CN109092453A - 用于行星球磨机的球磨控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于行星球磨机的球磨控制装置及控制方法，包括中心轴、第一转盘、第二转盘、转盘装置、多个行星磨筒和处理单元，平行于第一转盘布置的第二转盘包括垂直于中心轴的第二转盘表面和位于第二转盘边缘的第二倾斜表面，所述第二倾斜表面邻接所述第二转盘表面且平行于所述第一倾斜表面，多个行星磨筒经由第一通孔和第二通孔可转动地布置于第一转盘表面和第二转盘表面之间，响应于应力传感单元测量的作用力信号和速度传感器测量的速度信号，处理单元生成基于速度的作用力曲线，且所述处理单元基于所述作用力曲线控制中心轴的转速。

Description

用于行星球磨机的球磨控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及粉碎、研磨、机械力活化、机械力化学以及机械化合金加工领域领域，特别涉及一种用于行星球磨机的球磨控制装置。

背景技术

球磨机作为传统的粉磨设备，已经有了100多年的历史。它作为将固体物料细化制粉的重要设备，广泛应用于冶金、化工、水泥、陶瓷、建筑、电力、医药以及国防工业等部门。尤其是冶金工业中的选矿部门，磨矿作业更是具有十分重要的地位。

行星球磨机磨筒既可以水平安装也可以垂直安装在公共转盘上。二者的主要区别在于磨筒的运动方式不同。普通球磨机的筒体仅绕固定的中心轴旋转,而行星磨筒为复杂的平面运动,一方面,电机带动公共转盘转动,安装在其上的磨筒随之转动,此时为“公转”牵连运动；另一方面,由于齿轮或三角带传动的作用，磨筒还绕自身的中心轴“自转”相对运动。磨筒的这种既有公转又有自转的平面运动,称之为行星运动。磨筒的行星运动是行星球磨机区别于普通球磨机的基本标志。它可看作是一种普通球磨机与离心式球磨机的结合而发展起来的一种新机型。

行星式高能球磨机可以对物料进行粉碎、研磨，广泛用于冶金、矿产、化工、医药、地质等领域。行星式球磨机在同一主轴转盘上安装有多个球磨罐，每个球磨罐除了绕主轴公转的同时还要做自转，也就是行星式运动。相对其他球磨机具有更高的撞击力和撞击频率，能更好的对粉体实现破碎和焊接，是材料制备中机械合金化法的重要设备，其材料制备过程属于非平衡态下粉末合金化，利用物料、磨球和球磨罐之间长时间的高能量撞击、碾压，使物料反复发生变形、冷焊、破碎、细化，不断暴露出新鲜表面，使各元素原子相互扩散或发生固态反应，从而实现元素原子级合金化的复杂物理化学过程。

行星磨筒水平的安装在垂直于地平面放置的大转盘上，作业时，行星磨筒不仅本身自转，也要跟随大转盘进行公转，形成行星运动。在运动过程中,球磨罐没有固定的底面,磨筒内磨球和磨料在竖直平面内受到公转离心力、自转离心力和重力的共同作用。机器旋转时,罐内各点所受力的大小与方向都在不断变化，使得磨球与磨料在高速运转中相互之间猛烈碰撞、挤压,大大提高了研磨效率和研磨效果。特别是球磨罐处于水平卧放方式,且由于自转,没有固定的底面,避免了一部分原料的结底现象。

近几年来，由于能源费用增长，矿石品位的下降，降低建设投资和生产费用是世界各国矿山工业面临的一个严峻问题，采用高效大型设备是现代选矿厂建设的主要倾向，卧式球磨机的大型化、提高破碎均匀度以及降低振动和噪音是现有技术存在的缺陷。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于行星球磨机的球磨控制装置及控制方法，其能够大型化且显著提高破碎效率，大幅提高破碎的均匀度，运行平稳，显著降低振动和噪音，通过控制转速，显著提高破碎效率，有效地延长了设备的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供的一种用于行星球磨机的球磨控制装置包括：

中心轴，其上设有速度传感器，

第一转盘，第一转盘包括垂直于中心轴的第一转盘表面和位于第一转盘边缘的第一倾斜表面，所述第一倾斜表面邻接所述第一转盘表面，所述第一转盘表面设有第一中心孔和中心对称的多个第一通孔，所述第一转盘经由所述第一中心孔垂直固定于中心轴，

