ШАРОВАЯ МЕЛЬНИЦА С ПЕРИФЕРИЙНОЙ РАЗГРУЗКОЙ ЧЕРЕЗ СИТО

Полезная модель относится к устройствам для измельчения различных материалов и может быть использована в промышленности строительных материалов, химической, горнорудной и других отраслях промышленности.
Известна конструкция шаровой мельницы с периферической разгрузкой через сито, содержащая неподвижное основание; жестко прикрепленные к нему привод с приводным валом; подшипники; питающую воронку; кожух; шарнирно соединенный с подшипниками, с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, барабан, соединенный с приводным валом; включающий горизонтальный вал; помольную камеру с мелющими телами; два ряда сит, жестко прикрепленных к барабану; щитки, расположенные в промежутках между бронеплитами и жестко соединенные с ситом; направляющие; полую горловину (Ильевич А.П. Машины и оборудование для заводов по производству керамики и огнеупоров: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. - Высш. школа, 1979. - с. 68-69, рис. 41).
Недостатком известной конструкции является низкая эффективность процесса измельчения материала.
Наиболее близким к полезной модели техническим решением, принятым за прототип, является шаровая мельница с периферийной разгрузкой через сито (патент на полезную модель №179482 РФ МПК В02С 17/02, опубликовано 16.05.2018 г., бюллетень №14), содержащая неподвижное основание; жестко прикрепленные к нему привод с приводным валом; подшипники; питающую воронку; кожух; шарнирно соединенный с подшипниками, с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, барабан, соединенный с приводным валом; включающий горизонтальный вал; помольную камеру с мелющими телами, образованную жестко соединенными с барабаном, вертикально расположенными торцевыми дисками, один из которых имеет центральное отверстие, и жестко соединяющими их по периферии перфорированными бронеплитами, расположенными с промежутками; сито, жестко соединенное с барабаном, расположенное концентрически за бронеплитами, с кольцевым промежутком по отношению к ним и размерами отверстий сита, меньшими размеров отверстий бронеплит; кольцевые диски, расположенные параллельно торцевым дискам и с промежутками по отношению к ним и друг другу, жестко прикрепленные к бронеплитам со стороны сита; щитки, расположенные в промежутках между бронеплитами и жестко соединенные с ситом; полую горловину, выполненную с отделенной лопастями соосной ступицей, расположенную соосно первому торцевому диску, жестко соединяющую его с приводным валом и сообщающую помольную камеру с питающей воронкой через полости между лопастями горловины.
С существенными признаками заявленной полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси барабан, включающий с мелющими телами помольную камеру, образованную жестко соединенными с барабаном, вертикально расположенными торцевыми дисками, один из которых имеет центральное отверстие, и жестко соединяющими их по периферии перфорированными бронеплитами, расположенными с промежутками; сито, жестко соединенное с барабаном, расположенное концентрически за бронеплитами, с кольцевым промежутком по отношению к ним и размерами отверстий сита, меньшими размеров отверстий бронеплит; кольцевые диски, расположенные параллельно торцевым дискам и с промежутками по отношению к ним и друг другу, жестко прикрепленные к бронеплитам со стороны сита; щитки, расположенные в промежутках между бронеплитами и жестко соединенные с ситом.
Однако данное устройство характеризуется малой несущей способностью бронеплит, ограничивающей коэффициент загрузки помольной камеры мелющими телами. Это приводит к низкой эффективности процесса измельчения. При увеличении коэффициента загрузки мелющих тел в помольной камере до значений, обеспечивающих эффективный процесс измельчения материала, нагрузки на взаимодействующие с ними бронеплиты чрезмерно увеличиваются. Увеличенные нагрузки приводят к разрушению бронеплит.
Полезная модель направлена на повышение эффективности процесса помола материала за счет увеличения несущей способности перфорированных бронеплит.
