RU55644U1

RU55644U1 - CENTRIFUGAL MILL OF CONTINUOUS TYPE

Info

Publication number: RU55644U1
Application number: RU2006110987/22U
Authority: RU
Inventors: Евгений Григорьевич Аввакумов
Original assignee: Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХТТМ СО РАН)
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2006-04-04
Publication date: 2006-08-27

Abstract

Полезная модель направлена на повышение эффективности размола обрабатываемых материалов при работе в непрерывном режиме за счет увеличения энергии механических воздействий по мере продвижения материала по мельнице. Указанный технический результат достигается тем, что центробежная мельница непрерывного типа содержит вертикальный корпус, основной вал, расположенный вдоль оси корпуса, прижимные пластины, связанные с основным валом и закрепленными на них равноудаленными от центра вертикальными валами для кольцеобразных мелющих тел, объединенных в пакеты, разделенные горизонтальными перегородками, и составляющих секции, в пакетах мелющие тела с отверстиями в центре чередуются с мелющими телами с отверстиями, смещенными от центра, и смонтированы с возможностью контакта с внутренней поверхностью корпуса. Корпус выполнен в виде коаксиальных цилиндров, ступенчато возрастающих по ходу движения материала, каждая секция из пакетов мелющих тел, разделенных горизонтальными перегородками, дополнительно снабжена верхними и нижними прижимными пластинами с закрепленными на них валами для пакетов мелющих тел, диаметры секций увеличиваются в соответствии с увеличением размера коаксиальных цилиндров корпуса, а на нижних прижимных пластинах смонтированы лопатки для нагнетания воздуха в направлении движения обрабатываемого материала. 1 илл.The utility model is aimed at increasing the grinding efficiency of the processed materials during continuous operation by increasing the energy of mechanical stresses as the material moves through the mill. The indicated technical result is achieved in that the continuous-type centrifugal mill comprises a vertical housing, a main shaft located along the axis of the housing, pressure plates connected to the main shaft and vertical shafts fixed thereon equally spaced from the center for ring-shaped grinding bodies combined in packages divided by horizontal partitions, and constituent sections, in packages grinding media with holes in the center alternate with grinding media with holes offset from the center, and mounted with the possibility of contact with the inner surface of the housing. The casing is made in the form of coaxial cylinders stepwise increasing in the direction of the material movement, each section of the packages of grinding bodies separated by horizontal partitions is additionally equipped with upper and lower pressure plates with shafts attached to them for packages of grinding bodies, the diameters of the sections increase in accordance with the increase in size coaxial cylinders of the body, and blades are mounted on the lower pressure plates for air injection in the direction of movement of the processed material. 1 ill.

Description

Изобретение относится к аппаратам для тонкого измельчения и активации твердых тел в химической, металлургической, строительной промышленности на стадиях подготовки сырья к химическому переделу.The invention relates to apparatus for fine grinding and activation of solids in the chemical, metallurgical, construction industry at the stages of preparation of raw materials for chemical redistribution.

Известна целая серия центробежных мельниц, в которых измельчение производится на контактах цилиндрических мелющих тел движущихся по внутренней поверхности цилиндрического корпуса (патенты РФ №2110327, 2104092, 2014892, 2164815, патент США 3618864, авт. свидетельства СССР №1333407, 1648556 и др.)A whole series of centrifugal mills is known in which grinding is performed at the contacts of cylindrical grinding bodies moving along the inner surface of a cylindrical body (RF patents No. 2110327, 2104092, 2014892, 2164815, US patent 3618864, USSR author's certificate No. 1333407, 1648556, etc.)

