МЕЛЬНИЦА ДЛЯ РАЗМОЛА МАТЕРИАЛОВ РАЗЛИЧНОЙ ТВЕРДОСТИ И КРУПНОСТИ ЧАСТИЦ
MILL FOR MILLING MATERIALS OF DIFFERENT HARDNESS AND PARTICLE SIZE

Область техники
Изобретение относится к устройствам для измельчения материалов различной твердости и крупности частиц, таких как, например, материалы для производства цемента, цементного клинкера, извести, известняка, руды и пигментов и подобных материалов.
Уровень техники
Шаровые барабанные мельницы и/или вертикальные дисковые мельницы до сих пор используются для измельчения вышеупомянутых материалов различной твердости и размера частиц. Основным недостатком шаровых барабанных мельниц является несимметричный процесс измельчения, обусловленный не поддающимся четкому определению контактом между измельчающейся шихтой и конструктивными элементами мельницы, что приводит к низкой энергетической эффективности измельчения. Известные вертикальные дисковые мельницы функционируют с низкой эффективностью измельчения, которая может быть улучшена только при повторной подаче измельченного сырья под диск для измельчения. Известные измельчители обладают значительными габаритами и массой, а также имеют другие недостатки, делающие их работу энергоемкой при существующем длительном периоде измельчения.
Для измельчения материалов используются также валковые прессы высокого давления, содержащие два прижатых друг к другу валка, причем измельчение завершается после одного прохода материала между указанными валками. Недостаток валковых прессов высокого давления заключается в их большом тяговом усилии, приводящем к быстрому износу шлифовальных валков и других узлов прессов. Кроме того, значительные тяговые условия требуют прочной конструкции всего оборудования, что приводит к увеличению производственных затрат.
"Многовалковый пресс промежуточного давления для измельчения гранулированных материалов" известен из патента CZ №292 489, он содержит один ведомый валок и по меньшей мере два измельчающих валка, не имеющих собственных приводов, при этом их оси параллельны оси указанного ведомого валка. Диаметр измельчающего валка равен, как максимум, половине диаметра упомянутого ведомого валка, а измельчающие валки механически установлены таким образом, что между поверхностью каждого валка и ближней поверхностью упомянутого ведомого валка создаются опорные зазоры, высота которых уменьшается в направлении вращения упомянутого ведомого валка. Каждый валок для измельчения оснащен устройствами, обеспечивающими их вращение, обеспеченное ведомым валком. Продольные оси валков измельчения находятся в плоскостях, проходящих через ось ведомого валка, и отклоняются от вертикальной плоскости, разделенной с помощью оси ведомого валка, постепенно увеличивая углы α, β, γ.
Кроме того, "Мельница для измельчения гранулированных материалов" известна из опубликованной заявки на изобретение CZ PV 2002-1541, она содержит ведомый валок для измельчения и по меньшей мере два жернова для измельчения, вращающиеся параллельно валку для измельчения, оси которых параллельны оси указанного валка для измельчения и которые снабжены устройствами, обеспечивающими упор на валок для измельчения, и которые установлены скользящим образом в направлении валка для измельчения таким образом, что между их поверхностями и ближней поверхностью указанного валка создаются зазоры, размеры которых могут быть отрегулированы в радиальном направлении. По крайней мере, первый жернов снабжен собственным приводом, при этом жернова имеют одинаковый или разный диаметр, величина которого составляет, как максимум,  диаметра валка для измельчения.
Описанные выше "Многовалковый пресс промежуточного давления" и "Мельницы для измельчения гранулированного материалов" характеризуют лишь известный уровень техники, они имеют недостатки и не обеспечивают решение упомянутой выше технической задачи.
Раскрытие сущности изобретения
В значительной степени мельница для измельчения материалов различной твердости и крупности частиц устраняет ранее указанные недостатки; мельница содержит приводы и корпус мельницы, снабженный загрузочным бункером и разгрузочным бункером, в корпусе с возможностью вращения установлен главный валок для измельчения, приводимый в движение главным приводом, снабженный съемным износостойким ободом и с обеих сторон имеющий направляющие кольца по окружности, перекрывающие его диаметр, расположенные таким образом, чтобы предотвратить потерю измельченного сырья из щели помола. Кроме того, корпус мельницы включает установленные в нем с возможностью вращения и скольжения по меньшей мере три малых жернова для помола, оси которых параллельны оси указанного главного валка для измельчения, и они расположены в направлении его вращения по окружности между загрузочным бункером и разгрузочным бункером.
Все малые жернова для помола снабжены устройствами, обеспечивающими их перемещение по направлению к главному валку для измельчения, а первый малый жернов снабжен собственным приводом посредством удлиненных концов его вала, выступающих из узлов подшипников, вмещающих указанный ведомый вал в антифрикционных подшипниках. Сущность изобретения заключается в том, что указанные узлы подшипников жерновов для помола снабжены направляющими канавками, расположенными таким образом, чтобы они обеспечивали установку в направляющие в боковых стенках корпуса мельницы. Направляющие канавки снабжены смазочными каналами и покрыты по их окружности скользящими пластинами со смазочными канавками. Узлы подшипников первого жернова для помола соединены поперечной балкой, на которую через осевой шарикоподшипник опирается шток компрессионного устройства.