Это достигается тем, что шаровая мельница с периферийной разгрузкой через сито содержит, с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, барабан, включающий с мелющими телами помольную камеру, образованную жестко соединенными с барабаном, вертикально расположенными торцевыми дисками и жестко соединяющими их по периферии перфорированными бронеплитами; сито, жестко соединенное с барабаном; кольцевые диски; щитки, расположенные в промежутках между бронеплитами и жестко соединенные с ситом. Один из торцевых дисков имеет центральное отверстие. Перфорированные бронеплиты расположены с промежутками друг между другом. Кольцевые диски расположены параллельно торцевым дискам и с промежутками по отношению к ним и друг другу, жестко прикреплены к бронеплитам со стороны сита. Сито расположено концентрически за бронеплитами и с кольцевым промежутком по отношению к ним. Отверстия сита имеют меньшие размеры, чем отверстия бронеплит. В предложенном решении к кольцевым дискам жестко прикреплены ребра. Ребра примыкают к щиткам за пределами промежутков между перфорированными бронеплитами, установлены радиально барабану и параллельно его продольной оси. Ребра, стороны которых располагаются вблизи сторон перфорированных бронеплит, соединяющихся с торцевыми дисками, соединяются жестко с перфорированными бронеплитами указанными сторонами.
Полезная модель поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез шаровой мельницы; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - выносной элемент В на фиг. 3.
Шаровая мельница с периферийной разгрузкой через сито состоит из неподвижного основания (на фиг. не показано), жестко закрепленных на нем привода с приводным валом (на фиг. не показаны), питающей воронки 1, кожуха 2, подшипников 3; шарнирно соединенного с подшипниками, с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, барабана 4. Барабан включает горизонтальный вал 5; помольную камеру 6 с мелющими телами (на фиг. не показаны); щитки 7; сито 8, кольцевые диски 9, ребра 10 и 11. Вместо горизонтального вала 5 барабан может включать полые опорные цапфы. Помольная камера 6 образована жестко соединенными с барабаном, вертикально расположенными первым, со стороны питающей воронки, торцевым диском 12 с центральным отверстием и вторым торцевым диском 13, а также бронеплитами 14, жестко соединяющими их по периферии и расположенными с промежутками 15. Помольная камера 6 сообщается с питающей воронкой 1 через центральное отверстие в первом торцевом диске 12 и, например, через полости 16 горловины 17 со ступицей 18 и лопастями 19. Горловина 17 соосна первому торцевому диску 12, жестко соединена с ним и горизонтальным валом 5. Сито 8 жестко соединено с барабаном, расположено концентрически за бронеплитами 14, с кольцевым промежутком 20 по отношению к ним, и имеет размеры отверстий 21, меньшие размеров отверстий 22 бронеплит 14. Щитки 7 расположены в промежутках 15 между бронеплитами 14 и жестко закреплены к ситу. Кольцевые диски 9 расположены между бронеплитами 14 и ситом 8 барабана 4. Кольцевые диски расположены параллельно первому 12 и второму 13 торцевым дискам, с промежутками (на фиг. не показаны) по отношению к ним и друг другу, и жестко закреплены к бронеплитам. Ребра 10 жестко прикреплены, например сваркой, к кольцевым дискам 9. Ребра 11 жестко прикреплены, например сваркой, к кольцевым дискам 9 расположенными возле них сторонами 23, а также жестко прикреплены, например болтами, к сторонам 25 бронеплит 14, соединяющихся с торцевыми дисками, расположенными возле них сторонами 24. Ребра 10 и 11 примыкают к щиткам 7 за пределами промежутков 15 между бронеплитами, установлены радиально барабану и параллельно его продольной оси. Ребра 11, стороны 23 которых располагаются вблизи сторон 24 бронеплит, соединяющихся с торцевыми дисками 12 и 13, соединяются жестко с перфорированными бронеплитами указанными сторонами 23. Геометрические размеры ребер 10 и 11 назначаются исходя из условий нагружения бронеплит, взаимодействующих с мелющими телами. Установка ребер 10, жестко прикрепленных к кольцевым дискам 9 и ребер 11, жестко прикрепленных к кольцевым дискам 9 и сторонам 24 бронеплит, обеспечивает перераспределение на ребра нагрузок, передаваемых кольцевыми дисками 9 от бронеплит, взаимодействующих с мелющими. Воспринимаемую нагрузку ребра 10 через кольцевые диски передают на ребра 11, которые передают ее на торцевые диски 12 и 13 через стороны 24 бронеплит. Указанная нагрузка торцевыми дисками передается на горизонтальный вал 5 (или на полые цапфы, в случае их применения). Таким образом, кольцевые диски 9, ребра 10 и 11 образуют каркас, который воспринимает нагрузку со стороны бронеплит и увеличивает их несущую способность. Это позволяет увеличить количество находящихся на бронеплитах 14 мелющих тел, характеризуемое коэффициентом загрузки помольной камеры 6 мелющими телами до значений, обеспечивающих рациональное течение процесса измельчения материала.
