МЕЖКАМЕРНАЯ КЛАССИФИЦИРУЮЩАЯ ПЕРЕГОРОДКА ТРУБНОЙ МЕЛЬНИЦЫ

Изобретение относится к межкамерным перегородкам для трубных мельниц, в которых происходит тонкое измельчение материалов и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в горной, химической и других отраслях промышленности.
Известен аналог заявленного изобретения - «Межкамерная перегородка многокамерной трубной мельницы» [SU №326979 В02С 17/18 Б.И. №5 1972]. Устройство представляет собой межкамерную перегородку трубной мельницы, предназначенную для разделения измельчаемого материала на крупную и мелкую фракции с подачей 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 расположено разгрузочное устройство с наклонными поверхностями, из которых наружные направлены в сторону камеры грубого помола и имеют окна для прохода мелкой фракции измельчаемого материла на внутренние поверхности, а последние - направлены в сторону камеры тонкого помола. Недостатком межкамерной перегородки является то, что наклон перфорированных лопастей к продольной оси корпуса трубной мельницы приведет к перемещению классифицируемого материла в сторону наклона поверхности, его концентрацию на части перфорированной поверхности. Это вызовет снижение эффективности классификации материала. Частицы
материала кондиционных размеров, находящиеся на перфорированной лопасти будут не все проходить через ее отверстия, соскальзывать к окнам разгрузочного устройства и возвращаться в камеру грубого помола, где будут нерационально подвергаться переизмельчению.
Установка над сплошными лопастями наклонных перфорированных лопастей не исключает наличия между ними, сплошным и перфорированным дисками промежутков, в которые с поверхности перфорированных лопастей крупные частицы материала будут проходить, минуя стадию классификации, на сплошные лопасти и перемещаться в камеру тонкого помола. Наличие крупных частиц в камере тонкого помола приведет к снижению эффективности измельчения и качества готового продукта.
Наличие крупных частиц в камере тонкого помола приведет к снижению эффективности измельчения и качества готового продукта.
Известен ближайший аналог (прототип) заявленного изобретения, как наиболее близкий по совокупности существенных признаков - «Трубная мельница» [Патент на полезную модель RU №57147 В02С 17/06 Б. И. №27, 2006] и предназначенный для тонкого измельчения материалов.
Трубная мельница содержит привод, опорные цапфы, загрузочные и разгрузочные устройства, цилиндрический футерованный барабан с мелющими телами и 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 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 и 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 классифицирующей перегородки этой мельницы является то, что материал, попавший в передние камеры, недостаточно эффективно разделяется перфорированными лопастями на материал, частицы которого больше размеров отверстий перфорированных лопастей и материал, частицы которого меньше. Недостаточная эффективность разделения материала, поступающего в классифицирующую перегородку, приведет к тому, что в камеру грубого помола будет возвращаться материал, крупность которого соответствует камере тонкого помола. Это снизит производительность трубной мельницы, повысит удельный расход электроэнергии. При вращении футерованного барабана мелющие тела, ударяясь о него и кольцевые диски вызывают их вибрацию, при этом частота и амплитуда колебаний определяется коэффициентом загрузки мелющих тел, ассортиментом, режимом их движения и другими параметрами. С футерованного барабана и кольцевых дисков вибрация передается неподвижно прикрепленным к ним перфорированным лопастям
и, в зависимости от соответствия или несоответствия амплитуды и частоты колебаний просеивающей поверхности характеристикам классифицируемого материала, повышать или снижать эффективность разделения находящегося на них материала. Конструкция классифицирующей перегородки не позволяет регулировать частоту и амплитуду перфорированных лопастей в соответствии с рациональными условиями классификации находящегося на них материала.
Расположение сплошных лопастей обеспечивает передним и задним камерам равные объемы. Так как в переднюю камеру поступает весь исходный материал, часть которого после классификации попадает в заднюю камеру, то объем передней камеры должен быть больше, чем задней. В рассматриваемой конструкции межкамерной классифицирующей перегородки объемы ее задних камер будут использоваться не полностью. Не рациональное увеличение объемов задних камер обеспечивается увеличением длины межкамерной перегородки за счет уменьшения длин камер трубной мельницы, которые она разделяет. Это приведет к снижению производительности агрегата.
В задних камерах классифицирующей перегородки сплошные лопасти образуют со сплошным кольцевым диском острые уголы. Это ухудшает условия опорожнения камер от подрешетчатого продукта, может привести, в зависимости от свойств материала, к ее неполному опорожнению и ухудшению условий прохождения материала в конусообразную камеру.
