Центробежная мельница Советский патент 1987 года по МПК B02C15/08 

Изобретение относится к устройствам для сверхтонкого помола и нической активации различных материалов и может быть использовано в химической, строительной, горно-обогатительной и других отраслях промышленности, преимущественно в технологиях, требующих механической активации материгшов.

Цель изобретения - повьпиение эффективности процесса механической активации материалов.

На фиг.1 схематически изображена центробежная мельница с продольным разрезом одной половины;, на фиг,2 - возможные варианты выполнения мелющих тел с наклонными к оси торцовыми поверхностями; на фиг.3 - мелющие тела, закрепленные на осях с эксцентриситетомJ на фиг.4 - вариант установки на оси ролика различного диаметра.

Центробежная мельница содержит корпус 1, ротор 2 с дисками 3, между которыми на их периферии смонтированы в подшипниковых опорах 4 оси 5 с мелющими телами - роликами 6. Оси 5 выполнены из материала, обладающего большой жесткостью на кручение и малой на изгиб, выдерживающего без разрушения большое число циклов нагру- жения, например полиуретана. Ролики 6 могут быть выполнены с .непараллельными торцами (фиг,2) установлены с эксцентриситетом на оси 5 (фиг,За,б) установлены разного диаметра на оси 5 (фиг,4), Оси 5 могут быть выполнены переменной жесткости (не показано) .

Центробежная мельница работает следующим образом.

Для того, чтобы описать процесс измельчения материала, рассмотрим предварительно принцип работы устройства в динамике.

Приводится во вращение ротор 2. Так как оси 5 смонтированы в подшип- никовых опорах 4 диска 3 ротора 2, то при вращении вокруг оси ротора 2 на оси 5 начинает действовать сила. Под действием этой силы оси 5 изгибаются (при шарнирном двухопорном креплении вид кривой изгиба оси - выпуклая линия, направленная к в.нут ренпей поверхности корпуса 1), Изгиб осей 5 продолжается до тех пор, пока ролики 6 не коснутся внутренней поверхности, корпуса 1, В результате

контакта роликов 6 с корпусом 1 между ними появляется фрикщюнная связь, которая обеспечивает обкатывание роликов 6 по корпусу 1, Так как ролики

6 насажены на ось 5 жестко, то вращение от роликов 6 передается осям 5. Таким образом оси 5 с poликaмIi 6 участвуют одновременно в двух движеQ ниях: вращаются вокруг оси ротора 2, в результате чего изгибаются, и вращаются вокруг собственной оси. Причем угловой скоростью ротора 2 выводят мельницу на режим, .когда оси 5

5 вращаются с критической или близкой к критической скоростью вокруг соб- ственйой осир в результате этого оси

5приходят в высокочастотное колебательное движение.

Q Измельчение и активация материала происходит слдедующим образом. Материал, подаваемый в мельницу, попадает на верхний диск ротора 2 и под действием центробежных сил отбрасы5 вается к корпусу 1, Распределяется материал по поперечному сечению корпуса 1 равномерно. Оседая под действием собственного веса, материал по.: падает в зону действия мелющих тел Q роликов 6, где происходит его измельчение и механическая активация посредством раздавливающего и истирающего усилия (при прокатывании роликов 6 по корпусу 1 вследствие вращения ротора 2), ударных импульсов, возникающих в момент касания роликов

6с корпусом 1 вследствие высокочастотных колебаний осей 5. При вращении ротора 2 в зоне между корпусом

д 1 и наружной поверхностью ротора 2 создается турбулентный поток воздуха, который увлекает с собой мелкие частицы материала. Измельчение этих частиц происходит вследствие самоударений в вихревом потоке, соударений с вращающимися роликами 6 при их круговом вращении вокруг оси ротора 2 вследствие колебаний осей 5,

Обработанный материал под действием силы тяжести опускается вниз и выгружается из мельницы,

По высоте корпуса 1 слой мг.териа- ла может быть действительно распределен неравномерно, однако это не является обязательным.

Гибкие ocpi 5 становятся динамически неустойчивыми за счет вращения оси 5 вокруг собственной оси с критической скоростью.

5

0

5

Имеют место поперечные, продольны и крутильные колебания осей 5. Преобладают поперечные и крутильные колебания. Частоты колебания достигают 0,5 кГц, амплитуда поперечных колебаний ограничена геометрическими размерами устройства и составляют (0,003 0,01) 1, где 1 - длина оси 5. Например, в экспериментальном образце при мм амплитуда колебаний равна 1,3 мм.

Для процесса активации материала важны ударные импульсы мелющих тел - роликов 6 - по материалу при косом ударе (удар с проскальзыванием). Такой удар обеспечивается сочетанием поперечных и крутильшях колебаний гибкой оси 5. Это сочетание для различных активируемых веществ индивидуально и оптимум подбирается экспериментально.

