ДИНАМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО УЗЛА ШАРОВОЙ МЕЛЬНИЦЫ С МЕШАЛКОЙ Российский патент 2015 года по МПК B02C17/16 

Изобретение относится к разделительному узлу с динамическим элементом для шаровых мельниц с мешалкой.

В заявке на патент ФРГ DE 102007043670 А1 раскрыта шаровая мельница с мешалкой, с цилиндрической камерой измельчения, причем в камере измельчения расположен соединенный с приводом вал мешалки. Вал мешалки передает часть энергии привода на вспомогательные дробящие тела, которые навалом расположены в камере измельчения. Перед выпускным отверстием для измельчаемого материала расположено спиралевидное разделительное устройство.

В заявке на европейский патент ЕР 1468739 А1 раскрыта служащая для тонкого и сверхтонкого измельчения материала, непрерывно действующая горизонтальная шаровая мельница с мешалкой, с цилиндрической или конической камерой измельчения для приема дробящих тел. На одном конце камеры измельчения расположено ведущее во внутреннюю полость камеры измельчения впускное отверстие для измельчаемого материала. На другом конце камеры измельчения помещено ведущее из внутренней полости выпускное отверстие для измельчаемого материала. Помимо этого, имеется коаксиальная оси камеры мешалка с несколькими перемешивающими органами. Перед выпускным отверстием для измельчаемого материала расположена разделительная система с отдельным приводом, которая отделяет дробящие тела от измельченного материала и подает их обратно во внутреннюю полость камеры измельчения. Разделительная система образована отделяющим органом, имеющим два расположенных коаксиально оси камеры круговых диска. Между круговых дисков расположено несколько симметрично расположенных вокруг центра диска, а также ведущих от края диска внутрь подающих и/или лопастных элементов. При эксплуатации разделительного устройства лопастные элементы создают противодавление на смесь из измельчаемого материала и дробящих тел, так что за счет центробежной силы и различной удельной плотности дробящие тела отделяются от продукта и подаются обратно во внутреннюю полость.

В публикации европейского патента ЕР 0627262 В1 раскрыта служащая для тонкого и сверхтонкого измельчения измельчаемого материала, непрерывно действующая шаровая мельница с мешалкой. Эта шаровая мельница с мешалкой снабжена цилиндрической или конической, служащей для приема дробящих тел камерой измельчения. На одном конце камеры измельчения расположено впускное отверстие для измельчаемого материала, ведущее во внутреннюю полость камеры измельчения. На другом конце камеры измельчения помещено выпускное отверстие для измельчаемого материала, ведущее из внутренней полости. Помимо этого, шаровая мельница с мешалкой имеет перемешивающие органы и перемещающуюся коаксиально оси камеры измельчения мешалку для транспортировки дробящих тел, причем перемешивающие органы выполнены наподобие лопастного колеса или пропеллера и имеют несколько подающих элементов. По обе стороны от подающих элементов расположено по одному круглому диску, причем по меньшей мере один из обоих дисков имеет по меньшей мере одно центральное отверстие. Через центральное отверстие может протекать смесь из дробящих тел и подлежащего измельчению материала. Перемешивающие органы имеют такие форму и размеры, что при эксплуатации шаровой мельницы с мешалкой часть смеси непрерывно течет обратно через край имеющего центральное отверстие диска радиально внутрь к центральному отверстию. Оттуда смесь течет обратно в промежуточное пространство между дисками. Тем самым сохраняется равномерное аксиальное распределение дробящих тел во внутренней полости камеры измельчения.

В основе изобретения лежит задача создать разделительный узел, посредством которого можно предотвратить выгрузку вспомогательных дробящих тел из шаровой мельницы с мешалкой.

Вышеназванная задача решена посредством разделительного узла в шаровой мельнице с мешалкой, которое содержит в себе признаки п.1 формулы изобретения. Другие преимущественные варианты осуществления следуют из признаков зависимых пунктов формулы изобретения.

Другая задача изобретения состоит в том, чтобы предложить способ, посредством которого можно предотвратить выгрузку вспомогательных дробящих тел из шаровой мельницы с мешалкой.

