Мельница Российский патент 2025 года по МПК B02C13/14 

Изобретение относится к измельчительному оборудованию, преимущественно к тонкому измельчению руд и других минеральных материалов, и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Известна мельница, содержащая вертикальный цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом с окнами, перфорированный цилиндр. Перфорированный цилиндр смонтирован концентрично корпусу и образует с его поверхностями и кольцевым выступом камеру для вывода готового продукта. На валу, установленном соосно в корпусе, закреплен чашеобразный ротор со ступицей. Ротор имеет отогнутый от центра горизонтальный участок, расположенный над кольцевым выступом, сита и радиальные перегородки. Радиальные перегородки ротора имеют сквозные пазы в виде прямоугольников, выполненные в нижней части наклонной поверхности ротора, каждая большая из сторон которых размещена на наклонной поверхности. Кроме того, радиальные перегородки в зоне между перегородками и ступицей ротора выполнены с вырезами в виде прямоугольной трапеции, меньшее из оснований которой прилегает к днищу внутренней полости ротора (см. патент №2516987, МПК (2006.01) В02С 13/14, опубл. 27.05.2014 г.).

Недостатком аналога является низкая эффективность измельчения в рабочей зоне за счет малой разницы в скоростях движения частиц материала, опускающихся в полость ротора и частицами, находящимися в этих полостях.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является мельница, содержащая вертикально расположенный цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом с окнами, вал, установленный соосно в корпусе, с закрепленным на нем чашеобразным ротором, имеющим ступицу, расположенный над кольцевым выступом отогнутый от центра горизонтальный участок, сита и сквозные пазы в нижней части над наклонной поверхностью ротора в виде прямоугольников, каждая большая из сторон которых размещена на наклонной поверхности ротора, перфорированный цилиндр, смонтированный концентрично корпусу и образующий с его поверхностями и кольцевым выступом камеру для вывода готового продукта, вертикальные цилиндры, установленные соосно в цилиндрическом корпусе над ротором с образованием кольцевых камер, причем в верхних частях вертикальных цилиндров выполнены окна, а их нижние части выполнены сплошными, и радиальные ребра, размещенные в чаше ротора, причем сторона каждого радиального ребра, обращенная к ступице ротора, расположена между вертикальными цилиндрами (см. патент №2491126, МПК (2006.01) В02С 13/14, опубл. 27.08.2013 г.).

Недостатками прототипа являются относительно низкая эффективность измельчения в рабочей зоне за счет малой разницы в скоростях движения частиц материала опускающихся в полость ротора и частицами, находящимися в этих полостях.

Технический результат заключается в повышении производительности по готовому продукту за счет интенсификации процесса измельчения в рабочем пространстве мельницы.

Технический результат достигается тем, что в мельнице, содержащей вертикально расположенный цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом с окнами, вал, установленный соосно в корпусе, с закрепленным на нем чашеобразным ротором, имеющим ступицу, расположенный над кольцевым выступом отогнутый от центра горизонтальный участок, сита и сквозные пазы в нижней части над наклонной поверхностью ротора в виде прямоугольников, каждая большая из сторон которых размещена на наклонной поверхности ротора, перфорированный цилиндр, смонтированный концентрично корпусу и образующий с его поверхностями и кольцевым выступом камеру для вывода готового продукта, вертикальные цилиндры, установленные соосно в цилиндрическом корпусе над ротором с образованием кольцевых камер, причем в верхних частях вертикальных цилиндров выполнены окна, а их нижние части выполнены сплошными, и радиальные ребра, размещенные в чаше ротора, причем сторона каждого радиального ребра, обращенная к ступице ротора, расположена между вертикальными цилиндрами, согласно изобретению, корпус мельницы дополнительно снабжён пластинами трапецеидальной формы, закрепленными между перфорированным цилиндром и вертикальным цилиндром большего диаметра.

Пластины трапецеидальной формы установлены от плоскости верхних частей ротора на 1/3 высоты вертикального цилиндра большего диаметра.

Данное техническое решение позволит повысить производительность по готовому продукту за счет интенсификации процесса измельчения в рабочем пространстве мельницы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид мельницы в разрезе, на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1 и таблицей сравнения результатов испытаний предлагаемой мельницы и мельницы-прототипа.