Предлагаемое изобретение направлено на повышение производительности и снижение удельного расхода электроэнергии в трубной мельнице, обеспечиваемое повышением производительности межкамерной классифицирующей перегородки, уменьшением ее длины, более качественным выделением перфорированными лопастями из поступающего в передние камеры частиц материала, размеры которых меньше размеров ее классифицирующих отверстий, исключении
«забивания» задних камер попавшим в них, через классифицирующие отверстия перфорированных лопастей, материалом. Это обеспечивается прикреплением перфорированных лопастей к кольцевым дискам через пружины, наличием и размерами зазоров между перфорированными лопастями и сплошными лопастями, кольцевыми дисками, футерованным барабаном, наружной конусной обечайкой, рациональными конструкцией и расположением сплошных лопастей между кольцевыми дисками, превышением размеров передних камер над размерами задних камер.
Это достигается тем, что в межкамерной классифицирующей перегородке трубной мельницы, содержащей обращенные соответственно в камеру грубого помола перфорированный с классифицирующими отверстиями и в следующую за ней камеру сплошной кольцевые диски, неподвижно закрепленные к футерованному барабану мельницы, расположенные по отношению к нему соосно и без зазоров, расположенные между ними перфорированные лопасти с классифицирующими отверстиями, установленные радиально и параллельно продольной оси футерованного барабана и чередующиеся с ними сплошные лопасти, неподвижно прикрепленные, в радиальном направлении, к кольцевым дискам, расположенные между ними радиально и без зазоров по отношению к ним и футерованному барабану, примыкающие в радиальном направлении у перфорированного кольцевого диска к перфорированным лопастям со сторон, противоположных сторонам, контактирующим с классифицируемым материалом, разгрузочное устройство, ограниченное плоскостями, проходящими по поверхностям перфорированного и сплошного кольцевых дисков, обращенным соответственно в камеру грубого помола и следующую за ней камеру, выполненное в виде двух усеченных конусных обечаек, соединенных неподвижно друг с другом основаниями, установленных коаксиально друг другу и футерованному барабану с образованием
конусообразной камеры между собой, из которых наружная конусная обечайка направлена меньшим основанием в сторону камеры грубого помола, без зазоров, неподвижно соединена со сплошным кольцевым диском и сплошными лопастями и расположена с кольцевым зазором по отношению к перфорированному кольцевому диску, а внутренняя конусная обечайка направлена меньшим основанием в сторону камеры, следующей за камерой грубого помола, передние и задние камеры, образованные перфорированным и сплошным кольцевыми дисками, наружной конусной обечайкой, перфорированными и сплошными лопастями и сообщающиеся соответственно с кольцевым зазором и конусообразной камерой, согласно предлагаемому решению перфорированные лопасти прикреплены к кольцевым дискам через пружины, расположены по отношению к перфорированному и сплошному кольцевым дискам, футерованному барабану и наружной конусной обечайке с зазорами, не превышающими минимальный размер их классифицирующих отверстий, а по отношению к чередующимся с ними сплошным лопастям, в местах их примыкания у перфорированного кольцевого диска, расположены с зазорами, превышающими амплитуду колебаний перфорированных лопастей. Сплошные лопасти в поперечных сечениях, перпендикулярных радиальным направлениям, имеют форму желоба с выпуклой и вогнутой сторонами, при этом передние камеры образованы перфорированным и сплошным кольцевыми дисками, наружной конусной обечайкой и сторонами перфорированных лопастей, контактирующими с классифицируемым материалом, задние камеры образованы перфорированным и сплошным кольцевыми дисками, наружной конусной обечайкой и сторонами перфорированных лопастей, противоположными сторонам, контактирующим с классифицируемым материалом, объемы передних камер превышают объемы задних камер, касательные в поперечных сечениях сплошных лопастей к их выпуклым
сторонам у перфорированного кольцевого диска образуют с его поверхностью в передних камерах острые углы, а у сплошного кольцевого диска с его поверхностью, углы, не превышающие 90°. К перфорированным лопастям могут быть прикреплены источники вибрационных колебаний.
На фиг.1 изображен продольный разрез классифицирующей перегородки. На фиг.2 ее ступенчатый поперечный разрез. На фиг.3 изображен вид на классифицирующую перегородку со стороны камеры трубной мельницы, следующей камерой грубого помола. На фиг.4 изображен местный разрез классифицирующей перегородки.
