RU2119822C1

RU2119822C1 - Centrifugal mill

Info

Publication number: RU2119822C1
Application number: RU96116509A
Authority: RU
Inventors: Г.Т. Урумов; З.М. Хадонов
Original assignee: Северо-Кавказский государственный технологический университет
Priority date: 1996-08-12
Filing date: 1996-08-12
Publication date: 1998-10-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: mill includes supporting platform, housing, grinding chamber with grinding body and chamber vertical rotation drive. Housing is mounted in bearing on struts. Supporting platform is mounted on support located over ring for additional rotation relative to vertical axis passing through center of housing. Struts may be of equal or different heights. Grinding chamber may be spherical or ellipsoid in form; grinding bodies may have form of chamber and accuracy 30 to 50 percent of its volume. EFFECT: enhanced efficiency of grinding. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к измельчению, а именно к мельницам для измельчения различных материалов. The invention relates to grinding, and in particular to mills for grinding various materials.

Известна гироскопическая мельница (см. Сиденко П.М. Измельчение в химической промышленности.- М.: Химия, 1968, с.243), состоящая из барабана, на цапфах которого находятся ролики, опирающиеся на опорную шайбу; с цапфами барабана связано водило, сидящее на приводном валу. A gyroscopic mill is known (see Sidenko P.M. Grinding in the chemical industry.- M .: Chemistry, 1968, p. 243), consisting of a drum, on the trunnions of which there are rollers resting on a support washer; a carrier sitting on the drive shaft is connected with the trunnions of the drum.

Недостатком данной мельницы является нерациональная форма камеры, что существенно снижает производительность мельницы. The disadvantage of this mill is the irrational shape of the chamber, which significantly reduces the performance of the mill.

Наиболее близким к заявленному устройству является лабораторная мельница (см. А.С. СССР N 573190, кл. B 02 C 17/14, B 02 C 19/16, 1977, БИ N35), содержащая корпус со сферической камерой измельчения, закрепленный на приводном валу, установленный в подшипниках опорной рамы и связанный муфтой с двигателем. Опорная рама несет невращающуюся коническую шестерню и опирается амортизаторами на стойку. Корпус со сферической камерой снабжен крышками, одна из них выполнена с осью, на которой с помощью подшипников установлена коническая шестерня, снабженная дебалансом, и сцеплена с вышеуказанной шестерней. В камере измельчения размещен мелющий шар. Closest to the claimed device is a laboratory mill (see AS USSR N 573190, class B 02 C 17/14, B 02 C 19/16, 1977, BI N35), containing a housing with a spherical grinding chamber, mounted on a drive shaft mounted in the bearings of the support frame and connected by a coupling to the engine. The supporting frame carries a non-rotating bevel gear and is supported by shock absorbers on a rack. The housing with a spherical chamber is equipped with covers, one of them is made with an axis on which a bevel gear equipped with unbalance is mounted using bearings and is coupled to the above gear. A grinding ball is placed in the grinding chamber.

Недостатком данной мельницы является низкая производительность за счет непрогнозируемости траектории движения мелющего тела. The disadvantage of this mill is its low productivity due to the unpredictability of the trajectory of the grinding body.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности измельчения. Технический результат заключается в создании устройства с рациональной траекторией движения тела. The objective of the proposed technical solution is to increase the grinding efficiency. The technical result consists in creating a device with a rational trajectory of the body.

