RU2376065C2

RU2376065C2 - Centrifugal mills

Info

Publication number: RU2376065C2
Application number: RU2007148222/03A
Authority: RU
Inventors: Станислав Валентинович Браславец (RU); Станислав Валентинович Браславец; Михаил Григорьевич Денисов (RU); Михаил Григорьевич Денисов; Вячеслав Леонидович Саленко (RU); Вячеслав Леонидович Саленко; Николай Захарович Ляхов (RU); Николай Захарович Ляхов; Анатолий Федорович Еремин (RU); Анатолий Федорович Еремин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Бизар"
Priority date: 2007-12-24
Filing date: 2007-12-24
Publication date: 2009-12-20
Also published as: RU2007148222A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to fine and super-fine milling and activation of different materials. The centrifugal mill includes platform, tubular grinding chambers having oval or elliptical cross sections and loading or unloading hoppers. Grinding medium is fixed to counter-sliding carriers. From one side, the above mentioned carriers are freely connected with counter-directional eccentric driving shaft journal. From the other side, they are connected with the movable levers. As minimum, there is one rod having oval, round or elliptic or whatever cross section inside each grinding chamber. The above rod is situated eccentrically along the whole length of chamber and relative to longitudinal axis.

EFFECT: increased degree of initial material milling.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике тонкого и сверхтонкого измельчения и активации различных материалов и может быть использовано в химической, металлургической, строительной, фармацевтической, парфюмерной и других отраслях промышленности.The invention relates to techniques for fine and ultrafine grinding and activation of various materials and can be used in chemical, metallurgical, construction, pharmaceutical, perfumery and other industries.

Известны центробежные мельницы с трубными помольными камерами, перемещаемыми по круговой траектории вокруг некой оси, не проходящей через ось трубной помольной камеры. В результате такого перемещения загружаемый материал с мелющими телами под действием центробежных сил подвергается воздействию комплекса разрушающих нагрузок: ударных, истирающих, раздавливающих и других нагрузок как мелющими телами, так и стенками помольной камеры.Known centrifugal mills with tube grinding chambers, moving along a circular path around a certain axis that does not pass through the axis of the tube grinding chamber. As a result of such movement, the loaded material with grinding media under the action of centrifugal forces is exposed to a complex of destructive loads: shock, abrasion, crushing and other loads by both grinding media and the walls of the grinding chamber.

Известна центробежная мельница с трубными помольными камерами, содержащая платформу, трубные помольные камеры с загрузочными и разгрузочными горловинами, жестко закрепленные на противодвижных водилах, свободно соединенных с противонаправленными эксцентриковыми шейками приводного вала (пат. РФ №2043156, МКИ В02С 17/08, 1995 г.).Known centrifugal mill with tube grinding chambers, containing a platform, pipe grinding chambers with loading and unloading necks, rigidly mounted on anti-motion carriers, freely connected to the anti-directional eccentric necks of the drive shaft (US Pat. RF No. 2043156, MKI V02C 17/08, 1995 )

Известна центробежная мельница с трубной помольной камерой с мелющими телами и с загрузочной и разгрузочной горловинами, закрепленной на водиле, внутри камеры установлен пустотелый цилиндр, закрепленный в торцевых фланцах (пат. РФ №2100081, МКИ В02С 17/08, 1995 г.).A centrifugal mill with a tube grinding chamber with grinding bodies and loading and unloading necks mounted on a carrier is known, a hollow cylinder mounted in the end flanges is installed inside the chamber (Pat. RF No. 2100081, MKI V02C 17/08, 1995).

Известна центробежная мельница, содержащая платформу, вращающуюся камеру измельчения с мелющим телом, в которой камера измельчения выполнена сферической или эллипсоидной формы (пат. РФ №2119822, МКИ В02С 17/08, 1998 г.).Known centrifugal mill containing a platform, a rotating grinding chamber with a grinding body, in which the grinding chamber is made spherical or ellipsoid in shape (US Pat. RF No. 21119822, MKI V02C 17/08, 1998).

Недостатком известных мельниц является недостаточная эффективность измельчения материала и невозможность получения узкофракционного состава измельченного продукта.A disadvantage of the known mills is the insufficient efficiency of grinding material and the inability to obtain a narrow-fraction composition of the crushed product.

