CN103657774B - 惯性球磨机 - Google Patents

Abstract

一种惯性球磨机主要用于块状或粒状矿物的破碎和粉磨作业，本发明惯性球磨机主要由筒体、格筛板、分级装置、以及置于筒体内的多个振动体、中间环、软轴等构成的运动系统组成，该系统由传动装置驱动作高速旋摆运动，对物料实施破碎和粉磨。本发明极大地提高磨机效率，减少能耗，设备体积小，重量轻，结构简单、维修容易。

Description

惯性球磨机

技术领域

本发明涉及一种惯性球磨机，它是把不同硬度的块状或者粒状矿物粉磨成极细颗粒的设备，广泛用于选矿、冶金、建材、化工、发电等工业领域。

背景技术

在各种粉磨作业中，球磨机是应用得最广泛的一种设备，这是因为球磨机具有以下优点：(1)对物料的适应性强、能连续运转、生产能力大、可满足大规模生产要求；(2)粉碎比大，可达300以上，并且产品细度容易调整；(3)能适应干、湿作业，也可将粉磨和干燥两种作业同时进行；(4)结构简单、坚固、运转可靠、维护管理容易。

这种球磨机如图1所示，它是将筒体4、两个带有空心轴的端盖3组装成一体，支承位于两端的轴承2上，筒体内壁装有衬板，筒体内部装有研磨体，研磨体一般为钢球、钢段、钢棒或者砾石等。物料由给料装置1加入。其工作原理是：传动装置8通过小齿轮7和装在筒体端部的大齿轮5驱动整个筒体旋转，由于离心力的作用，使研磨体贴附在筒体内衬板上与筒体一起旋转，当被带到一定高度后由于重力而呈抛射状落下，达到冲击并破碎物料，研磨体的滑动和滚动对物料进行进一步磨细，如此周而复始，完成粉磨作业。在排料方式上，湿式磨机尚有溢流排料和格子排料之别，干式磨机则是外接风力系统排料。

这种球磨机之主要缺点是：(1)工作效率很低，通常容积利用率小于50％，工作转速只有15-30r/min，且不允许再提高，电能有效利用率只有4％左右，其余大部分都变为热量浪费掉，粉磨作业耗电量约为总耗电量2/3；(2)工作时噪音大；(3)机体庞大笨重，大者千吨以上。

第二种使用较多的是自磨机，如图2所示，其结构主要有筒体4，其内壁装有提升板9，端部有楔形板(10)，筒体端部装有大齿轮5，轴承2支承在两端盖3之空心轴上，筒体内不加装或少装研磨体，其工作原理是：物料自入料口1加入，转动装置通过大齿轮5带动筒体转动，利用提升板9将粒度不同的矿物提升到一定高度后，由于重力作用而落下，通过矿石间的相互撞击和摩擦实现破碎和粉磨，已磨细的物料借助风力自出料口6排出，该设备入料矿物可不经粗碎和中碎直接入磨，通常用于粗磨，适于脆性物料粉磨，其余的优缺点与第一种球磨机相同。虽然省略了加装研磨体，但为了提高矿石的冲击力，往往使其筒体直径比球磨机还要大得多。

第三种普遍使用的是振动磨机，如图3所示，筒体4安装在弹簧12和底座13组成的基座上，偏心轴11上装有两个偏心块，偏心轴11通过挠性联轴器与电机连接，筒体内装入研磨体和物料，研磨体可以是钢球、钢段和钢棒，其工作原理是：当电机驱动偏心轴高速旋转时，偏心质量产生的激振力使筒体4产生高频低幅振动，筒内研磨体产生整体旋转和单体自转，对物料产生冲击和研磨，完成粉磨作业，由于是高频低幅振动，物料是在高频小冲击力作用下产生疲劳裂纹而破碎。该类设备虽然重量轻作用频率高，但振幅小，作用力小，入料粒度范围小，产量低，很难满足大型化需要。

