ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МЕЛЬНИЦА НЕПРЕРЫВНОГО ТИПА

Изобретение относится к аппаратам для тонкого измельчения и активации твердых тел в химической, металлургической, строительной промышленности на стадиях подготовки сырья к химическому переделу.
Известна целая серия центробежных мельниц, в которых измельчение производится на контактах цилиндрических мелющих тел движущихся по внутренней поверхности цилиндрического корпуса (патенты РФ №2110327, 2104092, 2014892, 2164815, патент США 3618864, авт. свидетельства СССР №1333407, 1648556 и др.)
Известна центробежная мельница, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, вал, расположенный вдоль оси корпуса, связанные с валом верхнюю и нижнюю прижимные пластины, выполненные с плечеобразными выступами, расположенными на равном расстоянии от вала, и жестко соединенных с пластинами множеством осей, кольцеобразные элементы, смонтированные на осях с возможностью контакта с внутренней поверхностью контейнера (патент РФ №2104092, Кл. В 02 С 15/08, опубл. 02.10.1998 г.). Недостатком данного решения является недостаточно высокая эффективность измельчения материала при работе в непрерывном режиме, поскольку в нем обрабатываемый материал измельчают путем передачи ему только сжимающего и срезающего усилий через кольцеобразные мелющие тела, вращающиеся вдоль внутренней поверхности корпуса мельницы.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является центробежная мельница непрерывного типа, включающая вертикальный корпус, основной вал, расположенный вдоль оси корпуса, прижимные пластины, связанные с основным валом и закрепленными на них равноудаленными от центра вертикальными валами для кольцеобразных мелющих тел, объединенных в пакеты, разделенные перегородками, и составляющих секции, в пакетах мелющие тела с отверстиями в центре чередуются с мелющими телами с отверстиями, смещенными от центра, и смонтированы с возможностью контакта с внутренней поверхностью корпуса, при этом корпус выполнен в виде коаксиальных цилиндров, ступенчато возрастающих по ходу движения материала, каждая секция пакетов мелющих тел дополнительно снабжена верхними и нижними прижимнымы пластинами с закрепленными на них валами для пакетов мелющих тел, диаметры секций соизмеримы с диаметрами коаксиальных цилиндров корпуса, на нижних прижимных пластинах смонтированы лопатки. Валы для пакетов мелющих тел в секциях размещены от центрального вала на расстояниях, пропорциональных увеличению
диаметра цилиндра. Увеличение отношения диаметра предыдущей секции и мелющего тела к диаметру последующей секции и мелющего тела не менее 1,2. (патент РФ на полезную модель №55644 Кл. В 02 С 15/08).
Недостатком данного технического решения является налипание обрабатываемого материала на внутреннюю поверхность корпуса, снижение скорости его перемещения внутри мельницы и, как результат, снижение эффективности работы мельницы. Измельчение в данной мельнице происходит по способу раздавливания (дисками с отверстиями в центре), удара и истирания (дисками со смещенным центром).
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в повышении эффективности размола обрабатываемых материалов при работе в непрерывном режиме и повышении производительности мельницы за счет интенсификации процесса перемещения материала внутри мельницы.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в заявляемой центробежной мельнице непрерывного типа, включающей корпус, выполненный в виде коаксиальных цилиндров ступенчато возрастающих по ходу движения материала, основной вал, расположенный вдоль оси корпуса, секции из пакетов мелющих тел, разделенные горизонтальными перегородками, размещенные в коаксиальных цилиндрах корпуса и имеющие верхние и нижние прижимные пластины, которые связаны с основным валом и имеют закрепленные на них равноудаленные от центра вертикальные валы для пакетов мелющих тел, в которых мелющие тела с круглыми отверстиями в центре чередуются с мелющими телами с круглыми отверстиями, смещенными от центра, смонтированными с возможностью контакта с внутренней поверхностью корпуса, лопатки для нагнетания воздуха в направлении движения обрабатываемого материала, выполненные на нижних прижимных пластинах,
мелющие тела с отверстием в центре выполнены с выступами на боковой поверхности, совокупность выступов на боковых поверхностях этих мелющих тел образуют винтовую рабочую поверхность каждой секции с шагом, уменьшающимся от секции к секции по ходу движения материала, секции с пакетами мелющих тел выполнены в виде съемных кассет.
Предпочтительно, мельница содержит не менее двух съемных кассет.
Предпочтительно, шаг винтовой боковой поверхности предыдущей кассеты не менее, чем в два раза больше, чем шаг винтовой боковой поверхности последующей кассеты.
Существенными отличительными признаками заявляемого решения являются:
- мелющие тела с отверстием в центре выполнены с выступами на боковой поверхности;
- совокупность выступов на боковых поверхностях этих мелющих тел образуют винтовую рабочую поверхность каждой секции;
- секции с пакетами мелющих тел выполнены съемными.
