Планетарная центробежная мельница
Изобретение относится к дроблению материалов, а именно к планетарным центробежным мельницам непрерывного действия , предназначенным для измельчения различных материалов в строительной, горнообогатительной , химической и других отраслях промышленности, и обеспечивает повышение производительности мельницы за счет минимизации энергозатрат при измельчении материалов с различными физикомеханическими характеристиками и гранулометрическим составом и расширение диапазона регулирования передаточного отношения мельницы в области его отрицательных значений при сохранении постоянства О) со 4;: СО оо to т
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК дц 4 В 02 С 17/08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3869511/29-33 (22) 06.03.85 (46) 07.11.87. Бюл. № 41 (71) Конструкторско-технологическое бюро «Стройиндустрия» (72) А. С. Дубровин (53) 621.926:9 (088.8) (56) Bradly А. А. Developments in Чепт1fugal milling «Journal of the South African
Institute of Mining and Metallurgy». v. 74, № 11, 1974, р. 379 — 387.
Патент США № 2937814, кл. 241 — 175, 1960. (54) ПЛАНЕТАРНАЯ ЦЕНТРОБЕЖНАЯ
МЕЛЬНИЦА
ÄÄSUÄÄ 1349782 А1 (57) Изобретение относится к дроблению материалов, а именно к планетарным центробежным мельницам непрерывного действия, предназначенным для измельчения различных материалов в строительной, горнообогатительной, химической и других отраслях промышленности, и обеспечивает повышение производительности мельницы за счет минимизации энергозатрат при измельчении материалов с различными физикомеханическими характеристиками и гранулометрическим составом и расширение диапазона регулирования передаточного отношения мельницы в области его отрицательных значений при сохранении постоянства
1349782 потребляемой MDLLI,íîñòè. 11ланетарная цент. робежная мельница состоит из водила 1, помольных барабанов 2, установленных на водиле 1, привода водила 1, состоящего из нерегулируемого двигателя 3 и управляемой трансмиссии 4, один вал которой связан с двигателем 3, а другой — с водилом 1, привода помольных барабанов 2 в виде планетарной зубчатой передачи, включающей центральное колесо 5, сателлиты 6, закрепленные на цапфах помольных барабанов 2.
Центральное колесо 5 может быть выполнено в виде солнечного или коронного. В состав планетарной передачи могут быть введены паразитные сателлиты, оси которых
Изобретение относится к планетарным центробежным мельницам непрерывного действия, предназначенным для измельчения различных материалов в строительной, горно-обогатительной. химической и других отраслях промышленности.
Цель изобретения — повышение производительности мельницы за счет vIHHHìèçàции энергозатрат при измельчении материалов с различными физико-механическими характеристиками и гранулометрическим составом и расширение диапазона регулирования передаточного отношения мельницы в области его отрицательных значений при сохранении постоянства потребляемой мельницей мощности. !5
На фиг. 1 показана схема мельницы с положительным передаточным отношением
1 !
55= †) 0 простой зубчатой передачи, об7-5 разованной из планетарной зубчатой пере- 20 дачи остановкой водила, и отношением частоты вращения центрального колеса к частоте вращения водила i5I = (1; на фиг. 2—
П5 и, I схема мельницы с отрицательным передаУ5 точным отношением 15гв = — —.-(.0 просьб той зубчатой передачи, образованной из планетарной зубчатой передачи остановкой водила, и отношением частоты вращения центрального колеса к частоте вращения водила 30
Г1 5
i5l = ) 1 (система подачи измельчаемоп го материала в помольные барабаны и система нагрузки из них измельченного материала (не показаны); на фиг. 3 — схема пла35 нетарной зубчатой передачи с отрицательным значением отношения 155 = — — (0
Z5 крепятся на водиле 1, а зуоья находятся в зацеплении с солнечным колесом и сателлитом 6. Регулируемая пере вача приво1а помольных барабанов 2 состоит из управляемой трансмиссии 8, промежуточных шестерен 9 и 10, связываюгцих один вал управляемой трансмиссии 8 с центральным колесом 5, и промежуточных шестерен 11, 12, 13., связывающих второй вал управляемой трансмиссии 8 с водилом 1. В качестве управляемых трансмиссий 4 и 8 могут быть использованы механическая, гидравлическая или электрическая регулируемая передачи.
5 ил. на фиг. 4 и 5 — то же, с голожительным значением отношения )5-, = — ) О.
Планетарная це - тробежная мельница
"-остоит из водила 1, помольных барабанов
2, которые на под нипниках (пе обозначены) установлены на водиле 1, привода водила 1 и привода помольных барабанов 2.
Привод водила 1 состоит из нерегулируемого двигателя 3 и управляемой трансмиссии 4, один вал которой связан с двигателем 3, а другой -- с водилом 1.