发明内容

为了解决现有球磨机等粉磨设备所存在的各种问题，本发明以高速动能碎磨物料的工作原理，取代传统球磨机低速势能碎磨物料的工作原理，以直接对物料施加破碎能量的方式取代传统球磨机间接施加破碎能量的方式，设计了一种新型的惯性球磨机，如图4所示，其技术方案为：筒体4安装在减震弹簧12和底座13组成的弹性基座上，筒体固定不动，其内水平设置有振动体17和中间环18，各振动体内之主轴31以及固定其上的偏心块30可以自由转动，在每个振动体17的中心位置处与筒体4通过互成120°的3根拉索25挠性相连，中间环18置于两振动体17之间，并与两振动体相邻端保持齿、槽松动连接，软轴II21又将两振动体之主轴31连在一起，软轴I15连接于左边振动体之主轴31和筒体外的传动装置8之间，如此，由振动体17、中间环18、软轴I15、软轴II21、以及传动装置8构成一个串联的双端旋摆运动系统；筒体4结构如图4所示，其两端固定有端盖3，其中右边端盖带有进料口1和进水孔20，筒体左端下方安装有分级装置23，筒体内壁装有衬板，筒内近左端装有可调节缝隙大小的格筛板16，筒体上对应两个振动体中心位置各有3个互成120°的窥视孔及视孔盖19；振动体17如图6所示，它主要由偏心块30、主轴31、壳体32和振动体轴承33组成，壳体32外表面装有耐磨衬板，其中一端带有齿、槽结构，壳体32整体或分成几部分制造，但须确保密封性，主轴31通过振动体轴承33与壳体转动连接，两个偏心块30固装于主轴31两端并互成为180°对称位置，主轴31带动偏心块30自由转动；中间环18如图7所示，它由两个端环34、一个中环35和两个橡胶内环36组成，端环34为整体圆环，中环35沿径向剖分为两个半环，橡胶内环36与端环34牢固粘接在一起，橡胶内环具有弧形内齿、槽，该齿、槽与振动体端部齿、槽相配合，两端环34与中环35通过螺栓紧固成一个完整环体，环体外表面装有衬板；软轴I和II如图8所示，软轴I15和软轴II21结构形式完全一样，只是长短不同，它由软轴体37、密封护套38、软轴接头39组成，软轴体一种结构是用一根较粗钢丝绳作为心轴，再将一根或多根较细钢丝绳缠绕其上而成，或用高强度纤维绳代替缠绕钢丝绳制成，同时在其两端固定有软轴接头39，该软轴接头将与振动体中之主轴31和传动装置8之主轴连接，软轴体另一种结构是用多个万向节串联制成，软轴体外部装有密封护套38，它由耐油耐磨橡胶制成，并要具有足够的强度和弹性，密封护套38两端将与振动体17端部固定，软轴II的安装必须保证两振动体相连端的两偏心块方向一致；格筛板16如图9所示，它由固定板40、动板41和锥形体42组成，固定板与动板均为环形结构，并具有放射状缝隙，固定板40与筒体4固定，锥形体与筒体端盖3固定，动板41位于二者之间，并可转动以调节缝隙大小；传动装置8可根据需要决定是否设置减速装置，电机以采用调速电机为宜；分级装置可以为弧形筛结构，也可以用溢流型结构。

本发明惯性球磨机之振动体数量为一个或多个，其驱动方式为一端驱动或两端驱动，根据实际需要设置。

本发明惯性球磨机之工作原理如下：首先在筒体内加装好研磨体和物料，当电机启动后，软轴I15和软轴II21分别带动振动体17内之主轴31和偏心块30高速旋转，由于每个振动体中两个偏心块成180°方向对称布置，而中间软轴II21又使两振动体相近端之偏心块在同一方向，因此，当主轴31和偏心块30高速旋转时，偏心质量所产生的巨大离心力，驱动两个振动体17相近端并带动中间环18向一个方向偏摆，而两远端则向相反方向偏摆，由于这个离心力之方向始终绕其中心旋转，使振动体产生绕其各自中心位置的双端旋摆运动，其摆幅大小随料层厚度而变，拉索25的牵拉作用使振动体17之中心位置既不完全固定又不全无限制，而是允许在一个小的范围内随机移动，形成挠性定位，同时该拉索25又防止了振动体17在旋摆运动中因物料摩擦而产生的自转，位于两振动体之间的中间环18，因其与振动体两近端保持齿、槽松动连接，使其亦随之作无自转的圆周运动，这种由振动体17、中间环18以及软轴I15、软轴II21组成的双端旋摆运动系统，在内部与物料和研磨体直接接触，将其所有的动能直接施加给研磨体和物料，直接对物料进行撞击、挤压、研磨破碎，同时，这一系统的1个或多个双端旋摆运动和振动体中心位置随机移动，使筒内物料在径向、轴向和圆周各个方向产生剧烈地翻滚、搅动，加强了物料与物料、研磨体与物料之间相互粉碎作用以及粉磨的均匀性，伴随振动体的旋摆运动过程，还产生一种高频振动冲击，使物料因疲劳而破碎，因而整个过程是所有机械破碎过程的综合。

