Планетарная центробежная мельница Советский патент 1987 года по МПК B02C17/08 

потребляемой мощности. Планетарная центробежная мельница состоит из водила 1, помольных барабанов 2, установленных на водиле 1, привода водила 1, состоящего из нерегулируемого двигателя 3 и управляемой трансмиссии 4, один вал которой связан с двигателем 3, а другой - с водилом 1, привода помольных барабанов 2 в виде планетарной зубчатой передачи, включающей центральное колесо 5, сателлиты 6, закрепленные на цапфах помольных барабанов 2. Центральное колесо 5 может быть выполнено в виде солнечного или коронного. В состав планетарной передачи могут бьггь введены паразитные сателлиты, оси которых

1

Изобретение относится к планетарным центробежным мельницам непрерывного действия, предназначенным для измельчения различных материалов в строительной, горно-обогатительной, химической и других от- раслях промыщленности.

Цель изобретения - повышение производительности мельницы за счет минимизации энергозатрат при измельчении материалов с различными физико-механически- ми характеристиками и гранулометрическим составом и расширение диапазона регулирования передаточного отношения .мельницы в области его отрицательных значений при сохранении постоянства потребляемой мельницей мощности.

На фиг. 1 показана схема мельницы с положительны.м передаточным отношением

1б.) -г О простой зубчатой передачи, об- 6

разованной из планетарной зубчатой пере- дачи остановкой водила, и отношением частоты вращения центрального колеса к частоте

вращения водила isi на фиг. 2 --111-г/

схема мельницы с отрицательным переда- точным отнощением б5 -. просZ.6

той зубчатой передачи, образованной из планетарной зубчатой передачи остановкой водила, и отнощением частоты вращения центрального колеса к частоте вращения водила

(система подачи измельчаемоi 5 1

го материала в помольные барабаны и система нагрузки из них измельченного материала (не показаны); на фиг. 3 - схема планетарной зубчатой передачи с отрицательным значением отнощения igs -,

б

крепятся на водиле 1, а зубья находятся в зацеплении с солнечным колесом и сателлитом 6. Регулируемая передача привода помольных барабанов 2 состоит из управляемой трансмиссии 8, промежуточных щесте- рен 9 и 10, связывающих один вал управляемой трансмиссии 8 с центральным колесом 5, и промежуточных щестерен 11, 12, 13, связывающих второй вал управляемой трансмиссии 8 с водилом 1. В качестве управляемых трансмиссий 4 и 8 могут быть использованы механическая, гидравлическая или электрическая регулируемая передачи. 5 ил.

на фиг. 4 и 5 - то же, с положительным значением отношения iir, .

Z(i

5

5

0

0

5

Планетарная центробежная ме, ьница состоит из водила 1, помольных барабанов 2, которые на подшипниках (не обозначены) установлены на водиле 1, привода водила 1 и привода номольных барабанов 2.

Привод водила состоит из нерегулируемого двигателя 3 и управляемой трансмиссии 4, один вал которой связан с двигателем 3, а другой - с водилом 1.

Привод помольных барабанов 2 состоит из планетарной зубчатой передачи и регулируемой передачи. Планетарная зубчатая передача привода помо.льных барабанов 2 состоит из центрального колеса 5, установленного на подшипниках (не обозначены) на водиле 1, сателлитов 6, закрег ленных на цапфах помольных барабанов 2, и водила 1. При этом центральное колесо 5 .может быть выполнено в виде солнечного (фиг. 2, 3 и 5) или коронного (фиг. 1 и 4) колес. Кроме того, в состав планетарной зубчатой передачи дополнительно могут быть введены паразитные сателлиты 7 (фиг. 5), оси которых закреплены на водиле 1,-а зубья находятся в зацеплении с солнечным колесом 5 и сателлитом 6.

Регулируемая передача привода помольных барабанов 2 состоит из управляемой трансмиссии 8, промежуточных шестерен 9 и 10, связывающих один вал управляемой трансмиссии 8 с центральным колесом 5, и промежуточных шестерен 11, 12 и 13, связывающих второй вал управляемой трансмиссии 8 с водило.м 1.

В качестве управляемых трансмиссий 4 и 8 привода планетарной центробежной мельницы могут быть использованы механическая, гидравлическая или электрическая регулируемая передачи.

