ПЛАНЕТАРНАЯ МЕЛЬНИЦА Российский патент 1997 года по МПК B02C17/18 

Изобретение относится к горнорудной промышленности, в частности к оборудованию по измельчению различных материалов, а именно к центробежным мельницам непрерывного действия с планетарно движущимися барабанами и может быть использовано в добывающей промышленности при обогащении руд цветных, черных и драгоценных металлов в цементной, химической и других отраслях промышленности.

Известна промышленная планетарная мельница непрерывного действия, содержащая водило, установленные на нем цилиндрические барабаны с загрузочной и разгрузочной горловинами, загрузочные устройства с неподвижной приемной течкой и центробежным питателем, разгрузочное устройство, сборник готового продукта и привод [1] К основным недостаткам этой мельницы можно отнести малую надежность работы ее узлов и, как следствие, непродолжительность ее непрерывной работы.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является выбранная в качестве прототипа планетарная мельница непрерывного действия, содержащая горизонтальный вал, установленное на нем в подшипниковых опорах водило, выполненное с двумя дисками, помольные барабаны, смонтированные на водиле и соединенные с планетарным редуктором, заключенным в цилиндрический картер, закрепленный на наружной поверхности диска [2]
Однако известной планетарной мельнице присуще следующие принципиальные недостатки. Практика эксплуатации показала, что при каждой остановке мельницы всегда оставался измельчаемый материал во внутренней полости центробежного питателя. При последующем запуске мельницы это вело к постоянной забивке некоторых секций центробежного питателя и, в конечном счете, к необходимости остановки. Основная причина этого, как показали теоретические расчеты, подтвержденные последующими экспериментами, крылась в нерациональном выборе формы внутренней полости центробежного питателя, а также несоответствии углов наклона течек угла естественного откоса исходного материала. Кроме того был установлен значительный износ кромок течек кругового профиля, входящих в отверстия улитковых питателей.

Практика показала также, что в известной мельнице узел питания, выполненный в виде улиткового питателя, из-за своей малой эффективности не соответствовал производительности помольных барабанов. Проявлялось это в том, что раньше наступал перегруз улиткового питателя, чем переполнение внутренней полости помольных барабанов. В связи с этим наблюдались значительные просыпи измельчаемого материала через круговую щель между течками кругового профиля центробежного питателя и конической крышкой корпуса, что вело к запыленности помещения, в котором размещалась планетарная мельница.

Установка в прототипе одинарных подшипников непосредственно на барабанах мельниц ведет к значительному перегреву их внутренних обойм и, в конечном счете, заклиниванию последних. Другим отрицательным фактором оказывается значительное увеличение радиуса действия центробежных сил, проявляющееся в быстром выходе из строя сепараторов подшипников.

Укажем также на сложность конструкторского решения узла разгрузки, не позволявшего производить быстро загрузку измельчающей среды в помольные барабаны и ее выгрузку, а также замену элементов узла.

Отметим, наконец, и неудовлетворительной конструкторское решение разгрузочного бункера, через многочисленные щели которого осуществляется вынос в виде пыли тонкоизмельченного готового продукта, что существенно ухудшало экологическую обстановку цеха, где размещалась планетарная мельница, а также рядом расположенных территорий.

Техническим результатом усовершенствования конструкции планетарной мельницы будет повышение производительности, а также продолжительности и надежности ее непрерывной работы.