Классифицирующая перегородка трубной мельницы состоит из перфорированного 1 с классифицирующими отверстиями 2 и сплошного 3 кольцевых дисков, перфорированных 4 с классифицирующими отверстиями 5 и сплошных лопастей 6, наружной 7 и внутренней 8 усеченных конусных обечаек, пружин 9. Перфорированный 1 и сплошной 3 кольцевые диски обращены соответственно в камеру грубого помола и следующую за ней камеру (на фиг. не показаны), неподвижно закреплены, например болтами, к футерованному барабану мельницы (на фиг. не показан), расположены по отношению к нему соосно и без зазоров. Между перфорированным и сплошным кольцевыми дисками расположены перфорированные лопасти 4, прикрепленные к ним через пружины 9, установленные радиально и параллельно продольной оси футерованного барабана и чередующиеся с ними сплошные лопасти 6, неподвижно прикрепленные к кольцевым дискам 1 и 3, расположенные между ними радиально и без зазоров по отношению к ним и футерованному барабану, примыкающие в радиальном направлении у перфорированного кольцевого диска 1 к перфорированным лопастям 4 со сторон 10, противоположных сторонам 11, контактирующим с классифицируемым материалом (на фиг. не показан). Наружная 7 и внутренняя 8 конусные обечайки соединены
неподвижно друг с другом основаниями, установлены коаксиально друг другу и футерованному барабану с образованием конусообразной камеры 12 между собой. Наружная конусная обечайка 7 направлена меньшим основанием в сторону камеры грубого помола, без зазоров, неподвижно соединена, например болтами, со сплошным кольцевым диском 3 и сплошными лопастями, расположена с кольцевым зазором 13 по отношению к перфорированному кольцевому диску 1. Внутренняя конусная обечайка 8 направлена меньшим основанием в сторону камеры, следующей за камерой грубого помола. Наружная 7 и внутренняя 8 конусные обечайки образуют разгрузочное устройство, ограниченное плоскостями, проходящими по поверхностям кольцевых перфорированного и сплошного дисков, обращенным соответственно в камеру грубого помола и следующую за ней камеру. Перфорированные лопасти 4 прикреплены к кольцевым дискам 1 и 3 через пружины 9 общеизвестными способами, например, через пластины 14, приваренные к кольцевым дискам, шайбы 15 и болты 16. Перфорированные лопасти расположены по отношению к кольцевым дискам, футерованному барабану и наружной конусной обечайке 7 с зазорами (на фиг. не показаны), не превышающими минимальный размер их классифицирующих отверстий 5, а по отношению к чередующимся с ними сплошным лопастям, в месте примыкания у перфорированного кольцевого диска, расположены с зазорами (на фиг. не показаны), превышающими амплитуду колебаний перфорированных лопастей. Сплошные лопасти 6 в поперечном сечении имеют форму желоба с выпуклой 17 и вогнутой 18 сторонами и образуют, соответственно их выпуклыми и вогнутыми сторонами, с кольцевыми дисками 1 и 3, перфорированными лопастями 4 и наружной конусной обечайкой 7 передние 20 и задние 21 камеры. Передние камеры сообщаются с кольцевым зазором 13. Задние камеры сообщаются, например через полости 22 в наружной конусной обечайке 7,
с конусообразной камерой 12. Объемы передних камер 20 превышают объемы задних камер 21. Касательные, например 23, к выпуклым сторонам 17 сплошных лопастей 6 в их поперечных сечениях, перпендикулярных радиальным направлениям, у перфорированного кольцевого диска 1 образуют с его поверхностью в передних камерах 20 острые углы а. Касательные, например 24, в поперечных сечениях сплошных лопастей 6 к их выпуклым сторонам 17 у сплошного кольцевого диска 3 образуют в передних камерах углы β, не превышающие 90°. К перфорированным лопастям могут быть прикреплены источники вибрационных колебаний (на фиг. не показаны)
Межкамерная классифицирующая перегородка трубной мельницы работает следующим образом. Измельченный в камере грубого помола трубной мельницы материал, через классифицирующие отверстия 2 перфорированного кольцевого диска 1 поступает в передние камеры 20 межкамерной классифицирующей перегородки. Перфорированный кольцевой диск предохраняет передние камеры 23 от попадания в них из камеры грубого помола мелющих тел, недробимых и плохо дробимых включений, находящихся в измельчаемом материале, регулирует скорость прохождения материала через внутримельничное пространство, которая влияет на качество помола материала и производительность трубной мельницы.
