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 устройства для дробления материала, содержащего привод, подшипники и установленный в подшипниках опорными цапфами ротор, поверхность которого образована замкнутой колосниковой решеткой из продольных колосников, прикрепленных к ротору с помощью поперечных прижимных балок (авторское свидетельство СССР на изобретение №361809 В02С 13/02, опубликовано 15.02.1973 г., бюллетень №2).
Недостатком известной конструкции является низкая эффективность процесса измельчения материала.
Наиболее близким к полезной модели техническим решением, принятым за прототип, является шаровая мельница с периферической разгрузкой через сито (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), 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; два ряда сит, жестко прикрепленных к барабану, расположенных концентрическими рядами за бронеплитами, с кольцевыми промежутками по отношению к ним и друг к другу, из которых в приближенном к бронеплитам ряду сита выполнены из отдельных секций со щелями между ними, а размеры их отверстий меньше размеров отверстий бронеплит и превышают размеры отверстий сит второго ряда; щитки, расположенные в промежутках между бронеплитами и жестко соединенные с ситом; направляющие, расположенные рядом со щитками в кольцевом промежутке между рядами сит и жестко соединенные с барабаном; 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; щитки, расположенные в промежутках между бронеплитами и жестко соединенные с ситом.
Однако данное устройство характеризуется низкой эффективностью процесса измельчения. Это связано с малым коэффициентом загрузки помольной камеры мелющими телами. 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 измельчения материала за счет увеличения в помольной камере коэффициента загрузки мелющих тел.
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; 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. 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 бронеплитам жестко прикреплены кольцевые диски со стороны ряда сит. Кольцевые диски расположены параллельно торцевым дискам и с промежутками по отношению к ним и друг другу.
Полезная модель поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображена шаровая мельница (продольный разрез); 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 соединенный 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. Помольная камера 6 образована жестко соединенными с барабаном, вертикально расположенными первым, со стороны питающей воронки, торцевым диском 9 с центральным отверстием и вторым торцевым диском 10, а также бронеплитами 11, жестко соединяющими их по периферии и расположенными с промежутками 12. Помольная камера 6 сообщается с питающей воронкой 1 через центральное отверстие в первом торцевом диске 9 и, например, через полости 13 горловины 14 со ступицей 15 и лопастями 16. Горловина 14 соосна первому торцевому диску 9, жестко соединена с ним и горизонтальным валом 5. Сито 8 жестко соединено с барабаном, расположено концентрически за бронеплитами 11, с кольцевым промежутком 17 по отношению к ним, и имеет размеры отверстий 18, меньшие размеров отверстий 19 бронеплит 11. Щитки 7 расположены в промежутках 12 между бронеплитами 11 и жестко закреплены к ситу. Между бронеплитами 11 и ситом 8 барабана 4 расположены кольцевые диски 20. Кольцевые диски расположены параллельно первому 9 и второму 10 торцевым дискам с промежутками 21 по отношению к ним и друг другу, и жестко закреплены, например, болтовыми соединениями, к бронеплитам. Геометрические размеры кольцевых дисков 20 и величины промежутков 21 назначаются исходя из условий нагружения бронеплит, взаимодействующих с мелющими телами. Установка между бронеплитами 11 и ситом 8 кольцевых дисков 20, жестко прикрепленных к бронеплитам, обеспечивает перераспределение на все входящие в конструкцию барабана бронеплиты нагрузок, действующих на отдельные, взаимодействующие с мелющими телами бронеплиты. Это позволяет в несколько раз увеличить коэффициент загрузки камеры мелющими телами и довести его до значений, обеспечивающих рациональное течение процесса измельчения материала.