第二转盘，平行于第一转盘布置的第二转盘包括垂直于中心轴的第二转盘表面和位于第二转盘边缘的第二倾斜表面，所述第二倾斜表面邻接所述第二转盘表面且平行于所述第一倾斜表面，所述第二转盘表面设有第二中心孔和中心对称的多个第二通孔，所述第二转盘经由所述第二中心孔垂直固定于中心轴，其中，所述第一通孔和第二通孔同轴布置，

电机，用于提供动力的电机经由皮带驱动第二转盘转动，第二转盘带动中心轴转动使得第一转盘、中心轴和第二转盘同步转动，

多个行星磨筒，行星磨筒经由第一通孔和第二通孔可转动地布置于第一转盘表面和第二转盘表面之间，每个所述行星磨筒包括连接轴、磨筒本体和传动机构，所述传动机构连接中心轴和连接轴，所述磨筒本体包括用于球磨的研磨腔和用于收集球磨后的物料的集料腔，所述研磨腔内设有多个衬板和底板拼接形成的杯状研磨面，测量破碎冲击力的应力传感单元均布在杯状研磨面所在的区域，

处理单元，其一端连接所述速度传感器和所述应力传感单元，另一端连接所述电机，响应于所述应力传感单元测量的作用力信号和速度传感器测量的速度信号，所述处理单元生成基于速度的作用力曲线，且所述处理单元基于所述作用力曲线控制中心轴的转速。

在所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置中，所述传动机构包括固定在所述中心轴上的第一传动件和固定在所述连接轴的第二传动件，所述第一传动件和第二传动件相互配合以使得连接轴以不同于中心轴转速的速度转动。

在所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置中，连接轴连接传动机构使得行星磨筒在公转的同时进行自转，其中，连接轴经由两个轴套可转动连接第二转盘，连接所述连接轴的磨筒本体经由轴承可转动地布置在第一通孔和第二通孔中，所述磨筒本体设有用于输入物料的入料口和用于排出物料的排料口，

在所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置中，第一转盘和第二转盘为圆锥台体结构，第一转盘和/或第二转盘经由轴销固定于中心轴，同轴布置的第一通孔和第二通孔的轴线平行于中心轴。

在所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置中，所述连接轴长度大于所述磨筒本体，所述连接轴为中空结构，所述衬板和/或底板具有凸起，底板之间具有多个狭缝，磨好的物料通过狭缝进入集料腔内。

在所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置中，所述第一转盘表面和第二转盘表面分别设有同轴的第一内壁和第二内壁，磨筒本体相切于所述第一内壁和第二内壁。

在所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置中，所述应力传感单元布置在杯状研磨面和研磨腔表面之间，所述应力传感单元包括压电式作用力传感器。

在所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置中，所述第一转盘和第二转盘为一体成型结构，所述行星磨筒一体成型。

在所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置中，所述第二转盘外缘包括与传动皮带配合的多个皮带槽，驱动单元经由皮带驱动所述第二转盘，所述第二转盘带有中心轴转动使得第一转盘同步转动。

在所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置中，所述第一倾斜表面和所述第二倾斜表面之间的间隙形成出料腔体，所述集料腔连通所述出料腔体。

在所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置中，所述电机为变频电机，所述速度传感器和所述应力传感单元无线连接所述处理单元。

在所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置中，所述处理单元包括数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列 FPGA，处理单元包括存储器，所述存储器可以包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

根据本发明的另一方面，一种利用所述的球磨控制装置的控制方法包括以下步骤：

电机经由皮带驱动第二转盘转动，第二转盘带动中心轴转动使得第一转盘、中心轴和第二转盘同步转动，行星磨筒经由传动机构在随第一和第二转盘公转时且进行自转，

速度传感器测量中心轴转速以确定第一转盘、中心轴和第二转盘的转速和行星磨筒的转速，应力传感单元测量行星磨筒的破碎冲击力，

响应于所述应力传感单元测量的作用力信号和速度传感器测量的速度信号，所述处理单元生成基于速度的作用力曲线，且所述处理单元基于所述作用力曲线控制中心轴的转速。

本发明的有益效果：

本发明的行星球磨机的第一转盘和第二转盘使得本发明大型化的基础上公转稳定且振动和噪声小，经由第一通孔和第二通孔可转动地布置于第一转盘表面和第二转盘表面之间的行星磨筒经由传动机构随着第一转盘和第二转盘公转的同时进行差速自转，通过一个动力源实现了公转和差速自转，振动和噪声显著降低，研磨腔和集料腔的设置使得物料充分破碎后经由狭缝集料腔，显著提高了破碎的均匀度，在处理单元的控制下，本发明的转盘控制装置能够高效破碎且运行稳定。

