ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МЕЛЬНИЦА Российский патент 2009 года по МПК B02C17/00 

Изобретение относится к технике тонкого и сверхтонкого измельчения и активации различных материалов и может быть использовано в химической, металлургической, строительной, фармацевтической, парфюмерной и других отраслях промышленности.

Известны центробежные мельницы с трубными помольными камерами, перемещаемыми по круговой траектории вокруг некой оси, не проходящей через ось трубной помольной камеры. В результате такого перемещения загружаемый материал с мелющими телами под действием центробежных сил подвергается воздействию комплекса разрушающих нагрузок: ударных, истирающих, раздавливающих и других нагрузок как мелющими телами, так и стенками помольной камеры.

Известна центробежная мельница с трубными помольными камерами, содержащая платформу, трубные помольные камеры с загрузочными и разгрузочными горловинами, жестко закрепленные на противодвижных водилах, свободно соединенных с противонаправленными эксцентриковыми шейками приводного вала (пат. РФ №2043156, МКИ В02С 17/08, 1995 г.).

Известна центробежная мельница с трубной помольной камерой с мелющими телами и с загрузочной и разгрузочной горловинами, закрепленной на водиле, внутри камеры установлен пустотелый цилиндр, закрепленный в торцевых фланцах (пат. РФ №2100081, МКИ В02С 17/08, 1995 г.).

Известна центробежная мельница, содержащая платформу, вращающуюся камеру измельчения с мелющим телом, в которой камера измельчения выполнена сферической или эллипсоидной формы (пат. РФ №2119822, МКИ В02С 17/08, 1998 г.).

Недостатком известных мельниц является недостаточная эффективность измельчения материала и невозможность получения узкофракционного состава измельченного продукта.

Наиболее близким техническим решением по конструктивному исполнению является центробежная мельница с трубными помольными камерами (пат. РФ №2183991, кл. МКИ В02С 17/08, 2002 г.), содержащая платформу, трубные помольные камеры с загрузочными и разгрузочными горловинами, жестко закрепленные на противодвижных водилах. Водила мельницы выполнены в виде одноуровневых площадок для крепления помольных камер и свободно соединены с противонаправленными эксцентриковыми шейками приводного вала с одной стороны, а с другой стороны - с подвижными рычагами, свободно соединенными с противонаправленными эксцентриковыми шейками приводного вала.

Недостатком этой мельницы является невозможность получения однородного узкофракционного состава продукта из-за вероятности проскока через зону измельчения частиц измельчаемого материала, не попавших под воздействие мелющих тел. Для выделения однородного узкофракционного состава продукта требуется дополнительная сортировка продукта и дополнительное измельчение более крупных фракций до необходимого узкофракционного состава готового продукта.

Задачей по изобретению является повышение эффективности измельчения исходного материала с получением узкофракционного состава измельченного продукта.

Этот технический результат достигается тем, что известная центробежная мельница, содержащая платформу, трубные помольные камеры с мелющими телами, например шарами, загрузочные и разгрузочные горловины, закрепленные на противодвижных водилах, свободно соединенных с противонаправленными эксцентриковыми шейками приводного вала, с одной стороны, и с подвижными рычагами с другой стороны, снабжена трубными помольными камерами или круглого, или овального, или эллиптического сечения, закрепленными на противодвижных водилах с возможностью поворота помольных камер относительно своих продольных осей. Трубные помольные камеры овального или эллиптического сечения закреплены на противодвижных водилах посредством опорных вкладышей, при этом наружная поверхность каждого опорного вкладыша выполнена радиальной, а внутренняя поверхность каждого вкладыша, на которую опирается помольная камера, выполнена по форме помольной камеры.

Внутри каждой помольной камеры по всей ее длине эксцентрично относительно продольной оси помольной камеры закреплен как минимум один стержень или круглого, или овального, или эллиптического, или любого другого сечения.

Такое исполнение центробежной мельницы позволяет исключить проскок по инерции частиц вновь поступающего измельчаемого материала через помольную камеру, не попав под воздействие мелющих тел. При этом создается возможность получения однородного узкофракционного продукта.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

На фиг.1 изображен поперечный разрез мельницы с помольной камерой круглого сечения.

