Планетарная мельница

 

Изобретение относится к механохимической обработке материалов, а именно к планетарным мельницам, и обеспечивает повышение надежности. Планетарная мельница содержит станину и вертикальный корпус с крышкой. Барабаны поджимаются скобами с вкладышами подшипников скольжения к жесткой фрикционной обойме. Поворотный консольный кран штоком силового цилиндра соединен с крышкой, с внутренней стороны которой закреплена ось с нижним диском и верхним диском, поджимающим крышку каждого барабана посредством шара и штока с пружиной, установленных в корпусе-колпачке, закрепленном на крышке. Днище каждого барабана взаимодействует с шаром опорного элемента в виде закрепленного на нижнем диске водила корпуса-колпачка со штоком и пружиной. На открытом торце каждого барабана выполнены кольцевой бурт с радиальными щелями и углубление, в котором размещена крышка, закрываемая герметично. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области механохимической обработки материалов, а именно, к планетарным мельницам, предназначенным для тонкого и сверхтонкого измельчения материалов, смешения их, а также для проведения химических реакций и других процессов, и может быть использовано в цветной, черной, порошковой металлургии, горнодобывающей, цементной и других отраслях промышленности. Цель изобретения повышение надежности. На представленном чертеже схематически изображена планетарная мельница, продольный разрез. Планетарная мельница содержит станину 1, на которой установлен вертикальный корпус 2 с крышкой 3 и поворотный консольный кран 4 (на чертеже показана часть его), несущий силовой цилиндр 5, установленный соосно оси мельницы, шток 6 которого жестко соединен с крышкой 3 корпуса 2, ось 7, закрепленную с внутренней стороны крышки 3 корпуса 2, на которой посредством подшипников 8 установлен корпус 9 подшипников 8 с зафиксированными на нем при помощи резьбы и стопорных болтов 10 двумя расположенными один над другим дисками: нижним 11 с ограничительной кольцевой поверхностью 12 и верхним 13, барабаны 14 с кольцевыми буртиками 15, в которых выполнены радиальные щели 16, заключенные в жесткую фрикционную обойму 17, установленную соосно оси мельницы в корпусе 2 посредством демпфирующих вставок 18 и болтов 19, плоские крышки 20 барабанов 14, установленные относительно кольцевых буртиков 15 по широкоходовой посадке, водило, состоящее из двух дисков: верхнего 21 и нижнего 22, причем верхний диск 21 жестко связан через фланец 23 с приводным валом 24, базирующимся в подшипниковом узле 25, расположенном в станине 1, корпуса-колпачки верхние 26 прижимов крышек 20 барабанов 14, закрепленные соосно на плоских крышках 20, внутри которых смонтированы штоки 27, пружины 28 и теплоизолирующие стаканы 29, причем на штоках 27 установлены шары 30, посредством которых штоки 27 взаимодействуют с верхним диском 13, корпуса-колпачки нижние 31 опорных элементов, закрепленные на нижнем диске 22 водила под днищами барабанов 14 и соосно им, внутри которых смонтированы штоки 32, пружины 33 и втулки 34, причем на штоках 32 установлены шары 35, посредством которых штоки 32 взаимодействуют с днищами барабанов 14, систему поджатия барабанов 14 к жесткой фрикционной обойме 17, состоящую из скоб 36 с вкладышами подшипников скольжения 37, связанных через подпружиненные хвостовики 38 с центральным подпружиненным конусом 39, который взаимодействует с подпружиненным стержнем 40, причем подпружиненные хвостовики 38 и центральный подпружиненный конус 39 расположены в распределительной коробке 41, базирующейся и закрепленной на верхнем диске 21 водила, нижние ограничительные кольцевые поверхности 42 и 43, смонтированные соответственно на корпусе 2 и на нижнем диске 22 водила, шкив 44, жестко связанный с приводным валом 24. Подготовка планетарной мельницы к работе заключается в следующем. В барабаны 14, которые находятся вне мельницы, загружается измельчаемый материал, устанавливаются относительно кольцевых буртов 15 плоские крышки 20, что обеспечивается применением определенных посадок по их диаметрам, широкоходовой по 3-ему классу "d9" и посадки скольжения по третьему классу или "Н9". Загруженные барабаны 14 с плоскими крышками 20, на которых смонтированы корпуса-колпачки верхние 26 прижимов со штоками 27, пружинами 28, теплоизолирующими стаканами 29 и шарами 30 устанавливаются на свои рабочие места в мельницу, причем шары 30 отжаты в крайнее верхнее положение штоками 27 силами пружин 28. Установка может быть выполнена как механизмами, например роботами, так и вручную. В это время крышка 3 корпуса 2 прижата штоком 6 силового цилиндра 5 к консоли поворотного крана 4 и уведена в сторону механизмом поворота его (на чертеже не показан), центральный подпружиненный конус 39 находится в верхнем положении, подпружиненными хвостовиками 38 скобы 36 с вкладышами подшипников скольжения 37 сдвинуты к оси мельницы, чтобы не мешать установке барабанов 14, шары 35, находящиеся на штоках 32, за счет сил пружин 33 находятся в крайнем верхнем положении, поэтому после установки барабанов 14 на рабочие места в мельницу они не ложатся своими днищами на нижние ограничительные кольцевые поверхности 42 и 43, а базируются только на шарах 35. Такое положение барабанов 14 безусловно неустойчивое, но влияния на процесс закрытия крышки 3 и дальнейшую работу оно не оказывает. Объясняется это тем, что барабаны 14 находятся уже во вкладышах подшипников скольжения 37, хотя и с зазором, но последние не дают барабанам 14 значительно искривить свое положение, а при движении центрального подпружиненного конуса 39 вниз подпружиненные хвостовики 38 через скобы 36 прижмут вкладыши подшипников скольжения 37 к боковым поверхностям барабанов 14 и выправят их положение. Свойство выправлять положение барабанов 14 вкладышами подшипников скольжения 37 используется и для выемки барабанов 14 механизмами, т.е. у "захвата" в центре имеется стержень, который надавливает на центральный подпружиненный конус 39 и перед тем, как "захват" возьмет барабаны 14, они будут выпрямлены, т.