Устройство для измельчения Советский патент 1989 года по МПК B02C19/00 B02C17/14 

I

Изобретение относится к области измельчения материалов при помощи мелющих тел, свободно загруженных и интенсивно пере- мещающихся в помольной камере под действием сил инерции, и может быть использовано в горнорудной, металлургической, химической промыщленности и других отрас- лях народного хозяйства, перерабатывающих больщие объемы сырьевых материалов.

Цель изобретения - интенсификация процесса измельчения.

В отличие от известных устройств со свободной загрузкой, где мелющая среда толстым слоем скапливается у одной стенки помольного барабана, создавая неоднородные условия измельчения истиранием в слое (более благоприятные на периферии и менее - в центре, вплоть до малоподвижного ядра, где практически не происходит измельчения), в предлагаемом устройстве переменные по величине и направлению тангенциальные силы инерции распределяют более равномерно мелющие тела по внутренней поверхности барабана, уменьщают тол- слоя мелющей среды и вызывают в ней интенсивные дифференциальные послое- вые движения, так как действие сил инерции последовательно и эффективно передается от периферийных слоев к центральным.

Возникающие при определенных значениях заполнения помольной камеры автоколебательные поворотные движения малоподвижного ядра по нижерасположенным слоям мелющих тел стимулируют работу

4

О СО

со

ел

сил трения-скольжения в барабанных мельницах. Поэтому целенаправленное возбуждение таких колебаний в загрузке существенно повышает эффективность помола.

На фиг. 1-3 схематично изображены циклограммы произвольной точки барабанной помольной камеры, силы, действующие на мелющие тела, и контуры мелющей среды (для равномерно вращающегося барабана, неравномерно вращающегося барабана и барабана, соверщающего поворотные колебания); на фиг. 4-7 - кинематические схемы мельницы для реализации способа измельчения в движущемся по круговой траектории барабана, совершающем при этом

10

шарнир О находится внутри круга, описанного центром масс помольной камеры, т. е. , где R - радиус-эксцентриситет эксцентриковых валов. На фиг. 5 изображен противоположный случай, когда . На фиг. 6 и 7 изображены схемы устройства, в которых щатун переменной длины щарнир- но связан посредством помольной камеры не с эксцентриковым приводным механизмом а со станиной. В этом случае звено переменной длины 5 жестко связано с камерой 1, шарнирно установленной посредством подшипниковых опор 3 в станине 9, а другим соединено с щарниром 7 кривощипа (эксцентрикового вала) 6. Устройство на фиг. 6

неравномерное вращение (фиг. 4) или пово- от устройства фиг. 7 отличается соотноше- ротные колебания (фиг. 5); а также мельниц нием F н R.

Мельница работает следующим образом.

Эксцентриковые валы 6, вращаясь с угловой скоростью (О, посредством рамы 3 сообс барабаном, совершающим чисто поворотные колебания (фиг. 6) и неравномерное вращательное движение (фиг. 7) с неподвижной осью; на фиг. 8 - конструктивная

щают помольной камере I движение по крусхема устройства для реализации способа, 20 говой траектории. Этот тип движения при иллюстрирующего работу устройства.фиксированной ориентации помольной камеры

Устройство работает следующим образом. В помольную камеру загружают материал и мелющие тела. Затем помольную камеру

в пространстве создает переменный вектор нормальных к поверхности барабана сил инерции, действующих на мелющую заприводят в движение (неравномерное вра- грузку 2, вызывая интенсивные соударения щение). За счет соударения мелющих тел, мелющих тел между собой и с помольной их послойного относительного перемещения камерой. Попадающие между мелющими те- и перемещения относительно стенок помоль- лами 2 частицы материала измельчаются, ной камеры происходит измельчение мате- В данной конструкции ориентация помоль- риала. Движение помольной камеры может ной камеры в процессе ее движения по кру- исчерпываться неравномерным периодиче- зо говой траектории меняется так, что на круговое поступательное движение накладывается вращательное неравномерное, так как помольная камера имеет возможность вращаться в подшипниковой опоре 4 внутри обечайки 5 рамы 3. Ориентация камеры заским вращением или сочетаться с другими видами движения, например, круговыми колебаниями. В последнем случае процесс измельчения происходит наиболее интенсивно. Поворотные колебания помольной камеры существенно увеличивают подвижность дается углом отклонения ф звена 7 от верти- мелющих тел за счет воздействия на них

тангенциальной по отношению к поверхности помольной камеры инерционной силы (F,,,) переменной величины и направления. Эта

кали. Переменность длины связующего звена 7 - необходимое условие неравномерности его вращения при равномерном круговом движении одного из концов, так как расстояние между шарниром 8 и центром совершающей круговое движение помольной камеры непрерывно меняется.

