Центробежная мельница

(51)4 В 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ С: ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к сверхточному помолу и механической активации различных материалов, а именик центробежным мельницам, и можетбыть использовано преимущественно в ЯО 1333407 А 1 технологиях, требующих механической активации материалов, и обеспечивает повышение эффективности последней. Центробежная мельница содержиткорпус 1, ротор 2 с дисками 3, между которыми по их периферии смонтированы в подшипниковых опорах 4 оси 5 с ме-. лющими телами - роликами 6Оси 5 выполнены гибкими из материала, обладающего большой жесткостью на кручение и малой на изгиб, выдерживающего без разрушения большое число циклов погружения, например иэ полиуретана. Ролики 6 могут быть выполнены с непараллельными торцами, установлены с эксцентриситетом на оси 5, установлены разного диаметра на оси 5. Оси5 могут быть выполнены переменной жесткости, 2 з.п. ф-лы, 4 ил,33407 2 510 13Изобретение относится к устройствам для сверхтонкого помола и механической активации различных материалов и может быть использовано в химической, строительной, горно-обогатительной и других отраслях промьипленности, преимущественно в технологиях, требующих механической активации материалов.Цель изобретения - повышение эффективности процесса механическойактивации материалов.На фиг.1 схематически изображенацентробежная мельница с продольнымразрезом одной половины, на фиг.2 -возможные варианты выполнения мелющих тел с наклонными к оси торцовыми поверхностями; на фиг.З - мелющие тела, закрепленные на осях сэксцентриситетом; на фиг,4 - вариантустановки на оси ролика различногодиаметра.Центробежная мельница содержиткорпус 1, ротор 2 с дисками 3, междукоторыми на их периферии смонтированы в подшипниковых опорах 4 оси 5 смелющими телами - роликами 6, Оси 5выполнены из материала, обладающегобольшой жесткостью на кручение и малой на изгиб, выдерживающего без разрушения большое число циклов нагружения, например полиуретана. Ролики6 могут быть выполнены с непараллельными торцами (фиг.2) установлены сэксцентриситетом на оси 5 (фиг.За,б),установлены разного диаметра на оси5 (фиг.4), Оси 5 могут быть выполнены переменной жесткости (не показано),Центробежная мельница работаетследующим образом,Для того, чтобы описать процессизмельчения материала, рассмотримпредварительно принцип работы устройства в динамике.Приводится во вращение ротор 2.Так как оси 5 смонтированы в подшипниковых опорах 4 диска 3 ротора 2,то при вращении вокруг оси ротора 2на оси 5 начинает действовать сила.Под действием этой силы оси 5 изгибаются (при шарнирном двухопорномкреплении вид кривой изгиба осивыпуклая линия, направленная к внутренней поверхности корпуса 1). Изгибосей 5 продолжается до тех пор, покаролики 6 не коснутся внутренней поверхности корпуса 1. В результате 15 20 25 30 35 40 45 50 контакта роликов б с корпусом 1 междуними появляется фрикционная связь,которая обеспечивает обкатывание роликов 6 по корпусу 1, Так как роликиб насажены на ось 5 жестко, то вращение от роликов б передается осям5. Таким образом оси 5 с роликами 6участвуют одновременно в двух движениях: 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 вращаются с критической или близкой к критической скоростью вокруг собственной оси, в результате этого оси 5 приходят в высокочастотное колебательное движение.Измельчение и активация материала происходит слдедующим образом. Материал, подаваемый в мельницу, попадает на верхний диск ротора 2 и под действием центробежных сил отбрасывается к корпусу 1. Распределяется материал по поперечному сечению корпуса 1 равномерно. Оседая под действием собственного веса, материал по-,. падает в зону действия мелющих тел - роликов б, где происходит его измельчение и механическая активация посредством раздавливающего и истирающего усилия (при прокатывании роликов б по корпусу 1 вследствие вращения ротора 2), ударных импульсов, возникающих в момент касания роликов 6 с корпусом 1 вследствие высокочастотных колебаний осей 5, При вращении ротора 2 в зоне между корпусом 1 и наружной поверхностью ротора 2 создается турбулентный поток воздуха, который увлекает с собой мелкие частицы материала, Измельчение этих частиц происходит вследствие самоу- дарений в вихревом потоке, соударений с вращающимися роликами б 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 материала может быть действительно распределен неравномерно, однако этс не является обязательным,Гибкие оси 5 становятся динамически неустойчивыми за счет вращения оси 5 вокруг собственной оси с критической скоростью.3 13Имеют место поперечные, продольные 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 (0,005- 0,01) 1, где 1 - длина оси 5. Например, в экспериментальном образце при 1=260 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 крутильных колебаний гибкой оси 5. Это сочетание для различных активируемых веществ индивидуально и оптимум подбирается экспериментально.