CN115461154A - 一种研磨机转子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于研磨机的研磨机转子，以搅拌矿物矿石颗粒或其它颗粒材料的浆料，以及在研磨机内的研磨介质，从而在浆料内引起湍流，以通过与研磨介质的相互作用促进颗粒材料的磨损。所述研磨机转子包括具有旋转轴线的平面主体，所述平面主体在使用期间围绕所述旋转轴线旋转。若干间隔开的桨叶设置在平面主体上并且横跨平面主体横向延伸。所述桨叶中的至少一些桨叶具有相对于正交线成角度的旋转前导面，所述正交线从所述平面主体的旋转轴线正交地延伸，其中所述旋转前导面与所述正交线之间的偏移角β经选择为在1°与35°之间以控制所述浆料在使用期间在所述平面主体上滑动的速率。
Description
技术领域
本公开涉及一种研磨机转子。
更具体地，本公开涉及用于研磨机的研磨机转子，所述研磨机用于研磨矿物矿石颗粒或其它颗粒材料，所述矿物矿石颗粒或其它颗粒材料通常与研磨介质和水混合以形成浆料。
背景技术
研磨机是用于粉碎或粉碎颗粒材料的设备。存在大量的研磨机，每一种研磨机均旨在研磨不同类型的材料，并且被配置成产生具有期望的颗粒尺寸的所得颗粒。一种类型的研磨机，例如商业上已知的IsaMill，是一种细研磨机，其被配置用于研磨直径在约30μm至4000μm范围内的矿石颗粒，并将这些颗粒研磨至具有直径在约5μm至60μm范围内的颗粒的目标产物尺寸。
精细研磨机使用惰性研磨介质，例如硅砂、废熔炼炉熔渣或陶瓷球，将其在被研磨的矿石颗粒中混合并搅拌在一起。所述精细研磨机包括限定研磨室的壳体，在所述研磨室中设置有安装在旋转轴上的若干研磨机转子/搅拌器。精细研磨机可以是立式轴磨机或水平轴磨机。研磨室填充有研磨介质、矿石颗粒和水的浆料。研磨机转子被构造成在浆料中引起运动，从而导致矿石颗粒与研磨介质之间以及矿石颗粒与其它矿石颗粒之间的碰撞，由此通过磨损和磨蚀而使矿石颗粒破碎。
US5797550公开了一种具有平坦圆盘形研磨机转子的精细研磨机。圆盘具有穿过其中的槽，以允许浆料从壳体的进料端穿过研磨室到达其排放端。当圆盘旋转时，圆盘表面和浆料之间的摩擦力使浆料运动，离心力使浆料从轴朝向壳体流动。这种运动在靠近圆盘的浆料的边界层中最显著，其中浆料在相邻圆盘之间的中心区域从壳体向轴回流。使用这种平坦圆盘形研磨机转子已经发现的一个缺点在于，当研磨浆料流过圆盘表面时，特别是当研磨高密度浆料时，在转子上存在相对大量的摩擦磨损。
如PCT/FI2016/050545中所公开的，克服上述磨损的一种方法是在盘上提供多个间隔开的保护元件以使浆料偏离盘表面。保护元件在与盘的旋转轴线正交的平面中向外延伸，并且在使用中被构造成限定其中浆料被“捕获”的旋转袋。保护元件的正交定向延伸旨在最小化浆料在盘表面上的滑动，并且这旨在减少研磨盘上的磨损，因为浆料从研磨盘“移开”，即看起来“捕获的”浆料本身在研磨盘的表面和“移动/搅动”浆料之间形成保护性几乎固定的边界层。在一些实施例中，保护元件的外边缘终止于与盘的周向边缘齐平，而在其它实施例中，保护元件的外边缘延伸超过盘的周向边缘。这种盘的示例在图1a中示出。由于一些浆料被“捕获”，所以研磨机的效率降低，因为该“捕获的”浆料降低了研磨室的有效体积，并且因此降低了可以实现的操作生产率。还发现，在使用中，保护元件的外边缘，尤其是它们的前角，由于垂直延伸的保护元件穿过浆料的运动所引起的高摩擦而经历显著的磨损。在图1b中示出了这种磨损的示例，其被发现在仅使用几个小时之后发生(因为旋转方向相反，保护元件的两侧都发生了磨损)。磨损可导致浆料/矿石颗粒的污染和研磨过程中的效率损失。