Известна центробежная мельница, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, вал, расположенный вдоль оси корпуса, связанные с валом верхнюю и нижнюю прижимные пластины, выполненные с плечеобразными выступами, расположенными на равном расстоянии от вала, и жестко соединенные с пластинами множеством осей, кольцеобразные элементы, смонтированные на осях с возможностью контакта с внутренней поверхностью контейнера (патент РФ №2104092, Кл. В 02 С 15/08, опубл. 02.10.1998 г.). Недостатком данного решения является недостаточно высокая эффективность измельчения материала при работе в непрерывном режиме, поскольку в нем обрабатываемый материал измельчают путем передачи ему только сжимающего и срезающего усилий через кольцеобразные мелющие тела, вращающиеся вдоль внутренней поверхности корпуса мельницы.Known centrifugal mill containing a vertical cylindrical housing, a shaft located along the axis of the housing, the upper and lower pressure plates connected to the shaft, made with shoulder-shaped protrusions located at an equal distance from the shaft, and rigidly connected to the plates with a plurality of axes, ring-shaped elements mounted on axes with the possibility of contact with the inner surface of the container (RF patent No. 2104092, CL. 02 C 15/08, publ. 02.10.1998). The disadvantage of this solution is the insufficiently high efficiency of grinding material during continuous operation, since the material being processed is crushed by transmitting only compressive and shearing forces to it through annular grinding bodies rotating along the inner surface of the mill body.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является центробежная мельница непрерывного типа, отличающаяся от вышеописанной тем, что мелющие тела объединены в пакеты, в которых мелющие тела с отверстиями в центре, чередуются с мелющими телами, имеющие отверстия смещенные относительно центра, и дополнительно мельница снабжена горизонтальными перегородками, разделяющими пакеты мелющих тел (патент РФ на полезную модель №44265 Кл. В 02 С 15/08).The closest technical solution chosen for the prototype is a continuous type centrifugal mill, different from the one described above in that the grinding bodies are combined into packages in which the grinding bodies with holes in the center alternate with grinding bodies having openings offset from the center, and additionally a mill equipped with horizontal partitions separating the packages of grinding media (RF patent for utility model No. 44265 Cl. B 02 C 15/08).

Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в повышении эффективности размола обрабатываемых материалов при работе в непрерывном режиме за счет увеличения энергии механических воздействий по мере продвижения материала по мельнице.The problem solved by the claimed technical solution is to increase the grinding efficiency of the processed materials during continuous operation by increasing the energy of mechanical stresses as the material moves through the mill.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в заявляемой центробежной мельнице непрерывного типа, включающей вертикальный корпус, основной вал, расположенный вдоль оси корпуса, прижимные пластины, связанные с основным валом и закрепленными на них равноудаленными от центра вертикальными валами для кольцеобразных мелющих тел, объединенных в пакеты, разделенные перегородками, и The problem is solved due to the fact that in the inventive centrifugal mill of a continuous type, including a vertical casing, the main shaft located along the axis of the casing, pressure plates connected to the main shaft and vertical shafts fixed thereon equally spaced from the center for ring-shaped grinding bodies combined in packages separated by partitions, and

составляющих секции, в пакетах мелющие тела с отверстиями в центре чередуются с мелющими телами с отверстиями, смещенными от центра, и смонтированы с возможностью контакта с внутренней поверхностью корпуса, корпус выполнен в виде коаксиальных цилиндров ступенчато возрастающих по ходу движения материала, каждая секция из пакетов мелющих тел, разделенных горизонтальными перегородками, дополнительно снабжена верхними и нижними прижимными пластинами с закрепленными на них валами для пакетов мелющих тел, диаметры секций увеличиваются в соответствии с увеличением размера коаксиальных цилиндров корпуса, и на нижних прижимных пластинах смонтированы лопатки для нагнетания воздуха в направлении движения обрабатываемого материала.constituent sections, in packages grinding media with holes in the center alternate with grinding media with holes offset from the center, and mounted with the possibility of contact with the inner surface of the housing, the housing is made in the form of coaxial cylinders stepwise increasing in the direction of movement of the material, each section of the grinding media bodies separated by horizontal partitions is additionally equipped with upper and lower pressure plates with shafts mounted on them for packages of grinding bodies, the diameters of the sections increase in s otvetstvii with increasing size coaxial cylinder body and the lower clamping plates are mounted blades for pumping air in the direction of motion of the processed material.

Предпочтительно, диаметры секций и мелющих тел возрастают по мере увеличения диаметра цилиндров корпуса для сохранения контакта мелющих тел с внутренней поверхностью корпуса.Preferably, the diameters of the sections and grinding media increase as the diameter of the cylinders of the housing increases to maintain contact of the grinding media with the inner surface of the housing.

Предпочтительно, валы для пакетов мелющих тел в секциях размещены от центрального вала на расстояниях, пропорциональных увеличению диаметру цилиндра.Preferably, the shafts for the packages of grinding bodies in the sections are located from the central shaft at distances proportional to the increase in the diameter of the cylinder.

Предпочтительно, увеличение отношения диаметра наибольших секции и мелющего тела к диаметру наименьших секции и мелющего тела, должно быть не менее чем в 1.2 раза.Preferably, the increase in the ratio of the diameter of the largest sections and the grinding body to the diameter of the smallest sections and the grinding body should be at least 1.2 times.

