Шаровая мельница

 

 

 

 

 

Рисунок 4 – Трубная четырехкамерная мельница

 

Кроме описанных применяют  мельницы больших размеров, а также трубные мельницы с подсушкой размалываемых материалов горячими газами и отделением достаточно измельченных частиц посредством сепараторов. Особенности устройства основных деталей шаровых мельниц. Барабаны шаровых мельниц сваривают из стальных листов толщиной от 10 до 60 мм. Толщину листа принимают обычно 0,01 от диаметра барабана для коротких мельниц и 0,02 для трубных, днища крепят болтами к кольцам (фланцам), приваренным к барабану. Для загрузки мелющих тел, смены футеровки, установки перегородок каждая камера снабжается люком, который перекрывается крышкой, имеющей защитную бронеплиту. Барабан мельницы футеруют чугунными или стальными бронеплитами, которые бывают плоскими, ступенчатыми, волнистыми и с выступами (каблуками), облегчающими подъем крупных шаров. Наиболее стойкими на истирание являются плиты из марганцовистой стали с содержанием марганца 12...14%. На скорость износа плит влияет и их форма. Некоторые из бронеплит и способы их крепления представлены на рисунке 5. Материал измельчают мелющими телами—шарами и короткими цилиндриками (цильпебсом).

 

Рисунок 5 – бронеплиты и способы их крепления

 

Шары штампуют, куют или  отливают из углеродистой, марганцовистой или хромистой стали. Диаметр  шаров 30...100 мм, цилиндриков—16...25 мм, длина цилиндриков соответствует 1,5 диаметра. Применяют также барабанные мельницы без мелющих тел, в которых происходит самоизмельчение. Особенностью таких мельниц является большой диаметр барабана (5200 мм) при сравнительно малой его длине (1560 мм), футеровка днищ в виде треугольных в сечении концентрических колец, обеспечивающих при вращении барабана отбрасывание кусков в среднюю его часть. Для лучшего дробления кусков материала размером 12...15 мм в таких мельницах добавляют небольшое количество стальных шаров. Разгрузку измельченного материала производят воздушным потоком.

В измельчительных агрегатах  подведенная энергия расходуется  тем эффективнее, чем короче ее путь от привода мельницы к объектам разрушения. Энергонапряженность процесса, как и количество звеньев в цепи передачи механической энергии являются важнейшими факторами, которые определяют не только размольную мощность, К.П.Д, но и техническую надежность мельниц.

Современный этап развития техники тонкого помола характеризуется  общим стремлением повысить удельные нагрузки на частицы измельчаемого  материала. Для создания напряжений в частицах размерами в несколько  десятков микрон необходимо обеспечить такой уровень концентрации энергии  в помольной камере, который по достижению предельных значений привел бы к разрушению объекта поликристаллического строения не только по местам структурных  дефектов, но и по молекулярным связям. Вместе с увеличением подведенной  мощности, в процессе измельчения  твердого тела происходит аккумулирование  некоторой части энергии, что  значительно улучшает реакционную способность материала. Но при всей кажущейся тривиальности, задача передачи большой механической энергии объектам разрушения крайне сложна, и в крупнотоннажном производстве она и по сей день еще не нашла своего эффективного решения.

Несмотря на внедрение  в практику конструирования измельчительной  техники методов компьютерного  моделирования и широкое использование  износостойких материалов, энергонагруженные мельницы в показателях надежности, экономичности и ремонтопригодности серьезно проигрывают «классическим» конструкциям. Пожалуй, единственным примером промышленного использования мельниц большой механической энергии являются быстроходные стержневые дезинтеграторы, разработанные и выпускаемые в 60-80 годах прошлого века Научно-производственным объединением «Дезинтегратор» под руководством талантливого советского ученого И. А. Хинта. Однако и это оборудование не могло похвастаться высокой надежностью и большими сроками безремонтной эксплуатации, которые в лучшем случае исчислялись лишь десятками часов.

Практика промышленного  использования мельниц, выбирая  между размольной мощностью и  надежностью, неизменно отдает предпочтение последней, даже в убыток эффективности  процесса. Сегодня в крупнотоннажном производстве порошкообразных материалов широко используются вращающиеся шаровые мельницы, которые реализуют экстенсивный или «усталостный» способ измельчения, когда большинство контактов мелющих тел с частицами материала сами по себе не способны их разрушить, но лишь увеличивают количество внутренних дефектов периодическим нагружением. Кинетическая энергия, сообщаемая шару при его подъеме корпусом вращающейся мельницы, относительно невелика, и этот недостаток компенсируется большим числом ударов падающих шаров. Иными словами «качество» ударов замещается их количеством, за что приходиться расплачиваться увеличением площади контактной поверхности, снижением К.П.Д мельницы.