Мельница работает следующим образом. Барабан 4, шарнирно соединенный с подшипниками 3, через горизонтальный вал 5 (или через полые цапфы, в случае их применения) приводится во вращение вокруг горизонтальной оси от приводного вала привода и обеспечивает движение находящихся в его помольной камере 6 мелющих тел.
Материал, например шамот, подается в помольную камеру 6 через питающую воронку 1 и полости 16 между лопастями 19 горловины 17 со ступицей 18. В помольной камере материал подвергается измельчению находящимися там мелющими телами. Каркас, образованный кольцевыми дисками 9, ребрами 10 и 11 воспринимает нагрузку со стороны бронеплит и увеличивает их несущую способность. Это обеспечивает увеличение количества находящихся на бронеплитах 14 мелющих тел, что в сравнении с прототипом позволяет подавать в помольную камеру больше материала и обеспечивает рациональный режим их движения, приводящий к повышению эффективности процесса измельчения материала, в результате чего повышается производительность мельницы и снижается удельный расход электроэнергии на помол материала.
Затем материал, измельченный до грубомолотого состояния, с размером частиц, меньших размера отверстий 22 бронеплит 14, перемещается через эти отверстия и кольцевой промежуток 20 на сито 8, на котором из его среды выделяются частицы, по размеру превышающие размеры их отверстий 21, и возвращаются на доизмельчение через промежутки 15 между бронеплитами, мимо щитков 7, на доизмельчение в помольную камеру 6. Щитки 7 препятствуют прохождению из помольной камеры 6 в промежутки 15 между бронеплитами 14 частиц материала, размеры которых превышают ширину отверстий 22 бронеплит. Прошедшие через отверстия 21 сита 8 частицы материала попадают в кожух 2, перемещаются в его разгрузочную часть и направляются на разгрузку.
Мельница работает в аспирационном режиме.
Использование отверстий 22 бронеплит 14 и сит 8 позволяет осуществить выделение из мелющей среды и измельчаемого материала частиц определенной крупности, по мере их образования, эффективно отделить и направить на доизмельчение в камеру помола некондиционные частицы, отделить измельченный материал с требуемым размером частиц и направить на разгрузку.