Существенными отличительными признаками заявляемого решения являются:The salient features of the proposed solution are:

- корпус выполнен в виде коаксиальных цилиндров ступенчато возрастающих по ходу движения материала;- the housing is made in the form of coaxial cylinders stepwise increasing along the movement of the material;

- диаметры секций, состоящих из пакетов мелющих тел, разделенных горизонтальными перегородками, ступенчато возрастают по мере увеличения диаметра цилиндров корпуса для сохранения контакта с внутренней поверхностью корпуса;- the diameters of the sections consisting of packages of grinding bodies separated by horizontal partitions increase stepwise with increasing diameter of the cylinders of the housing to maintain contact with the inner surface of the housing;

- каждая секция имеет верхнюю и нижнюю прижимные пластины с закрепленными на них валами для пакетов мелющих тел;- each section has an upper and lower pressure plate with shafts attached to them for packages of grinding media;

- на нижних прижимных пластинах секций смонтированы лопатки для улучшения транспортировки обрабатываемого материала.- blades are mounted on the lower pressure plates of the sections to improve the transportation of the processed material.

То, что в заявляемом техническом решении размеры секций и мелющих тел увеличиваются по направлению движения материала позволяет подвергать обрабатываемое вещество действию возрастающих по ходу движения материала ударных воздействий. Известно, что с уменьшением размера частиц энергия, необходимая для разрушения, возрастает в соответствии с уравнением [Фридель Ж. Дислокации. М.: Мир. 1967. 643 с.]:The fact that in the claimed technical solution the dimensions of the sections and grinding bodies increase in the direction of movement of the material allows exposing the processed substance to the action of shock effects increasing along the movement of the material. It is known that with decreasing particle size, the energy required for destruction increases in accordance with the equation [Friedel J. Dislocations. M .: World. 1967. 643 p.]:

σ_d=σ₀+Kd^-1/2,σ _d = σ ₀ + Kd ^-1/2 ,

где σ₀ - предел прочности монокристалла, d - размер кристалла, К - постоянная величина, равная , Е - модуль Юнга, γ - поверхностное натяжение. В соответствии с этой формулой при изменении размера частиц от 50 мкм до 0,25 мкм (реальный случай) прочность частицы возрастает в 1,5 раза. Поэтому необходимо увеличить давление мелющего тела (диска) на поверхность обката несколько больше, чем в 1,5 раза, чтобы мелкая частица могла подвергаться дальнейшему разрушению.where σ ₀ is the single crystal strength, d is the crystal size, K is a constant value equal to , E is Young's modulus, γ is surface tension. In accordance with this formula, when the particle size changes from 50 μm to 0.25 μm (the real case), the particle strength increases by 1.5 times. Therefore, it is necessary to increase the pressure of the grinding body (disk) on the surface of the run-in a little more than 1.5 times, so that the small particle could undergo further destruction.

Давление мелющего тела (диска) на поверхность обката в поле центробежных сил равно ускорению центра диска, помноженному на массу диска:The pressure of the grinding body (disk) on the surface of the run-in in the field of centrifugal forces is equal to the acceleration of the center of the disk times the mass of the disk:

Р=πRω²М=πRω²(R²-r²)hρ₀,P = πRω ² M = πRω ² (R ² -r ² ) hρ ₀ ,

где R, r - внешний и внутренний радиусы диска, ω - круговая частота вращения вала, h, ρ₀ - толщина и плотность материала диска. Из формулы следует, что увеличения давления мелющего диска в 1,5 раза можно добиться изменением внешнего радиуса диска (при неизменном внутреннем радиусе и материале диска) в 1,1-1,2 раза. Таким образом, на основании приведенных расчетов следует, что мельница должна содержать элементы с мелющими телами, различающимися в размерах самого наибольшего от размера самого наименьшего не менее, чем в 1,2 раза. Для увеличения этого отношения в большую сторону ограничений не существует.where R, r are the external and internal radii of the disk, ω is the circular frequency of rotation of the shaft, h, ρ ₀ is the thickness and density of the material of the disk. From the formula it follows that an increase in the pressure of the grinding disk by 1.5 times can be achieved by changing the external radius of the disk (with a constant inner radius and material of the disk) 1.1-1.2 times. Thus, based on the above calculations, it follows that the mill should contain elements with grinding media that differ in sizes of the largest from the size of the smallest no less than 1.2 times. To increase this ratio upward, there are no restrictions.

