Вибрационная мельница
Владельцы патента RU 2619985:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (БГТУ им. В.Г. Шухова) (RU)
Изобретение предназначено для тонкого измельчения материалов в химической, горнорудной и промышленности строительных материалов. Вибрационная мельница содержит загрузочный (2) и разгрузочный (19) патрубки. На упругих опорах (5, 6) установлена вертикальная помольная камера (1) с мелющими телами различного диаметра. На боковых противоположных стенках расположены дебалансные валы (3, 4) с приводами. Дебалансные валы выполнены с возможностью изменения направления и частоты вращения. Площадка (9) установлена на пружинах (7, 8) на верхней стенке помольной камеры. На площадке расположен дебалансный вибратор (10) с приводом. Дебалансный вибратор выполнен с возможностью изменения направления и частоты вращения. К площадке жестко прикреплена подпружиненная рама (13). На раме установлена цепная завеса. Цепная завеса образована в виде рядов подвешенных вертикальных цепей (16). Нижние концы цепей прикреплены к нижней стенке помольной камеры. Ряды вертикальных цепей соединены рядами горизонтальных цепей (17). Предотвращение сегрегации мелющих тел и повышение интенсивности их движения обеспечивает повышение тонкости помола измельчаемого материала. 2 ил.
Изобретение относится к устройствам для тонкого измельчения различных материалов и может быть использовано в химической, горнорудной и промышленности строительных материалов.
Известна конструкция вибрационной мельницы, включающая вертикально установленную на упругих опорах помольную камеру, разделенную перфорированными перегородками, заполненную мелющими телами, дебалансный вибропривод [авторское свидетельство СССР на изобретение №1764694, кл. В02С 19/16, 1990].
Недостатком известной конструкции вибрационной мельницы является низкая эффективность процесса измельчения и невысокое качество готового продукта.
Известна также конструкция вертикальной вибрационной мельницы, выбранной в качестве прототипа, включающая вертикальную цилиндрическую помольную камеру, подвижно связанную с корпусом и жестко с вибровозбудителем, при этом помольная камера разделена перфорированными перегородками на нижнюю и ряд верхних секций, заполненных мелющими телами, причем нижняя секция снабжена цилиндрической пружиной с возможностью регулирования зазора между витками [патент РФ на изобретение №2333798, МПК В02С 19/16, 2006].
Недостатком данного устройства является низкая эффективность процесса измельчения вследствие сегрегации мелющих тел.
Задачей изобретения является повышение тонкости помола измельчаемого материала за счет предотвращения сегрегации мелющих тел и повышения интенсивности их движения.
Это достигается тем, что вибрационная мельница включает загрузочный и разгрузочный патрубки, установленную на упругих опорах вертикальную помольную камеру с мелющими телами различного диаметра, расположенные на боковых противоположных стенках дебалансные валы с приводами, имеющие возможность изменять направление и частоту вращения. В предложенном решении на верхней стенке помольной камеры установлена на пружинах площадка, на которой расположен дебалансный вибратор с приводом, имеющий возможность изменять направление и частоту вращения. К площадке жестко прикреплена подпружиненная рама, на которой установлена цепная завеса. Она образована в виде рядов подвешенных вертикальных цепей, нижние концы которых прикреплены к нижней стенке помольной камеры, при этом ряды вертикальных цепей соединены рядами горизонтальных цепей.
На фиг. 1 представлена схема продольного разреза вибрационной мельницы; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
Вибрационная мельница включает вертикальную помольную камеру 1 (в данном варианте приведена помольная камера прямоугольного сечения, возможна любая другая форма поперечного сечения, например, круглая, эллипсная, многогранная и т.д.). Сбоку на верхней стенке помольной камеры 1 закреплен, например с помощью сварки, загрузочный патрубок 2. На боковых противоположных стенках помольной камеры 1 жестко прикреплено, например на болтах, по одному дебалансному валу 3 и 4 с приводами (на фиг. не показаны), имеющие возможность изменять направление и частоту вращения. Помольная камера 1 с целью амортизации установлена на упругих опорах 5 и 6, например пружинах.
В центре на верхней стенке помольной камеры 1 установлена на пружинах 7 и 8 площадка 9. На площадке 9 расположен дебалансный вибратор 10 с приводом (на фиг. не показан), имеющий возможность изменять направление и частоту вращения. К площадке 9 жестко крепятся, например с помощью резьбового соединения, тяги 11 и 12, которые проходят через отверстия в верхней стенке внутрь помольной камеры 1. К нижним концам тяг 11 и 12 жестко крепится, например сваркой, подпружиненная рама 13, снабженная проушинами 14. Напротив проушин 14 на нижней стенке помольной камеры 1 закреплены, например сваркой, проушины 15.
На подпружиненной раме 13 установлена цепная завеса, образованная в виде рядов подвешенных вертикальных цепей 16, верхним концом они крепятся к проушинам 14, а нижним к проушинам 15. Вертикальные цепи 16 натягиваются под воздействием пружин 7 и 8. Все вертикальные цепи 16 соединены между собой рядами горизонтальных цепей 17. В местах соприкосновения вертикальных 16 и горизонтальных 17 цепей они жестко крепятся между собой, например скобами 18. Для разгрузки готового продукта используется разгрузочный патрубок 19, расположенный в нижней стенке помольной камеры 1.
