ТРУБНАЯ МЕЛЬНИЦА

Полезная модель относится к оборудованию для тонкого измельчения материалов, в частности к трубным мельницам, оснащенными внутримельничными классифицирующими устройствами и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в горной, химической и других отраслях промышленности.
Известен аналог заявленной полезной модели - «Футеровка шаровой мельницы» (А.С. СССР №1052257 В 02 С 17/22 Б.И. №41 1983). Устройство представляет собой футеровку мельницы, обладающую повышенным сроком службы и обеспечивающую повышение производительности мельницы. Футеровка содержит закрепленные на сетчатом цилиндрическом корпусе элементы, выполненные из балок сортового проката периодического профиля, боковые грани выступов которых прилегают друг к другу. Балки сортового проката расположены параллельно оси мельницы и образуют между собой сквозные отверстия.
Недостатком этой футеровки является то, что она может быть использована только совместно с сетчатым цилиндрическим корпусом. Сетчатая конструкция корпуса значительно снижает его прочность и не позволяет осуществлять рекомендуемую для мельниц непрерывного действия загрузку мелющих тел, составляющую 28-32% от внутреннего объема корпуса.
Малое количество мелющих тел приведет к снижению производительности мельницы. Конструкция футеровки не предусматривает расширение сквозных отверстий между балками сортового проката в радиальном направлении от оси цилиндрического корпуса к его периферии. Это создает дополнительное сопротивление прохождению измельченного в корпусе материала через сквозные отверстия, приводит к задержке выхода из корпуса частиц кондиционных размеров, снижению эффективности процесса измельчения материала. Использование футеровочных элементов из балок сортового проката приводит к завальцовыванию сквозных отверстий между балками сортового
проката в результате воздействия на них мелющей загрузкой в процессе работы мельницы, это снижает классифицирующую способность футеровки, приводит к снижению эффективности процесса измельчения материала и эксплуатационной надежности мельницы. Для восстановления классифицирующей способности футеровки требуется частая остановка агрегата.
Известен ближайший аналог (прототип) заявленной полезной модели, как наиболее близкий по совокупности существенных признаков - «Трубная мельница» (Патент Р.Ф. на изобретение №2236298 В 02 С 17/06 Б.И. №26 2004). Устройство представляет собой трубную мельницу, предназначенную для тонкого измельчения материалов. Трубная мельница содержит загрузочное и разгрузочное устройства, цилиндрический футерованный барабан с камерой грубого помола с мелющими телами, выполненную в виде футерованной перфорированной цилиндрической обечайки с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра барабана и камерой тонкого помола, отделенных межкамерными перегородками. Внутри загрузочного устройства соосно, неподвижно и с зазором по отношению к нему установлено перфорированное классифицирующе-подающее устройство, конструктивно повторяющее загрузочное и примыкающее соосно, с совмещением центральных отверстий к межкамерной перегородке, установленной у загрузочного устройства. В кольцевой камере между перфорированной обечайкой и футерованным барабаном расположен неподвижно закрепленный винтовой конвейер, сообщенный с камерой, расположенной между загрузочным устройством и межкамерной перегородкой и направлением винта конвейера, со стороны загрузочного устройства, противоположным направлению вращения барабана мельницы. Ширина или диаметры совмещенных отверстий перфорированной обечайки и ее футеровки соответственно равны ширине или диаметрам отверстий классифицирующе-подающего устройства и межкамерных перегородок, ограничивающих камеру грубого помола.
Недостатком этой мельницы является то, что опирание цилиндрической перфорированной обечайки осуществляется только по краям камеры грубого помола, кроме собственного веса она воспринимает вес перфорированной футеровки.