Этот технический результат достигается тем, что известная центробежная мельница, содержащая опорную платформу, корпус, камеру измельчения с мелющим телом и привод вертикального вращения камеры, снабжена жестко закрепленными на опорной платформе стойками, на которых в подшипниках установлен корпус, при этом опорная платформа установлена на расположенных по кольцу опорах с возможностью дополнительного ее вращения относительно вертикальной оси, проходящей через центр корпуса. Стойки могут быть выполнены равно или разновеликими по высоте. Камера измельчения может быть выполнена сферической или эллипсоидальной формы. Мелющее тело может иметь форму камеры и занимать 30 - 50% от ее объема. This technical result is achieved by the fact that the known centrifugal mill comprising a support platform, a housing, a grinding chamber with a grinding body and a vertical rotation drive of the chamber is equipped with struts rigidly fixed to the support platform on which the bearings are mounted on the bearings, while the support platform is mounted on along the ring of supports with the possibility of additional rotation about a vertical axis passing through the center of the housing. Racks can be made equal or different in height. The grinding chamber can be made spherical or ellipsoidal in shape. The grinding body can take the form of a chamber and occupy 30 - 50% of its volume.

Эффективность измельчения такой конструкции мельницы достигается за счет сообщения корпусу мельницы вращения относительно двух пересекающихся в его центре осей, а также за счет выполнения корпуса сферической или эллипсоидальной формы. The grinding efficiency of such a mill design is achieved by informing the mill body of rotation about two axes intersecting at its center, as well as by making the housing spherical or ellipsoidal.

Сущность устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид мельницы, на фиг.2 - вид мельницы в разрезе по А-А, на фиг.3 (а,б,в,г,д, е) представлены схемы формы корпуса с равно- и разновеликими стойками и соответственно формы мелющего тела; на фиг. 4 - схемы измельчения величины и направления вектора мгновенной угловой скорости в зависимости от измельчения количественного соотношения относительной и переносной угловых скоростей, а также угла наклона вектора относительной угловой скорости. The essence of the device is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a general view of the mill, Fig. 2 is a sectional view of the mill along A-A, and Fig. 3 (a, b, c, d, e, e) shows diagrams of the shape of the casing with equally and equally large racks and, accordingly, the shape of the grinding body; in FIG. 4 - grinding diagrams of the magnitude and direction of the instantaneous angular velocity vector, depending on the grinding of the quantitative ratio of relative and portable angular velocities, as well as the angle of inclination of the relative angular velocity vector.

Центробежная мельница (фиг.1, 2) содержит корпус 1 сферической и эллипсоидальной формы с камерой в его внутреннем объеме. Корпус 1 установлен в подшипниках 2 на стойки 3, жестко закрепленные на платформе 4, опирающейся на опорные ролики 5 и имеющей привод вертикального вращения 6, колеса 7, закрепленные на наружной поверхности корпуса 1, и шестерни 8, установленные на валу привода горизонтального вращения 9, образуют цилиндрическую зубчатую передачу внешнего зацепления. Участок корпуса 1 между колесами 7, имеющий отверстия 10 для выгрузки измельченного материала, охватывает стенка бункера 11 (на фиг. 2 бункер условно обозначен пунктиром) с выпускными отверстиями 12. Бункер 11 закреплен на платформе 4. Загрузочный питатель 13 установлен в центральное отверстие 14 приводного вала, расположенного в узле сопряжения корпуса 1 со стойками 3. В камере 1 расположено мелющее тело 15 в виде шара или эллипсоида. Форма камеры 1 определяет форму мелющего тела 15, т.к. равномерное обкатывание им большей площади ее внутренней поверхности возможно только при их подобии, причем мелющее тело 15 занимает (30-50%) от объема камеры 1. Centrifugal mill (figure 1, 2) contains a housing 1 of a spherical and ellipsoidal shape with a chamber in its internal volume. The housing 1 is mounted in bearings 2 on racks 3, rigidly mounted on a platform 4, supported by supporting rollers 5 and having a vertical rotation drive 6, wheels 7 mounted on the outer surface of the housing 1, and gears 8 mounted on the horizontal rotation drive shaft 9, form a cylindrical gear external gearing. A section of the housing 1 between the wheels 7, having holes 10 for unloading the crushed material, covers the wall of the hopper 11 (in Fig. 2, the hopper is conventionally indicated by a dotted line) with outlet holes 12. The hopper 11 is mounted on the platform 4. The feed feeder 13 is installed in the Central hole 14 of the drive a shaft located in the interface node of the housing 1 with the uprights 3. In the chamber 1 there is a grinding body 15 in the form of a ball or an ellipsoid. The shape of the chamber 1 determines the shape of the grinding body 15, because uniform rolling them over a larger area of its inner surface is possible only if they are similar, and the grinding body 15 occupies (30-50%) of the volume of the chamber 1.