Под гибкостью оси при изгибе (поперечные колебания) понимают величину, обра 1 ную жесткости оси, ее определяют ,по (формуле

. Ки-1 Е1

где ц - гибкость оси при изгибе; Ку - числовой коэффициент, зависящий от условий крепления оси 5, положения и величин масс роликов 6j 1 - длина гибкой оси; Е - модуль упругости 1-го рода; I.J - момент инерции поперечного

сечения.

Гибкость при кручении (крутильные колебания) равна

где G - модуль упругости 2-го рода; IP - полярный момент инерции сечен ия;

Лц - гибкость при кручении-, К - числовой коэффициент. Снижение гибкости оси 5 повьппает частоты колебаний (гибкость оси 5 при изгибе - частоты поперечньгх колебаний, при кручении -.частоты крутильных колебаний), однако амплитуды колебаний при этом уменьшаются.

Для случая, когда на оси 5 симметрично расположены несколько роликов 6 и ось 5 вращается с критической

скоростью, расчетная формула для частоты поперечных колебаний имеет вид

К ql. W. X.

где р - частота поперечных колебаний;

q - ускорение свободного падения

W. - вес ролика, , 2, 3 ...;

N - количество роликов;

X. - статические прогибы под со0

5

ответствующим роликом. Вращающееся тело не оказываент никакого переменного возмущающего действия на опоры, если ось вращения

совпадает с одной из главных осей

инерции тела. В противном случае возникают переменные возмущающие силы, которые вызывают колебания.

В центробежной мельнице специаль5 но созданы ситуации различного рода для неуравновешенности. Так, на фиг.2 и 3 нарушена симметрия в распределении масс роликов 6, причем расположение роликов 6 на оси 5, как

Q показано на фиг.2в, 36, вызывает при вращении осей 5 статическую неуравновешенность, когда центры тяжести роликов 6 находятся в одной и той же осевой плоскости и по одну и ту же сторону от оси вращения. Расположение роликов 6 на оси 5, как показано на фиг.2а. За, вызывает динамическую неуравновешенность, т.е. в данном случае центры тяжести роликов

,, 6 находятся в одной и той же плоскости, но по разные стороны от оси вращения. Возможны комбинации статической и динамической неуравновешенности.

Таким образом, вводя различного рода неуравновешенности мы увеличиваем амплитуду поперечных колебаний при докритической скорости вращения осей 5. Если амплитуда задана потре- бованию технологии и она ограничена, то создавая различного рода неурав- новешенности, можно снизить скорость вращения ротора.

Обработанный материал под дейстг вием силы тяжести опускается вниз и выгружается из мельницы.

Таким образом, установка осей в дисках рото1за с возможностью вращения и вращение этих осей с критичес

5 1

кой скоростью позволяет вывести гиб- кие ойи из устойчивого состояния и придает им высокочастотные поперечные колебания, вследствие чего материал помимо раздавливающего и истирающего усилия подвергается дополнительно высокочастотным ударам роликов, что повышает эффективность процесса механической активации материалов .

Выполнение осей гибкими способствует потере их динамической устойчивости и обеспечивает их. долговечност при циклических нагрузках,

Установка на ось роликов различной формы и различного расположения позволяет снизить скорость вращения ротора, оставляя неизменной критическую скорость вращения осей. Кроме того, это позволяет изменить форму и частоту колебаний осей, а также величину ударных усилийf что дает воз

можность выбрать оптимальный режим для конкретного материала.

0

Ф

5

Формула изобретения

1. Центробежная мельница, содержащая корпус, установлен }ый в нем ротор с дисками, между которыми на их периферии установлены с возможностью вра1дения оси с расположенными на них мелющими телами в риде роликов и привод, отличающая- с я тем, что, с целью повьшения эффективности процесса механической . активации материалов, оси выполнены гибкими, а мелющие тела жестко закреплены на осях.

2. Мельншда по п.1, отличающая с я тем, что мелющие тела выполнены с наклонными к оси торцовыми поверхностями,,

3. Мельница по пп.1 и 2, о т л а ю щ а я с я тем, что мелющие

ла закреплены тетом.

и- тена осях с эксцеЯтрисифуа. 2

6

г

В

Редактор М.Петрова

фг/г.4

Составитель В.Ревва Техред Л.Сердюкова

Заказ 3865/8Тираж 572Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, улрПрЪектная,4

V

Е

Корректор Г.Решетник

Изобретение относится к сверхточному помолу и механической активации различных материалов, а именно к центробежным мельницам, и может быть использовано преимущественно в технологиях, требующих механической активации материалов, и обеспечивает повьпиение эффективности последней. Центробежная мельница содержит корпус 1, ротор 2 с дисками 3, между которыми по их периферии смонтированы в подшипниковых опорах 4 оси 5 с мелющими телами - роликами 6. Оси 5 выполнены гибкими из материала, обладающего большой жесткостью на кручение и малой на изгиб, вьщерживающего без разрушения большое число циклов погружения, например из полиуретана. Ролики 6 могут быть выполнены с непараллельными торцами, установлены с эксцентриситетом на оси 5, установ- лены разного диаметра на оси 5. Оси 5 могут быть выполнены переменной жесткости. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. ( (Л оо со оо 4 о ь.