Эта задача решена посредством способа, содержащего признаки п.11 формулы изобретения.

Раскрыта шаровая мельница с мешалкой с цилиндрической камерой измельчения. Камера измельчения имеет по меньшей мере одно впускное отверстие для измельчаемого материала и по меньшей мере одно выпускное отверстие для измельчаемого материала. В камере измельчения расположен соединенный с приводом вал мешалки. Вал мешалки передает часть энергии привода на вспомогательные дробящие тела. Вспомогательные дробящие тела распределены навалом в камере измельчения. Помимо этого, шаровая мельница с мешалкой имеет сопряженный с выпускным отверстием для измельчаемого материала разделительный узел, причем разделительный узел расположен вокруг оси вращения и/или вращается вокруг оси вращения. Разделительный узел состоит по меньшей мере из двух компонентов, из которых один компонент является по меньшей мере разделительным устройством, а второй компонент является динамическим элементом для создания потока материала. Динамический элемент снабжен проходящими в радиальном направлении каналами или лопастями.

Вал мешалки шаровой мельницы с мешалкой снабжен обоймой. Динамический элемент разделительного узла расположен на расстоянии относительно концевой части камеры измельчения. Расстояние между элементом и концевой частью является регулируемым от 0,5 мм до 30 мм. В предпочтительном варианте осуществления расстояние варьируется от 2 мм до 15 мм. Помимо этого, в предпочтительном варианте осуществления расстояние является регулируемым аксиально относительно вала мешалки. Регулирование расстояния служит для согласования со вспомогательными дробящими телами разных размеров.

Поверхность динамического элемента и концевой части камеры измельчения расположены друг к другу конически. Угол между осью вращения и поверхностью элемента и/или между осью вращения и концевой частью выполнен в диапазоне от 5° до 85°. В предпочтительном варианте осуществления угол имеет значение от 15° до 80°.

Значение соотношения длины разделительного узла к длине вала мешалки лежит в диапазоне между 1:1,1 и 1:2. В зависимости от выполнения разделительного узла значение соотношения может также быть в диапазоне между 1:1,3 и 1:1,7.

Соотношение наружного диаметра разделительного узла к внутреннему диаметру обоймы лежит в области значений от 1:1,05 до 1:2. Кроме того, соотношение наружного диаметра разделительного узла к наружному диаметру концевой части камеры измельчения важно для функционирования разделительного устройства. Это соотношение лежит в диапазоне между 1:1 и 1:1,2.

Привод обоймы происходит посредством вала мешалки. Кроме того, для создания вращательного движения разделительного узла можно предусмотреть отдельный привод. Для выполнения разделительного устройства возможны различные варианты выполнения изобретения. Разделительное устройство может представлять собой грохот, барабанный грохот или спиральный грохот. Из уровня техники известны многочисленные разделительные устройства для шаровых мельниц с мешалкой. Эти известные разделительные устройства можно также сочетать с динамическим элементом согласно изобретению.

Помимо этого, раскрыт способ эксплуатации шаровой мельницы с мешалкой и с разделительным узлом согласно изобретению. При этом применяется разделительный узел, состоящий по меньшей мере из двух компонентов, причем по меньшей мере одно разделительное устройство комбинируют по меньшей мере с одним динамическим элементом для создания потока материала. Между выходным отверстием разделительного узла и его входным отверстием внутри камеры измельчения происходит циркуляция материала. За счет циркуляции материала уже невозможно, что вспомогательные дробящие тела могут попадать в образованный зазором между динамическим элементом и концевой частью камеры измельчения промежуток. Динамический элемент создает поток между выпускным отверстием и впускным отверстием разделительного устройства.

Разделительное устройство и динамический элемент приводятся в действие совместно и/или независимо друг от друга, а также с подключенным или отключенным от распределительного устройства валом мешалки. В зависимости от того, какой материал обрабатывается в шаровой мельнице с мешалкой, может быть целесообразно устанавливать различные режимы работы. При этом может также быть целесообразно приводить во вращение вал мешалки с другой скоростью, чем комбинацию разделительного устройства и динамического элемента.

