Комбинированная установка для криоизмельчения

(51) 02 19/22 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ тонкого измельчения материалов с высокой эластичностью и сильными межмолекулярными связями. Задачей изобретения является упрощение конструкции и снижение эксплуатационных издержек. Для этого предлагаемая установка содержит дробилку предварительного измельчения,пружинную мельницу, классификатор, систему подачи азота и устройство для загрузки и выгрузки материала, причем рабочее оборудование дробилки пружинной мельницы и классификатора смонтировано на едином вертикальном приводном валу. Новая установка позволяет уменьшить расход жидкого азота, потребляемую мощность двигателем и упростить конструкцию.(72) Унаспеков Берикбай АкибаевичСиваченко Леонид АлександровичБогатырев Михаил ГеннадьевичСиваченко Татьяна Леонидовна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Шуляк В.А. Сушка и механотермическая обработка дисперсных материалов и сред / В.А. Шуляк, Минск, изд. Центр БГУ, 2003. с.240(54) КОМБИНИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ КРИОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ(57) Предложенная комбинированная установка для криоизмельчения может быть использована для Предлагаемое изобретение относится к оборудованию и технологиям для тонкого и сверхтонкого измельчения материалов, обладающих высокой эластичностью и сильными межмолекулярными связями, и может быть использовано при переработке полимеров,волокнистых и растительных материалов, многих других,органических,минеральных,и композиционных продуктов, а также в тех случаях,когда требуется исключить окисление целевого материала или его охрупчить. Решение подобных задач осуществляется методом криогенного измельчения, когда для охрупчивания обрабатываемого материала применяется охладитель, прежде всего, жидкий азот. Известна мельница тонкого помола, содержащая раму, загрузочный люк, помольную камеру образной формы, рабочий орган в виде дугообразно изогнутой пружиной, связанной с приводом Патент Российской Федерации 2037334 Мельница тонкого помола Заявка 5048259/33 от 16.06.92. Авторы Сиваченко Л, Кургузиков А.М.,Бочков .Л. Опубл. 19.06.95. Бюл. 17. В такой мельнице измельчение материала в присутствии жидкого азота осуществляется достаточно эффективно, но специфика процесса накладывает целый ряд ограничений. Во-первых,пружинный рабочий орган не способен измельчать частицы материала, размер которых превышает зазор между его витками, во-вторых, процесс разрушения частиц будет замедляться по мере увеличения их дисперсности, так как мелкие фракции приводят к снижению напряжений в контактных зонах, а жидкий азот нагревается и замедляет свое охрупчивающее действие, в-третьих,для понижения температуры материала требуется дополнительный расход этого дорогостоящего компонента. Кроме того, пружинная мельница, как и любая другая машина камерного типа,имеет ограниченный рабочий объем,требует периодических операций по загрузке и выгрузке материала,что существенно снижает ее производительность, увеличивает трудоемкость и приводит к повышенным эксплуатационным расходам. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату предлагаемому изобретению является установка для криоизмельчения полимерных материалов,состоящая из сосуда Дюара для сжиженного азота,дробилки предварительного измельчения,шнекового питателя, пружинной мельницы с классификатором, циклоном, трубопроводов и запорной арматуры. Шуляк В.А. Сушка и механотермическая обработка дисперсных материалов и сред / В.А. Шуляк, Минск, изд. Центр БГУ, 2003, с.240 2, с.199-200, рис.10. 13. Характеризуя эту установку следует, прежде всего, отметить, что несмотря на требуемый набор в ее составе функциональных агрегатов это достаточно сложная конструкция с большим числом 2 приводов, систем управления и контроля. Однако главный недостаток этого вида оборудования заключается в повышенном расходе жидкого азота,что обусловлено большой поверхностью рабочих элементов конструкции, дополнительным нагревом от приводных двигателей подшипниковых опор и другими факторами, влияющими на его перерасход. Таким образом можно считать, что это существенные недостатки прототипа. Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и снижение эксплуатационных издержек путем установки всех рабочих агрегатов на едином приводном валу и максимальном объединении в едином корпусе всех рабочих зон измельчения и классификации. Поставленная задача достигается тем, что в комбинированной установке для криозмельчения,содержащей дробилку предварительного измельчения, пружинную мельницу, классификатор,систему подачи жидкого азота и устройство для загрузки исходного материала и выгрузки готового продукта,согласно изобретению,рабочее оборудование дробилки предварительного измельчения,пружинной мельницы и классификатора смонтировано на едином вертикальном приводном валу, таким образом, что на его верхней части установлено рабочее оборудование дробилки, на нижней части смонтирован приводной конец пружинного рабочего органа пружинной мельницы, а между ними расположен классификатор, причем исходный материал подается шнековым питателем в дробилку,имеющую решетку для отсева предварительно измельченной фракции, которая посредством патрубка связана с пружинной мельницей,выходной конец пружинного рабочего органа которой сопряжен с камерой для классификации, а подача жидкого азота производится в рабочую камеру дробилки и на вход патрубка, соединяющего дробилку с пружинной мельницей. Хорошо известно, что непрерывный способ организации любого процесса энергетически всегда более предпочтителен, нежели периодический. В случае измельчения это связано с непрерывной подачей и выводом продуктов из помольного пространства. Измельченный продукт всегда содержит часть частиц, не достигших требуемой конечной крупности. Встает задача возврата этих частиц вновь в зону измельчения. При использовании отдельно расположенного классифицирующего оборудования, механического сита или аэродинамических классификаторов криоизмельчительная установка обрастает транспортными коммуникациями и транспортирующими устройствами. Все