Центробежная мельница

(19) (1 02 С 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 д г 1 15 1 д 15 г 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР В 1080854, кл. В 02 С 13/ 14, 1983,Авторское свидетельство СССР В 975082, кл, В 02 С 21/00, 1981,Авторское свидетельство СССР 11" .1103893, кл, В 02 С 13/14, 1982.(57) Изобретение обеспечивает интенсификацию и снижает энергоемкостьпроцесса измельчения в центробежноймельнице. Для этого ступени корпусамельницы снабжены дополнительнокольцевыми камерами 5, выполненнымив виде кольцевых выемок на торцовыхстенках корпуса 2, образующих в сторону разгрузочной ступени 6 выходные отверстия. При вращении приводного вала 7 исходный материал загружается в устройство 1 и распределительным конусом 14 направляется в1281 рабочую полость 25 помольной камеры на билы 10 вращающегося диска 9, где происходит измельчение за счет удара и истирания, Измельченные на диске 9 первой ступени частицы материала увлекаются потоком воздуха на последующие ступени для дальнейше 299го измельчения. Аналогично происходит процесс измельчения на последующих ступенях. Измельченный материал удаляется из рабочей зоны последней ступени (разгрузочной) 6 через разгрузочный патрубок 20 в материало- приемник. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.1Изобретение относится к устройствам для измельчения материалов и может быть применено в металлургической, горнорудной, химической и других отраслях промышленности.Цель изобретения - интенсификация и снижение энергоемкости процесса измельчения, а также повышение равномерности фракционного состава готового продукта, повышение качест ва готового продукта и снижение износа ударных элементов.На фиг. 1 показана центробежная мельница, продольный разрез, на фиг. 2 - схема возникновения кольцевых токов вихря; на фиг. 3 - схема возникновения поперечного вихря, на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 1.Центробежная мельница содержит загрузочное устройство 1, ступенчатый корпус 2, каждая последующая ступень в котором, считая по ходу перемещения материала, выполнена большего диаметра. На внутренней стороне корпуса на отбойных кольцах 3 распо - ложены ударные элементы 4, а ступени корпуса снабжены дополнительными кольцевыми камерами 5, выполненными в виде кольцевых выемок на торцовых стенках корпуса, образующих в сторону последней ступени 6 выходные отверстия. В корпусе мельницы на приводном валу 7 расположены ступенчатый дисковый ротор 8, состоящий из З 5 дисков 9 с билами 10 и ударниками 11, ступицы 12 со шпонкой 13 и распределительного конуса 14. Диски ротора выполнены пустотелыми с радиальными или наклонными каналами 15, выходные отверстия 16 которых расположены с внешней стороны дисков по окружности между билами, и с внут 2ренним профилем 17, являющимся продолжением профилей смежных дисков и расширяющимся в сторону разгруз,очной ступени 6, а торцы 18 и 19 крайних дисков выполнены глухими. Билы 10 ротора 8 на каждой ступени расположены напротив камер 5. Последняя ступень 6 корпуса 2 снабжена разгрузочным патрубком 20. Предпо-.; - следняя ступень 21 корпуса 2 в направлении вращения ротора 8 соединена с входной загрузочной ступенью 22 разгонной трубой 23 знакопостоянной кривизны переменного сечения, увеличивающейся (плавно или ступенчато) в направлении входной ступени 22, соединенной в конечной части малого радиуса закругления отводящим патрубком 24 с рабочей полостью 25 одной из предшествующих ступеней в направлении вращения ротора 8. Внутренняя полость 26 ротора 8 выполнена соосно с ним.Мельница работает следующим образом.Приводится во вращение приводной вал 7, после чего исходный материал загружается в загрузочное устройство 1 и распределительным конусом 14 направляется в рабочую полость 25 помольной камеры на билы 10 вращающегося диска 9 первой ступени, где они отбрасываются еа отбойное кольцо 3 с ударными элементами 4 и измельчаются за счет удара и истирания. Измельченные на диске 9 первой ступени частицы материала увлекаются потоком воздуха, создаваемым вращающимся ротором 8, на последующие ступени для дальнейшего измельчения. Аналогично происходит процесс измельчения на последующих ступенях. Количество ступеней мельницы прини1281299 мается в зависимости от требуемой тонины помола частиц материала, Измельченный до требуемого гранулометрического состава материал удаляется из рабочей зоны последней (разгрузочной) ступени б через разгрузочный патрубок 20 в материалоприемник (не показан). Отбойное кольцо 3 последней ступени б может быть выполнено без ударных элементов, например, 10 при измельчении склонных к адгезии материалов и др.В рабочей полости 25 ступени материал разделяется за счет центробежных сил и сил трения в процессе 15 ударного воздействия вращающегося кольцевого потока газовзвешенного материала на две соосные смежные кольцевые зоны. В зоне, определяемой шириной диска 9 с билами 10, за 20 счет бил 10 закрепленных на диске 9, материалу сообщается угловая скоростыд . В наружной зоне, определяемой размерами глубины и ширины кольцевых камер 5, выполненных в виде кольцевых выемок на торцовых стенках ступеней корпуса 2, за счеттрения о поверхности выемки скорость вращения материала замедляется до значения м , вследствие чего коль- З 0 цевой поток делится на две соосные смежные кольцевые зоны, При этом центробежные силы, действующие на частицы материала в камере 5, меньше чем в рабочей полости 25 ступени. 