Мельница (см. фиг. 1, 2) состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 и соосно с ним расположенного вала 2, установленного в подшипниковых опорах 3 и 4. В нижней части вал 2 соединен с приводом (на рисунке не показан). А в верхней части вал 2 соединен с чашеобразным ротором 5, имеющим форму перевернутого полого усеченного конуса.

Чашеобразный ротор 5 разделен радиальными ребрами 6 на секции, а в каждой секции имеются просеивающие поверхности в виде сит 7, вмонтированных непосредственно в наклонную стенку чашеобразного ротора 5. Радиальные ребра 6 в чашеобразном роторе 5 установлены с зазором 8 относительно ступицы 9 ротора 5, причем сторона каждого радиального ребра 6, обращенная к ступице ротора, расположена между вертикальными цилиндрами 10, 11. В верхней части каждого радиального ребра 6 выполнен прямоугольный вырез 12 под больший вертикальный цилиндр 11.

В нижней части каждого радиального ребра 6, в зоне их контакта с наклонной частью чашеобразного ротора 5, образованы сквозные пазы 13 по форме прямоугольника, каждая большая из сторон которых размещена на наклонной поверхности ротора 5.

В верхней своей части внешняя стенка чашеобразного ротора 5 выполнена с отогнутым от центра его горизонтальным участком 14, который выполнен съемным.

На корпусе 1 закреплен выступ 15 с окнами 16, верхняя поверхность которого расположена под горизонтальным участком 14 ротора 5 с минимальным зазором по отношению к горизонтальному участку 14.

Над кольцевым выступом 15 и концентрично корпусу 1 установлен перфорированный цилиндр 17,охватывающий в нижней части периферийную часть горизонтального участка 14, таким образом, что между поверхностями корпуса 1, кольцевым выступом 15 и перфорированным цилиндром 17 образована камера 18 для вывода готового продукта из рабочей зоны мельницы. Между цилиндром 17 и участком 14 имеется кольцевой зазор. Сверху камера 18 закрыта кольцом 19.

В пространстве между цилиндрами17 и 11 на высоте 1/3 над плоскостью вращения верхних частей ротора 5 размещены пластины трапецеидальной формы 20, закрепленные между цилиндрами 17 и 11.

В цилиндрическом корпусе 1 мельницы, соосно над чашеобразным ротором 5 установлены вертикальные цилиндры 10, 11, закрепленные на корпусе 1, между которыми и перфорированным цилиндром 17 образованы вертикальные кольцевые камеры 21, 22, 23. Нижняя часть вертикальных цилиндров 10, 11 выполнена сплошной и углублена в полость чашеобразного ротора 5 на заданную величину, при этом нижняя часть вертикального цилиндра 11 большего диаметра установлена в вертикальные прямоугольные вырезы 12 в радиальных ребрах 6 чашеобразного ротора 5, а вертикальные цилиндры 10, 11 в верхней части имеют окна 24 и 25 для перехода частиц материала из одной вертикальной кольцевой камеры в другую. К нижнему фланцу корпуса 1 крепится сборник 26, в котором имеется патрубок 27 для отвода измельченного материала из мельницы.

Сверху корпус 1 перекрыт крышкой 28, в которой имеется загрузочное отверстие 29 для присоединения воронки (на фиг. 1 не показана), Вертикальные цилиндры 10, 11, закреплены на корпусе 1 с помощью траверс 30.

Мельница работает следующим образом.

От привода (на фигуре не показан) вращательное движение через вал 2 передается чашеобразному ротору 5, в это время в рабочее пространство мельницы через загрузочное отверстие 29 непрерывно подают подлежащий измельчению материал. Рабочее пространство мельницы во время работы заполнена измельчаемым материалом, в вертикальных кольцевых камерах 21, 22, 23, образованных между вертикальными цилиндрами 17, 10, 11.

