Центробежная мельница

 

Изобретение относится к сверхточному помолу и механической активации различных материалов, а именно к центробежным мельницам, и может быть использовано преимущественно в технологиях, требующих механической активации материалов, и обеспечивает повьпиение эффективности последней. Центробежная мельница содержит корпус 1, ротор 2 с дисками 3, между которыми по их периферии смонтированы в подшипниковых опорах 4 оси 5 с мелющими телами - роликами 6. Оси 5 выполнены гибкими из материала, обладающего большой жесткостью на кручение и малой на изгиб, вьщерживающего без разрушения большое число циклов погружения, например из полиуретана. Ролики 6 могут быть выполнены с непараллельными торцами, установлены с эксцентриситетом на оси 5, установлены разного диаметра на оси 5. Оси 5 могут быть выполнены переменной жесткости. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. ( (Л оо со оо 4 о ь.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

i (51)4 В 02 С 15 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3933906/31-33 (22) 22.07.85 (46) 30.08.87. Бюл. ¹ 32 (7 1) Красноярский политехнический институт . (72) В.И.Козлов, Ф.P.Кребель, А.В.Попов и Н.M.Ðóáöîâ(53) 621.926.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 289831, кл. В 02 С 15/02, 1969.

Авторское свидетельство СССР № 342667, кл. В 02 С 15/ 10, 1970. (54) ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МЕЛЬНИЦА (57) Изобретение относится к сверхточному помолу и механической активации различных материалов, а именно к центробежным мельницам, и может быть использовано преимущественно в

„„SU„„1333407 А1 технологиях, требующих механической активации материалов, и обеспечивает повышение эффективности последней.

Центробежная мельница содержит корпус 1, ротор 2 с дисками 3, между которыми по их периферии смонтированы в подшипниковых опорах 4 оси 5 с ме= лющими телами — роликами 6 ° Оси 5 выполнены гибкими из материала, обладающего большой жесткостью на кручение и малой на изгиб, выдерживающего без разрушения большое число циклов погружения, например иэ полиуретана.

Ролики 6 могут быть выполнены с непараллельными торцами, установлены с эксцентриситетом на оси 5, установлены разного диаметра на оси 5. Оси ®

5 могут быть выполнены переменной жесткости. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

33407 2 () Е0

1 13

Изобретение относится к устройствам для сверхтонкого помола и механической активацйи различных материалов и может быть использовано в химической, строительной, горно-обогатительной и других отраслях промьипленности, преимущественно в технологиях, требующих механической активации материалов.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса механической активации материалов.

На фиг.1 схематически изображена центробежная мельница с продольным разрезом одной половины, на фиг.2— возможные варианты выполнения мелющих тел с наклонными к оси торцовыми поверхностями; на фиг.3 — мелющие тела, закрепленные на осях с эксцентриситетом; на фиг.4 — вариант установки на оси ролика различного диаметра.

Центробежная мельница содержит корпус 1 ротор 2 с дисками 3, между которыми на их периферии смонтированы в подшипниковых опорах 4 оси 5 с мелющими телами — роликами 6. Оси 5 выполнены из материала, обладающего большой жесткостью на кручение и малой на изгиб, выдерживающего без разрушения бол:ьшое число циклов нагружения, например полиуретана. Ролики б могут быть выполнены с непараллельными торцами (фиг.2)„ установлены с эксцентриситетом на оси 5 (фиг.За,б) установлены разного диаметра на оси

5 (фиг.4), Оси 5 могут быть выполнены переменной жесткости (не показано), Центробежная мельница работает следующим образом.

Для того, чтобы описать процесс измельчения материала, рассмотрим предварительно принцип работы устройства в динамике.

Приводится во вращение ротор 2.

Так как оси 5 смонтированы в подшип.никовых опорах 4 диска 3 ротора 2, то при вращении вокруг оси ротора 2 на оси 5 начинает действовать сила.

Под действием этой силы оси 5 изгибаются (при шарнирном двухопорном креплении вид кривой изгиба оси выпуклая линия, направленная к внутренней поверхности корпуса 1). Изгиб осей 5 продолжается до тех пор, пока ролики б не коснутся внутренней поверхности корпуса 1. В результате 5

50 контакта роликов б с корпусом 1 между ними появляется фрикционная связь, которая обеспечивает обкатывание роликов б по корпусу 1, Так как ролики б насажены на och 5 жестко, то вращение от роликов 6 передается осям

5. Таким образом оси 5 с роликами 6 участвуют одновременно в двух движениях: вращаются вокруг оси ротора 2, в результате чего изгибаются, и вращаются вокруг собственной оси. Причем угловой скоростью ротора 2 выводят мельницу на режим, когда оси 5 вращаются с критической или близкой к критической скоростью вокруг собственной оси, в результате этого оси

5 приходят в высокочастотное колебательное движение.

Измельчение и активация материала происходит слдедующим образом. Материал, подаваемый в мельницу, попадает на верхний диск ротора 2 и под действием центробежных сил отбрасывается к корпусу 1. Распределяется материал по поперечному сечению корпуса 1 равномерно. Оседая под действием собственного веса, материал по-.-. падает в зону действия мелющих тел— роликов б, где происходит его измельчение и механическая активация посредством раздавливающего и истирающего усилия (при прокатывании роликов б по корпусу 1 вследствие вращения ротора 2), ударных импульсов, возникающих в момент касания роликов

6 с корпусом 1 вследствие высокочастотных колебаний осей 5. При вращении ротора 2 в зоне между корпусом

1 и наружной поверхностью ротора 2 создается турбулентный поток воздуха, который увлекает с собой мелкие частицы материала. Измельчение этих частиц происходит вследствие самоударений в вихревом потоке, соударений с вращающимися роликами 6 при их круговом вращении вокруг оси ротора 2 вследствие колебаний осей 5.