Из передних камер 20 материал поступает на сторону 11 перфорированных лопастей 4 с классифицирующими отверстиями 5. При вращении футерованного барабана мелющие тела ударяются о него и кольцевые диски, вызывают их вибрацию, которая передается на перфорированные 4 и сплошные 6 лопасти. Амплитуда и частота виброколебаний кольцевых дисков определятся коэффициентами загрузки мелющих тел, их ассортиментом, режимами движения в камерах трубной мельницы и другими параметрами. Виброколебание перфорированных
лопастей может, в зависимости от амплитуды, частоты колебаний, повысить или понизить эффективность процесса классификации находящегося на них материала. Так, определенное сочетание указанных параметров колебания лопастей может вызвать расслоение классфицируемого материала по крупности частиц, подъем крупных, подлежащих выделению частиц к поверхности материала, что повысит эффективность выделения мелких частиц классифицирующими отверстиями 5 и производительность межкамерной классифицирующей перегородки. Качественное разделение материала межкамерной классифицирующей перегородкой позволяет исключить возврат в камеру грубого помола материала, крупность частиц которого соответствует камере, следующей за камерой грубого помола. (При двухкамерном исполнении мельницы это камера тонкого помола, при трехкамерном - вторая камера грубого помола). Это позволит повысить производительность трубной мельницы и снизить удельный расход электроэнергии. Повышение производительности межкамерной классифицирующей перегородки позволит уменьшить ее длину, тем самым увеличить длины камер, которые она разделяет. Это увеличит производительность трубной мельницы. Другое сочетание параметров виброколебания перфорированных лопастей может привести к интенсивному перемешиванию классифицируемого материала, что вызовет «забивание» классифицирующих отверстий 5 крупными частицами, снизит эффективность процесса классификации и производительность межкамерной классифицирующей перегородки. Прикрепление перфорированных лопастей к кольцевым дискам через пружины, с зазорами, позволяет изменить частоту и амплитуду их колебания на отличные от частоты и амплитуды колебания кольцевых дисков. Изменением жесткости пружин 9, массы перфорированных лопастей 4 достигаются рациональные значения характеристик их
колебаний, соответствующих характеристикам материала, подлежащего классификации (крупности частиц, коэффициенту внутреннего трения и т.д.). Методики определения рациональных значений характеристик колебаний классифицирующих поверхностей являются общеизвестными.
Для предотвращения прохода частиц материала, величина которых больше размера классифицирующих отверстий 5 перфорированных лопастей из передних камер в задние, величины зазоров между перфорированными лопастями и кольцевыми дисками, футерованным барабаном, наружной конусной обечайкой назначаются меньшими минимального размера указанных отверстий. В случае превышения указанных зазоров минимального размера классифицирующих отверстий 5 перфорированных лопастей 6, в камеру, следующую за камерой грубого помола, будет поступать материал крупностью, превышающей регламентированную крупность. Это приведет, в зависимости от крупности частиц поступающего в указанную камеру материала, к снижению эффективности процесса измельчения материала в трубной мельнице или производству некондиционного продукта.
Для предотвращения влияния неподвижных лопастей на характеристики колебаний перфорированных лопастей величина зазора между ними должна превышать амплитуду колебания перфорированных лопастей. В случае наличия зазора между перфорированными лопастями 4 и сплошными лопастями 6, с величиной, меньшей амплитуды колебания перфорированных лопастей, перфорированные лопасти, при их виброколебаниях, будут ударяться с сплошные лопасти, что внесет искажения в характеристики их вироколебания, снизит эффективность процесса классификации материала и производительность классифицирующей перегородки, приведет к снижению эффективности процесса измельчения материала в трубной мельнице.
Материал, попавший на перфорированные лопасти 4 разделяется на оставшийся в передних камерах «крупный» материал, величина частиц которого больше минимального размера классифицирующих отверстий 5 и «мелкий» материал, прошедший через указанные отверстия в задние камеры 21 на вогнутые стороны 18 сплошных лопастей 6. Процесс классификации материала интенсифицирует вибрация перфорированных лопастей с рациональными значениями ее характеристик. «Крупный» материал, оставшийся после классификации в передних камерах 20, при повороте перфорированных лопастей от горизонтального положения до их вертикального верхнего положения, ссыпается через кольцевой зазор 13 в камеру грубого помола на доизмельчение. «Мелкий» материал из задних камер 21, при повороте сплошных лопастей от горизонтального положения, до их вертикального верхнего положения, ссыпается, по вогнутым сторонам 18 сплошных лопастей 6, через полости 22 наружной конусной обечайки, в конусообразную камеру 12, из которой попадает в камеру, следующую за камерой грубого помола, на дальнейшее измельчение.