В зависимости от диаметра мельницы и длины камеры грубого помола общий вес перфорированной цилиндрической обечайки, ее футеровки и мелющей загрузки может составлять от нескольких тонн до нескольких десятков тонн. Это указывает на невысокую эксплуатационную надежность цилиндрической перфорированной обечайки. В результате значительных динамических нагрузок мелющими телами на перфорированную футеровку будет происходить пластическая деформация ее рабочей поверхности, что приведет к завальцовыванию отверстий в футеровке и частой остановке мельницы на ремонт для восстановления формы и размеров отверстий.
Поверхности перфорированной футеровки, образующие зазоры для прохождения грубомолотого материала в кольцевую камеру не защищены от интенсивного износа, что со временем приведет к укрупнению размеров проходящих через них частиц материала.
Предлагаемая полезная модель направлена на повышение эксплуатационной надежности трубной мельницы и увеличение длительности ее эксплуатации между ремонтами.
Это достигается тем, что в мельнице содержащей привод, опорные цапфы с неподвижно закрепленными в них загрузочным, разгрузочным устройствами, неподвижно соединенный с опорными цапфами цилиндрический футерованный барабан с неподвижно закрепленной в нем у опорной цапфы с разгрузочным устройством выходной решеткой, разделенный неподвижно закрепленными в нем межкамерными перегородками на загрузочную камеру, расположенную у загрузочного устройства, расположенную за ней камеру грубого помола с мелющими телами, образованную расположенной концентрично и с зазором по отношению к внутренней поверхности футерованного барабана неподвижно закрепленной в нем цилиндрической перфорированной обечайкой, кольцевую камеру, образованную футерованным барабаном и вышеуказанной цилиндрической перфорированной обечайкой, камеры тонкого помола с мелющими телами, последовательно расположенные за камерой грубого помола, перфорированное классифицирующе-подающее устройство, конструктивно повторяющее загрузочное, неподвижно закрепленное и расположенное
концентрично внутри него и примыкающее соосно, с совмещением центральных отверстий к межкамерной перегородке, установленной у футерованной перфорированной обечайки со стороны загрузочного устройства и имеющей отверстия, ширина или диаметр которых равен ширине или диаметрам отверстий в классифицирующе-подающем устройстве и ширине или диаметрам отверстий в межкамерной перегородке, отделяющей камеру грубого помола от камеры тонкого помола, неподвижно закрепленный в кольцевой камере винтовой конвейер, сообщенный с загрузочной камерой, с направлением винта конвейера со стороны загрузочного устройства противоположным вращением барабана мельницы, согласно предлагаемому решению цилиндрическая перфорированная обечайка выполнена набором стержней эллипсного профиля, ориентированного большей осью радиально цилиндрическому футерованному барабану, расположенных параллельно его продольной оси и равноудаленном от нее. Стержни жестко закреплены на поверхности винтового конвейера, сопряженной с внутренней поверхностью кольцевой камеры и по отношению друг к другу, с образованием между стержнями сквозных отверстий. Стержни на всей длине имеют углубленные по два в каждый с внешних его сторон продольные износостойкие элементы, плоскостью симметрии каждого из которых является плоскость, проходящая через продольную ось стержня и малую ось его эллипсного сечения. Продольные износостойкие элементы закреплены в стержне неподвижно и с внешней стороны ограничены образующей боковую поверхность стержня. Расположенные рядом продольные износостойкие элементы соседних стержней образуют между собой наименьший зазор с шириной h, равной ширине или диаметру отверстий в межкамерных перегородках, ограничивающих камеру грубого помола.
На фиг.1 изображен продольный разрез трубной мельницы. На фиг.2 - поперечный разрез футерованного барабана в месте установки цилиндрической перфорированной обечайки. На фиг.3 - фрагменты футерованного барабана, цилиндрической перфорированной обечайки и винтового конвейера.