Недостатки вращающихся  шаровых мельниц хорошо известны, к ним относятся и большие  габаритные размеры, и высокий расход энергии и низкая эффективность  измельчения, а также резкий шум при работе. Из немногих же достоинств можно выделить два основных: надежность и широкие возможности для масштабирования. Самые современные высокоэнергонагруженные мельницы на порядки отстают по этим показателям от «классических шаровок», перешагнувших свой 200-летний юбилей, но так и не утративших позиций основных промышленных агрегатов тонкого помола.

Существующие образцы  планетарных, инерционных, гирационных мельниц — это в основном лабораторное или, в крайнем случае, полупромышленное оборудование, скромных габаритных размеров и еще более скромной производительности. Неоднократно предпринимаемые попытки масштабирования наиболее удачных типов «интенсивных» мельниц, неизменно заканчивались созданием машин хотя и весьма интересных в плане получаемых результатов, однако совершенно не пригодных для промышленного применения. Низкая техническая надежность, малый ресурс деталей контактирующих с измельчаемым материалом, сложность обслуживания и ремонта, все это далеко не полный перечень оборотной стороны увеличения энергонапряженности процесса помола с использованием известных типов мельниц.

Также к преимуществам  шаровых мельниц можно отнести высокую тонкость помола, однородность материала, легкость регулирования степени измельчения. В шаровых мельницах нет горячих газов, необходимых для сушки материалов (макс. 5%) [9, ].

1.2 Патентный анализ

 

1.2.1 Патент класса МПК  В02С17/00

 

Достаточно много было зафиксировано патентов на данное изделие. К примеру, патент РФ № 2201803 класса МПК В02С17/00 (таблица 1)

Таблица 1 – Патент № 2201803

Классы МПК:	B02C17/00  Измельчение барабанными мельницами, барабан которых загружается материалом, измельчаемым с помощью специальных элементов, например гальки, шаров и т.п., или без них
Автор(ы):	Кочнев В.Г.,  Симанкин С.А.
Патентообладатель(и):	Кочнев Владимир Георгиевич,  Симанкин Сергей Альбертович
Адрес для переписки:	193036, Санкт-Петербург, а/я  24, "НЕВИНПАТ", пат.пов. В.И.Андрееву, рег. № 232
Приоритеты:	подача заявки  20.06.2001 начало действия патента  20.06.2001 публикация патента  10.04.2003

 

Изобретение позволяет уменьшить  габариты и массу мельницы, увеличить  ее договечность и надежность. Всем известным рассмотренные выше недостатки барабанной мельницы, заключающиеся в большой массе и габаритах. Они обусловлены прежде всего тем, что загрузка и разгрузка осуществляются через пустотелые цапфы большого диаметра и протяженности. Опорой для таких цапф служат подшипники скольжения, имеющие большую массу и габариты, требующие наличия системы принудительной смазки. Кроме того, использование подшипников скольжения снижает надежность и долговечность мельниц.

В основу настоящего изобретения  была положена задача разработать конструкцию барабанной мельницы, которая была бы выполнена таким образом, чтобы обеспечивалось уменьшение габаритов и массы мельницы, а так же увеличение ее долговечности и надежности.

Поставленная задача и  достигаемый при этом технический  результат обеспечиваются тем, что  в барабанной мельнице, содержащей корпус в виде барабана с торцовыми  крышками, опоры, загрузочное и принудительное разгрузочное устройства, расположенные  с противоположных торцов, а так  же привод мельницы, корпус мельницы закреплен  консольно одной из своих торцовых крышек на одном конце вала, который установлен в опорах, выполненных в виде подшипников качения и закрепленных на несущей раме мельницы, другой конец вала связан с приводом, при этом разгрузочное устройство обеспечивает вывод продуктов помола из рабочего объема корпуса через его торцовую стенку в сторону вала на радиусе, превышающем радиус вала, а загрузочное устройство выполнено в виде горловины, расположенной в центре противоположной торцовой крышки корпуса.

Благодаря консольному креплению  барабана мельницы на валу, выполнению разгрузочного устройства с выведением продуктов помола, минуя вал мельницы, а так же размещению загрузочной  горловины в одной из торцовых стенок мельницы обеспечивается существенное уменьшение ее габаритов и массы  по сравнению с прототипом при  одинаковых мощностях мельниц. При  этом обеспечивается возможность установки  вала в опорах качения, что дополнительно  уменьшает массу и габариты мельницы, а так же существенно повышает ее надежность и долговечность.

Новым так же является то, что вал выполнен полнотелым, закрепленная на нем торцовая крышка выполнена  объемной, заглублена в обечайку барабана и приварена к ной, в центр  крышки вварен цилиндрический стакан, закрепленный на конце вала, а разгрузочное устройство размещено внутри торцовой крышки, при этом на наружном конце  цилиндрического стакана закреплен  отражающий диск, под которым расположен разгрузочный желоб.

