SU1736605A1 - Устройство дл измельчени материалов - Google Patents

Abstract

Использование: измельчение материалов в строительной, горнообогатительной и химической отрасл х промышленности. Сущность изобретени : устройство содержит чашеобразный ротор с пропущенным через него вертикальным валом. Вертикальный вал шарнирно соединен с ос ми вальцов . Вальцы расположены над боковой поверхностью чаши. Угловые скорости вращени  вертикального вала и чаши не равны. Вертикальный вал соединен с ос ми валь- цев с помощью гибких элементов и муфты регулируемого крут щего момента. 4 ил.

Description

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

Известна валкова  мельница, содержаща  чашу с расположенными в ней валками, кинематически св занными с вертикальным валом и механизмом прижима валков к чаше.

Недостатком валковой мельницы  вл етс  недостаточна  эффективность измельчени  хрупких материалов, так как более т желые (т.е. более крупные) куски материала отбрасываютс  центробежными силами к периферии чаши, а более мелкие многократно подвергаютс  воздействию валков. Кроме того, така  мельница сложна по конструкции и ненадежна в работе из-за жесткого присоединени  валков к валу.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство дл  измельчени  материалов, содержащее загрузочное и выгрузочное приспособлени , чашеобразный ротор, пропущенный через него вертикальный вал, шарнирно соединенный с ос ми

вальцев, расположенными над боковой конусной поверхностью чаши, причем вал установлен с возможностью вращени  с угловой скоростью, не равной угловой скорости вращени  чаши. В этом устройстве прижим вальцов к чаше осуществл етс  не только гравитационной силой, но и центробежной . Шарнирное соединение вальцев с валом позвол ет повысить надежность устройства .

При повышенной угловой скорости чаши крупные куски материала могут быть прижаты к ее периферийным участкам за пределами вальцев (за счет центробежной силы) и не участвовать в процессе измельчени . Кроме того, при измельчении хрупких материалов не полностью используетс  энерги , сообщаема  частицам материала вращающейс  чаши (отсутствует процесс измельчени  частиц при жестком соударении с неподвижной поверхностью ).

Несмотр  на шарнирные соединени  вальцев с валом возможна поломка устройства при наезде их на крупные куски матесл

с

VJ

СА) О О

О iCH

риала. Устройство отличаетс  повышенным расходом энергии, так как выгрузка измельченного материала осуществл етс  воздуходувкой .

Цель изобретени  - интенсификаци  процесса измельчени  и повышение надежности устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  измельчени  материалов, содержащее загрузочное и выгрузочное приспособлени , чашеобразный ротор, пропущенный через него вертикальный вал, шарнирно соединенный с ос ми вальцев, расположенными над боковой конусной поверхностью чаши, причем вал установлен с возможностью вращени  с угловой скоростью , не равной угловой скорости вращени  чаши, снабжено неподвижными лопаст ми, установленными над чашей по ее периферии , причем вал соединен с ос ми вальцев с помощью гибких элементов и муфты регулируемого крут щего момента и установлен с возможностью вращени  с угловой скоростью ш, определ емой по зависимости

,111У с

rRpCOSa

где Ос - допустимое напр жение сжати  зерен измельчаемого материала;

г - радиус вальца;

R - радиус вращени  центра т жести вальца;

р- плотность материала вальца;

а - угол наклона образующей конической поверхности чаши к оси вращени .

Установка неподвижных лопастей над чашей позвол ет интенсифицировать процесс помола хрупких материалов (за счет их ударного разрушени  при соударении о лопасти ). Конструкци  позвол ет измельчать материалы при любых (даже очень больших) угловых скорост х (благодар  наличию неподвижных лопастей), причем с увеличением этой скорости растет эффективность

процесса измельчени .

Соединение вала с ос ми вальцев гибкими элементами через муфту регулируемого крут щего момента обеспечивает надежную работу устройства.

На фиг. 1 изображено устройство дл  измельчени  материалов; на фиг. 2 - схема взаимодействи  вальца с зернами материала; на фиг. 3 и 4 - схема усилий, действующих на вальцы в вертикальной и горизонтальной плоскост х.

