Устройство для измельчения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 19/00, 17/1 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ еской механик Шуляк,й и А. А. Ширяев во СССР 04, 1984.3446,(21) 4219885/29-33(71) Институт геотехниАН УССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ (57) 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 1Изобретение 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,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 меотраслях 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. нее - 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, уменьшают толщину слоя мелющей среды и вызывают в ней интенсивные дифференциальные послоевые 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 работу3сил трения-скольжения в барабанных мельницах. Поэтому целенаправленное возбуждение таких колебаний в загрузке сущест.венно повышает эффективность помола.На фиг. 1 - 3 схематично изображеныциклограммы произвольной точки барабан 5ной помольной камеры, силы, действующиена мелющие тела, и контуры мелющей среды(для равномерно вращающегося барабана,неравномерно вращающегося барабана ибарабана, совершающего поворотные коле- Обания); на фиг, 4 - 7 - кинематические схемы мельницы для реализации способа измельчения в движущемся по круговой траектории барабана, совершающем при этомнеравномерное вращение (фиг. 4) или поворотные колебания (фиг, 5); а также мельницс барабаном, совершающим чисто поворотные колебания (фиг. 6) и неравномерноевращательное движение (фиг. 7) с неподвижной осью; на фиг. 8 - конструктивнаясхема устройства для реализации способа, 20иллюстрирующего работу устройства,Устройство работает следующим образом.В помольную камеру загружают материал и мелющие тела. Затем помольную камеруприводят в движение (неравномерное вращение). За счет соударения мелющих тел,их послойного относительного перемещенияи перемещения относительно стенок помольной камеры происходит измельчение материала. Движение помольной камеры можетисчерпываться неравномерным периодическим вращением или сочетаться с другимивидами движения, например, круговымиколебаниями. В последнем случае процессизмельчения происходит наиболее интенсивно, Поворотные колебания помольной камеры существенно увеличивают подвижностьмелющих тел за счет воздействия на нихтангенциальной по отношению к поверхностипомольной камеры инерционной силы (г,)переменной величины и направления, Этасила значительно увеличивает скоростьскольжения мелющих тел относительно помольной камеры (что приводит к положительному эффекту даже в случае, когда загрузка представлена одним массивным телом) и скорость межслоевого скольженияв массе мелющих тел, способствуя интен-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 0помольной камерой 1 и обечайкой 5 рамыс возможностью вращения вокруг собственной оси. Рама 3 установлена на эксцентриковых валах 6, размещенных в подшипниковых узлах станины 9. На помольной камере 1 жестко крепится один конец звена, леременной длины 7, другой конец которого сб=единен с шарниром 8, установленным настанине 9. В случае, изображенном на фиг, 4, агс( - Дополнительные силы К Р. инерции,создаваемые неравномерным вращательным движением камеры, существенно интенсифицируют движение мелющей среды в тангенциальном направлении, вызывая послойные движения в загрузке. В конструкциях, изображенных на фиг. 2,6, 7, неравномерное периодическое враща тельное-движение реализуется в чистом виде. Кривошип 6 вращается с постоянной угловой скоростью в, вызывая неравномерные шарнир О находится внутри круга, описан. ного центром масс помольной камеры, т. е, ОО=Р(Р, где Р - радиус-эксцентриситет эксцентриковых валов. На фиг. 5 изображен противоположный случай, когда Р)Р. На фиг. 6 и 7 изображены схемы устройства, в которых шатун переменной длины шарнирно 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 шарниром 7 кривошипа (эксцентрикового вала) 6. Устройство на фиг. 6 от устройства фиг. 7 отличается соотношением г и Я,Мельница работает следующим образом.Эксцентриковые валы 6, вращаясь с угловой скоростью а, посредством рамы 3 сообщают помольной камере 1 движение по круговой траектории. Этот тип движения при фиксированной ориентации помольной камеры в пространстве создает переменный вектор нормальных к поверхности барабана сил инерции, действующих на мелющую загрузку 2, вызывая интенсивные соударения мелющих тел между собой и с помольной камерой, Попадающие между мелющими телами 2 частицы материала измельчаются. В данной конструкции ориентация помольной камеры в процессе ее движения по круговой 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 задается углом отклонениязвенаот вертикали. Переменность длины связующего звена 7 - необходимое условие неравномер. ности 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 уголмонотонно 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 углом5врашения связующего звена переменной длины 5, а вместе с ним и неравномерные периодические вращения помольной камеры 1.В конструкции на фиг. 7 (Р(Я) имеют место неравномерные вращения камеры в одном направлении, а на фиг. 6 (Р)Я) изображена конструкция, реализующая поворотные колебания в чистом виде. Качественные отличия в распределении мелющей среды по обьему помольной камеры в традиционных барабанных шаровых мельницах и в мельницах предлагаемой конструкции, реализующих чисто неравномерные периодические вращения, приведены на фиг. 1 - 3. Применение устройства для измельчения твердых материалов позволяет существенно интенсифицировать движение мелющих тел в помольных камерах 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 меньших габаритов. Это обусловлено, вопервых, самим фактом возникновения тангенциальных инерционных сил, порождаемых неравномерными вращениями помольной камеры и способствуюших передаче в мелющую среду периодических тангенциальных инерционных импульсов, интенсифицируюших даже при незначительных неравномерных врашениях 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 зас 6счет увеличения частоты вращения привода.При этом отдельное мелюшее 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 мелюших тел возможно реализовать режимы типа водопадного в барабанных мельницах, но со значительно О большими скоростями падения мелющихтел, обусловленных не столько ускорением, сколько большой начальной скоростью отрыва тела от поверхности барабана. Наконец, интенсивность помола по сравнению с барабанными равномерно врашаюшимися мельницами сушественно увеличится, так как цикличность процессов в предлагаемом способе и устройствах в 2 п раз выше, где и - отношение частоты неравномерных периодических вращений к частоте врашения 2 О обычных мельниц.Предлагаемая конструкция мельницыпозволяет довольно просто осушествить неравномерное периодическое врашение помольной камеры (в случае инерционных мельниц - без дополнительного привода).25формула изобретения Устройство для измельчения, включающее станину, помольную камеру, установленную с возможностью врашения вокруг своей оси и эксцентриковый приводной механизм, отяичаюиееся 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.Составитель О. СамохинаРеда кто р С. Патру шев а Техред И. Верес Корректор В. РоманенкоЗаказ 1379/7 Тираж 544 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 10