Центробежная мельница

ПИСАН ИЗОБРЕТЕН К ПАТЕН Комитет Россиискои Федераци о патентам и товарным зна(72) Вязовченко ПА Малиновский ЕК; Чижов В,В;Кваша В.Б; Хрусталев ЕН.(73) Вязовченко Павел Андреевич(57) Использование: в промышленности, использующей тонкий помол исходного материала в центробежных мельницах Сущность изобретения:-.центробежная мельница состоит из корпуса 1 с водянойрубашкой с проточной водой Выходной патрубок 5рубашки оснащен регулируемым расходомером 6,Рабочая камера 7 оснащена датчиком 8 замера Ое) КЯ (и) 2004328 И (Я 2) 5 802 С 1 14 В 2 1 66В 02 19 20 температуры Внутри камеры вертикально установлен ротор 14, включающий приводной вал 9 на подшипниковой опоре 10 в подвещеннаи состоянии По высоте закреплены опорные диски 11, на осях 12 которых установлены мелющие элементы 13 в форме сегментов. Диски 11 образуют с поверхностью камеры уменьшающейся сверху вниз зазор. Мелющие элементы имеют промежуточный цилиндрический участок концентрично расположенный относительно поверхности камеры с зазором, соответствующим степени дисперсности помола и уменьшающимся сверху вниз, а также с верхней скошенной частью, образующей заходный зазор, равный зазору между вышележащими диском и поверхностью камеры 5 ил,Изобретение относится к промышлен- мелющие элементы имеют в вертикальном ности, связанной с тонким измельчением сечении рабочую поверхность в форме сегисходной сырьевой массы в мокром и сухом мента, соприкасающуюся с камерой по лисостоянии. нии его толщины, ось вращения каждогоИзвестна центробежная мельница, 5 мелющего элемента и его центр тяжести включающая станину с кольцевой футеров- смещены относительно радиальной оси ликой, корпус с крышкой, вертикальный вал с нейной симметрии элемента в противопораспределительной тарелью и установлен- ложные стороны, центр тяжести элемента ные на осях-маятниках свободно вращаю-смещен от оси его вращения в сторону, прощиеся ролики, при этом вертикальный вал 10 тивоположную направлению вращения ровыполнен составным и содержит подвиж- тора, а отношение радиуса внутренней ную в осевом направлении деталь в виде обечайки камеры к радиусу рабочей части втулки, сдвиг которой в сторону ограничен мелющего элемента находится в соотношерегулируемым упором, а оба конца осей ро- нии больше единицы,ликов шарнирно соединены с вертикальным 15 Недостатком известной центробежной валом и деталью, а нижние концы соедине- мельницы является невозможность регулины через поводки, причем края крышки кор- рования температурного режима помола в пуса выполнены наклонными, верхняя часть рабочей камере в связи с замкнутостью вовнутренней поверхности кольцевой футе-дя ной рубашки и отсутствием устройств для ровки имеет чашеобразную форму, а верти замера температуры в рабочей камере, Гокальный вал соединен с регулируемым ризонтальное расположение ротора позвоупором через трехступенчатую коробку пе- ляет производить помол только сухих редач. материалов и мельница не предназначенаНедостатком известной центробежной для мокрого измельчения материалов. Намельницы является низкая дисперсность 25 дежность работы мельницы невелика и запомола частиц материала, так как дробле- висит от долговечности уплотнителей опор ние идет за счет преимущественного раэ- приводного вала. Конструкция инерциондавливания при прокатывании роликов по ной мельницы выполнена в односекционобечайке и наличии между ними измельчае- ном варианте, что не гарантирует заданную мого материала, Регулирование зазора З 0 тонину помола и требуемый спектр грануломежду роликами и обечайкой осуществляет- метрического состава, независимые от вреся за счет кинематики привода, а не центро- мени пребывания исходного материала в бежной силой, при этом преимущественно рабочей камере. Выполнение радиуса внут- энергетические затраты процесса помола ренней