Устройство для измельчения материалов

.Кузька, И,П.См тут еьство СС 5/16, 198 И 6, аевмй Ы ь О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетеМ 1428466, кл, В 02 С 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛМАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к технике измельчения материалов и может найти применение в строительной, горнообогатительной и химической отраслях промышленности.Известна валковая мельница, содержащая чашу с расположенными в ней валками, кинематически связанными с вертикальным валом и механизмом прижима валков к чаше.Недостатком валковой мельницы является недостаточная эффективность измельчения хрупких материалов, так как более тяжелые (т,е, более крупные) куски материала отбрасываются центробежными силами к периферии чаши, а более мелкие многократно подвергаются воздействию валков. Кроме того, такая мельница сложна по конструкции и ненадежна в работе из-за жесткого присоединения валков к валу.Наиболее близким по технической сущности является устройство для измельчения материалов, содержащее загрузочное и выгрузочное приспособления, чашеобразный ротор, пропущенный через него вертикальный вал, шарнирно соединенный с осями(57) Использование: измельчение материалов в строительной, горнообогатительной и химической отраслях промышленности. Сущность изобретения; устройство содержит чашеобразный ротор с пропущенным через него вертикальным валом. Вертикальный вал шарнирно соединен с осями вальцов. Вальцы расположены над боковой поверхностью чаши, Угловые скорости вращения вертикального вала и чаши не равны, Вертикальный вал соединен с осями вальцев с помощью гибких элементов и муфты регулируемого крутящего момента, 4 ил,вальцев, расположенными над боковои конусной поверхностью чаши, причем вал установлен с возможностью вращения с угловой скоростью, не равной угловой скорости вращения чаши. В этом устройстве прижим вальцов к чаше осуществляется не только гравитационной силой, но и центробежной, Шарнирное соединение вальцев с валом позволяет повысить надежность устройства.При повышенной угловой скорости чаши крупные куски материала могут быть прижаты к ее периферийным участкам за пределами вальцев (за счет центробежной силы) и не участвовать в процессе измельчения. Кроме того, при измельчении хрупких материалов не полностью используется энергия, сообщаемая частицам материала вращающейся чаши (отсутствует процесс измельчения частиц при жестком соударении с неподвижнойповерхностью).Несмотря на шарнирные соединения вальцев с валом возможна поломка устройства при наезде их на крупные куски материала. Устройство отличается повышенным расходом энергии, так как выгрузка измельченного материала осуществляется воздуходувкой.Цель изобретения - интенсификация процесса измельчения и повышение надежности устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство для измельчения материалов, содержащее загрузочное и выгрузочное приспособлениячашеобразный ротор, пропущенный через него вертикальный вал, шарнирно соединенный с осями вальцев, расположенными над боковой конусной поверхностью чаши, причем вал установлен с возможностью вращения с угловой скоростью, не равной угловой скорости вращения чаши, снабжено неподвижными лопастями, установленными над чашей по ее периферии, причем вал соединен с осями вальцев с помощью гибких элементов и муфты регулируемого крутящего момента и установлен с возможностью вращения с угловой скоростью щ, определяемой по зависимости 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 0,111-- ,гйрсозагде ос - допустимое напряжение сжатия зерен измельчаемого материала;г - радиус вальца;Я - радиус вращения центра тяжестивал ьца;р - плотность материала вальца;а - угол наклона образующей конической поверхности чаши к оси вращения.Установка неподвижных лопастей над чашей позволяет интенсифицировать процесс помола хрупких материалов (за счет их ударчого разрушения при соударении о лопасти). Конструкция позволяет измельчать материалы при любых(даже очень больших) угловых скоростях (благодаря наличию неподвижных лопастей), причем с увеличением этой скорости растет эффективность процесса измельчения.Соединение вала с осями вальцев гибкими элементами через муфту регулируемого крутящего момента обеспечивает надежную работу устройства.