Трубная мельница состоит из привода (на фиг. не показан), опорных цапф 1, 2 с неподвижно закрепленными в них, например, болтами загрузочным
устройством 3, разгрузочным устройством 4. Опорные цапфы расположены по торцам футерованного барабана 5 и соединены с ним соосно и неподвижно, например болтами. В цилиндрическом футерованном барабане 5 у опорной цапфы 2 с разгрузочным устройством 4 неподвижно закреплена, например болтами, выходная решетка 6. Цилиндрический футерованный барабан разделен неподвижно закрепленными в нем, например болтами, расположенными последовательно межкамерными перегородками 7, 8 и 9 на камеры. Опорная цапфа 1, футерованный барабан 5 и межкамерная перегородка 7 образуют загрузочную камеру 10. За загрузочной камерой в полости футерованного барабана 5 расположена концентрично и с зазором по отношению к внутренней поверхности футерованного барабана, неподвижно закрепленная в нем, например через болтовые соединения и межкамерные перегородки 7 и 8 цилиндрическая перфорированная обечайка 11. Межкамерные перегородки 7, 8 и цилиндрическая перфорированная обечайка 11 образуют камеру грубого помола 12 с мелющими телами (на фиг. не показаны). Межкамерные перегородки 7 и 8, цилиндрическая перфорированная обечайка 11 и футерованный барабан 5 образуют кольцевую камеру 13, в которой установлен винтовой конвейер 14. Футерованный барабан 5, межкамерные перегородки 8, 9 и выходная решетка 6 образуют камеры тонкого помола 15 и 16 с мелющими телами, последовательно расположенные за камерой грубого помола 11. Винтовой конвейер 14 сообщен с загрузочной камерой 10 и камерой тонкого помола 15, расположенной за камерой грубого помола 12 например через окна 17 и 18 соответственно. Внутри загрузочного устройства 3 неподвижно закреплено конструктивно повторяющее его перфорированное классифицирующе-подающее устройство 19, расположенное концентрично ему. Загрузочное устройство может быть выполнено, например в виде трубошнека. Классифицирующе-подающее устройство примыкает соосно, с совмещением центральных отверстий к межкамерной перегородке 7. Цилиндрическая перфорированная обечайка 11 выполнена набором стержней 20 эллипсного сечения, расположенного большей осью 21 радиально цилиндрическому футерованному барабану 5. Стержни 20 расположены параллельно продольной оси 22 футерованного барабана 5 и равноудаленных
от оси 22. Стержни жестко закреплены на поверхности винтового конвейера 14, сопряженной с внутренней поверхностью кольцевой камеры 13. По отношению друг к другу стержни закреплены также жестко, например сваркой, через дистанционные вставки 23, которые образуют между стержнями сквозные отверстия 24. Дистанционные вставки могут быть выполнены в форме пластин, выполненных из стали. Стержни 20 по всей длине имеют углубленные по два в каждый с внешней его стороны продольные износостойкие элементы 25, плоскостью симметрии каждого из которых является плоскость, проходящая через продольную ось стержня 22 и малую ось 26 его эллипсного сечения. Продольные износостойкие элементы 25 выполнены, например в виде криволинейных пластин из металло-керамического сплава, закреплены в стержне неподвижно, например болтами и с внешней стороны ограничены образующей боковую поверхность стержня. Рядом расположенные продольные износостойкие элементы соседних стержней образуют между собой наименьший зазор с шириной h, равной ширине или диаметру отверстий 27 и 28 в межкамерных перегородках 7 и 8 соответственно и ширине или диаметру отверстий 29 в перфорированном классифицирующе-подающем устройстве 19.