Различные формы и размеры камеры 1 и мелющего тела 15, схемы их опирания (фиг. 3 а-в; г-е), а также направления оси относительного вращения (фиг.4 а-в, г-е), создают большую вариантность как траекторий и скоростей обкатывания мелющим телом и материалом внутренней поверхности камеры, так и силового воздействия мелющего тела на материал измельчения. Это позволяет обеспечивать оптимизацию процесса измельчения на различных его стадиях. The various shapes and sizes of the chamber 1 and the grinding body 15, the schemes of their support (Fig. 3 a-c; g-e), as well as the directions of the axis of relative rotation (Fig. 4 a-c, g-e), create great variability as trajectories and speeds of rolling around by the grinding body and the material of the inner surface of the chamber, and the force impact of the grinding body on the grinding material. This allows for optimization of the grinding process at its various stages.

Центробежная мельница (фиг.1,2) работает следующим образом. Centrifugal mill (Fig.1,2) works as follows.

Измельчаемый материал по загрузочному питателю 13 через отверстие 14 подают в камеру 1. Включают привод горизонтального вращения и посредством колеса 7 и шестерни 8 приводят корпус 1 во вращение относительно оси, проходящей через узлы сопряжения корпуса 1 со стойками 3. Затем включают привод вертикального вращения 6 и приводят в платформу 4 со стойками 3, а, следовательно, и корпус 1 во вращение вокруг вертикальной оси. Таким образом, при работе обоих приводов 6 и 9 происходит вращение корпуса 1 относительно двух пересекающихся осей, из которых одна является вертикальной и обеспечивается приводом 6 с переносной угловой скоростью ω_пер , а вторая проходит через узлы сопряжения корпуса 1 со стойками 3 и обеспечивается приводом 9 с относительной угловой скоростью ω_отн . При этом корпус 1 имеет неподвижный центр, совпадающий с точкой пересечения указанных осей вращения (фиг.1-3). Кроме того, в рассматриваемый момент корпус 1 вращается также вокруг мгновенной оси вращения, направленной вдоль вектора мгновенной угловой скорости (фиг. 4), равного

С течением времени мгновенная ось вращения меняет в пространстве свое положение, описывая коническую поверхность, вершина которой находится в центре корпуса 1.The material to be crushed is fed into the chamber 1 through the opening feeder 13 through the hole 14 and the horizontal rotation drive is turned on and the housing 1 is rotated by means of a wheel 7 and gears 8 relative to the axis passing through the interface units of the housing 1 with the posts 3. Then the vertical rotation drive 6 and lead to the platform 4 with racks 3, and, therefore, the housing 1 in rotation around a vertical axis. Thus, during the operation of both drives 6 and 9, the housing 1 rotates relative to two intersecting axes, one of which is vertical and is provided by the drive 6 with a portable angular velocity ω _per , and the second passes through the interface nodes of the housing 1 with the posts 3 and is provided by the drive 9 with relative angular velocity ω _rel . In this case, the housing 1 has a fixed center that coincides with the intersection point of the indicated axes of rotation (Fig.1-3). In addition, at the moment in question, the housing 1 also rotates around the instantaneous axis of rotation directed along the instantaneous angular velocity vector (Fig. 4) equal to

Over time, the instantaneous axis of rotation changes its position in space, describing a conical surface, the top of which is located in the center of the housing 1.

