ШАРОВАЯ БАРАБАННАЯ МЕЛЬНИЦА С КЛАССИФИЦИРУЮЩИМ РАЗГРУЗОЧНЫМ УСТРОЙСТВОМ
DRUM-TYPE BALL MILL WITH CLASSIFYING UNLOADER

Изобретение относится к шаровым барабанным мельницам с внутримельничными классифицирующими и разгрузочными устройствами и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в горной, химической и других отраслях промышленности.
Известен аналог заявленного изобретения - «Межкамерная перегородка многокамерной трубной мельницы» (АС СССР №326979, В02С 17/18). Перегородка устанавливается в корпусе многокамерной трубной мельницы, отделяет камеру грубого помола от камеры тонкого помола, позволяет разделять измельчаемый материал на крупную и мелкую фракции и подавать их в соответствующие камеры. Межкамерная перегородка состоит из двух поперечно установленных в корпусе мельницы параллельных друг другу перфорированного и сплошного дисков с отверстиями в центральных частях, установленных со сторон камер грубого и тонкого помола, соответственно. Между дисками радиально и параллельно продольной оси корпуса мельницы установлены сплошные лопасти, а над каждой из них под углом к ней смонтирована радиально установленная перфорированная лопасть. В центральной части перегородки расположены цилиндрический аспирационный патрубок с расположенными на его внутренней поверхности винтовыми лопастями; разгрузочное устройство, состоящее из внутреннего усеченного конуса, направленного в сторону камеры тонкого помола и наружного усеченного конуса с окнами для прохода мелкой фракции материала на внутренний конус. Недостатком межкамерной перегородки является то, что наклон перфорированных лопастей к продольной оси корпуса трубной мельницы приведет к перемещению классифицируемого материла в сторону наклона поверхности и к его концентрации на части перфорированной поверхности, что вызовет снижение эффективности классификации материала.
Находящиеся на перфорированной лопасти частицы материала кондиционных размеров будут не все проходить через ее отверстия, а соскальзывать к окнам разгрузочного устройства и возвращаться в камеру грубого помола, где будут нерационально подвергаться переизмельчению. В задних камерах межкамерной перегородки сплошные лопасти образуют со сплошным диском острые углы. Это ухудшает условия опорожнения камер от подрешетного продукта, может привести, в зависимости от свойств материала, к ее неполному опорожнению и ухудшению условий прохождения материала через отверстия наружного конуса. Конструкция аспирационного патрубка не позволяет эффективно выделять в аспирационный поток тонкодисперсные частицы из материала, находящегося в межкамерной перегородке.
Известен ближайший аналог (прототип) заявленного изобретения, как наиболее близкий по совокупности существенных признаков - «Трубная мельница» (патент на полезную модель №57147, В02С 17/06, БИ №28, 2006 г.). Трубная мельница предназначена для тонкого помола материалов и содержит привод; опорные цапфы с загрузочным и разгрузочным устройствами; цилиндрический футерованный барабан с мелющими телами; выходную решетку; межкамерные перегородки, разделяющие барабан на загрузочную камеру, камеру грубого помола и камеры тонкого помола, последовательно расположенные за загрузочной камерой; кольцевую камеру с расположенным в ней винтовым конвейером; перфорированное классифицирующее устройство; конусообразную футерованную перфорированную обечайку, отделяющую кольцевую камеру от камеры грубого помола. Межкамерная перегородка, отделяющая камеру грубого помола от камеры тонкого помола выполнена классифицирующей и содержит обращенные соответственно в камеру грубого помола перфорированный и в камеру тонкого помола сплошной кольцевые диски, расположенные соосно футерованному барабану; расположенные между ними радиально, чередующиеся между собой сплошные и перфорированные лопасти; дополнительное разгрузочное устройство, выполненное в виде двух усеченных конусных обечаек, установленных коаксиально друг к другу и футерованному барабану с образованием конусообразной камеры между собой и кольцевого зазора с перфорированным кольцевым диском. Перфорированные, сплошные лопасти и наружная конусная обечайка образуют с перфорированным кольцевым диском передние камеры, а со сплошным кольцевым диском - задние камеры, при этом передние камеры классифицирующей перегородки сообщены с кольцевой камерой, а задние камеры сообщены с конусообразной камерой. Недостатком этой мельницы является то, что классифицирующая перегородка преимущественно обеспечивает механическую классификацию находящегося в ней материала, не позволяющую эффективно осуществлять выделение тонкодисперсных частиц в проходящий через нее аспирационный поток. Часть тонкодисперсных частиц материала, находящихся в аспирационном потоке, поступающем из классифицирующей перегородки в камеру тонкого помола, выпадает в камеру из-за значительно уменьшающейся скорости его движения. В находящемся в камере тонкого помола материале содержится достаточно большое количество тонкодисперсного готового продукта, который нерационально переизмельчается и препятствует эффективному измельчению материала, подлежащему измельчению.
