Барабанная стержневая мельница Российский патент 2023 года по МПК B02C17/20 

Изобретение относится к устройствам для измельчения минерального сырья и полуфабрикатов, преимущественно имеющих слоистую структуру, в химической и других отраслях промышленности.

Известна барабанная стержневая мельница, содержащая вращающийся барабан, частично заполненный стержнями (Андреев С.Е. и др. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. - 3-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1980, с. 254 - 255).

Недостатками этой мельницы являются низкая эффективность помола, а также возможность переизмельчения частиц материала, имеющих слоистую структуру, вследствие ударных воздействий на них мелющих тел.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является барабанная стержневая мельница, содержащая вращающийся барабан, частично заполненный мелющими стержнями, полые цапфы и разгрузочные отверстия (А.с. СССР 1722574 по классу B 02 C 17/10, 1992 г.)

Недостатки данной мельницы заключаются в низкой эффективности помола материалов, имеющих слоистую структуру, и сложности обеспечения оптимальных условий измельчения из-за ограниченных возможностей регулирования силового воздействия мелющих стержней на измельчаемый материал.

В данной конструкции барабанной стержневой мельницы процесс измельчения определяется, в основном, режимом движения мелющих стержней и их массой. При этом основными способами измельчения материала являются удар мелющих стержней, а также раздавливание и истирание его между мелющими телами и внутренней поверхностью барабана. Вследствие преобладания ударного воздействия мелющих стержней происходит уменьшение всех размеров частиц измельчаемого материала. Однако в некоторых технологических процессах, например, при использовании графита и дисульфида молибдена в качестве добавок к пластичным смазкам, необходимо получать частицы готового продукта чешуйчатой формы, имеющих относительно большую площадь поверхности (длину и ширину) и малую толщину (менее 100 нм). Для получения частиц чешуйчатой формы ударное воздействие на измельчаемый материал должно быть исключено. Кроме того, на практике для обеспечения оптимальных условий при измельчении материалов часто требуются различные по величине силовые воздействия на частицы измельчаемого материала, т.е. возникает необходимость регулирования силового воздействия мелющих тел на материал в барабане. При свободной укладке мелющих стержней в барабане практически отсутствуют возможности для такой регулировки. Вследствие этого в мельнице невозможно обеспечить оптимальные условия для измельчения материала.

Задачей настоящего изобретения является создание стержневой мельницы, в которой измельчение материала осуществляется, в основном, за счет сдвиговых воздействий, и обеспечение оптимальных условий измельчения путем регулирования силового воздействия мелющих стержней на материал в барабане.

Указанная задача решается тем, что в барабанной стержневой мельнице, содержащей вращающийся барабан, частично заполненный стержнями, полые цапфы и разгрузочные отверстия, мелющие стержни с обоих концов закреплены на внешних шарнирных опорах с помощью тяги с установленными на ней центрирующей шайбой и цилиндрической пружиной, нижний конец пружины закреплен на мелющем стержне, а верхний конец опирается на центрирующую шайбу, верхний конец тяги соединен с опорой и имеет резьбу, на которой установлена регулировочная гайка, перемещающаяся по резьбе и давящая на мелющий стержень через центрирующую шайбу и пружину, а нижний конец тяги свободно входит в отверстие в мелющем стержне.

Перечисленные конструктивные признаки направлены на измельчение материала за счет сдвиговых воздействий, и обеспечение оптимальных условий измельчения путем регулирования силового воздействия мелющих стержней на материал в барабане и, как следствие, получение измельченных частиц требуемого размера.

На фиг. 1 представлена барабанная стержневая мельница, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (когда стержни движутся вверх вместе с вращающимся барабаном), на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1 (когда стержни скользят по внутренней поверхности вращающегося барабана), на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Барабанная стержневая мельница состоит из барабана 1, мелющих стержней 2, полых цапф 3 и 4. На выходном конце цилиндрической части барабана 1 имеются разгрузочные отверстия 5. Мелющие стержни 2 с обоих концов крепятся на внешних шарнирных опорах 6 с помощью тяги 7. Верхний конец тяги соединен с опорой 6 и имеет резьбу. На тяге 7 установлены цилиндрическая пружина 8, центрирующая шайба 9, регулировочная гайка 10 и контргайка 11. Нижний конец цилиндрической пружины 8 закреплен на мелющем стержне 2, а верхний опирается на центрирующую шайбу 9. Нижний конец тяги 6 свободно входит в отверстие 12 на конце мелющего стержня 2.

