Способ измельчения материалов и устройство для его осуществления

(19) (11) С 19 1)5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ институт П,И.Ванке 2.МАТЕ РИАОСУЩЕСТ бщают одищему телу и аздавливамежду наГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство ССМ 165071, кл, В 01 С 19/20, 196(54) СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГОВЛ ЕНИЯ(57) Сущность изобретения; соонаковую угловую скорость мелюизмельчаемому материалу, Рние зерен материала ведут Изобретение относится к технологии измельчения материалов и может найти применение в строительной и горнообогатительной отраслях промышленности.Известен способ измельчения материалов раэдавливанием между двумя наклонными поверхностями, осуществляемый на щековых дробилках.Недостатками такого способа и устройства являются дискретный характер работы мельниц, большая удельная мощность, потребляемая для измельчения материала, . значительная металлоемкость и недостаточная надежность их работы из-за жесткой кинематической связи рабочего органа с приводом,Наиболее близким по технической сущности является способ измельчения материала, преимущественно цементного лоннымисходящимися поверхностями, Величи б в 1,71/К где В - радиус емкости, р - плотность измельчаемого материала; ре - плотность металла корпуса;д - толщина корпуса (о) - допустимые напряжения металла корпуса; 2 а - угол между сходящимися наклонными поверхностями. В устройстве для измельчения материала мелющее тело выполнено в виде емкост 1. Емкости состоят из двух полуэллипсоидов, обращенных плоскостями больших диаметров навстречу друг другу со встроенными по периметру этих диаметров сменными коническими дисками, образующими регулируемый зазор. 2 с.п, ф-лы, 2 ил. клинкера, путем подачи зерен материала в корпус измельчителя и силового,воздействия на них мелющего тела, подверженного воздействию центробежного поля.Недостатком этого способа является сравнительно высокий расход энергии, частично затрачиваемый на трение мелющего тела о корпус измельчителя.Наиболее близким по технической сущности является устройство для измельчения материала, преимущественно цементного клинкера, содержащее цилиндрический корпус с приводом и мелющим телом, Измельчение материала осуществляется за счет раздавливания и истирания материала при наезде на него мелющего тела, выполненного в виде вращающихся лопастей, прижимающихся к стенкам корпуса центробежным полем.ю( ого материпуса; угол между сходяерхностями,мися наклоными и тенсивно извоздействию сил, причем ости увеличиматериала. ла непрерыврован, в заданных ьчение матеьницы,обра- самои враТакая конструкция мельницы значительно проще и надежней в работе, чем щековая, так как в ней отсутствует жесткая кинематическая связь мелющего тела с приводом.Основным недостатком конструкции является сравнительно высокий удельный расход энергии, затрачиваемой на измельчение материала из-за трения лопастей о корпус измельчителя и трения их в местах соединения с пальцами, Надежность мельницы недостаточно высокая, так как при попадании недробимого материала под лопасти может произойти их поломка,Цель изобретения - снижение удельного расхода мощности, потребляемой на измельчение,Поставленная цель достигается тем, что в способе измельчения материала, преимущественно цементного клинкера, путем подачи зерен материала в корпус измельчителя и силового воздействия на них мелющего тела, подверженного воздействию центробежного поля, согласно изобретению, сообщают одинаковую угловую скорость мелющему телу и измельчаемому материалу, а раздавливание зерен материала ведут между наклонными сходящимися поверхностями, причем величину угловой скорости выбирают в пределах: где оеж - допустимое напряжение материала;В - радиус емкости,рм - плотность измельчаемала;ре - плотность металла корд - толщина корпуса;д - допустимые напряжения металлакорпуса;2 а - щи Такой способ позволяет ин мельчать материал благодаря значительных центробежных наклонные сходящие поверхн вают усилия раздавливания Процесс измельчения материа ный и может быть автоматизиВыбор угловой скорости пределах обеспечивает измел риала и надежную работу мел Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измельчения материала, преимущественно цементного клинкера, содержащее цилиндрический корпус с приводом и мелющим телом, согласно изобретению, мелющее тело выполнено в виде емкости, состоящей из двух полуэллипсоидов, обращенных плоскостями больших диаметров навстречу друг другу со встроенными по периметру дисками, образующими регулируемый зазор, Такая конструкция мельницы позволяет проводить измельчение материала центробежными силами, раздавливающими зерна материала в наклонных стенках емкости.