Обработанный материал под действием силы тяжести опускается вниз и выгружается из мельницы.

По высоте корпуса 1 слой и .териала может быть действительно распределен неравномерно, однако этс не является обязательным, Гибкие оси 5 становятся динамически неустойчивыми за счет вращения оси 5 вокруг собственной оси с критической скоростью.

3 13

Имеют место поперечные, продольные и крутильные колебания осей 5. Преобладают .поперечные и крутильные колебания. Частоты колебания достигают

0 5 кГц, амплитуда поперечных колебаний ограничена геометрическими размерами устройства и составляют (0,0050,01) 1, где 1 — длина оси 5. Например, в экспериментальном образце при

1=260 мм амплитуда колебаний равна

1,3 мм.

Для процесса активации материала важны ударные импульсы мелющих тел роликов 6 — по материалу при косом ударе (удар с проскальзыванием). Такой удар обеспечивается сочетанием поперечных и крутильных колебаний гибкой оси 5. Это сочетание для различных активируемых веществ индивидуально и оптимум подбирается экспериментально.

Под гибкостью оси при изгибе (поперечные колебания) понимают величину, обратную жесткости оси, ее определяют,по формуле

К и. 1

А =— и El х где — гибкость оси при изгибе;

Кц — числовой коэффициент, зависящий от условий крепления оси 5, положения и величин масс роликов 6;

1 — длина гибкой оси;

Š— модуль упругости 1-ro рода;

I — момент инерции поперечного

Х сечения.

Гибкость при кручении (крутильные колебания) равна

Кк 11 к 1 У

Р где G — модуль упругости 2-го рода; — полярный момент инерции сеP чения;

1 „ — гибкость при кручении;

К„ — числовой коэффициент.

Снйжение гибкости оси 5 повьппает частоты колебаний (гибкость оси 5 при изгибе — частоты поперечных колебаний, при кручении †.частоты крутильных колебаний), однако амплитуды колебаний при этом уменьшаются.

Для случая, когда на оси 5 симметрично расположены несколько роликов

6 и ось 5 вращается с критической где р — частота поперечных колебаний; — ускорение свободного падениям

w. — вес ролика, i=1 2, 3

N — количество роликов; х. — статические прогибы под со1 ответствующим роликом.

Вращающееся тело не оказываент никакого переменного возмущающего действия на опоры, если ось вращения совпадает с одной из главных осей инерции тела. В противном случае возникают переменные возмущающие силы, которые вызывают колебания.

В центробежной мельнице специаль25 но созданы ситуации различного рода для неуравновешенности. Так, на фиг.2 и 3 нарушена симметрия в распределении масс роликов 6, причем расположение роликов 6 на оси 5, как 0 показано на фиг.2в, Зб, вызывает при вращении осей 5 статическую неуравновешенность, когда центры тяжести роликов 6 находятся в одной и той же осевой плоскости и по одну и ту же сторону от оси вращения. Расположе35 ние роликов 6 на оси 5, как показано на фиг.2а, За, вызывает динамическую неуравновешенность, т.е. в данном случае центры тяжести роликов

6 находятся в одной и той же плоскости, но по разные стороны от оси вращения. Возможны комбинации статической и динамической неуравновешенности.

Таким образом, вводя различного рода неуравновешенности мы увеличиваем амплитуду поперечных колебаний при докритической скорости вращения осей 5. Если амплитуда задана потре50 бованию технологии и она ограничена, то создавая раздичного рода неуравновешенности, можно снизить скорость вращения ротора.

Обработанный материал под действием силы тяжести опускается вниз и выгружается из мельницы.

Таким образом, установка осей в дисках ротора с воэможностью вращения и вращение этих осей с критичес10

33407

4 скоростью, расчетная формула для частоты поперечных колебаний имеет вид

q. w.x.

w. к.

Формула изобретения

3. Мельница по пл.1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что мелющие тела закреплены на осях с эксцентриси25 тетом.

Составитель В.Ревва

Техред Л.Сердюкова

Редактор N.Ïåòðîâà

Корректор Г.Решетник

Заказ 3865/8

Тираж 572 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Пр >ектная, i

5 133340 кой скоростью позволяет BbIIIE ñòè гибкие оси из устойчивого состояния и придает им высокочастотные поперечные колебания вследствие чего матеУ

5 риал помимо раздавливающего и истирающего усилия подвергается дополнительно высокочастотным ударам роликов, что повышает эффективность процесса механической активации матери. алов.

Выполнение осей гибкими способствует потере их динамической устойчиl вости и обеспечивает их долговечность при циклических нагрузках, 15

Установка на ось роликов различной формы и различного расположения позволяет снизить скорость вращения ротора, оставляя неизменной критическую скорость вращения осей. Кроме того, это позволяет изменить форму и частоту колебаний осей, а также величину ударных усилий, что дает воэможность выбрать оптимальный режим для конкретного материала.

1. Центробежная мельница, содержащая корпус, установленный в нем ротор с дисками, между которыми на их периферии установлены с возможностью вращения оси с расположенными на них мелющими телами в гиде роликов и привод, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения эффективности процесса механической . активации материалов, оси выполнены гибкими, а мелющие тела жестко закреплены на осях.

2. Мельница по п.1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что мелющие тела выполнены с наклонными к оси торцовыми поверхностями„