МЕЛЬНИЦА ДЛЯ СУХОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ РАСТИРАНИЕМ Российский патент 2004 года по МПК B02C2/00 B02C19/08 

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для измельчения горной породы растиранием в широком диапазоне изменения показателя трудности ее разрушения.

Известно применение подземных дробилок на металлических рудниках, повышающее производительность труда (Л.И.Барон, А.С.Воронюк. Применение подземных дробильных установок на металлургических рудниках. М., Металлургиздат, 1957, с.27).

Вторичному сухому измельчению щековыми дробилками подвергаются железные руды средней крепости, имеющие показатель трудности разрушения П_р=5-7 (σ_сж=100-140 МПа).

Недостатком известного технического решения являются большие энергозатраты при работе щековых дробилок, которые разрушают породы раздавливанием.

Известны также мельницы валковые, среднеходные, предназначенные для сухого измельчения до пылевидного состояния каменных углей, полуантрацитов, тощих углей с пределом прочности на сжатие σ_сж=20-30 МПа (В.А.Перов, Е.Е.Андреев, Л.Ф.Биленко. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М., Недра, 1990, с.262-263).

Недостатком известного технического решения является то, что измельчение породы в основном происходит раздавливанием под действием собственной массы валков и усилий прижимных пружин и только частично истиранием, что повышает энергозатраты и ограничивает использование таких мельниц для измельчения мягких пород.

Известна также терочная мельница, содержащая горизонтальный размольный стол радиусом R=0,5 м и металлический валок массой 100 кг, вращающийся при помощи силового привода вокруг вертикальной оси симметрии размольного стола с угловой скоростью Ω=6π рад/с. При этом максимально возможная величина вертикальной силы воздействия валка на стол, вызываемая гироскопическим эффектом, достигает 400 кг (Ж.Россель. Общая физика. М., Мир, 1964, с.134).

Недостатком известного технического решения является то, что величины угловых скоростей Ω ω (угловая скорость вращения валка вокруг своей оси симметрии) не могут изменять независимо друг от друга, что не позволяет эффективно истирать породы с различными значениями показателя трудности разрушения.

Наиболее близким к настоящему техническому решению является мельница для сухого измельчения растиранием, содержащая корпус в виде размольной чаши, рабочий орган, центрально расположенный в корпусе ведущий вал, размещенный внутри сильфона, загрузочный бункер, разгрузочный желоб и ведущий электродвигатель (RU 2070833 С1, 27.12.1996).

Недостатками известного технического решения являются незначительные по сравнению с весом маховиков вертикальные силы, возникающие из-за гироскопического эффекта, и невозможность независимого друг от друга изменения величин угловых скоростей Ω - ведущего вала и ω - ведомого вала, что ограничивает область применения мельницы помолом зерна.

Задачей изобретения является создание мельницы сухого измельчения истиранием, эффективно действующей в широком диапазоне изменения показателя трудности разрушения, уменьшение энергопотребления и веса мельницы.

Указанная задача достигается тем, что в мельнице для сухого измельчения растиранием, содержащей корпус в виде размольной чаши, рабочий орган, центрально расположенный в корпусе ведущий вал, размещенный внутри сильфона, загрузочный бункер, разгрузочный желоб и ведущий электродвигатель, согласно изобретению, внутри рабочего органа параллельно горизонтали установлена площадка, на которой на поворотной оси, параллельной горизонтали, установлен, по крайней мере, один вспомогательный двигатель с маховиком, жестко закрепленным на его валу, вспомогательный электродвигатель снабжен электрической проводкой со скользящими контактами, закрепленными на корпусе и ведущем валу, при этом, мельница снабжена устройствами для независимого регулирования напряжения на клеммах ведущего и вспомогательного электродвигателей.

Устройства для независимого регулирования напряжений на клеммах ведущего и вспомогательного электродвигателей могут быть выполнены в виде источника постоянного или переменного тока.

