ПЛАНЕТАРНАЯ МЕЛЬНИЦА ЮРИСОВА Российский патент 1995 года по МПК B02C17/08 

Изобретение относится к планетарным мельницам и может быть использовано в пищевой, парфюмерной, цветной, лакокрасочной, строительной и горной промышленности для получения тонких порошков.

Известна планетарная мельница, содержащая вертикальный корпус, водило, наружную фрикционную обойму, цилиндрические помольные барабаны с жестко связанными с ними верхней и нижней опорами, входными и выходными патрубками и мелющими телами, загрузочное и разгрузочное устройства и привод [1]
К недостатком указанной мельницы можно отнести сложность конструкции, обусловленную тем, что при сборке необходимо изготавливать специальные приспособления, иначе собрать конструкцию нельзя, низкую надежность, обусловленную тем, что подшипники опор, жестко связанные с барабанами, испытывают значительные динамические нагрузки со стороны барабанов, действующие с оборотной частотой вращения барабанов вокруг собственных осей, т.е. в среднем 30 Гц, что ведет к их нагреву выше допустимых температур и поломки сепараторов, а это приводит к аварии мельницы.

Цель изобретения упрощение конструкции и повышение надежности мельницы.

Сущность изобретения состоит в том, что в известной планетарной мельнице, содержащей вертикальный корпус, водило, наружную фрикционную обойму, цилиндрические помольные барабаны с жестко связанными с ними верхней и нижней опорами и выходными патрубками и мелющими телами, загрузочное и разгрузочное устройства и привод, барабаны выполнены с отбортовками, верхняя опора концентрично установлена под входным патрубком и выполнена в виде диска с вертикальными ребрами, соединенными с кольцом, а нижняя опора в виде концентрично установленного в основании выходного патрубка диска с перпендикулярным к нему центральным стержнем, на котором смонтирована с возможностью свободного перемещения втулка, причем основание нижнего патрубка выполнено в виде перемычки с образованием зазора между нижним его торцом и водилом, причем величина S зазора находится в пределах 0 < S < δ, где δ толщина перемычки, при этом ребра расположены под углом α к входящему в барабан потоку измельченного материала, величина которого лежит в пределах 0^о < α < 90^о, а мелющие тела установлены между дисками посредством шаровых опор, диаметр D₁ диска нижней опоры имеет пределы D₃< D₁ < D₂, где D₂ внутренний диаметр выходного патрубка; D₃ расстояние между шаровыми опорами нижнего мелющего тела.

Такое конструктивное решение позволяет значительно упростить конструкцию, не надо никаких приспособлений для выемки и установки барабанов на место.

Кроме того, при таком конструктивном исполнении барабанов все динамические нагрузки от них замыкаются на статические корпусные детали мельницы, что повышает надежность мельницы в целом.

Целесообразно, чтобы ограничить движение мелющих тел при работе вверх и вниз, т.е. упорядочить движение мелющих тел относительно стенок, установить по две опоры в каждом барабане, соответственно верхнюю и нижнюю. В связи с тем, что опоры с одной стороны должны быть жестко связаны с барабанами, а с другой стороны оказывать потоку измельчаемого материала минимально возможное сопротивление, конструктивно предполагается выполнить их следующим образом. Верхняя опора состоит из диска, кольца и двух вертикальных ребер, при этом радиальная связь с барабанами осуществляется через кольцо и ребра. Кольцо находится непосредственно под входным патрубком барабана и практически никакого сопротивления входящему потоку не оказывает, ребра же имеют острые кромки и устанавливают под углом α к потоку входящего в барабан материала для снижения сопротивления. Угол α имеет пределы 0^о < α < 90^о, которые объясняются следующим образом: при α 0^о и α 90^о ребра оказывают потоку максимальное сопротивление, поэтому неравенство правильно. Как правило, α 45^о. Диск верхней опоры других жестких механических связей с барабаном, кроме как через вертикальные ребра и кольцо, не имеет, поэтому верхняя опора оказывает минимальное сопротивление потоку входящего материала.