Мельница работает следующим образом. Барабан 4, шарнирно соединенный с подшипниками 3, через горизонтальный вал 5 приводится во вращение вокруг горизонтальной оси от приводного вала привода и обеспечивает движение находящихся в его помольной камере 6 мелющих тел. Находящиеся в камере мельницы мелющие тела при вращении барабана 4 осуществляют силовое динамическое воздействие на отдельные, взаимодействующие с ними бронеплиты 11. 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, которые характеризуется коэффициентом загрузки мелющих тел ϕ. Кольцевые диски 20, жестко прикрепленные к ко всем бронеплитам 11, обеспечивают перераспределение на них действующих на отдельные бронеплиты нагрузок. Перераспределение этих нагрузок обеспечивает уменьшение нагрузок на бронеплиты, взаимодействующие с мелющими телами в текущий момент времени, и позволяет увеличить коэффициент загрузки ϕ находящихся в помольной камере 6 мелющих тел до общепринятых рациональных его значений ϕ=0,26…0,3. Более точное значение коэффициента загрузки мелющих тел в помольной камере выбирается в зависимости от свойств измельчаемого материала, условий измельчения, способа измельчения.
Шаровая мельница с периферийной разгрузкой через сито, принятая в качестве прототипа, ограничена по загружаемым мелющим телам коэффициентом загрузки ϕ=0,1…0,12 ввиду невысокой прочности бронеплит, о чем сообщается в прототипе.
Материал, например шамот, подается в помольную камеру 6 через питающую воронку 1 и полости 13 между лопастями 16 горловины 14 со ступицей 15. В помольной камере материал подвергается измельчению находящимися там мелющими телами. Увеличенное количество мелющих тел в сравнении с прототипом позволяет подавать в помольную камеру больше материала и обеспечивает рациональный режим их движения, приводящий к повышению эффективности 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 19 бронеплит 11, перемещается через эти отверстия и кольцевой промежуток 17 на сито 8, на котором из его среды выделяются частицы, по размеру превышающие размеры их отверстий 18, и возвращаются на доизмельчение через промежутки 12 между бронеплитами, мимо щитков 7, на доизмельчение в помольную камеру 6. Щитки 7 препятствуют прохождению из помольной камеры 6 в промежутки 12 между бронеплитами 11 частиц материала, размеры которых превышают ширину отверстий 18 бронеплит. Прошедшие через отверстия 18 сита 8 частицы материала попадают в кожух 2, перемещаются в его разгрузочную часть и направляются на разгрузку.
Использование отверстий 19 бронеплит 11 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.
Расположение кольцевых дисков 20 параллельно первому торцевому диску 9 и второму торцевому диску 10, наличие промежутков 21 по отношению к ним и друг другу, позволяет уменьшить толщину кольцевых дисков, что приводит к повышению эффективности процесса классификации материала через отверстия 19 бронеплит 11 и сита 8. Это приводит к увеличению производительности шаровой мельницы и снижению удельного расхода электроэнергии на процесс помола материала. Жесткое соединение кольцевых дисков 20 с бронеплитами 11 приводит к существенному увеличению коэффициента загрузки мелющих тел в помольной камере 6, в результате чего повышается эффективность процесса помола материала, приводящая к увеличению производительности мельницы и снижению удельного расхода электроэнергии на процесс помола материала.
Отклонение расположения кольцевых дисков 20 от параллельного торцевым дискам 9 и 10, а также отсутствие промежутков 21 между кольцевыми дисками 20 и торцевыми дисками 9 и 10 приведет к увеличению толщины кольцевых дисков и снижению эффективности классификации материала через отверстия 19 бронеплит 11 и отверстия 18 сита 8, что вызовет снижение производительности шаровой мельницы и увеличение удельного расхода электроэнергии на процесс помола материала. Соединение кольцевых дисков 20 с бронеплитами 11 с возможностью их относительного перемещения приведет к значительному снижению степени перераспределения на все бронеплиты барабана нагрузок, действующих со стороны мелющих тел на взаимодействующие с ними отдельные бронеплиты. Это приведет к существенному снижению коэффициента загрузки мелющих тел в помольной камере, снижению производительности мельницы и увеличению удельного расхода электроэнергии на процесс помола материала.
Мельница работает в аспирационном режиме.
Таким образом, конструкция шаровой мельницы с периферийной разгрузкой через сито позволяет повысить эффективность процесса помола материала за счет увеличения в помольной камере коэффициента загрузки мелющих тел, обусловленного перераспределением кольцевыми дисками, на все бронеплиты барабана, нагрузок со стороны мелющих тел, действующих на взаимодействующие с ними отдельные бронеплиты.