ШАРОВАЯ МЕЛЬНИЦА СО СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ СКОРОСТЬЮ ВРАЩЕНИЯ БАРАБАНА

Изобретение предназначено для сверхтонкого измельчения твердого материала по сухому способу.
Изобретение относится к технике для сверхтонкого измельчения твердых материалов и может найти применение в энергетической, химической, горнообогатительной отраслях промышленности, а также в индустрии строительных материалов.
Известна конструкция шаровой барабанной мельницы, содержащая футерованный барабан, заполненный мелющими телами, установленный внутри барабана отражательный щит с шумопоглощающей накладкой и расположенный в барабане против отражательного щита неподвижный отражатель (SU 1212570 А, 23.02.1986).
Недостатком мельницы является невозможность изменения угла установки отражательного щита в зависимости от качественных характеристик измельчаемого материала; также из-за установки вертикального неподвижного отражателя увеличивается износ мелющих тел, происходит потеря энергии, так как большая часть энергии удара мелющих тел приходится не на измельчение материала, а на удар о вертикальный отражатель.
Известна конструкция кольцевой мельницы, выбранная в качестве прототипа, включающая заполненный мелющими телами корпус с цапфами на подшипниках, загрузочное и разгрузочное устройства. В корпусе мельницы помещена горизонтальная ось - продольный элемент - с жестко укрепленным на ней под углом к горизонту отражательным щитом.
Скорость вращения мельницы выше критической в 4-5 раз (SU №241970 А, 18.04.1969).
Недостатком известной конструкции кольцевой мельницы является работа только в одном режиме измельчения независимо от физических свойств и
гранулометрического состава материала. В связи с чем часть материала может остаться недоизмельченной или, наоборот, переизмельчиться. Это негативно сказывается на таких показателях эффективности как качество готового продукта и затраты энергии на помол. Кроме того, неподвижный элемент - горизонтальная ось, проходящая по всей длине мельницы коаксиально оси вращения барабана, не дает возможности материалу двигаться через центральную часть барабана. Это приводит не только к повышенному износу отражательного щита, но и гасит кинетическую энергию, полученную мелющими телами в процессе вращения барабана, предназначенную для измельчения материала.
Изобретение направлено на повышение эффективности процесса помола путем наилучшего распределения измельчаемых частиц с учетом их гранулометрического состава и физических свойств и обеспечивает минимальный износ отражательного щита.
Изобретение решает задачу по повышению эффективности процесса помола путем наилучшего распределения измельчаемых частиц с учетом гранулометрического состава и физических свойств измельчаемого материала, а также путем освобождения пространства барабана с целью увеличения количества столкновений мелющих тел и измельчаемого материала с нерастраченной кинетической энергией.
Это достигается тем, что в мельнице, содержащей загрузочное и разгрузочное устройства с жестко закрепленным в последнем, коаксиально расположенным подшипником, жестко и соосно соединенные с барабаном, заполненным мелющими телами, с расположенным в нем продольным элементом и закрепленным жестко на последнем отражательным щитом согласно предлагаемому решению перед загрузочным устройством стационарно установлена подшипниковая опора с поворотным устройством, продольный элемент выполнен в виде эксцентриковой оси, коренные шейки которой расположены коаксиально и с зазором в загрузочном и разгрузочном устройствах и опираются на подшипники разгрузочного устройства и указанной
подшипниковой опоры, при этом отражательный щит прикреплен к шатунной шейке эксцентриковой оси по всей длине барабана с монтажным зазором по отношению к поверхности барабана, вертикальная ось отражательного щита расположена в радиальном направлении к продольной оси барабана; щеки колена эксцентриковой оси имеют монтажный зазор к загрузочному и разгрузочному устройствам, а высота отражательного щита не превышает высоты слоя мелющих тел; при этом коренная шейка эксцентриковой оси, опирающаяся на подшипник подшипниковой опоры, жестко прикреплена к поворотному устройству подшипниковой опоры.
На фигуре 1 схематически изображена шаровая мельница со сверхкритической скоростью вращения барабана, продольный разрез; на фигуре 2 - поперечный разрез.
Шаровая мельница содержит загрузочное устройство 1, содержащее трубошнек 2. Загрузочное устройство 1 жестко, например, с помощью болтов, соединено коаксиально с барабаном 3, заполненным мелющими телами 4, например шарами. Кроме того, загрузочное устройство 1 установлено в подшипнике 5 известным образом, например по напряженной посадке. Подшипник 5 жестко, например, по напряженной посадке, установлен в бункере 6 загрузочного устройства 1. Бункер 6 загрузочного устройства 1 установлен стационарно, например, на раме 7.