Наиболее близким техническим решением по конструктивному исполнению является центробежная мельница с трубными помольными камерами (пат. РФ №2183991, кл. МКИ В02С 17/08, 2002 г.), содержащая платформу, трубные помольные камеры с загрузочными и разгрузочными горловинами, жестко закрепленные на противодвижных водилах. Водила мельницы выполнены в виде одноуровневых площадок для крепления помольных камер и свободно соединены с противонаправленными эксцентриковыми шейками приводного вала с одной стороны, а с другой стороны - с подвижными рычагами, свободно соединенными с противонаправленными эксцентриковыми шейками приводного вала.The closest technical solution for the design is a centrifugal mill with pipe grinding chambers (US Pat. RF No. 2183991, class MKI V02C 17/08, 2002), containing a platform, pipe grinding chambers with loading and unloading necks, rigidly mounted on sliding drove. The mill carriers are made in the form of single-level platforms for attaching grinding chambers and are freely connected to the anti-directional eccentric necks of the drive shaft on the one hand, and on the other hand, with movable levers freely connected to the anti-directional eccentric necks of the drive shaft.

Недостатком этой мельницы является невозможность получения однородного узкофракционного состава продукта из-за вероятности проскока через зону измельчения частиц измельчаемого материала, не попавших под воздействие мелющих тел. Для выделения однородного узкофракционного состава продукта требуется дополнительная сортировка продукта и дополнительное измельчение более крупных фракций до необходимого узкофракционного состава готового продукта.The disadvantage of this mill is the impossibility of obtaining a homogeneous narrow-fraction composition of the product due to the probability of a breakthrough through the grinding zone of particles of the crushed material that were not affected by the grinding media. To isolate a homogeneous narrow-fraction composition of the product, additional sorting of the product and additional grinding of larger fractions to the required narrow-fraction composition of the finished product is required.

Задачей по изобретению является повышение эффективности измельчения исходного материала с получением узкофракционного состава измельченного продукта.The objective of the invention is to increase the grinding efficiency of the starting material to obtain a narrow-fraction composition of the crushed product.

Этот технический результат достигается тем, что известная центробежная мельница, содержащая платформу, трубные помольные камеры с мелющими телами, например шарами, загрузочные и разгрузочные горловины, закрепленные на противодвижных водилах, свободно соединенных с противонаправленными эксцентриковыми шейками приводного вала, с одной стороны, и с подвижными рычагами с другой стороны, снабжена трубными помольными камерами или круглого, или овального, или эллиптического сечения, закрепленными на противодвижных водилах с возможностью поворота помольных камер относительно своих продольных осей. Трубные помольные камеры овального или эллиптического сечения закреплены на противодвижных водилах посредством опорных вкладышей, при этом наружная поверхность каждого опорного вкладыша выполнена радиальной, а внутренняя поверхность каждого вкладыша, на которую опирается помольная камера, выполнена по форме помольной камеры.This technical result is achieved by the fact that the known centrifugal mill containing a platform, tube grinding chambers with grinding bodies, for example balls, loading and unloading necks, mounted on anti-drive carriers, freely connected to anti-directional eccentric necks of the drive shaft, on the one hand, and with movable levers, on the other hand, is equipped with pipe grinding chambers of either round, or oval, or elliptical cross section, mounted on anti-moving carriers with the possibility of Gate grinding chamber with respect to their longitudinal axes. The tube grinding chambers of oval or elliptical cross-section are mounted on anti-moving carriers by means of support shells, while the outer surface of each support shell is made radial, and the inner surface of each shell on which the grinding chamber rests is made in the form of a grinding chamber.

Внутри каждой помольной камеры по всей ее длине эксцентрично относительно продольной оси помольной камеры закреплен как минимум один стержень или круглого, или овального, или эллиптического, или любого другого сечения.Inside each grinding chamber along its entire length, at least one rod, either round, or oval, or elliptical, or any other section, is eccentrically relative to the longitudinal axis of the grinding chamber.

Такое исполнение центробежной мельницы позволяет исключить проскок по инерции частиц вновь поступающего измельчаемого материала через помольную камеру, не попав под воздействие мелющих тел. При этом создается возможность получения однородного узкофракционного продукта.This design of a centrifugal mill eliminates the inertia of particles of newly incoming crushed material through the grinding chamber, without being affected by grinding media. This creates the possibility of obtaining a homogeneous narrow-fraction product.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

На фиг.1 изображен поперечный разрез мельницы с помольной камерой круглого сечения.Figure 1 shows a cross section of a mill with a grinding chamber of circular cross section.