以上对背景技术和任何现有技术的引用不构成承认本领域普通技术人员的公知常识的一部分。
公开概述
根据本公开的第一方面，提供了一种用于研磨机的研磨机转子，其中所述研磨机转子被配置成在所述研磨机内搅拌包括颗粒材料和研磨介质的浆料，从而在所述浆料内引起湍流以通过与所述研磨介质的相互作用促进颗粒材料的磨损，所述研磨机转子包括
平面主体，所述平面主体具有旋转轴线，所述平面主体围绕所述旋转轴线被构造成在使用期间旋转；
多个桨叶，所述桨叶设置在所述平面主体上并且横向延伸穿过所述平面主体，所述桨叶围绕所述旋转轴线彼此间隔开，至少一些所述桨叶具有相对于正交线成角度的旋转前导面，所述正交线从所述平面主体的所述旋转轴线正交地延伸；
其中，所述旋转前导面和所述正交线之间的偏移角β被选择为在1°和35°之间，并且其中，所述偏移角β被选择为控制在使用期间所述浆料在所述所述平面主体上滑动的速率。
所述桨叶基本上可以是呈块状的，具有矩形横截面、三角形横截面、V形横截面或弓形段形横截面。所述平面主体可具有彼此实质上平行的相对表面，其中所述桨叶从所述相对表面中的至少一者延伸。所述平面主体可具有外径向边缘，其中所述桨叶径向向外延伸超过所述外径向边缘。
所述研磨机转子可以包括延伸穿过所述平面主体的多个弓形通道，由此所述平面主体的外部部分形成环，并且所述平面主体的内部部分形成从所述环朝向所述旋转轴线引导的辐条。在一个实施例中，至少一个桨叶延伸穿过每个辐条。所述研磨机转子还可包括延伸穿过所述平面主体的外部的一个或多个槽，每个槽通向其中一个所述弓形通道。
所述桨叶的远侧边缘可定向成大体上与所述平面主体的旋转轴线相切。
每个桨叶的偏移角β可以在10°至20°之间。在一个实施例中，每个桨叶的偏移角β为约15°。
可选择偏移角β以调节当浆料向外偏转时平面主体和桨叶经历摩擦磨损的速率。或者，可选择偏移角β以调节研磨机的研磨效率。
每个桨叶可以具有弯曲轮廓，远离或朝向平面主体的操作旋转方向径向弯曲，由此偏移角β沿着桨叶的长度变化，其中更小的偏移角β1更接近旋转轴线，并且具有更远离旋转轴线的更大的偏移角β2。在一个实施例中，较小的偏移角β1在5°至25°之间，而较大的偏移角在30°至40°之间。
所述桨叶关联成群组，在群组内，旋转地跟随另一桨叶的每个桨叶比其在前桨叶向外延伸得更远。在一些实施例中，平面主体可以螺旋形地扩大，使得所有的桨叶以类似的程度悬置在平面主体上。
所述桨叶可与所述平面主体一体地形成。替代地，桨叶可以是接合到平面主体的橡胶聚合物或聚氨酯结构。
本公开的第二方面提供了一种包括第一方面的转子的研磨机。
本公开的第三方面提供了在研磨机中使用第一方面的转子。
附图说明
根据以下参照附图的描述，以上和其它特征将变得更加显而易见。在附图中，这些仅仅是为了说明的目的而给出的，并不旨在以任何方式进行限制。
图1a是现有技术的研磨机转子的侧视图；
图1b是如在图1a中所示的现有技术的研磨机转子的侧视图照片，示出了其保护元件的外端部的摩擦磨损(圆化)；
图2是根据本公开的研磨机转子的第一实施例的透视图；
图3是图2中所示的研磨机转子的侧视图；
图4是根据本公开的研磨机转子的第二实施例的透视图；
图5是图4中所示的研磨机转子的侧视图；
图6是根据本公开的研磨机转子的第三实施例的侧视图；
图7是根据本公开的研磨机转子的第四实施例的侧视图；
图8是根据本公开的研磨机转子的第五实施例的侧视图；以及
图9是如图2到图5中所示的研磨机转子的第一实施例的透视图，但具有替代形状的桨叶。
具体实施方式
在图2至图8中，示出了本公开的用于研磨矿物矿石颗粒或其它颗粒材料的研磨机转子的各种实施例，所述研磨机转子通常与研磨介质和液体(例如水)混合以形成浆料。研磨机转子构造成搅拌研磨机内的颗粒材料和研磨介质的浆料，从而在浆料内引起湍流，以通过与研磨介质的相互作用促进颗粒矿石材料的磨损。
