RU2241543C1

RU2241543C1 - Dry grinding and rubbing mill

Info

Publication number: RU2241543C1
Application number: RU2003111134/03A
Authority: RU
Original assignee: Институт проблем комплексного освоения недр РАН
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-12-10

Abstract

FIELD: milling equipment used in mining industry for grinding by rubbing of rock.

SUBSTANCE: mill has casing made in the form of milling bowl, working tool, drive shaft positioned centrally of casing inside bellows, charging hopper, discharge trough, and electric drive engine. Platform is positioned inside working tool in parallel with horizontal plane. At least one auxiliary engine mounted on platform is equipped with flywheel rigidly fixed on its shaft, electric wires with sliding contacts fixed on casing and on drive shaft. Mill is further provided with devices for individual adjustment of voltage on terminals of drive and auxiliary engines. Said devices may be made in the form of dc or ac current source, or variable electric resistors connected with ac or dc current source.

EFFECT: increased efficiency and enhanced reliability in operation.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для измельчения горной породы растиранием в широком диапазоне изменения показателя трудности ее разрушения.The invention relates to mining, in particular to devices for grinding rock by grinding in a wide range of changes in the rate of difficulty of its destruction.

Известно применение подземных дробилок на металлических рудниках, повышающее производительность труда (Л.И.Барон, А.С.Воронюк. Применение подземных дробильных установок на металлургических рудниках. М., Металлургиздат, 1957, с.27).It is known the use of underground crushers in metal mines, increasing labor productivity (L.I. Baron, A.S. Voronyuk. The use of underground crushing plants in metallurgical mines. M., Metallurgizdat, 1957, p.27).

Вторичному сухому измельчению щековыми дробилками подвергаются железные руды средней крепости, имеющие показатель трудности разрушения П_р=5-7 (σ_сж=100-140 МПа).Secondary dry grinding by jaw crushers are iron ores of medium strength, having an index of fracture difficulty P _p = 5-7 (σ _cr = 100-140 MPa).

Недостатком известного технического решения являются большие энергозатраты при работе щековых дробилок, которые разрушают породы раздавливанием.A disadvantage of the known technical solution is the high energy consumption during operation of jaw crushers, which destroy the rocks by crushing.

Известны также мельницы валковые, среднеходные, предназначенные для сухого измельчения до пылевидного состояния каменных углей, полуантрацитов, тощих углей с пределом прочности на сжатие σ_сж=20-30 МПа (В.А.Перов, Е.Е.Андреев, Л.Ф.Биленко. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М., Недра, 1990, с.262-263).Also known are roll mills, srednehodnye intended for dry grinding to a pulverized coals state, poluantratsitov, lean coals with a compressive strength σ = 20-30 MPa _{compression channel} (V.A.Perov, E.E.Andreev, LF Bilenko. Crushing, grinding and screening of minerals. M., Nedra, 1990, s.262-263).

Недостатком известного технического решения является то, что измельчение породы в основном происходит раздавливанием под действием собственной массы валков и усилий прижимных пружин и только частично истиранием, что повышает энергозатраты и ограничивает использование таких мельниц для измельчения мягких пород.A disadvantage of the known technical solution is that the crushing of the rock occurs mainly by crushing under the action of its own mass of rolls and the efforts of the pressure springs and only partially abrasion, which increases energy consumption and limits the use of such mills for grinding soft rocks.

Известна также терочная мельница, содержащая горизонтальный размольный стол радиусом R=0,5 м и металлический валок массой 100 кг, вращающийся при помощи силового привода вокруг вертикальной оси симметрии размольного стола с угловой скоростью Ω=6π рад/с. При этом максимально возможная величина вертикальной силы воздействия валка на стол, вызываемая гироскопическим эффектом, достигает 400 кг (Ж.Россель. Общая физика. М., Мир, 1964, с.134).A grinding mill is also known, containing a horizontal grinding table with a radius of R = 0.5 m and a metal roll weighing 100 kg, rotating by means of a power drive around the vertical axis of symmetry of the grinding table with an angular velocity of Ω = 6π rad / s. Moreover, the maximum possible value of the vertical force of the roll on the table, caused by the gyroscopic effect, reaches 400 kg (J. Rossel. General Physics. M., Mir, 1964, p.134).