Нижняя опора, состоящая из диска и стержня, жестко связанных между собой, имеет радиальную связь через перемычку, выполненную в нижнем торце выходного патрубка. По бокам перемычки имеются два проема высотой Н, которая минимум в три раза больше по величине, чем <N>delta<N> толщина перемычки, а ширина проемов S₂ больше ширины перемычки S₁, т.е. площадь выхода для измельченного материала достаточно велика, поэтому поток измельченного материала, не достигая перемычки, будет выходить из барабана. Таким образом, перемычка прямого сопротивления на выходящий поток не оказывает, более того, если выдерживать определенную величину зазора между нижним торцом перемычки и диском водила, относительно которого она вращается, то наблюдается эффект пропеллера, т. е. перемычка начинает тянуть и турбулизовать поток воздуха с измельчаемым материалом из барабана, не давая ему осесть на стенку выходного патрубка. Пределы изменения этого зазора следующие: 0 < S ≅ δ где δ толщина перемычки. Величина 0 нереальна, так как появляются механические задевания, если же S > δ, то пропадает эффект пропллера и турбулизации выходящего потока не будет, что в конце концов может привести к закупориванию выходного патрубка за счет оседания частиц. Поэтому необходимо соблюдать приведенное неравенство. Для дополнительной турбулизации выходящего потока на стержне нижней опоры смонтирована втулка с возможностью свободного перемещения по высоте. Втулка не должна задевать при работе боковых стенок выходного патрубка, чтобы дополнительно не загрязнять выходящий измельченный материал.

Рекомендуется, чтобы величина диаметра диска нижнего опорного элемента D₁ удовлетворяла следующему неравенству: D₃ < D₁ < D₂, где D₂ внутренний диаметр выходного патрубка; D₃ диаметр расположения шаровых опор нижнего мелющего тела. Пределы изменения D₁ объясняются следующим образом: если D₁ ≅ D₃, шары занимают или неустойчивое положение, или просто выпадают из своих рабочих мест. При D₁ ≥ D₂ резко снижается эффект турбулизации выходного потока частиц измельченного материала от действия перемычки и кольца, так как все внутреннее сечение выходного патрубка будет перекрыто диском. Производительность мельницы будет падать.

Целесообразно, чтобы снизить сопротивление потоку измельчаемого материала в барабанах, отказаться от каких-либо дополнительных опор для мелющих тел и установить мелющие тела друг на друга посредством шаровых опор. Если между дисками опор и мелющими телами, а также между торцами мелющих тел установлены шаровые опоры, то трение скольжения заменено трением качения, что позволяет снизить от 10 до 20 раз натир железа в измельчаемый материал и тем самым обеспечить необходимую чистоту измельчаемого материала.

На фиг. 1 изображена предлагаемая планетарная мельница, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 вид Б на фиг.1.

Планетарная мельница содержит корпус, состоящий из верхней части 1 и нижней части 2, жестко соединенных друг с другом и со станиной 3, наружную фрикционную обойму 4, установленную в верхней части 1 корпуса соосно оси мельницы и закрепленную посредством демпфирующих элементов 5 болтами 6 с контргайками 7, привод, включающий шкив 8, жестко связанный с центральным валом 9, который базируясь на подшипниковый узел 10, смонтированный в нижней части 2 корпуса, жестко связан с водилом, состоящим из нижнего диска 11, верхнего диска 12, на котором установлено загрузочное устройство 13, причем диски соединены друг с другом неподвижными осями 14 с расположенными на них подшипниками 15 для привода барабанов; барабаны 16 с отбортовками 17, заключенные в наружную фрикционную обойму 4 и расположенные между подшипниками 15, включают входной патрубок 18, под которым соосно оси барабана 16 установлена верхняя опора, содержащая кольцо 19, диск 20 и два ребра 21, жестко связанные между собой, причем ребра 21 развернуты под углом α к потоку измельчаемого материала, выходной патрубок 22, имеющий два проема 23 и перемычку 24 между ними, в которой соосно оси барабана 16 установлена нижняя опора, состоящая из диска 25 и стержня 26, на котором смонтирована с возможностью передвижения втулка 27, мелющие тела: верхнее 28 и нижнее 29, установленные между дисками 20 и 25 посредством шаровых опор 30 и 31, футеровочную оболочку 32; ролик 33 поджимной, прижимающий барабаны 16 к наружной фрикционной обойме 4, верхнюю ограничительную поверхность 34, фиксированную относительно верхней части корпуса 1 стойками 35, служащую для ограничения движения барабанов 16 вверх, крышку 36 защитную для ограничения вращающейся части мельницы, базирующуюся на стойках 35 и прижатую к ним гайками 37, нижний кольцевой канала 38, служащий для выхода измельченного материала, расположенный в нижней части 2 корпуса, лопастей 39, закрепленных на нижнем диске 11 водила и вращающихся в кольцевом канале 38.

