Стержневая барабанная мельница Российский патент 2025 года по МПК B02C17/20 

Изобретение относится к устройствам для сухого или мокрого измельчения минерального сырья и полуфабрикатов, имеющих, преимущественно, слоистую структуру и предполагающих использование при измельчении сдвиговых деформаций (например, таких как графит, дисульфид молибдена, нитрид бора), в химической и других отраслях промышленности.

Известна стержневая барабанная мельница, содержащая барабан, привод его вращения, узел загрузки исходного материала, узел выгрузки готового материала, узел измельчения, расположенный внутри барабана и выполненный в виде стержней, имеющих по краям диаметральные отверстия, соединенных между собой гибкими связями, проходящими через эти отверстия (Патент РФ № 2670495).

Недостатком этой мельницы является низкая эффективность помола материалов, имеющих слоистую структуру, в связи с периодическим воздействием сдвиговых напряжений на материал только при проскальзывании стержней относительно стенки барабана, которое прерывается их «холостым ходом» при перемещении вместе со стенкой барабана.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является стержневая барабанная мельница, содержащая барабан, привод его вращения, узлы загрузки исходного и выгрузки готового материала и узел измельчения, расположенный внутри барабана и выполненный в виде цепочки стержней с радиусом R1, соединенных между собой по краям поперечными гибкими связями, и первый по направлению вращения барабана стержень имеет по краям осесимметричные с ним диски с радиусом R2=R1+δ, где δ выбирается из диапазона от 4 до 10 мм, установленные с возможностью вращения (Патент РФ № 2805070 – прототип).

Недостатком такой мельницы является низкая эффективность помола материалов, имеющих слоистую структуру, вследствие того, что стержни оказывают сдвиговое воздействие на материал в ограниченном секторе поверхности барабана (менее четверти общей его поверхности), который располагается вне зоны, имеющей условия для наиболее интенсивного воздействия нормальных и сдвиговых напряжений на материал в нижней части барабана. По мере же отклонения от вертикального диаметрального сечения барабана нормальное давление стержня на стенку и, соответственно, сдвиговое воздействие на слой материала снижается, достигая нулевых значений в горизонтальном диаметральном сечении.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности измельчения стержневой барабанной мельницы за счет увеличения интенсивности сдвиговых воздействий на материал и объема слоя материала, находящегося в условиях интенсивной сдвиговой деформации.

Указанная задача решается тем, что стержневая барабанная мельница, содержащая барабан, привод его вращения, узлы загрузки исходного и выгрузки готового материала и узел измельчения, расположенный внутри барабана и выполненный в виде цепочки стержней с радиусом R1, соединенных между собой по краям поперечными гибкими связями, и первый по направлению вращения барабана стержень имеет по краям осесимметричные с ним диски с радиусом R2=R1+δ, где δ выбирается из диапазона от 4 до 10 мм, установленные с возможностью вращения, при этом торцы стержня, снабженного дисками, установлены в плавающих втулках, имеющих возможность перемещения в продольных пазах водил, закрепленных неподвижно в приосевой зоне барабана с возможностью изменения угла отклонения от вертикали, и над стержнями установлен ленточный транспортер для циркуляции измельчаемого материала через зону контакта стержней со стенкой барабана.

На фиг. 1 показан поперечный разрез мельницы (приводы барабана и ленточного транспортера, узлы загрузки исходного и выгрузки измельченного материала условно не показаны). Мельница состоит из вращающего барабана 1, внутри которого установлен узел измельчения материала. Узел измельчения состоит из цепочки параллельных стержней 2, имеющих радиус R1, которые связаны по краям поперечными гибкими связями 3. Гибкие связи обеспечивают некоторую относительную подвижность стержней и предотвращают их вращение относительно собственной оси. При этом первый по направлению вращения барабана стержень имеет по краям диски 4 с радиусом R2=R1+δ, установленные с возможностью вращения.

Торцы стержня, снабженного дисками, установлены в плавающих втулках 5, которые имеют возможность перемещения в продольных пазах водил 6. Водила закреплены неподвижно в приосевой зоне барабана с возможностью изменения угла их отклонения от вертикали, с целью регулирования положения цепочки стержней в нижней части барабана. Над цепочкой стержней установлен ленточный транспортёр 7, который обеспечивает циркуляцию материала через зону измельчения по месту контакта стержней со стенкой барабана. Для подачи материала на транспортер внутри барабана установлены неподвижно скребок 8 и направляющая потока 9.

Стержневая барабанная мельница работает следующим образом.