это неизбежно влечет дополнительные потери холодильного агента. С целью их сокращения необходимо максимально приближать эти технологические аппараты друг к другу, вплоть до их пространственного слияния в едином изолированном объеме. Для перемещения частиц материала из зоны измельчения в зону классификации и обратно могут служить как рабочий орган измельчителя, так и отходящие пары холодильного агента. Так при испарении одного литра сжиженного газа образуется около одного кубического метра паров с некоторым избыточным давлением. Энергию этих паров целесообразно использовать на транспорт тонкоизмельченных частиц в зону разделения и их классификацию в поле гравитационных или центробежных сил. Выполнение единого привода для всех технологических камер установки коренным образом упрощает конструкцию, делает ее компактной и универсальной. Этому в значительной степени способствует также хорошая увязка ее транспортной системы,когда перемещение обрабатываемого продукта из одной камеры в другую не требует специальных устройств и обеспечиваются вертикальной установкой приводного вала и способностью пружинного рабочего органа работать в режиме питателя. Наличие решетки у дробилки гарантирует получение крупки нужного размера, которая наилучшим образом подходит для работы пружинной мельницы, а работа классификатора на возврат крупной фракции в зону дополнения ее новым жидким азотом активизирует последующий эффективный домол в пружинной мельнице. Непосредственный вход конца пружинного рабочего органа в камеру классификации материала также делает процесс более управляемым. Этому дополнительно служит ввод азота в соответствующие рабочие камеры, что повышает охрупчивание обрабатываемого продукта. Признаки, введенные в отличительную часть формулы изобретения, являются новыми и не имеются ни у аналогов, ни у прототипа. Их совокупность служит достижению поставленной задачи и гарантирует возможность практического выполнения установки для криогенного измельчения. Сущность изобретения поясняется графическим материалом,где на фиг.1 приведена принципиальная схема комбинированной установки для криогенного измельчения. Комбинированная установка для криоизмельчения содержит приемный бункер 1,шнековый питатель 2, приводной электродвигатель 3, смонтированный на опоре 4, выходной вал 6 который размещен в опоре 8 дробильной камеры 5 и оснащен рабочим оборудованием 7. Камера 5 имеет решетку 9 для отбора дробленой фракции,соединенную с патрубком 10, входящим в трубчатую рабочую камеру 11 с пружинным измельчительным органом 12, смонтированным своими концами на узле крепления 13 к оси дополнительной опоры 14. Над пружинным измельчителем установлена сепарационная камера 15, в которой на валу 6 установлена крыльчатка 16,а сама камера имеет патрубки 17 для удаления крупки, поступающей на повторный помол и 18 пневмовыноса измельченной фракции, которая отделяется от газовой смеси в циклоне 19 и поступает в емкость 20. Для обеспечения измельчающих устройств жидким азотом агрегат имеет вентили 21-23, встроенные в трубопровод 24 для подачи в рабочие зоны азота из емкости 25. Вся конструкция смонтирована на раме 26. Измельчитель работает в непрерывном режиме с непосредственной подачей жидкого азота в зоны измельчения. При этом исходный, например,полимерный материал циркулирует по схеме шнековый питатель, измельчитель ударного действия, пружинная мельница, центробежный классификатор, циклон. Недоизмельченный продукт через патрубки 17 и 10 возвращается на домол, а отработанная газовая смесь удаляется из циклона 19 в атмосферу. Разрушение материала осуществляется ударными элементами(билами) рабочего оборудования 7 в дробильной камере 5 и пружинным рабочим органом 12, при вращении которого витки пружины захватывают частицы материала и интенсивно измельчают. Пружинный рабочий орган при этом выполняет роль питателя и подает материал в зону классификации. Подача азота в рабочие зоны производится по трубопроводу 24 и регулируется вентилями 21-23. Исходные гранулы полимера предварительно охлаждаются парами хладоагента, который омывает их в шнековом питателе 2. Решенная задача выполнения на одном приводном валу всей исполнительной рабочей части измельчителя позволяет не только создать простую и удобную в эксплуатации конструкцию, но,главное, снизить до минимума потери на трение и обеспечить условия работы при которых расход азота минимален, а эффективность установки максимальна. Максимальное сближение рабочих камер разных технологических аппаратов делает возможным объединить их в единый корпус и создать изолирующую рубашку простой конструкции с минимальными размерами и поверхностью термопередачи, что является основой снижения эксплуатационных издержек. Одновременно улучшаются условия обслуживания и ремонта и повышается надежность конструкции. Установка легко автоматизируется и не требует высококвалифицированного обслуживания. Предлагаемую установку можно использовать для криоизмельчения различных материалов при ее производительности от 30-50 кг/час до 1000 кг/час и более. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Комбинированная установка для криоизмельчения,содержащая дробилку предварительного измельчения,пружинную мельницу, классификатор, систему подачи жидкого азота и устройства для загрузки исходного материала и выгрузки готового продукта,отличающаяся тем, что рабочее оборудование дробилки предварительного измельчения,пружинной мельницы и классификатора смонтировано на едином вертикальном приводном валу таким образом, что на его верхней части 3 установлено рабочее оборудование дробилки, на нижней части смонтирован приводной конец пружинного рабочего органа пружинной мельницы,а между ними расположен классификатор, причем исходный материал подается шнековым питателем в дробилку,имеющую решетку для отсева предварительно измельченной фракции, которая посредством патрубка связана с пружинной мельницей, выходной конец пружинного рабочего органа которой сопряжен с камерой для классификации,а подача жидкого азота производится в рабочую камеру дробилки и на вход патрубка, соединяющего дробилку с пружинной мельницей.