С другой стороны барабана 3 жестко, например, с помощью болтов, и соосно барабану 3 закреплено разгрузочное устройство 8, содержащее трубошнек 2 и разгрузочные окна 9. Разгрузочное устройство 8 установлено соосно барабану 3. Кроме того, разгрузочное устройство 8 установлено в подшипнике 10, например, по напряженной посадке, в бункере 11 разгрузочного устройства 8. Бункер 11 закреплен стационарно, например, на раме 7.
Внутри разгрузочного устройства 8, например, в его конечной части, установлен подшипник 12 коаксиально и жестко, например, по напряженной посадке.
Мельница содержит продольный элемент, выполненный в виде эксцентриковой оси 13, которая состоит из коренных шеек 14 и 15, щек 16 и шатунной шейки 17. Коренные шейки 14 и 15 проходят внутри трубошнеков 2 загрузочного 1 и разгрузочного 8 устройств и расположены коаксиально и с зазором в загрузочном 1 и разгрузочном 8 устройствах.
Коренная шейка 14 жестко, например, с помощью сварки, прикреплена к поворотному устройству 18 подшипниковой опоры 19. Кроме того, коренная шейка 14 опирается на подшипник 20 подшипниковой опоры 19. Коренная шейка 15 опирается на подшипник 12 разгрузочного устройства 8.
Поворотное устройство 18 жестко, например, болтами, закреплено на подшипниковой опоре 19. К шатунной шейке 17 жестко, например, болтами, прикреплен отражательный щит 21. Отражательный щит 21 расположен по всей длине барабана 3. Торцы отражательного щита 21 примыкают к щекам 16. Отражательный щит 21 расположен с монтажным зазором к поверхности барабана 3. Щеки 16 колена эксцентриковой оси 13 имеют монтажный зазор к загрузочному 1 и разгрузочному 8 устройствам.
Шатунной шейкой 16 колено эксцентриковой оси 13 обращено к верхней части барабана. Горизонтальная ось шатунной шейки 16 параллельна продольной оси барабана 3. Высота отражательного щита 21 не превышает высота слоя мелющих тел 4, а вертикальная ось отражательного щита 21 расположена в радиальном направлении к продольной оси барабана 3. Привод условно не показан.
Угол расположения α отражательного щита 21 по отношению к горизонту имеет возможность изменяться с помощью поворотного устройства 18 подшипниковой опоры 19.
Угол расположения α отражательного щита 21 устанавливается при загрузке измельчаемого материала. Его изменение необходимо для того, чтобы учитывать гранулометрический состав измельчаемого материала и его прочностные характеристики.
Для максимально эффективного измельчения в процессе работы вся шароматериальная загрузка должна соударяться с отражательным щитом 21. Это достигается только при условии, что высота отражательного щита 21 будет не менее высоты шароматериальной загрузки. Кроме того, отражательный щит 21 проходит по всей длине барабана 3. Благодаря этому вся шароматериальная загрузка сталкивается с отражательным щитом 21 и участвует в работе.
Измельчение материала в мельнице осуществляется следующим образом.
Измельчаемый материал, например клинкер, подается через бункер 6 в загрузочное устройство 1 и с помощью трубошнека 2 подвигается в барабан 3.
При вращении барабана 3 с около- или закритической скоростью мелющие тела 4 и частицы измельчаемого материала захватываются кольцевым потоком шароматериальной загрузки и разрушаются в нем в результате сжатия и при ударе об отражательный щит 21.
2
2
Угол расположения α отражательного щита 21 по отношению к горизонту задан таким образом, чтобы обеспечить необходимый режим измельчения материала (каскадный, водопадный, смешанный) с учетом особенностей физических свойств и размера частиц измельчаемого материала. Так например, при измельчении клинкера с размером измельчаемых частиц 1...2 мм и получении готового материала с удельной поверхностью S=400...420 м/кг опытным путем установлено, что угол расположения α отражательного щита 21 по отношению к горизонту составляет 80°±1°, а при измельчении песка с размером измельчаемых частиц 1...2 мм и получении готового материала с удельной поверхностью S=400...420 м/кг опытным путем установлено, что угол расположения α отражательного щита 21 по отношению к горизонту составляет 84°±1°.
Соударение шароматериальной загрузки в разных ее слоях и отражательного щита 21 происходит под разными углами. Часть шароматериальной загрузки, отразившись вниз, беспрепятственно движется в полости барабана, не теряя своей кинетической энергии при любой траектории, вследствие того, что эксцентриковая ось 13 в полости барабана 3, имеет форму
колена и не занимает пространство барабана 3 в его центральной части, и падает на измельчаемый материал и измельчает его дополнительно ударом.
Другая часть шароматериальной загрузки сталкивается с загрузкой, находящейся в кольцевом потоке, и измельчает материал, помимо удара, за счет истирания и раздавливания.
Измельченный материал, под воздействием разницы в размере частиц, вытесняется в сторону выгрузки, где продвигается трубошнеком 2 разгрузочного устройства 8 к разгрузочным окнам 9 и выводится из мельницы через бункер 12 разгрузочного устройства 8.