Устройство дл  измельчени  материалов (фиг. 1) содержит корпус 1 с бункером 2 и выгрузочным патрубком 3, а также полумуфту 4, закрепленную на валу 5 и соеди5

0 5 0

5

0

5

0

5

0 5

ненную гибкими св з ми (канатами 7) с вальцами 6. Внутри вальца 6 канат 7 закреплен на упорном подшипнике 8, установленном на упругой (резиновой) втулке 9. Полумуфта 4 вместе с фланцем 10 вала 5, пружиной 11 и втулкой 13 образуют фрикционную муфту регулируемого момента. Коническа  чаша 14 установлена с возможностью вращени  в корпусе 1 и соединена ременной передачей 15 с двигателем 16. Вал 5 также соединен ременной передачей 17 с двигателем 16, причем передаточные отношени  ременных передач 15 и 17 различны. На боковой поверхности корпуса 1 предусмотрено сито

18.На внутренней поверхности стенок корпуса 1 закреплены лопасти 19.

Принцип работы устройства следующий .

После включени  двигател  16 чаша 14 и вал 5 с вальцами 6 привод тс  во вращательное движение. Так как вал 5 вращаетс  с большей угловой скоростью О)чем чаша 14 , вальцы 6 обкатываютс  по конической поверхности чаши. Измельчаемый материал из бункера 2 поступает в центральную часть чаши 14 и за счет центробежной силы транспортируетс  вверх в зону движени  вальцов 6.

Вальцы раздавливают зерна материалов за счет прижима их к конусной поверхности чаши 14 под действием центробежной силы и истирают их за счет проскальзывани  вальцов относительно чаши 14. Предварительно измельченный материал под действием центробежной силы, обусловленной вращением чаши 14 и вальцов 6, поступает в верхнюю часть корпуса 1. Здесь он соудар етс  с неподвижными лопаст ми

19,частично разбиваетс  и падает вниз. Измельченный материал через сито 18 поступает в патрубок 3. Тонка  фракци  измельченного материала под действием центробежных сил также отбрасываетс  к периферии корпуса 1 и удал етс  через сито 18. При этом в центральной части мельницы по вл етс  небольшое разр жение (пор дка 20 мм вод. столба), а на периферии - избыточное давление воздуха.

Устройство отличаетс  высокой надежностью в работе. Так при попадании кусков недробимого материала в чашу 14 вальцы 6 перескакивают через эти куски за счет наличи  гибких св зей 7. За счет соударени  вальцов с кусками недробимого материала скорость вращени  их уменьшаетс , что приводит к срабатыванию предохранительной муфты. Кроме того, наличие упругой втулки 9 см гчает (демпфирует) удары вальцов об эти куски.

На фиг. 2 изображена расчетна  схема раздавливани  зерен материала 20 вальцами 6. Угол захвата зерен материала определ етс  по зависимости у

О|А г - п

С0

П

где г и п - радиусы вальца и зерен материала .

На фиг. 3 изображена схема усилий, действующих на вальцы 6. К центру т жести вальца (точка 02) приложены центробежна  сила Ф, вес вальца G, реакции опоры (чаши 14) от центробежной силы IM, а также усилие нат жени  каната Т. Раздавливание материала происходит под действием силы N, а весом вальца G можно пренебречь, так как реакци  опоры от этой силы незначительна по сравнению с силой N.

На фиг. 4 изображена схема расположени  усилий, действующих на валец в горизонтальной плоскости. Здесь Та и № - проекции силы Т и N на горизонтальную плоскость; Р - движуща  сила, обусловлен- на  вращающим моментом на валу 5; F - сила, обусловленна  сопротивлением измельчаемого материала перекатыванию вальца. При соударении вальца с недробимым материалом он отклон етс  от послед- него в горизонтальной и вертикальной плоскост х (перескакивает через недробимый кусок материала). При этом валец 6 поворачиваетс  в горизонтальной плоскости на угол /3 и занимает положение, изо- браженное пунктирной линией. В этом положении вальца возникает крут щий момент Мкр, равный произведению усили  Ф на плечо I (фиг. 4). Если (где Мм - предельный крут щий момент муфты), то происходит поворот муфты на некоторый угол, а валец будет стремитьс  зан ть прежнее положение, при котором ось ролика совместитс  с осью вращени  (точкой О) благодар  действию центробежной силы Ф, максимальное значение которой соответствует радиальному расположению оси вальца. Приведем расчет угловой скорости (О вальцов, необходимой дл  создани  центробежной силы Ф, обеспечивающей раз- давливание зерен материала. ,

На опорную поверхность действует нормальна  сила N, равна 

Дл  простоты расчета принимаем, что один валец давит равномерно на поверхность К, равную

KHS,

(2)

где I - длина вальца;

S - длина дуги, ограниченна  углом захвата у вальцом зерен материала (фиг. 2).

