ВЕРТИКАЛЬНАЯ БАРАБАННАЯ МЕЛЬНИЦА ПРИНУДИТЕЛЬНОГО САМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B02C13/14 

Изобретение относится к области механической переработки горных пород и других хрупких и истираемых материалов с целью сокращения крупности кусков в кусковатых массах, а более конкретно, изобретение относится к машинам, в которых перерабатываемый материал (далее материал) циркулирует в полях центробежных и гравитационных сил, и циркулирующие куски под воздействием этих сил разрушают друг друга, т.е. относится к машинам принудительного самоизмельчения материала.

Известна мельница принудительного самоизмельчения МАЯ (авт. св. СССР N 651845 и N 902815), включающая станину, расширяющийся вверх конический ротор с внутренними разгонными ребрами, инициирующими своим вращением вокруг вертикальной оси рабочее движение материала, привод ротора, статор, расположенный над ротором и являющийся полостью для циркуляции материала, устройства подвода материала (питания) к мельнице и отвода материала (продукта) из мельницы.

Известные решения имеют недостатки, снижающие эффект применения мельниц принудительного самоизмельчения:
интенсивный износ материалом разгонных ребер, конической части ротора и нижней части статора;
недоступность ротора для наблюдения и труднодоступность его для обслуживания;
склонность мельницы останавливаться под нагрузкой при относительно малых излишках подачи питания, являющаяся следствием неуправляемости уровня заполнения мельницы материалом.

Изобретение имеет цель добиться стабильности рабочего процесса мельницы путем устранения отмеченных недостатков и поставленная цель достигается следующими средствами:
износ ребер ротора устраняется установкой на их верхних изнашивающихся сторонах Т-образных порогов, износ конической части ротора устранен исключением этой части из конструкции и заменой ее цилиндрической обечайкой (наружной стенкой) ротора, износ статора предотвращен введением вертикальных защитных ребер на его внутренней поверхности;
для компенсации удаления конической части из конструкции ротора между разгонными ребрами введены направляющие ребра, причем они выполнены треугольными, их наклонные стороны являются образующими поверхности усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх, и придают форму такого конуса свободной поверхности материала, заполняющего пространство между ребрами, т. е. металлический конус ротора известных мельниц в мельнице по изобретению заменяется на конус из измельчаемого материала;
для наблюдения за ротором в обечайке статора сделан люк с дверцей, для облегчения обслуживания ротора его разгонные и направляющие ребра с помощью обечайки вверху и диска внизу объединены в неразъемную конструкцию - активатор, который монтируется в ротор и воспринимает его вращение;
для исключения остановок мельницы под нагрузкой из-за излишков подачи питания и для управления уровнем заполнения ее материалом в конструкцию введено устройство, реагирующее на достижение предельного уровня заполнения мельницы материалом.

На фиг 1 изображен вертикальный разрез мельницы по оси ее симметрии; на фиг.2 план (вид Д); на фиг.3 сечения и виды элементов мельницы.

Мельница по изобретению имеет следующее устройство, которое приводится лишь в качестве одного из вариантов и может меняться в частностях, не затрагивающих предмет изобретения.

Станина 1 объединяет все элементы конструкции. Обечайка 2 станины 1 и центральный патрубок 3 соединены неразъемно ребрами 4. На наружных ребрах 5 станины 1 имеются рельсы 6. Соответствующим устройством, например винтами 7, рельсы 6 могут подниматься в пазах ребер 5.

В центральном патрубке 3 станины 1 помещен ротор 8 через свой вал 9 и подшипники 10. Обечайка 11 ротора 8 по всей высоте имеет цилиндрическую форму.

Активатор 12 имеет треугольные направляющие ребра 13 и прямоугольные разгонные ребра 14, которые неразъемно соединены между собой обечайкой 15 и диском 16. Для восприятия вращения ротора 8, например, ребра 13 и 14 активатора 12 входят в пазы на внутренней поверхности обечайки 11 ротора 8 (фиг. 1 и сечение А-А на фиг.3). Верхние горизонтальные стороны разгонных ребер 14 и наклонные стороны направляющих ребер 13 имеют Т-образные пороги (фиг.1 и сеч. Б-Б и В-В на фиг.3).