На фиг.2 изображен поперечный разрез мельницы с помольной камерой овального или эллиптического сечения.Figure 2 shows a cross section of a mill with a grinding chamber of oval or elliptical cross section.

На фиг.3 изображена схема перемещения помольной камеры круглого сечения с измельчаемым материалом по эллиптической траектории во время работы центробежной мельницы.Figure 3 shows a diagram of the movement of the grinding chamber of circular cross section with crushed material along an elliptical trajectory during operation of a centrifugal mill.

На фиг.4 изображена схема перемещения помольной камеры овального или эллиптического сечения с измельчаемым материалом по эллиптической траектории во время работы центробежной мельницы.Figure 4 shows a diagram of the movement of the grinding chamber of an oval or elliptical section with crushed material along an elliptical trajectory during operation of a centrifugal mill.

Центробежная мельница с помольными камерами круглого сечения (фиг.1) содержит платформу 1, помольные камеры 2 с загрузочными и разгрузочными горловинами, с мелющими телами 3, водила 4, приводной эксцентриковый вал 5 с противонаправленными эксцентриковыми шейками 6, подвижные рычаги 7. Внутри каждой помольной камеры по всей ее длине эксцентрично относительно продольной оси установлен стержень 8.A centrifugal mill with grinding chambers of circular cross-section (Fig. 1) contains a platform 1, grinding chambers 2 with loading and unloading necks, with grinding bodies 3, a carrier 4, a drive eccentric shaft 5 with anti-directional eccentric necks 6, movable levers 7. Inside each grinding the chamber along its entire length is eccentric relative to the longitudinal axis of the rod 8.

Центробежная мельница с помольными камерами овального или эллиптического сечения (фиг.2) содержит платформу 9, помольные камеры 10 с загрузочными и разгрузочными горловинами, с мелющими телами 11, водила 12, опорные вкладыши 13, приводной эксцентриковый вал 14 с противонаправленными эксцентриковыми шейками 15, подвижные рычаги 16. Внутри каждой помольной камеры по всей ее длине эксцентрично относительно продольной оси установлен стержень 17.A centrifugal mill with grinding chambers of oval or elliptical cross-section (Fig. 2) contains a platform 9, grinding chambers 10 with loading and unloading necks, with grinding bodies 11, a carrier 12, support liners 13, a drive eccentric shaft 14 with anti-directional eccentric journals 15, movable levers 16. Inside each grinding chamber along its entire length, a rod 17 is eccentrically relative to the longitudinal axis.

Внутри каждой помольной камеры 2 (10) (фиг.1, 2) по всей ее длине эксцентрично относительно продольной оси установлен стержень 8 (17), или круглого, или овального, или эллиптического сечения, или любого другого сечения. Стержни закрепляются внутри помольных камер параллельно продольной оси помольной камеры 2 (10). Возможно размещение нескольких стержней внутри каждой помольной камеры.Inside each grinding chamber 2 (10) (Figs. 1, 2), a rod 8 (17), either round, or oval, or elliptical, or any other section, is eccentrically arranged along its entire length along its entire length. The rods are fixed inside the grinding chambers parallel to the longitudinal axis of the grinding chamber 2 (10). It is possible to place several rods inside each grinding chamber.

Центробежная мельница с помольными камерами, или круглого, или овального, или эллиптического сечения работает следующим образом.A centrifugal mill with grinding chambers, or round, or oval, or elliptical section works as follows.

Перед началом работы центробежных мельниц помольные камеры 2 со стержнями 8 внутри камер, помольные камеры 10 со стержнями 17 и опорными вкладышами 13 (фиг.1, фиг.2) устанавливаются и закрепляются на противодвижных водилах 3 (12) так, чтобы стержни располагались либо ближе к стенке помольной камеры, либо ближе к центру помольной камеры. Такое расположение стержня 8 (17) зависит от вида измельчаемого материала и крупности частиц продукта, который необходимо получить в результате работы центробежной мельницы.Before starting the operation of centrifugal mills, grinding chambers 2 with rods 8 inside the chambers, grinding chambers 10 with rods 17 and supporting inserts 13 (Fig. 1, Fig. 2) are installed and fixed on anti-moving carriers 3 (12) so that the rods are either closer to the wall of the grinding chamber, or closer to the center of the grinding chamber. This arrangement of the rod 8 (17) depends on the type of material being ground and the particle size of the product, which must be obtained as a result of the operation of a centrifugal mill.

