вибрационная шаровая мельница

Формула изобретения

Вибрационная шаровая мельница, содержащая цилиндрический барабан, разделенный перфорированными перегородками на секции, часть последней из которых выполнена перфорированной, заполненные мелющими телами с убывающими размерами по секциям от загрузочного рукава к выходу, установленный на упругие опоры и приводимый в круговые колебания двухмассным инерционным вибратором, отличающаяся тем, что барабан снабжен теплообменной рубашкой, имеющей спиральную ленточную вставку, образующую винтовой канал для прохода сушильного агента в теплообменной рубашке, перфорация последней секции барабана выполнена в нижней его части на длину не более 1/2 длины секции на 1/3 периметра его поверхности, при этом загрузочный рукав выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров из гибкого материала, причем внутренний цилиндр перфорирован по всей длине, внешний, сплошной, присоединен к штуцеру для выхода сушильного агента, а каждая секция барабана заполнена мелющими телами не менее чем на 0,5 ее объема.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для глубокой сушки материалов при сопутствующем измельчении и интенсивном перемешивании для аппаратурной реализации способа получения порошков из растительного сырья в непрерывном режиме при контактно-конвективном подводе сушильного агента. Вибрационная шаровая мельница может найти применение в химической, фармацевтической, сельскохозяйственной и пищевой промышленности. Она может использоваться для непрерывного помола минеральных солей, сушеных фруктов, ягод; сушки порошков; смешения порошков твердых веществ, в том числе при сопутствующем измельчении и сушке; смешении порошков твердых веществ с жидкой фазой.

Известна вибрационная сушилка-мельница для проведения вакуумной сушки при интенсивном перемешивании и сопутствующем измельчении [см. свидетельство на полезную модель №14649, МПК F 26 В 17/30, 2000 г.], имеющая горизонтальный цилиндрический корпус с загрузочным и выгрузочным люками и с размещенными в нем мелющими телами, установленный на упругих опорах, с теплообменной рубашкой, двухмассным инерционным вибратором, электродвигателем и гибкой муфтой. Такая сушилка-мельница работает в периодическом режиме и имеет низкую производительность по высушиваемому порошку и широкий диапазон по дисперсности порошка.

По конструктивному исполнению наиболее близкой к изобретению является вибровращательная шаровая мельница [см. патент №2147931, МПК В 02 С 17/06, 17/14, 2000 г.], состоящая из цилиндрического, разделенного на секции барабана, который установлен в подшипниковых опорах с возможностью вращения на подвижную виброплиту, расположенную на пружинящих опорах на неподвижном основании, которая снабжена плоскостным вибратором. Для осуществления непрерывного процесса измельчения мельница выполнена с узлом загрузки, обеспечивающим оптимальное заполнение барабана мелющими телами и измельчаемым материалом. Однако такая конструкция не позволяет проводить совмещенные по времени процессы сушки и измельчения, а процесс смешения производится за счет вращения барабана от отдельного привода, что усложняет конструкцию и техническое обслуживание.

Задачей изобретения является повышение эффективности получения сухих порошков с узким диапазоном дисперсности. Задача решается тем, что в вибрационной мельнице, содержащей цилиндрический барабан, разделенный перфорированными перегородками на секции, часть последней из которых выполнена перфорированной, заполненные мелющими телами с убывающими размерами по секциям от загрузочного рукава к выходу, установленный на упругие опоры и приводимый в круговые колебания двухмассным инерционным вибратором, барабан снабжен теплообменной рубашкой, имеющей спиральную ленточную вставку, образующую винтовой канал для прохода сушильного агента в теплообменной рубашке, перфорация последней секции барабана выполнена в нижней его части на длину не более 1/2 длины секции на 1/3 периметра поверхности, при этом, загрузочный рукав выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров из гибкого материала, причем внутренний цилиндр перфорирован по всей длине, а внешний, сплошной, присоединен к штуцеру для выхода сушильного агента, а каждая секция барабана заполнена мелющими телами не менее чем на 0,5 ее объема.

Предлагаемое техническое решение в литературе не описано. Решение поставленной задачи было достигнуто за счет снабжения секционированного барабана вибрационной шаровой мельницы теплообменной рубашкой, имеющей спиральную ленточную вставку, образующую винтовой канал для прохода сушильного агента в теплообменной рубашке, перфорация последней секции барабана выполнена в нижней его части на длину не более 1/2 длины секции на 1/3 периметра его поверхности, а каждая секция барабана заполнена мелющими телами не менее чем на 0,5 ее объема, при этом, загрузочный рукав выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров из гибкого материала, причем внутренний цилиндр перфорирован по всей длине, а внешний, сплошной, присоединен к штуцеру для выхода сушильного агента. Сочетание этих приемов отсутствует в прототипе, следовательно, изобретение соответствует критерию “новизна”.