Устройства для независимого регулирования напряжений на клеммах ведущего и вспомогательного электродвигателей могут быть выполнены в виде переменных электрических сопротивлений, соединенных с источником переменного или постоянного тока.

На фиг.1 изображен общий вид мельницы;

на фиг.2 сплошной кривой изображена экспериментальная зависимость числа оборотов N=Ω/2π (числа оборотов рабочего органа) от времени, штриховой кривой - зависимость безразмерной величины Р/m_мg, где Р - сила давления рабочего органа на корпус, m_мg - вес маховика, от времени для случая устойчивой работы мельницы в режиме истирания породы.

Мельница для сухого измельчения растиранием содержит корпус 1 в виде размольной чаши, рабочий орган 2, центрально расположенный в корпусе ведущий вал 3, размещенный внутри сильфона 4, загрузочный бункер 5, разгрузочный желоб 6 и ведущий электродвигатель 7. Сильфон 4 жестко закреплен нижним концом на рабочем органе 2, верхний конец сильфона 4 закреплен при помощи болтового соединения 8 на обтекателе 9 с возможностью регулирования, ведущий электродвигатель 7 установлен на горизонтальной площадке 10, жестко закрепленной внутри обтекателя 9, который жестко закреплен на корпусе 1, на валу ведущего электродвигателя 7 установлен редуктор 11, к которому присоединен вал 12, состоящий из частей 13 и 14, соединенных шлицевым соединением 15 с возможностью относительного перемещения, нижний конец части 14 вала 12 жестко соединен с рабочим органом 2. Внутри рабочего органа 2 установлена площадка 16, на которой на поворотной оси 17, параллельно горизонтали установлен, по крайней мере один, вспомогательный электродвигатель 18 с маховиком 19, жестко закрепленным на его валу, поворотная ось параллельна горизонту, вспомогательный электродвигатель 18 снабжен электрической проводкой 21 со скользящими контактами 22 и 23, закрепленными на корпусе 1 ведущего вала 3. Мельница снабжена устройствами для независимого регулирования напряжения на клеммах ведущего 7 и вспомогательного 18 электродвигателей, выполненными в виде источников постоянного или переменного тока 24, 25 или в виде переменных электрических сопротивлений (на фиг.1 не показаны), соединенных с источником переменного или постоянного тока 24, 25.

Ведущий электродвигатель 7 соединен с источником 25 электроэнергии. Бункер 5 снабжен задвижкой 26. Горная порода 27 при истирании размещается между корпусом 1 и рабочим органом 2. Мельница установлена на опорах 20. Каждый из вспомогательных электродвигателей 18 соединен электропроводкой с электрическим контактом 23.

Устройство работает следующим образом. Включают ведущий электродвигатель 7, который раскручивает рабочий орган 2 до заданного значения угловой скорости Ω. Включают вспомогательные электродвигатели 18, раскручивающие маховики 19 до заданного значения угловой скорости ω. Куски породы загружают в бункер 5, открывают задвижку 26, после чего горная порода попадает в пространство между неподвижным корпусом 1 и вращающимся рабочим органом 2. За счет участия маховиков 19 в переносном движении с угловой скоростью Ω и относительном движении с угловой скоростью ω возникает гироскопический момент M_r=JΩω. В данном техническом решении величины Ω и ω задаются независимо друг от друга, величина Ω и ω определяется величиной напряжения подаваемого на клеммы ведущего 7 и вспомогательного 18 электродвигателей соответственно.

В зависимости от свойств измельчаемой породы, а именно: ее твердости, размеров и формы кусков измельчаемой породы, величины Ω и ω подбираются из условия устойчивой работы мельницы в режиме растирания. Данные фиг.2 поясняют, что понимается под режимом устойчивой работы мельницы в режиме растирания, а именно, из анализа экспериментальных данных фиг.2 следует, что при устойчивом режиме работы мельницы на растирание породы, увеличение трения между рабочим органом 2 и корпусом 1, выполненным в виде размольной чаши, приводит к тому, что величина Ω падает, что в свою очередь приводит к уменьшению силы давления рабочего органа 2 на корпус 1, в результате этого сила трения между рабочим органом 2 и корпусом 1 уменьшается, что в свою очередь приводит к увеличению Ω и, следовательно, к устойчивой работе мельницы в режиме растирания горной породы.