При одновременном вращении корпуса 1 вокруг двух пересекающихся осей инерционная масса мелющего тела 15 вследствие развиваемой в ней центробежной силы начинает обкатывать внутреннюю поверхность камеры 1, производя измельчение материала, засыпанного предварительно или в процессе работы мельницы при вращении корпуса 1 только относительно оси, проходящей через узлы его опирания на стойки 3, в камеру 1 через отверстие 14. With the simultaneous rotation of the housing 1 around two intersecting axes, the inertial mass of the grinding body 15, as a result of the centrifugal force developed in it, begins to run around the inner surface of the chamber 1, grinding the material that was previously filled in or during the operation of the mill during rotation of the housing 1 only relative to the axis passing through its nodes leaning on the racks 3, into the chamber 1 through the hole 14.

Разгрузка измельченного материала производится через отверстия 10 при вращении корпуса относительно горизонтальной оси. При этом измельченный материал ссыпается по стенке бункера 11 через выходные отверстия 12 в накопитель или на ленточный конвейер (условно не показаны). Unloading of crushed material is carried out through holes 10 during rotation of the housing relative to the horizontal axis. In this case, the crushed material is poured along the wall of the hopper 11 through the outlet openings 12 into the drive or onto a conveyor belt (not shown conditionally).

Возможна периодическая разгрузка мельницы. Periodic discharge of the mill is possible.

Центробежная мельница может также работать в режиме самоизмельчения. The centrifugal mill can also operate in self-grinding mode.

Скорость вращения мелющего тела 15, развиваемая им центробежная сила и, следовательно, величина отклонения его от исходного положения при обкатывании внутренней поверхности камеры 1 будут зависеть от мгновенной угловой скорости вращения корпуса. The rotation speed of the grinding body 15, the centrifugal force developed by it, and, therefore, its deviation from the initial position when rolling around the inner surface of the chamber 1 will depend on the instantaneous angular velocity of rotation of the housing.

В соответствии с динамическим расчетом инерционная сила, развиваемая мелющим телом 15, направлена под определенным углом к радиусу корпуса. Тангенциальная составляющая этой инерционной силы будет создавать сдвигающие усилия в измельченном материале, а радиальная составляющая - сминающие. Указанные силы слагаются по правилу Параллелограмма и их результирующая определяет в целом силовое воздействие мелющего тела 15 на материал в рассматриваемый момент. In accordance with the dynamic calculation, the inertial force developed by the grinding body 15 is directed at a certain angle to the radius of the housing. The tangential component of this inertial force will create shear forces in the crushed material, and the radial component will create crushing forces. The indicated forces are compiled according to the rule of the parallelogram and their resulting determines the whole force effect of the grinding body 15 on the material at the moment in question.

При фиксированных значениях относительной и переносной угловых скоростей корпуса 1 траектории движения всех инерционных масс: материала и мелющего тела 15 за один полных оборот(цикл) корпуса будет постепенно меняться по мере измельчения материала. With fixed values of the relative and portable angular velocities of the housing 1, the trajectory of movement of all inertial masses: material and grinding body 15 for one full revolution (cycle) of the housing will gradually change as the material is ground.

Совместное рассмотрение динамического и кинематического расчетов раздельно для материала и мелющего тела позволяет определить как величину и амплитуду центробежных сил, развиваемых определенными массами материала и мелющего тела, так и положение их во внутреннем объеме камеры в рассматриваемый момент, т.е. траектории их движения, а, следовательно, и их взаимодействия. A joint consideration of the dynamic and kinematic calculations separately for the material and the grinding body allows us to determine both the magnitude and amplitude of the centrifugal forces developed by certain masses of the material and the grinding body, and their position in the internal volume of the chamber at the considered moment, i.e. the trajectory of their movement, and, consequently, their interaction.