В патентной и научно-технической литературе не встречается описание способа измельчения материала за счет раздавливания его зерен под напором материала, на который воздействуют центробежные силы,причем раздавливание зерен ведут в наклонных сходящихся поверхностях. Не встречается также описание устройства, позволяющего осуществить измельчение предлагаемым способом, Поэтому полагаем, что предлагаемая совокупность признаков отвечает критерию "новизна". Эта совокупность признаков проявляет новые свойства, т,е. обеспечивает снижение расхода удельной мощности, Следовательно, предложенная совокупность признаков соответствует критерию "существенные отличия",На фиг.1 изображен способ измельче 35 ния материала и устройство для измельче ния материала; на фиг.2 - схема усилий действующих на зерно.Способ измельчения заключается в том,что зерна материала под действием центро бежной силы и подпора других зерен материала поступают в наклонные сходящиеся поверхности и раздавливаются этими силами до величины, равной или меньше зазору между этими поверхностями, затем выгру жаются через этот зазор.Мельница состоит из цилиндрическогокорпуса 1, привода 2, мелющего тела, выполненного в виде емкости, образованной двумя полуэллипсоидами 3 и 4, Полуэллип соиды 3 и 4 скреплены стяжками 5, Конические диски 6 из износоустойчивой стали марки 110 ГЗЛ закреплены к полуэллипсоидам 3 и 4 и образуют зазор и, Для подачи материала в мельницу предусмотрен бун 55 кер 7, а для выгрузки измельченного мариала - лоток 8.м Способ осуществляют следующим, Засыпанный в бункер 7 материаком поступает в емкость (фиг,1). П(16) Итак, по ф нимальная угл для измепьче дел угловой с прочностью е а 1 и г щении емкости материал под действиемцентробежных сил отбрасывается к ее периферийным участкам. Под напором материала, находящегося ближе к центру емкости,обусловленного центробежными силами, 5действующими на материал, зерна раздавливаются о конические диски 6. Измельченные зерна материала (диаметр которыхменьше зазора между полуэллипсоидами 3и 4) удаляются в корпус 1 и дополнительно 10разбиваются о его стенки (за счет центробежной силы). Из фиг.2 видно, что благодаряналичию наклонных сходящихся поверхностей (конических дисков 6) усилие раздавливания зерен Р превышает усилие напора 0 15материала, действующее на раздавливаемое зерно за счет центробежной силы. Определим параметры центробежного поля,необходимые для измельчения материала(фиг.2). На зерно материала 9, защемленное 20между наклонными сходящимися поверхностями (коническими дисками 6), действуютсилы: центробежная сила Ф, усилие напораматериала, находящегося ближе к центрумельницы 0; усилия раздавливания частицы 25Р, являющиеся реакциями конических дисков 6.Учитывая тот факт, что усилие напора 0намного превышает центробежную силу отодиночного зерна, силой Ф пренебрегаем. 30Тогда,0= щйР йс (1)где а - масса материала, расположенногов слое за раздавливаемым зерном; а- угловая скорость вращения емкости; Вс - 35средний радиус слоя материала, расположенного за раздавливаемым зерном,Ч (2)где рм - плотность материала; Ч - объемслоя материала, расположенного за раздавливаемым зерном.Масса слоя зерен материала, расположенного за раздавливаемым зерном будетравна (согласно фиг.1)а=а 1 (3) 45где в 1 - масса одного зерна; г - количествозерен в слое материала, расположенного за.раздавливаемым зерном. Принимаем, чтозерна материала имеют форму цилиндра диаметром с и длиной= 1,5 б. Тогда йб(фиг,1)Подставив в формулу (3) значениимеемйб Ъ В йб Йь0,375 с 0,375 Подставляем в формулу (1) значение ауг р0Р" РВс, Р) Но так как Ис = - Й, то подставив зна 1чение Яс в формулу (7), имеем, , ахеи ,0,375 2 0,75Усилие О, действующее на зерно, вызывает со стороны конических дисков 6 реакцию Р, равную (фиг.2)Р 02 зи агде 2 а- угол между образующими конических дисков 6.Подставив в формулу (9) значение О, имеем Р - 0,75 2 зи а 1,5 зи а(10) Условие разрушения материалаР Р (11) где Р - усилие, необходимое для раздавливания зернаР = Осж Е (12) где Е - площадь поперечного сечения зерна, воспринимающая усилие раздавливания Р; псж - допустимое напряжение сжатия зерен материала. Зерно материала в виде цилиндра ( = 1,5 с и б) испытывает напряжения сжатия в продольной плоскости (вдоль оси вращения цилиндра), т.е. Р = б = 1,5 с б Тогда Р будет равноР=1,5 б псж (14)Приравняв значения Р в формуле (10) к значению Р в формуле (14), имеем ш=У д,.