обечайки камеры большим, чем материала идут на раздавливание частиц З 5 радиус рабочей части сегментальных мелю- вещества, а истирание частиц сдвиговой на- щих элементов не позволяет создавать эфгруэки происходит на 5-9;4, что не позволя- фективного истирания частиц материала до ет при малом времени нахождения требуемыхраэмеров,раздавленных частиц материала в рабочей Цель изобретения - упрощение и по- зоне производить их тонкий помол, Диапа вышение долговечности конструкции, позон измельчения материала составляет 40 - вышение степени дисперсности и 100 мкм. Коэффициент полезного действия однородности материалов при их мокром измельчителя мельницы мал и зависит от размельчении в требуемых температурных низкой удельной поверхности контакта ра- режимах.бочих поверхностей. Конструкция центро - Цель достигается тем, что в центробежной мельницы малонадежна из-за бежной мельнице, включающей закрытый низкой долговечности уплотнителей опор корпус с водяной рубашкой и рабочей цивертикального вала, многочисленных шар- линдрической камерой, внутри которой уснирныхсоединений,иэноскоторыхидетдо- тановлен приводной вал с подвижными статочно интенсивно. 50 мелющими элементами в форме сегментов,Наиболее близким по технической сущ- закрепленными симметрично в осях вращености к предлагаемому является центро- ния на опорном диске и образующих с прибежная мельница, включающая закрытый водным валом единый ротор, ротор корпус с водяной рубашкой и рабочей ци- установлен в рабочей камере на подшипнилиндрической камерой, внутри которой ус ковой опоре в подвешенном состоянии, танпвлен на двух опорах горизонтальный диски по высоте ротора установлены с приводной вал с подвижными мелющими уменьшающимся сверху вниз радиальным эле;лен 1 ами, закрепленными симметрично зазором к внутренней цилиндрической обев псдх вращения на опорном диске и обра- чайке рабочей камеры, сегментальная часть зуюдп 1 ли с приводным валом единый ротор, мелющих элементов выполнена с прпмежу 20043205 10 15 20 25 30 35 40 45 50 точным цилиндрическим рабочим участком, концентрическим по отношению к цилиндрической поверхности внутренней обечайки камеры и отстоящим от нее по высоте ротора на уменьшающуюся сверху вниз величину зазора, равного степени диспергирования материала до требуемой на выходе иэ камеры величины, и выполнена со скошенной верхней частью, образующей эаходный зазор с внутренней обечайкой рабочей камеры, соответствующий величине ее зазора с вышеустановленным диском, водяная рубашка корпуса выполнена с выходным патрубком для проточной воды с расходомером, а сам корпус снабжен датчиком замера температуры в рабочей камере.Установка ротора в рабочей камере центробежной мельницы на подшипниковой опоре в подвешенном состоянии, а дисков по высоте ротора с уменьшающимся сверху вниз радиальным зазором к внутренней цилиндрической обечайке рабочей камеры, а также выполнение сегментальной части мелющих элементов с промежуточным цилиндрическим рабочим участком, концентрическим по отношению к цилиндрической поверхности внутренней обечайки камеры и отстоящим от нее по высоте ротора на уменьшающуюся сверху вниз величину зазора, равного степени диспергироаания материала до требуемой на выходе из камеры величины, и выполнение ее со скошенной верхней частью, образующий заходный зазор с внутренней обечайкой рабочей камеры, соответствующий величине ее зазора с аышеустановленным диском, является новым по отношению к прототипу. Отличием от прототипа является и выполнение водяной рубашки корпуса с выходным патруб,ком для проточной воды, снабженным расходомером, а также снабжение корпуса датчиком замера температуры в рабочей камере мельницы.