ШАРОВАЯ МЕЛЬНИЦА Российский патент 2001 года по МПК B02C17/04 

Изобретение относится к оборудованию для тонкого измельчения материалов, в частности к шаровым мельницам, оснащенным винтовыми энергообменными устройствами, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в горнорудной, химической и других отраслях промышленности.

Известна шаровая мельница, содержащая корпус и установленный в нем вал с перемешивающими дисками в виде половин винтовых лопастей /1/.

Однако данная конструкция мельницы характеризуется ограниченной зоной воздействия винтовых лопастей на шароматериальную загрузку, связанную с их длиной и необходимостью применения множества винтовых лопастей, что ведет к дополнительной нагрузке на привод мельницы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является шаровая мельница, содержащая вращающийся барабан с мелющими шарами и устройством для выравнивания загрузки барабана материалом по его длине в виде винтообразной ленты, неподвижно установленной внутри барабана, с шагом, убывающим по ходу движения материала /2/.

Недостатком данной мельницы является то, что использование винтообразной ленты с убывающим по ходу движения материала шагом способствует концентрации мелющей загрузки в разгрузочной части мельницы, а отсутствие внутреннего рецикла шароматериальной загрузки снижает эффективность процесса измельчения. Кроме того, расположение винтообразной ленты по всей длине мельницы увеличивает гидравлическое сопротивление мельницы и снижает эффективность удаления тонкодисперсной фракции измельчаемого материала.

Изобретение направлено на интенсификацию процесса помола и снижение переизмельчения измельчаемого материала.

Это достигается тем, что в шаровой мельнице, содержащей барабан с мелющими шарами и устройством для выравнивания загрузки барабана материалом по его длине, согласно предлагаемому решению, устройство выполнено в виде двух двухзаходных винтовых устройств, установленных в загрузочной и разгрузочной частях барабана мельницы и составленных из прутков. Причем двухзаходные винтовые устройства повернуты относительно друг друга на угол 180^o, и направление винтовой линии первого, расположенного в загрузочной части, винтового устройства совпадает с направлением вращения барабана мельницы, а второго, установленного в разгрузочной части, - противоположно. При этом двухзаходные винтовые устройства выполнены из прутков, между которыми с их рабочей стороны расположены трапециевидные пластины, высота расположения которых ограничивается максимальным зазором между прутками, который не должен превышать средневзвешенного диаметра мелющих тел. Пластины, установленные на прутках первого винтового устройства, имеют отверстия, а сами прутки винтовых устройств закреплены в отверстиях стержней круглого профиля, уложенных впритык в футеровочные кольца и образующих винтовую футеровку, направления винтовых поверхностей которой совпадают с направлением винтовой линии сопряженного с ней винтового устройства. На прутках первого, со стороны загрузочной части, винтового устройства закреплены на его нерабочей поверхности воздухопроводящие патрубки с отверстиями, сопряженными с отверстиями в пластинах и направленными вдоль стержней в сторону разгрузочной части мельницы.

Для достижения наилучшего результата угол подъема винтовой линии футеровки должен составлять 10-20^o, а отверстия воздухопроводящих патрубков и сопряженных с ними пластин располагаться, соответственно, на их поверхности по спирали на высоте, не превышающей уровень шароматериальной загрузки.

Использование данного изобретения обеспечивает достижение новых свойств, заключающихся:
- в интенсификации процесса помола за счет применения двухзаходных винтовых устройств и винтовой футеровки;
- в снижении переизмельчения материала, за счет своевременного удаления тонкодисперсной фракции путем подачи аспирационного воздуха непосредственно в рабочую камеру мельницы под слой измельчаемого материала при помощи воздухопроводящих патрубков с отверстиями, направленными в сторону разгрузочной части мельницы.

Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показана шаровая мельница (продольный разрез) с винтовой футеровкой, двухзаходными винтовыми устройствами и воздухоподводящей системой; на фиг. 2 - аксонометрическая проекция мельницы; на фиг. 3- разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - развертка барабана мельницы с обозначением винтовой футеровки, футеровочных колец и следов прутков винтовых устройств, пластин и воздухопроводящих патрубков.

