сотрудник
Белгород, Белгородская область, Россия
сотрудник
Белгородская область, Россия
Белгород, Белгородская область, Россия
аспирант
Белгородская область, Россия
аспирант
Белгородская область, Россия
ГРНТИ 55.39 Химическое и нефтяное машиностроение
ББК 347 Технология производства оборудования отраслевого назначения
В последние годы дезинтеграторы находят широкое применение при измельчении, активации и смешении для производства ряда строительных материалов. Одним из недостатков работы дезинтеграторов является незначительное количество соударений частиц в периферийной зоне камеры помола. В данной статье разработано математическое выражение для определения изменения концентрации частиц материала в периферийной зоне камеры помола в связи с установкой цилиндрического калибрующего устройства, а также уравнение, определяющее радиус установки данного устройства. Представлена схема камеры помола дезинтегратора с цилиндрическим калибрующим устройством. Рассмотрено условие прохождения частицы материала через отверстие перфорированной секции калибрующего устройства. Установлено, что частица материала покинет зону между внешним рядом ударных элементов и перфорированной секцией цилиндрического калибрующего устройства в случае, если за время tn движения в радиальном направлении в отверстии диаметром частица пройдет расстояние, равное половине её диаметра.
дезинтегратор, бронеплита, устройство, секция, частица
Одним из недостатков работы дезинтеграторов является незначительное количество соударений частиц материала и незначительные истирающие нагрузки в периферийной зоне камеры помола [1].
В связи с этим нами была разработана конструкция дезинтегратора с вращающимся цилиндрическим калибрующим устройством в периферийной части (рис. 1). Цилиндрическое калибрующее устройство 4 включает последовательно расположенные секции с отбойными бронеплитами 5 и перфорированные секции 6 с отверстиями. Данное устройство жестко крепится к торцу диска, который вращает предпоследний ряд ударных элементов. Таким образом, отбойные бронеплиты 5 и перфорированные секции 6 вращаются навстречу внешнему ряду ударных элементов. Частицы материала, находящиеся в зазоре между внутренней поверхностью калибрующего устройства и внешним рядом ударных элементов соударяются с бронеплитами и ударными элементами до тех пор, пока не пройдут через отверстия перфорированных секций.
Рис. 1. Схема камеры помола дезинтегратора
с цилиндрическим калибрующим устройством:
1 – корпус; 2 – разгрузочный патрубок;
3 – ударные элементы;
4 – цилиндрическое калибрующее устройство;
5 – бронеплиты; 6 – перфорированная секция
Полученное ранее выражение [2], определяющее общую площадь S0 перфорированной поверхности калибрующего устройства в периферийной части дезинтегратора в зависимости от оптимального диаметра шнекового питателя Dоп и параметров первого ряда ударных элементов дезинтегратора имеет вид:
, (1)
где ѱ – коэффициент, учитывающий степень заполнения площади поперечного сечения шнекового питателя; h – шаг шнека шнекового питателя; R2 – радиус внешнего ряда ударных элементов; Rb – внешний радиус перфорированной поверхности.
С другой стороны, опираясь на геометрические размеры отверстий в перфорированной секции цилиндрического калибрующего устройства, можно получить следующие соотношения:
, (2)
, (3)
, (4)
где lr – общая дуга перфорированной цилиндрической части калибрующего устройства; b – ширина цилиндрической части калибрующего устройства; φ0 – угловой размер общей части перфорированной секции.
Формула (2) получена в предположении, что геометрический размер перфорированной секции в направлении, параллельном оси вращения роторов, совпадает с высотой ударных элементов внешнего ряда.
Приравнивая выражения (1) и (2) с учетом (3) и (4) получаем соотношение следующего вида:
. (5)
Полученное соотношение (5) приводим к следующему виду:
. (6)
Полученное выражение (6) можно рассматривать как квадратное уравнение относительно неизвестной величины Rb.
Разрешая уравнение относительно Rb, находим:
. (7)
Подстановка значения Dоп2 из работы [3] в (7) позволяет последнее привести к виду:
(8)
где μ0 – коэффициент разрыхления, μ0 = 0,1 – 0,5; 
– расстояние между смежными ударными элементами внутреннего ряда камеры помола; a – сторона квадрата поперечного сечения ударного элемента; R1 – радиус внутреннего ряда ударных элементов.