сила значительно увеличивает скорость скольжения мелющих тел относительно помольной камеры (что приводит к положительному эффекту даже в случае, когда загрузка представлена одним массивным телом) и скорость межслоевого скольжения

40

кали. Переменность длины связующего звена 7 - необходимое условие неравномерности его вращения при равномерном круговом движении одного из концов, так как расстояние между шарниром 8 и центром совершающей круговое движение помольной камеры непрерывно меняется.

В случае на фиг. 4-7 угол ф монотонно возрастает, т. е. вращение помольной камеры хоть и неравномерное, осуществляется в одв массе мелющих тел, способствуя интен- , ном направлении. В случае на фиг. 5 помольная камера совершает поворотные колебания с амплитудой, определяемой углом

д

сивному истиранию.

На фиг. 4 изображена помольная камера 1 с технологической загрузкой 2, например шарами и измельчаемым материалом, установлена на раме 3 посредством подшипниковой опоры 4, расположенной между Q создаваемые неравномерным вращательным помольной камерой 1 и обечайкой 5 рамы движением камеры, существенно интенсифи- с возможностью б гащения вокруг собственной оси. Рама 3 установлена на эксцентриковых валах 6, размещенных в подшипниковых узлах станины 9. На помольной камере 1 жестко крепится один конец з-вёна-jiepe- 55 6, 7, неравномерное периодическое вращаменной длины 7, другой конец которого сТРтельноё д-аижение реализуется в чистом виде.

единен с шарниром 8, установленным на Кривошип 6 вращается с постоянной угло- станине 9. В случае, изображенном на фиг. 4, вой скоростью со, вызывая неравномерные

arctg-fr., Дополнительные силы инерции.

цируют движение мелющей среды в тангенциальном направлении, вызывая послойные движения в загрузке.

В конструкциях, изображенных на фиг. 2,

шарнир О находится внутри круга, описанного центром масс помольной камеры, т. е. , где R - радиус-эксцентриситет эксцентриковых валов. На фиг. 5 изображен противоположный случай, когда . На фиг. 6 и 7 изображены схемы устройства, в которых щатун переменной длины щарнир- но связан посредством помольной камеры не с эксцентриковым приводным механизмом а со станиной. В этом случае звено переменной длины 5 жестко связано с камерой 1, шарнирно установленной посредством подшипниковых опор 3 в станине 9, а другим соединено с щарниром 7 кривощипа (эксцентрикового вала) 6. Устройство на фиг. 6

от устройства фиг. 7 отличается соотноше- нием F н R.

щают помольной камере I движение по крумеры

в пространстве создает переменный вектор нормальных к поверхности барабана сил инерции, действующих на мелющую задается углом отклонения ф звена 7 от верти-

кали. Переменность длины связующего звена 7 - необходимое условие неравномерности его вращения при равномерном круговом движении одного из концов, так как расстояние между шарниром 8 и центром совершающей круговое движение помольной камеры непрерывно меняется.

В случае на фиг. 4-7 угол ф монотонно возрастает, т. е. вращение помольной камеры хоть и неравномерное, осуществляется в одном направлении. В случае на фиг. 5 помольная камера совершает поворотные колебания с амплитудой, определяемой углом

создаваемые неравномерным вращательным движением камеры, существенно интенсифи- 6, 7, неравномерное периодическое вращад

создаваемые неравномерным вращательным движением камеры, существенно интенсифи- 6, 7, неравномерное периодическое вращаarctg-fr., Дополнительные силы инерции.

