Размельчитель и способ размельчения

1 Данное изобретение относится к устройствам для измельчения и способам измельчения различных твердых материалов. Предшествующий уровень техники Во многих отраслях промышленности необходимо уменьшить размеры кусков материала, доведя их до тонкодисперсной пудры. Наиболее характерен пример угольный промышленности, в которой измельчение кусков угля до угольной пыли производится перед сжиганием в некоторых типах печей электростанций. Известняк, мел и много других минеральных веществ должны быть также измельчены до порошкообразной формы перед использованием. Превращение горной породы в порошок чаще всего производится механически. Широко используются шаровые мельницы, молотковые дробилки и другие механические конструкции,которые своими движущимися частями перемалывают куски материала. Также известно измельчение кусков материала в перемещающемся воздушном потоке. В патенте США 2832454 на выходе сопла формируется сверхзвуковой воздушный поток, который, попадая во всасывающую трубу, теряет свою скорость, и она становится дозвуковой. Куски материала, попадая во всасывающую трубу сквозь кольцевой зазор между всасывающей трубой и соплом, разрушаются во всасывающей трубе. В патенте США 5765766 части материала захватываются воздушным потоком и перемещаются в трубе до специального отражательного щитка - наковальни, ударяясь о который, они разбиваются на куски. И в том, и в другом случае куски материала перемещаются воздушным потоком в зону разрушения, где происходит процесс размельчения материала. В патенте Соединенных Штатов 3255793 воздушная струя всасывается центробежным вентилятором через трубу постоянного круглого поперечного сечения. Труба соединена с корпусом вентилятора, в котором расположен вентиляторный ротор, и снабжена расходящимся коническим соплом. Патент Соединенных Штатов указывает, что частицы материала, попадающие в сопло, разрываются вследствие того, что давление воздуха в сопле ниже внутреннего давления частиц. Данное изобретение предлагает новое устройство размельчителя и новый способ размельчения. Краткое описание изобретения Размельчитель содержит канал воздушного потока, включающий трубку Вентури, с возможностью прохождения по ней воздушного потока со скоростью, при которой число Маха равно 1 или быстрее, причем на входе канала воздушного потока образован воздухозаборник с бункером для подачи в него кусков размельчаемого материала, а на выходе канала воздушного потока имеется всасывающее отверстие, 002416 2 непосредственно соединенное с выходом трубки Вентури. Причем, в размельчителе соосно всасывающему отверстию расположено входное отверстие центробежного вентилятора с вентиляторным ротором, а выходное отверстие центробежного вентилятора расположено тангенциально к вентиляторному ротору. Кроме того, в размельчителе трубка Вентури имеет сужающийся участок, начинающийся в области воздухозаборника, цилиндрический участок с критическим сечением и расширяющийся участок, который заканчивается всасывающим отверстием. При этом в размельчителе все поперечные сечения сужающегося, цилиндрического и расширяющегося участков канала - круговые. В размельчителе для предотвращения попадания в трубку Вентури кусков больше заданного размера введен экран. Причем, размельчитель может быть снабжен механизмом для подачи твердых кусков материала в виде потока разделенных кусков в заданном направлении перемещения. Причем, механизм для подачи твердых кусков материала в виде потока разделенных кусков выполнен в виде наклонного шнека для подъема кусков материала, которые не были задержаны экраном. Согласно данному изобретению способ размельчения включает формирование в канале,включающем трубку Вентури, воздушного потока, скорость которого соответствует значению числа Маха, равному 1 или больше, и подачи в не из бункера кусков размельчаемого материала с получением на выходе воздушного потока с размельченным материалом. Причем, куски размельчаемого