Устройство для термообработки материалов

Устройство для термообработки материалов

Реферат

Введение

Изобретение относится к технике термообработки материалов и может быть использовано в химической и смежных с ней отраслях промышленности.

Уровень техники

В химической и других отраслях промышленности к сыпучим материалам предъявляются жесткие требования, в частности, по фракционному составу, поскольку он существенным образом влияет на возможность использования этих материалов для конкретных целей, например для огнетушения, капсулирования удобрений и т.д.

Такие материалы проходят ряд последовательных операций, среди которых основными являются термообработка, измельчение, классификация и кондиционирование. Перечисленные операции могут быть осуществлены в различных по конструктивному оформлению аппаратах.

Так, известен аппарат для термообработки, измельчения, классификации и кондиционирования сыпучих материалов (патент РФ №2176367, F 26 В 17/10, 2001). Он состоит из двух ступеней, содержащих одинаковые элементы и соединенные рециркуляционной трубой. Использование этого аппарата позволяет повысить классифицирующую способность, возврат на измельчение крупных фракций и снижает потери продукта с отработанным теплоносителем.

Однако измельчающая способность дисмембраторов-забрасывателей, применяемых в данной конструкции, не позволяет измельчать материал до необходимого размера, поэтому возможно накопление материала в аэрофонтанных камерах, что приводит к останову всего аппарата.

Наиболее близким по существу к изобретению является устройство для термообработки материалов (А.С. СССР №1374016, F 26 В 17/10, 1988). Устройство содержит вихревую камеру с лопастным завихрителем-измельчителем, который выполнен в виде узла, содержащего скрепленные друг с другом три секции:

- турбинную;

- отражательную;

- измельчающую, которая выполнена в виде усеченного конуса с билами, основанием которого является отражательная секция, а била расположены на конической поверхности и направлены вверх.

Весь узел установлен на приводном валу. Устройство также содержит циклон-подсушиватель, через который осуществляется загрузка материала, днище-диффузор, испаритель, газоподводящий короб, выводящий патрубок и разгрузочный циклон.

Устройство работает следующим образом.

Материал подается через циклон-подсушиватель и попадает на вращающийся завихритель-измельчитель в зону действия измельчающей секции. За счет ударного воздействия бил материал дробится и отбрасывается центробежной силой к периферии, где захватывается лопастями отражательной секции и направляется в зону действия турбинной секции в струи паровоздушной смеси. Паровоздушная смесь, образуемая в газоподводящем коробе, через диффузор турбинной секции подается в нижнюю часть вихревой камеры, где происходит термообработка измельченного материала. Под воздействием вращающегося потока теплоносителя материал поднимается по спирали в верхнюю часть вихревой камеры, откуда через выводящий патрубок поступает в разгрузочный циклон, где происходит разделение газовзвеси на готовый продукт и отработанный теплоноситель.

Однако надежность работы устройства невысока, т.к.:

1) при загрузке исходного материала через циклон-подсушиватель материал соприкасается с отработанным теплоносителем, имеющим повышенную влажность и низкую температуру, что приводит к конденсации паров влаги на материале и забиванию пылевыпускного отверстия циклона-подсушивателя;

2) многократная циркуляция материала в зоне действия отражательной и турбинной секций приводит к накоплению продукта в нижней части вихревой камеры и, тем самым, увеличению гидравлического сопротивления, что требует дополнительных энергозатрат на его преодоление, и нарушению спирального движения материала в верхнюю часть вихревой камеры к выводящему патрубку;

3) нарушение гидродинамического режима в вихревой камере увеличивает время термообработки, что в итоге приводит к завалу установки.

Таким образом, неизвестно надежно работающее устройство для термообработки материалов.

Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в поиске конструктивного решения устройства для термообработки материалов, содержащего вихревую камеру с днищем-диффузором и лопастным завихрителем-измельчителем, имеющим турбинную секцию и измельчающую секцию с билами, выполненную в виде усеченного конуса, загрузочное устройство, испаритель и газоподводящий короб, которое значительно повышало бы надежность устройства за счет высокой организации гидродинамического режима газодисперсного потока.