Исследование известных в науке и технике решений показало, что роторов мельниц в подвешенном состоянии на подшипниковой опоре с дисками, образующими с цилиндрической обечайкой рабочей камеры радиальный зазор, уменьшающийся сверху вниз, а также с сегментальной частью мелющих элемейтов, выполненной с промежуточным цилиндрическим рабочим участком, концентрически отстоящим от.цилиндрическбй поверхности внутренней обечайки рабочей камеры по высоте ротора на уменьшающуюся сверхувниз величину зазора, равного степени диспергирования материала до требуемой на выходе иэ камеры величины, не было обнаружено. Не обнаружено и выполнение сегментальной части мелющих элементов со скошенной верхней частью, образующей заходный зазор с внутренней обечайкой рабочей камеры, соответствующий величине ее зазора с вышеустановленным диском, а также выпо- нение водяной рубашки корпуса с выходным патрубком для проточкой воды, снабженным расходомером, и снабжение корпуса датчиком замера температуры в рабочей камере. В то же время только предложенная совокупность новых признаков и их взаимосвязь приводит к достижению поставленной цели.. НЪйдена центробежная мельница, содержащая корпус, ступенчатую чашу, патрубки авода и вывода материала, приводной аал, мелющие элементы с сегментальной ча-. стью, закрепленные на кронштейнах вводного патрубка, при этом отношение радиуса рабочей поверхности чаши к радиусу рабочей части мелющего элемента больше единицы.Сравнение совокупности свойств соаокупности признаков известного решения изаявляемого показало, что а известном решении вертикальное размещение приводного вала вращения ступенчатой чашипредусматривает нижние его подшипникааые опоры, защищенные от продуктов памола уплотнителями и вентиляторной крыльчаткой, установленной под чашей для отброса продуктов помола вверх, в то время как а предлагаемом решении подвешенное состояние ротора с подшипникоаой опорой наверху обеспечивает защищенность последней от продуктов помола и долговечность всей конструкции. Здесь нижняяопора для ротора не нужна, так как нижняячасть ротора является самоцентрующейся при ее скоростном вращении в процессе помола исходного материала, Выполнениесегментальной части мелющих элементов с радиусом меньшим рабочей поверхности чаши не позволяет производить необходимую степень истирания частиц продукта помола, достигаемую в предложенномрешении, когда сегментальная часть мелющих элементов выполнена с концентричнымучастком по отношению к цилиндрической внутренней обечайке рабочей камеры, Фигурный клиноаидный заходный паз на сегментальной частЬ мелющих элементов известного решения сложен а изготовлении, а постоянный радиу" сегментальнойчасти мелющих элементов по асей йх высоте не позволяет захватывать частицы продукта помола заданной степени диспергироозния как а предлагаемом техническом рещакц 1Это свидетельствует о том, что за аданное техническое решение, содержащее;1 сю101520 приведенную совокупность признаков, соответствует. критерию "существенные отличия".Положительный эффект достигается совокупностью всех прианаков, но причиной достижения поставленной. цели (упрощение и повышение долговечности конструкции, повышение степени дисперсности и однородности материалов при их мокром размельчении в требуемых температурныхрежимах) является сокращение подшипни- ковых опор ротора до одной путем подвешивания последнего в рабочей камере мельницы без значительного уплотненияэтой опоры от проникновения продуктов помола, что упрощает и увеличивает долговечность конструкции, Степень дисперсности иоднородность продукта помола повцшается до 5-0,5 мкм за счет. гарантированных зазоров, уменьшаюшихся сверху вниз между дисками ротора и цилиндрической обечайксй рабочей камеры, а также за счет установленного заходного. зазора на сегментной части мелющих элементов, равного зазору вышеустановленного диска с цилиндрической обечайкой рабочей камеры. Снабжение сегментальной части мелющих элементов цилиндрическим