При проведении сопоставительного анализа заявляемого технического решения с аналогами установлено, что сочетание его отличительных признаков с учетом достигаемого результата также не известно, что подтверждает соответствие критерию “изобретательский уровень”.

Промышленная применимость подтверждается примерами и описанием работы устройства.

Изобретение поясняется чертежами общего вида устройства (фиг.1) и поперечного разреза последней секции барабана (фиг.2).

Вибрационная мельница состоит из корпуса, представляющего собой горизонтальный барабан 1 (фиг.1), имеющий теплообменную рубашку 2 со спиральной ленточной вставкой 12, которая образует винтовой канал для прохода сушильного агента.

Барабан по длине разделен на секции перфорированными перегородками 4, причем перегородка между I и II секциями перфорирована по всей поверхности, а перегородки последующих секций имеют перфорацию на нижней половине поверхности. Размер отверстий на перегородках уменьшается от входа к выходу в барабан, а в каждой секции - меньше размера мелющих тел. Каждая секция заполняется не менее чем на 0,5 ее объема мелющими телами 15, размер которых уменьшается от секции к секции. Торцевая стенка 10 последней секции имеет перфорацию на 1/3 радиуса от центральной оси корпуса, а размер отверстий соответствует размеру частиц товарной продукции. Кроме того, корпус последней секции в нижней части на длину не более 1/2 длины секции на 1/3 периметра поверхности корпуса последней секции имеет отверстия 9 для выхода теплоносителя из рубашки в корпус. Барабан установлен на упругих опорах 5 (фиг.2), имеющих одинаковую жесткость в вертикальном и горизонтальном направлениях для обеспечения круговых колебаний корпуса, для создания которых к корпусу прикреплен двухмассный инерционный вибратор 3.

В первой секции имеется загрузочное устройство, состоящее из расходного бункера 6, загрузочного рукава 7 и патрубка для отвода сушильного агента 8. Загрузочный рукав выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров из гибкого материала, причем внутренний цилиндр перфорирован по всей длине, а внешний, сплошной, присоединен к штуцеру 8 для выхода сушильного агента (СА). Сушильный агент подается в рубашку 2 через штуцер 14. Выгрузка готовой продукции происходит через перфорированную торцевую стенку 10 корпуса, патрубок 11 и затвор 13.

Вибрационная шаровая мельница работает следующим образом:

Вымытое и предварительно подготовленное сырье загружается в расходный бункер 6 и через загрузочный рукав 7 заполняет полностью первую секцию барабана 1. При этом в бункере и загрузочном рукаве находится исходное сырье для поддержания в первой секции коэффициента заполнения 1.

Инерционный вариатор 3 приводит корпус в колебательное движение. Параметры колебания (амплитуда А и угловая частота колебаний ), выбранные из соотношения критерия Фруда и параметрического критерия для заданного габарита (диаметра корпуса Д), приводят загрузку в состояние интенсивного перемешивания, что способствует эффективному теплообмену между нагретой стенкой корпуса и загрузкой и удалению влаги с поверхности частиц. Сопутствующее измельчение частиц загрузки мелющими телами постоянно обновляет поверхность испарения. Измельченные частицы переходят через перфорированные перегородки в последующие секции, получая тепло, контактируя с нагретой стенкой корпуса, а также через конвективный теплообмен с сушильным агентом, проходящим через весь корпус от последней секции к первой.

Сушильный агент (горячий воздух) подается в теплообменную рубашку через штуцер 14 и, проходя по винтовому каналу, равномерно по всей поверхности нагревает корпус барабана, а, дойдя до перфорированной зоны 9 последней секции барабана, попадает внутрь последнего - в зону конвективного теплообмена. Увеличение площади сечения движения сушильного агента при переходе из рубашки в корпус значительно снижает его скорость, способствуя более полному теплообмену между ним и частицами, находящимися во взвешанном состоянии, что интенсифицирует процесс сушки. Сушильный агент, пройдя через перфорированные перегородки секций, попадает в первую секцию, полностью заполненную исходным влажным продуктом, где предварительно нагревает его и полностью очищается от уносимой мелкой фракции готового порошка, которая налипает на влажную поверхность частиц исходного продукта при прохождении через поры между частицами. Очищенный, охлажденный и насыщенный парами влаги сушильный агент удаляется через штуцер 8.

Готовый сухой порошок заполняет последнюю секцию барабана на 2/3 высоты по радиусу, что исключает износ мелющих тел, а избыток порошка удаляется через перфорированную торцевую стенку последней секции, выгрузочный люк 11 и затвор 13.

Исследование процесса сушки в вибрационной мельнице топинамбура показало увеличение фактической производительности по сравнению с периодической вибрационной сушилкой-мельницей в 1,5-1,8 раза за счет комбинированного контактно-конвективного теплообмена между сушильным агентом и загрузкой, а также сокращения вспомогательного времени на загрузку, выгрузку, чистку аппарата для каждого цикла периодической сушки.