Недостатком известного технического решения является то, что величины угловых скоростей Ω ω (угловая скорость вращения валка вокруг своей оси симметрии) не могут изменять независимо друг от друга, что не позволяет эффективно истирать породы с различными значениями показателя трудности разрушения.A disadvantage of the known technical solution is that the values of the angular velocities Ω ω (the angular velocity of rotation of the roll around its axis of symmetry) cannot be changed independently of each other, which does not allow abrasion of rocks with different values of the fracture difficulty index.

Наиболее близким к настоящему техническому решению является мельница для сухого измельчения растиранием, содержащая корпус в виде размольной чаши, рабочий орган, центрально расположенный в корпусе ведущий вал, размещенный внутри сильфона, загрузочный бункер, разгрузочный желоб и ведущий электродвигатель (RU 2070833 С1, 27.12.1996).Closest to this technical solution is a mill for dry grinding by grinding, containing a housing in the form of a grinding bowl, a working body, a drive shaft centrally located in the housing, located inside the bellows, a loading hopper, an unloading chute and a driving motor (RU 2070833 C1, 12/27/1996 )

Недостатками известного технического решения являются незначительные по сравнению с весом маховиков вертикальные силы, возникающие из-за гироскопического эффекта, и невозможность независимого друг от друга изменения величин угловых скоростей Ω - ведущего вала и ω - ведомого вала, что ограничивает область применения мельницы помолом зерна.The disadvantages of the known technical solution are insignificant in comparison with the weight of the flywheels vertical forces arising due to the gyroscopic effect, and the impossibility of independent changes in the values of the angular velocities Ω - the drive shaft and ω - the driven shaft, which limits the scope of the mill grinding grain.

Задачей изобретения является создание мельницы сухого измельчения истиранием, эффективно действующей в широком диапазоне изменения показателя трудности разрушения, уменьшение энергопотребления и веса мельницы.The objective of the invention is to create a dry grinding mill by abrasion, effectively operating in a wide range of changes in the index of difficulty of destruction, reducing energy consumption and weight of the mill.

Указанная задача достигается тем, что в мельнице для сухого измельчения растиранием, содержащей корпус в виде размольной чаши, рабочий орган, центрально расположенный в корпусе ведущий вал, размещенный внутри сильфона, загрузочный бункер, разгрузочный желоб и ведущий электродвигатель, согласно изобретению, внутри рабочего органа параллельно горизонтали установлена площадка, на которой на поворотной оси, параллельной горизонтали, установлен, по крайней мере, один вспомогательный двигатель с маховиком, жестко закрепленным на его валу, вспомогательный электродвигатель снабжен электрической проводкой со скользящими контактами, закрепленными на корпусе и ведущем валу, при этом, мельница снабжена устройствами для независимого регулирования напряжения на клеммах ведущего и вспомогательного электродвигателей.This task is achieved by the fact that in a mill for dry grinding by grinding, containing a housing in the form of a grinding bowl, a working body, a drive shaft centrally located in the housing, located inside the bellows, a loading hopper, an unloading chute and a driving motor, according to the invention, inside the working body in parallel a platform is installed horizontally, on which at least one auxiliary engine with a flywheel rigidly mounted on its shaft is installed on a rotary axis parallel to the horizontal, pomogatelny motor is provided with electric wiring with sliding contacts fixed to the housing and the drive shaft, wherein the mill is provided with means for independently controlling the voltage at the terminals of the master and auxiliary motors.