Такое решение обеспечивает существенное увеличение прочности  и надежности крепления барабана мельницы на валу. Размещение разгрузочного  устройства внутри торцовой крышки кроме  дополнительного увеличения ее прочности  так же существенно уменьшит массо-габаритные показатели мельницы.

Заявляемая мельница проста по конструкции и высокотехнологична. Она имеет вес на 30-50% меньше, чем  традиционная мельница той же производительности. Площадь, занимаемая этой мельницей, на 50-60% меньше, чем традиционной одной  и той же мощности. Использование  подшипников качения вместо подшипников  скольжения значительно повышает надежность и долговечность мельницы за счет их большей работоспособности, измеряемой 12-15 годами безремонтных работ.

Формула изобретения

1. Барабанная мельница, содержащая корпус в виде барабана с торцовыми крышками, опоры, загрузочное и принудительное разгрузочное устройства, расположенные с противоположных торцов, а также привод мельницы, отличающаяся тем, что корпус мельницы закреплен консольно одной из своих торцовых крышек на одном конце вала, который установлен в опорах, выполненных в виде подшипников качения и закрепленных на несущей раме мельницы, другой конец вала связан с приводом, при этом разгрузочное устройство обеспечивает вывод продуктов помола из рабочего объема корпуса через его торцовую стенку в сторону вала на радиусе, превышающем радиус вала, а загрузочное устройство выполнено в виде горловины, расположенной в центре противоположной торцовой крышки корпуса.

2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что вал выполнен полнотелым, закрепленная на нем торцовая крышка выполнена объемной, заглублена в обечайку барабана и приварена к ней, в центр крышки вварен цилиндрический стакан, закрепленный на конце вала, а разгрузочное устройство размещено внутри торцовой крышки, при этом на наружном конце цилиндрического стакана закреплен отражающий диск, под которым расположен разгрузочный желоб.

 

1.2.2 Патент класса МПК B02C17/10

Зарегестрирован еще один патент класса МПК  B02C17/10 (таблица 2)

 

 

Таблица 2 – Патент № 2259884

Заявка: 2004111999/03, 20.04.2004 Дата начала отсчета срока  действия патента: 20.04.2004 Список документов, цитированных в отчете опоиске: SU 1255205 A2, 07.09.1986.SU 192005 A, 27.03.1967. RU 94029076 A1, 10.05.1996.DE 4025987 A1, 20.02.1992. DE 4216939 A1, 25.11.1993.GB 1239419 A, 14.07.1971. Адрес для переписки: 369300, КЧР, г. Усть-Джегута, ул. Кубанская, 62, Р.А.Джанибекову        Автор(ы):     Джанибеков Р.А. (RU)  Патентообладатель(и):    Джанибеков Руслан Ахматович

 

Изобретение предназначено  для повышения дисперсности размалываемого материала. Барабанная мельница содержит кожух, загрузочный и разгрузочный патрубки и металлический барабан, снабженный металлическими полками и смонтированный с возможностью вращения вокруг собственной оси, второй барабан, соосный первому и охватывающий первый с некоторым зазором, причем боковая поверхность второго барабана выполнена из стальных пластин, уложенных так, что длинная сторона пластины совпадает с образующей цилиндрической поверхности барабана, плоскость пластины ориентирована по радиусу, между пластинами имеется зазор, а металлические полки внутреннего барабана установлены под углом 30-60 градусов к радиальной плоскости. Изобретение позволяет повысить дисперсность размалываемого материала.

Изобретение относится к  производству строительных материалов и может быть использовано при  производстве гипса. Известна мельница самоизмельчения, содержащая вращающийся барабан с торцовыми днищами, футерованный плитами с подъемными элементами-лифтерами, поверхность которых, ориентированная в направлении вращения мельницы, выполнена вогнутой. Недостатком известной мельницы самоизмельчения является невысокая дисперсность размалываемого ею материала. Целью изобретения является устранение указанного недостатка, а именно повышение дисперсности размалываемого материала. Указанная цель достигается тем, что в барабанной мельнице, содержащей кожух, загрузочный и разгрузочный патрубки и металлический барабан, снабженный металлическими полками и смонтированный с возможностью вращения вокруг собственной оси, смонтирован также второй барабан, соосный первому и охватывающий первый с некоторым зазором, причем боковая поверхность второго барабана выполнена из стальных пластин, уложенных так, что длинная сторона пластины совпадает с образующей цилиндрической поверхности барабана, плоскость пластины ориентирована по радиусу, между пластинами имеется зазор, а металлические полки внутреннего барабана установлены под углом 30-60 градусов к радиальной плоскости.