Полученный технический результат достигается тем, что в известной планетарной мельнице, содержащей горизонтальный вал, установленное на нем в подшипниковых опорах водило с двумя дисками, помольные барабаны, установленные на водиле и соединенные с планетарным редуктором, помещенным в цилиндрический картер, закрепленный на наружной поверхности диска, центробежный питатель, узлы питания и разгрузки и разгрузочный бункер, центробежный питатель имеет форму пустотелого прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием, в вершинах которого расположены соосные с передней и задней опорами помольного барабана кругового профиля течки, наклоненные к оси вращения узла питания под углом, большим угла естественного откоса исходного материала, при этом кромки течек выполнены из износостойкого материала, внутренняя полость центробежного питателя разделена на бункеры плоского типа при помощи пластин в виде усеченных логарифмических спиралей, полюса которых расположены на оси горизонтального вала, с учетом пересечения лучей под углом большим угла естественного откоса исходного материала, при этом одними концами пластины попарно соединены между собой на уровне входных отверстий течек с образованием днищ бункеров, а другими концами с возможностью соединения бункеров между собой с образованием зоны загрузки центробежного питателя, при этом в передних и задних опорах и на осях паразитных шестерен смонтированы спаренные подшипники, а в теле горизонтального вала выполнены каналы для маслосмазки, узел питания включает загрузочную цапфу с торцевой крышкой, обечайку с фланцем и шнеком, разъемные коническую крышку и цилиндрическое основание, тонкостенное цилиндрическое кольцо, загрузочный конус с лопатками винтового профиля, которые верхними кромками скреплены с тонкостенным цилиндрическим кольцом, а нижними с поверхностью корпуса по его образующей, угол наклона которой больше угла наклона естественного откоса исходного материала, причем основание корпуса расположено за плоскостью разъема конической крышки и цилиндрического основания, а вершина внутри обечайки с фланцем и шнеком, размещенных в загрузочной цапфе с торцевой крышкой, помольные барабаны снабжены быстросъемными гильзами, защищенными самофутерующимися плитами с продольными и поперечными рифлениями и прикрепленными к водилу гребенками с отверстиями, узел разгрузки составлен из решетки с центральным отверстием, защитной кольцевой перегородки с концентрически расположенными сквозными пазами, прижимного кольца, диска с ребрами и соединенных между собой прижимного разгрузочного конуса с лифтерами, обечайки с кольцевыми фланцами, шнеком и штоком с буртом, причем защитная кольцевая перегородка, решетка, прижимное кольцо, диск с ребрами и прижимной конус с лифтерами размещены в разгрузочной камере барабана, а обечайка с кольцевыми фланцами, шнеком и штоком в разгрузочной цапфе с торцевой крышкой расположенной с зазором относительно задней опоры, ребра на диске установлены радиально и соосно с лифтерами прижимного корпуса, угол наклона образующей которого больше угла естественного откоса измельченного материала, причем разгрузочный конус установлен с возможностью закрытия им отверстия в решетке при помощи жестко соединенных с ним обечайки с кольцевыми фланцами, шнеком, штоком, пружины и втулки, расположенных в разгрузочной цапфе, разгрузочный бункер содержит внутреннюю торцевую стенку, которая выполнена в виде набора из внешней и внутренней пластин, скрепленных с водилом, причем внутренняя пластина и внутренние ребра на ободе бункера образуют лабиринт, а на внешней пластине с обеих ее сторон расположены радиальные лопатки, кроме того внутренняя и внешняя пластины имеют отверстия под разгрузочные цапфы, на концах которых установлены радиальные лопатки, причем внутренняя и внешняя пластины выполнены с зазором относительно к бункеру и цапфам, а часть обода расположенная в одной плоскости с внутренней торцевой стенкой выполнена в виде расширяющегося в радиальном направлении канала.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показывает, что в заявляемой планетарной мельнице устранены все перечисленные выше недостатки известной мельницы и, кроме того, получены новые дополнительные положительные признаки. В частности, это касается отказа от используемой в прототипе весьма сложной и мало эффективной системы маслосмазки, осуществляемой за счет переносной центробежной силы от вращения водила, и применения принудительной подачи масла через специальные каналы, просверленные в теле горизонтального вала, под давлением для смазки спаренных подшипников, установленных в передних и задних опорах помольных барабанов и на осях паразитных шестерен. Исключение помольных барабанов из зоны маслосмазки позволило организовать систему их принудительного охлаждения водой, что благоприятно сказалось на тепловом режиме как барабанов, так и подшипников.