Тогда при

N оь-К

(Ь)

будет соблюдатьс  условие раздавливани  зерен материала. Здесь ас - допустимое напр жение сжати ; К - поверхность опира- ни  вальца на материал. Так как

о R,

(4)

то, подставив значение массы m вальца, имеем

.

coscr.

(5) (6)

(7)

Из треугольника AOiB (фиг. 2) видно, что длина дуги S не намного отличаетс  от стороны треугольника АВ. Поэтому дл  простоты расчета принимаем . (8)

Из треугольника AOiB имеем

AB OiBsiny ,

0)

где у- угол захвата зерен материала вальцами

,

(10)

где г - радиус вальца;

ri - средний радиус зерен материала.

Подставив значение OiB в уравнение (9), имеем

AB(r+n)sin у . Так как (8), то

(11)

N Фсоза, (1)

где а - угол наклона оси вальца к оси вращени  (фиг. 3).

55S(r+n)sin у

(12)

Прин в предельно допустимое значение угла у 16°40 по (4), имеем

S(r+n)sin16°401 0,2874(r+n) (13)

Подставив в уравнение (2) значение S, имеем

0,2874(г+п).

(14)

Подставл ем значени  N и К в уравнение (3)

оь - I 0,2874(r+n). (15) Откуда имеем

о-с-1-0,2874(г + п)(16)

jtr lpRcosa

Из услови  захвата зерен материала вальцами (при 40) определ ем допустимое соотношение размеров г и п.

Из треугольника OiAB имеем

-§Ј-fЈ}.

Так как sin y sin16°40 0,2874, то

874 г,

56 г

(18)

(19) (20)

(21)

Подставив значение п в формулу (16), имеем

2 0,2874(г + 0,556г)1ч7с

Tn l/oRcosa

или

а

0,2874оь-1-1,556г

jr lpRcosa Сократив I, r и поделив

L/VAJOM.

Откуда

2 0.125стс rRpcosa

о 0,111V- Uc

rRpcosa

(25)

Приведем пример конкретного испол- нени  способа. Исходные данные: измельченный материал - гранит; стс 120-260 МПа; принимаем 7С 190 МПа; радиус вальца ,08 м; радиус вращени  центра т жести вальца ,3 м; плотность материала вальца, выполненного из износоустойчивой в услови х абразивного износа стали марки 110 Г 13 Л,,85-103 кг/м3; « 45°-угол наклона образующей чаши относительно вертикального вала.

Определ ем угловую скорость вальцов (по формуле 25)

u 0,

rRpcosa

0,111V

190-10°

aJ

0,08-0,3-7,85-103-0,71

144 рад/с .

Дл  устройства с ,25 м, ,075 м, дл  измельчени  гранита необходима  углова  скорость вальцов

,6 рад/с.

Устройство отличаетс  высокой эффективностью измельчени , обусловленной не только воздействием вальцов на зерно материала , но и их разрушением за счет соуда- рени  с неподвижными лопаст ми и эффективным удалением измельченного материала .

Устройство обладает повышенной надежностью в работе благодар  креплению вальцов к вертикальному валу через муфту регулируемого крут щего момента с помощью стальных канатов. Несмотр  на простоту конструкции (отсутствие специальных

устройств дл  подачи газа избыточного давлени ) обеспечиваетс  надежное удаление измельченного материала за счет вращени  чаши и создани  избыточного давлени  пы- левоздушного потока при быстром вращении вальцов.

Наличие неподвижных лопастей внутри корпуса устройства позвол ет добавочно разрушать материал за счет ударного взаимодействи  с лопаст ми и падени  на дно

чаши зерен материала.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измельчени  материалов , содержащее загрузочное и выгрузочное приспособлени , чашеобразный ротор,

   пропущенный через него вертикальный вал, шарнирно соединенный с ос ми вальцев, расположенными над боковой конусной поверхностью чаши, углова  скорость вращени  которой не равна угловой скорости вращени  вала, отличающеес  тем, что, с целью интенсификации процесса измельчени  и повышени  надежности устройства , оно снабжено неподвижными лопаст ми, установленными над чашей по ее периферии, причем вал соединен с ос ми вальцев с помощью гибких элементов и муфты регулируемого крут щего момента, а уг18- 3лова  скорость а) вращени  вала определена из зависимости

   ,

   0

   rRpcosa

   где ac - допустимое напр жение сжати  зерен измельчаемого материала;

   г - радиус вальца;

   R - радиус вращени  центра т жести вальца;

   р- плотность материала вальца;

   а - угол наклона образующей конической поверхности чаши к оси вращени .

   Ј гпф

   w X;

   и Kcosjj

   -X

   0i/г 4