Исходный материал (например, смесь порошка кристаллического графита и моторного масла, или порошки графита, дисульфида молибдена, нитрида бора) загружается во вращающийся барабан 1. Измельчаемый материал под действием сил трения затягивается стенкой барабана в зону ее контакта со скользящими стержнями 2. При контакте материала с первым стержнем, имеющим по краям вращающиеся диски 4, радиус которых выбирается из условия превышения радиуса стержней на величину δ=4…10 мм, формируется однородный слой материала соответствующей толщины. Сформированный слой материала подвергается в дальнейшем сдвиговой деформации при контакте с цепочкой стержней и измельчается. Далее слой материала под действием сил инерции и вязкости продолжает свое движение вместе со стенкой барабана, и в зоне размещения скребка 8 и направляющей потока 9 выгружается на верхнюю ветвь ленточного транспортера 7. Ленточным транспортером предварительно измельченный материал перемещается в зону формирования слоя материала толщиной δ при его контакте со стержнем, по краям которого установлены вращающиеся диски. Слой материала подвергается повторному измельчению под действием сдвиговых напряжений, генерируемых цепочкой стержней с поперечными гибкими связями, и т.д., многократно, до достижения необходимой степени измельчения. Путем изменения положения водил 6 относительно вертикали обеспечивается возможность размещения цепочки стержней в нижней части барабана, симметрично относительно вертикального диаметрального сечения барабана. При таком расположении стержней достигаются условия для генерирования экстремально высоких нормальных и сдвиговых напряжений в слоистом материале, поскольку сила нормального давления стержня на стенку барабана становится близкой весу стержня. Кроме того, при таком размещении стержней в барабане достигается возможность увеличения площади поверхности барабана для интенсивного протекания процесса измельчения при использовании как подъемной, так и опускной частей обечайки барабана.

Таким образом, эффективность измельчения минерального сырья и полуфабрикатов, имеющих преимущественно слоистую структуру, в предлагаемом техническом решении по сравнению с прототипом многократно повышается за счет увеличения интенсивности сдвигового воздействия стержней на материал и объема слоя материала, находящегося в условиях интенсивной сдвиговой деформации, а также организованной циркуляции измельчаемого материала в рабочей зоне барабана.

Изобретение относится к устройствам для сухого или мокрого измельчения минерального сырья и полуфабрикатов, имеющих, преимущественно, слоистую структуру и предполагающих использование при измельчении сдвиговых деформаций, например, таких как графит, дисульфид молибдена, нитрид бора. Изобретение может найти применение в химической и других отраслях промышленности. Стержневая барабанная мельница содержит барабан (1), привод его вращения, узлы загрузки исходного и выгрузки готового материала и узел измельчения, расположенный внутри барабана. Узел измельчения выполнен в виде цепочки стержней (2) с радиусом R1, соединенных между собой по краям поперечными гибкими связями (3). Первый по направлению вращения барабана (1) стержень (2) имеет по краям осесимметричные с ним диски (4) с радиусом R2=R1+δ, где δ выбирается из диапазона от 4 до 10 мм. Диски (4) установлены с возможностью вращения, при этом торцы стержня (2), снабженного дисками (4), установлены в плавающих втулках (5), имеющих возможность перемещения в продольных пазах водил (6), закрепленных неподвижно в приосевой зоне барабана (1) с возможностью изменения угла отклонения от вертикали. Над стержнями установлен ленточный транспортер (7) для циркуляции измельчаемого материала через зону контакта стержней со стенкой барабана. В мельнице обеспечивается повышение эффективности измельчения за счет увеличения интенсивности сдвиговых воздействий на материал. 1 ил.

Стержневая барабанная мельница, содержащая барабан, привод его вращения, узлы загрузки исходного и выгрузки готового материала и узел измельчения, расположенный внутри барабана и выполненный в виде цепочки стержней с радиусом R1, соединенных между собой по краям поперечными гибкими связями, и первый по направлению вращения барабана стержень имеет по краям осесимметричные с ним диски с радиусом R2=R1+δ, где δ выбирается из диапазона от 4 до 10 мм, установленные с возможностью вращения, отличающаяся тем, что торцы стержня, снабженного дисками, установлены в плавающих втулках, имеющих возможность перемещения в продольных пазах водил, закрепленных неподвижно в приосевой зоне барабана с возможностью регулирования угла отклонения от вертикали, и над стержнями установлен ленточный транспортер для циркуляции измельчаемого материала через зону контакта стержней со стенкой барабана.