Таким образом, вышеизложенное позволяет утверждать, что заявляемая планетарная мельница соответствует критерию изобретения "новизна". Устранение таких присущих прототипу принципиальных недостатков как забивка материалом узлов питания помольных барабанов, быстрый износ внутренних поверхностей помольных барабанов и отсутствие возможности быстрой замены позволило придать заявляемой мельнице новые качества, существенно отличные от прототипа - повышение продолжительности и надежности ее непрерывной работы и, как следствие, повышение производительности. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой планетарной мельницы критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен общий вид планетарной мельницы; на фиг.2 сечение центробежного питателя плоскостью перпендикулярной оси горизонтального вала; на фиг.3 узел питания, загрузочная цапфа с торцевой крышкой, барабан с узлом разгрузки и разгрузочная цапфа с торцевой крышкой; на фиг.4 разгрузочный бункер.

Планетарная мельница содержит неподвижный вал 1, водило с двумя дисками 2 с прикрепленными к нему гребенками 3 и с картером 4, передняя 5 и задняя 6 опоры барабана 7 с установленными в них загрузочными 8 и разгрузочными 9 цапфами с торцевыми крышками соответственно, сателлитные шестерни 10 и паразитные шестерни (не показаны), солнечную шестерню 11, загрузочную воронку12, центробежный питатель 13 в виде прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием 14, внутренняя полость которого разделена на плоского типа бункер 15 пластинами 16, имеющими профиль усеченных логарифмических спиралей 17. Каждая кругового профиля течка 18, с кромками 19 из износостойкого материала, центробежного питателя входит в центральное отверстие конической крышки 20 узла питания, в цилиндрическом основании 21 которого размещены соединенные между собой тонкостенной цилиндрическое кольцо 22 и загрузочный корпус 23 с лопатками 24, причем кольцо упирается торцом во фланец 25 обечайки со шнеком 27.

Внутри барабана 7 находится быстросъемная гильза 28, защищенная самофутерующимися с продольными и поперечными рефлениями плитами 29 и защитная с концентрически расположенными сквозными пазами перегородка 30, упирающаяся в решетку 31, прижимное кольцо 32 и диск 33 с ребрами 34, причем центральное отверстие решетки закрыто соединенными между собой прижимным конусом 35 с лифтерами 36, обечайкой 37 с кольцевыми фланцами, шнеком 38 и штоком 39 с буртом, на котором расположена пружина 40 и втулка 41, фиксирующая в разгрузочной цапфе установленной в задней опоре содержащей, как и передняя и не показанная опора паразитной шестерни, спаренные подшипники 42.

На концах разгрузочных цапф установлены лопатки 43, не касающиеся элементов разгрузочного бункера.

Разгрузочный бункер имеет внутренняя торцевую стенку, которая выполнена в виде набора из внешней 44 и внутренней 45 пластин, жестко связанных с водилом, причем на внешней пластине с обеих ее сторон установлены радиальные лопатки 46, а на ободе 47 бункера расположены внутренние ребра 48 и расширяющийся в радиальном направлении канал 49.

Кроме того мельница содержит маслосборник 50 и кожух 51, а также маслостанцию, резервную емкость для воды и водяной насос (не показаны).

Римскими цифрами обозначены: I подача измельчаемого материала; I' - разгрузка измельчаемого материала; II подача очищенного и охлажденного масла; II' слив масла в маслостанцию; III подача воды для охлаждения барабанов; III' слив воды в резервную емкость; IV вынос пыли в систему аспирации.

Мельница работает следующим образом.

При вращении водила 2 вокруг оси вала 1 сателлитные шестерни 10, обкатываясь вокруг неподвижной солнечной шестерни 11, с помощью паразитных шестерен придают барабанам 7 вращение обратное направлению вращения водила.

Исходный материал через неподвижную загрузочную воронку 12 попадает в центробежный питатель 13 с квадратным основанием 14 вращающемся вместе с водилом. Равномерно распределяясь по бункерам 15 материал под действием центробежных сил ссыпается по пластинам 16, имеющим профиль усеченных логарифмических спиралей 17, в днища бункеров. Профиль логарифмической спирали с углом пересечения лучей большим угла естественного откоса исходного материала позволяет центробежному питателю полностью опорожняться от материала после прекращения его подачи.