Для обеспечения корректной работы мельницы предпочтительно, чтобы узлы подшипников второго и третьего жерновов также были соединены, идентично первому жернову, с поперечными балками, на которые через осевые шарикоподшипники опираются штоки компрессионных устройств. В отличие от первого жернова компрессионные устройства второго и третьего жерновов могут составлять часть их несущих корпусов. Предпочтительно, чтобы один антифрикционный подшипник жерновов был аксиально закреплен, а другой был аксиально плавающим.
В частных случаях выполнения привод первого жернова может быть обеспечен либо гидравлическим двигателем, либо механическим редуктором, либо ременной или цепной зубчатой передачей, а перемещение с оказанием давления, как и перемещение других жерновов, осуществляется компрессионными устройствами, которые могут быть гидравлическими и/или пневматическими цилиндрами или пружинами. Кроме того, предпочтительно, чтобы съемные ободы жерновов, а также главного валка для измельчения были изготовлены из качественного износостойкого материала, при этом поковки выполнены из хромоникелевой стали, и, кроме того, этот материал снабжен твердым облицовочным слоем для высокоабразивных материалов.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется следующими иллюстрациями:
Фиг. 1 - общий вид мельницы в частичном разрезе, перпендикулярном осям главного валка и жерновов;
Фиг. 2 - первый жернов в разрезе, проходящем через вертикальную ось его компрессионного устройства и перпендикулярную ось его валка;
Фиг. 3 - первый жернов в поперечном сечении А-А, обозначенном на фиг. 2;
Фиг. 4 - деталь В, обозначенная на фиг. 2;
Фиг. 5 - деталь С, обозначенная на фиг. 3;
Фиг. 6 - выполненный без привода второй и/или третий жернов, корпуса которого соединены поперечной балкой аналогично первому жернову;
Фиг. 7 - альтернативный вариант выполнения второго и/или третьего жернова, не имеющего привода, где компрессионные устройства интегрированы непосредственно в их подшипниковые узлы без шарнирного крепления поршней.
Осуществление изобретения
Мельница для измельчения материалов различной твердости и крупности частиц содержит приводы 8, 23 и корпус 4 мельницы, снабженный загрузочным бункером 5 и разгрузочным бункером 6, в котором размещен главный валок для измельчения 1, установленный с возможностью вращения и приводимый в движение главным приводом 8, причем главный валок для измельчения 1 снабжен сменным износостойким ободом и с обеих сторон снабжен направляющими кольцами по окружности, перекрывающими его диаметр, расположенными таким образом, чтобы предотвратить потерю измельченного сырья из щели помола. Кроме того, в корпусе 4 мельницы с возможностью вращения и скольжения установлены по меньшей мере три малых жернова 2, 3, 3' оси которых параллельны оси главного валка 1, и они расположены в направлении его вращения по окружности между разгрузочным бункером 5 и разгрузочным бункером 6. Все жернова 2, 3, 3' снабжены компрессионными устройствами 7, обеспечивающими их перемещение по направлению к главному валку 1.
Первый жернов 2 обеспечивает вместе с главным валком для измельчения 1 извлечение сырья из бункера 5, обеспечивая его распределение по всей ширине главного валка для измельчения 1 и его предварительное измельчение. Первый жернов 2 снабжен собственным приводом посредством удлиненных концов 10 его вала 9, выступающих из подшипниковых узлов 11, где на каждом удлиненном конце 10 установлено по одному приводному устройству 23. Вал 9 первого жернова 2, подобно другим жерновам 3, 3' установлен в антифрикционных подшипниках 12, размещенных в корпусах подшипников 11, снабженных направляющими канавками 13, выполненными с возможностью установки в направляющие в боковых стенках корпуса 4 мельницы. Направляющие канавки 13 снабжены сменными скользящими пластинами 14, изготовленными из специального скользкого материала, и снабжены смазочными канавками 15, позволяющими распределять смазку. Смазка подается на поверхность трения по каналам для смазки 16. Подшипниковые узлы 11 перемещаются в направляющих канавках 13 вместе со всеми жерновами 2, 3, 3' в радиальном направлении. Жернова 2, 3, 3' перемещаются и оказывают давление в направлении главного валка 1 с помощью компрессионного устройства 7 (например, гидроцилиндра), заканчивающегося штоком 17. Подшипниковые узлы 11 первого жернова 2 соединены поперечной балкой 18, на которую опирается упомянутый шток 17 компрессионного устройства 7 при установке в осевой шарикоподшипник 19. Осевой шарикоподшипник 19 поглощает силу сжатия, а установленные пластинчатые пружины 21 поглощают тяговое усилие. Пластинчатая пружина 21 предварительно напряжена, что также определяет зазор в шарикоподшипнике 19. Весь узел крепится болтами к поперечной балке 18 с помощью крышки 22. Жернова 2, 3, 3' перемещаются по направляющей в зависимости от высоты слоя измельчаемого материала. Сменный обод 20 прикреплен к валу 9 первого жернова 2, подобно другим жерновам 3, 3' он изготовлен из износостойкого материала, при этом поковки изготовлены из хромоникелевой стали и, кроме того, этот материал снабжен твердым облицовочным слоем для высокоабразивных материалов.