Поставленная задача решена устройством для термообработки материалов, содержащим вихревую камеру с днищем-диффузором и лопастным завихрителем-измельчителем, имеющим турбинную секцию и измельчающую секцию с билами, выполненную в виде усеченного конуса, загрузочное устройство, испаритель и газоподводящий короб, в котором турбинная секция завихрителя-измельчителя расположена на днище-диффузоре, измельчающая секция расположена на приводном валу и снабжена лопастями, прикрепленными к ее конической поверхности с возможностью изменения угла их наклона относительно стенки вихревой камеры, и основанием, к которому по его периферии прикреплены била, направленные вниз, а загрузочное устройство выполнено в виде течки, расположенной соосно с вихревой камерой.

Изобретение позволяет повысить надежность работы устройства, т.к.:

1) загрузка материала осуществляется через течку. За счет вращения лопастей измельчающей секции создается разрежение в центральной части вихревой камеры, что облегчает загрузку, поэтому налипания продукта на стенки течки не происходит;

2) крупные агломераты продукта при попадании на коническую поверхность измельчающей секции разрушаются нижней частью лопастей и отбрасываются к периферии в зону действия бил, прикрепленных к основанию конической поверхности по периферии и направленных вниз. Это значительно увеличивает измельчающую способность устройства;

3) повышается организация гидродинамического режима газодисперсного потока, поскольку измельченный и обработанный материал не задерживается в нижней части вихревой камеры и спиральное движение вверх не нарушается, а, наоборот, подъемная составляющая центробежной силы, создаваемой лопастями измельчающей секции при ее вращении, способствует направленному движению материала, его диспергированию, глубокой термообработке и более полному кондиционированию и меньшему времени пребывания его в вихревой камере. (Увеличение единичной мощности аппарата).

Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения.

На чертеже изображена схема устройства. Оно содержит следующие элементы: вихревую камеру 1; днище-диффузор 2; турбинную секцию 3; измельчающую секцию 4 с основанием 5; лопасти 6; била 7; испаритель 8; газоподводящий короб 9; загрузочную течку 10; приводной вал 11; вентилятор 12; циклон-разгрузитель 13; капельницу 14; выводящий патрубок 15.

Устройство работает следующим образом.

Исходный материал через течку 10 поступает на коническую поверхность вращающейся измельчающей секции 4, где предварительно разрушается нижней частью лопастей 6, установленных на ней, и отбрасывается центробежной силой к периферии, в зону действия бил 7, где дополнительно измельчается в струях горячего теплоносителя, выходящего из турбинной секции 3. Теплоноситель подается из газоподводящего короба 9 через центральное отверстие в днище-диффузоре 2 в турбинную секцию 3 и поступает в нижнюю часть вихревой камеры 1. Лопасти турбиной секции 3 установлены так, что обеспечивают поступление теплоносителя в вихревую камеру 1 в тангенциальном направлении в сторону вращения измельчающей секции 4, установленной на приводном валу 11. В результате происходит измельчение и термообработка материала. Под воздействием вращающегося потока теплоносителя и центробежной силы, создаваемой лопастями 6 измельчающей секции 4, материал диспергируется и поднимается по спиральной траектории в верхнюю часть вихревой камеры 1, откуда через выводящий патрубок 15 и вентилятор 12 подается в циклон-разгрузитель 13, где происходит разделение газовзвеси на готовый продукт и отработанный теплоноситель, который затем поступает на дополнительную очистку. В случае необходимости проведения процесса кондиционирования материала, например гидрофобизации, пары гидрофобизирующей жидкости подают в испаритель 8. Смешение паров гидрофобизатора и теплоносителя происходит в газоподводящем коробе 9. Гидрофобизатор дополнительно возможно подавать в вихревую камеру 1 в виде жидкости через капельницы 14, расположенные на стенке вихревой камеры 1.

Устройство для термообработки материалов, содержащее вихревую камеру с днищем-диффузором и лопастным завихрителем-измельчителем, имеющим турбинную секцию и измельчающую секцию с билами, выполненную в виде усеченного конуса, загрузочное устройство, испаритель и газоподводящий короб, отличающееся тем, что турбинная секция завихрителя-измельчителя расположена на днище-диффузоре, измельчающая секция расположена на приводном валу и снабжена лопастями, прикрепленными к ее конической поверхности с возможностью изменения угла их наклона относительно стенки вихревой камеры, и основанием, к которому по его периферии прикреплены била, направленные вниз, а загрузочное устройство выполнено в виде течки, расположенной соосно с вихревой камерой.