Из днищ бункеров материал ссыпается по течкам 18 с кромками 19 из износостойкого материала на внутренняя поверхность конических крышек 20, соединенных с цилиндрическим основанием 21 узла питания, и двигаясь по поверхностям лопаток 24 попадает на загрузочный конус 23 и далее с помощью шнека 27 поступает внутрь помольного барабана 7.

Смещение основания конуса 23 в сторону течек исключает просыпь материала на коническую крышку 20 и, как следствие, снижает выбросы мелких частиц в зазор между течкой и 18 и конической крышкой 20.

Конструкция помольного барабана 7 позволяет быстро заменить подвергающиеся интенсивному износу его внутренние элементы, установленные в быстросъемной тонкостенной гильзе 28: футеровочные плиты 29, защитную кольцевую перегородку 30 с концентрически расположенными сквозными пазами, предохраняющую от износа мелющими телами решетку 31, прижимное кольцо 32 и диск 33 с ребрами 34. Конус 35, жестко соединенный с лифтерами 36, обечайкой 37 с кольцевыми фланцами, шнеком 38 и штоком 39 с буртом, а также решеткой 31, прижимным кольцом 32 и диском 33 с ребрами 34 образуют узел разгрузки. При этом разгрузочный конус 35 закрывает своим основанием центральное отверстие в решетке 31, с помощью пружины 40 и втулки 41, фиксирующейся в разгрузочной цапфе 9. При этом центральное отверстие в решетке 31 служит для загрузки - выгрузки мелющихся тел.

Разгрузка материала осуществляется с помощью ребер 34, поверхности корпуса 35 с лифтерами 36 и шнека 39.

Из узла разгрузки материал попадает в разгрузочный бункер.

Разгрузочная цапфа 9 имеет возможность предельного смещения в задней опоре 6, что позволяет извлечь барабан 7, перемещая его в радиальном направлении.

Снятие барабана осуществляется следующим образом. Сначала расстопаривают втулку 41 с пружиной 40, извлекают из цапфы жестко соединенные между собой обечайку 37 с фланцами, конус 35 с лифтерами 36, шнек 38 и шток 39 с буртом. Затем отсоединяют барабан 7 от торцевых крышек загрузочной 8 и разгрузочной 9 цапф и смещают разгрузочную цапфу в сторону задней опоры.

Кольцевые фланцы на наружной поверхности обечайки 37 обеспечивают воздушный зазор с разгрузочной цапфой 9, что снижает теплонапряженность подшипников 42.

Лопатки 43 препятствуют попаданию пыли в зазор между разгрузочной цапфой 9 и внутренней пластиной 45 внутренней торцевой стенки разгрузочного бункера, которая вращается вместе с водилом. Внутренние ребра 48, расположенные на ободе 47 бункера, образуют совместно с внутренней пластиной 45 вращающейся торцевой стенки лабиринт, снижающий попадание тонких классов измельченного материала в пространстве между внутренней 45 и внешней 44 пластинами. Те частицы, которые попали в эту зону (между пластинами), увлекаются воздушными потоками, которые создают лопатки 46, находящиеся между пластинами и попадают в расширяющийся в радиальном направлении канал 49, выводящий пыль в систему аспирации (стрелка IV фиг.1). Лопатки 46 расположенные с внешней стороны внешней пластины 44, служат для создания подпора из чистого воздуха, препятствующего прорыву частиц пыли из зоны канала 49, сквозь зазор между вращающейся торцевой стенкой и ободом 47 разгрузочного бункера в рабочее помещение.

Кроме того, организация в мельнице охлаждения барабанов 7 водой через гребенки 3 с отверстиями и циркуляция масла позволяют значительно снизить тепловую напряженность всей конструкции.

Изложенное выше позволило повысить надежность работы в непрерывном режиме всех узлов мельницы.

Применение быстросъемных элементов значительно упростило обслуживание мельницы в процессе эксплуатации.

Использование: изобретение может быть использовано в добывающей промышленности при обогащении руд цветных, черных и драгоценных металлов, строительной, химической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: планетарная мельница содержит вал, установленное на нем в подшипниковых опорах водило с двумя дисками, помольные барабаны, установленные на водиле и соединенные с планетарным редуктором, помещенным в цилиндрический картер, закрепленный на наружной поверхности диска, центробежный питатель, узлы питания, разгрузки и разгрузочный бункер. Новое в устройстве: центробежный питатель, загрузочный и разгрузочный узлы, разгрузочный бункер, спаренные подшипники, самофутерующиеся плиты и гребенки. 4 ил.