Барабанная стержневая мельница работает следующим образом.

Через полую цапфу 3 внутрь вращающегося барабана 1 непрерывно подается измельчаемый материал, который проходит вдоль барабана и, подвергаясь воздействию мелющих стержней, измельчается истиранием. При начале вращения барабана 1 мелющие стержни 2, закрепленные на внешних шарнирных опорах 6, сначала неподвижны относительно внутренней поверхности барабана. Под действием центробежной силы они прижимаются к стенке барабана и поднимаются вверх до положения, показанного на фиг. 2. Затем, скользя по внутренней поверхности барабана, стержни движутся вниз до положения, показанного на фиг. 3. После этого цикл движения стержней вверх и вниз повторяется. При скольжении стержней вниз на частицы, находящиеся между стержнями и внутренней поверхностью барабана, действуют сдвиговые силы. В результате этого в частицах возникают касательные напряжения, которые способствуют измельчению частиц материала за счет истирания.

Крепление мелющих стержней 2 на внешних шарнирных опорах 6 с помощью тяг 7 обеспечивает их свободный циклический подъем и скольжение вниз по измельчаемому материалу. При этом исключается возможность свободного падения мелющих стержней, а также вращение стержней относительно их продольных осей. Вследствие этого частицы материала измельчаются преимущественно истиранием за счет сдвиговых деформаций, а ударное воздействие на частицы полностью исключается. Это позволяет получать частицы с относительно большой площадью поверхности и малой толщиной при измельчении графита и дисульфида молибдена. Регулирование силового воздействия мелющих стержней 2 на частицы измельчаемого материала и обеспечение оптимальных условий измельчения осуществляется путем изменения силы прижатия стержней цилиндрической пружиной 8 с помощью регулировочной гайки 10.

При вращении барабана измельчаемый материал движется вдоль его оси за счет перепада уровней загрузки и разгрузки и напора непрерывной подачи материала. Измельченный продукт непрерывно разгружается через разгрузочные отверстия 5 в корпусе барабана 1.

В отсутствие отличительных признаков предложенного устройства в мельнице не обеспечиваются оптимальные условия измельчения, так как при свободной укладке мелющих стержней в барабане материал измельчается за счет ударных воздействий стержней и практически отсутствуют возможности регулирования силового воздействия стержней на частицы измельчаемого материала.

Для выполнения своего функционального назначения элементы предлагаемого устройства должны удовлетворять следующим требованиям.

В связи со своим функциональным назначением - измельчать твердые материалы истиранием за счет сдвиговых деформаций - мелющие стержни должны создавать определенное сдвиговое воздействие на частицы измельчаемого материала. Для этого они крепятся на внешних шарнирных опорах с помощью тяг, на которых установлены цилиндрические пружины, центрирующие шайбы и регулировочные гайки.

Наличие в конструкции крепления мелющих стержней цилиндрической пружины и регулировочной гайки, установленных на тяге, позволяет путем регулирования силы сжатия пружины и соответственно силы прижатия мелющих стержней к измельчаемому материалу обеспечивать оптимальные сдвиговые деформации в месте контакта стержня с измельчаемым материалом и получать частицы измельченного продукта требуемого размера. Регулирование силы прижатия мелющих стержней к частицам измельчаемого материала осуществляется перемещением регулировочной гайки по резьбе на верхнем конце тяги. Гайка давит через центрирующую шайбу и пружину на мелющий стержень, изменяя тем самым величину сдвиговых деформаций, с которыми стержни воздействуют на измельчаемый материал. Для исключения самопроизвольного раскручивания регулировочной гайки служит контргайка. Для центрирования пружины и исключения возможности ее перекоса и бокового смещения верхний конец пружины опирается на центрирующую шайбу.