Предлагаемое изобретение направлено на повышение эффективности процесса тонкого помола материала в шаровой барабанной мельнице, выражающееся в повышении ее производительности, снижении удельного расхода электроэнергии на процесс измельчения материала, обеспечиваемых транспортированием мелкофракционного материала из задних камер в аспирационный патрубок, предотвращением его возврата, эффективным выделением из него тонкодисперсной фракции аспирационным потоком и транспортированием мелкофракционного материала, лишенного тонкодисперсной фракции, в камеру помола. Это обеспечивается рациональными конструкциями аспирационного патрубка, многозаходной винтовой лопасти.
Технический результат достигается тем, что в шаровой барабанной мельнице, включающей привод, подшипниковые опоры, цилиндрический футерованный корпус, загрузочное и разгрузочное днища, соосно и неподвижно соединенные с футерованным корпусом на его противоположных сторонах; в футерованном корпусе расположены камера помола с мелющими телами, образованная расположенной концентрично и с зазором по отношению к внутренней поверхности футерованного корпуса, неподвижно закрепленной в нем перфорированной обечайкой, футерованной изнутри с совмещением отверстий в ней и неподвижно прикрепленной к ней перфорированной футеровке; кольцевая камера, образованная футерованным корпусом и футерованной перфорированной обечайкой; многозаходный винтовой конвейер, неподвижно закрепленный и расположенный концентрически в кольцевой камере, с направлением винта, со стороны загрузочного днища, противоположным направлению вращения футерованного корпуса; классифицирующая перегородка. Классифицирующая перегородка ограничивает камеру помола и кольцевую камеру в футерованном корпусе у разгрузочного днища, содержит обращенный в камеру помола первый и примыкающий к разгрузочному днищу второй кольцевые диски, неподвижно закрепленные к футерованному корпусу, расположенные по отношению к нему соосно и без зазоров; цилиндрический аспирационный патрубок; чередующиеся сплошные и перфорированные лопасти; передние и задние камеры; конусообразные направляющие. Аспирационный патрубок расположен в центральных отверстиях кольцевых дисков соосно им и без зазоров, к его внутренней поверхности соосно и неподвижно прикреплена многозаходная винтовая лопасть, имеющая направление винта, со стороны загрузочного днища, совпадающее с направлением вращения футерованного корпуса, ограниченная по ее внешней и внутренней поверхностям соосными аспирационному патрубку цилиндрическими поверхностями с диаметрами, соответственно равным и меньшим его внутреннего диаметра, а по длине плоскостями, проходящими через его торцевые поверхности. Сплошные и перфорированные лопасти установлены радиально футерованному корпусу, расположены без зазоров между кольцевыми дисками, футерованным корпусом, аспирационным патрубком и неподвижно прикреплены к ним, из которых перфорированные лопасти расположены параллельно продольной оси футерованного корпуса. Передние камеры образованы футерованным корпусом, кольцевыми дисками, аспирационным патрубком, сплошными лопастями и сторонами перфорированных лопастей, контактирующими с классифицируемым материалом и сообщаются с камерой помола и кольцевой камерой через отверстия в первом кольцевом диске, соответственно расположенные в области у его центрального отверстия и по его периферии. Задние камеры образованы футерованным корпусом, кольцевыми дисками, аспирационным патрубком, сплошными лопастями и сторонами перфорированных лопастей, обратными сторонам, контактирующим с классифицируемым материалом. Конусообразные направляющие расположены в передних камерах и образованы двумя усеченными конусными поверхностями, соосными продольной оси футерованного корпуса, с меньшими основаниями, расположенными у отверстий, сообщающих передние камеры с камерой помола, ограничены кольцевыми дисками, аспирационным патрубком, перфорированными и сплошными лопастями. Согласно предлагаемому решению классифицирующая перегородка выполнена в виде классифицирующего разгрузочного устройства. Ширина или диаметр отверстий футерованной перфорированной обечайки превышают ширину или диаметр отверстий его перфорированных лопастей. Каждый из заходов винта многозаходной винтовой лопасти имеет винтовой канал, открытый с ее торцов и во внутрь аспирационного патрубка, ограниченный внутренней поверхностью аспирационного патрубка и симметрично расположенными относительно винтового канала винтовыми передней стенкой, расположенной первой относительно направления винта многозаходной винтовой лопасти со стороны загрузочного днища и расположенной за ней задней стенкой; при этом задние камеры сообщаются с открытыми винтовыми каналами через отверстия в аспирационном патрубке с шириной, равной ширине винтового канала. Над каждым винтовым каналом установлен козырек, неподвижно закрепленный к обращенной к продольной оси аспирационного патрубка торцевой поверхности передней стенки, расположенный по отношению к обращенной к продольной оси аспирационного патрубка торцевой поверхности его задней стенки с промежутком, ширина которого больше или равна ширине отверстий в аспирационном патрубке. Козырек в плоскости поперечного сечения винтового канала представляет собой четырехугольник, большие стороны которого параллельны, образуют тупой угол с передней стенкой и ограничены поверхностями, проходящими через внешние поверхности, относительно винтового канала, передней и задней стенок. Диаметр или ширина отверстий перфорированной обечайки и ее футеровки на участке, расположенном у классифицирующего разгрузочного устройства, могут быть меньше диаметра или ширины их отверстий остальной части.
Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 изображен продольный разрез футерованного корпуса шаровой барабанной мельницы и неподвижно соединенных с ним загрузочного и разгрузочного днищ. На фиг.2 - поперечный разрез футерованного корпуса в месте расположения классифицирующего разгрузочного устройства. На фиг.3 - выносные элементы аспирационного патрубка с винтовой лопастью.
Шаровая барабанная мельница состоит из привода (на фиг. не показан); подшипниковых опор 1, цилиндрического футерованного корпуса 2, загрузочного 3 и разгрузочного 4 днищ, соосно и неподвижно соединенных, например болтовыми соединениями, на его противоположных сторонах. В футерованном корпусе расположены камера помола 5 с мелющими телами, кольцевая камера 6, многозаходный винтовой конвейер 7, классифицирующее разгрузочное устройство 8. Камера помола образована расположенной концентрично и с зазором по отношению к внутренней поверхности футерованного корпуса, неподвижно закрепленной в нем, например сварным соединением, перфорированной обечайкой 9, футерованной изнутри с совмещением отверстий 10 в ней и отверстий 11 в неподвижно прикрепленной к ней, например, болтовыми соединениями перфорированной футеровке 12. Перфорированная обечайка может иметь известные цилиндрическую или конусообразную формы. Кольцевая камера 6 образована футерованным корпусом и футерованной перфорированной обечайкой. Многозаходный винтовой конвейер неподвижно закреплен, например сварным соединением и расположен концентрически в кольцевой камере. Направление его винта со стороны загрузочного днища противоположно направлению вращения футерованного корпуса. Классифицирующее разгрузочное устройство 8 ограничивает камеру помола и кольцевую камеру в футерованном корпусе у разгрузочного днища, состоит из обращенного в камеру помола первого 13 и примыкающего к разгрузочному днищу второго 14 кольцевых дисков, расположенных между ними цилиндрического аспирационного патрубка 15, чередующихся сплошных 16 и перфорированных 17 лопастей, конусообразных направляющих 18. Кольцевые диски неподвижно закреплены к футерованному корпусу, например болтовыми соединениями, расположены по отношение к нему соосно и без зазоров. Сплошные и перфорированные лопасти установлены радиально футерованному корпусу, расположены без зазоров между кольцевыми дисками, футерованным корпусом, аспирационным патрубками и неподвижно прикреплены к ним, например сварным соединением. Перфорированные лопасти расположены параллельно продольной оси футерованного корпуса. Ширина или диаметр отверстий футерованной перфорированной обечайки превышают ширину или диаметр отверстий перфорированных лопастей. Футерованный корпус, кольцевые диски, аспирационный патрубок и стороны 19 перфорированных лопастей, контактирующие классифицируемым материалом, образуют передние камеры 20. Футерованный корпус, кольцевые диски, аспирационный патрубок и стороны 21 перфорированных лопастей, обратные сторонам, контактирующим с классифицируемым материалом, образуют задние камеры 22. Передние камеры сообщаются с камерой помола через отверстия 23 в первом кольцевом диске, расположенные в области у его центрального отверстия, а с кольцевой камерой сообщаются через отверстия 24, расположенные по его периферии. Конусообразные направляющие 18 расположены в передних камерах, образованы двумя усеченными конусообразными поверхностями, соответственно 25 и 26, соосными продольной оси футерованного корпуса, с меньшими основаниями, расположенными у отверстий, сообщающих передние камеры с камерами помола и ограничены кольцевыми дисками, перфорированными и сплошными лопастями и аспирационным патрубком. Аспирационный патрубок расположен в центральных отверстиях кольцевых дисков соосно им и без зазоров. На внутренней поверхности аспирационного патрубка соосно ему расположена многозаходная винтовая лопасть 27 с направлением винта, со стороны загрузочного днища, совпадающим с направлением вращения футерованного корпуса, ограниченная по ее внешней и внутренней поверхностям соосными аспирационному патрубку цилиндрическими поверхностями с диаметрами, соответственно равным и меньшим внутреннего диаметра аспирационного патрубка, а по длине - плоскостями, проходящими через его торцевые поверхности. Каждый из заходов винта многозаходной винтовой лопасти