Затем в помольные камеры 2 (10) загружаются мелющие тела 3 (11) из расчета примерно 50% от объема помольной камеры и измельчаемый материал.Then, grinding bodies 3 (11) are loaded into grinding chambers 2 (10) at the rate of approximately 50% of the volume of the grinding chamber and crushed material.

Помольные камеры 2 (10) под действием вращения приводного эксцентрикового вала 5 (14) перемещаются по эллипсной траектории (фиг.3, фиг.4) за счет того, что эксцентриковые шейки 6 (15) приводного эксцентрикового вала 5 (14) перемещают водила 4 (12) с помольными камерами 2 (10) с мелющими телами 3 (11) и измельчаемым материалом в горизонтальной плоскости с радиусом R₁, равным величине эксцентриситета эксцентриковой шейки 6 (15), а в вертикальной плоскости - с радиусом R₂, равным величине качания подвижных рычагов 7 (16).The grinding chambers 2 (10) under the action of rotation of the drive eccentric shaft 5 (14) move along an ellipse path (Fig. 3, Fig. 4) due to the fact that the eccentric necks 6 (15) of the drive eccentric shaft 5 (14) move the carrier 4 (12) with grinding chambers 2 (10) with grinding media 3 (11) and crushed material in a horizontal plane with a radius R ₁ equal to the eccentricity of the eccentric neck 6 (15), and in a vertical plane with a radius R ₂ equal to swing movable levers 7 (16).

Измельчение материала происходит в помольной камере путем воздействия комплексными нагрузками - мелющими телами и стенками помольной камеры на измельчаемый материал, а также воздействия частиц измельчаемого материала между собой (удар, раздавливание, сдвиг, истирание и др.), при этом соотношение воздействия различных нагрузок в каждой фазе эллипсной траектории различно. Так, при перемещении помольной камеры по эллипсной траектории измельчаемый материал и мелющие тела образуют ядро 18 (19) (фиг.3, 4), которое при движении помольной камеры то сжимается, то растягивается. При нахождении помольной камеры в фазе, наиболее удаленной от вертикальной оси эллипсной траектории, на измельчаемый материал наиболее интенсивно воздействуют ударные, раздавливающие нагрузки и нагрузки сдвига и в наименьшей степени истирающие, вихревые и др. нагрузки. При нахождении помольной камеры в фазе, наиболее удаленной от горизонтальной оси эллипсной траектории, на измельчаемый материал наиболее интенсивно воздействуют истирающие, вихревые и др. нагрузки.Grinding of material occurs in the grinding chamber by exposure to complex loads - grinding bodies and walls of the grinding chamber on the grinding material, as well as the effects of particles of the grinding material together (impact, crushing, shearing, abrasion, etc.), while the ratio of the effects of different loads in each the phase of the elliptical trajectory is different. So, when moving the grinding chamber along an ellipse trajectory, the crushed material and grinding bodies form the core 18 (19) (Figs. 3, 4), which, when the grinding chamber moves, is compressed or stretched. When the grinding chamber is in the phase farthest from the vertical axis of the ellipse trajectory, the crushed material is most intensively affected by shock, crushing, and shear loads and to the least extent abrasion, vortex, and other loads. When the grinding chamber is in the phase farthest from the horizontal axis of the ellipse trajectory, the grinding material is most intensively affected by abrasion, vortex, and other loads.

При этом частицы материала приобретают хаотическое движение от центра ядра к поверхности, а с наружной поверхности к центру ядра.In this case, the material particles acquire a chaotic motion from the center of the nucleus to the surface, and from the outer surface to the center of the nucleus.

В момент, когда ядро из мелющих тел и измельчаемого материала сжимается, частицы вновь поступающего материала могут по инерции проскочить через зону измельчения, не попав под воздействие мелющих тел, что снизит качество измельченного продукта и потребует дополнительной отсортировки и повторного измельчения такого материала.At the moment when the core of the grinding media and the material being crushed is compressed, particles of the newly introduced material can by inertia slip through the grinding zone without being affected by the grinding media, which will reduce the quality of the ground product and will require additional sorting and re-grinding of such material.