На фиг. 1 изображено устройство для измельчения материалов; на фиг. 2 - схема взаимодействия вальца с зернами материала; на фиг. 3 и 4 - схема усилий, действующих на вальцы в вертикальной и горизонтальной плоскостях,Устройство для измельчения материалов (фиг, 1) содержит корпус 1 с бункером 2 и выгрузочным патрубком 3, а также полу- муфту 4, закрепленную на валу 5 и соединенную гибкими связями (канатами 7) с вальцами 6. Внутри вальца 6 канат 7 закреплен на упорном подшипнике 8, установленном на упругой (резиновой) втулке 9. Полумуфта 4 вместе с фланцем 10 вала 5, пружиной 11 и втулкой 13 образуют фрикционную муфту регулируемого момента. Коническая чаша 14 установлена с возможностью вращения в корпусе 1 и соединена ременной передачей15 с двигателем 16, Вал 5 также соединенременной передачей 17 с двигателем 16, причем передаточные отношения ременных передач 15 и 17 различны. На боковой поверхности корпуса 1 предусмотрено сито18. На внутренней поверхности стенок корпуса 1 закреплены лопасти 19.Принцип работы устройства следующий.После включения двигателя 16 чаша 14 и вал 5 с вальцами б приводятся во вращательное движение. Так как вал 5 вращается с большей угловой скоростью вчем чаша 14 в 1, вальцы б обкатываются по конической поверхности чаши. Измельчаемый материал из бункера 2 поступает в центральную часть чаши 14 и за счет центробежной силы транспортируется вверх в зону движения вальцов 6.Вальцы раздавливают зерна материалов за счет прижима их к конусной поверхности чаши 14 под действием центробежной силы и истирают их за счет проскальзывания вальцов относительно чаши 14. Предварительно измельченный материал поддействием центробежной силы, обусловленной вращением чаши 14 и вальцов б, поступает в верхнюю часть корпуса 1. Здесь он соударяется с.неподвижными лопастями 19, частично разбивается и падает вниз, Измельченный материал через сито 18 поступает в патрубок 3. Тонкая фракция измельченного материала под действием центробежных сил также отбрасывается к периферии корпуса 1 и удаляется через сито 18. При этом в центральной части мельницы появляется небольшое разряжение (порядка 20 мм вод, столба), а на периферии -избыточное давление воздуха.Устройство отличается высокой надежностью в работе, Так при попадании кусков недробимого материала в чашу 14 вальцы 6перескакивают через эти куски за счет наличия гибких связей 7. За счет соударения вальцов с кусками недробимого материаласкорость вращения их уменьшается, что приводит к срабатыванию предохранительной муфты, Кроме того, наличие упругой втулки 9 смягчает (демпфирует) удары вальцов об эти куски.1736605 На фиг. 2 изображена расчетная схема раздавливания зерен материала 20 вальцами 6. Угол захвата зерен материала оп ределяется по зависимости у Для простоты расчета принимаем, что один валец давит равномерно на поверхность К, равную 5 К=Я,(2) 01 А г - г 1- 1 где- длина вальца;Я - длина дуги, ограниченная углом захвата у вальцом зерен материала (фиг. 2).Тогда при где г и г 1 - радиусы вальца и зерен материала, 10На фиг. 3 изображена схема усилий, действующих на вальцы 6. К центру тяжести вальца (точка 02) приложены центробежная сила Ф, вес вальца 6, реакции опоры (чаши 14) от центробежной силы М, а также усилие 15 натяжения каната Т. Раздавливание материала происходит под действием силы Й, а весом вальца 6 можно пренебречь, так как реакция опоры от этой силы незначительна по сравнению с силой й, 20На фиг. 4 изображена схема расположения усилий, действующих на валец в горизонтальной плоскости. Здесь Т 2 и й 2 - проекции силы Т и М на горизонтальную плоскость; Р - движущая сила, обусловлен ная вращающим моментом на валу 5; Р - сила, обусловленная сопротивлением измельчаемого материала перекатыванию вальца. При соударении вальца с недробимым материалом он отклоняется от послед него в горизонтальной и вертикальной плоскостях (перескакивает через недробимый кусок материала), При этом валец 6 поворачивается в горизонтальной плоскости на угол р и занимает положение, изо браженное пунктирной линией, В этом положении вальца возникает крутящий момент М,р, равный произведению усилия Ф на плечо(фиг, 4). Если МкрМм (где Мм - предельный крутящий момент муфты), то. 40 происходит поворот муфты на некоторый угол, а валец будет стремиться занять прежнее положение, при котором ось ролика совместится с осью вращения (точкой 0) благодаря действию центробежной силы 45 Ф, максимальное значение которой соответствует радиальному расположению оси вальца, Приведем расчет угловой скорости в вальцов, необходимой для создания центробежной силы Ф, обеспечивающей раз давливание зерен материала.