материала подают в воздушный поток последовательно в виде потока разделенных кусков в заданном направлении движения этого потока. При этом до подачи в воздушный поток кусков материала дополнительно производят отсеивание кусков материала больше заданного размера. Краткое описание рисунков Для лучшего понимания изобретения далее приводится пример его выполнения и чертежи,показывающие, как оно может быть осуществлено. На фиг. 1 изображен вид сбоку размельчителя, частично в сечении; на фиг. 2 - общий вид сверху размельчителя; на фиг. 3 представлен вид размельчителя сбоку; и фиг. 4 иллюстрирует в большом масштабе операции способа размельчения. Детальное описание рисунков Воздушный поток в размельчителе 10, показанном на фиг. 1, 2 и 3, создает центробежный вентилятор 12, который приводится во враще 3 ние мотором 14. Мотор 14 установлен на кронштейне 16, который прикреплен к корпусу 18 вентилятора 12. Мотор 14 приводит во вращение вал 20 посредством приводного ремня 22. Вал 20 вращается в подшипниках 24, закрепленных на кронштейне 26, который также крепится к корпусу 18. Вал 20 проходит сквозь одну из стенок корпуса 18 и осуществляет вращение ротора (не показан) вентилятора 12. Канал 28 воздушного потока соединен с всасывающим отверстием 30 корпуса 18. Всасывающее отверстие 30 центробежного вентилятора 12 выполнено соосно с ротором вентилятора и ведущим валом 20. Выходное отверстие 32 вентилятора 12 находится на периферии корпуса 18. Канал 28 включает два участка 34 и 36. Участок 34 цилиндрической формы, причем,правая торцевая часть его закрыта фильтром 38. Участок 34 имеет продольное вытянутое отверстие 40 в верхней части, соединяющее его с нижней частью бункера 42. Бункер 42 сверху открыт. Всасывающее отверстие 30 имеет тот же самый диаметр, что и участок 34. Слева участок 34, как видно из фиг. 1 и фиг. 2, заканчивается фланцем 44, состыкованным с фланцем 46, которым заканчивается участок 36. Фланцы 44 и 46 соединены болтами или другим образом, обеспечивающим гарантированное соединение. Участок 36 с другой стороны имеет второй фланец 48, посредством которого участок 36 соединен болтами с фланцем 50 всасывающего отверстия 30. Участок 36 имеет форму трубки Вентури. В частности, участок 36 выполнен в виде конуса 52, сужающегося в диаметре от фланца 46 к цилиндрической части 54, которая имеет меньший диаметр, чем участок 34. Критическое сечение имеет именно участок 54. Между участком 54 и фланцем 48 имеется расширяющийся участок в виде конуса 56, сечение которого прогрессивно увеличивается в диаметре в направлении движения воздушного потока. Конус 52 длиннее конуса 56, следовательно, угол, под которым он сужается, меньше. Твердые куски размельчаемого материала загружаются в открытый сверху бункернакопитель 58. Снизу бункер-накопитель 58 закрыт и вдоль его нижней наклонной цилиндрической стенки 60 установлен шнек 62, огражденный экраном 64 (фиг. 2), состоящим из прутков 66, предотвращающих попадание кусков материала с завышенными размерами в шнек 62. Твердые куски материала шнек 62 поднимает из бункера-накопителя 58, и они попадают в бункер 42, их которого они захватываются воздушным потоком и перемещаются к каналу 28. При этом, ни один из кусков, размер которых превышает заданный, не проходит в канал 28. Шнек 62 приводится во вращение мотором 68 через передачу 70. 4 Фиг. 4 схематически иллюстрирует процесс размельчения кусков материала, прошедших между прутьями 66 экрана 64 и перемещенных шнеком 62 в бункер 42, после чего они попадают в канал 28, плавно разгоняясь воздушным потоком. Поскольку кусок SP материала меньше,чем диаметр сечения участка 34, следовательно,имеется зазор между внутренней поверхностью участка 34 и куском SP материала. Как только кусок SP материала входит в конус 52, зазор со стенками уменьшается, что, в конечном счете,вызывает существенное сокращение сечения воздушного потока в конусе 52. Ударная волна разрежения S1 и волны переднего импульса сжатия S2 