имеет винтовой канал 28, открытый с торцов и во внутрь аспирационного патрубка, ограниченный внутренней поверхностью аспирационного патрубка и симметрично расположенными относительно винтового канала винтовыми передней стенкой 29, расположенной первой относительно направления винта со стороны загрузочного днища и расположенной за ней задней стенкой 30. Задние камеры сообщаются с открытыми винтовыми каналами через отверстия 31 в аспирационном патрубке, с шириной, раной ширине винтового канала. Над каждым винтовым каналом установлен козырек 32, неподвижно закрепленный к обращенной к продольной оси аспирационного патрубка торцевой поверхности 33 передней стенки, расположенный по отношению к обращенной к продольной оси аспирационного патрубка торцевой поверхности его задней стенки с промежутком 34. Ширина промежутка больше или равна ширине сообщающих отверстий в аспирационном патрубке. Козырек представляет собой в поперечном сечении винтового канала четырехугольник, большие стороны 35 которого параллельны, образуют тупой угол а с передней стенкой и ограничены поверхностями, проходящими через внешние поверхности 36 и 37, относительно винтового канала, соответственно передней и задней стенок. Диаметр или ширина отверстий 10 перфорированной обечайки и 11 ее футеровки на участке, расположенном у классифицирующего разгрузочного устройства, могут быть меньше диаметра или ширины их отверстий остальной части. Мельница работает следующим образом. Цилиндрический футерованный корпус 2, неподвижно соединенный с загрузочным 3 и разгрузочным 4 днищами, опирающимися на подшипниковые опоры 1, приводится во вращение приводом (на рис. не показан). Предназначенный для помола материал, например мергель, поступает через загрузочное днище 4 в камеру помола 5, загруженную мелющими телами, например шарами (на рис не показаны) и подвергается измельчению. В измельчаемом в камере помола 5 материале находятся частицы различных размеров, которые условно можно разделить на мелкокусковые, размеры которых превышают ширину или диаметр отверстий в перфорированной обечайке или ее футеровке; грубомолотые, размеры которых меньше ширины или диаметра указанных отверстий. В свою очередь, в грубомолотом материале содержатся «крупная» фракция, которая может эффективно выделяться при ее классификации на просеивающих поверхностях и мелкофракционный материал, механическая классификация которого осуществляется менее эффективно и который содержит тонкодисперсный материал, выделение которого целесообразно осуществлять при воздушной классификации. Не значительная часть тонкодисперсного материала, находящаяся в поверхностных слоях шароматериальной загрузки камеры помола, захватывается потоком аспирационного воздуха, проходящим через камеру помола, и уносится через аспирационный патрубок 15 на разгрузку. Образовавшийся в результате разрушения крупных частиц грубомолотый материал, размер частиц которого меньше ширины или диаметра отверстий 10 и 11 соответственно перфорированной обечайки 9 и ее футеровки 12, проходит через указанные отверстия в кольцевую камеру 6, захватывается многозаходным винтовым конвейером 7 и транспортируется через отверстия 24 в первом кольцевом диске 13 в передние камеры 20 классифицирующего разгрузочного устройства. Перемещенный в передние камеры классифицирующего разгрузочного устройства грубомолотый материал попадает на перфорированные лопасти 17 и разделяется ими на его «крупную» фракцию и мелкофракционный материал. Наибольший размер частиц мелкофракционного материала определяется шириной или диаметром отверстий перфорированных лопастей, величина которых зависит от свойств измельчаемого материала. Ширина или диаметр отверстий перфорированной обечайки и ее футеровки превышают ширину или диаметр отверстий перфорированных лопастей, это позволяет выделять в передних камерах из грубомолотого материала большую часть его «крупной» фракции, которую необходимо подвергнуть доизмельчению в камере помола 5. Выделенная в передних камерах 20 на перфорированных лопастях 17 из грубомолотого материала его «крупная» фракция при повороте футерованного корпуса ссыпается по их поверхностям 19, контактирующим с классифицируемым материалом, на конусообразные направляющие 18 и по их конусообразным поверхностям 26 направляется через отверстия 23 