参照图2和图3，示出了研磨机转子10的第一实施例，其包括具有相对的平坦表面14、16和外边缘18的基本上平坦的主体12。研磨机转子10的示例性实施例为环形盘，然而，应当理解，主体12也可设置成其它规则或不规则的多边形形状，例如六边形或非对角形状。通常，主体12的内部结构由金属或金属合金制成，例如钢。
中心孔20延伸穿过主体12，该中心孔20由安装套环22围绕，该安装套环22允许研磨机转子10连接到轴(未示出)。安装套环22突出于主体12的表面14、16。示例性实施例示出了形成在围绕中心孔20的安装套环22的内圆周壁中的若干间隔开的细长凹槽24。凹槽24定向成平行于研磨机转子10的旋转轴线25，并且构造成与设置在轴上的互补尖齿接合。在其它实施例中，主体12可设置有槽，所述槽被构造成能够与轴上的互补槽配合，使得可移除的键可被插入槽中，用于将主体12接合到轴。
研磨机转子10还包括延伸穿过主体12的若干通道26。在使用中，通道26构造成允许浆料流过主体12。在示例性实施例中，存在三个分立的通道26，其在形状上是弓形的，例如肾形的，并且围绕安装套环22的主要部分等距间隔开。这具有使主体12的外部部分呈环28的形式的效果，该环28同心地围绕安装套环22并且主体12的剩余内部部分形成将环28接合到安装套环22的辐条30。
若干径向间隔开的叶片或桨叶32设置在主体12上并且从表面14、16中的任一个或两个侧向向外延伸。在图2至图5中所示的示例中，所有桨叶32在外观上基本上是块状的，具有矩形横截面。在研磨机转子10的示例性实施例中，存在九个桨叶32以大约40°的间隔等距地径向间隔开，其中桨叶32从主体12侧向突出，与表面14、16成直角。
在其它实施例中，桨叶32中的至少一些或全部可具有其它几何横截面(例如，弓形区段形、V形或三角形横截面)-在图9中展示出了研磨机转子10的实例，其展示具有此类各种可替代的横截面的一些桨叶32。在图9所示的示例中，它们的旋转前导面34将以角度θ横向地与表面14、16相交。在一个示例中，桨叶32可以与主体12成角度地突出，使得它们的旋转前导面34中的一个或多个相对于表面14、16成90°至120°之间的角度θ。在一个示例中，旋转前导面34中的至少一些相对于表面14、16成大约105°的角度θ。
在一个实施例中，桨叶32与主体12一体地形成。在另一个实施例中，桨叶32是随后结合到主体12的单独的橡胶聚合物或聚氨酯结构。
桨叶32沿着主体12从安装套环22朝向和超过外边缘18横向延伸，其中至少一个桨叶32与每个辐条30对准并且延伸穿过每个辐条30。与通道26对准的任何桨叶32被中断，使得桨叶32不穿过通道26，即，使得桨叶32不会部分地阻挡通道26或限制浆料流过通道26。
至少一些桨叶32向后或向前旋转成角度，使得它们的旋转前导面34从正交线36偏移，该正交线36从研磨机转子10的旋转轴线25正交地延伸。在示例性实施例中，其中主体12基本上为平面盘的形状，正交线36从主体12的中心径向向外延伸。在图3中示出了用于旋转前导面34中的一个的偏移角β，在图3中示出的示例中，偏移角对于每个其他桨叶32是相同的。偏移角β在1°至35°之间，优选地在10°至20°之间，并且在示例性实施例中为大约15°。为清楚起见，具有0°的偏移角β将导致旋转前导面34位于正交线36上(与正交线共线)。应当理解，最大偏移角将取决于安装套环22的外半径，并且在其最大处将是当旋转前导面34与安装套环22相切地定向时。在其它实例中，桨叶32中的每一者可具有其自身选定偏移角β，例如其中每一桨叶32具有唯一偏移角β，或其中桨叶32中的一或多者具有相同选定偏移角β。