Давление, создаваемое циркуляционным потоком, в переходной области к обойме выше, чем на конце разделительного устройства. За счет вращения динамического элемента возникает радиально направленный от оси вращения к валу мешалки поток материала.

Далее примеры выполнения изобретения и его преимущества более подробно поясняются с помощью прилагаемых чертежей. Масштабные отношения отдельных элементов между собой на чертежах не всегда соответствует реальным масштабным отношениям, поскольку одни формы изображены упрощенно, а другие формы для лучшей наглядности увеличены по сравнению с другими элементами.

Фиг.1 показывает схематическую конструкцию шаровой мельницы с мешалкой согласно изобретению со спиралевидным разделительным устройством.

Фиг.2 показывает схематическую конструкцию шаровой мельницы с мешалкой согласно изобретению, причем основным разделительным устройством является барабанный грохот.

Фиг.3А и фиг.3Б показывают соотношения длины и диаметра различных конфигураций разделительного узла.

Фиг.4 показывает схематическую конструкцию динамического элемента.

Фиг.5 и фиг.6 схематически показывают возможные варианты выполнения динамического элемента.

Для одинаковых или одинаково функционирующих элементов изобретения применяются идентичные ссылочные обозначения. Помимо этого, из соображений наглядности на отдельных чертежах показаны только те ссылочные обозначения, которые необходимы для описания соответствующего чертежа.

На фиг.1 показана схематическая конструкция шаровой мельницы 20 с мешалкой согласно изобретению с разделительным узлом 30. Изображенная шаровая мельница 20 с мешалкой состоит из камеры 22 измельчения, которая снабжена впускным отверстием 24 для измельчаемого материала и выпускным отверстием 26 для измельчаемого материала 26. В камере 22 измельчения по центру расположен вал 28 мешалки. Внутри вала 28 мешалки расположен разделительный узел 30. Часть вала 28 мешалки, которая охватывает разделительный узел 30, называют обоймой 44. Эта обойма 44 может иметь аксиальные выемки 45 или т.п., так что через эти аксиальные выемки 45 вспомогательные дробящие тела могут, например, поступать обратно в камеру 22 измельчения. В показанном на фиг.1 примере осуществления разделительное устройство 31 выполнено в форме спирали. С разделительным устройством 31 сопряжен динамический элемент 32 для создания потока материала. Динамический элемент 32 расположен на расстоянии а от концевой части 27 камеры 22 измельчения. Через определенный как расстояние а зазор 42 измельчаемый материал может протекать между динамическим элементом 32 и концевой частью. Поток материала создается за счет вращательного движения элемента 32 вокруг оси 29 вращения.

На фиг.2 показана схематическая конструкция шаровой мельницы 20 с мешалкой согласно изобретению, причем разделительное устройство 31 представляет собой грохот или барабанный грохот. Разделительное устройство 31 соединено с динамическим элементом 32 для создания потока материала.

На фиг.3А и 3Б показаны соотношения длины и диаметра различных конфигураций разделительного узла. На фиг.3А показана шаровая мельница 20 с мешалкой и с длинным разделительным устройством 31. На фиг.3Б, напротив, показана шаровая мельница 20 с мешалкой и с коротким разделительным устройством 31.

В показанной на фиг.3А шаровой мельнице 20 с мешалкой разделительный узел 30 охвачен валом 28 мешалки. К разделительному устройству 31 с длиной l′ примыкает динамический элемент 32 с длиной l″. Вал 28 мешалки с длиной L явно длиннее, чем разделительный узел 30 с длиной l. Между динамическим элементом 32 и концевой частью 27 выполнен зазор 42. Ширина 42 зазора определена расстоянием а, которое может быть отрегулирован в зависимости от варианта выполнения шаровой мельницы 20 с мешалкой и от размера вспомогательных дробящих тел (не показаны). Для функционирования разделительного узла 30 важно, чтобы динамический элемент 32 и концевая часть 27 были взаимно расположены не только с определенным расстоянием а, но также под определенным углом w. Помимо этого, видно, что внутренний диаметр D вала 28 мешалки 28 немного больше наружного диаметра d разделительного узла 30. Однако наружный диаметр d′ концевой части 27 заметно меньше, чем внутренний диаметр D вала 28 мешалки.

