RU2005541C1

RU2005541C1 - Crusher

Info

Publication number: RU2005541C1
Authority: RU
Inventors: Г.М. Барахтенко; Ю.С. Зыков; В.Д. Бызов
Original assignee: Межотраслевая научно-производственная ассоциация "Технология переработки дисперсных материалов"
Priority date: 1991-05-05
Filing date: 1991-05-05
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: crushing of ore and other materials. SUBSTANCE: crusher has ring 1 with inner conical surface, roll 3 formed as truncated cone and eccentrically disposed, charging unit 4 and discharge unit 5. Ring I is mounted on roller supports 2. Charging and discharge units have trough 6 with outlet slit 7, which is expanded in the direction of roll cone opening. Angles of inclination of roll outer surface and ring inner surface are equal to 3-16 deg. Ratio of average diameters of roll and ring inner surfaces is equal to 0.3-0.8. EFFECT: enhanced reliability in operation. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для измельчения кусковых и сыпучих материалов и может быть использовано для измельчения минерального сырья, твердого топлива и других материалов. The invention relates to a device for grinding lumpy and bulk materials and can be used for grinding mineral raw materials, solid fuels and other materials.

Известен измельчитель материалов, содержащий кольцо с внутренней конической поверхностью и эксцентрично расположенные в нем шесть роликов, имеющих форму усеченных конусов. Недостатком такого измельчителя является низкая эффективность при измельчении ввиду малого диаметра измельчающих роликов и недостаточной жесткости конструкции. Known material shredder containing a ring with an inner conical surface and six rollers eccentrically located in it having the shape of truncated cones. The disadvantage of this grinder is its low grinding efficiency due to the small diameter of the grinding rollers and the insufficient rigidity of the structure.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является измельчитель материалов, включающий установленное на роликовых опорах кольцо с внутренней конической поверхностью, эксцентрично расположенный в кольце валок, имеющий форму усеченного конуса, загрузочный желоб и разгрузочный узел. Closest to the proposed technical essence is a material shredder, including a ring mounted on roller bearings with an internal conical surface, a roll eccentrically located in the ring, having the shape of a truncated cone, a loading chute and an unloading unit.

Недостатком этого технического решения является низкая производительность при измельчении материалов, что объясняется следующим. При постоянстве диаметров валка и кольца вдоль длины валка имеют место и одинаковые условия захвата материала при измельчении, при этом наиболее крупные куски исходного материала вначале в зону дробления и измельчения могут быть не захвачены до тех пор, пока не уменьшат свои размеры при проворачивании в пространстве и взаимодействии с соседними кусками материала, а также с поверхностями валка и кольца. Поэтому в зоне дробления происходит накапливание крупных кусков, что снижает производительность устройства. The disadvantage of this technical solution is the low productivity when grinding materials, which is explained by the following. If the diameters of the roll and the ring are constant along the length of the roll, the same conditions for the capture of material during grinding take place, while the largest pieces of the initial material may initially not be captured into the crushing and grinding zone until they decrease in size when turning in space and interaction with adjacent pieces of material, as well as with the surfaces of the roll and ring. Therefore, in the crushing zone, the accumulation of large pieces occurs, which reduces the performance of the device.

Целью изобретения является повышение производительности за счет оптимизации условий захвата исходных материалов с различной крупностью. The aim of the invention is to increase productivity by optimizing the capture conditions of the starting materials with different sizes.

Это достигается тем, что в измельчителе материалов, содержащем установленное на роликовых опорах кольцо с внутренней конической поверхностью, расположенный в кольце валок, имеющий форму усеченного конуса, загрузочный желоб и разгрузочный узел, желоб расположен над валком и выполнен с выпускной щелью в его днище, расширяющейся в направлении раскрытия конуса валка, а углы наклона образующих наружной поверхности валка и внутренней поверхности кольца составляют 3-16^о, при этом отношение среднего диаметра валка к среднему диаметру внутренней поверхности кольца равно 0,3-0,8.This is achieved by the fact that in a material shredder containing a ring with an inner conical surface mounted on roller bearings, a truncated cone-shaped roll in the ring, a loading chute and an unloading unit, the chute is located above the roller and is made with an outlet slit in its bottom expanding cone opening toward the roll, and the angles of inclination forming the outer surface of the roll and the inner surface of the ring constitute ^about 3-16, wherein the average ratio of the diameter to the average diameter of the roll internal second surface of the ring equal to 0.3-0.8.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого измельчителя (разрез по осям валка и кольца); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке В на фиг. 1. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed grinder (section along the axes of the roll and ring); in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a view along arrow B in FIG. 1.