формируются перед куском SP материала. В том месте, где конус 52 переходит в цилиндрическую часть 54, постоянно присутствуют ударные волны S3. Воздействие этих ударных волн на твердые куски SP материала разрывает их. Материал на выходе вентилятора получается в форме тонкодисперсной пудры. Размельчитель, за исключением шума вентилятора, не производит никакого существенного шума. Превращение, скажем, куска угля в угольную пыль сопровождается коротким звуком,который вызван распадом твердого материала под действием ударных волн. Размельчитель имеет следующие технические характеристики: мощность мотора - 6 кВт, при использовании трехфазного блока питания напряжением 380 В; скорость вращения ротора вентилятора 5000 об/мин; диаметр ротора вентилятора - 300 мм; длина части 52 - 40 мм; длина части 54 - 70 мм; длина части 56 - 360 мм; расстояние между фланцем 44 и бункером 42 - 790 мм; диаметр участка 34 - 160 мм; диаметр части 54 - 70 мм; скорость воздушного потока (при 5000 об/мин) - 50 кубических футов в минуту. Испытания, проведенные к настоящему времени на прототипе, указывают, что значение скорости воздуха, при которой число Маха равно 1, достигается в критическом сечении, где сливаются конус 52 и цилиндрическая часть 54. Сверхзвуковая ударная волна S3, создаваемая в этой зоне, обеспечивает очень большой перепад давления поперек этой ударной волны. Этот перепад играет решающую роль в размельчении кусков материала, проходящих через эту ударную волну. Битое стекло, известняк, уголь и кирпичный щебень были успешно измельчены в порошок в описанном размельчителе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Размельчитель, содержащий канал воздушного потока, включающий трубку Вентури,с возможностью прохождения по ней воздушного потока со скоростью, при которой число Маха равно 1 или больше, причем на входе канала воздушного потока образован воздухозаборник с бункером для подачи в него кусков размельчаемого материала, а на выходе канала воздушного потока имеется всасывающее отверстие,непосредственно соединенное с выходом трубки Вентури. 2. Размельчитель по п.1, отличающийся тем, что соосно всасывающему отверстию расположено входное отверстие центробежного вентилятора с вентиляторным ротором, а выходное отверстие центробежного вентилятора расположено тангенциально к вентиляторному ротору. 3. Размельчитель по п.1, отличающийся тем, что трубка Вентури имеет сужающийся участок, начинающийся в области воздухозаборника, цилиндрический участок с критическим сечением и расширяющийся участок, который заканчивается всасывающим отверстием. 4. Размельчитель по п.3, отличающийся тем, что все поперечные сечения сужающегося,цилиндрического и расширяющегося участков канала - круговые. 5. Размельчитель по п.1, отличающийся тем, что введен экран, предотвращающий попа 6 дание в трубку Вентури кусков, размеры которых больше заданного. 6. Размельчитель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен механизмом для подачи твердых кусков материала в виде потока разделенных кусков в заданном направлении перемещения. 7. Размельчитель по п.6, отличающийся тем, что механизм для подачи твердых кусков материала в виде потока разделенных кусков выполнен в виде наклонного шнека для подъема кусков материала, которые не были задержаны экраном. 8. Способ размельчения, заключающийся в формировании в канале, включающем трубку Вентури, воздушного потока, скорость которого соответствует значению числа Маха, равному 1 или больше, и подаче в не из бункера кусков размельчаемого материала, с получением на выходе воздушного потока с размельченным материалом. 9. Способ размельчения по п.8, отличающийся тем, что куски размельчаемого материала подают в воздушный поток последовательно в виде потока разделенных кусков в заданном направлении движения этого потока. 10. Способ размельчения по п.9, отличающийся тем, что до подачи в воздушный поток кусков материала производят отсеивание кусков больше заданного размера.