Мельница работает следующим образом. Полые опорные цапфы 1 и 2 с торцевыми днищами, цилиндрический футерованный барабан 5, приводятся во вращение приводом (на фиг. не показан). Предназначенный для помола материал, имеющий различную крупность частиц, например цементный клинкер, поступает в классифицирующе-подающее устройство 19 и перемещается им через совмещенные центральные отверстия классифицирующе-подающего устройства 19 и межкамерной перегородки 7 в камеру грубого помола 12. При движении материала по классифицирующе-подающему устройству 19 частицы, размер которых меньше ширины или диаметра его отверстий 29, проходят через эти отверстия в загрузочное устройство 3 и подаются им в загрузочную камеру 10. Загрузочное 3 и классифицирующе-подающее 19 устройства конструктивно повторяют друг друга. Частицы материала, поступающие в камеру грубого помола 12 подвергаются разрушению мелющими телами, находящимися в камере, и по мере уменьшения размеров частиц и продвижения за счет
подпора вновь поступающего материала проходят через отверстия 27 в загрузочную камеру 10, через отверстия 24 между стержнями 20 и зазоры между продольными износостойкими элементами 25 в кольцевую камеру 13, через отверстия 28 в межкамерной перегородке 8 в камеру тонкого помола 15. Форма, размеры и ассортимент мелющих тел в камере грубого помола зависят от физико-механических свойств измельчаемых материалов, определяются технологической картой предприятия и могут использоваться как в виде известных стержней, так и сферообразными. Расположение стержней 20 параллельно продольной оси 22 футерованного барабана, их равное удаление от нее обеспечивает цилиндрическую форму образованной ими обечайки 11 и ее концентричное расположение в футерованном барабане. Расположение стержней параллельно продольной оси футерованного барабана и их разное удаление от указанной оси приведет к образованию камеры грубого помола отличной от цилиндрической формы, ее эксцентричному расположению относительно продольной оси 22, изменению формы кольцевой камеры 13, как в поперечном, так и продольном направлениях. Это приведет к изменению режима движения мелющих тел в камере грубого помола 12, вызовет их циклически пульсирующее движение с частичным прибросом группы мелющих тел. Такой режим движения мелющих тел приведет к снижению эффективности процесса измельчения материала, цикличности нагрузок на привод, его преждевременному выходу из строя. Изменение формы кольцевой камеры, как в поперечном, так и продольном направлениях приведет к ее забиванию поступающим материалом, снизит эффективность процесса измельчения материала в мельнице.
Жесткое закрепление стержней 20 на поверхности винтового конвейера 14, сопряженной с внутренней поверхностью кольцевой камеры и по отношению друг к другу позволяет уменьшить напряжения, возникающие в стержнях от динамического воздействия на них мелющих тел. Это способствует повышению их эксплуатационной надежности, увеличению срока эксплуатации. Жесткое прикрепление стержней 20 друг к другу через дистанционные вставки 23 обеспечивает распределение на цилиндрическую перфорированную обечайку в целом динамических нагрузок от мелющих тел, воздействующих на
отдельные стержни, повышает эксплуатационную надежность цилиндрической перфорированной обечайки, выполненной набором стержней. Расстояние между дистанционными вставками 23 определяется величиной динамических нагрузок со стороны мелющих тел, площадью поперечного сечения стержня, величинами большой и малой осей его эллипсного сечения. Расстояние между дистанционными вставками не должно превышать величины, которая не обеспечит достаточной жесткости неподвижно соединенным соседним стержням при их нагружении мелющей загрузкой и приведет к их прогибу относительно друг друга. Ширина наименьшего зазора h между продольными износостойкими элементами 25 равна ширине или диаметру отверстий 27 и 28 в межкамерных перегородках 7 и 8 и определяется максимальным размером частиц материала, которые могут подаваться в камеру тонкого помола 15. Максимальный размер вышеуказанных частиц материала определяется технологическим регламентом предприятия. Эллипсный профиль стержней 20 и их ориентация большими осями 21 в радиальном направлении позволяют при заданной площади поперечного сечения стержня обеспечить максимальную величину момента его сопротивления в радиальном направлении. Кроме того, эллипсный профиль стержней защищает от воздействия мелющих тел, находящихся в камере грубого помола продольные износостойкие элементы.
При использовании стержней прямоугольного профиля поверхности, образующие зазоры между продольными износостойкими элементами, будут подвергаться воздействию мелющих тел. Это приведет к интенсивному износу указанных поверхностей, их пластической деформации. В результате, после непродолжительной эксплуатации мельницы, потребуется ее остановка для восстановления завальцованных отверстий между стержнями.