Измельчитель включает кольцо 1 с внутренней конической поверхностью (с углом конуса 2 α), установленное на роликовых опорах 2 и эксцентрично расположенный валок 3, имеющий форму усеченного конуса (с углом 2 α), загрузочный 4 и разгрузочный 5 узлы. Загрузочный узел 4 снабжен желобом 6 с выпускной щелью 7, шириной H_x, увеличивающейся в направлении раскрытия конуса валка. В желобе 6 размещается устройство для перемещения исходных материалов вдоль его оси (например, шнек 8 с приводом 9). Привод валка 3 осуществляется от мотора 10 через редуктор 11. Привод кольца 1 производится от валка 1 с помощью зубчатой передачи с внутренним зацеплением, при этом шестерня 12 соединена с валком 3, а зубчатый венец 13 нарезан на внутренней поверхности кольца 1. Привод кольца 1 может осуществляться также за счет передачи крутящего момента от приводных опорных роликов 2.The shredder includes a ring 1 with an internal conical surface (with a cone angle of 2 α) mounted on roller bearings 2 and an eccentrically located roll 3 having the shape of a truncated cone (with an angle of 2 α), loading 4 and unloading 5 nodes. The loading unit 4 is provided with a groove 6 with an outlet slot 7, a width H _x increasing in the direction of opening of the roll cone. In the chute 6 is a device for moving the source materials along its axis (for example, a screw 8 with a drive 9). The drive of the roll 3 is carried out from the motor 10 through the gear 11. The drive of the ring 1 is produced from the roll 1 using a gear train with internal gearing, while the gear 12 is connected to the roll 3, and the gear ring 13 is cut on the inner surface of the ring 1. The drive of the ring 1 can also carried out by transmitting torque from the drive support rollers 2.

Измельчитель работает следующим образом. The chopper works as follows.

Материалы с различной крупностью кусков подаются в бункер 4 загрузочного узла измельчителя и затем попадают в желоб 6, продвигаясь по которому (например, с помощью шнека 8) последовательно проваливаются через выпускную щель 7 на коническую поверхность вращающегося валка 3, сбрасываются в полость между наружной поверхностью валка 3 и внутренней поверхностью кольца 1, где под воздействием сил трения они втягиваются в уменьшающееся по высоте пространство, дробятся и выходят из зоны сжатия. Продолжая движение вместе со стенкой кольца 1, измельченные материалы поднимаются на некоторую высоту и затем под воздействием собственных сил тяжести скатываются назад, при этом ввиду наличия конусности внутренней поверхности кольца 1 измельченные материалы при скатывании назад переместятся на некоторое расстояние в направлении разгрузочного узла. Будучи подхваченными движущимися вместе со стенкой кольца 1 материалами, ранее измельченные и скатившиеся назад материалы вновь будут подниматься до определенной высоты, пока не свалятся назад, перемещаясь при этом на некоторое расстояние в направлении раскрытия конуса внутренней поверхности корпуса. Таким образом совершая зигзагообразное движение, измельченные материалы выдаются на разгрузочный узел 5 устройства для измельчения. Materials with different sizes of pieces are fed into the hopper 4 of the chopper loading unit and then fall into the groove 6, moving along which (for example, using the screw 8) successively fall through the outlet slot 7 onto the conical surface of the rotating roll 3, are discharged into the cavity between the outer surface of the roll 3 and the inner surface of the ring 1, where under the influence of friction forces they are drawn into a space that decreases in height, are crushed, and leave the compression zone. Continuing movement together with the wall of the ring 1, the crushed materials rise to a certain height and then, under the influence of their own gravity, roll back, while due to the taper of the inner surface of the ring 1, the crushed materials will move a certain distance in the direction of the unloading unit when rolling back. Being picked up by materials moving together with the wall of the ring 1, previously crushed and rolled back materials will again rise to a certain height until they fall back, moving at the same time a certain distance in the direction of opening of the cone of the inner surface of the housing. Thus, making a zigzag movement, the crushed materials are issued to the discharge unit 5 of the grinding device.