На фиг.2 изображен поперечный разрез мельницы с помольной камерой овального или эллиптического сечения.

На фиг.3 изображена схема перемещения помольной камеры круглого сечения с измельчаемым материалом по эллиптической траектории во время работы центробежной мельницы.

На фиг.4 изображена схема перемещения помольной камеры овального или эллиптического сечения с измельчаемым материалом по эллиптической траектории во время работы центробежной мельницы.

Центробежная мельница с помольными камерами круглого сечения (фиг.1) содержит платформу 1, помольные камеры 2 с загрузочными и разгрузочными горловинами, с мелющими телами 3, водила 4, приводной эксцентриковый вал 5 с противонаправленными эксцентриковыми шейками 6, подвижные рычаги 7. Внутри каждой помольной камеры по всей ее длине эксцентрично относительно продольной оси установлен стержень 8.

Центробежная мельница с помольными камерами овального или эллиптического сечения (фиг.2) содержит платформу 9, помольные камеры 10 с загрузочными и разгрузочными горловинами, с мелющими телами 11, водила 12, опорные вкладыши 13, приводной эксцентриковый вал 14 с противонаправленными эксцентриковыми шейками 15, подвижные рычаги 16. Внутри каждой помольной камеры по всей ее длине эксцентрично относительно продольной оси установлен стержень 17.

Внутри каждой помольной камеры 2 (10) (фиг.1, 2) по всей ее длине эксцентрично относительно продольной оси установлен стержень 8 (17), или круглого, или овального, или эллиптического сечения, или любого другого сечения. Стержни закрепляются внутри помольных камер параллельно продольной оси помольной камеры 2 (10). Возможно размещение нескольких стержней внутри каждой помольной камеры.

Центробежная мельница с помольными камерами, или круглого, или овального, или эллиптического сечения работает следующим образом.

Перед началом работы центробежных мельниц помольные камеры 2 со стержнями 8 внутри камер, помольные камеры 10 со стержнями 17 и опорными вкладышами 13 (фиг.1, фиг.2) устанавливаются и закрепляются на противодвижных водилах 3 (12) так, чтобы стержни располагались либо ближе к стенке помольной камеры, либо ближе к центру помольной камеры. Такое расположение стержня 8 (17) зависит от вида измельчаемого материала и крупности частиц продукта, который необходимо получить в результате работы центробежной мельницы.

Затем в помольные камеры 2 (10) загружаются мелющие тела 3 (11) из расчета примерно 50% от объема помольной камеры и измельчаемый материал.

Помольные камеры 2 (10) под действием вращения приводного эксцентрикового вала 5 (14) перемещаются по эллипсной траектории (фиг.3, фиг.4) за счет того, что эксцентриковые шейки 6 (15) приводного эксцентрикового вала 5 (14) перемещают водила 4 (12) с помольными камерами 2 (10) с мелющими телами 3 (11) и измельчаемым материалом в горизонтальной плоскости с радиусом R₁, равным величине эксцентриситета эксцентриковой шейки 6 (15), а в вертикальной плоскости - с радиусом R₂, равным величине качания подвижных рычагов 7 (16).

Измельчение материала происходит в помольной камере путем воздействия комплексными нагрузками - мелющими телами и стенками помольной камеры на измельчаемый материал, а также воздействия частиц измельчаемого материала между собой (удар, раздавливание, сдвиг, истирание и др.), при этом соотношение воздействия различных нагрузок в каждой фазе эллипсной траектории различно. Так, при перемещении помольной камеры по эллипсной траектории измельчаемый материал и мелющие тела образуют ядро 18 (19) (фиг.3, 4), которое при движении помольной камеры то сжимается, то растягивается. При нахождении помольной камеры в фазе, наиболее удаленной от вертикальной оси эллипсной траектории, на измельчаемый материал наиболее интенсивно воздействуют ударные, раздавливающие нагрузки и нагрузки сдвига и в наименьшей степени истирающие, вихревые и др. нагрузки. При нахождении помольной камеры в фазе, наиболее удаленной от горизонтальной оси эллипсной траектории, на измельчаемый материал наиболее интенсивно воздействуют истирающие, вихревые и др. нагрузки.