первого кольцевого диска в камеру помола 5 на доизмельчение. Выделенная из грубомолотого материала, находящегося на перфорированных лопастях, через отверстия в них, мелкофракционная часть материала попадает в чередующиеся с передними камерами задние камеры 22 и по поверхностям сплошных лопастей 16 ссыпается на аспирационный патрубок 15, откуда через отверстия 31 в нем ссыпается в винтовые каналы 28. Попавший в винтовые каналы мелкофракционный материал ссыпается, через промежутки 34 между торцевыми поверхностями задних стенок 30 винтовых каналов и их козырьками 32, во внутреннее пространство аспирационного патрубка 15 и затем падает в его нижнюю часть, попадая на аспирационный патрубок между рядом расположенными заходами винта многозаходной винтовой лопасти 27, захватывается их передними стенками 29 и перемещается при повороте футерованного корпуса. При перемещении передних стенок вверх находящийся на их поверхностях мелкофракционный материал ссыпается вниз на внутреннюю поверхность аспирационного патрубка и перемещается в направлении камеры помола 5. Поток аспирационного воздуха, проходя через аспирационный патрубок, захватывает из пересыпающего в нем мелкофракционного материала тонкодисперсный материал и уносит из мельницы через разгрузочное днище 4 на разгрузку. Мелкофракционный материал, лишенный тонкодисперсного материала при пересыпании передними стенками 29, перемещается ими в камеру помола на доизмельчение. Так как в камеру помола 5 из аспирационного патрубка поступает мелкофракционный материал, то уменьшение диаметра или ширины отверстий перфорированной обечайки и ее футеровки на участке, расположенном у классифицирующего разгрузочного устройства, позволит увеличить время пребывания мелкофракционного материала в верхних слоях мелющих тел и повысить степень его измельчения до прохождения через указанные отверстия в кольцевую камеру 6. Наличие открытых винтовых каналов 28 в заходах винта многозаходной винтовой лопасти 27 обеспечивает беспрепятственное прохождение мелкофракционного материала из отверстий 31 аспирационного патрубка в его внутреннее пространство, осуществляет возможность беспрепятственного захода в них потока аспирационного воздуха со стороны камеры помола и выхода в разгрузочное днище 4, тем самым снижая гидравлическое сопротивление потоку аспирационного воздуха и повышая эффективность выделения тонкодисперсного материала. Выполнение отверстий 31 в аспирационном патрубке в месте расположения винтовых каналов предотвращает возврат в задние камеры лежащего на аспирационном патрубке мелкофракционного материала. Наличие козырьков 32 над винтовыми каналами предотвращает возврат в задние камеры через отверстия 31 в аспирационном патрубке пересыпающегося мелкофракционного материала при нижнем положении винтовых каналов. Расположение козырьков по отношению к передним стенкам 29 с образованием тупых углов исключают задержку на них материала, выходящего из винтовых каналов. Величина этих углов определяется исходя из коэффициента внешнего трения мелкофракционного материала. Так как коэффициенты внешнего трения материала, ссыпающегося с обоих больших сторон козырьков близки по величине, то эти стороны должны образовать одинаковые углы с передней стенкой и быть параллельны. Ограничение козырьков поверхностями, проходящими через внешние поверхности 36 и 37 передней и задней стенок способствует беспрепятственному ссыпанию в нижнюю часть аспирационного патрубка пересыпающегося из винтовых каналов и с поверхности козырьков материала. Шаг винта многозаходной винтовой лопасти может быть меньшим, равным или превышающим внутренний диаметр аспирационного патрубка. Его величина зависит от содержания мелкофракционного материала в грубомолотом материале, скорости аспирационного воздуха в аспирационном патрубке, угловой скорости вращения футерованного корпуса и других параметров.
Таким образом, конструкция шаровой барабанной мельницы с классифицирующим разгрузочным устройством позволяет повысить производительность шаровой барабанной мельницы и снизить удельный расход электроэнергии на процесс измельчения материала за счет качественного выделения в классифицирующем разгрузочном устройстве из мелкофракционного материала тонкодисперсного материала в поток аспирационного воздуха, транспортирующего его из мельницы.