Устройства для независимого регулирования напряжений на клеммах ведущего и вспомогательного электродвигателей могут быть выполнены в виде источника постоянного или переменного тока.Devices for independent voltage regulation at the terminals of the lead and auxiliary motors can be made in the form of a source of direct or alternating current.

Устройства для независимого регулирования напряжений на клеммах ведущего и вспомогательного электродвигателей могут быть выполнены в виде переменных электрических сопротивлений, соединенных с источником переменного или постоянного тока.Devices for independent voltage regulation at the terminals of the lead and auxiliary motors can be made in the form of variable electrical resistances connected to an AC or DC source.

На фиг.1 изображен общий вид мельницы;Figure 1 shows a General view of the mill;

на фиг.2 сплошной кривой изображена экспериментальная зависимость числа оборотов N=Ω/2π (числа оборотов рабочего органа) от времени, штриховой кривой - зависимость безразмерной величины Р/m_мg, где Р - сила давления рабочего органа на корпус, m_мg - вес маховика, от времени для случая устойчивой работы мельницы в режиме истирания породы.figure 2 a solid curve shows the experimental dependence of the number of revolutions N = Ω / 2π (number of revolutions of the working body) on time, the dashed curve is the dependence of the dimensionless quantity P / m _m g, where P is the pressure force of the working body on the body, m _m g - the weight of the flywheel, from time to time for the case of stable operation of the mill in the mode of abrasion of the rock.

Мельница для сухого измельчения растиранием содержит корпус 1 в виде размольной чаши, рабочий орган 2, центрально расположенный в корпусе ведущий вал 3, размещенный внутри сильфона 4, загрузочный бункер 5, разгрузочный желоб 6 и ведущий электродвигатель 7. Сильфон 4 жестко закреплен нижним концом на рабочем органе 2, верхний конец сильфона 4 закреплен при помощи болтового соединения 8 на обтекателе 9 с возможностью регулирования, ведущий электродвигатель 7 установлен на горизонтальной площадке 10, жестко закрепленной внутри обтекателя 9, который жестко закреплен на корпусе 1, на валу ведущего электродвигателя 7 установлен редуктор 11, к которому присоединен вал 12, состоящий из частей 13 и 14, соединенных шлицевым соединением 15 с возможностью относительного перемещения, нижний конец части 14 вала 12 жестко соединен с рабочим органом 2. Внутри рабочего органа 2 установлена площадка 16, на которой на поворотной оси 17, параллельно горизонтали установлен, по крайней мере один, вспомогательный электродвигатель 18 с маховиком 19, жестко закрепленным на его валу, поворотная ось параллельна горизонту, вспомогательный электродвигатель 18 снабжен электрической проводкой 21 со скользящими контактами 22 и 23, закрепленными на корпусе 1 ведущего вала 3. Мельница снабжена устройствами для независимого регулирования напряжения на клеммах ведущего 7 и вспомогательного 18 электродвигателей, выполненными в виде источников постоянного или переменного тока 24, 25 или в виде переменных электрических сопротивлений (на фиг.1 не показаны), соединенных с источником переменного или постоянного тока 24, 25.The grinding mill for grinding by grinding contains a housing 1 in the form of a grinding bowl, a working body 2, a drive shaft 3 centrally located in the housing, located inside the bellows 4, a loading hopper 5, a discharge chute 6 and a driving motor 7. The bellows 4 is rigidly fixed with the lower end to the working body 2, the upper end of the bellows 4 is fixed by means of a bolted connection 8 on the fairing 9 with the possibility of regulation, the driving motor 7 is mounted on a horizontal platform 10, rigidly fixed inside the fairing 9, which rigidly fixed to the housing 1, a gearbox 11 is mounted on the shaft of the driving electric motor 7, to which a shaft 12 is connected, consisting of parts 13 and 14 connected by a spline connection 15 with the possibility of relative movement, the lower end of the part 14 of the shaft 12 is rigidly connected to the working body 2. Inside the working body 2, a platform 16 is installed, on which on the rotary axis 17, at least one auxiliary motor 18 is installed parallel to the horizontal with a flywheel 19 rigidly mounted on its shaft, the rotary axis is parallel to the horizon that, the auxiliary motor 18 is equipped with electrical wiring 21 with sliding contacts 22 and 23, mounted on the housing 1 of the drive shaft 3. The mill is equipped with devices for independently controlling the voltage at the terminals of the lead 7 and auxiliary 18 electric motors, made in the form of sources of direct or alternating current 24, 25 or in the form of variable electrical resistances (not shown in FIG. 1) connected to an alternating or direct current source 24, 25.