Для того чтобы исключить проскок через помольную камеру измельчаемого материала без измельчения, необходимо увеличить хаотичность движения мелющих тел и частиц измельчаемого материала во всем объеме помольной камеры, увеличив при этом взаимодействие мелющих тел и измельчаемого материала и частиц измельчаемого материала между собой, предусматривается применение помольных камер, или круглого, или овального, или эллиптического сечения, закрепленных на противодвижных водилах с возможностью поворота каждой помольной камеры относительно своей продольной оси, а также дополнительная установка внутри каждой помольной камеры как минимум одного стержня с возможностью его перемещения внутри помольной камеры параллельно продольной оси камеры.In order to prevent slipping through the grinding chamber of the crushed material without grinding, it is necessary to increase the randomness of the movement of grinding bodies and particles of crushed material in the entire volume of the grinding chamber, while increasing the interaction of grinding bodies and crushed material and particles of crushed material with each other, it is envisaged to use grinding chambers, or round, or oval, or elliptical section, mounted on anti-moving carriers with the possibility of rotation of each grinding chamber relative about its longitudinal axis, as well as additional installation inside each grinding chamber of at least one rod with the possibility of its movement inside the grinding chamber parallel to the longitudinal axis of the chamber.

За счет изменения угла встречи со стенками помольных камер и отражения от них частиц измельчаемого материала и мелющих тел появляется возможность направлять их навстречу частицам измельчаемого материала и мелющим телам, отражаемым от противоположных стенок помольных камер. В результате столкновения ядра со стержнем в процессе измельчения ядро распадается. Тем самым увеличивается хаотичность и интенсивность столкновения мелющих тел с измельчаемым материалом за счет отражения мелющих тел и материала не только от стенок помольных камер, но от стержня навстречу движению мелющих тел и измельчаемого материала, отбрасываемых от стенок помольных камер.By changing the angle of contact with the walls of the grinding chambers and the reflection of particles of the crushed material and grinding bodies from them, it becomes possible to direct them towards the particles of the crushed material and grinding bodies reflected from opposite walls of the grinding chambers. As a result of the collision of a core with a core during grinding, the core decays. This increases the randomness and intensity of the collision of grinding media with the crushed material due to the reflection of the grinding media and material not only from the walls of the grinding chambers, but from the rod towards the movement of the grinding media and the crushed material, thrown from the walls of the grinding chambers.

Положение помольных камер на противодвижных водилах и положение стержня внутри каждой помольной камеры зависит от физических свойств измельчаемого материала. Для плотного материала, например вольфрамид, стержень располагается ближе к стенке помольной камеры, для менее плотного материала, например мрамор, стержень располагается ближе к центру помольной камеры.The position of the grinding chambers on the counter-carrier and the position of the rod inside each grinding chamber depends on the physical properties of the material being ground. For a dense material, for example tungsten, the rod is located closer to the wall of the grinding chamber, for a less dense material, for example marble, the rod is located closer to the center of the grinding chamber.

Различные формы исполнения помольных камер и возможность поворота помольной камеры при ее креплении на водилах, а также применение стержней внутри помольных камер создают большую вариантность траекторий мелющих тел с измельчаемым материалом, а также взаимного силового воздействия как мелющих тел на измельчаемый материал, так и частиц измельчаемого материала между собой.Various forms of execution of the grinding chambers and the possibility of turning the grinding chamber when it is mounted on carriers, as well as the use of rods inside the grinding chambers, create a great variation in the trajectories of grinding bodies with crushed material, as well as the mutual force impact of grinding bodies on the crushed material and particles of crushed material between themselves.

Благодаря предлагаемому исполнению центробежной мельницы обеспечивается оптимизация процесса измельчения на различных его стадиях за счет исключения проскока частиц неизмельченного материала и получение узкофракционного состава измельченного продукта.Thanks to the proposed design of a centrifugal mill, the grinding process is optimized at its various stages by eliminating the breakthrough of particles of unmilled material and obtaining a narrow-fraction composition of the crushed product.

Опытные образцы центробежных мельниц изготовлены Опытным заводом Сибирского Отделения Российской Академии Наук.Prototypes of centrifugal mills were made by the Experimental Plant of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences.

Claims

1. Centrifugal mill containing a platform, pipe grinding chambers of oval or elliptical cross-section with loading and unloading necks and with grinding media, mounted on anti-drive carriers, freely connected to anti-directional eccentric necks of the drive shaft on one side and with movable levers on the other side, characterized the fact that inside each grinding chamber along its entire length at least one rod of a round or round is fixed eccentrically relative to the longitudinal axis of the grinding chamber rampart, or elliptical, or any other section.

2. The centrifugal mill according to claim 1, characterized in that the tube grinding chambers are mounted on the counter-driven carriers by means of support shells, the outer surface of each support shell being made radial, and the inner surface of each shell on which the grinding chamber rests is made in the form of the outer grinding chamber surface.