本发明惯性球磨机既可以用作球磨机，也可以用作惯性自磨机和半自磨机，若在筒体内加入适量的研磨体它就成为惯性球磨机，如图4所示，高硬度研磨体将加强对物料的破碎和研磨，使产品粒度更细；若不加研磨体而只有物料，则它就成为惯性自磨机(无介质磨)，这里只是没有研磨体的作用，其它与惯性球磨机相同，当然少量加入研磨体即成为半自磨机，究竟作为哪种磨机使用可根据需要而定。

本发明惯性球磨机可以用作湿式磨机如图4，运转时自进水孔20连续加入适量的循环水(水量可调)，水和物料受到旋摆运动系统的作用而形成旋转水环，并同时携带细颗粒物料由入料端缓慢地向出料端流动，当到达格筛板16之后，粗颗粒物料被截留在筒体内，继续进行碎磨，细颗粒物料随着水流透过格筛板16进入分级装置23进行分级，格筛板缝隙大小可调；分级装置23可以是弧形筛结构，也可以是溢流式结构；本发明惯性球磨机还可以用作干式磨机，用作这种磨机时，主要是筒体4有所不同，如图5所示，它没有图4所示湿式磨机中的格筛板16和分级装置23，其技术方案是：在筒体4之外部加装有冷却水套28和进、出水孔27及29，内壁装有耐磨衬板，两端部设有端盖3，进料口1位于筒体4右端上部，进气口26设于进料端端盖3之中心部位，出料口6位于筒体左端上部，并与外部风力系统相连接，当磨机工作时，冷却水套28内充满循环流动冷却水，筒体内研磨好的细粒级物料借助于风力自给料端被输送到出料端，由出料口6进入到外部风力系统进行选分分级处理，从而完成整个粉磨过程。本发明惯性磨机当取消拉索25时，振动体17则在具有自转情况下运转，但这种情况会减少破碎过程中的研磨效果。

本发明惯性球磨机具有如下一些优点：

1、将惯性动能从内部直接对研磨体和物料施加碎磨，并使物料受到强烈搅动和高频冲击，提高对物料的碎磨效果，因而效率高，能耗少；

2、本发明碎磨能量来自双端旋摆运动系统，其大小与转速的平方成正比，而这个转速范围很大，可达1000r/min以上，因而破碎能量大，研磨能力强，产能极大提高；

3、入料粒度范围寬，破碎比更大，对物料适应范围广；

4、本发明之筒体为固定不动，旋摆运动系统转速高，质量小，不仅高效节能，而且体积小，结构简单，制造和维护容易，占据空间少，成本低；

5本发明可以带料启动，不存在过铁安全问题，运转安全可靠。

附图说明

图1为现有广泛使用的传统球磨机示意图

(a)主视图 (b)工作原理图

1-给料装置 2-轴承 3端盖 4-筒体 5-大齿轮 6-出料口 7-小齿轮 8-传动装置

图2为现有广泛使用的自磨机示意图

1-进料漏斗 2-轴承 3-端盖 4-筒体 5-大齿轮 6-出料口 9-提升板 10-楔形板

图3为现有普遍使用的振动磨机示意图

(a)主视图 (b)横断面图

1-进料口 2-轴承 3-端盖 4-筒体 6-出料口 8-传动装置 11-偏心轴 12-垂直弹簧 13-底座 14-横向弹簧

图4为本发明惯性球磨机示意图

(a)主视图 (b)A-A剖面图

1-进料口 3-端盖 4-筒体 8-传动装置 12-垂直弹簧 13-底座 15-软轴I 16-格筛板 17-振动体 18-中间环 19-视孔盖 20-进水孔 21-软轴II 22-细料出口 23-分级装置 24-粗料出口 25-拉索

