РАБОЧИЙ ЦИЛИНДР БИСЕРНОЙ МЕЛЬНИЦЫ Российский патент 1994 года по МПК B02C17/16 

Изобретение относится к средствам измельчения пастообразных материалов, в частности красок и может быть использовано в конструкциях шаровых (бисерных) мельниц, предназначенных для изготовления красок путем измельчения и смешивания их компонентов.

Известна конструкция бисерной мельницы с рубашкой охлаждения, внутренняя поверхность рабочего цилиндра которой имеет керамическое покрытие [1 и 2].

Известна также футеровка цилиндрических корпусов в виде колец [3 и 4].

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является бисерная мельница (прототип), которая содержит наибольшее количество общих с изобретением признаков [5].

Цель изобретения - повышение надежности конструкции за счет уменьшения в кольцевых элементах уровня контактных, изгибных и термических напряжений.

Это достигается тем, что в рабочем цилиндре шаровой мельницы, содержащем наружную и внутреннюю оболочки, основание и крышку, а также системы вентилей, одна из которых предназначена для регулирования параметров циркуляции хладагента в пространстве между внутренней и наружной оболочками, другая - для заправки во внутреннюю оболочку компонентов краски, а в крышке имеются сквозные отверстия: осевое - для установки рабочего ротора и сливное - для слива готового продукта, внутренняя оболочка снабжена футеровкой, выполненной в виде соосно установленных одинаковых кольцевых элементов, изготовленных из керамического материала, между торцами смежных кольцевых элементов размещены компенсаторы механических напряжений, а корпус снабжен устройством стяжки кольцевых элементов. Каждый компенсатор может быть выполнен в виде перфорированного кольца из пластичного металлического материала, например из алюминиевого сплава, а его внутренний диаметр равен внутреннему диаметру кольцевого элемента.

Компенсатор, кроме того, может быть выполнен в виде клеевого шва между смежными кольцевыми элементами. Клеевой шов выполнен из клеевого состава на основе эпоксидного компаунда, например, на основе клея марки ЭД-9. Толщина δ клеевого шва 0,20-0,25 мм. При этом операцию стяжки кольцевых элементов осуществляют до полимеризации клеевого состава. Клеевой шов позволяет компенсировать напряжения, возникающие из-за перекосов, технологических неточностей кольцевых элементов, а также термические напряжения в смежных кольцевых элементах. Описанные компенсаторы эффективны в корпусах, которые имеют рабочий диаметр (внутренний диаметр кольцевого элемента) в пределах 350-400 мм. При большем диаметре процесс компенсации клеевого состава осуществить технологически сложно из-за большой протяженности клеевого шва по периметру кольца.

Компенсатор в виде алюминиевого кольца более технологичен, однако оптимальное количество и площадь перфораций в каждом конкретном случае подбираются экспериментально. Оптимальная толщина кольца 0,5-0,8 мм. Перфорации нужны для выбора оптимальной жесткости кольца в условиях как сжимающих, так и сдвиговых нагрузок, создаваемых смежными кольцевыми элементами. В качестве компенсаторов опробованы также кольца из алюминиевой и медной проволоки. Однако при этом часть поверхности торцов кольцевых элементов оказывается неподкрепленной, что приводит со временем к их скалыванию и разрушению кольцевых элементов. Поэтому кольца элементов в виде перфорированного кольца являются оптимальным для рабочих диаметров 350-400 мм.

Выполнение футеровки в виде керамических колец позволяет повысить износостойкость внутренней оболочки корпуса за счет использования керамического материала. Оптимальные геометрические параметры каждого кольцевого элемента, например бисерной мельницы для изготовления нитрокрасок - наружный диаметр D, высота Н и толщина Т, определены уравнениями
Н = (0,4...0,9)D
Т = (0,03...0,05)D
Оптимальные размеры кольцевого элемента найдены в результате экспериментов по созданию максимально допустимого на практике градиента температур по высоте корпуса и соответствующего ему уровня термических напряжений. Оптимальные размеры подобраны так, чтобы градиент температуры не превышал 1^о на 1 см по высоте и толщине кольцевого элемента при температуре среды 20-100^оС.

Проведены исследования по патентной и научно-технической литературе. В результате поиска технические решения, содержащие признаки отличающие предложение от прототипа, не выявлены. Поэтому предлагаемое решение может быть признано соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан схематический корпус рабочего цилиндра шаровой (бисерной) мельницы; на фиг.2 - фрагмент рабочего цилиндра; на фиг.3 - фрагмент компенсатора механических напряжений.