Сущность работы планетарной центробежной мельницы заключается в том, что вращение водила 1 создает в помольных барабанах 2 этой мальницы мощное силовое поле центробежных сил инерции, напряженность которого зависит от частоты вращения водила 1, а вращение помольных барабанов 2 относительно водила 1 обеспечивает в них циркуляцию загрузки, состоящей из мелющих тел и измельчаемого материала. Величина напряженности силового поля центробежных сил инерции, зависящая от частоты вращения водила 1, обуславливает величину энергии взаимодействия мелющих тел с измельчаемым материалом, а циркуляция загрузки в помольных барабанах 2, зависящая от частоты их вращения относительно водила 1 - частоту взаимодействия мелющих тел с измельчаемым материалом. Поскольку известно, что потребляемая мельницей мощность, равна произведению энергии взаимодействия мелющих тел с измельчаемым материалом на частоту этих взаимодействий, то, изменяя частоту вращения водила 1, можно всегда подобрать такую минимальную энергию взаимодействия мелющих тел с измельчаемым материалом, при которой выход готового продукта заданной дисперсности будет на- ибольщим, и, изменяя передаточное отно- щение мельницы, которое определяется отношением частоты вращения помольных барабанов 2 относительно водила 1 к частоте вращения самого водила 1,- подобрать такую частоту этих взаимодействий, при которой потребляемая мельницей мощность останется неизменной. Следовательно, регулирование частоты вращения водила 1 планетарной центробежной мельницы позволяет найти наименьщие энергозатраты получения готового продукта заданной дисперсности, а соответственное регулирование передаточного отношения этой мельницы позволяет стабилизировать потребляемую мельницей мощность, т.е. в процессе изменения частоты вращения водила 1 не произойдет ни потери производительности мельницы, ни перегрузки нерегулируемого двигателя 3 ее привода. При этом величина передаточного отношения планетарной центробежной мельницы должна изменяться в области отрицательных значений. Это объясняется тем, что при положительных значениях передаточного отношения мельницы малая сила сцепления загрузки с футеровкой помольного барабана 2, обусловленная наличием силы инерции Кориолиса, приводит к резкому увеличению энергозатрат измельчения.

Мельница работает следующим образом.

Нерегулируемый двигатель 3, служащий для мельницы источником постоянной мощности, через управляемую трансмиссию 4 вра щает водило 1 с заданной частотой враще0

ния Пи величина которой зависит от передаточного отнощения i.ii (фиг. 1 и 2) управляемой трансмиссии 4.

Сателлиты 6, вращаясь вместе с водилом 1, вследствие разности между частотой вращения HI води.та 1 и частотой вращения PS центрального колеса 5 обкатываются либо непосредственно вокруг солнечного колеса 5 (фиг. 2 и 3) или внутри коронного колеса 5 (фиг. 1 и 4), либо через паразитные сателлиты 7 вокруг солнечного колеса 5 (фиг. 5), обеспечивая тем самым вращение помольных барабанов 2 относительно водила 1 с частотой п 9. При этом управляемая трансмиссия 8 за счет изменения переда1 и 2)

5 точного отношения jsi - (фиг.

обеспечивает требуемую разность частот вращения водила 1 и центрального колеса 5, при которой достигается необходимая частота вращения П2 помольных барабанов 2 относительно водила 1.

При переносном вращении помольных барабанов 2 с частотой PI и их вращении относительно водила 1 с частотой по внутри помольных барабанов 2 происходит измельчение поступающего в них материала, в процессе которого мелющие тела (не обозначены) взаимодействуют с частицами измельчаемого материала с энергией и частотой, зависящими соответственно от частоты П: вращения водила 1 и частоты П2 вращения помольных барабанов 2 относительно водила 1. Этот процесс измельчения ведут при значениях передаточного отнощения мельницы

К - 1б5(|51 Z5

-1) 0,

(i;

где 1б5 ±-;передаточное

6

отношение

0

5

0

5

простой зубчатой передачи, образованной из планетарной зубчатой передачи остановкой водила 1 (фиг. 3 5);

Zs - число зубьев центрального колеса 5 планетарной зубчатой передачи (фиг. 4 и 5); ze - число зубьев сателлита б планетарной зубчатой передачи, закрепленного на цапфе помольного барабана 2 (фиг. 4 и 5).