Длина резьбы на верхнем конце тяги должна обеспечивать необходимый ход регулировочной гайки, обеспечивающий требуемую деформацию пружины и, соответственно, силу прижатия мелющих стержней к частицам измельчаемого материала.

Глубина отверстия на мелющем стержне, в которое свободно входит нижний конец тяги, должна быть такой, чтобы между нижним концом тяги и плоским дном отверстия был зазор, позволяющий стержню перемещаться относительно тяги при воздействии на него пружины при ее деформации.

ПРИМЕР. В корпус барабанной стержневой мельницы диаметром 0,2 м и длиной 0,4 м загружают частицы дисульфида молибдена. В барабане размещены четыре мелющих стержня диаметром 0,01 м и длиной 0,37 м.

Мелющие стержни с обоих концов закреплены на внешних шарнирных опорах с помощью тяг. На тягах установлены цилиндрические пружины, нижний конец которых жестко закреплен на мелющем стержне. На верхнем конце тяг имеется резьба с регулировочными гайками, служащими для регулирования силы сжатия пружины и соответственно сдвиговых деформаций, с которыми стержни воздействуют на измельчаемый материал.

Вследствие такого крепления мелющих стержней при вращении барабана обеспечиваются их циклический подъем и скольжение вниз по измельчаемому материалу и создаются определенные сдвиговые воздействия на частицы измельчаемого материала.

Измельченный материал выгружается через разгрузочные отверстия диаметром 0,005 м на выходном конце цилиндрической части барабана.

Предлагаемое техническое решение за счет обеспечения оптимальных условий измельчения позволяет, получать продукт с требуемым размером частиц и не допускает переизмельчение частиц материала. Последнее обусловлено тем, что материал измельчается, в основном, истиранием под действием сдвиговых деформаций, а ударные нагрузки на измельчаемый материал полностью исключены.

Предлагаемое изобретение может быть использовано, как для сухого, так и мокрого измельчения.

Таким образом, поставленная цель достигнута, поскольку крепление мелющих стержней на внешней шарнирной опоре с помощью тяг, имеющих гибкие упругие элементы, позволяет организовать измельчение материалов со слоистой структурой, в основном, за счет сдвиговых воздействий, а также обеспечивает оптимальные условия для измельчения путем регулирования силового воздействия мелющих стержней на материал в барабане, что позволяет получать частицы продукта требуемого размера.

Изобретение относится к устройствам для измельчения минерального сырья и полуфабрикатов, преимущественно имеющих слоистую структуру. Устройство для измельчения может найти применение в химической и других отраслях промышленности. Барабанная стержневая мельница содержит вращающийся барабан 1, мелющие стержни 2, полые цапфы 3 и 4. На выходном конце цилиндрической части барабана 1 имеются разгрузочные отверстия 5. Мелющие стержни 2 с обоих концов крепятся на внешних шарнирных опорах 6 с помощью тяги 7. Верхний конец тяги соединен с опорой 6 и имеет резьбу. На тяге 7 установлены цилиндрическая пружина, центрирующая шайба, регулировочная гайка и контргайка. Нижний конец цилиндрической пружины закреплен на мелющем стержне 2, а верхний опирается на центрирующую шайбу. Нижний конец тяги 6 свободно входит в отверстие на конце мелющего стержня 2. Мельница обеспечивает измельчение материала в основном за счет сдвиговых воздействий, а также позволяет регулировать силовое воздействия мелющих стержней на материал в барабане. 4 ил.

Барабанная стержневая мельница, содержащая вращающийся барабан, частично заполненный мелющими стержнями, полые цапфы и разгрузочные отверстия, отличающаяся тем, что мелющие стержни с обоих концов закреплены на внешних шарнирных опорах с помощью тяги с установленными на ней центрирующей шайбой и цилиндрической пружиной, нижний конец пружины закреплен на мелющем стержне, а верхний конец опирается на центрирующую шайбу, верхний конец тяги соединен с опорой и имеет резьбу, на которой установлена регулировочная гайка, перемещающаяся по резьбе и давящая на мелющий стержень через центрирующую шайбу и пружину, а нижний конец тяги свободно входит в отверстие в мелющем стержне.