создаваемые неравномерным вращательным движением камеры, существенно интенсифи- 6, 7, неравномерное периодическое вращацируют движение мелющей среды в тангенциальном направлении, вызывая послойные движения в загрузке.

В конструкциях, изображенных на фиг. 2,

вращения связующего звена переменной длины 5, а вместе с ним и неравномерные периодические вращения помольной камеры 1.

В конструкции на фиг. 7 () имеют место неравномерные вращения камеры в одном направлении, а на фиг. 6 () изображена конструкция, реализующая поворотные колебания в чистом виде. Качественные отличия в распределении мелющей среды по объему помольной камеры в традиционных барабанных шаровых мельницах и в мельницах предлагаемой конструкции, реализующих чисто неравномерные периодические вращения, приведены на фиг. I-3.

Применение устройства для измельчения твердых материалов позволяет существенно интенсифицировать движение мелющих тел в помольных ка.мерах традиционных барабанных и центробежных мельниц, что влечет за собой увеличение удельной производительности процесса и дает возможность достичь более высоких показателей (например, по тонине помола) в аппаратах значительно меньщих габаритов. Это обусловлено, во- первых, самим фактом возникновения тангенциальных инерционных сил, порождаемых неравномерными вращениями помольной камеры и способствующих передаче в мелющую среду периодических тангенциальных инерционных импульсов, интенсифицирующих даже при незначительных неравномерных вращениях движение в застойных зонах; во-вторых - значительной величиной этих инерционных сил, которая не ограничена критическими режимами, характерными для центробежных сил, поэтому даже при ограниченной конструктивной амплитуде поворотных колебаний тангенциальная сила инерции может быть достаточно велика за

0

счет увеличения частоты вращения привода. При этом отдельное мелющее тело, находящееся изолированно в барабане, совершающем, например, поворотные колебания, за полупериод колебаний получит тангенциальный импульс, который подбросит его в верхнюю часть помольной камеры, а при загрузке барабана множеством мелющих тел возможно реализовать режимы типа водоп адного в барабанных мельницах, но со значительно большими скоростями падения мелющих тел, обусловленных не столько ускорением, сколько большой начальной скоростью отрыва тела от поверхности барабана. Наконец, интенсивность помола по сравнению с барабанными равномерно вращающимися мельницами существенно увеличится, так как цикличность процессов в предлагаемом способе и устройствах в 2л раз выше, где л - отношение частоты неравномерных периодических вращений к частоте вращения 0 обычных мельниц.

Предлагаемая конструкция мельницы позволяет довольно просто осуществить неравномерное периодическое вращение помольной камеры (в случае инерционных мельниц - без дополнительного привода).

5

5

30

35

Формула изобретения

Устройство для измельчения, включающее станину, помольную камеру, установленную с возможностью вращения вокруг своей оси и эксцентриковый приводной механизм, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса, оно снабжено шатуном переменной длины, расположенным в плоскости, перпендикулярной оси помольной камеры, жестко связанным с последней и шарнирно с приводным эксцентриковым механизмом и со станиной.

Изобретение относится к области измельчения материалов при помощи мелющих тел, свободно загруженных и интенсивно перемещающихся в помольной камере под действием сил инерции, и может быть использовано в горнорудной, металлургической, химической промышленности и других отраслях народного хозяйства, перерабатывающих большие объемы сырьевых материалов. С целью интенсификации процесса устройство для измельчения включает станину, помольную камеру, установленную с возможностью вращения вокруг своей оси, эксцентриковый приводной механизм, шатун переменной длины, расположенный в плоскости, перпендикулярной оси помольной камеры, жестко связанный с последней и шарнирно-с приводным эксцентриковым механизмом и со станиной. Применение устройства, например, для измельчения твердых материалов позволяет за счет периодических неравномерных вращательных движений существенно интенсифицировать движение мелющих тел, что дает возможность не только увеличить удельную производительность процесса, но и получить продукт более тонкого помола в аппаратах значительно меньших габаритов. 8 ил.

Fap.

и} cffrrst

(ц§

ие.1

cu-ajft C(Jft 2ff}

((

РцЬ

4

.

C(} Ctjft)

filS.

.З

X

ч

/

ФигЛ

сриг.б

7

UJ