Способ вихревого измельчения волокнистых материалов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к технологии измельчения, в частности к способу вихревого измельчения волокнистых материалов и устройству для его осуществления, и может быть использовано в химической, строительной и других областях промышленности. Сущность изобретения: способ вихревого измельчения заключается в том, что соотношение по массе подаваемого энергоносителя и исходного материала равно 4-50 кг/кг, скорость и давление энергоносителя на входе составляют 100-330 м/с и 2,0-10 кгс/см² соответственно, при этом линейные размеры исходного материала, поступающего в камеру, в поперечном направлении не превышают 0,5 высоты последней. В качестве энергоносителя используют воздух, аэрозоль или газовзвесь. Устройство для вихревого измельчения волокнистых материалов содержит помольную камеру с вкладышами из износостойкого материала, отражателями и элементами резки в виде пластин с заточенной кромкой, расположенными на ее боковой стенке перед патрубками для подачи энергоносителя, причем отражатели и элементы резки могут быть совмещены в один узел. Узел вывода газовзвеси выполнен в виде обечайки с днищем, при этом помольная камера установлена внутри последней коаксиально, с зазором между днищем, смонтирована на патрубках подачи энергоносителя и имеет в боковой стенке паз для вывода газовзвеси, выполненный в виде части цилиндра с тангенциальным входом и выходом, а сопло патрубка подачи энергоносителя в помольную камеру имеет прямоугольное сечение по всей высоте камеры. Соотношение сечений центрального отверстия и паза для выхода газовзвеси составляет 2,5-50, а соотношение суммы сечений отверстия и паза для выхода газовзвеси к сумме сечений патрубков подачи энергоносителя составляет 2-40. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологии измельчения, в частности к способу вихревого измельчения волокнистых материалов и устройству для его осуществления, и может быть использовано в химической, строительной и других областях промышленности.

Известен способ струйного измельчения материалов при вихревом движении газоматериального потока в помольной камере (авт. св. СССР N 778792, кл. В 02 С 19/06, 1980).

Известен способ измельчения целлюлозных материалов диспергированием на отдельные волокна или пучки волокон (авт.св. СССР N 1215740, кл. В 02 С 19/06, 1986). Волокнистый материал подают под давлением через сопла в виде струи на рабочие кромки, колеблющиеся с высокой частотой, и под воздействием этих колебаний материал размалывается. Способ реализуется за счет устройства для размола волокнистых материалов, содержащего сопла энергоносителя, расположенные в корпусе одно относительно другого под углом 30-150^o, и пластинчатые резонаторы, имеющие рабочие кромки, образующие между собой угол заточки α в пределах 80-120^o, вершиной обращенный в сторону соответствующего сопла.

Известен также способ измельчения волокнистых материалов за счет подачи исходного материала во входные концы тангенциального подвода энергоносителя, ускорения и соударения материала в противоточных струях (авт. св. СССР N 1704862, кл. В 02 С 19/06, 1992).

Способ реализуется за счет устройства вихревого измельчения, содержащего помольную камеру с тангенциально расположенными относительно наружной поверхности патрубками подачи энергоносителя и торцевыми крышками, на верхней из которых расположены патрубок загрузки и выгрузочные приспособления, при этом приспособление для выгрузки выполнено в виде расположенной коаксиально загрузочному патрубку цилиндрической обечайки, в верхней части которой тангенциально установлен выгрузочный патрубок.

Недостаток известных способов и устройств вихревого измельчения заключается в том, что они не могут перерабатывать сверхпрочные и высокомодульные волокна. Что же касается переработки твердых отходов производства этих волокон (путанка, обрезки тканей и нитей), то в настоящее время не имеется устройств, превращающих отходы даже в кноп.

Целью изобретения является повышение степени и эффективности измельчения высокопрочных и высокомодульных волокнистых материалов для получения пульпы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем подачу исходного материала, тангенциальный подвод энергоносителя в помольную камеру и вывод конечного продукта в виде газовзвеси через центральное отверстие и тангенциальный паз камеры, согласно предложению, отношение по массе подаваемого энергоносителя и исходного материала поддерживают равным 4-50 кг/кг, а скорость и давление энергоносителя на входе в помольную камеру составляет 100-330 м/с и 2,0-10 кгс/см² соответственно, при этом линейные размеры исходного материала, поступающего в камеру, не более 0,5 высоты последней. В качестве энергоносителя используют сжатый воздух, аэрозоль или газовзвесь. Цель достигается также тем, что в устройстве для вихревого измельчения, содержащем цилиндрическую помольную камеру с торцевыми крышками, имеющем центральное отверстие на верхней крышке, патрубки для тангенциальной подачи энергоносителя, узел подачи материала и вывода газовзвеси, согласно предложению, помольная камера дополнительно содержит вкладыши из износостойкого материала, отражатели, расположенные на ее боковых стенках до патрубков для подачи энергоносителя, и элементы резки в виде пластин с заточенной кромкой, расположенные на ее стенках перед патрубками для подачи энергоносителя по направлению его движения, причем отражатели и элементы резки могут быть совмещены в один узел, а узел вывода газовзвеси выполнен в виде обечайки с днищем, внутри которой коаксиально с зазором между днищем установлена помольная камера, смонтированная на патрубке подачи энергоносителя, паз помольной камеры для вывода газовзвеси выполнен в виде части окружности, имеющей тангенциальный вход и выход. Соотношение сечений центрального отверстия и паза для выхода газовзвеси составляет 2,5-50. Число патрубков для подачи энергоносителя составляет по крайней мере 1, а соотношение суммы сечений отверстия и паза для вывода газовзвеси к сумме сечений патрубков для подачи энергоносителя составляет 2-40. Сопло патрубка подачи энергоносителя имеет прямоугольную форму по всей высоте камеры.

