SU1729587A1

SU1729587A1 - Способ измельчени материалов и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1729587A1
Application number: SU904785164A
Authority: SU
Inventors: Игорь Владимирович Кузьо; Владислав Ананьевич Пашистый; Петр Иванович Ванкевич; Михаил Иосифович Микитин
Original assignee: Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола
Priority date: 1990-01-23
Filing date: 1990-01-23
Publication date: 1992-04-30

Abstract

Сущность изобретени : сообщают одинаковую угловую скорость мелющему телу и измельчаемому материалу. Раздавливание зерен материала ведут между наклонны ми сход щимис поверхност ми. Величину угловой скорости выбирают в пределах: О 847/R sinfz/рм ш 1,71 /R/L o cos а/ре + 1/3 д РМ R sin a , где R - радиус емкости,/Ом - плотность измельчаемого материала; ре плотность металла корпусахЗ - толщина корпуса; о - допустимые напр жени металла корпуса; 2 а- угол между сход щимис наклонными поверхност ми. В устройстве дл измельчени материала мелющее тело выполнено в виде емкости. Емкости состо т из двух полу- эллипсоидов, обращенных плоскост ми больших диаметров навстречу друг другу со встроенными по периметру этих диаметров сменными коническими дисками, образующими регулируемый зазор. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Description

со

с

Изобретение относитс к технологии измельчени материалов и может найти применение в строительной и горнообогатительной отрасл х промышленности.

Известен способ измельчени материалов раздавливанием между двум наклонными поверхност ми, осуществл емый на щековых дробилках.

Недостатками такого способа и устройства вл ютс дискретный характер работы мельниц, больша удельна мощность, потребл ема дл измельчени материала, значительна металлоемкость и недостаточна надежность их работы из-за жесткой кинематической св зи рабочего органа с приводом.

Наиболее близким по технической сущности вл етс способ измельчени материала, преимущественно цементного

клинкера, путем подачи зерен материала в корпус измельчител и силового.воздействи на них мелющего тела, подверженного воздействию центробежного пол .

Недостатком этого способа вл етс сравнительно высокий расход энергии, частично затрачиваемый на трение мелющего тела о корпус измельчител .

Наиболее близким по технической сущности вл етс устройство дл измельчени материала, преимущественно цементного клинкера, содержащее цилиндрический корпус с приводом и мелющим телом, Измельчение материала осуществл етс за счет раздавливани и истирани материала при наезде на него мелющего тела, выполненного в виде вращающихс лопастей, прижимающихс к стенкам корпуса центробежным полем.

|

ГО

ю ел

00

ч|

Така конструкци мельницы значительно проще и надежней в работе, чем ще- кова , так как в ней отсутствует жестка кинематическа св зь мелющего тела с приводом .

Основным недостатком конструкции вл етс сравнительно высокий удельный расход энергии, затрачиваемой на измельчение материала из-за трени лопастей о корпус измельчител и трени их в местах соединени с пальцами. Надежность мельницы недостаточно высока , так как при попадании недробимого материала под лопасти может произойти их поломка.

Цель изобретени - снижение удельного расхода мощности, потребл емой на измельчение ,

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе измельчени материала, преимущественно цементного клинкера, путем подачи зерен материала в корпус измельчител и силового воздействи на них мелющего тела, подверженного воздействию центробежного пол , согласно изобретению , сообщают одинаковую угловую скорость мелющему телу и измельчаемому материалу, а раздавливание зерен материала ведут между наклонными сход щимис поверхност ми, причем величину угловой скорости выбирают в пределах:

ре + 1 /3 д рн R sin Я где - допустимое напр жение материала;

R - радиус емкости;

/Ом - плотность измельчаемого материала;

/ое - плотность металла корпуса;

д-толщина корпуса;

о - допустимые напр жени металла корпуса;

1 а- угол между сход щимис наклонными поверхност ми.

Такой способ позвол ет интенсивно измельчать материал благодар воздействию значительных центробежных сил, причем наклонные сход щие поверхности увеличивают усили раздавливани материала. Процесс измельчени материала непрерывный и может быть автоматизирован.

