БАРАБАННАЯ МЕЛЬНИЦА С ЦЕНТРАЛЬНОЙ РАЗГРУЗКОЙ Российский патент 1995 года по МПК B02C17/00 

Изобретение относится преимущественно к теплоэнергетике, к подготовке твердых топлив, а также к отраслям промышленности, связанным с измельчением твердых хрупких материалов.

Известны конструкции барабанных мельниц, содержащие цилиндрический барабан и торцевые стенки с отверстиями [1].

Недостатком таких мельниц является большая металлоемкость, значительные габариты, обусловленные неоптимальными размерами барабана мельницы.

Известна конструкция барабанной мельницы, содержащая цилиндрический барабан с торцовыми стенками с отверстиями, причем диаметр загрузочного и разгрузочного отверстий в торцовых стенках равен 0,55-0,68 внутреннего диаметра барабана мельницы [2].

Недостатками известной мельницы являются значительная металлоемкость и большие габариты мельницы, вызванные тем, что отношение длины барабана к его диаметру для барабанных мельниц, включая мельницы самоизмельчения, обычно находится в пределах 0,15-4,5, что не обеспечивает минимизацию металлоемкости и габаритов мельницы при заданной производительности мельницы.

Целью изобретения является снижение металлоемкости и габаритов мельницы.

Это достигается тем, что в барабанной мельнице с центральной загрузкой, состоящей из цилиндрического барабана с торцовыми стенками с отверстиями, внутренний диаметр загрузочного и разгрузочного отверстий в торцовых стенках барабана 0,47-0,85 от внутреннего диаметра D барабана мельницы, а отношение длины L барабана мельницы к ее диаметру
= (1-K²) где K - отношение диаметра загрузочного и разгрузочного отверстий к диаметру барабана.

Выбор отношения длины L барабана мельницы к его диаметру D произведен из условия обеспечения минимума площади рабочей поверхности барабана мельницы, находящейся в контакте с внутримельничной загрузкой при заданной производительности мельницы и постоянной плотности внутримельничной загрузки, а также постоянной частоте вращения барабана мельницы.

Производительность B мельницы пропорциональна мощности N, передаваемой внутримельничной загрузке и равна
B = 3,6 где κ- измельчаемость,
S - удельная поверхность.

Мощность N, передаваемая внутримельничной загрузке равна
N=A R^2,5˙L ρ S_о, где A - константа;
R - радиус барабана;
ρ- насыпная плотность внутримельничной загрузки;
S_o - коэффициент передаваемой мощности.

Площадь F соприкосновения рабочей поверхности барабана мельницы с внутримельничной загрузкой
F = 2πR²(1-K²) + 2πRL, где K = ;
R₁ - радиус внешнего слоя загрузки барабана, соприкасающийся с футеровкой крышек барабана.

Радиус R₁ внешнего слоя загрузки барабана определяется исходя из требуемого коэффициента заполнения мельницы мелющими телами и условия невыпадения последних через загрузочное и разгрузочное отверстия барабана, которые равны между собой.

Условие невыпадения мелющих тел в разгрузочное и загрузочное отверстия барабана приводит к равенству (в пределе) радиуса R₁ и радиусов этих отверстий.

Зависимость между радиусом R₁ внешнего слоя и степенью заполнения определяется по известной формуле Канторовича - Осецкого, что в свою очередь, определяет диаметр (радиус разгрузочного и загрузочного отверстий в соотношении 0,85-0,47 от внутреннего диаметра (радиуса) барабана соответственно.

Находят такие значения R и L , при которых рабочая площадь F внутренней поверхности барабана достигает минимума при следующем ограничении:
R ^2,5˙L = C - const .

Решения находят с помощью метода Лагранжа, для чего формируют функцию Лагранжа
Ф = 2πR²(1-K²) + 2πRL - λ(R^2,5 - C), где λ- множитель Лагранжа.

Берут частные производные от функции Лагранжа , и и, приравняв их к нулю, получают систему уравнений
-2,5λR^1,5L= 0;
Решая эту систему относительно R и L, из второго уравнения получают
R = подставив значение R в первое уравнение, имеют
L = (1-K²)
Учитывая, что диаметр D барабана 2R и поделив L на D, получают
= (1-K²)
Таким образом получают строгое доказательство оптимальности отношения длины барабана мельницы к ее диаметру, исходя из минимума рабочей поверхности барабана. Исходя из этого решения отношение длины барабана к его диаметру может принимать значение 0,16-0,52 для мельниц с отверстиями в торцовых стенках и 2/3 = 0,666666 точно для барабанных мельниц периодического действия без отверстий в торцовых стенках.

На чертеже показана предлагаемая мельница.

Мельница состоит из барабана 1, заполненного мелющими телами 2, загрузочного 3 и разгрузочного 4 отверстий.

Измельчаемый материал поступает во вращающийся барабан 1 мельницы через загрузочное отверстие 3, измельчается мелющими телами 2 и выходит через разгрузочное отверстие 4.

Разработка экспериментального образца барабанной мельницы МБ 337/175 с оптимальным отношением длины барабана к ее диаметру показала, что ее реализация позволяет сократить объем барабана на 43%, уменьшить площадь футеруемой поверхности барабана на 38%, уменьшить вес мелющих тел на 4,5% и снизить металлоемкость на 36% по сравнению с серийно выпускаемой мельницей равной производительности ШБМ 287/410 Сызранского турбостроительного завода.

Использование: в энергетической, металлургической, химической и цементной отраслях промышленности для подготовки твердых топлив к сжиганию. Сущность изобретения: внутренний диаметр загрузочного и разгрузочного отверстий в торцовых стенках барабана составляет 0,47 0,85 от внутреннего диаметра барабана мельницы, а отношение длины барабана мельницы к ее диаметру находят по указанной в тексте формуле. 1 ил.

БАРАБАННАЯ МЕЛЬНИЦА С ЦЕНТРАЛЬНОЙ РАЗГРУЗКОЙ, состоящая из цилиндрического барабана с торцевыми стенками с отверстиями, отличающаяся тем, что, с целью снижения металлоемкости и габаритов мельницы, внутренний диаметр загрузочного и разгрузочного отверстий в торцевых стенках составляет 0,47 - 0,85 внутреннего диаметра барабана мельницы, а отношение длины барабана мельницы к ее диаметру равно

где L - длина барабана мельницы;
D - диаметр барабана мельницы;
K - отношение диаметра разгрузочного и загрузочного отверстий к диаметру барабана.