Наличие в желобе 6 выпускной щели 7 с увеличивающейся шириной H_x в направлении раскрытия конуса валка, а также использование кольца 1 с внутренней конической поверхностью и эксцентрично расположенного валка, имеющего форму усеченного конуса, при расположении меньших оснований усеченных конусов вала и внутренней поверхности кольца в сторону загрузочного узла, обеспечивает оптимизацию условий захвата исходных материалов различной крупности и увеличение производительности за счет того, что по мере увеличения размеров подаваемых на измельчение кусков материала диаметры валка и кольца также возрастают, что в свою очередь обуславливает снижение углов встречи материала со стенками валка и кольца, соответствующее улучшение захватывающей способности и увеличение производительности устройства.The presence in the groove 6 of the outlet slit 7 with an increasing width H _x in the direction of opening of the roll cone, as well as the use of a ring 1 with an inner conical surface and an eccentrically located roll having the shape of a truncated cone, with the smaller bases of the truncated shaft cones and the inner surface of the ring pointing to the side loading unit, provides optimization of the conditions for the capture of source materials of various sizes and an increase in productivity due to the fact that as the size of the feed As pieces of material are pressed, the diameters of the roller and ring also increase, which in turn leads to a decrease in the angles of the material meeting the walls of the roller and ring, a corresponding improvement in the gripping ability and an increase in the device productivity.

Принятые оптимальные значения углов наклона образующих наружной поверхности валка 3 и внутренней поверхности кольца 1, а также оптимальные отношения их средних диаметров объясняются следующим. Исследованиями установлено, что с увеличением отношения диаметра валка D₁ к внутреннему диаметру D₂ кольца захватывающая способность устройства возрастает, а с увеличением среднего относительного диаметра d/D₁ (d - средний диаметр куска измельчаемого материала) ухудшается. При использовании конического валка и кольца с внутренней поверхностью конической формы в направлении раскрытия конуса валка отношение диаметров D₁/D₂ возрастает, что может быть проиллюстрировано следующим примером. Пусть диаметр меньшего основания вала равен 250 мм, а большего 500 мм. При максимальном зазоре между валком и внутренней поверхностью кольца в 250 мм значение отношения D₁/D₂ в сечениях по краям бочки валка составит
со стороны меньшего основания

=

= 0.5;
со стороны большего основания

=

= 0.667
Следовательно, величина отношения D₁/D₂ в направлении раскрытия конусов кольца и валка изменяется от 0,5 до 0,667, что обеспечивает увеличение захватывающей способности инструмента на 25-50% . Последнее компенсирует ухудшение условий захвата инструмента в направлении раскрытия конуса валка за счет увеличения крупности кусков измельчаемого материала. Поэтому условия захвата материала по длине бочки валка в устройстве будут одинаковы, что позволяет исключить пробуксовку материала в зоне захвата, снизить износ инструмента и насыщение измельчаемого материала железом, повысить качество измельчения и производительность труда, снизить расход электроэнергии. Принятые оптимальные значения углов наклона α = 3 - 16^о обеспечивают изменение отношения D₁/D₂ по длине устройства на 10-35% , что позволяет оптимизировать условия захвата материала и повысить производительность при измельчении.The accepted optimal values of the angles of inclination of the generators of the outer surface of the roll 3 and the inner surface of the ring 1, as well as the optimal ratios of their average diameters are explained as follows. Studies have established that with an increase in the ratio of the diameter of the roll D ₁ to the inner diameter D _{2 of the} ring, the exciting ability of the device increases, and with an increase in the average relative diameter d / D ₁ (d is the average diameter of a piece of material to be crushed), it deteriorates. When using a conical roll and a ring with an inner surface of a conical shape in the direction of opening of the cone of the roll, the ratio of diameters D ₁ / D ₂ increases, which can be illustrated by the following example. Let the diameter of the smaller base of the shaft be 250 mm, and the larger 500 mm. With a maximum gap between the roll and the inner surface of the ring of 250 mm, the ratio D ₁ / D ₂ in sections along the edges of the roll barrel will be
on the smaller side

=

= 0.5;
on the larger side

=

= 0.667
Therefore, the value of the ratio D ₁ / D ₂ in the direction of the opening of the cones of the ring and the roll varies from 0.5 to 0.667, which provides an increase in the exciting ability of the tool by 25-50%. The latter compensates for the deterioration of the gripping conditions of the tool in the direction of the opening of the roll cone by increasing the size of the pieces of the crushed material. Therefore, the conditions for the capture of material along the length of the roll barrel in the device will be the same, which eliminates slippage of the material in the capture zone, reduces tool wear and saturation of the crushed material with iron, improves the quality of grinding and labor productivity, and reduces energy consumption. The accepted optimum values of the tilt angles α = 3 - 16 ^° provide a change in the ratio D ₁ / D ₂ along the length of the device by 10-35%, which allows to optimize the conditions for the capture of material and increase productivity during grinding.