Шаровая мельница (фиг. 1) состоит из барабана 1, в загрузочной 2 и разгрузочной 3 частях которого установлены двухзаходные винтовые устройства 4 и 5, повернутые относительно друг друга на угол 180^o и выполненные из прутков 6 (фиг. 2). Прутки закреплены в отверстиях стержней 7, образующих винтовую футеровку 8, направления винтовых поверхностей которой совпадают с направлением винтовых линий сопряженных с ними винтовых устройств. Стержни винтовой футеровки по фрезерованным поверхностям с одной стороны уложены в футеровочные кольца 9, 10 и 11, а с обратной стороны прижаты прижимными кольцами 12, которые, например, для их крепления к барабану мельницы имеют отверстия под болтовое соединение. В местах стыковки стержней, образующих винтовые поверхности винтовой футеровки с различным ее направлением, их взаимное крепление осуществляется, например, с помощью шлицевого соединения. Стержни винтовой футеровки, уложенные впритык, своим профилем образуют желоба 13. Между прутками винтовых устройств с их рабочей стороны, например, при помощи сварки установлены трапециевидные пластины 14, высота расположения которых ограничивается максимальным зазором между прутками, который не должен превышать средневзвешенного диаметра мелющих тел. Пластины, установленные на прутках винтового устройства 4, имеют отверстия 15, а на прутках этого же устройства, также, например, с помощью сварки, закреплены на его нерабочей поверхности воздухопроводящие патрубки 16 (фиг. 3) с отверстиями, сопряженными с отверстиями в пластинах. Отверстия расположены на их поверхности по спирали и направлены вдоль стержней в сторону разгрузочной части мельницы. При этом наибольший эффект достигается при угле подъема винтовой футеровки 10-20^o и высоте отверстий воздухопроводящих патрубков и сопряженных с ними отверстий в пластинах, не превышающей уровня шароматериальной загрузки.

Шаровая мельница работает следующим образом.

Измельчаемый материал через загрузочную часть 2 мельницы подается в барабан 1, заполненный шарами, где находится двухзаходное винтовое устройство 4 (фиг. 1). При вращении мельницы шароматериальная загрузка захватывается первым заходом винта и попадает на винтовую футеровку 8 (фиг. 2), состоящую из стержней 7 круглого профиля, образующие своим профилем на ее поверхности желоба 13 (фиг. 3), направление которых совпадает с направлением винтовой линии сопряженных с ними винтовых устройств. Далее шароматериальная загрузка двухзаходным винтовым устройством 4 подается в сторону разгрузочной части 3 (в направлении К (фиг. 4)), где установлено двухзаходное винтовое устройство 5, которое своим первым заходом винта возвращает обратно шароматериальную загрузку по желобам винтовой футеровки (направление N (фиг. 4)). Винтовое устройство 4 своим вторым заходом винта подхватывает и по желобам винтовой футеровки подает шароматериальную загрузку к винтовому устройству 5 (направление Р (фиг. 4)), которое, в свою очередь, вторым заходом винта возвращает загрузку в направлении первого захода винта винтового устройства 4 (направление М (фиг. 4)). Таким образом, за один оборот барабана мельницы совершается двухкратный внутренний рецикл шароматериальной загрузки, который обеспечивается двухзаходной формой винтовых устройств 4 и 5, повернутых относительно друг друга на угол 180^o и, за счет применения винтовой футеровки, с наиболее предпочтительным углом подъема 10-20^o, позволяет увеличить ее продольную скорость перемещения и интенсифицировать процесс измельчения материала.

Изменение направления вращения барабана мельницы на совпадающее с направлением винтовой линии винтового устройства 5 и противоположное направлению винтовой линии винтового устройства 4 приведет к концентрации мелющих тел у загрузочной и разгрузочной частей мельницы и их повышенному износу. Кроме того, это затруднит прохождение материала и его разгрузку, что снизит эффективность помола.

Поворот двухзаходных винтовых устройств 4 и 5 относительно друг друга на угол, отличный от 180^o, вызовет одновременное воздействие винтовых устройств на шароматериальную загрузку и ее хаотическое движение, что снизит интенсивность измельчения материала и дополнительно увеличит нагрузку на привод мельницы.

Увеличение числа заходов винта до трех и более исключит внутренний рецикл шароматериальной загрузки и снизит интенсивность измельчения материала. При использовании однозаходной формы винтовых устройств уменьшится частота внутреннего рецикла шароматериальной загрузки, что также снизит интенсивность измельчения материала.

Изменение угла подъема винтовой футеровки в сторону уменьшения или в обратном направлении снижает интенсивность перемещения шароматериальной загрузки, что ведет к концентрации ее у загрузочной и разгрузочной частей мельницы, повышенному износу последних и износу винтовых устройств. Увеличение угла подъема винтовой футеровки (более 20^o) приводит к уменьшению полезного объема мельницы с уменьшением внутреннего диаметра, особенно в средней ее части, где дополнительно происходит концентрация шароматериальной загрузки, что ведет к ее повышенному износу и снижению пропускной способности мельницы.

Радиальное расположение прутков двухзаходных винтовых устройств ведет к тому, что между прутками, особенно в местах крепления их с винтовой футеровкой, образуется повышенный зазор, который может привести к проходу мелющих тел через устройства. Для исключения этого между прутками с их рабочей стороны расположены трапециевидные пластины, высота расположения которых ограничивается максимальным зазором между прутками, который не должен превышать средневзвешенного диаметра мелющих тел. Использование пластин обеспечивает заданный режим воздействия мелющих тел на измельчаемый материал и дополнительно - прочность винтовых устройств.