图5为本发明惯性球磨机干式磨机筒体示意图

1-进料口 3-端盖 4-筒体 6-出料口 26-进气口 27进水孔 28-冷却水套 29-出水孔

图6为本发明惯性球磨机振动体示意图

30-偏心块 31-主轴 32-壳体 33-振动体轴承

图7为本发明惯性球磨机中间环示意图

34-端环 35-中环 36-橡胶内环

图8为本发明惯性球磨机软轴I和软轴II示意图

37-软轴体 38-密封护套 39-软轴接头

图9为本发明惯性球磨机格筛板示意图

(a)主视图 (b)G向

40-固定板 41-调节板 42-锥形体

具体实施方式

根据本发明图4至图9之技术方案，筒体4安装在弹簧12和底座13组成的弹性基座上，筒体4固定不动，筒体内设置有两个振动体17和一个中间环18，中间环位于两振动体之间，每个振动体17通过互成120°的3根拉索25与筒体作挠性连接，软轴II21将两个振动体17之主轴31连接在一起，并保证两近端之偏心块方向一致，软轴I15将左边振动体之主轴31与筒体外部的传动装置8之出轴相连接，传动装置8可根据需要决定是否设置减速装置，中间环18通过其两端齿、槽结构与两振动体17之相应部位作松动链接，如此形成一个串联结构，格筛板16之固定板40固定在筒体4内壁上，其锥形体42则固定在筒体端盖3上，其动板41位于固定板和锥形体之间并可转动，分级装置23安装于筒体4出料端下部。

本发明惯性球磨机可以有几种使用方式，在作为球磨机使用时，筒内加装物料的同时须加装适量的研磨体(钢球)；若作为自磨机使用时，则无需加装研磨体；如果作为湿式磨机使用时(如图4所示)，应自进水口20输入清水，并要求水量可控；若作为干式磨机使用时，则须用图5所示的干式筒体结构，并须输入冷却水和外接风力系统；若取消拉锁25，则振动体17可以在有自转状况下运转。

Claims (5)

1.一种惯性球磨机，主要由筒体(4)、振动体(17)、中间环(18)、传动装置(8)、软轴I(15)、软轴II(21)、格筛板(16)、分级装置(23)、减振弹簧(12)、底座(13)组成，其特征在于，筒体(4)安装在由减振弹簧(12)和底座(13)组成的弹性基座上，机器工作时筒体处于固定不动状态，筒体(4)内水平设置有振动体(17)和中间环(18)，在每个振动体(17)的中心位置处通过互成120°的3根拉索(25)与筒体(4)形成挠性连接，中间环(18)置于两振动体(17)之间，并与其相近两端部保持松动的齿、槽连接，软轴II(21)分别与两振动体(17)相近端之主轴(31)连接，软轴I(15)分别将左边振动体(17)之主轴(31)与筒体外部之传动装置(8)连接起来，如此，振动体(17)、中间环(18)、软轴I(15)、软轴II(21)以及传动装置(8)构成一个串联的双端旋摆运动系统，在这个系统中，各振动体之主轴(31)、固定于其上的偏心块(30)、软轴I(15)、软轴II(21)连成一体自由转动，每个振动体(17)均绕其自身中心位置作无自转的双端旋摆运动，中间环(18)则在振动体(17)带动之下作无自转的圆周运动；筒体(4)内壁固定有耐磨衬板，在对应每个振动体(17)中心处位置上，设置有3根互成120°的拉索(25)，筒体端部配有端盖(3)，其中进料端之端盖(3)上具有进料口(1)和进水孔(20)，筒体内接近出料端设有格筛板(16)，其外端部设置有分级装置(23)；振动体(17)由偏心块(30)、主轴(31)、壳体(32)、振动体轴承(33)组成，壳体(32)外表面装有耐磨衬板，壳体整体或分成几部分制造，但须保证其密封性，两个偏心块(30)分别固定于主轴(31)两端，其方向互为180°，主轴(31)通过振动体轴承(33)与壳体(32)转动连接，主轴(31)带动偏心块(30)自由旋转；中间环(18)主要由两个端环(34)、一个中环(35)、两个橡胶内环(36)组成，端环(34)为整体圆环，中环(35)沿径向剖分为两个半环，橡胶内环(36)必须与端环(34)牢固粘接在一起，橡胶内环具有弧形内齿、槽，该弧形内齿、槽将与振动体(17)端部之齿、槽相配合，两端环与中环通过螺栓紧固地连接为一个完整环体；软轴I(15)和软轴II(21)结构形式完全一样，只是长度不同，主要由软轴体(37)、密封护套(38)、软轴接头(39)组成，软轴体(37)一种结构是用钢丝绳绕制而成，或用高强度纤维绳代替缠绕钢丝绳制成，软轴体两端固定有软轴接头(39)，该软轴接头将分别与振动体(17)之主轴(31)以及传动装置(8)之主轴相连接；软轴体(37)另一种结构是用多个万向节串联制成；软轴体(37)外部套装有密封护套(38)，该密封护套用耐油、耐磨橡胶制成，并要求有足够的强度和弹性，当密封护套(38)与振动体(17)之端部固定后，须保证其密封性，中间软轴的安装须保证两振动体(17)近端之两偏心块(30)方向一致；格筛板(16)由固定板(40)、动板(41)、锥形体(42)构成，固定板(40)和动板(41)均为环形结构，并具有放射状筛缝，固定板(40)与筒体(4)固定，锥形体(42)与筒体端盖(3)固定，动板(41)位于二者之间，并贴紧但可转动，以调节筛缝大小。