Кроме того, увеличение диаметра секций и мелющих тел по ходу перемещения обрабатываемого материала обеспечивает вентиляторный эффект, т.е. возникает тяга воздуха при скоростном вращении секций с разными диаметрами в направлении от меньших диаметров к большим. Это способствует перемещению материала вдоль стенок корпуса, где происходит измельчение материала путем раздавливания (дисками с отверстиями в центре) и удара (дисками с смещенными относительно центра отверстиями). Обрабатываемый материал в виде порошка может подаваться в мельницу как сверху, так и снизу, а также возможно горизонтальное положение мельницы. При подаче порошка сверху он будет перемещаться вниз как под действием сил тяжести, так за счет тяги воздуха, возникающей от наименьших диаметров секций к наибольшим при их скоростном вращении вокруг общей оси, что способствует повышению производительности мельницы. При подаче порошка снизу необходимо секцию и коаксиальный цилиндр с наибольшими диаметрами устанавливать в верхней части мельницы. Порошок затягивается в рабочую зону за счет вентиляторного эффекта, после измельчения наиболее мелкие частицы увлекаются потоком воздуха, уносятся из мельницы и собираются в приемнике, например, циклоне, более крупные частицы центробежными силами прижимаются к внутренней стенки корпуса и подвергаются повторному измельчению. Для усиления тяги воздуха через мельницу на поверхности In addition, an increase in the diameter of the sections and grinding media along the movement of the processed material provides a fan effect, i.e. air draft occurs at high-speed rotation of sections with different diameters in the direction from smaller to larger diameters. This helps to move the material along the walls of the housing, where the material is crushed by crushing (by disks with holes in the center) and impact (by disks with displaced holes relative to the center). The material to be processed in the form of a powder can be fed into the mill both above and below, and the horizontal position of the mill is also possible. When the powder is fed from above, it will move downward both under the action of gravity and due to air traction arising from the smallest diameters of the sections to the largest when they rotate rapidly around a common axis, which helps to increase the productivity of the mill. When supplying powder from below, it is necessary to install a section and a coaxial cylinder with the largest diameters in the upper part of the mill. The powder is drawn into the working area due to the fan effect, after grinding, the smallest particles are entrained in the air stream, carried away from the mill and collected in a receiver, for example, a cyclone, larger particles are pressed by centrifugal forces to the inner wall of the body and subjected to repeated grinding. To enhance air draft through a surface mill

прижимных пластин размещены лопатки различной конфигурации. Таким образом, наряду с измельчением происходит сепарация частиц.pressure plates placed blades of various configurations. Thus, along with grinding, separation of particles occurs.

На фиг.1 показан продольный разрез мельницы по А-А. Мельница содержит корпус из коаксиально соединенных цилиндров 1, вал 2, расположенный вдоль оси корпуса, на котором закреплены секции 3, содержащие верхнюю и нижнюю прижимные пластины 4 и 5, валы для кольцеобразных мелющих тел 6, закрепленные на прижимных пластинах 4, 5 на равном расстоянии от центрального вала 2, на валах надеты мелющие тела в виде круглых дисков с отверстиями в центре, и мелющие тела с отверстиями, смещенными относительно центра. Размер отверстий дисков значительно (в 2-3 раза) превосходит диаметр вала. Мелющие тела объединены в пакеты, разделенные перегородками 7, в которых мелющие тела с отверстиями в центре, чередуются с мелющими телами с отверстиями, смещенными относительно центра. Прижимные пластины имеют отверстия для центрального вала и пазы для жесткой связи с валом, на котором имеется выступ. Секции выполняются съемными для возможности смены мелющих тел путем их разборки. На нижних прижимных пластинах размещены лопатки 8 для нагнетания воздуха. Корпус имеет патрубок 9 для загрузки исходного материала и патрубок 10 для выгрузки измельчаемого материала и помещен в кожух 11 с возможностью подачи в жидкости для охлаждения корпуса 1.Figure 1 shows a longitudinal section of the mill along aa. The mill contains a housing of coaxially connected cylinders 1, a shaft 2 located along the axis of the housing, on which sections 3 are fixed, containing upper and lower pressure plates 4 and 5, shafts for annular grinding bodies 6, mounted on pressure plates 4, 5 at an equal distance from the central shaft 2, grinding bodies in the form of circular disks with holes in the center and grinding bodies with holes offset from the center are put on the shafts. The size of the holes of the disks significantly (2-3 times) exceeds the diameter of the shaft. The grinding bodies are combined in packages separated by partitions 7, in which the grinding bodies with holes in the center alternate with grinding bodies with holes offset from the center. The pressure plates have holes for the central shaft and grooves for rigid connection with the shaft, on which there is a protrusion. Sections are removable for the possibility of changing the grinding bodies by disassembling them. On the lower pressure plates placed blades 8 for pumping air. The housing has a pipe 9 for loading the source material and a pipe 10 for unloading the crushed material and is placed in the casing 11 with the possibility of supplying in liquid for cooling the housing 1.