Одновременно с загрузкой материала в мельницу подается аспирационный воздух, поступающий по воздухоподводящему патрубку, расположенному по оси мельницы и по воздухопроводящим патрубкам 16, закрепленным на прутках двухзаходного винтового устройства 4. Через отверстия 15 в патрубках и в пластинах 14, расположенных, соответственно, на их поверхности по спирали на высоте, не превышающей уровень шароматериальной загрузки, воздушный поток направляется вдоль стержней винтовой футеровки в сторону разгрузочной части мельницы. Вместе с удаляемым воздухом из мельницы выносится тонкодисперсная фракция, соответствующая требуемой тонкости помола измельчаемого материала.

Направление отверстий патрубков, а значит и воздушного потока, совпадающее с направлением желобов винтовой футеровки, способствует увеличению продольной скорости перемещения материала и удалению тонкодисперсной фракции материала с поверхности стержней винтовой футеровки. Изменение направления отверстий в другую сторону ведет к хаотическому движению аспирационного воздуха и снижению эффективности удаления тонкодисперсной фракции из зоны повышенного энергообмена. Расположение отверстий ниже уровня шароматериальной загрузки ведет к более интенсивному взаимодействию аспирационного воздуха с измельчаемым материалом. Это способствует своевременному удалению тонкоизмельченного материала.

Расположение отверстий на поверхности воздухопроводящих патрубков и сопряженных с ними пластин по спирали ведет к турбулизации воздушного потока, что способствует удалению из помольной камеры наиболее тонкой фракции измельчаемого материала. При ином расположении отверстий траектория полета частиц изменяется в сторону уменьшения, что ведет к выносу вместе с тонкодисперсной фракцией грубомолотого материала.

Таким образом, использование данного технического решения в шаровых мельницах, оснащенных винтовыми энергообменными устройствами, позволяет интенсифицировать процесс измельчения материала и снизить переизмельчение измельчаемого материала. При этом производительность мельницы увеличивается на 15%, а удельный расход электроэнергии снижается на 10%.

Источники информации
1. A.C. 1697877, В 02 С 17/16, Б.И. N 46, 1991 г.

2. А. С. 1269833, В 02 С 17/04, Б.И. N 42, 1986 г.

Изобретение предназначено для тонкого измельчения материалов. Шаровая мельница содержит барабан, в загрузочной и разгрузочной частях которого установлены двухзаходные винтовые устройства, выполненные из прутков и повернутые относительно друг друга на угол 180°. Прутки двухзаходных винтовых устройств закреплены в отверстиях стержней круглого профиля, уложенных впритык в специальные футеровочные кольца и образующих винтовую футеровку с предпочтительным углом подъема винтовой линии 10-20° и направлением винтовых поверхностей, совпадающим с направлением винтовой линии сопряженного с ней винтового устройства. Между прутками с их рабочей стороны расположены трапециевидные пластины, причем пластины, установленные на прутках винтового устройства, имеют отверстия. Высота расположения пластин ограничивается максимальным зазором между прутками, который не должен превышать средневзвешенного диаметра мелющих тел. На прутках винтового устройства, расположенного в загрузочной части мельницы, на его нерабочей поверхности закреплены воздухопроводящие патрубки с отверстиями для подачи аспирационного воздуха в помольную камеру мельницы, сопряженными с отверстиями в пластинах, соответственно расположенными на их поверхности по спирали и направленными вдоль стержней в сторону разгрузочной части мельницы. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс помола и снизить переизмельчение измельчаемого материала. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Шаровая мельница, содержащая барабан с мелющими шарами и устройством для выравнивания загрузки барабана материалом по его длине, отличающаяся тем, что устройство выполнено в виде двух двухзаходных винтовых устройств, установленных в загрузочной и разгрузочной частях барабана мельницы и повернутых относительно друг друга на угол 180^o, причем направление винтовой линии первого расположенного в загрузочной части винтового устройства совпадает с направлением вращения барабана мельницы, а второго, установленного в разгрузочной части, - противоположно, при этом двухзаходные винтовые устройства выполнены из прутков, между которыми с их рабочей стороны расположены трапециевидные пластины, высота расположения которых ограничивается максимальным зазором между прутками, который не должен превышать средневзвешенного диаметра мелющих тел, при этом пластины, установленные на прутках первого винтового устройства, имеют отверстия, а сами прутки винтовых устройств закреплены в отверстиях стержней круглого профиля, уложенных впритык в футеровочные кольца по всей длине барабана и образующих винтовую футеровку, направления винтовых поверхностей которой совпадают с направлением винтовой линии сопряженного с ней винтового устройства, а на прутках первого винтового устройства закреплены на его нерабочей поверхности воздухопроводящие патрубки с отверстиями, сопряженными с отверстиями в пластинах и направленными вдоль стержней в сторону разгрузочной части мельницы. 2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что угол подъема винтовой линии футеровки составляет 10 - 20^o, а отверстия воздухопроводящих патрубков и сопряженных с ними пластин расположены соответственно на их поверхности по спирали на высоте, не превышающей уровень шароматериальной загрузки.