2.根据权利要求1所叙述的惯性球磨机，其特征在于，在筒体(4)内加装好物料和研磨体，电机经传动装置(8)驱动软轴I(15)、软轴II(21)、振动体之主轴(31)和偏心块(30)高速旋转，偏心块(30)所产生的巨大离心力，使振动体(17)绕其自身中心位置作无自转的双端旋摆运动，其旋摆幅度大小随料层厚度而变，振动体(17)始终与物料层接触，中间环(18)则在振动体带动之下作无自转的圆周运动，从而达到直接对物料和研磨体施加撞击、挤压和研磨，同时，各振动体(17)这种无自转的双端旋摆运动及其旋摆运动中心因挠性固定而产生的随机移动，使物料和研磨体在径向、轴向和圆周各个方向产生剧烈地翻滚和搅动，最终实现对物料的最大限度地碎磨，此外，振动体(17)在旋摆运动过程中还伴随有高频振动，使物料因疲劳而破碎，加速粉磨过程的进行；当所述惯性球磨机作为湿式磨机作业时，进入筒体(4)内部之循环水形成水环作旋转运动，同时携带磨细的物料由入料端流向格筛板(16)，水和细物料透过格筛板进入分级装置(23)进行分级，完成粉磨过程。

3.根据权利要求1或2所叙述的惯性球磨机，其特征在于，振动体(17)之数量，为1个或多个，并配以相应数量的中间环(18)、软轴I(15)和软轴II(21)，构成1个或多个振动体的双端旋摆运动系统，当采用1个振动体(17)时则只需配以软轴I(15)；所述惯性球磨机的驱动方式，为一端驱动或两端驱动；所述惯性球磨机当取消拉索(25)后，振动体(17)则在具有自转状态下工作。

4.根据权利要求1或2所叙述的惯性球磨机，其特征在于，用作干式球磨机时，其筒体结构是，筒体(4)内壁固定有耐磨衬板，两端配有端盖(3)，筒体外部设有冷却水套(28)、进水孔(27)、进气口(26)、进料口(1)、出水孔(29)、出料口(6)，工作时，冷却水套(28)内充满循环冷却水，出料口(6)与外部风力系统连接，磨细之物料由风力系统自出料口(6)吸出。

5.根据权利要求1或2所叙述的惯性球磨机，其特征在于，所述惯性球磨机可以作为多种机型使用，若在筒体内同时加入物料和研磨体它就成为球磨机；若只加物料不加研磨体，则成为自磨机；如果在连续加入循环水进行粉磨作业，就成为湿式磨机；若不加循环水而利用风力系统进行排料便成为干式磨机。