РОТОРНО-ВОЛНОВАЯ МЕЛЬНИЦА

Устройство относится к мельницам для тонкого и сверхтонкого измельчения и активации материалов, а именно к роторно-волновым мельницам, и может быть использовано при производстве строительных материалов, для более полного раскрытия минералов при обогащении руды, в химической, металлургической и других отраслях промышленности.
Известна роторно-волновая мельница ударно-отражательного типа, содержащая корпус с отбойниками и дисковый ротор с билами.
(см. авторское свидетельство СССР №671838, кл. В02С 13/14, 1975 г.)
Мельница содержат дисковый ротор, на наружной поверхности которого размещены била, и цилиндрический статор, на внутренней поверхности которого размещены отражатели. Ротор вращается с большой скоростью, обеспечивающей высокую линейную скорость бил до 250 м/с.
Измельчение частиц происходит за счет их периодических ударов о била и преграды, а также за счет ударов частиц между собой.
Недостатком этого устройства является то, что в процессе измельчения часть частиц отбрасывается центробежной силой на периферию, что снижает эффективность измельчения.
Известна, также, другая роторно-волновая мельница, содержащая вертикальный замкнутый цилиндрический корпус, на внутренней цилиндрической поверхности которого расположены отражатели, вал, установленный по оси корпуса, привод вращения кинематически соединенный с валом и, установленный на валу ротор в виде перфорированного диска с билами, закрепленными на его периферии равномерно по длине окружности.
(см. авторское свидетельство СССР №1072890, кл. В02С 13/14, 1982 г.)
Данное устройство по технической сущности и достигаемому результату наиболее близко к предложенному и, поэтому, принято за его прототип.
Эта мельница состоит из ряда ступеней, на каждую из которых, через свой загрузочный патрубок подается исходное сырье. Измельчение материала происходит за счет последовательного его прохождения по ступеням мельницы, на каждой из которых частицы различной величины периодически подвергаются ударами билами и отражателями. Измельченный материал через разгрузочный патрубок выводиться из камеры.
Тем не менее, часть частиц по-прежнему остается крупными, что приводит к необходимости измельченный материал подвергать классификации и крупные фракции возвращать на доизмельчение. Все это усложняет процесс и повышает затраты энергии.
Техническим результатом разработки является улучшение качества измельчения и, соответственно, активации материалов за один цикл измельчения при одновременном сокращении затрат электроэнергии.
Указанный технический результат достигается тем, что роторно-волновая мельница, содержащая вертикальный замкнутый цилиндрический корпус, на внутренней цилиндрической поверхности которого расположены отражатели, вал, установленный по оси корпуса, привод вращения, кинематически соединенный с валом, и, установленный на валу ротор в виде перфорированного диска с билами, закрепленными на его периферии равномерно по длине окружности, дополнительно оснащена двигателем крутильных колебаний, кинематически соединенным с корпусом, била выполнены в виде прямоугольных пластин и закреплены на роторе с зазорами между отражателями и торцевыми стенками корпуса, а перфорация в диске выполнена в виде отверстий равномерно распределенных по окружности между периферией диска и валом.
Целесообразно выполнение отражателей в виде жестко закрепленных на внутренней цилиндрической поверхности корпуса прямоугольных бил.
Также целесообразно, выполнение отражателей в виде выступов треугольного сечения на внутренней поверхности корпуса.
Дополнительное оснащение роторно-волновой мельницы двигателем крутильных колебаний, кинематически соединенным с корпусом, позволяет создавать в камере волновые колебания, в результате которых частицы измельчаемого материала отбрасываются от стенок и отражателей навстречу частицам, получившим ускорение от бил ротора. Благодаря колебаниям корпуса и отражателей, крупные фракции материала, собирающиеся в углах отражателей, также выбрасываются в зону взаимодействия частиц с билами и другими частицами, летящими от ротора, сталкиваются с ними и разрушаются.
Улучшению качества измельчения способствует, также, выполнение отражателей в виде бил, закрепленных на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, или в виде выступов треугольного сечения на корпусе, поверхность которых, обращенная в сторону противоположную вращению ротора, служит отбойником, от которой отражаются еще не разрушившиеся частицы, которые направляются навстречу частицам, летящим от ротора. За счет этого резко возрастает количество столкновений между встречно летящими частицами, что способствует самоизмельчению материала. На фиг.1 изображен общий вид роторно-волновой мельницы, вертикальный разрез.
На фиг.2 изображен вариант 1 выполнения роторно-волновой мельницы с отражателями в виде бил, разрез А-А на фиг.1
На фиг.3 изображен вариант 2 выполнения роторно-волновой мельницы с отражателями в виде выступов на внутренней поверхности корпуса, разрез А-А на фиг.1.
Роторно-волновая мельница содержит вертикальный замкнутый цилиндрический корпус 1, на верхней торцевой стенке 2 которого размещен загрузочный 3 и разгрузочный 4 патрубки, а на внутренней цилиндрической поверхности расположены отражатели, вал 5, установленный по оси корпуса, привод вращения 6, кинематически соединенный с валом, и, установленный на валу ротор в виде диска 7 с отверстиями 8 и билами 9, выполненными в виде 6-ти прямоугольных пластин, закрепленных на роторе с зазорами по 5 мм между отражателями и торцевыми стенками корпуса, двигатель 10 крутильных колебаний, кинематически соединенный с нижней стенкой 11 корпуса. Отражатели, согласно варианту 1 исполнения устройства, могут быть выполнены в виде 12-ти плоских прямоугольных бил 12 (фиг.2), расположенных вдоль радиусов цилиндрического корпуса, или, согласно варианту 2 исполнения устройства, - в виде выступов 13 треугольной формы (фиг.3.) на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, внутренние углы, которых, обращены в сторону противоположную вращению ротора.
Устройство работает следующим образом.
С помощью привода 6 приводится во вращение вал 5 и закрепленный на нем диск 7. Одновременно с помощью двигателя 10 осуществляются крутильные колебания корпуса 1 вокруг его оси на величину ±4 мм с частотой 50 Гц. Исходный материал подается в пространство между стенками 2 и 11 корпуса мельницы через загрузочный патрубок 3, где подвергается ударам вращающимися билами 9, отбрасывается на отражатели и измельчается с одновременной активацией за счет образования ювенальных поверхностей при многократных соударениях. За счет колебательных движений корпуса крупные частицы материала, заторможенные в углах отражателей, выполненных в виде бил 12 (фиг.2) или выступов 13 (фиг.3), выбрасываются навстречу билам вращающегося диска и отброшенным от них частицам измельчаемого материала и измельчаются под действием ударов.
Готовый продукт и мелкие фракции через отверстия 8 выводится вместе с воздухом из камеры через разгрузочный патрубок 4 к потребителю.
Создание волновых колебаний внутри роторно-волновой мельницы за счет дополнительного оснащения ее двигателем крутильных колебаний корпуса в сочетании с оптимизированной конструкцией отражателей в виде плоских бил или выступов треугольного сечения позволяет возвращать в зону измельчения крупные фракции обрабатываемого материала, собирающиеся в угловых элементах отражателей, и тем самым получать материал требуемой дисперсности за один цикл без дополнительного использования классификаторов, что, соответственно, сокращает затраты электроэнергии на измельчение.
Использование предложенного устройства позволяет увеличить производительность роторно-волновых мельниц и дисперсность готового продукта.