Привод помольных барабанов 2 состоит из планетарной зубчатой передачи и регулируемой передачи. Планетарная зубчатая передача привода помольных барабанов 2 состоит из центрального колеса 5, установленного на подшипниках (не o603lldчены) на водиле 1, сателлитов 6, закрспленIIû llà цапфах помольных барабанов 2, и водила 1.
При этом центральное колесо 5 может быть выполнено в виде солнечного (фиг. 2, 3 и 5) или коронного (фиг. 1 и 4) колес. Кроме того, в состав планетарной зубчатой передачи дополнительно могут быть введены паразитные сателлиты 7 (фиг. 5), оси которых закреплены на водиле 1, а зубья находятся в зацеплении с солнечным колесом 5 и сателлитом 6.
Регулируемая передача привода помольных барабанов 2 состоит из управляемой трансмиссии 8, промежуточных шестерен
9 и 10, связывающих один вал управляемой трансмиссии 8 с центральным колесом 5, и промежуточных шестерен 11, 12 и 13, связывающих второй вал управляемой трансмиссии 8 с водилом 1.
В качестве управляемых трансмиссий 4 и 8 привода планетарной центробежной мельницы могут быть использованы меха1349782
3 ническая, гидравлическая или электрическая регулируемая передачи.
Сущность работы планетарной центробежной мельницы заключается в том, что вращение водила 1 создает в помольных барабанах 2 этой мальницы мощное силовое поле центробежных сил инерции, напряженность которого зависит от частоты вращения водила 1, а вращение помольных барабанов 2 относительно водила 1 обеспечивает в них циркуляцию загрузки, состоящей из мелющих тел и измельчаемого материала. Величина напряженности силового поля центробежных сил инерции, зависящая от частоты вращения водила 1, обуславливает величину энергии взаимодействия мелющих тел с измельчаемым материалом, а циркуляция загрузки в помольных барабанах 2, зависящая от частоты их вращения относительно водила 1 — частоту взаимодействия мелющих тел с измельчаемым материалом. Поскольку известно, что потребляемая мельницей мощность, равна произведению энергии взаимодействия мелющих тел с измельчаемым материалом на частоту этих взаимодействий, то, изменяя частоту вращения водила 1, можно всегда подобрать такую минимальную энергию взаимодействия мелющих тел с измельчаемым материалом, при которой выход готового продукта заданной дисперсности будет наибольшим, и, изменяя передаточное отношение мельницы, которое определяется отношением частоты вращения помольных барабанов 2 относительно водила 1 к частоте вращения самого водила 1,— подобрать такую частоту этих взаимодействий, при которой потребляемая мельницей мощность останется неизменной. Следовательно, регулирование частоты вращения водила 1 планетарной центробежной мельницы позволяет найти наименьшие энергозатраты получения готового продукта заданной дисперсности, а соответственное регулирование передаточного отношения этой мельницы позволяет стабилизировать потребляемую мельницей мощность, т.е. в процессе изменения частоты вращения водила 1»е произойдет ни потери производительности мельницы, ни перегрузки нерегулируемого двигателя 3 ее привода. При этом величина передаточного отношения планетарной центробежной мельницы должна изменяться в области отрицательных значений. Это объясняется тем, что при положительных значениях передаточного отношения мельницы малая сила сцепления загрузки с футеровкой помольного барабана 2, обусловленная наличием силы инерции Кориолиса, приводит к резкому увеличению энергозатрат измельчения.
Мельница работает следующим образом.
Нерегулируемый двигатель 3, служащий для мельницы источником постоянной мощности, через управляемую трансмиссию 4 вра щает водило 1 с заданной частотой враще45
4 ния п1, величина которой зависит от передаточного отношения 161 (фиг. 1 и 2) управляемой трансмиссии 4.
Сателлиты 6, вращаясь вместе с водилом
1, вследствие разности между частотой вращения п1 водила 1 и частотой вращения п5 центрального колеса 5 обкатываются либо непосредственно вокруг солнечного колеса 5 (фиг. 2 и 3) или внутри коронного колеса 5 (фиг. 1 и 4), либо через паразитные
10 сателлиты 7 вокруг солнечного колеса 5 (фиг. 5), обеспечивая тем самым вращение помольных барабанов 2 относительно водила
1 с частотой и . При этом управляемая трансмиссия 8 за счет изменения переда15 тОчнОГО Отношения 151 — — — (фиГ. 1 и 2)
П1 обеспечивает требуемую разность частот вращения водила 1 и центрального колеса 5, при которой достигается необходимая частота вращения п IIQMQJlbHblx барабанов 2 относительно водила 1.