附图说明

图1是本发明一个实施例的用于行星球磨机的球磨控制装置的结构示意图。

图2是本发明一个实施例的用于行星球磨机的球磨控制装置的行星磨筒的结构示意图。

图3是本发明一个实施例的利用所述用于行星球磨机的球磨控制装置的控制方法的步骤示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明一个实施例的用于行星球磨机的球磨控制装置的结构示意图，如图所示，一种用于行星球磨机的球磨控制装置包括，

中心轴200，其上设有速度传感器201，

第一转盘310，第一转盘310包括垂直于中心轴200的第一转盘表面311和位于第一转盘311边缘的第一倾斜表面312，所述第一倾斜表面312邻接所述第一转盘表面311，所述第一转盘表面311设有第一中心孔313和中心对称的多个第一通孔314，所述第一转盘310经由所述第一中心孔313垂直固定于中心轴200，

第二转盘320，平行于第一转盘310布置的第二转盘320包括垂直于中心轴200的第二转盘表面321和位于第二转盘320边缘的第二倾斜表面322，所述第二倾斜表面322邻接所述第二转盘表面321且平行于所述第一倾斜表面312，所述第二转盘表面321设有第二中心孔323和中心对称的多个第二通孔324，所述第二转盘320经由所述第二中心孔323垂直固定于中心轴200，其中，所述第一通孔314和第二通孔324同轴布置；

电机700，用于提供动力的电机700经由皮带驱动第二转盘320 转动，第二转盘320带动中心200轴转动使得第一转盘310、中心轴 200和第二转盘320同步转动，

多个行星磨筒400，行星磨筒400经由第一通孔314和第二通孔 324可转动地布置于第一转盘表面311和第二转盘表面321之间，所述行星磨筒400包括，

连接轴410，其连接传动机构430使得行星磨筒400在公转的同时进行自转，其中，连接轴410经由两个轴套411可转动连接第二转盘320，

磨筒本体420，连接所述连接轴410的磨筒本体420可转动地布置在第一通孔314和第二通孔324中，所述磨筒本体420设有用于输入物料的入料口422和用于排出物料的排料口421，所述磨筒本体420 包括用于球磨的研磨腔423和用于收集球磨后的物料的集料腔424，所述研磨腔423内设有多个衬板425和底板426拼接形成的研磨面 429，测量破碎冲击力的应力传感单元202均布在杯状研磨面429所在的区域，

传动机构430，配置成传动动力的所述传动机构430包括固定在所述中心轴200上的第一传动件431和固定在所述连接轴410的第二传动件432，所述第一传动件431和第二传动件432相互配合以使得连接轴410以不同于中心轴转速的速度转动。

处理单元203，其一端连接所述速度传感器201和所述应力传感单元202，另一端连接所述电机700，响应于所述应力传感单元202 测量的作用力信号和速度传感器201测量的速度信号，所述处理单元203生成基于速度的作用力曲线，且所述处理单元203基于所述作用力曲线控制中心轴200的转速。

本发明所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置的优选实施例中，第一转盘310和第二转盘320为圆锥台体结构。

本发明所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置的优选实施例中，第一转盘310和/或第二转盘320经由轴销固定于中心轴200，同轴布置的第一通孔314和第二通孔324的轴线平行于中心轴200。

本发明所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置的优选实施例中，所述连接轴410长度大于所述磨筒本体420，所述连接轴410 为中空结构。

本发明所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置的优选实施例中，所述磨筒本体420包括用于球磨的研磨腔423和用于收集球磨后的物料的集料腔424，所述研磨腔423内设有多个衬板425和底板 426拼接形成的研磨面429，衬板425和/或底板426之间具有多个狭缝427，磨好的物料通过狭缝427进入集料腔424内。

本发明所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置的优选实施例中，所述第一转盘表面311和第二转盘表面321分别设有同轴的第一内壁和第二内壁，磨筒本体420相切于所述第一内壁和第二内壁。

本发明所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置的优选实施例中，磨筒本体420经由轴承可转动连接所述第一转盘310和第二转盘320，所述连接轴410经由轴套411连接第二转盘320。

本发明所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置的优选实施例中，所述第一转盘310和第二转盘320为一体成型结构，所述行星磨筒420一体成型。

本发明所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置的优选实施例中，所述第二转盘320外缘包括与传动皮带配合的多个皮带槽332，驱动单元700经由皮带驱动所述第二转盘320，所述第二转盘320带有中心轴200转动使得第一转盘310同步转动。