Оптимальные пределы 3-16^о угла наклона образующих поверхностей валка и кольца объясняются следующим. С увеличением угла наклона образующей α увеличивается скорость удаления измельченного материала из устройства, т. е. производительность измельчителя, а также возрастает интенсивность увеличения отношения D₁/D₂ в направлении раскрытия конуса валка, что улучшает условия захвата исходных материалов различной крупности. Однако при углах α , превышающих углы трения β измельчаемых материалов о стенку стального кольца, последние могут скатываться в направлении разгрузочного угла частично или полностью минуя операцию измельчения. По данным [3] коэффициенты трения f и углы трения β измельчаемых материалов по стали составляют
твердые горные породы f = 0,3 - 0,35; β = 16,7 - 19,3^о
мягкие материалы f = 0,4 - 0,6; β = 21,8 - 31^о
Для полного исключения скатывания кусков измельчаемого материала угол наклона должен быть меньше угла трения, т. е. α<β . Максимальное значение угла α принято равным 16^о, что удовлетворяет условию α<β при измельчении материалов любой твердости.The optimal limits of 3-16 ^{about the} angle of inclination of the forming surfaces of the roll and ring are explained as follows. With an increase in the angle of inclination of the generatrix α, the rate of removal of the crushed material from the device increases, i.e., the productivity of the grinder, and the intensity of increasing the ratio D ₁ / D ₂ in the direction of opening of the roll cone also increases, which improves the conditions for capturing the starting materials of various sizes. However, at angles α exceeding the friction angles β of the milled materials on the wall of the steel ring, the latter can roll in the direction of the discharge angle partially or completely bypassing the grinding operation. According to [3], the friction coefficients f and the friction angles β of the milled materials on steel are
hard rocks f = 0.3 - 0.35; β = 16.7 - 19.3 ^about
soft materials f = 0.4 - 0.6; β = 21.8 - 31 ^about
To completely eliminate the rolling of pieces of the crushed material, the angle of inclination should be less than the angle of friction, i.e., α <β. The maximum value of the angle α taken to be ^about 16, which satisfies the condition of α <β with the grinding material of any hardness.

При углах α менее 3^о в значительной мере снижается скорость удаления измельченных материалов из устройства, а также уменьшается интенсивность изменения отношения диаметров D₁/D₂ вдоль оси устройства, что ухудшает условия захвата исходных материалов, имеющих различную крупность. При углах α = 3-16^о обеспечиваются оптимальные условия захвата материалов различной крупности при полном исключении скатывания материалов и таким образом выхода их из устройства минуя операцию измельчения.At angles of α less than ^about 3 greatly decreases removal rate of particulate material from the apparatus, and also decreases the intensity change the diameter ratio D ₁ / D ₂ along the axis of the device that degrades capturing condition starting materials having different grain size. At angles ^of α = 3-16 provided optimum conditions for seizure with materials of different grain size exclusion complete rolling materials, and thus release them from the device bypassing the grinding operation.

Принятые оптимальные значения отношения средних диаметров валка и кольца, равные 0,3-0,8, объясняются следующим. С увеличением отношения D₁/D₂ снижаются углы встречи кусков материала со стенками валка и кольца и захватывающая способность инструмента типа валок-кольцо возрастает, но при этом уменьшается величина зазора между внутренней поверхностью кольца 1 и валком 3 в котором размещается желоб 6 загрузочного узла. При D₁/D₂ > 0,8 размещение желоба в пространстве между валком и кольцом становится невозможным. При D₁/D₂ < 0,3 существенно снижается захватывающая способность инструмен- та типа кольцо, что ведет к уменьшению эффективности измельчителя, а также обуславливает интенсивный износ рабочей поверхности валка в сравнении с износом поверхности кольца. При значениях D₁/D₂ = = 0,3-0,8 обеспечиваются оптимальные условия захвата материала инструментом, размещения желоба загрузочного узла и достаточно равномерное распределение износа рабочих поверхностей валка и кольца.The accepted optimal values of the ratio of the average diameters of the roll and ring, equal to 0.3-0.8, are explained as follows. With an increase in the D ₁ / D ₂ ratio, the meeting angles of the pieces of material with the walls of the roll and ring decrease and the exciting ability of the tool of the roll-ring type increases, but the clearance between the inner surface of the ring 1 and the roll 3 in which the groove 6 of the loading unit is located decreases. When D ₁ / D ₂ > 0.8, the placement of the gutter in the space between the roller and the ring becomes impossible. When D ₁ / D ₂ <0.3, the exciting ability of a ring-type tool is significantly reduced, which leads to a decrease in the chopper's efficiency and also causes intensive wear of the working surface of the roll in comparison with wear of the ring surface. When the values of D ₁ / D ₂ = = 0.3-0.8 provide optimal conditions for the capture of material by the tool, the placement of the groove of the loading unit and a fairly uniform distribution of wear of the working surfaces of the roll and ring.