При этом частицы материала приобретают хаотическое движение от центра ядра к поверхности, а с наружной поверхности к центру ядра.

В момент, когда ядро из мелющих тел и измельчаемого материала сжимается, частицы вновь поступающего материала могут по инерции проскочить через зону измельчения, не попав под воздействие мелющих тел, что снизит качество измельченного продукта и потребует дополнительной отсортировки и повторного измельчения такого материала.

Для того чтобы исключить проскок через помольную камеру измельчаемого материала без измельчения, необходимо увеличить хаотичность движения мелющих тел и частиц измельчаемого материала во всем объеме помольной камеры, увеличив при этом взаимодействие мелющих тел и измельчаемого материала и частиц измельчаемого материала между собой, предусматривается применение помольных камер, или круглого, или овального, или эллиптического сечения, закрепленных на противодвижных водилах с возможностью поворота каждой помольной камеры относительно своей продольной оси, а также дополнительная установка внутри каждой помольной камеры как минимум одного стержня с возможностью его перемещения внутри помольной камеры параллельно продольной оси камеры.

За счет изменения угла встречи со стенками помольных камер и отражения от них частиц измельчаемого материала и мелющих тел появляется возможность направлять их навстречу частицам измельчаемого материала и мелющим телам, отражаемым от противоположных стенок помольных камер. В результате столкновения ядра со стержнем в процессе измельчения ядро распадается. Тем самым увеличивается хаотичность и интенсивность столкновения мелющих тел с измельчаемым материалом за счет отражения мелющих тел и материала не только от стенок помольных камер, но от стержня навстречу движению мелющих тел и измельчаемого материала, отбрасываемых от стенок помольных камер.

Положение помольных камер на противодвижных водилах и положение стержня внутри каждой помольной камеры зависит от физических свойств измельчаемого материала. Для плотного материала, например вольфрамид, стержень располагается ближе к стенке помольной камеры, для менее плотного материала, например мрамор, стержень располагается ближе к центру помольной камеры.

Различные формы исполнения помольных камер и возможность поворота помольной камеры при ее креплении на водилах, а также применение стержней внутри помольных камер создают большую вариантность траекторий мелющих тел с измельчаемым материалом, а также взаимного силового воздействия как мелющих тел на измельчаемый материал, так и частиц измельчаемого материала между собой.

Благодаря предлагаемому исполнению центробежной мельницы обеспечивается оптимизация процесса измельчения на различных его стадиях за счет исключения проскока частиц неизмельченного материала и получение узкофракционного состава измельченного продукта.

Опытные образцы центробежных мельниц изготовлены Опытным заводом Сибирского Отделения Российской Академии Наук.

Изобретение относится к технике тонкого и сверхтонкого измельчения и активации различных материалов. Центробежная мельница содержит платформу, трубные помольные камеры овального или эллиптического сечения с загрузочными и разгрузочными горловинами и с мелющими телами, закрепленные на противодвижных водилах, свободно соединенных с противонаправленными эксцентриковыми шейками приводного вала, с одной стороны, и с подвижными рычагами с другой стороны. Внутри каждой помольной камеры по всей ее длине эксцентрично относительно продольной оси помольной камеры закреплен как минимум один стержень или круглого, или овального, или эллиптического, или любого другого сечения. Техническим результатом является повышение эффективности измельчения исходного материала. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Центробежная мельница, содержащая платформу, трубные помольные камеры овального или эллиптического сечения с загрузочными и разгрузочными горловинами и с мелющими телами, закрепленные на противодвижных водилах, свободно соединенных с противонаправленными эксцентриковыми шейками приводного вала с одной стороны и с подвижными рычагами с другой стороны, отличающаяся тем, что внутри каждой помольной камеры по всей ее длине эксцентрично относительно продольной оси помольной камеры закреплен как минимум один стержень или круглого, или овального, или эллиптического, или любого другого сечения.

2. Центробежная мельница по п.1, отличающаяся тем, что трубные помольные камеры закреплены на противодвижных водилах посредством опорных вкладышей, при этом наружная поверхность каждого опорного вкладыша выполнена радиальной, а внутренняя поверхность каждого вкладыша, на которую опирается помольная камера, выполнена по форме наружной поверхности помольной камеры.