При вращении барабана 4 мелющие тела осуществляют силовое динамическое воздействие на отдельные, взаимодействующие с ними бронеплиты 14. Величины нагрузок на эти бронеплиты различны и зависят от их положения в текущий момент времени. Предельные значения напряжений, возникающих в наиболее нагруженных бронеплитах, являются ограничением для действующих на них нагрузок со стороны мелющих тел. Величины этих нагрузок зависят от количества находящихся в помольной камере 6 мелющих тел, которое характеризуется коэффициентом загрузки мелющих тел ϕ. Наличие отверстий 22 в бронеплитах, уменьшение толщины бронеплит в процессе эксплуатации в результате взаимодействия с мелющими телами и измельчаемым материалом (в зависимости от свойств измельчаемого материала и материала бронеплит их удельный износ может составлять 0,45 кг/т) значительно снижают прочностные характеристики бронеплит, и, соответственно, сопротивляемость действующим на них нагрузок со стороны находящихся в помольной камере 6 мелющих тел и материала. В случае отсутствия ребер 10, 11 или указанных их связей друг с другом, кольцевыми и торцевыми дисками бронеплиты в нагруженном состоянии находятся по всей их длине. Нагрузки на бронеплиты увеличиваются в направлении от торцевых дисков и наибольших значений достигают в их центральных частях. В результате, при эксплуатации мельницы с коэффициентом загрузки мелющих тел ϕ, обеспечивающем эффективный процесс измельчения материала (общепринятые значения ϕ = 0,26…0,3, но могут достигать ϕ = 0,34), значения действующих на бронеплиты 14 нагрузок превысят пердел их прочности, что приведет к разрушению бронеплит. Кольцевые диски 9, жестко прикрепленные ко всем бронеплитам 14, ребра 10 и 11 образуют каркас, который обеспечивает перераспределение на все бронеплиты действующих на отдельные бронеплиты нагрузок, воспринимает эти нагрузки и передает их на торцевые диски 12 и 13 ребрами 11 через стороны 24 бронеплит. Таким образом, нагруженными остаются участки бронеплит 14, расположенные между торцевыми 12, 13 и кольцевыми дисками 9, а также расположенные между кольцевыми дисками участки бронеплит. Это увеличивает несущую способность бронеплит. Причем величины нагрузок на эти участки бронеплит зависят от количества находящихся на них материала и мелющих тел.
Жесткое прикрепление ребер 11 сторонами 23 и ребер 10 к кольцевым дискам обеспечивает полную передачу на ребра действующих на кольцевые диски нагрузок. Жесткое прикрепление сторон 24 ребер 11 к сторонам 25 бронеплит 14, соединяющимся с торцевыми дисками 12 и 13, обеспечивает полную передачу на торцевые диски действующих на кольцевые диски нагрузок. Замена указанных соединений какой-либо другой связью приведет к частичной передаче, или к отсутствию передачи указанных действующих нагрузок на элементы каркаса и торцевые диски. Это приведет к разрушению бронеплит.
Примыкание ребер 10 и 11 к щиткам 7 позволяет максимально использовать поверхность сита 8 для эффективной классификации поступающего на нее материала через отверстия 22 бронеплит 14. Перемещение ребер 10 и 11 из указанного положения приведет к заполнению частицами материала с размерами, превышающими размер отверстий 21, частей сита, расположенных в промежутках между сторонами щитков, размещенными за пределами промежутков 15 и этими ребрами. Это уменьшит поверхность сита 8, участвующую в процессе классификации, и приведет к увеличению количества частиц материала, размеры которых меньше размеров отверстий сита 21, возвращаемых через промежутки 15 в помольную камеру 6. В результате снизится эффективность процесса измельчения материала, что приведет к уменьшению производительность мельницы и увеличению удельного расхода электроэнергии.
Предложенное расположение ребер 10 и 11 установленными радиально и параллельно продольной оси барабана 4, при его вращательном движении обеспечивает максимальное сопротивление поперечного сечения ребер воспринимаемым нагрузкам.
Таким образом, конструкция шаровой мельницы с периферийной разгрузкой через сито позволяет увеличить несущую способность перфорированных бронеплит за счет восприятия каркасом, образованным ребрами и жестко соединенными с ними кольцевыми дисками, действующих со стороны бронеплит нагрузок, и их передачи на торцевые диски. Это позволяет увеличить в помольной камере коэффициент загрузки мелющих тел, что обеспечивает повышение эффективности процесса помола материала.