На опорную поверхность действует нормальная сила Й, равная йосК будет соблюдаться условие раздавливания зерен материала. Здесь о - допустимое напряжение сжатия; К - поверхность опирания вальца на материал. Так как Ф=гп аР й,(4) то, подставив значение массы т вал ьца,имеем п 1= лГ 2 р,Ф=ЛГр йР ЙОткудаК=дг 2 раР В соза,(5)(7) Из треугольника АО 1 В (фиг, 2) видно, что длина дуги Я не намного отличается от стороны треугольника АВ. Поэтому для простоты расчета принимаем Я=АВ, (8)Из треугольника АО 1 В имеем АВ.=О 1 Взи у,(9) где у- угол захвата зерен материала вальцами. г 1 - средний радиус зерен материала.Подставив значение 01 В в уравнение (9), имеем АВ=(г+г 1)зи у .Так как АВ=Я (8), то й= Фсоз а, (1) 55 Я=(г+г 1)зи у(12) где а - угол наклона оси вальца к оси вра- Приняв предельно допустимое значещения (фиг. 3). ние угла у =16 40 по (4), имеем(23) рисова 5 ив , г и поделив ч 125 сгс ок От Я=(г+г 1)зп 1 640=0,2874(г+г 1) (13) Подставив в уравнение (2) значение Я,имеем К= 0,2874(г+г 1), (14) Подставляем значения й и К в уравнение (3) лт 2 рР аРсоза = дс ф0,2874(г+г 1). (1 5)Откуда имеем(16 г 2 рисова Из условия захвата зерен мльцами (при у=16 40) определимое соотношение размеров г и Из треугольника 01 АВ имеем ставив значение г 1 в формулу:О,111 (25)гйрсояаПриведем пример конкретного испол нения способа. Исходные данные; измельченный материал - гранит; о,=120-260 МПа; принимаем сгс =190 МПа; радиус вальца г=0,08 м; радиус вращения центра тяжести вальца В=О,З м; плотность материала 10 вальца, выполненного из износоустойчивойв условиях абразивного износа стали марки 110 Г 13 Л, р=7,85 10 кг/м; а=45 - угол наклона образующей чаши относительно вертикального вала,Определяем угловую скорость вальцов(по формуле 25) Для устройства с 8=0,25 м, г=0,075 а=45 для измельчения гранита необход мая угловая скорость вальцов Устройство отличается высокой эффективностью измельчения, обусловленной не только воздействием вальцов на зерно материала, но и их разрушением за счет соударения с неподвижными лопастями и эффективным удалением измельченного материала,Устройство обладает повышенной надежностью в работе благодаря креплению вальцов к вертикальному валу через муфту регулируемого крутящего момента с помощью стальных канатов, Несмотря на простоту конструкции отсутствие специальных устройств для подачи газа избыточного давления) обеспечивается надежное удаление измельченного материала за счет вращения чаши и создания избыточного давления пылевоздушного потока при быстром вращении вальцов.Наличие неподвижных лопастей внутри корпуса устройства позволяет добавочно разрушать материал за счет ударного взаимодействия с лопастями и падения на дно чаши зерен материала,Формула изобретения Устройство для измельчения материалов, содержащее загрузочное и выгрузочное приспособления, чашеобразный ротор,пропущенный через него вертикальный вал, шарнирно соединенный с осями вальцев, расположенными над боковой конусной поверхностью чаши, угловая скорость враще- ния которой не равна угловой скорости вращения вала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса измельчения и повышения надежности устройства, оно снабжено неподвижными лопастями, установленными над чашей по ее периферии, причем вал соединен с осями вальцев с помощью гибких элементов и муфты регулируемого крутящего момента, а угловая скорость в вращения вала определена из зависимости и 0,111 чгйрсоыгде о, - допустимое напряжение сжатия зерен измельчаемого материала;г - радиус вальца;В - радиус вращения центра тяжести 10 вальца;р - плотность материала вальца;а - угол наклона образующей конической поверхности чаши к оси вращения.дактор И,Касарда Те Корректор О.Кравцова оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1850 Тир ВНИИПИ Государственного 113035, Подписноемитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ Ссква, Ж, Раушская наб., 4/5