обеих сторон). Сборка осуществляется в обратном порядке.