Определим изменение концентрации частиц в периферийной зоне камеры помола в результате установки цилиндрического калибрующего устройства. Концентрация частиц, находящихся в зоне между внешним рядом ударных элементов и внутренней поверхностью цилиндрического калибрующего устройства определяется следующим образом:
, (9)
где n0 – количество частиц в рассматриваемой зоне; 
– объем рассматриваемой зоны, равный, м3:
H
H 
H
H
H
(10)
где H – высота камеры помола, м; 
– величина зазора между радиусом внешнего ряда ударных элементов и бронеплитами цилиндрического калибрующего устройства.
Следовательно, концентрация частиц равна
. (11)
Аналогично определим концентрацию частиц в периферийной зоне при условии отсутствия цилиндрического калибрующего устройства:
, (12)
где 
– объем зоны между внешним рядом ударных элементов и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса камеры помола, который равен, м3:
(13)
где 
0 – величина зазора между внутренним радиусом цилиндрического корпуса и радиусом внешнего ряда ударных элементов;Rк – внутренний радиус цилиндрического корпуса.
Следовательно, концентрация частиц равна
(14)
и после несложных преобразований получим отношение концентраций частиц в периферийной зоне камеры помола до и после установки цилиндрического калибрующего устройства:
(15)
Так как 
, а Rв < Rк, следовательно, 
> 1 и можно утверждать, что установка цилиндрического калибрующего устройства обеспечивает повышение концентрации частиц в периферийной зоне камеры помола дезинтегратора. Таким образом, полученные соотношения (8) и (15) определяют величину радиального размера, отсчитываемого от оси вращения цилиндрического калибрующего устройства в зависимости от конструктивных параметров дезинтегратора, а также изменение концентрации частиц материала в связи с установкой цилиндрического калибрующего устройства в периферийной части камеры помола.
Рассмотрим условие прохождения частицы материала диаметром dk через выходное отверстие размером (рис.2).
Рис. 2. Схема к определению условия прохождения частицей материала через отверстие
перфорированной секции цилиндрического
калибрующего устройства
После схода с внешнего ряда ударных элементов частица материала обладает составляющими скорости и
, значения которых определяются следующими соотношениями [4, 5]:
, (16)
, (17)
здесь ω – частота вращения роторов дезинтегратора; lr – длина ударных элементов соответствующего ряда; f – коэффициент трения.
Будем исходить из предположения, что частица материала покинет зону между внешним рядом ударных элементов и перфорированной секцией цилиндрического калибрующего устройства. Это произойдет в случае, если за время tn движения в радиальном направлении в отверстии диаметром частица пройдет расстояние, равное половине её диаметра.
На основании изложенного можно получить следующие соотношения:
(18)
(19)
C учетом (18) и (19), исключая величину tn, находим:
(20)
На основании выражения (20) можно получить следующее условие прохождения частицей материала через отверстие размером
(21)
(22)
Таким образом, частица материала покинет рассматриваемую зону между внешним рядом ударных элементов и перфорированной секцией цилиндрического калибрующего устройства при выполнении соотношений (21) и (22).
1. Хинт И.А. Основы производства сили-кальцитных изделий. М.: Стройиздат, 1962. 636 с.
2. Волков Р.А., Гнутов А.Н., Дьячков В.К. Конвейеры: Справочник / Р. А. Волков, А. Н, Гнутов, В. К. Дьячков и др, Под общ. ред. Ю. А. Пертена. Л.; Машиностроение, 1984. 367 с.
3. Семикопенко И.А., Воронов В.П., Юр-ченко А.С. Расчет оптимального диаметра шнекового питателя для подачи материала в камеру помола дезинтегратора // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. №3. С. 85-87.
4. Кухлинг К. Справочник по физике. 2 изд. М.: Мир, 1985. 520 с.
5. Воронов В.П., Семикопенко И.А., Пен-зев П.П. Теоретические исследования скоро-сти движения частиц материала вдоль по-верхности ударного элемента мельницы дез-интеграторного типа // Известия ВУЗов. Строительство. 2008. № 11-12. С. 93-96.