桨叶32的远侧边缘38定向成基本上与研磨机转子10的旋转轴线25相切，而桨叶32的近侧边缘40与安装套环22同心。由于成角度的旋转前导面34和切向远侧边缘38，在旋转前导面34和切向远侧边缘38之间的拐角处的内角α包括钝角，在示例性实施例中，该钝角约为105°。随着内角α增大，旋转前导面34与切向远侧边缘38之间的拐角变得不那么明显，并且因此桨叶32变得更不易受到摩擦磨损的影响。在一些实施例中，该拐角可以被倒角或倒角。
在使用中，承载研磨机转子10的轴围绕其旋转轴线25旋转，通常在由箭头41指示的方向旋转上，但有时在相反方向上旋转，从而引起研磨机转子10的旋转。如本领域技术人员将理解的，该旋转将搅拌研磨机内的颗粒材料和研磨介质的浆料，从而在浆料内引起湍流，以促进颗粒材料和研磨介质的研磨室内的研磨介质之间的相互作用，从而促进颗粒材料的磨损。桨叶32用于进一步搅动浆料并增加浆料的混合。浆料中的粗矿石颗粒移动到研磨机的外侧，在该处它们经历进一步研磨，同时细得或最终研磨得矿石颗粒朝向研磨机的出口流过通道26以防止那些矿石颗粒的过度研磨。应当理解，一些浆料可以部分地捕获在邻近相邻桨叶32之间的表面14、16的区域中，并且该捕获的浆料将不会与位于这些区域外部的浆料一样彻底混合。该捕获的浆料的移动将由表面14、16与浆料之间的摩擦引起，离心力使得浆料沿径向向外的方向从安装套环22朝向外边缘18流动或滑动。该向外运动由偏移角β协助，使得桨叶32向外偏转浆料。因此，桨叶32具有双重目的，第一是通过搅拌浆料来辅助该混合过程，第二是控制浆料在表面14、16上滑动的速率。
改变桨叶32的偏移角β允许控制浆料在主体12上滑动的速率，即表面14、16，并且由此具有较小的偏移角β减小浆料在主体12上滑动的速率，而具有较大的偏移角β增加浆料在主体12上滑动的速率。表面14、16的磨损随着浆料滑过表面14、16的速率的增加而增加。
还应当理解，具有较小的偏移角β导致当桨叶32移动通过浆料时桨叶32在其远侧边缘38附近经历更大的摩擦，而具有较大的偏移角β减小了摩擦，因为浆料更容易滑过远侧边缘38。
因此，具有较小的偏移角β减小了表面14、16上的磨损，但是增加了桨叶32的远侧边缘38上的磨损，而具有较大的偏移角β增加了表面14、16上的磨损，但是减小了远侧边缘38上的磨损。在每种使用情况下选择最佳偏移角β将取决于浆料的密度以及研磨机转子10的旋转速率和指定的研磨标准。在一个实施例中，可选择偏移角β以调节当浆料向外偏转时主体12和桨叶32经历摩擦磨损的速率，而在另一实施方式中，可选择偏移角β以调节容纳研磨机转子10的研磨机的研磨效率。
提供表1中所示的结果的研磨机转子10的比较能量测试，具有以15°为偏移角β设置的桨叶的研磨机转子10与现有技术的平坦圆盘转子(没有桨叶)和具有正交桨叶的现有技术的盘式转子(即，偏移角β＝0°)，其中可以看出，研磨机转子10比两个现有技术的转子都产生了节能。
表1：比较能量测试
相同转子的另一比较测试提供了表2中所示的摩擦磨损结果，其中可以看出，与现有技术的转子相比，研磨机转子10产生更低的磨损速率。
表2：比较摩擦磨损测试
现在参照图4和图5，示出了研磨机转子210的第二实施例。研磨机转子210在很大程度上类似于研磨机转子10，因此使用相同的附图标记指示相同的部件。研磨机转子210与研磨机转子10的不同之处在于，研磨机转子210具有延伸穿过主体12的环28的槽42，其中每个槽42从外边缘18延伸到通道26中的一个中。槽42有助于增加浆料流过研磨机转子210的速率，并且因此增加浆料通过研磨机的速率。