本发明所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置的优选实施例中，所述第一倾斜表面312和所述第二倾斜表面322之间的间隙形成出料腔体，所述集料腔424连通所述出料腔体。

本发明所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置的优选实施例中，所述应力传感单元202布置在杯状研磨面和研磨腔表面之间，所述应力传感单元202包括压电式作用力传感器。

本发明所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置的优选实施例中，所述处理单元203包括数字信号处理器、专用集成电路ASIC 或现场可编程门阵列FPGA，处理单元包括存储器，所述存储器可以包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

为了进一步理解本发明，参见以下实施例以进一步说明。

在一个实施例中，用于行星球磨机的球磨控制装置设有出料装置 500，固定连接在机架100上的出料装置500配置成排出来自排料口 421的磨料，出料装置500包括，

封闭壳体510，其封闭连接所述转盘装置300形成封闭的出料空间，所述封闭壳体510包括设在封闭壳体500上的多重密封件511、分布在封闭壳体510的中上部的多个第一出料口512和分布在所述封闭壳体510下部的多个第二出料口513，所述多重密封件511密封地耦合所述第二转盘320，

负压形成单元520，其配置成在所述出料空间形成预定压力的负压以从所述第一出料口512排出预定重量的磨料，且超出预定重量的磨料基于重力作用从第二出料口513排出。

在一个实施例中，用于行星球磨机的球磨控制装置设有进料装置 600，配置成连续进料的进料装置600包括，

进料机构610，配置成持续供应物料的进料机构610固定在所述机架100，其包括进料斗611，容纳待破碎的物料的进料斗611设有供料口612，所述进料斗611垂直向下供料到所述供料口612，

分料机构620，配置成将物料分配给多个所述磨筒本体420的所述分料机构620随转盘装置300同步转动，其包括，

进料口621，与所述供料口612可转动配合的进料口621布置在所述分料机构620的中心位置，

多个分料口622，分别连通所述入料口422的所述分料口622经由螺旋状入料通道623连通所述入料口422。

在一个实施例中，用于行星球磨机的球磨控制装置设有传动机构 430，配置成传动动力的所述传动机构430包括固定在所述中心轴200 上的第一传动件431和固定在所述连接轴410的第二传动件432，所述第一传动件431和第二传动件432相互配合以使得连接轴410以不同于中心轴转速的速度转动。

为了进一步理解本发明，参见以下实施例以进一步说明。

图2是本发明一个实施例的用于行星球磨机的球磨控制装置的行星磨筒的结构示意图，如图所示，连接所述连接轴410的磨筒本体 420可转动地布置在第一通孔314和第二通孔324中，所述磨筒本体 420包括用于球磨的研磨腔423和用于收集球磨后的物料的集料腔 424，所述研磨腔423内设有多个衬板425和底板426拼接形成的研磨面429，衬板425和/或底板426之间具有多个狭缝427，磨好的物料通过狭缝427进入集料腔424内，所述集料腔424设有排料口421，所述衬板245和/或底板426具有凸起428，所述连接轴410长度大于所述磨筒本体420，所述连接轴410为中空结构。

图3是本发明一个实施例的利用所述用于行星球磨机的球磨控制装置的控制方法的步骤示意图，如图所示，控制方法包括以下步骤：

电机经由皮带驱动第二转盘转动，第二转盘带动中心轴转动使得第一转盘、中心轴和第二转盘同步转动，行星磨筒经由传动机构在随第一和第二转盘公转时且进行自转，

速度传感器测量中心轴转速以确定第一转盘、中心轴和第二转盘的转速和行星磨筒的转速，应力传感单元测量行星磨筒的破碎冲击力，

响应于所述应力传感单元测量的作用力信号和速度传感器测量的速度信号，所述处理单元生成基于速度的作用力曲线，且所述处理单元基于所述作用力曲线控制中心轴的转速。

工业实用性

本发明的用于行星球磨机的球磨控制装置及控制方法可以在破碎领域制造并使用。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (13)

1.一种用于行星球磨机的球磨控制装置，其包括：

中心轴，其上设有速度传感器，

第一转盘，第一转盘包括垂直于中心轴的第一转盘表面和位于第一转盘边缘的第一倾斜表面，所述第一倾斜表面邻接所述第一转盘表面，所述第一转盘表面设有第一中心孔和中心对称的多个第一通孔，所述第一转盘经由所述第一中心孔垂直固定于中心轴，