При переносном вращении помольных барабанов 2 с частотой п1 и их вращении относительно водила 1 с частотой и> внутри помольных барабанов 2 происходит измельчение поступающего в них материала, в процессе которого мелющие тела (не обозначены) взаимодействуют с частицами измельчаемого материала с энергией и частотой, зависящими соответственно от частоты п1 вращения водила и частоты п вращения помольных барабанов 2 относительно водила 1. Этот процесс измельчения ведут при значениях передаточного отношения мельницы
К = — = 165 (15! — 1 ) (О, (1)
П1
ГДЕ 165= + — — ПЕРЕдатОчнОЕ ОтношениЕ
Х6 простой зубчатой передачи, образованной из планетарной зубчатой передачи остановкой водила 1 (фиг. 3
5); — число зубьев центрального колеса 5 планетарной зубчатой передачи (фиг. 4 и 5);
z6 — число зубьев сателлита 6 планетарной зубчатой передачи, закрепленного на цапфе помольного барабана 2 (фиг. 4 и 5).
Из выражения (1), следует, что для того, чтобы при одновременном регулировании частот вращения водила 1 и центрального колеса 5 изменение передаточного отношения мельницы К происходило лишь в области отрицательных его значений, при положитель ных значениях передаточного отношения 165 (фиг. 4 и 5) простой зубчатой передачи, образованной из планетарной зубчатой передачи остановкой водила 1, отношение 151=
П5
= — частоты вращения п5 центрального коП1
1349782
5 леса 5 к частоте вращения nr водила 1 должно быть меньше единицы, а при отрицательс ных значения передаточного отношения 4,—, и,; (фиг. 2 и 3) отношение !ги = — частоты п вращения п,; центрального колеса 5 к частоте вращения nr водила 1 должно быть больше единицы (фиг. 2).
Поиск максимальной производительности мельницы при измельчении в ней материалов с различными физико-механическими характеристиками и гранулометрическим составом ведут изменением передаточного отношения f,i управляемой трансмиссии 4, обеспечивая такую величину частоты вращения п водила 1, при которой достигается минимальная энергия разрушения мелющи- !5 ми телами частиц измельчаемого материала до требуемой дисперсности, и одновременным изменением передаточного отношения управляемой трансмиссии 8, находят такую величину частоты вращения п помольных барабанов 2 относительно водила 1, при которой сохраняется постоянство потребляемой мельницей мощности и соответственно постоянство нагрузки на нерегулируемом двигателе 3. 11ри этом найденная минимальная энергия разрушения мелющими те- 25 лами частиц данного материала до требуемой дисперсности при постоянстве потреоляемой мельницей мощности соответствует максимальной производительности мельницы iio готовому продукту.
Передаваемый от нерегулируемого дви- ЗО гателя 3 на помольные барабаны 2 постоян ной по величине поток мощности делится на водиле 1 и центральном колесе 5 на два потока, величины которых находятся в отношении
1(.п = — K — — i;,i
Е<;, К где (2) Е-.i — коэффициент участия в нередаК,-, =. ! э) — че мощности на помольные 40 барабаны 2 центрального коле са 5;
KI
l51 коэффициент участия в передаче мощности на помольные барабаны 2 водила 1.
При К;,r) О, что достигается при значениях отношения (О (фиг. 1), водило 1 и центральное колесо 5 являются ведущими звеньями (Kr) О и Кз) О) . Поэтому, при значениях отношения i„-i< О, потоки мощности направлены от двигателя 3 через во- Ж дило 1 и центральное колесо 5 .к помольным барабанам 2.
При этом входом регулируемой передачи является связанная с водилом 1 шестерня 13, а выходом — связанная с центральным колесом 5 шестерня 9.
При — 1<Кгн< О, что достигается при значениях отношения О< i;i< 1 (фиг. 1), водило! является ведущим звеном (Kr ) О), а центпальное колесо 5 -- ведо vtbIM звеном (K;<0) .
Поэтому, при значениях отношения 0
3 через водило 1 к помольным барабанам 2 и центральному колесу 5, которое в свою очередь через регулируемую передачу привода помольных барабанов 2 возвращает i7poтекающий через него ноток мощности на водило I. В этом случае входом регулируемой передачи является связанная с центральным колесом 5 шестерня 9, а выходом— связанная с водилом 1 шестерня 13.
При K;r< — 1, что достигается при значениях отношения 1; )1 (фиг. 2), ведущим звеном является центральное колесо 5 (К;)О), а ведомым — водило 1 (K i<0).