Ведущий электродвигатель 7 соединен с источником 25 электроэнергии. Бункер 5 снабжен задвижкой 26. Горная порода 27 при истирании размещается между корпусом 1 и рабочим органом 2. Мельница установлена на опорах 20. Каждый из вспомогательных электродвигателей 18 соединен электропроводкой с электрическим контактом 23.The driving motor 7 is connected to a source of electricity 25. The hopper 5 is equipped with a valve 26. The rock 27 during abrasion is placed between the housing 1 and the working body 2. The mill is mounted on supports 20. Each of the auxiliary motors 18 is connected by electrical wiring to an electrical contact 23.

Устройство работает следующим образом. Включают ведущий электродвигатель 7, который раскручивает рабочий орган 2 до заданного значения угловой скорости Ω. Включают вспомогательные электродвигатели 18, раскручивающие маховики 19 до заданного значения угловой скорости ω. Куски породы загружают в бункер 5, открывают задвижку 26, после чего горная порода попадает в пространство между неподвижным корпусом 1 и вращающимся рабочим органом 2. За счет участия маховиков 19 в переносном движении с угловой скоростью Ω и относительном движении с угловой скоростью ω возникает гироскопический момент M_r=JΩω. В данном техническом решении величины Ω и ω задаются независимо друг от друга, величина Ω и ω определяется величиной напряжения подаваемого на клеммы ведущего 7 и вспомогательного 18 электродвигателей соответственно.The device operates as follows. Turn on the driving motor 7, which unwinds the working body 2 to a predetermined value of the angular velocity Ω. Auxiliary motors 18 are turned on, untwisting the flywheels 19 to a predetermined angular velocity value ω. Pieces of rock are loaded into the hopper 5, the valve 26 is opened, after which the rock enters the space between the stationary body 1 and the rotating working body 2. Due to the participation of the flywheels 19 in the portable movement with an angular velocity Ω and relative motion with an angular velocity ω, a gyroscopic moment occurs M _r = JΩω. In this technical solution, the values of Ω and ω are set independently from each other, the value of Ω and ω is determined by the voltage supplied to the terminals of the lead 7 and auxiliary 18 electric motors, respectively.

В зависимости от свойств измельчаемой породы, а именно: ее твердости, размеров и формы кусков измельчаемой породы, величины Ω и ω подбираются из условия устойчивой работы мельницы в режиме растирания. Данные фиг.2 поясняют, что понимается под режимом устойчивой работы мельницы в режиме растирания, а именно, из анализа экспериментальных данных фиг.2 следует, что при устойчивом режиме работы мельницы на растирание породы, увеличение трения между рабочим органом 2 и корпусом 1, выполненным в виде размольной чаши, приводит к тому, что величина Ω падает, что в свою очередь приводит к уменьшению силы давления рабочего органа 2 на корпус 1, в результате этого сила трения между рабочим органом 2 и корпусом 1 уменьшается, что в свою очередь приводит к увеличению Ω и, следовательно, к устойчивой работе мельницы в режиме растирания горной породы.Depending on the properties of the crushed rock, namely: its hardness, size and shape of the pieces of crushed rock, the values of Ω and ω are selected from the conditions of stable operation of the mill in the grinding mode. The data of figure 2 explain what is meant by the regime of stable operation of the mill in the grinding mode, namely, from the analysis of the experimental data of figure 2 it follows that with a stable mode of operation of the mill for grinding, an increase in friction between the working body 2 and the housing 1 made in the form of a grinding bowl, leads to the fact that the value of Ω falls, which in turn leads to a decrease in the pressure force of the working body 2 on the housing 1, as a result of this, the friction force between the working body 2 and the housing 1 decreases, which in turn leads to at the value of Ω and, consequently, to the stable operation of the mill in the regime of grinding of rock.