участком, концентрически расположенкым к цилиндрической обечайке рабочей камеры на величину требуемой степени диспергирования продукта помола, уменьшающейся сверху вниз по оси ротора, позволяет производить не только раздавливание, но и весьма эффективное растирание частиц продукта помола сдвиговыми усилиями, более продолжительно действующими на частицы продукта помола, что увеличивает степень их диспергирования и однородность продукта на выходе, Вцсвобождаемая энергия значительно разогревает корпус и продукт помола, однако водяная рубашка с проточной водой и расходомером позволяет регулировать температуру в рабочей камере по датчику замера температуры, установленному в рабочей камере. В предложенном устройстве при тонком помоле нескольких компонентов исходного материала в мокром или суком состоянии происходит их химическое взаимодействие при определенном температурном режиме, что позволяет на выходе из мельницц получать продукт помола с иовыми физико-механическими свойствами, отличными от исходного материала,На фиг. 1 показан общий вид центробежной мельницы; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - узел фиг. 1, на фиг, 4 - разрез Б-Б на фиг. 3: на фиг. 5- циклограмма движения мелющего элемента по раэ 30 35 40 50 55 вернутой цилиндрической поверхности обечайки рабочей камеры мельницы.Центробежная мельница состоит из корпуса 1, закрытого кожухом 2 с проточной водой 3 и входным и выходным патрубками 4, 5, последний иэ которых оснащен регулируемым расходомером 6, Рабочая цилиндрическая камера 7 в корпусе 1 оснащена датчиком 8 замера температуры, выполненного, например, в виде термопары, и внутри нее вертикально установлек приводной вал 9 на подшипниковой опоре 10 в подвешенном состоянии. По высоте приводного вала 9 горизонтально закреплены опорные диски 11, на осях 12 которых установлены вращающиеся сегментальнце мелющие элементы 13, симмегрично и попарно расположенные относительно оси приводного вала 9 и образующие с ним единый ротор 14, Опорные диски 11 выполнены с увеличивающимися сверху вниз диаметрами, образующими с внутренней цилиндрической обечайкой рабочей камеры 7 гарантированный уменьшающийся сверху вниэзазор Ьг 1 Л ггЛ гзЬЛг 5, Сегментальная часть мелющих элементов 13 выполнена с заходным, 15, промежуточным цилиндрическим 16 и выходным участком 17, отношение радиусов.кривизны первого и последнего из которых к радиусу внутренней обечайки рабочей камеры 7 составляет менее единицы, а цилиндрический участок 16 мелющих элементов расположен концентрично относительно цилиндрической обечайки рабочей камеры 7 и составляет с ней зазор, равкый задаваемой степени дисперсности частиц 18 продукта помола, уменьшающийся сверху вниз, При этом по высоте сегментальная часть мелющих элементов 13 выполнена со скошенной, например, по дуге окружности радиусом В, верхней частью, образующей заходный зазор Ь К 1 =- Ь 1, Ь Кг = Ьгг, Л Кз = Ьгэ, АК =-Ьг 4, ЬК 5 =Ьг 5 с внутреннейобечай кой рабочей камеры 7, соответствующий величине зазора последней с вышерасположенным опорным диском 11. Рабочая камера 7 корпуса 1 снабжена загрузочным бункером 19 и выходным патрубком 20 для продукта помола,Центробежная мельница работает следующим образом. Исходный материал в сухом или мокром состоянии (например, в виде суспензии) поступает через загрузочный бункер 19 в рабочую камеру 7 мельницы на верхний диск 11 вращающегося ротора 14, вращающегося с определенной частотой от электродвигателя через редуктор (не показаны), Центробежная сила отбрасывает2004328 10 5 10 15 20 25 30 40 исходный материал к внутренней цилиндрической обечэйке рабочей камеры 7 корпуса 1, где он попадает под собственным весом в зазор Ьг 1 между обечайкой камеры 7 и верхним диском 11 и далее - вниз через заходный зазор ЛК 1-Ь г 1 между верхней скошенной частью мелющих