г .,г подставив числовое значение ж, имеем ормуле (16) определяется миовая скорость щ, достаточная ния материала. Верхний прекорости емкости обусловлен е стенок. Емкость представляа 1 -2 созаЗдесь 2 а - угол между конически14 и, для которых имеет место -согласно зависимости (1), имеемо 2 - Ф= О, то значеачения о 1. Поочность проияжению а 2, пр ния о 2 значительно больш этому расчеты емкости н зведем по кольцевому на енебрегая значениями а 1, оУ"(о 1 (4) ь во внимание, что центро м и Фе возникают за сч мого материала и метал Если принят ежные силы ф масс измельчае м кости, т,е. ет лаельчаемого матеде рмое - плотности измриала и металла емкости; м - угловая скороть вращения емкости.На основании зависимостей (2), (3), (4) и формулы (6), имеем(р, 4 в -рЪ 9 вп сс )01, 7)Я р 2рмулы (7) находим максимально допуе значение угловой скорости Из фо стимо,71В 8 ет собой оболочку вращения толщиной д, подверженную действию центробежных сил и сил тяжести. Так как силы тяжести на порядок меньше сил инерции (центробежных сил), то ими при расчете оболочки на прочность пренебрегаем,Напряжения в стенках оболочки вращения определяются по зависимости" +-Ф (1)Вгде а 1 - радиальные напряжения в оболочке; а - кольцевые напряжения в оболочке; г, В - радиусы кривизны в меридиальном направлении и радиус емкости (фиг,1); Ф - нагрузка, приходящаяся на единицу площади оболочки, возникающая от действия центробежных сил,Согласно принципа Даламбера (фиг,2), находим зависимость между о 1 и ФФ(ст 1 = 210 МПа для стали 45 Ха = 15 сфж= 40 МПа (для клинкера)з п 15 = 0,259 соз 15 = 0,96 10 0 847 Имин 0,8шмин =О,5+3 0,004 При 0,8 м, накормиммоин = 81 с Жмакс = 300 с О)макс = 188 сСпособ обеспечивает непрерывное измельчение материала, т,е. обеспечивает достаточно высокую производительность помола при минимальном расходе энергии, Это обусловлено воздействием центробежных сил на измельчаемый материал, размолом дефектных зерен материала и воздействием на зерна раздавливающих усилий от наклонных стенок, превосходящих центробежные усилия. Следует 35 отметить, что часть предварительно измельченных зерен под действием центробежных сил отбрасывается к внутренней поверхности корпуса 1 и измельчается добавочно за счет ударов об эту поверхность, 40 Устройство отличается простотой конструкции и высокой надежностью в работе.Так в ней отсутствуют звенья с жестким силовым замыканием (как у щековой дробилки), движение материала внутри емкости 45 осуществляется исключительно в радиальном направлении с небольшой скоростью (так как угловые скорости поверхностей емкости и материала при больших центробежных усилиях одинаковы), т,е. износ стенок 50 емкости минимальный. Кроме измельченияматериала, она осуществляет выдачу материала заданного гранулометрического состава формируемого размером высоты зазора Ь. Предлагаемая конструкция уст ройства превосходит по основным показателям щековые дробилки (т,е, она менее металлоемка и потребляет меньше энергии на единицу измельченного продукта, имеет меньше габаоитные размеры при одинаковой производительности со щековой дробилкой), Кроме того, мельница позволяет измельчать не только хрупкие материалы (типа клинкера), но и вязкие (например, глину, известь и пр.), Сменные коническиедиски, на поверхностях которого происходит измельчение материала выполнены из износостайкай стали марки 110 ПЗЛ, чта позволяет повысить долговечность ее работы и ремонтапригодность; Формула изобретения 1. Способ измельчения материалов, преимущественно цементного клинкера, путем подачи зерен материала в корпус измельчения и силового воздействия на них мелющего тела, подверженного воздействию центробежного поля, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения удельного расхода мощности, потребляемой на измельчение, сообщают одинаковую угловую . скорость мелющему телу и измельчаемому материалу, а раздавливание зерен материала ведут между наклонными сходящимися поверхностями, причем величину угловой скорости выбирают в пределах ГоЬ зла свс /Ъ.р - 1 гт саз а1,711Ре + - у Ъ В зл агде ок - допустимое напряжение из. мельчаемаго материала; Я - радиус емкости; р - плотность измельчаемаго 10 материала; р - плотность металла корпуса;д - толщина корпуса, с - допустимые напряжения металла корпуса; 2 а - угол между сходящимися наклонными поверхностями,2. Устройство для измельчения матери ала, преимущественно цементного клинкера, содержащее цилиндрический корпус с приводом и мелющим телом, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью снижения удельного расхода мощности, патребляе мой на измельчение, мелющее тело выполнено в виде емкости, состоящей из полуэллипсоидов, обращенных плоскостями больших диаметров навстречу друг другу со встроенными по периметру этих диамет рав сменными коническими дисками, образующими регулируемый зазор.1729587 Составитель Н. ИльиньТехред М.Моргентал Корректор И. Муск актор И, Сегляни оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 аказ 1461 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5