Необходимо отметить, что при некоторых комбинациях Ω и ω невозможна устойчивая работа мельницы на истирание по причине того, что увеличение силы трения между рабочим органом 2 и корпусом 1 приводит к увеличению силы давления рабочего органа 2 на корпус 1, что в свою очередь увеличивает силу трения и соответствует неустойчивой работе мельницы в режиме растирания.It should be noted that for some combinations of Ω and ω, the mill cannot operate abrasively due to the fact that an increase in the friction force between the working body 2 and the housing 1 leads to an increase in the pressure force of the working body 2 on the housing 1, which in turn increases the friction force and corresponds to the unstable operation of the mill in the grinding mode.

Также необходимо отметить, что величина ω в технических решениях 3 и 4 лежит в диапазоне (18-30)π рад/с. При использовании в настоящем техническом решении серийных электродвигателей, имеющих обороты 200 с^-1, величина ω достигает значения 1200 π рад/с, что на порядок больше, чем в известных технических решениях. Таким образом, при заданной величине момента инерции маховика величина гироскопических эффектов, реализованных в данном техническом решении, будет на порядок больше, чем в известных решениях, что приводит к уменьшению энергопотребления, уменьшению массы маховиков, расширяет диапазон устойчивой работы мельницы в режиме растирания.It should also be noted that the value of ω in technical solutions 3 and 4 lies in the range (18-30) π rad / s. When using in this technical solution serial electric motors having revolutions of 200 s ^-1 , the value of ω reaches a value of 1200 π rad / s, which is an order of magnitude greater than in known technical solutions. Thus, for a given value of the moment of inertia of the flywheel, the magnitude of the gyroscopic effects realized in this technical solution will be an order of magnitude greater than in the known solutions, which leads to a decrease in energy consumption, a decrease in the mass of the flywheels, and extends the range of stable operation of the mill in the grinding mode.

При попадании сравнительно крупных кусков породы 27 в зону размола между корпусом 1 и рабочим органом 2 рабочий орган 2 перемещается в вертикальном направлении на шлицевом соединении 15, что предотвращает заклинивание рабочего органа 2.When relatively large pieces of rock 27 fall into the grinding zone between the housing 1 and the working body 2, the working body 2 moves in the vertical direction on the spline connection 15, which prevents jamming of the working body 2.

Claims

1. A mill for dry grinding by grinding, containing a housing in the form of a grinding bowl, a working body, a drive shaft centrally located in the housing, located inside the bellows, a loading hopper, a discharge chute and a driving electric motor, characterized in that a platform is installed parallel to the horizontal inside the working body, on which at least one auxiliary engine with a flywheel rigidly mounted on its shaft is mounted on a rotary axis parallel to the horizontal, the auxiliary electric motor is provided electrical wiring with sliding contacts mounted on the housing and the drive shaft, while the mill is equipped with devices for independently controlling the voltage at the terminals of the drive and auxiliary motors.

2. The mill according to claim 1, characterized in that the device for independent voltage regulation at the terminals of the lead and auxiliary electric motors is made in the form of a source of direct or alternating current.

3. The mill according to claim 1, characterized in that the device for independent voltage regulation at the terminals of the lead and auxiliary electric motors is made in the form of variable electrical resistances connected to an alternating or direct current source.