Стержни 20 на всей длине имеют углубленные по два в каждый с внешней его сторон продольные износостойкие элементы 25 для обеспечения длительной эксплуатации в условиях интенсивного абразивного износа. Расположение продольных износостойких элементов в стержнях 20 таким образом, что плоскостью симметрии каждого из них является плоскость, проходящая через продольную ось стержня (на фиг. не показана) и малую ось 26 его эллипсного
сечения позволяет снизить абразивный износ поверхностей, образующих наименьший зазор с шириной h материалом, проходящим через указанные зазоры из камеры грубого помола 12 в кольцевую камеру 13. Эллипсный профиль стержней 20 предохраняет износостойкие элементы 25 от воздействия мелющих тел. Поэтому основным требованием к ним является высокая износоустойчивость, они могут не обладать высокой ударной прочностью, предъявляемой к стержням 20. Это позволяет увеличить надежность цилиндрической перфорированной обечайки 11, выполненной из стержней 20 с продольными износостойкими элементами 25. Углубление продольных износостойких элементов 25 в стержень и ограничение их образующей боковой поверхностью стержня способствует беспрепятственному поступлению материала из камеры грубого помола 12 в зазоры между продольными износостойкими элементами 25 и свободному его выходу через расширение между стержнями в кольцевую камеру 13. Соотношение большой и малой осей эллипсного профиля может быть различным. Оно определяется свойствами измельчаемых материалов, диаметром футерованного барабана, свойствами мелющих тел, коэффициентом их загрузки. Так, при измельчении материалов невысокой твердости, крупностью до 20 миллиметров в мельнице с небольшим диаметром футерованного барабана, невысоким коэффициентом загрузки стальных мелющих тел соотношение размеров большой и малой осей эллипсного профиля может быть близким к единице. При измельчении твердых материалов крупностью до 30 миллиметров в мельнице с большим диаметром футерованного барабана, коэффициентом загрузки стальных мелющих тел 0,3÷0,32 соотношение размеров большой и малой осей эллипсного профиля может быть близким к двум.
Мелкофракционный материал, поступивший в загрузочную камеру 10 через загрузочное устройство 3 и отверстия 27 в межкамерной перегородке 7 транспортируется винтовым конвейером 14 через окна 17 в межкамерной перегородке 7 в кольцевую камеру 13 и вместе с мелкофракционным материалом, поступившим в кольцевую камеру 13 через отверстия 24 между стержнями 20 цилиндрической перфорированной обечайки 11 и зазоры между продельными
износостойкими элементами 25, захватывается винтовым конвейером 14 и подается через окна 18 в межкамерной перегородке 8 в камеру тонкого помола 15. При этом направление винта конвейера, со стороны загрузочного устройства, должно быть обратно направлению вращения футерованного барабана мельницы.
Поступивший в камеру тонкого помола 15 материал измельчается в ней до меньших размеров частиц, затем, через отверстия в межкамерной перегородке 9 поступает в камеру тонкого помола 16, где подвергается окончательному домолу и через отверстия в выходной решетке 6 подается на разгрузочное устройство 4.
Таким образом, конструкция трубной мельницы позволяет увеличить жесткость цилиндрической перфорированной обечайки. Рационально распределить на всю цилиндрическую перфорированную обечайку нагрузки, действующие на отдельные ее элементы со стороны мелющих тел, передать вышеуказанные нагрузки на футерованный корпус через опирание стержней на винтовой конвейер, тем самым уменьшить напряжения, возникающие в элементах цилиндрической перфорированной обечайки. Устройство позволяет также предохранить от износа мелющими телами поверхности, образующие зазоры для прохождения грубомолотого материала в кольцевую камеру и снизить интенсивность износа измельчаемым материалом указанных поверхностей путем установки продольных износостойких элементов. Это позволит увеличить эксплуатационную надежность трубной мельницы, длительность ее эксплуатации между ремонтами.