Из выражения (1), следует, что для того, чтобы при одновременном регулировании частот вращения водила 1 и центрального колеса 5 изменение передаточного отношения мельницы К происходило лишь в области отрицательных его значений, при положитель ных значениях передаточного отношения ies (фиг. 4 и 5) простой зубчатой передачи, образованной из планетарной зубчатой передачи остановкой водила 1, отношение 151

-р частоты вращения PS центрального ко

леса 5 к частоте вращения HI водила 1 должно быть меньше единицы, а при отрицательных значения передаточного отношения IBS

(фиг. 2 н 3) отношение irji - частоты

вращения пг, центрально1 о колеса 5 к частоте вращения П| водила 1 должно быть больше единицы (фиг. 2).

Поиск максимальной производительности мельницы при измельчении в ней материалов с различными физико-механическими характеристиками и гранулометрическим составом ведут изменением передаточного отношения 1з1 управляемой трансмиссии 4, обеспечивая такую величину частоты вращения П1 водила 1, нри которой достигается минимальная энергия разрушения мелюши- ми телами частиц измельчаемого материала до требуемой дисперсности, и одновременным изменением передаточного отношения ir,: унравляемой трансмиссии 8, находят такую величину частоты вращения п г помольных барабанов 2 относительно водила 1, при которой сохраняется постоянство потребляемой мельницей мощности и соответственно постоянство нагрузки на нерегулируемом двигателе 3. При этом найденная минимальная энергия разрушения мелющими телами частиц данного материала до требуемой дисперсности при постоянстве потребляемой мельницей моихности соответствует максимальной производительности мельницы по готовому продукту.

Передаваемый от нерегулируемого двигателя 3 на помольные барабаны 2 ностоян ной по величине поток мощности делится на водиле 1 и центрально.м колесе 5 на два потока, величины которых находятся в отношении

K,,,

(2)

где

К5

К|

- коэффициент участия в передаче мощности на помольные

барабаны 2 центрального коле са 5;

коэффициент участия в передаче мощности на помольные барабаны 2 водила 1. При , что достигается при значениях отношения i О (фиг, 1), водило 1 и центральное колесо 5 являются ведущими звеньями (Ki О и ). Поэтому, нри значениях отношения i5i О, потоки мощности направлены от двигателя 3 через водило 1 и центральное колесо 5 .к помольным барабанам 2.

При этом входом регулируемой передачи является связанная с водилом 1 щес- герня 13, а выходом - связанная с центральным колесом 5 щестерня 9.

При -1,;К51 О, что достигается нри значениях отношения i5i 1 (фиг. 1), водило

0

5

0

5

О

1 является ведущим звеном (), а центральное колесо 5 - ведомым зв«ном (). Поэтому, при значениях отношения 1, поток мощности направлен от двигателя 3 через водило 1 к помольным барабанам 2 н центральному колесу 5. которое в свою очередь через регулируемую передачу привода помольных барабанов 2 возвращает протекающий через него поток мощности на водило 1. В этом случае входом регулируемой передачи является связанная с центральным колесом 5 щестерня 9, а выходом - связанная с водило.м 1 щестерня 13.

При , что достигается при значениях отношения (фиг. 2), ведущим звеном является центральное колесо 5 (), а ведомым - водило 1 (. Поэтому, при значениях отношения , от нерегу;1ируемого двигателя 3 поток мощности направлен через центральное колесо 5 к помольным барабанам 2 и водилу 1, которое в свою очередь через регулируемую передачу привода помольных барабанов 2 возвращает гтротекающий через него поток мощности на центральное колесо 5. В пос- ;|еднем случае входом регулируемой передачи является связанная с водилом 1 шес- терня 13, а выходом - связанная с цент- ральпы.м колесом 5 щестерня 9.

Следовательно, в предлагаемой конструкции планетарной А сльницы перераспределение мощности нг оисходит не между двумя двигателями привода водила 1 и привода иомо. ба)абаноБ 2 известных мельниц, а между водилом 1 и центральным KOo ieco.M 5 п.аанетарной передачи. При этом, поскольку водило 1 и центральное колесо 5 связаны между собой регулируемой передачей 8, то, за счет возврата на веду5 щее водило 1 (центральное колесо 5) протекающего через ведомое центральное колесо 5 (водило 1) потока мощности, снимается ограничение на работу планетарной центробежной мельницы с положительными значениями isi, что в свою очередь дает возможность получать близкие к нулю величины передаточного отнон ения мельницы К (по формуле 1), а также использовать в приводе мельницы при К О планетарные передачи с отношением 1б5 О (по формуле 1,