К верхнему фланцу станины 1, например, болтами и гайками неподвижно присоединен статор 17. В обечайке 18 статора 17 выполнен люк с дверцей 19. Также в обечайке 18 сборно-разборно помещена труба 20, в которой с возможностью поворота смонтирована ось 21. В сверлениях оси 21 помещены жезл 22 внутри статора 17 и жезл 23 вне статора 17. Понятно, что любое движение жезла 22 через ось 21 будет передано жезлу 23. На нижнем фланце статора 17 имеются опоры 24 и катки 25.

Внутренний объем мельницы, ограниченный ротором 8 и статором 17, прокладкой 26 изолирован от объема, ограниченного станиной 1.

Диски 27 и 28 соединены с ребрами 29 в неразъемную конструкцию, которая может монтироваться в статор 17 и демонтироваться из него. Ребра 29 и обечайка 18 статора 17 создают карманы для защиты статора неподвижным материалом от абразивного износа.

Верхняя часть статора 17 перекрыта крышкой 30, закрепленной к статору 17, например, болтами с гайками. На крышке 30 имеются приемная коробка 31, воронка 32 и патрубок 33. Патрубок 33 предназначен для присоединения к мельнице устройств, просасывающих воздух в направлении: пространство вне мельницы воронка 32 внутренняя полость статора 17 патрубок 33 пространство вне мельницы.

Для приведения мельницы в действие нужно от соответствующего источника энергии дать вращение ротору 8, с подходящих для этой цели транспортных средств начать подачу питания в мельницу, включить устройства прососа воздуха через мельницу.

Из приемной коробки 31 через воронку 32 материал под действием собственной тяжести поступит в активатор 12 (показано стрелками на фиг.1), где попадет в поле действия центробежных сил и под их влиянием начнет заполнять карманы между ребрами 13 и 14 активатора 12. Тангенциальное скольжение материала в карманах не допускается самими ребрами 13 и 14, являющимися стенками карманов. Скольжение материала из карманов вверх по ребрам 13 и 14 активатора 12 предотвращено Т-образными порогами. Поскольку при цилиндрической форме обечайки 11 ротора 8 карманы распространены на всю высоту ротора 8 и активатора 12, эти конструкции полностью изолированы от контакта с движущимся материалом, следовательно, исключен их износ.

После заполнения карманов материалом свободная поверхность этого материала под влиянием конфигурации направляющих ребер 13 принимает форму усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх, что способствует переходу материала, не умещающегося в карманах, из активатора 12 в статор 17. Этот не умещающийся в карманах материал разгонными ребрами 14 активатора 12 увлекается во вращение и центробежными силами по упоминавшемуся конусу неподвижного материала вталкивается в статор 17. В статоре 17 центробежных сил нет, поэтому заполняющий его материал по мере движения заполнения теряет энергию подъема и в какой-то момент времени под влиянием гравитационных сил скатывается обратно в активатор 12.

Таким образом возникает ограниченный на фиг.1 штрих-пунктирной линией контур циркулирующего в мельнице материала. Кроме этой поперечной циркуляции, направление которой показано на фиг.1 стрелками, вследствие действия сил трения между кусками материала, находящимися в активаторе 12, и его кусками, находящимися над активатором 12 в статоре 17, имеется вращение материала в статоре 17 вокруг его вертикальной оси симметрии.

Во время циркуляции куски материала, взаимодействуя между собой, разрушают друг друга и создают продукт измельчения. Просасываемый через мельницу воздух вследствие определенной длины воронки 32 попадает в глубинную зону статора 17 и на пути к патрубку 33 на достаточно протяженном участке идет навстречу скатывающемуся в активатор 12 материалу. Энергия потока воздуха может быть широко известными методами подобрана так, чтобы быть удовлетворительной для извлечения из материала и выноса из мельницы частиц заданной крупности и в заданном количестве.

Такова общая картина течения рабочего процесса в мельнице принудительного самоизмельчения. Однако требуются специальные меры для стабилизации его параметров.

Высота подъема материала в статоре 17 зависит от количества подаваемого в мельницу питания и от количества подводимой к ротору 8 энергии. Конструктор обязан задать необходимый запас энергии, например, для преодоления неравномерностей нагрузок измельчения. Одновременно расточительно давать большой запас высоты статора 17 сравнительно с проектным уровнем заполнения его материалом. Поэтому избыточный подъем материала в статоре 17 весьма и весьма вероятен. Практика эксплуатации мельниц по заявке N 5048216/33 показала, что подъем материала в статоре вплоть до его упора в крышку с последующим уплотнением основная причина остановки мельниц под нагрузкой.