е. будут находиться строго в вертикальном положении. После установки барабанов 14 с плоскими крышками 20 в мельницу механизмом поворота поворотный консольный кран 4 вместе с крышкой 3 поворачивается в положение, когда ось крышки 3 совпадает с осью мельницы. Затем вступает в действие силовой цилиндр 5, который своим штоком 6 опускает крышку 3 до упора в корпус 2. Во время опускания крышки 3 вначале в работу вступает подпружиненный стержень 40, который, двигая центральный подпружиненный конус 39 вниз через подпружиненные хвостовики 38, прижимает скобы 36 с вкладышами подшипников скольжения 37 к боковым поверхностям барабанов 14, прижимая их к жесткой фрикционной обойме 17 и устанавливая их строго в вертикальное положение; далее вступает в работу верхний диск 13, который отрегулирован по высоте так, чтобы, упираясь в шары 30, сдвинуть штоки 27 и соответственно сжать пружины 28, например, на 4 мм (рабочий ход пружин 28). Величина рабочего хода каждой пружины 28 выбрана из условий допустимого износа ограничительной кольцевой поверхности 12, который равен 2,5 мм, и допуска на неточности сборки, который допускается до 1,5 мм. Так как действие равно противодействию, для простоты рассуждений примем, что F₁ F₂, где F₁ сила пружины 28 при рабочей деформации, F₂ сила пружины 33 при рабочей деформации, то каждый шток 32 и каждая пружина 33 также переместятся вниз на 4 мм и барабаны 14 лягут своими днищами на нижние ограничительные кольцевые поверхности 42 и 43. Величина силы F₁, а в рассматриваемом случае и F₂ выбирается из условий соблюдения герметичности разъема между плоскими крышками 20 и барабанами 14. Затруднений расчет пружин не вызывает, например, для барабанов 14 с рабочим объемом 0,7 л и с внутренним ⊘ 85-90 мм, сила пружины 28 при рабочей деформации составляет ≈ 35 кгс, соответственно и для пружины 33 она составляет ≈ 35 кгс. В общем случае нужно выдерживать неравенство F₁ ≅ F₂ ≅ F₁ + mg, где F₁ сила пружины 28 при рабочей деформации или сила, развиваемая штоком 27; F₂ сила пружины 33 при рабочей деформации или сила, развиваемая штоком 32; m рабочая масса барабана 14; g ускорение барабана 14 при движении вниз. Объяснение такому неравенству следующее: если F₂ < F₁, то возрастают нагрузки на нижние ограничительные кольцевые поверхности 42 и 43, что приводит к их преждевременному износу, поэтому F₂≥ F₁, однако если значительно увеличить F₂, то появляются дополнительные нагрузки на ограничительную кольцевую поверхность 12, что также плохо, ввиду износа ее, поэтому F₂ ≅ F₁ + mg. Однако проще всего принимать F₁ F₂, что показывает вполне удовлетворительные результаты при работе мельницы, а главное дает возможность корпуса-колпачки, штоки, пружины и шары делать одинаковыми, т.е. унифицировать узлы прижимов и опорных элементов. Таким образом после закрытия крышки 3 барабаны 14 прижаты скобами 36 с вкладышами подшипников скольжения 37 к жесткой фрикционной обойме 17 и находятся под действием двух вертикальных сил F₁ и F₂, которые прижимают плоскую крышку 20 и обеспечивают герметичность ее разъема. Так как по условию расчета силы F₁ и F₂ равны, то реакции этих сил также равны, направлены в противоположные стороны и воспринимаются верхним диском 13 и нижним диском 22 водила, т. е. ограничительные кольцевые поверхности 12, 42 и 43 никаких дополнительных усилий как в покое, так и с достаточной степенью точности при работе мельницы от действия пружин 28 и 33 не испытывают, что и нужно было достичь. Работа планетарной мельницы происходит следующим образом. От электродвигателя определенной мощности через шкив 44, приводной вал 24 приводится во вращение водило, состоящее из верхнего 21 и нижнего 22 дисков, вместе со скобами 36, на которых закреплены вкладыши подшипников скольжения 37, которые приводят во вращательное движение относительно оси мельницы барабаны 14 вместе с плоскими крышками 20, а так как барабаны 14 прижаты к жесткой фрикционной обойме 17, а также за счет действия центробежных сил от масс барабанов 14, последние раскручиваются и вокруг собственных осей. Во время планетарного движения барабаны 14 будут совершать и вертикальные перемещения, воспринимаемые ограничительными кольцевыми поверхностями 12, 42 и 43. Эти перемещения имеют величину от нескольких десятых долей миллиметра, когда ограничительные кольцевые поверхности 12, 42 и 43 уже износились. В этом диапазоне перемещений пружины 28 и 33 должны сохранять разъем между плоскими крышками 20 и барабанами 14 герметичным, что и происходит в действительности, так как в этом диапазоне перемещений сила пружин 28 и 33 изменяется незначительно. При превышении указанного диапазона, т.е. свыше 2,5 мм, необходимо нижний диск 11 сдвинуть вниз и восстановить монтажный зазор или заменить ограничительные кольцевые поверхности 42 и 43. Все зависит от конкретных ситуаций. Плоские крышки 20 от горизонтальных перемещений удерживаются кольцевыми буртами 15, а от проворота силами трения в разъеме, которые во много раз превышают силы трения между шарами 30 и верхним диском 13, так как коэффициент трения качения во много раз меньше коэффициента трения скольжения. В связи с тем, что в период измельчения температура барабанов 14 может резко возрастать, необходимо пружины 28 защищать теплоизоляционным слоем, который выполнен, например, из фторопласта-4. Одновременно с теплоизоляционными свойствами фторопласт-4 составляет хорошую пару трения штоков 27 и теплоизоляционных стаканов 29. Для этих же целей установлены втулки 34, которые также изготовлены из фторопласта-4, т.е. чтобы создать хорошую пару трения штоки 32 и втулки 34. Радиальные щели 16 выполняются обычной фрезеровкой и необходимы для того, чтобы при остановке мельницы сливалась смазочно-охлаждающая жидкость из кольцевого зазора между плоскими крышками 20 и кольцевыми буртами 15. После проведения процесса измельчения и остановки мельницы открытие крышки 3 производится силовым цилиндром 5, затем срабатывает механизм поворота поворотного консольного крана 4 и далее можно вытаскивать барабаны 14 механизмами, напримеp роботами, или вручную, а плоские крышки 20 в дальнейшем снимаются с барабанов 14 простым движением вверх, т.е. такой процесс снятия плоских крышек 20 с барабанов 14 легко механизируется, не требует множества силовых цилиндров, смонтированных на крышке 3, и значительно упрощает конструкцию мельницы в целом, что в конечном итоге повышает ее надежность.