第二转盘，平行于第一转盘布置的第二转盘包括垂直于中心轴的第二转盘表面和位于第二转盘边缘的第二倾斜表面，所述第二倾斜表面邻接所述第二转盘表面且平行于所述第一倾斜表面，所述第二转盘表面设有第二中心孔和中心对称的多个第二通孔，所述第二转盘经由所述第二中心孔垂直固定于中心轴，其中，所述第一通孔和第二通孔同轴布置，

电机，用于提供动力的电机经由皮带驱动第二转盘转动，第二转盘带动中心轴转动使得第一转盘、中心轴和第二转盘同步转动，

多个行星磨筒，行星磨筒经由第一通孔和第二通孔可转动地布置于第一转盘表面和第二转盘表面之间，每个所述行星磨筒包括连接轴、磨筒本体和传动机构，所述传动机构连接中心轴和连接轴，所述磨筒本体包括用于球磨的研磨腔和用于收集球磨后的物料的集料腔，所述研磨腔内设有多个衬板和底板拼接形成的杯状研磨面，测量破碎冲击力的应力传感单元均布在杯状研磨面所在的区域，

处理单元，其一端连接所述速度传感器和所述应力传感单元，另一端连接所述电机，响应于所述应力传感单元测量的作用力信号和速度传感器测量的速度信号，所述处理单元生成基于速度的作用力曲线，且所述处理单元基于所述作用力曲线控制中心轴的转速。

2.根据权利要求1所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置，其特征在于：所述传动机构包括固定在所述中心轴上的第一传动件和固定在所述连接轴的第二传动件，所述第一传动件和第二传动件相互配合以使得连接轴以不同于中心轴转速的速度转动。

3.根据权利要求1所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置，其特征在于：连接轴连接传动机构使得行星磨筒在公转的同时进行自转，其中，连接轴经由两个轴套可转动连接第二转盘，连接所述连接轴的磨筒本体经由轴承可转动地布置在第一通孔和第二通孔中，所述磨筒本体设有用于输入物料的入料口和用于排出物料的排料口。

4.根据权利要求1所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置，其特征在于：第一转盘和第二转盘为圆锥台体结构，第一转盘和/或第二转盘经由轴销固定于中心轴，同轴布置的第一通孔和第二通孔的轴线平行于中心轴。

5.根据权利要求1所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置，其特征在于：所述连接轴长度大于所述磨筒本体，所述连接轴为中空结构，所述衬板和/或底板具有凸起，底板之间具有多个狭缝，磨好的物料通过狭缝进入集料腔内。

6.根据权利要求1所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置，其特征在于：所述第一转盘表面和第二转盘表面分别设有同轴的第一内壁和第二内壁，磨筒本体相切于所述第一内壁和第二内壁。

7.根据权利要求1所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置，其特征在于：所述应力传感单元布置在杯状研磨面和研磨腔表面之间，所述应力传感单元包括压电式作用力传感器。

8.根据权利要求1所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置，其特征在于：所述第一转盘和第二转盘为一体成型结构，所述行星磨筒一体成型。

9.根据权利要求1所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置，其特征在于：所述第二转盘外缘包括与传动皮带配合的多个皮带槽，驱动单元经由皮带驱动所述第二转盘，所述第二转盘带有中心轴转动使得第一转盘同步转动。

10.根据权利要求5所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置，其特征在于：所述第一倾斜表面和所述第二倾斜表面之间的间隙形成出料腔体，所述集料腔连通所述出料腔体。

11.根据权利要求1所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置，其特征在于：所述电机为变频电机，所述速度传感器和所述应力传感单元无线连接所述处理单元。

12.根据权利要求1所述的一种用于行星球磨机的球磨控制装置，其特征在于：所述处理单元包括数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，处理单元包括存储器，所述存储器可以包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

13.一种利用权利要求1-11所述的球磨控制装置的控制方法，其包括以下步骤：

电机经由皮带驱动第二转盘转动，第二转盘带动中心轴转动使得第一转盘、中心轴和第二转盘同步转动，行星磨筒经由传动机构在随第一和第二转盘公转时且进行自转，

速度传感器测量中心轴转速以确定第一转盘、中心轴和第二转盘的转速和行星磨筒的转速，应力传感单元测量行星磨筒的破碎冲击力，

响应于所述应力传感单元测量的作用力信号和速度传感器测量的速度信号，所述处理单元生成基于速度的作用力曲线，且所述处理单元基于所述作用力曲线控制中心轴的转速。