Фиг.3Б, за исключением длины разделительного узла 30 и его различных компонентов, идентична фиг.3А. Длина l разделительного узла 30 состоит из длины l′ разделительного устройства 31 и длины l″ динамического элемента 32. Однако в показанном на фиг.3Б варианте осуществления длина L вала 28 мешалки меньше длины l разделительного узла 30. Помимо этого, концевая часть 27 лишь незначительно перекрыта валом 28 мешалки.

На фиг.4 показана схематическая конструкция динамического элемента 32 для создания потока материала. Элемент 32 выполнен таким образом, что он вращательно-симметрично проходит вокруг оси 29 вращения. Контактирующая сторона 36 элемента 32 в смонтированном состоянии находится с разделительным устройством (не показано) в кинематической связи. Через центральное отверстие 33 измельчаемый материал всасывается из разделительного устройства и через каналы 34 снова отдается радиально наружу, в направлении 37 течения. Через отверстия 39 на действующей поверхности 38 элемента 32 поток измельченного материала может выходить из элемента 32. Четко видна коническая форма действующей поверхности 38 элемента 32. Поперечное сечение элемента уменьшается по направлению к концевой части (не показана).

На фиг.5 и фиг.6 схематически показаны возможные варианты выполнения динамического элемента 32. На фиг.5 показан динамический элемент 32, вид спереди. Каналы 34 для создания потока материала проходят дугообразной линией от центрального отверстия 33 наружу к действующей поверхности 38 элемента 32.

На фиг.6 показан другой вариант выполнения динамического элемента 32. Каналы 34 проходят от центрального отверстия 33 радиально наружу к действующей поверхности 38. Короткие каналы 35 в области центрального отверстия 33 закрыты материалом элемента 32. Благодаря конической форме выполнения элемента 32 эти короткие каналы 35 становятся видны только вблизи контактирующей стороны (не показана).

Изобретение описано со ссылкой на предпочтительный вариант осуществления.

ССЫЛОЧНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

20 шаровая мельница с мешалкой

22 камера измельчения

24 впускное отверстие для измельчаемого материала

26 выпускное отверстие для измельчаемого материала

27 концевая часть камеры измельчения

28 вал мешалки

29 ось вращения

30 разделительный узел

31 разделительное устройство

32 элемент для создания потока материала

33 центральное отверстие

34 каналы

35 короткие каналы

36 контактирующая сторона элемента

37 направления течения

38 поверхность элемента

39 отверстия

42 зазор

44 обойма

45 выемки

а расстояние

w угол

L длина вала мешалки

l длина разделительного узла

l′ длина разделительного устройства

l″ длина элемента

D внутренний диаметр вала мешалки

d наружный диаметр разделительного узла

d′ наружный диаметр концевой части

Группа изобретений относится к шаровым мельницам с мешалкой, конкретно к разделительному узлу с динамическим элементом для таких мельниц, и к способу эксплуатации шаровых мельниц с мешалкой. Шаровая мельница с мешалкой содержит цилиндрическую камеру измельчения, имеющую впускное и выпускное отверстия для измельчаемого материала, вспомогательные дробящие тела, вал мешалки, соединенный с приводом и передающий часть энергии привода на вспомогательные дробящие тела, и разделительный узел, расположенный вокруг оси вращения и/или вращающийся вокруг этой оси. Разделительный узел состоит из разделительного устройства и динамического элемента. Динамический элемент снабжен радиально проходящими каналами или лопастями для создания потока материала. Способ эксплуатации шаровой мельницы с мешалкой, содержащей вышеуказанный разделительный узел, заключается в том, что по меньшей мере одно разделительное устройство комбинируют по меньшей мере с одним динамическим элементом для создания потока материала, проходящего между выходным отверстием разделительного узла и его входным отверстием внутри камеры измельчения. Разделительный узел предотвращает выгрузку вспомогательных тел из шаровой мельницы в процессе её работы. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Шаровая мельница (20) с мешалкой, с цилиндрической камерой (22) измельчения, которая имеет по меньшей мере одно впускное отверстие (24) для измельчаемого материала и по меньшей мере одно выпускное отверстие (26) для измельчаемого материала, причем в камере (22) измельчения расположен соединенный с приводом вал (28) мешалки, который передает часть энергии привода на вспомогательные дробящие тела, причем вспомогательные дробящие тела распределены в камере (22) измельчения навалом, и с сопряженным с выпускным отверстием (26) для измельчаемого материала шаровой мельницы (20) с мешалкой разделительным узлом (30), причем разделительный узел (30) расположен вокруг оси (29) вращения и/или вращается вокруг этой оси (29) вращения, отличающаяся тем, что разделительный узел (30) состоит по меньшей мере из двух компонентов, из которых по меньшей мере один компонент представляет собой разделительное устройство (31), а второй представляет собой динамический элемент (32), снабженный радиально проходящими каналами (34) или лопастями для создания потока материала.