3
-3
Максимальная крупность частиц материала, поступающих из камеры грубого помола в следующую за ней камеру, определяется минимальным размером классифицирующих отверстий 5 перфорированных лопастей 4 классифицирующей перегородки, разделяющей указанные камеры. Рекомендации по максимальной крупности частиц того или иного материала, поступающего в ту или иную камеру мельницы общеизвестны. Так, при измельчении цементного клинкера в трубной трехкамерной мельнице 3,2×15 м, максимальная крупность частиц материала, поступающего из первой камеры (грубого помола) во вторую камеру (грубого помола) не должна превышать ()*10м, а поступающих в третью камеру (тонкого помола) - (0,51)*10м.
Выполнение сплошных лопастей 6, имеющих в поперечном сечении форму желоба с выпуклыми сторонами 17 и вогнутым сторонам 18, расположение сплошных лопастей их вогнутыми сторонами в задние камеры, а по отношению к поверхности сплошного кольцевого диска в передней камере 20 с образованием углов (3 между нею и касательными 23 в поперечных сечениях сплошных лопастей к их выпуклым сторонам с величинами, не превышающими 90°, улучшает условия ссыпания материала по их поверхностям и опорожнения от него задних камер 21. В случае выполнения сплошных лопастей 6 в поперечном сечении плоского профиля или расположения выпуклыми сторонами в задние камеры при их желобчатом профиле, или расположения по отношению к поверхности сплошного кольцевого диска с образованием указанных углов Р с величинами, превышающими 90°, ухудшатся условия опорожнения задних камер. В этом случае в задних камерах сплошной кольцевой диск и сплошные лопасти образуют остроугольные полости, которые частично будут «забиваться» попавшим в них материалом и уменьшать полезные объемы задних камер.
Расположение сплошных лопастей 6 у перфорированного кольцевого диска 1 с образованием его поверхностью в передних камерах 20 острых углов а с касательными 24 в поперечных сечениях сплошных лопастей к их выпуклым сторонам обеспечивает беспрепятственное прохождение материала через классифицирующие отверстия 2 перфорированного кольцевого диска 1 к поверхностям 11 перфорированных лопастей 4 через передние камеры и беспрепятственное прохождение материала, прошедшего через классифицирующие отверстия 5 перфорированных лопастей, в задние камеры 21, к сплошным лопастям 6. В случае α=0° часть классифицирующих отверстий перфорированных лопастей 4 в передней камере перекрывается сплошной лопастью, что снижает производительность классифицирующей перегородки и мельницы в целом.
Желобообразная форма сплошных лопастей может быть многогранной, овальной или иной. Форма профиля определяется свойствами классифицированного материала в задней камере, условиями изготовления сплошных лопастей, другими условиями.
Превышение объемов передних камер над объемами задних камер позволит рационально разместить материал по передним и задним камерам. В передние камеры попадает весь материал, подлежащий классификации. Затем он классифицируется перфорированными лопастями на «крупный», остающийся в передних камерах и «мелкий», переходящий в задние камеры. Рациональное соотношение объемов передних и задних камер определяется исходя из соотношения количеств «крупного» и «мелкого» материала в исходном. Превышение объемов передних камер над задними позволит уменьшить длину классифицирующей перегородки, тем самым увеличив длины разделяемых ею камер трубной мельницы. Это позволит увеличить производительность трубной мельницы. Равенство объемов передних и задних камер, или превышение последних над первыми приведет к нерациональному увеличению объемов задних камер, увеличит длину классифицирующей перегородки и, соответственно уменьшит длину разделяемых ею камер. Это уменьшит производительность трубной мельницы.
В случае, если изменением жесткости пружин 9 затруднено достижение необходимых частоты и амплитуды колебаний перфорированных лопастей 4, к ним могут быть прикреплены источники вибрационных колебаний (например, вибраторы механические или электромагнитные) с заданной амплитудно-частотной характеристикой генерируемых виброколебаний.
Таким образом, крепление перфорированных лопастей к кольцевым дискам через пружины с образованием рациональных зазоров между перфорированными лопастями и кольцевыми дисками, футерованными
барабаном, наружной конусной обечайкой, рациональная конструкция и расположение сплошных лопастей между кольцевыми дисками, превышение размеров передних камер над размерами задних позволит повысить эффективность процесса классификации материала классифицирующей перегородкой, увеличить ее производительность и уменьшить размеры. Это интенсифицирует процесс измельчения материала в трубной мельнице, что повысит ее производительность и снизит удельный расход электроэнергии.