Устройство, рабочие органы и рабочий процесс молотковых дробилок

Классификация дробилок

Дробилки классифицируют по принципу работы, конструктивным особенностям, аэродинамическим особенностям, размещения места загрузки и способу отвода измельченного материала.

По принципу работы дробилки делятся на роторные и молотковые, которые нашли самое широкое применение. По конструктивным особенностям дробилки классифицируются: на открытые, закрытые и полуоткрытые; одностадийные и многостадийные; с вертикальным ротором или горизонтальным ротором, с деками и без них; с решетами и безрешетные и однодисковые и многодисковые.

По способу подачи материала в измельчающий барабан молотковые дробилки подразделяются на самотечные и принудительные, последние — на тангенциальные, радиальные, центральные и боковые.

Отвод материала может быть самотеком и принудительный отвод материала воздушным потоком самого ротора или вентилятора, а также отвода материала транспортером в разделительной камере или в зарешетном пространстве.

Вентилятор, отводящий поток, может быть совмещен с ротором дробилки или смонтирован на валу ротора, а также обособленного от ротора.

Работа молотковых дробилок

При работе молотковой дробилки воздушный поток действует на всех этапах рабочего цикла в следующей последовательности, способствуя:

-движению материала в дробильной камере, измельчению и вынос измельченного материала через отверстия решета (для решетных дробилок) в разделительную камеру или на выгрузку (для безрешетных дробилок);

-эвакуации измельченного материала из зарешетного пространства и его подачи по трубопроводу в циклон;

-разделению (осаждению) измельченного материала в циклоне или разделительной камере;

-подачи исходного материала в дробильную камеру.

Во всех молотковых дробилках основным рабочим органом является ротор с шарнирно подвешенными молотками, что позволяет пропускать крупные инородные включения, случайно попавшие в дробилку. При вращении ротора молотки ударяют по продуктово-воздушному слою, измельчая при этом крупные и целые частицы зерна.

На основании конструктивных особенностей дробилок-измельчителей можно установить следующее, что динамическая система дробилок включает:

а) - барабан с молотками как генератора ударных импульсов;

б) - продуктово-воздушный слой, который поддерживает равновесие между процессом деления частиц (“размножения”) и их прохода через отверстия решета (“гибели”);

в) - перфорированной поверхности рифлей дек и отверстий решета. Первое обеспечивает дальнейшее “размножение” частиц в воздушно-продуктовом слое. Второе регулирует интенсивность потока зерна, проходящего через дробилку.

Действие физической модели дробилки сводится к следующему: молотки барабана, двигаясь с огромной скоростью (порядка 70-85 м/с) в воздушно-продуктовом слое, наносят удары по частицам зерна, в результате чего куски отбрасываются на решето и испытываются на “проход”. Если размеры частиц малы, то они проходят через отверстия решета, в противном случае, если размеры частиц больше отверстий решета, то они отражаются от решета как от экрана и вновь попадают в зону действия молотков. Этот процесс продолжается до тех пор, пока размеры частиц позволят им пройти через отверстия решета.

Потребное число ударов зависит от прочностных свойств материала и скорости соударений. Так для измельчения зерен ячменя до средней крупности помола необходимо нанести по нему до 30-40 ударов влет при скорости молотков 40-45 м/с.

Рабочий процесс рассматривается как стохастический (беспорядочный случайный, непредсказуемый), описываемый вероятностно-статистическими методами. Решение систем дифференциальных уравнений для процесса “чистого размножения“ мы не рассматриваем, однако окончательный результат, полученный профессором В.А. Алешкиным следующий

или, т.е.

где l - степень измельчения материала;

a -- параметр процесса измельчения;

t - время, (с);

e —exp. (экспонента), е =2,73. (const.).

Из последнего уравнения можно установить, что параметр процесса равен

Второй, протекающий параллельно, процесс в дробилке, описывается своими уравнениями кинетики, т.е. уравнениям просеивания частиц через решето. Рассматривая процессы “размножения” и “гибели” совместно, получим уравнение кинетики процесса работы дробилки:

Где N – текущее значение числа кусков материала во времени;

N_o — число кусков материала при t =0, т.е. в начале процесса измельчения;

m - параметр процесса просеивания, т.е. прохода материала через решето (по опытным данным, параметр m составляет 0,11-0,12);

a —параметр процесса измельчения, т.е. скорость увеличения степени измельчения.

При установившемся режиме работы дробилки поддерживается статистическое равновесие, т.е. интенсивность обоих процессов одинакова. Сколько частиц образуется вновь, столько их уходит через решето. Зная время пребывания частиц в дробильной камере, можно подсчитать среднее значение параметра а_ср. для данного режима работы по формуле

Исследование кинетики измельчения зерна показали, что наибольшее влияние на численное значение параметра a_ср. оказывают скорость молотков и размеры отверстий решета.