Формула изобретения

1. ПЛАНЕТАРНАЯ МЕЛЬНИЦА, содержащая станину, вертикальный корпус с крышкой и жесткой фрикционной обоймой, в котором установлены водило и барабаны с крышками и системой поджатия, поворотный консольный кран с силовым цилиндром, соединенным с крышкой корпуса, на которой с внутренней стороны закреплена неподвижная ось с верхним и нижним вращающимися дисками, прижимы крышек барабанов с подпружиненными штоками и шарами, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, она снабжена опорными элементами с подпружиненными штоками и шарами, установленными на водиле под барабанами, на открытом торце каждого из которых выполнено углубление и кольцевой бурт, а каждая крышка барабана выполнена плоской и размещена в углублении, причем оси прижимов и опорных элементов установлены по осям барабанов так, что подпружиненные штоки взаимодействуют посредством шаров, соответственно, с верхним вращающимся диском и днищами барабанов, при этом сила F₂, развиваемая подпружиненным штоком опорного элемента, выбрана из условия: F₁ ≅ F₂ ≅ F₁ + mg, где F₁ сила, развиваемая подпружиненным штоком прижима, m рабочая масса барабана, g ускорение барабана при движении вниз. 2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что кольцевые бурты на открытых торцах барабанов выполнены с радиальными щелями. 3. Мельница по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что подпружиненные штоки защищены теплоизоляционным слоем.

РИСУНКИ

Рисунок 1