Изменяя соотношение относительной и переносной угловых скоростей корпуса (фиг. 4), будет изменяться по величине и направлению его мгновения угловая скорость, а следовательно, и величина и амплитуда инерционных сил, развиваемых материалом и мелющим телом. Таким образом, будет обеспечиваться изменение траекторий движения масс материала и мелющего тела, а, следовательно, и схемы их взаимодействия, что значительно повысит равномерность размельчения всего объема материала. By changing the ratio of the relative and portable angular velocities of the body (Fig. 4), the angular velocity, and therefore the magnitude and amplitude of the inertial forces developed by the material and the grinding body, will change in magnitude and direction of its instant. Thus, a change in the trajectories of the masses of the material and the grinding body will be ensured, and, consequently, the patterns of their interaction, which will significantly increase the uniformity of grinding of the entire volume of the material.

Измельчение траекторий и центробежных сил по величине, амплитуде и направлению в пространстве у материала и мелющего тела обеспечивается варьированием следующих факторов:
1. Формой камеры: сферическая (фиг.1,2,3 а,г) или эллипсоидальная (фиг.3 б,в,д,е);
2. Формой мелющего тела (фиг.3 а,б);
3. Габаритными размерами камеры.The grinding of trajectories and centrifugal forces in magnitude, amplitude and direction in space of the material and the grinding body is provided by a variation of the following factors:
1. The shape of the chamber: spherical (Fig.1,2,3 a, d) or ellipsoidal (Fig.3 b, c, d, e);
2. The shape of the grinding body (Fig.3 a, b);
3. Overall dimensions of the camera.

4. Схемой опирания эллипсоидального корпуса: по меньшему (фиг.3 б,д) или по большему (фиг.3 в,е) диаметру. 4. The support pattern of the ellipsoidal body: the smaller (Fig.3 b, d) or larger (Fig.3 c, f) diameter.

5. Углом пересечения между осями вращения корпуса (фиг.3 а,г; б, д; в,е; фиг. 4 а-в; г-е);
6. Геометрическими параметрами кусков материала и мелющего тела, а также плотностью их материала.5. The angle of intersection between the axes of rotation of the housing (Fig.3 a, d; b, d; c, e; Fig. 4 a-c; g-e);
6. The geometric parameters of the pieces of material and the grinding body, as well as the density of their material.

7. Величиной и соотношением относительной и переносной угловых скоростей вращения корпуса (фиг.4). 7. The magnitude and ratio of relative and portable angular speeds of rotation of the housing (figure 4).

В случае избытка массы мелющего тела 15 снизить ее до необходимой величины возможно за счет выполнения в нем полости (фиг.3 г,д,е). In the case of excess mass of the grinding body 15, it is possible to reduce it to the required value by performing a cavity in it (Fig. 3 g, d, e).

Использование предложенной конструкции мельницы позволит по сравнению с прототипом обеспечить: минимальный вес конструкции корпуса, что снижает развиваемые им центробежные силы, и, следовательно, улучшает условия его работы; увеличивает жесткость корпуса, повышая надежность работы мельницы, а заданная траектория движения мелющего тела увеличивает эффективность измельчения материала. Using the proposed mill design will allow, in comparison with the prototype, to ensure: the minimum weight of the housing structure, which reduces the centrifugal forces it develops, and, therefore, improves its working conditions; increases the rigidity of the body, increasing the reliability of the mill, and a given trajectory of the grinding body increases the efficiency of grinding material.

Claims

1. A centrifugal mill comprising a support platform, a housing, a grinding chamber with a grinding body and a vertical rotation drive of the chamber, characterized in that the mill is equipped with struts rigidly mounted on the support platform, on which the bearings are mounted on the bearings, while the support platform is mounted on ring supports with the possibility of additional rotation relative to the vertical axis passing through the center of the housing.

2. The mill according to claim 1, characterized in that the racks are made equal to or different in height.

3. Mill according to any one of paragraphs. 1-2, characterized in that the grinding chamber is made spherical or ellipsoidal in shape.

4. Mill according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the grinding bodies have the shape of a chamber and occupy 30-50% of its volume.