5 фиг. 2 и 3). Близкие к нулю значения передаточного отношения мельницы О (при условии сохранения потребляемой мельницей мощности) позволяют достигать весьма больших энергий взаи.модействия мелющих тел с измельчаемым .материалом при относительно малых частотах этих взаимодействий. Поэтому, за счет регулирования передаточного отношения isi управляемой трансмиссии 4, для каждого измельчаемого материала всегда найдется такая величина частоты вращения П| водила 1, при которой затраты энергии на его измельчение до заданной диснерсности будут минимальными, и, за счет регулирования передаточного отноше0

0

5

ния isi управляемой трансмиссии 8, всегда найдется такая частота вращения П:, центрального колеса 5 п/шнетарнон передачи. при которой двигатель 3 будет работать под номинальной нагрузкой. Это позволяет при измельчении материалов с изменяю- щимиея во времени прочностными .характеристиками и гранулометрическим составом постоянно отслеживать такой режим нз- мельчения, при котором достигаются наимень- 1ние затраты энергии без потери произво- дительности .мельницы или перегрузки ее гателя. Причем, найденные, при постоянстве потреб.чяемой мельницей мощности, ми- нима:1ьные энергозаграты из.ме.;1ьчения /по- бого материала соответствуют максимальной нроизводительности мельницы но готовому продукту заданной диснерности.

Кроме того, установка одного нерегулируемого двш-ателя. номинальная мощность когорого вдвое меныие, че.м номина.чь- ная мощность дву.х регулируемых двига- те:1ей известных мельниц позволяет cyiuecT- венно снизить стоимость предлагаемой ко::- струкции .мельниц| 1.

Таки.м образо.м, 1редлагаемое конструктивное решение н, 1анетарной центробежно11 мельницы за счет изменения частоты вращения водила и расширения диапазона изменения передаточного отношения мельницы в области его отрицательных значений при постоянстве потребляемой ме.мьницей мот- ности позволяет находить максимум произ водительности по готовому продукту заданной дисперености при измельчении материалов с различными физико-механическими характеристиками и грану/юметрическим составом. При этом стоимость предлагае

5

, 0

0

о

5

мой мельпиц cymecTiseHiio ниже стоимости известных мельниц paBiioii производительности.

.а и лопрстенпя

Планетарная центробежная Me.iiiHHiui, содержащая водило с установ.ченпыми на нем ио.мольными барабанами и привод, состоя- Н1.ИЙ из регу. щруемого привода води. К н регулируемого привода noNU). ib}n ix барабанов, имеюи его и.ланетарную )чатую nejie- дачу. центральное колесо KOTOpoii хстанов- .чено на оси води.ча. от.тчающа.чсч тем, что, с целью повышения нроиз юдпте, 1ьиосги ме.п.- иицы за счет миним1 зации эне м озатрат при из ельчении NiaTe|Mia.:iOB с раз.чичными физико-мехаиическими .характеристиками и грану. юметрическим составом и расширения диапазона регу.шрования не ре даточного отношения .ме. ПзНицы в об. 1асти его отрицательных значений при сохранении постоян-- ства потребляемой мельницей мощности, регу, 1ируемый привод водила iiiiino. iHOH с нерегулируемым двщ ателем и управ.чяемой трансмиссией, а ре1Л . 1ируемьп 1 привод по- мо.чьных барабанов - е регули11уе 1о:1 передачей, вход (выход) KOTOpOl l с ВОдилом. а выход (вход) - с центра.UJMBIM колесом планетарной зубчатой передачи, причем при положите. тьном пepe;laтoчl o отношении простой зубчатой нс|имачи, образованной из нланетарно зубчатоГ: передачи остановкой води, 1а, отношение частоты вращения центрального колеса к частоте вращения водила меньше единиц, а iipii отрицательном передаточном отнон1е- нии той же простой зубчатоГ) передачи больп1е единицы.

CPU г. 3

Изобретение относится к дроблению материалов, а именно к планетарным центробежным мельницам непрерывного действия, предназначенным для измельчения различных материалов в строительной, горнообогатительной, химической и других отраслях промышленности, и обеспечивает повышение производительности мельницы за счет минимизации энергозатрат при измельчении материалов с различными физико- механическими характеристиками и гранулометрическим составом и расширение диапазона регулирования передаточного отношения мельницы в области его отрицательных значений при сохранении постоянства О) со 4;: СО оо to т

5

Фиг.5