На фиг. 1 представлено устройство для вихревого измельчения, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из помольной камеры 1 с крышкой 2, имеющей центральное отверстие 3, тангенциальные патрубки 4 подачи энергоносителя, узел подачи материала 5 и вывода газовзвеси 6, выполненный в виде обечайки с дном 7, внутри которой размещается помольная камера с зазорами между ней и обечайкой, между ней и дном обечайки. Помольная камера установлена в узле вывода газовзвеси с помощью патрубков 4. В помольной камере имеется паз для вывода газовзвеси 8, вкладыши 9, отражатели 10 и элементы резки 11.

Устройство для вихревого измельчения работает следующим образом.

Через тангенциальные патрубки в помольную камеру 1 подается поток энергоносителя со скоростью 100-330 м/с, при этом давление его на входе 2-10 кгс/см², образуя вихревой слой, в который из узла подачи материала 5 поступает исходный материал, линейные размеры которого в поперечном направлении не превышают 0,5 высоты камеры, и частицы последнего, взаимодействуя со стенками помольной камеры, элементами резки 9 и между собой, измельчаются. Отношение по массе энергоносителя и исходного материала 5-50 кг/кг.

Газовзвесь по пазу 8 и через центральное отверстие 3 выводится из помольной камеры 1 в узел газовзвеси 6. При этом из-за небольшого местного сопротивления движению газовзвеси по пазу 8 и через центральное отверстие 3 ввиду малой длины, энергоноситель быстрее уносит мелкие частицы из зоны измельчения, благодаря чему последние не препятствуют взаимодействию крупных частиц между собой и со стенками помольной камеры 1, что приводит к повышению эффективности измельчения.

Газовзвесь, сохраняя вращательное движение, полученное в помольной камере, выходит из узла вывода газовзвеси через кольцевой зазор между обечайкой 10 и наружной поверхностью помольной камеры 1.

Для обеспечения движения газовзвеси,выходящей из паза 8, по направлению вращения газовзвеси, выходящей из центрального отверстия 3, паз 8 выполнен в виде кольца с тангенциальным входом и выходом, что улучшает осаждение твердых частиц измельченного материала. Соотношение сечений центрального отверстия 3 и паза 8 составляет 2,5-50, а соотношение суммы сечения центрального отверстия 3 и паза 6 к сумме сечений пазов подачи энергоносителя составляет 2-40, в результате чего достигается увеличение окружной скорости газоматериального потока и дополнительно интенсифицируется помол.

Формула изобретения

1. Способ вихревого измельчения волокнистых материалов в помольной камере, включающей подачу исходного материала, тангенциальный подвод энергоносителя и вывод конечного продукта в виде газовзвеси через центральное отверстие и тангенциальный паз камеры, отличающийся тем, что отношение по массе подаваемого энергоносителя и исходного материала поддерживают равным 4 - 50 кг/кг, скорость и давление энергоносителя на входе составляют 100 330 м/с и 2,0 10 кгс/см² соответственно, при этом линейные размеры исходного материала, поступающего в камеру, в поперечном направлении не превышает 0,5 высоты последней.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве энергоносителя используют сжатый воздух, аэрозоль или газовзвесь.

3. Устройство для вихревого измельчения волокнистых материалов, содержащее цилиндрическую помольную камеру с торцевыми крышками, имеющую центральное отверстие на верхней крышке, патрубки для тангенциальной подачи энергоносителя, узел подачи материала и вывода газовзвеси, отличающееся тем, что помольная камера дополнительно содержит вкладыши из износостойкого материала, отражатели и элементы резки в виде пластин с заточенной кромкой, расположенных на ее боковых стенках перед патрубками для подачи энергоносителя, причем отражатели и элемент резки могут быть совмещены в один узел, а узел вывода газовзвеси выполнен в виде обечайки с днищем, при этом помольная камера установлена внутри последней коаксиально, с зазором между днищем, смонтирована на патрубках подачи энергоносителя и имеет в боковой стенке паз для вывода газовзвеси, выполненный в виде части цилиндра, имеющего тангенциальные вход и выход, а сопло патрубка подачи энергоносителя в помольную камеру имеет прямоугольное сечение по всей высоте камеры.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что соотношение сечений центрального отверстия и паза для выхода газовзвеси составляет 2,5 50.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что соотношение суммы сечений отверстия и паза для выхода газовзвеси к сумме сечений патрубков подачи энергоносителя составляет 2 40.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2