Заявляемая мельница работает следующим образом. Измельчаемый материал через патрубок 9 поступает внутрь корпуса мельницы 1. Вал 2 вовлекает во вращение секции и пакеты с мелющими телами на валах. При попадании материала на верхнюю прижимную пластину каждой секции он под действием центробежных сил попадает на стенку корпуса и подвергается воздействию кольцеобразных мелющих тела, которые под действием центробежных сил либо катаются (мелющие тела с отверстием в центре), либо ударяют (мелющие тела со смещенным центром) по стенке. При вращении центрального вала диски с центральным отверстием взаимодействуют с валами только в момент разгона, напротив, диски со смещенными отверстиями все время взаимодействуют с валами, обеспечивая при этом удар и волочение диска по стенке корпуса. Увеличение диаметра секций и мелющих тел по ходу движения обрабатываемого вещества приводит к тому, что возрастает энергия раздавливания и удара мелющих тел по частицам вещества, и следовательно, степень его измельчения и активации. Кроме того, создание вентиляторного эффекта способствует движению материала в направление выходного патрубка 10 и повышает ее производительность. Данные преимущества предложенной мельницы по сравнению с известными существенно расширяют область ее применения при измельчении материалов с разными физико-химическими свойствами.The inventive mill operates as follows. The crushed material through the pipe 9 enters the mill body 1. The shaft 2 engages sections and packages with grinding media on the shafts in rotation. When material enters the upper pressure plate of each section, it under the action of centrifugal forces enters the wall of the body and is exposed to ring-shaped grinding bodies that, under the action of centrifugal forces, either roll (grinding bodies with a hole in the center) or strike (grinding bodies with a shifted center) on the wall. When the central shaft rotates, the disks with the central hole interact with the shafts only at the moment of acceleration; on the contrary, disks with displaced holes interact with the shafts all the time, providing impact and dragging of the disk along the housing wall. An increase in the diameter of the sections and grinding bodies along the movement of the processed substance leads to an increase in the energy of crushing and impact of grinding bodies on the particles of the substance, and consequently, the degree of its grinding and activation. In addition, the creation of a fan effect promotes the movement of the material in the direction of the outlet pipe 10 and increases its productivity. These advantages of the proposed mill in comparison with the known ones significantly expand the scope of its application when grinding materials with different physicochemical properties.

Claims

1. Continuous centrifugal mill, including a vertical casing, a main shaft located along the axis of the casing, pressure plates connected to the main shaft and vertical shafts fixed thereon equally spaced from the center for ring-shaped grinding bodies combined in packets separated by partitions and constituting sections , in packages grinding media with holes in the center alternate with grinding media with holes offset from the center, and are mounted with the possibility of contact with the inner surface of the housing, distinguishing In that the casing is made in the form of coaxial cylinders stepwise increasing in the direction of the material movement, each section of the packages of grinding bodies separated by horizontal partitions is additionally equipped with upper and lower pressure plates with shafts mounted on them for packages of grinding bodies, the diameters of the sections increase in accordance with the increase in the size of the coaxial cylinders of the casing, blades are mounted on the lower pressure plates of the sections for pumping air in the direction of movement of the processed material Ala.

2. The centrifugal mill according to claim 1, characterized in that the diameters of the sections and grinding media increase as the diameter of the cylinders of the housing increases to maintain contact of the grinding media with the inner surface of the housing.

3. The centrifugal mill according to claim 1, characterized in that the shafts for packages of grinding media in sections are placed from the central shaft at distances proportional to the increase in cylinder diameter.

4. The centrifugal mill according to claim 1, characterized in that the increase in the ratio of the diameter of the largest sections and the grinding body to the diameter of the smallest sections and the grinding body should be at least 1.2.