Частицы измельчаемого материала, находящиеся в полостях чашеобразного ротора 5, прижимаются к рабочей поверхности радиальных ребер 6 при их вращении и удерживаются у рабочей стороны ребра 6 за счет сил трения. При этом между соседними радиальными ребрами 6 ротора 5, у каждой рабочей стороны этих ребер 6, образуется постоянно обновляемый объем измельчаемого материала, представляющий собой в сечении, перпендикулярном плоскости ребер 6, прямоугольный треугольник, причем размеры сечения этого объема уменьшаются по мере удаления его от ступицы 9 ротора 5.

Частицы измельчаемого материала, находящиеся в вертикальных кольцевых камерах 21, 22, 23 над вращающимся ротором 5, опускаются в полости чашеобразного ротора 5 и сталкиваются с частицами, расположенными перед рабочей поверхностью радиальных ребер 6. При этом происходит разрушение частиц за счет сочетания операций дробления, скалывания и много циклового ударного процесса, приводящего к усталостному разрушению частиц.

Частицы измельчаемого материала перемещаются из одной полости ротора 5 через верхние кромки радиальных ребер 6 в другую, расположенную против вращения ротора 5 полость, сталкиваются с частицами, находящимися перед рабочей поверхностью другого радиального ребра 6 и также подвергаются разрушению. При этом процесс эффективного разрушения интенсифицируется, начиная от самой нижней зоны контакта частиц в полости чаши 5 к верхним кромкам радиальных ребер 6, где в процесс разрушения вовлекаются уже сами радиальные ребра 6.

Часть материала, находящаяся над вращающимся ротором 5, непрерывно поднимается, преодолевая давление измельчаемого материала под действием давления, вызванного центробежной силой и совершает кольцевое движение в цилиндрических камерах 21, 22, 23 вдоль стенок цилиндров 17, 10, 11 по восходящей винтовой линии, теряя свою энергию на истирание частиц друг о друга и на трение о стенки цилиндров 17, 10, 11 и, вместе с исходным материалом, опускается в полость чашеобразного ротора 5, в центральной его части. При этом часть измельченного материала, попавшего в кольцевую зону 8, находящуюся между торцами радиальных ребер 6 и ступицей 9 ротора 5 мельницы, устремляется на сита 7 чашеобразного ротора 5, размер которых задается в соответствии с требуемым гранулометрическим составом, и непрерывно выводится из мельницы из сборника 26 через патрубок 27.

Часть измельченного материала, полученного в начальной стадии работы мельницы, попадает в кольцевой зазор между цилиндром 17 и горизонтальным участком 14 чашеобразного ротора 5, заполняет его, уплотняется, и в дальнейшем препятствует попаданию в этот зазор частиц измельчаемого материала, защищая тем самым сопряжение кольцевого выступа 15 и горизонтального участка 14 от интенсивного износа, а также препятствует попаданию в продукты размола крупных частиц, ухудшающих общий гранулометрический состав измельчения.

Находящийся в периферийной зоне измельченный материал, поднимаясь по восходящей винтовой линии, удаляется из рабочего пространства вертикальной кольцевой камера 23 через отверстия перфорированного цилиндра 17, в дальнейшем попадает в камеру 18, и далее проходит через отверстия 16 в кольцевом выступе 15 и удаляется из сборника 26 через патрубок 27.

Часть измельченного материала, находящегося перед радиальными ребрами 6, проходит через сквозной паз 13 и устремляется на сита 7 соседней полости чашеобразного ротора 5, размер которых задается в соответствии с требуемым гранулометрическим составом, и непрерывно выводится из сборника 26 через патрубок 27.

А частицы измельченного материала, размеры которых больше размера отверстий цилиндров 17, 10, 11 продолжают движение вдоль стенок последних по восходящей винтовой линии, теряя свою энергию на истирание друг о друга и на трение о стенки цилиндров 17, 10, 11 и, вместе с исходным материалом, опускаются в полость чашеобразного ротора 5.