Работа планетарной мельницы непрерывного действия для сухого и чистого измельчения материалов осуществляется следующим образом. От электродвигателя определенной мощности посредством привода и водила мельница выводится на рабочие обороты. После выхода на рабочие обороты измельчаемый материал подается через загрузочное устройство 13 в барабаны 16 и попадает на диск 20 верхней опоры, где за счет центробежных сил, минуя ребра 21, развернутые к потоку измельчаемого материала под углом 45^о для снижения сопротивления потоку, попадает на футеровочную оболочку 32 и за счет центробежных сил, силы Кариолиса, гравитационной силы и вибрационных сил движется вниз, подвергаясь измельчению со стороны мелющих тел 28 и 29, причем механическое воздействие мелющих тел при движении измельчаемого материала вниз увеличивается. Увеличение механического воздействия со стороны мелющих тел достигается несколькими путями: увеличение их массы, введение эксцентриситетов, изменение конфигурации боковых поверхностей и т.д. Подвергнувшись механическому воздействию со стороны мелющих тел 28 и 29, измельченный материал попадает в выходной патрубок 22, где за счет турбулизации, производимой перемычкой 24 и кольцом через проемы 23, центробежными силами и силами тяги, создаваемыми лопастями 39 через кольцевой канал 38 и тангенциальный выход (не показан), подается в аэродинамический циклон, где происходит его оседание и выгрузка.

Испытания показали, что перенос опор внутрь барабанов, установление между ними мелющих тел на шаровых опорах, а также наличие отбортовок на барабанах упростили конструкцию в целом, увеличили ее надежность при одновременном значительном улучшении качества измельченного материала, как по натиру железа, не более 0,02% так и по среднему размеру частиц (не более 12 мкм).

Использование: в планетарных мельницах в различных отраслях промышленности. Планетарная мельница содержит корпус, водило, наружную фрикционную обойму, цилиндрические барабаны с отбортовками с входным и выходным патрубками и мелющими телами, загрузочное и разгрузочное устройства и привод. Барабаны выполнены с отбортовками в верхней части и с концентрично расположенными опорными элементами. Верхний, установленный под входным патрубком, состоит из диска, который посредством ребер соединен с кольцом. Нижний состоит из диска со стержнем, расположенным по центру перпендикулярно диску. На стержне опорного элемента размещено кольцо с возможностью свободного движения относительно стержня. Мелющие тела установлены между дисками опорных элементов посредством шаровых опор. 3 ил.

Планетарная мельница, содержащая вертикальный корпус, водило, наружную фрикционную обойму, цилиндрические помольные барабаны с жестко связанными с ними верхней и нижней опорами, входными и выходными патрубками и мелющими телами, отличающаяся тем, что барабаны выполнены с отбортовками, верхняя опора концентрично установлена под входным патрубком и выполнена в виде диска с вертикальными ребрами, соединенными с кольцом, а нижняя опора в виде концентрично установленного в основании выходного патрубка диска с перпендикулярным к нему центральным стержнем, на котором смонтирована с возможностью свободного перемещения втулка, причем основание нижнего патрубка выполнено в виде перемычки с образованием зазора между нижним его торцом и водилом, причем величина S зазора находится в пределах 0 < S < δ, где δ - толщина перемычки, при этом ребра расположены под углом a к входящему потоку измельченного материала, величина которого лежит в пределах 0^°< α < 90^° а мелющие тела установлены между дисками посредством шаровых опор, диаметр D₁ диска нижней опоры имеет пределы D₃ < D₁ < D₂, где D₂ внутренний диаметр выходного патрубка, D₃ расстояние между шаровыми опорами нижнего мелющего тела.