图6示出研磨机转子310的第三实施例，其类似于研磨机转子10的第一实施例，而图7示出研磨机转子410的第四实施例，其类似于研磨机转子210的第三实施例。在研磨机转子310、410两者中，桨叶32具有远离旋转的操作方向径向弯曲的弯曲轮廓，即，使得偏移角β沿着桨叶32的长度变化，其中更小的偏移角β1更接近旋转轴线25(即，更靠近套环22)并且具有更远离旋转轴线25的更大的偏移角β2(即，更靠近远侧边缘38)。该弯曲轮廓使得浆料在表面14、16上滑动的速率随着浆料进一步远离研磨机转子310、410的旋转轴线25移动而增加。较小的偏移角β1在5°至25°之间，并且较大的偏移角β2在30°至40°之间变化。在示例性实施例中，偏移角β从大约23°的较小偏移角β1增加到大约35°的较大偏移角β2。弯曲轮廓和较大角度β2导致在旋转前导面34和切向远侧边缘38之间的拐角处的内部钝角α1进一步扩大，在示例性实施例中，所述内部钝角α1为约130°。这使得旋转前导面34和切向远侧边缘38之间的拐角较不明显，并且因此桨叶32不易受磨损的影响。
图8示出了与第四实施例的研磨机转子410类似的研磨机转子510的第五实施例。研磨机转子510的桨叶32关联成三个群组44，每个群组44具有三个桨叶32，其中每个群组44内的旋转跟随的桨叶32各自具有远侧边缘38，所述远侧边缘38比其前桨叶32的远侧边缘径向向外定位得更远。参考图8可以更清楚地理解这一点，其中可以看出，桨叶32.1旋转地领先其群组44并且具有最短的长度，而桨叶32.2和32.3分别远离安装套环22进一步径向向外延伸。使这些不同长度的桨叶32提高磨损速率的一致性，使得相应的桨叶32.1、32.2和32.3更均匀地磨损。
在每个群组44内，主体12还围绕安装套环22螺旋地扩大，使得桨叶32被充分地支撑，并且桨叶32.2和32.3的远侧边缘38延伸超过主体12的外边缘18与桨叶32.1相同的量。
本领域技术人员将理解，在不脱离如广泛描述的本公开的精神或范围的情况下，可以对如具体实施例中所示的研磨机转子进行许多变化和/或修改。因此，本实施例在所有方面都应被认为是说明性的而非限制性的。
附图标记：
10 研磨机转子(第一实施例)
12 主体
14 表面
16 表面
18 外边缘
20 中心孔
22 安装套环
24 凹槽
26 通道
28 环
30 辐条
32 桨叶
32.1 桨叶
32.2 桨叶
32.3 桨叶
34 旋转前导面
36 正交线
38 远侧边缘
40 近侧边缘
41 箭头
42 槽
44 群组
β 偏移角
β1 偏移角
β2 偏移角
α 内角
210 研磨机转子(第二实施例)
310 研磨机转子(第三实施例)
410 研磨机转子(第四实施例)
510 研磨机转子(第五实施例)
Claims (19)
1.一种用于研磨机的研磨机转子，其特征在于，所述研磨机转子被配置成在所述研磨机内搅拌包括颗粒材料和研磨介质的浆料，从而在所述浆料内引起湍流以通过与所述研磨介质的相互作用促进所述颗粒材料的粉碎，所述研磨机转子包括
平面主体，所述平面主体具有旋转轴线，所述平面主体围绕所述旋转轴线被构造成在使用期间旋转；
多个桨叶，所述桨叶设置在所述平面主体上并且横向延伸穿过所述平面主体，所述桨叶围绕所述旋转轴线彼此间隔开，所述桨叶中的至少一些桨叶具有相对于正交线成角度的旋转前导面，所述正交线从所述平面主体的所述旋转轴线正交地延伸；
其中，所述旋转前导面和所述正交线之间的偏移角β被选择为在1°和35°之间，并且，在使用期间，所述偏移角β被选择为控制所述浆料在所述平面主体上滑动的速率。