'
Вторые и третьи жернова 3, 3' имеют то же конструктивное выполнение, что и первый жернов 2; однако они не имеют приводов, а могут иметь, как уже упоминалось выше, подшипниковые узлы 11, соединенные также с поперечными балками 18, на которые опираются штоки 17 компрессионных устройств 7, установленные в осевые шарикоподшипники 19, см. фиг. 6. Указанные жернова 3, 3' перемещаются только по слою измельчаемого материала, при этом само измельчение осуществляется с помощью давления, создаваемого компрессионными устройствами 7. В альтернативном варианте исполнения вторые и третьи жернова 3, 3 не имеют поперечной балки 18, но указанные компрессионные устройства 7 непосредственно закреплены болтами в их подшипниковых узлах 11 без шарнирной опоры, см. фиг. 7. Один антифрикционный подшипник 12 жерновов 2, 3, 3' аксиально закреплен, а другой является аксиально плавающим.
Как уже упоминалось, первый жернов 2 приводится в движение либо гидравлическим двигателем и/или механическим редуктором, либо ременной или цепной зубчатой передачей, тогда как оказание давления давление первого жернова 2, а также других жерновов 3, 3 обеспечивается компрессионными устройствами 7, содержащими гидравлические и/или пневматические цилиндры или пружины.
Поскольку оказываемое давление на порядок больше воздействие от силы тяги, описанное конструктивное решение уменьшает собственную высоту оборудования по сравнению с другими шарнирными опорами и в то же время позволяет осуществлять наклон в пределах осевых зазоров в направляющих канавках 13 подшипниковых узлов 11, предотвращая тем самым появление дополнительных изгибающих нагрузок к штокам 17. Опорные зоны герметизируются от проникновения загрязнений из зоны помола путем применения специального уплотнения с высокой устойчивостью к пыли, образующейся в процессе помола.
Измельчение материала, согласно фиг. 1, осуществляется между главным валком 1 и тремя жерновами 2, 3, 3'. Скорость первого жернова 2 может быть как регулируемой, так и фиксированной. Скорость выбирается таким образом, чтобы либо скорость вращения первого жернова 2 равнялась скорости главного валка 1, либо может регулироваться таким образом, чтобы скорости вращения первого жернова 2 и главного валка 1 отличались, обеспечивая таким образом эффекта распространения измельчаемого материала. Вращательное движение двух других жерновов 3, 3' вызывается растиранием измельчаемого материала между валком 1 и указанными жерновами 2, 3, 3'. Перед началом процесса измельчения жернова 2, 3, 3' могут быть подняты в верхнее положение, создавая таким образом максимальный зазор между первым жерновом 2 и главным валком 1.
Измельчаемое сырье подается в загрузочный бункер 5, расположенный в верхней части корпуса 4 мельницы. Измельчаемый материал извлекается из загрузочного бункера 5 главным валком 1 и подается в область первого зазора между главным валком 1 и первым жерновом 2. Высота измельчаемого материала регулируется скользящим затвором на выходном поверхности загрузочного бункера 5. Измельчаемый материал равномерно распределяется по всей ширине главного валка 1 первым жерновом 2 при более низком давлении измельчения, при котором оно образуется и одновременно происходит частичное предварительное измельчение. Давление первого жернова 2 может быть также обеспечено тем, что первый жернов 2, в отличие от других жерновов 3, 3' не перемещается вертикально, а зафиксирован с помощью упоров и зазора между указанным жерновом и главным валком 1. Затем измельченный материал высвобождается легким поворотом главного валка 1 и покидает указанную зону. Дополнительный поворот главного валка 1 продвигает высвобожденный и перемещенный измельченный материал ко второму зазору, созданному между главным валком 1 и вторым жерновом 3. В этот момент второй жернов 3 воздействует на измельченный материал средним измельчающим давлением, запуская вторую стадию измельчения, сопровождающуюся разрушением зерен измельчаемого материала. После этого измельченный материал снова высвобождается еще одним небольшим поворотом главного валка 1. Измельченный материал подается в третьему зазору для измельчения, созданному между главным валком 1 и третьим жерновом 3, в предварительно измельченном состоянии, при этом измельчение материала завершается в этой точке воздействием наибольшего давления измельчения (давление третьего жернова 3). Величины давлений отдельных жерновов 2, 3 и 3' могут регулироваться не только в порядке по их возрастанию, но и произвольно в зависимости от требований к измельчению. Измельченный материал поступает в нижнюю часть мельницы в разгрузочный бункер 6, затем перемещается к другим транспортирующим устройствам. Крышки корпуса 4 мельницы, не отображенные на иллюстрациях, позволяют обеспечить полную пылезащиту мельницы и выполнены с возможностью выпуска пыли.