35 Из-за разности центробежных силвозникают кольцевые токи вихря частиц материала, находящегося в камере 5 и рабочей измельченной полости 25 ступени, в результате чего 40 частицы материала проходят через рабочую полость 25 ступени, где они измельчаются и приобретают окружную составляющую скорости, большую .скорости материала в кольцевой ка мере 5, При смешении частиц потока материала, движущегося по камере 5, с частицами, выходящими из рабочей полости 25 ступени, частицы материала в камере 5 получают ударный 50 импульс в направлении вращения диска 9 с билами 10, в результате чего увеличивается давление вдоль камеры, а перемешивание частиц разных фракций потока материала, движущихся в 55 камере 5 с разными скоростями, приводит к интенсивному вихреобраэованию и, следовательно, к значительному измельчению материала. Аэродинамическое сопротивление камеры 5 кольцевым токам вихря обусловлено меридиональными составляющими сил тренияна стенках камеры 5. Энергия переда 1 ется частицам потока материала, движущегося по камере 5, не только кольцевыми токами вихря и в результатетурбулентного обмена частиц материала, находящихся в рабочей полости 25ступени и кольцевой камере 5, но ивозникающими за выходной частью кром-ки билы 10 вихрем, ось которого параллельна входной кромке билы 10(поперечный вихрь). При уносе вихряпотоком непосредственно в камеру 5вихрь, имея скорость большую скорости частиц потока материала в камере5, частично передает свое количестводвижения частицам потока материалав камере 5 и перемещает частицы потока материала по камере 5 с одногорадиуса вращения на другой, в результате чего изменяется величина давления и окружная скорость, действующие на частицы согласно законам сохранения энергии, что способствуетувеличению частоты изменения перемещения частиц относительно друг дРуга. В результате значительного вихревого движения частиц газоматериального потока происходит увеличение взаимного перемещения частиц, обуславливающего интенсификацию их разрушения, что показывает высокую эффективность процесса измельчения. При этом кроме центробежных сил и сил трения на частицы материала действуют еще и аэродинамические ударно-импульсные силы, что увеличивает энергонапряженность процесса. Энергоемкость процесса при этом снижается, а производительность мельницы увеличивается за счет увеличения объема рабочей измельченной полости 25 ступени на величину объема дополнительной измельченной кольцевой камеры 5, что позволяет пропустить через мельницу большее количество материала за одно и то же время без увеличения габаритов мельницы. Резкое увеличение частоты воздействия частиц друг на друга позволяет снизить среднюю скорость движения материала в рабочей зоне измельченной полости 25 ступени, а наличие разности скоростей между потоками материала в камере 5 и рабочей полости 25 приводит к увеличению за счесил трения деформации сдвига и ее преобладанию над деформацией сжатия, что позволяет производить измельчение в бильной мельнице при большем рабочем зазоре между билами ротора 8 и ударными элементами 4 корпуса 2 с сохранением эффективности процесса измельчения, в результате чего резко снижается давление на билы, уменьшается перетирание материала, предотвра щается повышение температуры при измельчении, снижается износ били умень шаются шум и вибрация.Крупные частицы, не разрушенные до предпоследней ступени 21, возвращаются снее на домол в последнюю ступень разгонной трубой 23 знакопостоянной кривизны переменного сечения, увеличивающегося в направлении .движения возвратного потока материала, которая позволяет уменьшить скорость потока движущихся частиц газо- взвешенного потока материала за счет преобразования кинетической энергии потока частиц материала в энергию давления, в результате чего за счет распределения частиц материала по увеличивающемуся сечению потока движущегося материала при одновременном повышении равномерности скоростей частиц одинаковых фракций материала в потоке и снижении скорости частиц по сравнению со скоростью их на выходе из разгрузочного патрубка предпоследней ступени 21 (окружная скорость бил ротора последующей ступени больше окружной скорости бил ротора предшествующей ступени в мель нице со ступенчатым ротором, каждая последующая ступень в которой, считая по ходу перемещения материала, выполнена большего диаметра), что резко снижает вихреобразование и величину удара частиц потока материала о билы 10 ротора 8 предшествующей ступени, вследствие чего повышается эффективность работы мельницы и улуч шается характеристика крупности готового продукта. Крупные частицы движутся по разгонной трубе 23 и за счет центробежных сил разделяются на Фракции по проходному сечению трубы. Крупные частицы движутся расположенными ближе к внутренней стенке,примыкающей к большему радиусу кривизны разгонной трубы, а мелкие движутся расположенными ближе к внутренней стенке, примыкающей к меньшему радиусу кривизны разгонной трубы. Крупная фракция подводитсяразгонной трубой 23 в мельницу в направлении входа измельчаемого материала в загрузочную ступень 22, амелкая фракция отбирается отводящимпатрубком 24 в конечной части малого радиуса закругления разгоннойтрубы 23 и подводится в рабочую полость 25 одной из предшествующих .1 О ступеней мельницы в направлении вращения ротора 8 со скоростью, близкойк окружной скорости бил 10, в результате чего мелкие частицы материалапроходят через мельницу вместе с по током воздуха раньше совместно с нейвозвращаемой на домол крупной фракции, вследствие чего снижаются энергозатраты, уменьшается переизмельчение материала, снижается износ удар ных элементов, повышается равномерность Фракционного состава готовогоматериала и повышается производительность и эффективность мельницы.