Совокупность существенных отличительных признаков не известна из существующего уровня техники, обладает новизной и приводит к повышению эффективности работы мельницы за счет ускорения перемещения материала винтовыми поверхностями кассет, увеличению механического воздействия на частицы материала за счет снижения поверхности соприкосновения дисков с внутренней поверхностью корпуса и снижению вероятности образования плотных слоев твердых частиц при уменьшении шага винта при переходе от большей кассеты к меньшей. А реализация кассетного принципа рабочей части мельницы позволяет осуществлять быструю замену кассет с целью изменения шага и скважности винта, размера и массы мелющих тел с целью нахождения наиболее оптимального режима работы мельницы.
На фиг.1 показан продольный разрез мельницы по А-А.
Мельница содержит корпус из коаксиально соединенных цилиндров 1, вал 2, расположенный вдоль оси корпуса, на котором закреплены кассеты 3, содержащие верхнюю и нижнюю прижимные пластины 4 и 5, валы для кольцеобразных мелющих тел 6, закрепленные на прижимных пластинах 4, 5 на равном расстоянии от центрального вала 2, на валах надеты мелющие тела в виде круглых дисков с круглыми отверстиями в центре, и мелющие тела с круглыми отверстиями, смещенными относительно центра. Размер отверстий дисков значительно (в 2-3 раза) превосходит диаметр вала. В кассетах мелющие тела объединены в пакеты, разделенные перегородками 7, в которых мелющие тела с отверстиями в центре, чередуются с мелющими телами с отверстиями, смещенными относительно центра. Прижимные пластины 4, 5 жестко связаны с валом 2, например, с помощью выступа на валу и углубления для него на прижимных пластинах. Кассеты выполняются съемными для возможности смены мелющих тел путем их разборки. На нижних прижимных пластинах размещены лопатки 8 для нагнетания воздуха. Дно корпуса 1 является съемным (соединяется с цилиндрическим корпусом с помощью винтовой резьбы), что позволяет извлекать вал с кассетами из корпуса.
На фиг.2 представлена последовательность расположения мелющих тел с круглыми отверстиями в центре, имеющих выступы в горизонтальной плоскости кассет для случая, когда мельница имеет, например, 6 валов для мелющих тел, закрепленных на прижимных пластинах. Они обозначены, соответственно, цифрами 1-6. В первой кассете
выступ на каждом последующем диске смещается в нижнюю часть по отношении к выступу на предыдущем диске на указанную (в %) величину и совокупность их образует винтовую поверхность. При установке указанным способом дисков в кассете, содержащей 6 валов, реализуется двухзаходная винтовая линия с шагом равным удвоенной толщине диска. Во второй кассете шаг винта меньше, чем в первой кассете, например, в два раза, и выступы смещаются вниз аналогичным образом. На третьей кассете шаг винта меньше, чем во второй, например, также в два раза, и при шаге винта меньшем, чем толщины диска, винтовая поверхность наносится непосредственно на каждый диск и в расположении дисков в определенной последовательности нет необходимости. Диски со смещенными относительно центра отверстиями выступов не имеют.
Корпус имеет патрубок 9 для загрузки исходного материала и патрубок 10 для выгрузки измельчаемого материала и помещен в кожух 11 с возможностью подачи в жидкости для охлаждения корпуса 1.
Заявляемая мельница работает следующим образом.
Измельчаемый материал через патрубок 8 поступает внутрь корпуса мельницы 1. Вал 2, соединенный с валом электродвигателя (на фиг.1 не показан), вовлекает во вращение кассеты и пакеты с мелющими телами на валах. При попадании материала на верхнюю прижимную пластину каждой секции он под действием центробежных сил попадает на стенку корпуса и подвергается воздействию кольцеобразных мелющих тела, которые под действием центробежных сил либо катаются (мелющие тела с отверстием в центре, имеющие выступы), либо ударяют (мелющие тела со смещенным центром, не имеющие выступов) по стенке. При вращении центрального вала диски с центральным отверстием взаимодействуют с валами только в момент разгона, напротив, диски со смещенными отверстиями все время взаимодействуют с валами, обеспечивая при этом удар и кратковременное волочение диска после удара по стенке корпуса. Винтовая поверхность способствует перемещению материала через мельницу. Часть твердых частиц прилипает к боковой поверхности диска, а затем отваливается и попадает на перегородки между пакетами и под действием центробежных сил снова попадает на стенку корпуса под воздействие мелющих тел. После прохождения материала через все кассеты материал через отверстие 10 выводится из рабочей зоны мельницы. В ходе работы корпус мельницы интенсивно охлаждается проточной водой (или другим охладителем), пропускаемой через кожух 11.
Заявляемая мельницы по сравнению с ближайшим аналогом позволят предотвратить налипание обрабатываемого материала на внутреннюю поверхность
корпуса и имеет более широкую область применения при измельчении материалов с разными физико-химическими свойствами.