Шаровая мельница (фиг. 1) содержит перевозной ковш, в котором налиты компоненты краски, соединенный при помощи трубопроводов и насоса (не показаны) с рабочим цилиндром 1, в котором установлен рабочий ротор 2. На рабочем роторе 2 установлены соосно с ним рабочие диски 3. Верхняя часть рабочего ротора 2 связана кинематически с приводом 4. В нижней части ротора 2 установлен стабилизирующий диск 5, который не касается стенок и дна рабочего цилиндра 1. Последний снабжен соответственно задвижками 6, 7 для входа охлаждающей воды и выхода использованной воды из рубашки рабочего цилиндра (не показаны). В рабочем цилиндре 1 имеется фильтрующее сито 8 для удержания шариков мельницы (не показаны) от измельчаемой краски и отверстия для подачи компонентов 9 и для слива 10 готовой краски. Шарики имеют диаметры 3-5 мм и изготовлены из стекла. Рабочий цилиндр 1 содержит наружную 11 и внутреннюю оболочки, изготовленные из стали. Зазор между оболочками 11 и 12 необходим для прокачки через него охлаждающей воды. Внутренняя оболочка 12 снабжена футеровкой, выполненной в виде набора соосно установленных керамических элементов 13 (фиг.2). Кольцевые элементы 13 разделены компенсаторами 14 механических напряжений. Компенсаторы 14 могут быть изготовлены в виде перфорированных колец из пластичного металлического материала, например из сплава на основе алюминия (фиг.3) или в виде клеевого шва. При этом применяют клей на основе эпоксидного компаунда, например ЭД-9. Количество перфораций 15 компенсатора 14 и их диаметр подбирают экспериментально. Задача компенсаторов 14 - сохранить целостность кольцевых элементов 13 при монтаже внутренней оболочки 12 с футеровкой, а также при различных механических и термических воздействиях, возникающих при изготовлении нитрокрасок. Рабочий цилиндр 1, кроме того, снабжен устройством стяжки кольцевых элементов 13 с компенсаторами 14 (не показано), состоящим из двух фланцев, между которыми зажимаются кольцевые керамические элементы и компенсаторы 14. При сборке рабочего цилиндра весь набор кольцевых элементов 13 вместе с компенсаторами 14 располагают между фланцами стяжного устройства, расположенными внутри оболочки 12, и стягивают их технологическим винтовым механизмом с динамометрическим ключом, затем фланцы стяжного устройства приваривают к стальной оболочке 12, а технологический винтовой механизм удаляют из оболочки 12. В результате получают неразъемное соединение керамических элементов 13, компенсаторов 14 с оболочкой 12.

Процесс стяжки при использовании компенсаторов 14 в виде клеевого шва осуществляют до полимеризации клеевого состава, после чего весь набор клеевых элементов с оболочкой и технологическим винтовым механизмом 12 помещают в термостат, где проводят полимеризацию клеевого состава. Затем фланцы стяжного устройства приваривают к оболочке 12, как и в первом случае.

Рабочий цилиндр работает следующим образом.

В процессе изготовления нитрокраски в рабочий цилиндр 1 подают компоненты нитрокраски, сообщают вращательное движение рабочему ротору 2 с дисками 3 и стеклянными шариками. Благодаря футеровке внутренней оболочки 12 рабочего цилиндра 1, выполненной в виде набора керамических кольцевых элементов 13, изготовленных из карбида кремния, износ футеровки абразивными пастообразными массами оказывается незначительным. При этом в кольцевых элементах 13 уровень сжимающих напряжений, возникающих в процессе нагрева за счет трения проходящих через рабочий цилиндр 1 пастообразных абразивных материалов, оказываются существенно ниже допустимого для керамики. Это достигается применением футеровки в виде отдельных кольцевых элементов 13, между которыми установлены компенсаторы 14, обеспечивающие компенсацию как термических, так и сдвиговых напряжений в керамике.

Поэтому по сравнению с прототипом изобретение позволяет повысить износостойкость внутренней оболочки и, как следствие, увеличить ресурс бисерной мельницы в целом.

Использование: измельчение пастообразных материалов. Сущность изобретения: рабочий цилиндр шаровой мельницы содержит наружную 11 и внутреннюю 12 оболочки, пространство между которыми предназначено для циркуляции хладагента, систему вентилей для регулирования параметров циркуляции хладагента в рубашке и систему вентилей для подачи в рабочую камеру измельчаемого материала с центральным отверстием для установки рабочего ротора 2 и основанием. Оболочка 12 имеет футеровку в виде отдельных кольцевых элементов 13 из керамического материала с компенсаторами механических напряжений между ними. Компенсаторы могут быть выполнены в виде клеевого шва или перфорированного кольца из пластичного металлического материала, например, алюминиевого сплава. Такая конструкция позволяет увеличить износостойкость при изготовлении нитрокрасок. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. РАБОЧИЙ ЦИЛИНДР БИСЕРНОЙ МЕЛЬНИЦЫ, содержащий ограничивающую охлаждающую рубашку наружную оболочку, ограничивающую рабочую камеру футеровку в виде набора соосно установленных износостойких кольцевых элементов, устройство для стяжки последних, основание и крышку с осевым отверстием для установки рабочего ротора и сливным - для выдачи готового продукта, а также систему вентилей для регулирования параметров циркуляции хладагента в рубашке и систему вентилей для подачи в рабочую камеру измельчаемого материала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен прилегающей к внешней поверхности футеровки внутренней оболочкой и размещенными между торцами смежных кольцевых элементов компенсаторами механических напряжений, причем кольцевые элементы выполнены из керамического материала. 2. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что компенсатор механических напряжений выполнен в виде перфорированного кольца из пластичного металлического материала и его внутренний диаметр равен внутреннему диаметру кольцевого элемента. 3. Цилиндр по п. 1, отличающийся тем, что компенсатор механических напряжений выполнен в виде клеевого шва.