Выбор угловой скорости в заданных пределах обеспечивает измельчение материала и надежную работу мельницы.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл измельчени материала, преимущественно цементного клинкера, содержащее цилиндрический корпус с 5 приводом и мелющим телом, согласно изобретению , мелющее тело выполнено в виде емкости, состо щей из двух полузллипсои- дов, обращенных плоскост ми больших диаметров навстречу друг другу со встроен0 ными по периметру дисками, образующими регулируемый зазор. Така конструкци мельницы позвол ет проводить измельчение материала центробежными силами, раздавливающими зерна материала в на5 клонных стенках емкости.

В патентной и научно-технической литературе не встречаетс описание способа измельчени материала за счет раздавливани его зерен под напором материала, на

0 который воздействуют центробежные силы, причем раздавливание зерен ведут в наклонных сход щихс поверхност х. Не встречаетс также описание устройства, по- звол ющего осуществить измельчение

5 предлагаемым способом, Поэтому полагаем , что предлагаема совокупность признаков отвечает критерию новизна. Эта совокупность признаков про вл ет новые свойства, т.е. обеспечивает снижение рас0 хода удельной мощности, Следовательно, предложенна совокупность признаков соответствует критерию существенные отличи .

На фиг.1 изображен способ измельче5 ни материала и устройство дл измельчени материала; на фиг.2 - схема усилий, действующих на зерно.

Способ измельчени заключаетс в том, что зерна материала под действием центро0 бежной силы и подпора других зерен материала поступают в наклонные сход щиес поверхности и раздавливаютс этими силами до величины, равной или меньше зазору между этими поверхност ми, затем выгру5 жаютс через этот зазор.

Мельница состоит из цилиндрического корпуса 1, привода 2, мелющего тела, выполненного в виде емкости, образованной двум полуэллипсоидами 3 и 4, Полуэллип0 соиды 3 и 4 скреплены ст жками 5. Конические диски 6 из износоустойчивой стали марки 110ГЗЛ закреплены к полуэллипсоидам 3 и 4 и образуют зазор h, Дл подачи материала в мельницу предусмотрен бун5 кер 7, а дл выгрузки измельченного материала - лоток 8.

Способ осуществл ют следующим образом .Засыпанный в бункер 7 материал самотеком поступает в емкость (фиг.1). При вращении емкости материал под действием центробежных сил отбрасываетс к ее периферийным участкам. Под напором материала , наход щегос ближе к центру емкости, обусловленного центробежными силами, действующими на материал, зерна раздавливаютс о конические диски 6. Измельченные зерна материала (диаметр которых меньше зазора между полуэллипсоидами 3 и 4) удал ютс в корпус 1 и дополнительно разбиваютс о его стенки (за счет центробежной силы). Из фиг.2 видно, что благодар наличию наклонных сход щихс поверхностей (конических дисков 6) усилие раздавливани зерен Р превышает усилие напора Q материала, действующее на раздавливаемое зерно за счет центробежной силы. Определим параметры центробежного пол , необходимые дл измельчени материала (фиг.2). На зерно материала 9, защемленное между наклонными сход щимис поверхност ми (коническими дисками 6), действуют силы: центробежна сила Ф, усилие напора материала, наход щегос ближе к центру мельницы Q; усили раздавливани частицы Р, вл ющиес реакци ми конических дисков 6.

Учитыва тот факт, что усилие напора Q намного превышает центробежную силу от одиночного зерна, силой Ф пренебрегаем. Тогда,

Q muTRc(1)

где m - масса материала, расположенного в слое за раздавливаемым зерном; о -углова скорость вращени емкости; Rc - средний радиус сло материала, расположенного за раздавливаемым зерном, m p V(2)

где рм плотность материала; V - объем сло материала, расположенного за раздав- ливаемым зерном.