Часть измельчаемого материала, находящегося в пространстве между цилиндрами 11 и 17 продолжает движение вдоль стенок последних по восходящей винтовой линии, теряет свою энергию на истирание друг о друга и на трение о стенки цилиндров 17, 11 и нижнюю поверхность пластин трапецеидальной формы 20. При этом часть материала проходит в пространство между пластинами 20 и продолжает своё движение в пространстве между цилиндрами 11 и 17, теряя свою энергию на трение о стенки цилиндров 17, 11 и верхнюю поверхность пластин трапецеидальной формы 20, перемещается через окна 24 в кольцевое пространство 22, а из кольцевого пространства 22 перемещается через окна 25 в кольцевое пространство 21, и, вместе с исходным материалом, опускается в полость чашеобразного ротора 5, в центральной его части.

Это позволяет эффективно измельчать материал в мельнице за счет большей разности скоростей вращения ребер ротора и частиц, расположенных во внутренней полости ротора у рабочей поверхности радиальных ребер 6, вблизи верхних кромок ребер 6, с частицами измельчаемого материала, находящихся в нижней частиц измельчаемого материала, непосредственно над вращающимся ротором 5.

Для подтверждения достижение технического результата были проведены экспериментальные исследования заявляемого технического решения и прототипа, сравнительные результаты которых приведены в таблице, из которой виден сверх суммарный результат по сравнению с прототипом - повышение производительности мельницы на 29,9% в течение одного часа измельчения.

Использование предлагаемой мельницы позволит, по сравнению с прототипом, повысить её производительность по готовому продукту за счет интенсификации процесса измельчения в рабочем пространстве мельницы.

Изобретение относится к измельчительному оборудованию, преимущественно к тонкому измельчению руд и других минеральных материалов, и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности. Мельница содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус (1) с внутренним кольцевым выступом с окнами, вал (2), установленный соосно в корпусе (1), с закрепленным на нем чашеобразным ротором (5), имеющим ступицу, расположенный над кольцевым выступом отогнутый от центра горизонтальный участок, сита и сквозные пазы (13) в нижней части над наклонной поверхностью ротора (5) в виде прямоугольников, каждая большая из сторон которых размещена на наклонной поверхности ротора (5), перфорированный цилиндр, смонтированный концентрично корпусу и образующий с его поверхностями и кольцевым выступом камеру для вывода готового продукта, вертикальные цилиндры, установленные соосно в цилиндрическом корпусе над ротором (5) с образованием кольцевых камер (18). В верхних частях вертикальных цилиндров (10, 11) выполнены окна, а их нижние части выполнены сплошными, и радиальные ребра (6), размещенные в чаше ротора (5), причем сторона каждого радиального ребра (6), обращенная к ступице (9) ротора (5), расположена между вертикальными цилиндрами (10, 11). Корпус мельницы (1) дополнительно снабжён пластинами (20) трапецеидальной формы, закрепленными между перфорированным цилиндром и вертикальным цилиндром большего диаметра, причём пластины (20) трапецеидальной формы установлены от плоскости верхних частей ротора на 1/3 высоты вертикального цилиндра большего диаметра. Мельница обеспечивает повышение производительности по готовому продукту. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Мельница, содержащая вертикально расположенный цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом с окнами, вал, установленный соосно в корпусе, с закрепленным на нем чашеобразным ротором, имеющим ступицу, расположенный над кольцевым выступом отогнутый от центра горизонтальный участок, сита и сквозные пазы в нижней части над наклонной поверхностью ротора в виде прямоугольников, каждая большая из сторон которых размещена на наклонной поверхности ротора, перфорированный цилиндр, смонтированный концентрично корпусу и образующий с его поверхностями и кольцевым выступом камеру для вывода готового продукта, вертикальные цилиндры, установленные соосно в цилиндрическом корпусе над ротором с образованием кольцевых камер, причем в верхних частях вертикальных цилиндров выполнены окна, а их нижние части выполнены сплошными, и радиальные ребра, размещенные в чаше ротора, причем сторона каждого радиального ребра, обращенная к ступице ротора, расположена между вертикальными цилиндрами, отличающаяся тем, что корпус мельницы дополнительно снабжён пластинами трапецеидальной формы, закрепленными горизонтально между перфорированным цилиндром и вертикальным цилиндром большего диаметра.

2. Мельница по п. 1, отличающаяся тем, что пластины трапецеидальной формы установлены от плоскости верхних частей ротора на 1/3 высоты вертикального цилиндра большего диаметра.