В мельнице по изобретению при подъеме материала в статоре 17 до жезла 22 материал в силу своего вращения вокруг вертикальной оси симметрии статора 17 качнет жезл 22. Через ось 21 движение жезла 22 передастся жезлу 23. Движение жезла 23 используется для приведения в действие устройства, например, путевого выключателя, дающего сигнал на уменьшение или временное прекращение подачи питания в мельницу. Длину жезла 22 можно сделать регулируемой широко известными методами конструирования, поэтому в мельнице по изобретению уровень заполнения ее материалом является управляемым параметром.

Ранее было показано, что основные конструкции ротора 8 и активатора 12 защищены от абразивного износа измельчаемым материалом. Но нельзя защитить боковые поверхности Т-образных порогов ребер 13 и 14, эти пороги легко восстанавливаются с небольшими затратами материальных средств и времени, активатор 12 остается быстро изнашиваемой деталью, требующей периодических замен. Чтобы в начальный период эксплуатации выявить оптимальный цикл смены активатора 12, требуется наблюдение за ним. Этой цели отвечает введение в конструкцию статора 17 люка с дверцей 19. В стационарном периоде эксплуатации мельницы упомянутый люк может быть использован для экстренной разгрузки мельницы при ее внезапной остановке под нагрузкой, допустим, из-за неожиданного отключения энергии.

При подъеме рельс 6 винтами 7 до их упора в катки 25 дальнейший подъем рельс позволяет вывести статор 17 из его посадки в станину 1. Освобожденный от контакта со станиной 1 статор 17 может перекатываться по рельсам 6 в пределах их длины. Длина рельс 6 позволяет откатить статор 17 в положение, когда станина 1 статором 17 совсем не перекрывается, и ротор 8 с активатором 12 становятся доступными для обслуживания, монтажа и демонтажа.

Из приведенного описания очевидно, что цели изобретения достигнуты и что заявляемые решения являются новыми и дают положительный эффект использования, подтвержденный испытаниями этих решений на мельнице МАЯ-Р10.

Изобретение может быть применено для переработки горных пород и других хрупких и истираемых материалов. Вертикальная барабанная мельница принудительного самоизмельчения содержит станину 1, ротор 8, наружная стенка которого выполнена цилиндрической, а его разгонные ребра - прямоугольными и сверху объединены обечайкой 15, а снизу - диском 16. Между разгонными ребрами 14 помещены треугольные направляющие ребра 13. Наклонные поверхности направляющих ребер и верхние горизонтальные поверхности разгонных ребер имеют Т-образное сечение. Внутренняя поверхность статора снабжена вертикальными ребрами 29. Мельница может содержать люк с дверцей, катки и рельсы для вывода статора из контакта со станиной. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Вертикальная барабанная мельница принудительного самоизмельчения, включающая станину, ротор с вертикальной осью вращения и с внутренними разгонными для перерабатываемого материала ребрами, привод ротора, статор, расположенный над ротором, устройства подачи питания в мельницу и отвода от нее продукта, отличающаяся тем, что наружная стенка ротора по всей высоте выполнена цилиндрической, разгонные ребра выполнены прямоугольными и сверху объединены обечайкой, а снизу диском, составляя единую деталь активатор, между разгонными ребрами активатора помещены треугольные направляющие ребра, наклонные поверхности направляющих ребер и верхние горизонтальные поверхности разгонных ребер имеют Т-образное сечение, при этом внутренняя поверхность статора снабжена вертикальными ребрами. 2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что в ее составе имеется жезл, часть которого помещена внутри статора, а часть снаружи, причем жезл при механическом силовом воздействии на него может поворачиваться в своей опоре. 3. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что в обечайке статора непосредственно над активатором имеется люк с дверкой. 4. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что на нижнем фланце статора имеются катки, а на станине рельсы с устройствами их подъема, например винтами, которые могут поднимать рельсы до упора в катки и далее с последующим выводом статора из его контакта со станиной, а выведенный из контакта со станиной статор может перекатываться по рельсам в пределах их длины, причем длина рельс допускает сдвиг статора, позволяющий монтаж демонтаж ротора в станине.