Масса сло зерен материала, расположенного за раздавливаемым зерном будет равна (согласно фиг. 1)

m miz(3)

где mi - масса одного зерна; z - количество зерен в слое материала, расположенного за раздавливаемым зерном. Принимаем, что зерна материала имеют форму цилиндра диаметром d и длиной I 1,5d. Тогда

пи- Ј|рм

-1,5 -Ј(4)

0.375 /

R d

(5)

(фиг.1).,

Подставив в формулу (3) значени mi и z

имеем

m grdJ/QM m 0,375

0,375

Подставл ем в формулу (1) значение m

л - rcd2R/3M fl2 R,7ч

Q 0,375 Rc (7)

Но так как Rc - - R, то подставив значение Rc в формулу (7), имеем

jrd2R/)M 2. 1 ndzR2a2pM m Q 0,375 TR--0,75(8)

Усилие Q, действующее на зерно, вызывает со стороны конических дисков 6 реакцию Р, равную (фиг.2)

Р )

где 2 а - угол между образующими конических дисков 6.

Подставив в формулу (9) значение Q, имеем

n d2 R2 а рм nd2R2a2pM

0,75 2 sin a

1,5 sin a

(10)

Условие разрушени материала

(11)

где Р -усилие, необходимое дл раздавливани зерна

Р Мсж-Р .(12)

где F-площадь поперечного сечени зерна, воспринимающа усилие раздавливани Р; - допустимое напр жение сжати зерен материала. Зерно материала в виде цилиндра (1 1,5d и d) испытывает напр жени сжати в продольной плоскости (вдоль оси вращени цилиндра), т.е. F Id 1,5d -d

,5d

(13)

Тогда Р будет равно

,(14)

Приравн в значени Р в формуле (10) к значению Р в формуле (14), имеем

jrd2 R2a рм

1,5 sin a

1,.

(15)

Откуда

(Q / 2, sing

уnd2R2p

подставив числовое значение ж, имеем

55

о -О 847

(16)

- , crjoKSino: / AT Итак , по формуле (16) определ етс минимальна углова скорость со, достаточна дл измельчени материала. Верхний предел угловой скорости емкости обусловлен прочностью ее стенок. Емкость представл ет собой оболочку вращени толщиной д, подверженную действию центробежных сил и сил т жести. Так как силы т жести на пор док меньше сил инерции (центробежных сил), то ими при расчете оболочки на прочность пренебрегаем.

Напр жени в стенках оболочки вращени определ ютс по зависимости

СТ1

+т-

(1)

где а - радиальные напр жени в оболочке; О2 - кольцевые напр жени в оболочке; z, R - радиусы кривизны в меридиальном направлении и радиус емкости (фиг.1); Ф - нагрузка, приход ща с на единицу площади оболочки, возникающа от действи центробежных сил.

Согласно принципа Даламбера (фиг.2), находим зависимость между ai и Ф

Ф

а (2)

2 cos a

Здесь 2 а- угол между коническими дисками , дл которых имеет место -у 0. Тогда, согласно зависимости (1), имеем

4 Ф

(3)

Так как R значительно превышает б и -х- 0, то значени аг значительно больше

значени 7i. Поэтому расчеты емкости на прочность произведем по кольцевому напр жению О2, пренебрега значени ми а.

(4)

Если прин ть во внимание, что центробежные силы Фм и Фе возникают за счет масс измельчаемого материала и металла емкости, т.е.

Ф Фм + Фе

(5)

находим ( -5с5ПГ+ -ВТГ)-Ю

где/)м,/Эе - плотности измельчаемого материала и металла емкости; ш- углова скорость вращени емкости.

На основании зависимостей (2), (3), (4) и формулы (6), имеем

e+ -pMRsin,r)al. (7)

Из формулы (7) находим максимально допустимое значение угловой скорости

-

1,71

R

a cos a

(8)

1

yOe + R SinCZ

Пример. Исходные данные: R 0,5 м д 0,004 м /ом 1,6-103кг/м3 7,85 -103кг/м3

а 210 МПа дл стали 45Х

а- 15° Мсж 40 МПа (дл клинкера)

sin15° 0,259 cos15° 0,96

ин Д-/ аЗсжз1п(Г

R v

20

У V.85 О 1+-3-Г535Г 1.6 -103- 0.5 -0259

При 0,8 м, находим

ЗДиин 81 С (Дмакс 300

188С

Способ обеспечивает непрерывное измельчение материала, т.е. обеспечивает достаточно высокую производительность помола при минимальном расходе энергии. Это обусловлено воздействием центробежных сил на измельчаемый материал, размолом дефектных зерен материала и воздействием на зерна раздавливающих усилий от наклонных стенок, превосход щих центробежные усили . Следует

отметить, что часть предварительно измельченных зерен под действием центробежных сил отбрасываетс к внутренней поверхности корпуса 1 и измельчаетс добавочно за счет ударов об эту поверхность.