Нагнетание крупной фракции в разгон ную трубу 23 в направлении вращенияротора 8 и подвод мелкой фракции впредшествующую ступень со скоростью,близкой к окружной скорости бил 10ротора 8 и в направлении его враще ния, позволяют снизить возникающиевредные завихрения и неравномерностьскоростей частиц материала по поперечному сечению его потока в разгонной трубе 23, что позволяет повысить З 5 степень разделения материала в процессе его движения по разгонной трубе 23, а при входе в ступень мельницы в направлении вращения ротора8 и со скоростью, близкой к окружной 40 скорости билы 1.0, позволяет уменьшить при входе возвратного потока врабочую полость 25 предшествующейступени возникающую при этом еготурбулизацию, которая может привести 45 к "увеличению неравномерности по крупности продукта измельчения и значительному повышению энергозатрат.Мелкие частицы за счет создаваемого ротора 8 с билами 10 разгрузоч ной ступени 6 разрежения во внутренней полости 26 ротора 8 отводятсячерез каналы 15 дисков ротора 8 предшествующих ступеней и по каналам 15диска ротора 8 разгрузочной ступени 55 6 его билами нагнетаются за счетцентробежных сил через разгрузочныйпатрубок 20 в материалоприемник.Часть крупных частиц, попавших вместе с мелкими частицами в результате7 12812 турбулизации и вихреобразного движения частиц во внутреннюю полость ротора 8, отбрасывается за счет центробежных сил и ударников 11 на поверхности внутреннего профиля 17 ро тора 8 и перемещаются по ней в сторону большего его диаметра по винтовой линии, в результате чего они вновь направляются через каналы 15 дисков 9 последующих ступеней ротора 10 8 за счет центробежных сил на домол в рабочие измельчительные полости ступеней. Ударники 11 выбивают крупные фракции из потока материала, движущегося во внутренней полости 15 ротора в направлении последней ступени, в результате чего скорость их за счет потока, создаваемого разрежением последней ступени, снижается при одновременном преобладании тра ектории их движения к поверхности внутреннего профиля ротора за счет центробежных сил, что увеличивает степень сепарации и производительность по мелкой фракции без увеличения энергозатрат, При движении по расширяющейся внутренней полости 2 б ротора в результате превращения кинетической энергии газовзвешенного потока в энергию давления скорость З 0 частиц материала в ней падает, что позволяет снизить вихреобразование и турбулизацию газовзвешенного потока и повысить степень вывода случайно попавших крупных частиц из внут ренней полости 26 ротора 8 в рабочие измельчительные полости 25, что обеспечивает более хорошую степень сепарации, производительность по мелкой фракции и уменьшает энерго затраты на процесс помола. В результате расположения выходных отверстий каналов 15 дисков с их внешней стороны по окружности между билами 10 снижается влияние турбулизации, вих реобразования и трения частиц о поверхность дисков 9 на процесс сепарации, в результате чего снижаются удельные энергозатраты, повышается равномерность готового продукта, сни99жаетсн износ ударных элементов и повышается производительность мельницы и эффективность ее работы.Формула изобретения1. Центробежная мельница, содержащая ступенчатый корпус с ударнымиэлементами и установленный в немступенчатый дисковый ротор с билами,каждая последующая ступень которыхпо ходу перемещения материала выполнена большего диаметра, распределительный конус, загрузочный иразгрузочный патрубки, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью интенсификации и снижения энергоемкости процесса измельчения, внутри корпуса на торцовых стенках его выполнены кольцевые выемки, открытые всторону последней ступени,2. Мельница по п. 1, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения равномерности фракционного состава готового продукта и снижения износа ударных элементов, диски ротора выполнены с расширяющимисяв сторону последней ступени конусообразными полостями и со смонтированными в последних ударниками, а такжес расширяющимися к их периферии радиальными или наклонными каналами,причем торцы крайних дисков выполнены глухими, а профиль выходного отверстия полости предыдущей ступенидиска соответствует профилю входного отверстия последующей ступени.3. Мельница по п. 1, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения качества готового продукта,она снабжена соединенной с предпо-;:.следней ступенью корпуса и загрузочным патрубком разгонной трубой соэнакопостоянной кривизной и с увеличивающимся в сторону загрузочногопатрубка сечением, причем разгоннаятруба на разгрузочном участке соединена с предыдущей ступенью корпусапосредством отводящего патрубка внаправлении вращения ротора.