Испытание предлагаемого технического решения производили на измельчителе, содержащем стальной (сталь УВА) со шлифованной конической (с углом конусности 2 α) поверхностью валок со средним диаметром D₁ и стальное (сталь УВА) кольцо с конической (угол конусности 2 α) шлифованной внутренней поверхностью со средним диаметром 42 мм и длиной 50 мм. Привод валка осуществлялся от мотора мощностью 1,5 кВт через червячный редуктор, что обеспечило частоту вращения валка 0,33 1/с. Привод кольца осуществлялся от валка посредством зубчатой передачи с внутренним зацеплением. Измельчитель оборудован загрузочным устройством, содержащим бункер, желоб с расширяющимся в направлении продвижения материалов выпускной щелью, ширина которой изменялась от 2 мм на входе измельчителя до 10 мм на выходе из него.The proposed technical solution was tested on a grinder containing a steel (UVA steel) with a polished conical (with a taper angle of 2 α) roll surface with an average diameter of D ₁ and a steel (UVA steel) ring with a conical (taper angle of 2 α) polished inner surface with an average diameter of 42 mm and a length of 50 mm. The roll was driven from a 1.5 kW motor through a worm gearbox, which ensured a roll rotation frequency of 0.33 1 / s. The ring was driven from the roll by means of a gear train with internal gearing. The chopper is equipped with a loading device containing a hopper, a chute with an outlet slit expanding in the direction of materials advancement, the width of which varied from 2 mm at the chopper inlet to 10 mm at the outlet from it.

Измельчению подвергали сыпучие материалы (доменный шлак) с величиной частиц 2-8 мм. Bulk materials (blast furnace slag) with a particle size of 2-8 mm were subjected to grinding.

Путем смены валка и кольца в опытах изменяли угол наклона образующих α и соотношение диаметров D₁/D₂. Результаты испытания приведены в таблице.By changing the roll and the ring in the experiments, the angle of inclination of the generators α and the diameter ratio D ₁ / D _{2 were} changed. The test results are shown in the table.

Из опытных данных, приведенных в таблице видно, что заявляемые параметры обеспечивают оптимальные условия работы измельчителя. From the experimental data shown in the table shows that the claimed parameters provide optimal operating conditions of the grinder.

Предлагаемое устройство может быть использовано для дробления и измельчения рудных и нерудных материалов различной крупности. При этом в сравнении с прототипом увеличение производительности составляет 35-50% и снижение расхода электроэнергии на 15-20% . Кроме того, за счет исключения накапливания и вращения кусков материала в зоне захвата снижается износ рабочих поверхностей валка и кольца на 7-12% с соответствующим уменьшением насыщения измельченного продукта металлами. (56) Патент Германии N 205481, кл. 50 С 15/40, 1908. The proposed device can be used for crushing and grinding ore and non-metallic materials of various sizes. Moreover, in comparison with the prototype, the increase in productivity is 35-50% and the reduction in energy consumption by 15-20%. In addition, by eliminating the accumulation and rotation of pieces of material in the capture zone, the wear of the working surfaces of the roll and ring is reduced by 7-12% with a corresponding decrease in the saturation of the crushed product with metals. (56) German patent N 205481, cl. 50 C 15/40, 1908.

Авторское свидетельство СССР N 1024103, кл. В 02 С 17/10, 1981. USSR copyright certificate N 1024103, cl. B 02 C 17/10, 1981.

Claims

MATERIAL GRINDER, comprising a ring mounted on roller bearings with an internal conical surface, a truncated cone-shaped eccentrically arranged ring in the ring, a loading chute and an unloading unit, characterized in that, in order to increase productivity by optimizing the capture conditions of raw materials with different sizes , the gutter is located above the roll and is made with an outlet slot in its bottom, expanding in the direction of opening of the roll cone, and the tilt angles forming the outer surface the roll and the inner surface of the ring are 3 to 16 ^o , while the ratio of the average diameter of the roll to the average diameter of the inner surface of the ring is 0.3 - 0.8.