В известных мельницах, когда в процессе работы используются мелющие тела различного диаметра, происходит их сегрегация - разделение по диаметрам. Мелющие тела большего диаметра поднимаются в верхнюю часть помольной камеры, а мелкие - вниз. Плотность упаковки мелющих тел снижается, эффективность процесса измельчения ухудшается, что приводит к загрублению помола.
В предложенном решении мельница работает следующим образом.
В вертикальную помольную камеру 1, установленную на упругих опорах 5 и 6, загружаются мелющие тела различного диаметра от 1 до 15 мм на 80-90% объема помольной камеры 1. Чем больше набор мелющих тел, тем плотнее их упаковка, тем больше контактных зон между шарами и тем эффективнее процесс измельчения. Вертикальные цепи 16 под воздействием пружин 7 и 8, которые установлены на верхней стенке, максимально натянуты. Если цепи будут свободно провисать, то эффект вибрационного воздействия цепной завесы на мелющие тела резко снизится и будет распространяться только на незначительную верхнюю часть загрузки в зависимости от величины провисания цепей.
Включаются приводы дебалансных валов 3 и 4 и дебалансного вибратора 10. Площадка 9 начинает выполнять вибрационное движение, которое передается через тяги 11 и 12 на подпружиненную раму 13, установленную на ней цепную завесу, образованную в виде рядов подвешенных вертикальных цепей 16 и через скобы 18 на горизонтальные цепи 17.
Если вертикальные цепи 16 не соединять между собой горизонтальными цепями 17, то вибрационное воздействие от вертикально установленных цепей не обеспечит предотвращение сегрегации мелющих тел, что в целом снизит эффективность процесса измельчения.
Нижний конец каждой подвешенной вертикальной цепи 16 должен быть закреплен к нижней стенке помольной камеры 1, например с помощью проушин 15. Если нижний конец каждой вертикальной цепи 16 не будет закреплен к нижней стенке помольной камеры 1, то в процессе работы все цепи поднимутся вверх и расположатся сверху шаровой загрузки. Вследствие чего прекратится воздействие цепной завесы на мелющие тела по всему объему камеры и эффективность процесса измельчения снизится.
Подпружиненная рама 13, взаимодействуя с вертикальными 16 и горизонтальными 17 цепями через проушины 14 и 15, передает вибрационное движение мелющим телам в помольной камере 1.
В загрузочный патрубок 2 подается измельчаемый материал, например цемент, который под воздействием силы веса начинает перемещаться в зазорах между мелющими телами и измельчаться в зонах контакта между мелющими телами.
Установка в помольной камере 1 цепной завесы, которая совершает вибрационные колебания, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, предотвращает сегрегацию мелющих тел, интенсифицирует их движение, чем способствует интенсификации процесса измельчения.
Горизонтальные цепи 17 предотвращают перемещение более крупных мелющих тел в верхнюю часть помольной камеры, удерживая их в исходном уровне. Чем большее количество рядов горизонтальных цепей 17, тем эффективнее предотвращается процесс сегрегации мелющих тел. Количество рядов горизонтальных цепей 17 зависит от состава загрузки, т.е. количества и массы различных по диаметрам мелющих тел. Чем меньшая разница по диаметрам мелющих тел, тем меньшее количество рядов горизонтальных цепей 17. Например, если в загрузке используются шары в равном соотношении диаметрами 1 мм, 3 мм, 5 мм, количество рядов горизонтальных цепей 17 может быть минимальным - 5. Если разница в диаметрах шаров существенная и соотношение их масс тоже существенное, то количество горизонтальных цепей 17 должно быть больше, чтобы предотвратить перемещение мелющих тел большего диаметра вверх помольной камеры 1. Например, ∅1 мм - 20%, ∅5 мм - 20%, ∅10 мм - 10%, ∅20 мм - 50%. Количество рядов горизонтальных цепей 19 должно быть 10-12.
По мере перемещения частиц измельчаемого материала сквозь массу вибрирующих мелющих тел размер частиц уменьшается. Готовый продукт выводится из помольной камеры через разгрузочный патрубок 19.
Процесс измельчения осуществляется непрерывно.
Применение вибрационной мельницы, в помольной камере которой установлена цепная завеса, позволяет интенсифицировать процесс измельчения за счет предотвращения сегрегации мелющих тел и более интенсивного их вибрационного движения.
Вибрационная мельница, включающая загрузочный и разгрузочный патрубки, установленную на упругих опорах вертикальную помольную камеру с мелющими телами различного диаметра, расположенные на боковых противоположных стенках дебалансные валы с приводами, имеющие возможность изменять направление и частоту вращения, отличающаяся тем, что на верхней стенке помольной камеры установлена на пружинах площадка, на которой расположен дебалансный вибратор с приводом, имеющий возможность изменять направление и частоту вращения, к площадке жестко прикреплена подпружиненная рама, на которой установлена цепная завеса, образованная в виде рядов подвешенных вертикальных цепей, нижние концы которых прикреплены к нижней стенке помольной камеры, при этом ряды вертикальных цепей соединены рядами горизонтальных цепей.