Под гибкостью оси при изгибе (поперечные колебания) понимают величину, обратную жесткости оси, ее определяют,по формулеКи 1 А = -и Е 1 ф х где 1 - гибкость оси при изгибе;Кц - числовой коэффициент, зависящий от условий крепления оси 5, положения и величин масс роликов 6;1 - длина гибкой оси;Е - модуль упругости 1-го рода;1 - момент инерции поперечногоМсечения.Гибкостьпри кручении (крутильные колебания) равнаКк 1- й Р где С - модуль упругости 2-го рода;1 - полярный момент инерции сеРчения;1 - гибкость при кручении;К - числовой коэффициент.Снйжение гибкости оси 5 повьппает частоты колебаний (гибкость оси 5 при изгибе - частоты поперечных колебаний, при кручении в .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 33407 4скоростью, расчетная формула для частоты поперечных колебаний имеет видйо . ы. хРы. к,где р - частота поперечных колеба 10 ний;- ускорение свободного паденияът. - вес ролика, 1=1, 2, 3М - количество роликов;х. - статические прогибы под со 1ответствующим роликом,Вращающееся тело не оказываент никакого переменного возмущающего действия на опоры, если ось вращениясовпадает с одной из главных осейинерции тела, В противном случае возникают переменные возмущающие силы,которые вызывают колебания.В центробежной мельнице специаль 25 но созданы ситуации различного родадля неуравновешенности. Так, нафиг.2 и 3 нарушена симметрия в распределении масс роликов 6, причемрасположение роликов 6 на оси 5, как30 показано на фиг.2 в, Зб, вызывает привращении осей 5 статическую неуравновешенность, когда центры тяжести роликов 6 находятся в одной и той жеосевой плоскости и по одну и ту жесторону от оси вращения. Расположе 35ние роликов 6 на оси 5, как показано на фиг.2 а, За, вызывает динамическую неуравновешенность, т,е. вданном случае центры тяжести роликов6 находятся в одной и той же плоскости, но по разные стороны от осивращения. Возможны комбинации статической и динамической неуравновешенности.Таким образом, вводя различногорода неуравновешенности мы увеличиваем амплитуду поперечных колебанийпри докритической скорости вращенияосей 5. Если амплитуда задана по тре 50бованию технологии и она ограничена,то создавая раздичного рода неуравновешенности, можно снизить скоростьвращения ротора.Обработанный материал под действием силы тяжести опускается вниз ивыгружается из мельницы.Таким образом, установка осей вдисках ротора с воэможностью вращения и вращение этих осей с критичес7Формул а изобретения 3. Мельница по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что мелющие тела закреплены на осях с эксцентриси тетом. СРиз, 9.Ревваюкова едактор М.Петрова Корректор Г.Решетник аказ 38 Тираж 572 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Родписное омитета СССРоткрытийшская наб., д. +/5 зводственно-полиграфическое предприятие, г,.ужгород, ул.Пректна 5 133340 кой скоростью позволяет вывести гибкие оси из устойчивого состояния и придает им высокочастотные поперечные колебания вследствие чего матеФ5 риал помимо раздавливающего и истирающего усилия подвергается дополнительно высокочастотным ударам роликов, что повышает эффективность процесса механической активации матери. алов.Выполнение осей гибкими способствует потере их динамической устойчивости и обеспечивает их долговечность при циклических нагрузках, 15Установка 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 усилий, что дает воэможность выбрать оптимальный режим для конкретного материала. 1, Центробежная мельница, содержащая корпус, установленный в нем ротор с дисками, между которыми на их периферии установлены с возможностью вращения оси с расположенными на них мелющими телами в гиде роликов и привод, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения эффективности процесса механической активации материалов, оси выполнены гибкими, а мелющие тела жестко закреплены на осях,2, Мельница по п.1, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что мелющие тела выполнены с наклонными к оси торцовыми поверхностями