2.根据权利要求1所述的研磨机转子，其特征在于，所述桨叶基本上是块状的，具有矩形横截面、三角形横截面、V形横截面或弓形段形状的横截面。
3.根据权利要求1或2所述的研磨机转子，其特征在于，所述平面主体包括彼此大致平行的相对表面，且其中所述桨叶从所述相对表面中的至少一者延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的研磨机转子，其特征在于，所述平面主体包括外径向边缘，并且所述桨叶径向向外延伸超过所述外径向边缘。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的研磨机转子，其特征在于，还包括延伸穿过所述平面主体的多个弓形通道，由此所述平面主体的外部部分形成环，并且所述平面主体的内部部分形成从所述环朝向所述旋转轴线引导的辐条。
6.根据权利要求5所述的研磨机转子，其特征在于，至少一个所述桨叶延伸穿过每个所述辐条。
7.根据权利要求5或6所述的研磨机转子，其特征在于，包括延伸穿过所述平面主体的所述外部部分的一个或多个槽，其中，每个槽通向其中一个所述弓形通道。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的研磨机转子，其特征在于，所述桨叶的远侧边缘被定向成与所述旋转轴线相切。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的研磨机转子，其特征在于，每个桨叶的所述偏移角β在10°至20°之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的研磨机转子，其特征在于，每个桨叶的所述偏移角β约为15°。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的研磨机转子，其特征在于，可选择所述偏移角β以调节当所述浆料向外偏转时所述平面主体和所述桨叶经历摩擦磨损的速率；或者，可选择所述偏移角β以调节所述研磨机的研磨效率。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的研磨机转子，其特征在于，每个所述桨叶具有弯曲轮廓，所述弯曲轮廓远离所述平面主体的旋转的操作方向径向地弯曲或朝向所述平面主体的旋转的操作方向弯曲，由此，所述偏移角β沿着所述桨叶的长度以更小的偏移角β1变化，所述更小的偏移角β1更接近所述旋转轴线，并且具有更远离所述旋转轴线的更大的偏移角β2。
13.根据权利要求12所述的研磨机转子，其特征在于，所述较小的偏移角β1在5°至25°之间，并且所述较大的偏移角在30°至40°之间。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的研磨机转子，其特征在于，所述桨叶关联成群组，在所述群组内，旋转地跟随另一个桨叶的每个桨叶比其在前桨叶向外延伸得更远。
15.根据权利要求14所述的研磨机转子，其特征在于，所述平面主体螺旋地扩大，使得所有所述桨叶以类似的程度悬置在所述平面主体上。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的研磨机转子，其特征在于，所述桨叶与所述平面主体一体地形成。
17.根据权利要求1至15中任一项所述的研磨机转子，其特征在于，所述桨叶包括结合到所述平面主体的橡胶聚合物或聚氨酯结构。
18.一种研磨机，包括如权利要求1至17中任一项所述的研磨机转子。
19.如权利要求1至17中任一项所述的研磨机转子在研磨机中的用途。
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