Устройство отличаетс простотой конструкции и высокой надежностью в работе. Так в ней отсутствуют звень с жестким силовым замыканием (как у щековой дробилки ), движение материала внутри емкости

осуществл етс исключительно в радиальном направлении с небольшой скоростью (так как угловые скорости поверхностей емкости и материала при больших центробежных усили х одинаковы), т.е. износ стенок

емкости минимальный. Кроме измельчени материала, она осуществл ет выдачу материала заданного гранулометрического состава формируемого размером высоты зазора h. Предлагаема конструкци устройства превосходит по основным показател м щековые дробилки (т.е. она менее металлоемка и потребл ет меньше энергии на единицу измельченного продукта, имеет меньше габаритные размеры при одинаковой производительности со щековой дробилкой ). Кроме того, мельница позвол ет измельчать не только хрупкие материалы (типа клинкера), но и в зкие (например, глину , известь и пр.). Сменные конические дис- ки, на поверхност х которого происходит измельчение материала выполнены из износостойкой стали марки 110Г13Л, что позвол ет повысить долговечность ее работы и ремонтопригодность.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и 1. Способ измельчени материалов, преимущественно цементного клинкера, путем подачи зерен материала в корпус из- мельчени и силового воздействи на них мелющего тела, подверженного воздействию центробежного пол , отличающий- с тем, что, с целью снижени удельного расхода мощности, потребл емой на из- мельчение, сообщают одинаковую угловую скорость мелющему телу и измельчаемому материалу, а раздавливание зерен материала ведут между наклонными сход щимис поверхност ми, причем величину угловой скорости выбирают в пределах

0,847 R

/

sin а

Рм

а cos a

v ре +-jj-g- Р Rsina где допустимое напр жение измельчаемого материала; R - радиус емкости; рм - плотность измельчаемого материала;/Эе - плотность металла корпуса; д - толщина корпуса; о - допустимые напр жени металла корпуса; 2 а- угол между сход щимис наклонными поверхност ми. 2. Устройство дл измельчени материала , преимущественно цементного клинкера , содержащее цилиндрический корпус с приводом и мелющим телом, отличающеес тем, что, с целью снижени удельного расхода мощности, потребл емой на измельчение, мелющее тело выполнено в виде емкости, состо щей из полуэллипсоидов, обращенных плоскост ми больших диаметров навстречу друг другу со встроенными по периметру этих диаметров сменными коническими дисками, образующими регулируемый зазор.

Фиг. 2

Claims

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ измельчения материалов, преимущественно цементного клинкера, путем подачи зерен материала в корпус из- 15 мельчения и силового воздействия на них мелющего тела, подверженного воздействию центробежного поля, отл ичающийс я тем, что, с целью снижения удельного расхода мощности, потребляемой на из- 20 мельчение,' сообщают одинаковую угловую скорость мелющему телу и измельчаемому материалу, а раздавливание зерен материала ведут между наклонными сходящимися поверхностями, причем величину угловой 25 скорости выбирают в пределах

-θ’ ρ⁴⁷ / [р]сж · sin « < ω <

* Рм

1 71 ____________________________ <—‘ cos g , . К Ρθ ⁺з7Г 'P* ^{R sin a}где [σ]_Οχ - допустимое напряжение измельчаемого материала; R - радиус емкости; рм - плотность измельчаемого материала;/¾ - плотность металла корпуса; д - толщина корпуса; [σ] - допустимые напряжения металла корпуса; 2 а-угол между сходящимися наклонными поверхностями.
2. Устройство для измельчения материала, преимущественно цементного клинкера, содержащее цилиндрический корпус с приводом и мелющим телом, отличающееся тем, что, с целью снижения удельного расхода мощности, потребляемой на измельчение, мелющее тело выполнено в виде емкости, состоящей из полуэллипсоидов, обращенных плоскостями больших диаметров навстречу друг другу со встроенными по периметру этих диаметров сменными коническими дисками, образующими регулируемый зазор.

Фиг. 1