Необходимо отметить, что при некоторых комбинациях Ω и ω невозможна устойчивая работа мельницы на истирание по причине того, что увеличение силы трения между рабочим органом 2 и корпусом 1 приводит к увеличению силы давления рабочего органа 2 на корпус 1, что в свою очередь увеличивает силу трения и соответствует неустойчивой работе мельницы в режиме растирания.

Также необходимо отметить, что величина ω в технических решениях 3 и 4 лежит в диапазоне (18-30)π рад/с. При использовании в настоящем техническом решении серийных электродвигателей, имеющих обороты 200 с^-1, величина ω достигает значения 1200 π рад/с, что на порядок больше, чем в известных технических решениях. Таким образом, при заданной величине момента инерции маховика величина гироскопических эффектов, реализованных в данном техническом решении, будет на порядок больше, чем в известных решениях, что приводит к уменьшению энергопотребления, уменьшению массы маховиков, расширяет диапазон устойчивой работы мельницы в режиме растирания.

При попадании сравнительно крупных кусков породы 27 в зону размола между корпусом 1 и рабочим органом 2 рабочий орган 2 перемещается в вертикальном направлении на шлицевом соединении 15, что предотвращает заклинивание рабочего органа 2.

Изобретение предназначено для измельчения горной породы растиранием. Мельница для сухого измельчения растиранием содержит корпус в виде размольной чаши, рабочий орган, центрально расположенный в корпусе ведущий вал, размещенный внутри сильфона, загрузочный бункер, разгрузочный желоб и ведущий электродвигатель, при этом, внутри рабочего органа параллельно горизонтали установлена площадка, на которой на поворотной оси, параллельной горизонтали, установлен, по крайней мере, один вспомогательный двигатель с маховиком, жестко закрепленным на его валу, вспомогательный электродвигатель снабжен электрической проводкой со скользящими контактами, закрепленными на корпусе и ведущем валу, при этом, мельница снабжена устройствами для независимого регулирования напряжения на клеммах ведущего и вспомогательного электродвигателей. Устройства для независимого регулирования напряжений на клеммах ведущего и вспомогательного электродвигателей могут быть выполнены в виде источника постоянного или переменного тока. Устройства для независимого регулирования напряжений на клеммах ведущего и вспомогательного электродвигателей могут быть выполнены в виде переменных электрических сопротивлений, соединенных с источником переменного или постоянного тока. Изобретение позволяет повысить эффективность измельчения растиранием. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Мельница для сухого измельчения растиранием, содержащая корпус в виде размольной чаши, рабочий орган, центрально расположенный в корпусе ведущий вал, размещенный внутри сильфона, загрузочный бункер, разгрузочный желоб и ведущий электродвигатель, отличающаяся тем, что внутри рабочего органа параллельно горизонтали установлена площадка, на которой на поворотной оси, параллельной горизонтали, установлен, по крайней мере, один вспомогательный двигатель с маховиком, жестко закрепленным на его валу, вспомогательный электродвигатель снабжен электрической проводкой со скользящими контактами, закрепленными на корпусе и ведущем валу, при этом мельница снабжена устройствами для независимого регулирования напряжения на клеммах ведущего и вспомогательного электродвигателей.2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что устройства для независимого регулирования напряжений на клеммах ведущего и вспомогательного электродвигателей выполнены в виде источника постоянного или переменного тока.3. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что устройства для независимого регулирования напряжений на клеммах ведущего и вспомогательного электродвигателей выполнены в виде переменных электрических сопротивлений, соединенных с источником переменного или постоянного тока.