Поэтому, при значениях отношения i;,i)1, от нерегулируемого двигателя 3 поток voøности направлен через центральное колесо
5 к помольным барабанам 2 и водилу 1, которое в сво.о очередь через регулируемую передачу привода помольных барабанов 2 возвращает протекающий через него поток мощности на центральное колесо 5. В последнем случае входом регулируемой передачи является связанная с водилом 1 шестерня 13, а выхо joì — связанная с центральным колесом 5 шестерня 9.
Следовательно, в предлагаемой конструкции нланетарнои . ельницы перераспределение мощности i!, исходит не между двумя двигателями привода водила 1 и привода помоrbrri)lx барабанов 2 известных мельниц. а между водилом 1 и центральным колесом 5 Ilланетарной передачи. При этом, поскольку водило 1 и центральное колесо
5 связаны между собой регулируемой передачей 8, то, за счет возврата на ведущее водило 1 (центральное колесо 5) протекающего через ведомое центральное колесо 5 (водило 1) потока мощности, снимается or раничение на работу планетарной центробежной мельницы с положительными значениями i;i, что в свою очередь дает возможность получать близкие к нулю величины передаточного отношения мельницы К (по формуле 1), а также использовать в приводе мельницы при К< О планетарные передачи с отношением iq;< О (по формуле 1, фиг. 2 и 3). Близкие к нулю значения передаточного отношения мельницы К< О (при условии сохранения потребляемой мельницей мощности) позволяют достигать весьма больших энергий взаимодействия мелющих тел с измельчаемым материалом при относительно малых частотах .этих взаимодействий.
Поэтому, за счет регулирования передаточного отношения 1 i управляемой трансмис сии 4, для каждого измельчаемого материала всегда найдется такая величина частоты вращения nr водила 1, при которой затраты энергии на его измельчение до заданной дисперсности будут минимальными, и, за счет регулирования передаточного отноше4!178) Ф()р.>! 1/.! !f tt 3(7(Ч)(7(н !! !
11
7 ния 1;;! МП1)ав;!яс мой трансмиссии 8. Бссгла найлется такая частота врап)ения и-, >гснтра IbHot 0 колеса 5 планетарной псрсла !и. при которой лвигатель 3 будет работать под номинальной нагрузкой. Это позволяет при измельчении материалов с изменяющимися во времени прочностными характеристиками и гранулометрическич составоч постоянно отслеживать такой режим измельчения, при котороч лостигаются наименьшие затраты энергии оез потери произволительности мельницы H;IH перегрузки ес:lвигатсля. Причем, найленные, при постоя>(ствс потрсблясчой мельницей мо!цности, чннимальные энерг0331 ðàòû измельчения Iloбого материала соответствуют максимальной
IlpoH3Bo lHòåëьности мельницы по готовому продукту заланной лисперности.
Кроме того, установка одного персl улируемого )вигатсля, номинальная мощность которого влвое меньше, чем номинальная мощность:!вуx регулируемых !виг3телей известных мельниц позволяет существенно снизить стоимость преллагаемой ко.струкции мельницы.
Таким образом, прс jë3ãасчое конструктивное решение !>ланетарной центробежной мельницы за с нт изменения частоты вращения во()ила и расширения лиапазона изчснения псрслаточного отношения мельницы в области его отрицательных значений при постоянстве потребляемой чсльнилсй мощНОСТИ ПОЗВОЛЯСТ Н3ХОЛИТЬ >1 3КСИМ Xl ПРОИЗ водительности по готовому пролукту çàëанной лиспсрсности при измельчении материалов с различными физико-механическими характеристиками и гранул(>метрическим составом. При этом стоичость прс.слагасМОИ .;1(.,1 t>Ill! i!1>i <. Ч Нj(СTВСII! !0 il il ж((Ч () H )i() TH известных мельниц ран!И)й tt()()ft.>f3();!If тел ьности.
П, 13 Нс Т31) На Я I!(. НТроб(>ж На Я )I !X I I>ft lt I j
Г!СНО И<1 0(ll t)0 Litt!
I ран> ло>1стри ч(с кн )1 сост 3 во)1 1, !) <1(. н!и р(н и Я !
Иапазона 1>с гулирс>вания перс )аточного отношения мс,)ьllllljl, в области сl о Отриli 3 TC,I t>!It>t X 3 ll 3 й
Tð3íñ÷èññèåé, 3 рс гулирусх>ып;!рпн(>л II()х>ольных оара(>ннов -- с рсгу, >нр! x!()it рслачси, вхол (выхол) которон (вязан (в()лилом. а выхол (вхол1 — с цен>р!1,>ь.!и)! колесом план T31>i!oil зуб !атой пс рс L Il1>It отРицательноч Itc()OLBTo 1349782 Составитель В. Ревва Редактор Л. Зайцева Texpeд И. Верес Корректор Л. Ильин Заказ 4942/4 Тираж 573 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