2. Шаровая мельница (20) с мешалкой по п.1, отличающаяся тем, что динамический элемент (32) расположен на расстоянии (а) от концевой части (27) камеры (22) измельчения.

3. Шаровая мельница (20) с мешалкой по п.2, отличающаяся тем, что расстояние (а) является регулируемым от 0,5 мм до 30 мм, предпочтительно от 2 мм до 15 мм.

4. Шаровая мельница (20) с мешалкой по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что поверхность (38) динамического элемента (32) и концевая часть (27) камеры (22) измельчения расположены друг к другу конически.

5. Шаровая мельница (20) с мешалкой по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что соотношение длины (l) разделительного узла (30) к длине (L) вала мешалки лежит в диапазоне между 1:1,1 и 1:2, предпочтительно в диапазоне между 1:1,3 и 1:1,7.

6. Шаровая мельница (20) с мешалкой по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что соотношение наружного диаметра (d) разделительного узла (30) к внутреннему диаметру (D) обоймы (44) лежит в диапазоне от 1:1,05 до 1:2.

7. Шаровая мельница (20) с мешалкой по п.2 или 3, отличающаяся тем, что соотношение наружного диаметра (d) разделительного узла (30) к наружному диаметру (d′) концевой части (27) камеры (22) измельчения лежит в диапазоне между 1:1 и 1:1,2.

8. Шаровая мельница (20) с мешалкой по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что привод обоймы (44) происходит посредством вала (28) мешалки.

9. Шаровая мельница (20) с мешалкой по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что для создания вращения разделительного узла (30) предусмотрен отдельный привод.

10. Шаровая мельница (20) с мешалкой по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что разделительное устройство (31) представляет собой грохот, барабанный грохот или спиральный грохот.

11. Способ эксплуатации шаровой мельницы (20) с мешалкой согласно одному из п.п.1-10, отличающийся тем, что используют разделительный узел (30), который состоит по меньшей мере из двух компонентов, причем по меньшей мере одно разделительное устройство (31) комбинируют по меньшей мере с одним динамическим элементом (32) для создания потока материала, и что между выходным отверстием разделительного узла (30) и его входным отверстием внутри камеры (22) измельчения происходит циркуляция материала.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что за счет циркуляции материала предотвращают попадание вспомогательных дробящих тел в образованный за счет расстояния (а) между динамическим элементом (32) и концевой частью (27) камеры (22) измельчения зазор (42).

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что динамический элемент (32) создает поток между выпускным отверстием и впускным отверстием разделительного устройства (31).

14. Способ по одному из пп.11-13, отличающийся тем, что разделительное устройство (31) и динамический элемент (32) приводят в действие совместно и/или независимо друг от друга, а также с подключением к валу (28) мешалки или отключением от него.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что давление циркуляционного потока в переходной области к обойме (44) выше, чем на конце разделительного устройства (31).

16. Способ по одному из пп.11-13, отличающийся тем, что за счет вращения динамического элемента (32) возникает направленный радиально от оси (29) вращения к валу (28) мешалки поток материала.