элементов 13 и обечайкой в заходной 15 и под цилиндрический 16 участки сегментных этих же мелющих элементов 13, где частицы исходного материала измельчаются под воздействием раздавливающих нормальных нагрузок Р и касательных сдвйговых нагрузок Р. Только достигнув необходимой степени измельчения частицы 18 продукта помола, двигаясь по спирали сверху вниз, последовательно подвергаются воздействию каждого ряда мелющих элементов 13, что обеспечивает иэмельчение материала до заданных технологий размеров при высокой степени однородности на выходе из рабочей камеры 7 через выходной пэтрубок 20. Определенный зазор Лг 1 , Ьг 5 между опорными дисками 11 и обечэйкой рабочей камеры 7 препятствует возможности транспорта неизмельченных частиц 18 материала от вышерасположенных к нижележащим рядам мелющих элементов 13. В процессе измельчения материала выделяется большая теплота, рэзогревающая материал помола и стенки корпуса 1 до значительных температур, величину которых регистрируют по датчику 8 и регулируют с помощью расходомера 6 на выходном патрубке 5 путем изменения расхода проточной воды 3, поступающей через входной патрубок 4 водяной рубашки 2 корпуса 1,Формула изобретения ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МЕЛЬНИЦА, содержащая закрытый корпус с водяной рубаш кой и рабочей цилиндрической камерой, установленный в последней ротор в виде вала с опорным диском, на котором симметрично закреплены на осях вращения мелющие элементы в форме сегментов, отличающаяся тем, что вэл установлен вертикально в верхней подшипниковой опоре, ротор выполнен с дополнительными диска ми с мелющими телами, установленными с основным по высоте вала с уменьшающимися сверху вниз радиальным зазором к . поверхности камеры, мелющие элементы Опытный образец центробежной мельницы диаметром рабочей камеры 350 мм с четырьмя рядами мелющих элементов на роторе изготовлена для тонкого помола исходных материалов до размеров 1-10 мкк. Производительность мельницы 50-100 кг/ч при скорости вращения ротора 200-600 об/мин и массой мелющего элемента 6 кг. Мощность привода составляет 4 кВт, раз-давливающее нормальное усилие - 1,28 кН при 400 об/мин от одного мелющего элемента. Количество мелющих элементов в ряду - 4. П ри испытании центробежной мельйицы в различных диапазонах температур производили помол: кварца, гранита, каолина, мела, активированных углей, торфа, окисных пигментов, ионообменных смол и др. Размер частиц после измельчения этих материалов составлял при 60-80 С от 0,5 до 5 мкм и в случае пластичных материалов от 1 до 10 мкм. Степень измельчения материалов может регулироваться изменением скорости вращения ротора. В предложенной мельнице впервые центробежные усилия мелющих элементов использованы преимущественно не на раздавливание; а на раскатывание и истирание частиц продукта помола тангенциальными сдвигающими усилиями.(56) Авторское свидетельство СССРМ 361811, кл. В 02 С 15/02, 1971.Патент ФранцииМ 2522988, кл. В 02 С 13/14, 1902.Авторское свидетельство СССРМ 165071, кл, В 02 С 15/14, 1962. выполнены с промежуточным цилиндрическим рабочим участком, расположенным концентрично поверхности камеры и с зазором,. уменьшающимся сверху вниз по высоте ротора, для обеспечения заданной степени диспергирования материала по высоте камеры, причем мелющие элементы выполнены со скошенной верхней частью, образующей заходный зазор с поверхностью камеры, соответствующий величине зазора между вышеустэнавленным диском и поверхностью камеры. водяная рубашка снабжена выходным патрубком для проточной воды с рэсходомером, а корпус снабжен датчиком замера температуры в рабочей среде.2004328 1 асиаюыйнт Составитель К.Волгареваубченко Техред М.Моргентал Корректор А,Обручар Реда кто Заказ 336 Тираж ПодписноНПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагар