ПОМОЛЬНО-СМЕСИТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2006 года по МПК B02C17/08 

Изобретение относится к технике сухого, а также мокрого измельчения материалов и может быть использовано в химической, металлургической, строительной, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известна центробежная мельница, содержащая корпус, помольные камеры с загрузочными и разгрузочными патрубками, жестко закрепленные на водилах, которые свободно соединены с эксцентриковыми шейками приводных валов, водила с помольными камерами расположены одно под другим, а разгрузочный патрубок верхней помольной камеры соединен с загрузочным патрубком нижней помольной камеры гибким переходным устройством (пат. РФ №2043156, В 02 С 17/08 - аналог).

Основными недостатками такой мельницы являются однотипность движений, совершаемых помольными камерами на различных стадиях измельчения, сложность балансировки эксцентриковых приводных валов, что позволяет производить на ней только определенную технологическую операцию.

Наиболее близким изобретением по технической сущности является центробежная мельница, содержащая платформу, трубные помольные камеры с загрузочными и разгрузочными горловинами, жестко закрепленные на противодвижных водилах, свободно соединенных с противонаправленными эксцентриковыми шейками приводного вала. Водила мельницы выполнены в виде одноуровневых площадок для крепления трубных помольных камер, свободно соединенных с одной стороны противонаправленными шейками эксцентрикового вала, а с другой - с противоположными рычагами (пат. РФ №2183991, В 02 С 17/08 - прототип).

Основными недостатками такой мельницы являются отсутствие возможности обеспечения интенсивного воздействия на материл на ранней стадии измельчения, а также однотипность движений, совершаемых помольными камерами на различных стадиях измельчения, недостаточная эффективность измельчения, сложность конструкции, затрудняющая монтаж, балансировку и обслуживание. Эти факторы ограничивают область применения мельницы при помоле материалов, обладающих различными физико-механическими свойствами.

Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения и возможности смешивания гетерогенных смесей, а также изменения режима динамического воздействия мелющих тел на измельчаемый материал, а именно возможности сочетания ударных и истирающих нагрузок за счет обеспечения необходимых траекторий движения помольных камер, кроме того, обеспечивается доступность для монтажа и обслуживания как самих камер, так и всех подшипниковых узлов, служащих для шарнирного соединения подвижных частей агрегата.

Это достигается тем, что в помольно-смесительном агрегате, содержащем станину, эксцентриковый вал с противовесами, помольные камеры с загрузочным и разгрузочным патрубками, согласно предлагаемому решению станина содержит вертикальные направляющие с ползунами и опорные стойки, причем в нижней части последних расположен указанный эксцентриковый вал, при этом агрегат содержит раму, верхней частью шарнирно связанную с ползунами опорных стоек и нижней частью с эксцентриковым валом; помольные камеры расположены на раме в вертикальной плоскости и образуют верхнюю, среднюю и нижнюю, причем верхняя и нижняя помольные камеры неподвижно закреплены на раме таким образом, что их продольные оси расположены горизонтально и совмещены с осями шарниров, соединяющих раму соответственно с ползунами опорных стоек и эксцентриковым валом, а средняя имеет возможность вертикального перемещения и неподвижного закрепления на раме, при этом ее продольная ось расположена также горизонтально; помольные камеры связаны между собой соединительными патрубками, причем в местах соединения начала патрубков с помольными камерами встроены классификационные решетки, а в местах соединения концов соединительных патрубков с помольными камерами встроены ограничительные решетки; загрузочный и разгрузочный патрубки соединены соответственно с верхней и нижней помольными камерами, в местах их соединения соответственно встроены ограничительная и классификационная решетки, кроме того, загрузочный, разгрузочный и соединительные патрубки выполнены с возможностью обеспечения изменения положения помольных камер по отношению друг к другу.

Диаметры помольных камер могут быть. выполнены соответствующими условию D₃≥D₂≥D₁ при соотношении D₂/D₁=1,0-1,5 и D₃/D₁=1,0-2,0, где

D₁ - диаметр верхней помольной камеры;

D₂ - диаметр средней помольной камеры;

D₃ - диаметр нижней помольной камеры.

Подвижное закрепление средней помольной камеры может быть выполнено при соблюдении соотношения х=2·е·l/h, где

х - величина малой оси эллипса, образованного траекторией движения средней помольной камеры;

е - величина эксцентриситета, образованного траекторией движения средней помольной камеры;

l - расстояние между наружными боковыми поверхностями верхней и средней помольных камер;

h - расстояние между продольными осями верхней и нижней помольных камер;

а также условия l=(0,35-0,65) h, где

l - расстояние между наружными боковыми поверхностями верхней и средней помольных камер;

h - расстояние между продольными осями верхней и нижней помольных камер.

В нижней части соединительных патрубков перед ограничительными решетками могут быть встроены выгрузочные окна.

На фиг.1 представлен продольный разрез помольно-смесительного агрегата. На фиг.2 представлена схема расположения помольных камер на подвижной раме и траектории движения помольных камер.

Помольно-смесительный агрегат состоит из станины 1, содержащей вертикальные, например цилиндрические, направляющие 2 с ползунами 3 и опорные стойки 4, причем в нижней части опорных стоек расположен эксцентриковый вал 5, содержащий противовесы 6, шарнирно закрепленные в стойках 4, например, с помощью подшипников. Агрегат также содержит раму 7, выполненную, например, прямоугольной формы из швеллеров, снабженную кронштейнами для шарнирного соединения с эксцентриковым валом 5 и ползунами 3. Такая конструкция рамы позволяет ей выполнять роль шатуна в кривошипно-ползунном механизме, образованном из станины, эксцентрикового вала-кривошипа, рамы-шатуна и ползунов, что необходимо для обеспечения траекторий движения помольных камер, закрепленных на раме. Вращение задается эксцентриковому валу 5 от электродвигателя (не показан), расположенного, например, на станине через ременную передачу. Вращение эксцентрикового вала в подшипниках станины обеспечивает круговую траекторию движения точки вала, смещенной от оси вращения вала на величину эксцентриситета. Рама 7, выполняющая роль шатуна, совершает зависимое сложное движение, при этом ползуны 3 совершают также зависимое возвратно-поступательное движение по вертикальным направляющим 2 станины 1. Конструкция содержит верхнюю помольную камеру 8, закрепленную в верхней части рамы так, что продольная ось камеры расположена горизонтально и совпадает с осью шарниров, с помощью которых рама присоединена к ползунам 3, среднюю помольную камеру 9, продольная ось которой также горизонтальна, и нижнюю помольную камеру 10, закрепленную в нижней. части рамы так, что продольная ось камеры расположена горизонтально и совпадает с осью шарниров, с помощью которых рама присоединена к эксцентриковому валу 5. Верхняя и нижняя помольные камеры связаны с рамой неподвижно, например, болтами. Средняя помольная камера 9 связана с рамой 7 также неподвижно, но с возможностью вертикального перемещения на раме, например, болтами, вставленными в продольные пазы рамы, расположенные вдоль вертикальной ее оси. Это позволяет изменять место расположения средней помольной камеры по отношению к верхней и нижней помольным камерам, закрепляя ее ближе к верхней помольной камере или ближе к нижней в зависимости от того, какую траекторию движения средней камеры необходимо получить. Так как рама 7 является шатуном в кривошипно-ползунном механизме, то нижняя помольная камера 10 перемещается по круговой траектории, средняя помольная камера 9 движется по эллипсовидной траектории, а верхняя помольная камера 8 совершает возвратно-поступательное движение. В случае изменения положения средней помольной камеры 9 на раме 7 изменяется траектория ее движения - при перемещении вверх уменьшается поперечная ось эллипса, образованного траекторией движения средней помольной камеры (см. фиг.2); при перемещении вниз поперечная ось эллипса увеличивается. Это позволяет изменять соотношение ударных и истирающих нагрузок, что влияет на эффективность измельчения. При выборе положения средней помольной камеры 9 желательно, чтобы обеспечивалось соотношение х=2·е·l/h, где х - величина малой оси эллипса, образованного траекторией движения средней помольной камеры 9; е - величина эксцентриситета; l - расстояние между наружными боковыми поверхностями верхней и средней помольных камер (в рассматриваемой конструкции 1=0,5h=0,18 м и далее по тексту в скобках даны конкретные размеры); h - расстояние между продольными осями верхней 8 и средней 9 помольных камер, а также условия l=(0,35-0,65)h, где l - расстояние между наружными боковыми поверхностями верхней и средней помольных камер (0,18 м) при e=0,02 м). При выполнении указанных соотношений обеспечивается наиболее рациональное сочетание ударных и истирающих нагрузок. Рекомендуется помольные камеры выполнять с соотношением диаметров D₃≥D₂≥D₁ при соотношении D₂/D₁=1,0-1,5 и D₃/D₁=1,0-2,0, где D₁ - диаметр верхней помольной камеры; D₂ - диаметр средней помольной камеры, D₃ - диметр нижней помольной камеры. При D₂/D₁<1 и D₃/D₁<1 недостаточно обеспечивается реализация истирающего воздействия в нижестоящих помольных камерах на измельчаемый материал. При D₂/D₁>1,5 и D₃/D₁>2,0 значительно увеличиваются геометрические размеры средней и нижней помольных камер, что увеличивает металлоемкость конструкции, а также при заданной пропускной способности верхней помольной камеры 8, определяемой ее диаметром, снижается эффективность истирающего воздействия в средней 9 и нижней 10 помольных камерах за счет уменьшения коэффициента загрузки во всех помольных камерах. В рассматриваемой конструкции представлены соотношения D₂/D₁=1 и D₃/D₁=1 (D₁=D₂=D₃=0,16 м). Помольные камеры связаны между собой соединительными патрубками 11. В местах соединения начала (по ходу движения материала) патрубков с помольными камерами встроены классификационные решетки 12, а в местах соединения конца патрубков с помольными камерами встроены ограничительные решетки 13. Верхняя помольная камера 8 снабжена загрузочным патрубком 14, при этом в месте соединения помольной камеры с патрубком 14 встроена ограничительная решетка 13. Нижняя помольная камера 10 имеет разгрузочный патрубок 15, в месте их соединения встроена классификационная решетка 12. Ограничительные решетки, как и во всех подобных устройствах, предназначены для удержания мелющих тел внутри помольной камеры. Классификационные решетки предназначены для классификации материала. Наличие ограничительных и классификационных решеток обеспечивает стабильный технологический режим в каждой помольной камере. В нижней части соединительных патрубков 11 перед ограничительными решетками 13 могут быть встроены выгрузочные окна 16. Они необходимы для частичной выгрузки материала на этой стадии измельчения. Загрузочные, соединительные и разгрузочные патрубки выполнены с возможностью обеспечения изменения положения помольных камер по отношению друг к другу. Это осуществляется тем, что патрубки, например, содержат гофрированные части, выполненные из гибкого материала.

Помольно-смесительный агрегат работает следующим образом. Исходный, материал, например кварцитопесчаник, через загрузочный патрубок 14 и ограничительную решетку 13 поступает в верхнюю помольную камеру 8, жестко закрепленную на раме 7, выполняющей роль шатуна за счет шарнирного соединения с эксцентриковым валом и ползунами, совершающими возвратно-поступательное движение по вертикально расположенным стойкам. Благодаря этому перемещение верхней помольной камеры 8 осуществляется в вертикальном направлении. В результате этого мелющим телам сообщается высокая энергия, способствующая их интенсивному ударному воздействию на материал. Продольное перемещение материала внутри помольной камеры обеспечивается за счет подпора загружаемого материала, в результате чего измельченный в верхней помольной камере материал через классификационную решетку 12, осуществляющую классификацию материала, поступает в соединительный патрубок 11, из которого через ограничительную решетку 13 попадает в среднюю помольную камеру 9. Если в соединительном патрубке встроено выгрузочное окно 16, то через него в случае необходимости при выполнении технологического процесса происходит частичная выгрузка материала на этой стадии измельчения. В средней помольной камере 9 материал вместе с мелющими телами осуществляет движение по эллипсовидной траектории, что обеспечивает ударно-истирающее воздействие мелющих тел на измельчаемый материал. Далее материал через классификационную решетку 12, осуществляющую классификацию материала, поступает в следующий соединительный патрубок 11. Если патрубок содержит выгрузочное окно, то через него происходит частичная выгрузка материала на этой стадии. Продвигаясь дальше и проходя через ограничительную решетку 13, материал поступает в нижнюю помольную камеру 10, где вместе с мелющими телами перемещается по круговой траектории, чем обеспечивается интенсивное истирающее воздействие на измельчаемый материал. Выход материала осуществляется через разгрузочный патрубок 15. Различные траектории движения помольных камер обеспечивают при различной частоте вращения эксцентрикового вала, кроме ударных и истирающих воздействий, интенсивное смешение многокомпонентных смесей, поэтому в предлагаемом агрегате могут быть использованы материалы, характеризующиеся различной насыпной массой, размолоспособностью, дисперсностью и другими характеристиками, например известняк глинистый, глиноземистые и кремнеземистые материалы, а также техногенные материалы различных производств при их утилизации, различные вяжущие материалы при их дополнительной механоактивации.

Таким образом, благодаря различным траекториям движения помольных камер происходит разное динамическое воздействие мелющих тел на исходный материал, а именно сочетание ударных и истирающих нагрузок, что повышает эффективность процесса измельчения и позволяет применять заявляемую конструкцию для помола и смешивания материалов, обладающих различными физико-механическими свойствами. Кроме того, компоновка предлагаемого помольно-смесительного агрегата с расположением помольных камер на открытой раме обеспечивает доступность для монтажа и обслуживания как самих камер, так и всех подшипниковых узлов, служащих для шарнирного соединения подвижных частей агрегата. Расположение противовесов, предназначенных для балансировки подвижной рамы с закрепленными на ней помольными камерами, на наружных концах эксцентрикового вала обеспечивает доступность для их регулировки и обслуживания.

Изобретение предназначено для сухого или мокрого измельчения материалов. Помольно-смесительный агрегат содержит станину с вертикальными направляющими с ползунами и опорными стойками, в нижней части опорных стоек расположен эксцентриковый вал с противовесами. Рама агрегата верхней частью шарнирно связана с ползунами опорных стоек и нижней частью также шарнирно с эксцентриковым валом. На раме в вертикальной плоскости расположены помольные камеры, образующие верхнюю, среднюю и нижнюю помольные камеры. Верхняя и нижняя камеры неподвижно закреплены на раме таким образом, что их продольные оси расположены горизонтально и совмещены с осями шарниров, соединяющих раму соответственно с ползунами опорных стоек и эксцентриковым валом, а средняя помольная камера имеет возможность вертикального перемещения и неподвижного закрепления на раме, при этом ее продольная ось расположена также горизонтально. Помольные камеры связаны между собой соединительными патрубками, причем в местах соединения начала патрубков с помольными камерами встроены классификационные решетки, а в местах соединения концов соединительных патрубков с помольными камерами встроены ограничительные решетки. Верхняя и нижняя помольные камеры соединены с загрузочным и разгрузочным патрубками соответственно, в местах их соединения встроены соответственно ограничительная и классификационная решетки. Загрузочный, разгрузочный и соединительные патрубки выполнены с возможностью обеспечения изменения положения помольных камер по отношению друг к другу. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса измельчения и смешивания гетерогенных смесей, обеспечить доступность для монтажа и обслуживания камер и подшипниковых узлов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Помольно-смесительный агрегат, содержащий станину, эксцентриковый вал с противовесами, помольные камеры с загрузочным и разгрузочным патрубками, отличающийся тем, что станина содержит вертикальные направляющие с ползунами и опорные стойки, причем в нижней части последних расположен указанный эксцентриковый вал, при этом агрегат содержит раму, верхней частью шарнирно связанную с ползунами опорных стоек и нижней частью - с эксцентриковым валом; помольные камеры расположены на раме в вертикальной плоскости и образуют верхнюю, среднюю и нижнюю, причем верхняя и нижняя помольные камеры неподвижно закреплены на раме таким образом, что их продольные оси расположены горизонтально и совмещены с осями шарниров, соединяющих раму соответственно с ползунами опорных стоек и эксцентриковым валом, а средняя имеет возможность вертикального перемещения и неподвижного закрепления на раме, при этом ее продольная ось расположена также горизонтально; помольные камеры связаны между собой соединительными патрубками, причем в местах соединения начала патрубков с помольными камерами встроены классификационные решетки, а в местах соединения концов соединительных патрубков с помольными камерами встроены ограничительные решетки; загрузочный и разгрузочный патрубки соединены соответственно с верхней и нижней помольными камерами, в местах их соединения соответственно встроены ограничительная и классификационная решетки, кроме того, загрузочный, разгрузочный и соединительные патрубки выполнены с возможностью обеспечения изменения положения помольных камер по отношению друг к другу.2. Помольно-смесительный агрегат по п.1, отличающийся тем, что диаметры помольных камер соответствуют условию D₃≥D₂≥D₁ при отношении D₂/D₁=1,0-1,5 и D₃/D₁=1,0-2,0, где D₁ - диаметр верхней помольной камеры; D₂ - диаметр средней помольной камеры; D₃ - диаметр нижней помольной камеры.3. Помольно-смесительный агрегат по п.1, отличающийся тем, что закрепление средней помольной камеры обеспечивается при соблюдении соотношения х=2·е·l/h, где х - величина малой оси эллипса, образованного траекторией движения средней помольной камеры; е - величина эксцентриситета; l - расстояние между наружными боковыми поверхностями верхней и средней помольных камер; h - расстояние между продольными осями верхней и нижней помольных камер, а также условия l=(0,35-0,65) h, где l - расстояние между наружными боковыми поверхностями верхней и средней помольных камер; h - расстояние между продольными осями верхней и нижней помольных камер.4. Помольно-смесительный агрегат по п.1, отличающийся тем, что в нижней части соединительных патрубков перед ограничительными решетками встроены выгрузочные окна.