Планетарная мельница, содержащая горизонтальный вал, установленное на нем в подшипниковых опорах водило с двумя дисками, помольные барабаны, установленные на водиле и соединенные с планетарным редуктором, помещенным в цилиндрический картер, закрепленный на наружной поверхности диска, центробежный питатель, узлы питания и разгрузки и разгрузочный бункер, отличающаяся тем, что центробежный питатель имеет форму пустотелого прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием, в вершинах которого расположены соосные с передней и задней опорами помольного барабана кругового профиля течки, наклоненные к оси вращения узла питания под углом, большим угла естественного откоса исходного материала, при этом кромки течек выполнены из износостойкого материала, внутренняя полость центробежного питателя разделена на бункеры плоского типа при помощи пластин в виде усеченных логарифмических спиралей, полюса которых расположены на оси горизонтального вала, с учетом пересечения лучей под углом, большим угла естественного откоса исходного материала, при этом одними концами пластины попарно соединены между собой на уровне входных отверстий течек с образованием днищ бункеров, а другими концами с возможностью соединения бункеров между собой с образованием зоны загрузки центробежного питателя, при этом в передних и задних опорах и на осях паразитных шестерен смонтированы спаренные подшипники, а в теле горизонтального вала выполнены каналы для маслосмазки, узел питания включает загрузочную цапфу с торцевой крышкой, обечайку с фланцем и шнеком, разъемную коническую крышку и цилиндрическое основание, тонкостенное цилиндрическое кольцо, загрузочный конус с лопатками винтового профиля, которые верхними кромками скреплены с тонкостенным цилиндрическим кольцом, а нижними с поверхностью конуса по его образующей, угол наклона которой больше угла естественного откоса исходного материала, причем основание конуса расположено за плоскостью разъема конической крышки и цилиндрического основания, а вершина внутри обечайки с фланцем и шнеком, размещенных в загрузочной цапфе с торцевой крышкой, помольные барабаны снабжены быстросъемными гильзами, защищенными самофутерующимися плитами с продольными и поперечными рифлениями и прикрепленными к водилу гребенку с отверстиями, узел разгрузки составлен из решетки с центральным отверстием, защитной кольцевой перегородки с концентрически расположенными сквозными пазами, прижимного кольца, диска с ребрами и соединенных между собой прижимного разгрузочного конуса с лифтерами, обечайки с кольцевыми фланцами, шнеком и штоком с буртом, причем защитная кольцевая перегородка, решетки, прижимное кольцо, диск с ребрами и прижимной конус с лифтерами размещены в разгрузочной камере барабана, а обечайка с кольцевыми фланцами, шнеком и штоком в разгрузочной цапфе с торцевой крышкой, расположенной с зазором относительно задней опоры, ребра на диске расположены радиально и соосно лифтерам прижимного конуса, угол наклона образующей которого больше угла естественного откоса измельченного материала, причем прижимной разгрузочный конус установлен с возможностью закрытия им отверстия в решетке при помощи жестко соединенных с ним обечайки с кольцевыми фланцами, шнеком, штоком, пружины и втулки, расположенных в разгрузочной цапфе, разгрузочный бункер содержит внутреннюю торцевую стенку, которая выполнена в виде набора из внешней и внутренней пластин, жестко скрепленных с водилом, причем внутренняя пластина и внутренние ребра на ободе бункера образуют лабиринт, а на внешней пластине с обеих ее сторон расположены радиальные лопатки, внутренняя и внешняя пластины имеют отверстия под разгрузочные цапфы, на концах которых установлены радиальные лопатки, причем внутренняя и внешняя пластины выполнены с зазором относительно бункера и цапф, а часть обода, расположенная в одной плоскости с внутренней торцевой стенкой, выполнена в виде расширяющегося в радиальном направлении канала.