Центробежная мельница

 

Использование: измельчение твердых материалов. Сущность изобретения: мельница содержит корпус 1, загрузочную течку 2, разгрузочную течку 3, подводящие патрубки 4, отводящие патрубки 5, разгонный ротор 6, концентрично расположенное с зазором относительно ротора отбойное кольцо 7, окружающую последнее камеру подъема мелкой фракции 8 и установленное в верхней части камеры сепарирующее кольцо 9. Отбойное кольцо 7 имеет С-образное самофутерующееся поперечное сечение и установлено с возможностью вращения в противоположном ротору направлении с зазором, равном 0,7 высоты полости отбойного кольца. Сепарирующее кольцо 9 выполнено в виде плоского диска из радиальных спиц. Исходный материал подается через загрузочную течку 2 в центр вращающегося ротора 6, где он разгоняется и, вылетев из ротора, разрушается посредством, преимущественно, истирания о слой материала на самофутерующейся отбойной поверхности отбойного кольца 7, которое вращается в противоположном ротору направлении. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для измельчения твердых материалов, преимущественно брикетов, получаемых способом измельчения цементного клинкера, цементной сырьевой смеси, гранулированного доменного шлака, угля, железной руды и другого минерального сырья путем сжатия слоя материала высоким давлением в валковых измельчителях, и может быть использовано в строительной, горнорудной и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измельчения материала, содержащее цилиндрический корпус с входной течкой, в котором на горизонтальном валу установлен ротор с концентричными рядами мелющих элементов, между которыми размещены ряды мелющих элементов статора, отверстие для отвода мелкой фракции, камеру завихрения с отверстиями для подвода воздуха и отвода грубой фракции, выполненными на периферии корпуса камеры завихрения, при этом отверстие для отвода мелкой фракции размещено соосно ротору, а на цилиндрической части корпуса смонтирована спиральная направляющая.

Недостатком данного устройства являются большие габариты, низкая эффективность при измельчении мелких фракций материала.

Известен измельчитель, который содержит корпус с противоположно вращающимися внутри него роторными кольцами с ребрами, образующими камеры измельчения; ребра расположены под отрицательным углом к направлению вращения роторных колец, количество ребер на роторных кольцах увеличивается к разгрузке материала.

Недостатком данного измельчителя является высокий абразивный износ рабочих элементов и низкая эффективность измельчения мелких фракций при повышенных энергозатратах.

Известно устройство для измельчения материала, содержащее вращающийся корпус и соосно расположенные в нем друг под другом камеры дробления с вертикальным питателем, переходящим в горизонтальные патрубки, направленные перпендикулярно к отбойным элементам, и камеру измельчения с разгрузочным приспособлением; отбойные элементы выполнены в виде дробящих плит, жестко закрепленных на стенках камеры дробления, загрузочное приспособление выполнено в виде сообщаемого с воздуховодной системой пустотелого вала с перфорированным наконечником, установленным на участке сопряжения камер дробления и измельчения.

Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность размола мелких фракций материала, необходимо улучшить процесс самоизмельчения.

Известно устройство для измельчения и разделения материала, содержащее корпус с входными, выходными патрубками, ротор с лопатками и кожух в виде усеченного конуса, установленный концентрично внутри конуса, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности измельчения и разделения материала оно снабжено расположенными концентрично и последовательно за кожухом с зазорами обоймой, ступенчатой обечайкой с лопаточной решеткой и защитным экраном, отогнутым в сторону лопаточной решетки, причем меньшее основание кожуха снабжено направляющим элементом, большее - диафрагмой, а в выходных патрубках смонтированы затворы; при этом ступенчатая обечайка выполнена в виде двух концентрично расположенных цилиндров, соединенных перегородкой.

Недостатками данного устройства, принятого за прототип, являются высокий абразивный износ рабочих элементов, недостаточная эффективность измельчения мелких фракций и повышение энергозатраты.

Целью изобретения являются повышение эффективности измельчения и сепарации при снижении энергозатрат, а также повышение срока службы рабочих органов.

Достигается поставленная цель тем, что в предлагаемой мельнице, содержащей корпус, загрузочную и разгрузочную течки, подводящие и отводящие патрубки, разгонный ротор, концентрично расположенное с зазором относительно ротора отбойное кольцо, окружающую последнюю камеру подъема мелкой фракции и установленное в верхней части камеры сепарирующее кольцо, последнее выполнено в виде плоского диска из радиальных спиц, а отбойное кольцо имеет С-образное самофутерующееся поперечное сечение и установлено с возможностью вращения в противоположном ротору направлении, при этом величина зазора между ротором и отбойным кольцом равна 0,7 высоты полости отбойного кольца.

Исполнение сепарирующего кольца в виде плоского диска из радиальных спиц обусловлено снижением энергозатрат на его вращение за счет более низкого аэродинамического сопротивления спиц по сравнению с лопастями крыльчаток. При этом установлено, что опытное сопоставление возможностей сепарации лопастей крыльчаток и альтернативного варианта-прутьев круглого сечения, показало эквивалентную их эффективность. Кроме того, прутья круглого сечения оказались более долговечными в эксплуатации за счет лучшей сопротивляемости абразивному износу по сравнению с плоскими лопастями крыльчаток.

Сепарирующее кольцо, имеющее С-образное самофутерующееся поперечное сечение и установленное с возможностью вращения в противоположном ротору направлении, обеспечивает положительный эффект по следующим соображениям: в результате встречного движения частиц материала, вылетающих из разгонного ротора и находящихся на самофутерующейся поверхности отбойного кольца, расположенных относительно друг друга с минимально возможным зазором, обеспечиваются условия для измельчения материала способом истирания, который является наиболее эффективным при разрушении преимущественно мелкозернистых материалов, например, цементного клинкера после предварительного его измельчения путем сжатия слоя материала высоким давлением в пресс-валковых измельчителях. Кроме того, при встречном вращении разгонного ротора и отбойного кольца повышается эффективность измельчения за счет увеличения относительной скорости взаимодействующих частиц материала; величина зазора (А) между ротором и отбойным кольцом обусловлена ниже следующими соображениями.

Чтобы при работе мельницы ротор не касался самофутерующейся поверхности отбойного кольца (во избежании взаимного трения), должно быть выполнено следующее условие: A≥Н˙tgα, где А - зазор между наружным диаметром ротора и внутренним диаметром отбойного кольца; Н - высота открытой полости С-образного поперечного сечения отбойного кольца; α- угол откоса материала на самофутерующейся поверхности вращающегося отбойного кольца.

На частицу материала, находящуюся на самофутерующейся поверхности отбойного кольца (см. фиг. 3), действует центростремительная сила F_ц и сила тяжести G, при этом: F_ц = F_ц= G = m ˙g, где m - масса частицы; v - линейная скорость частицы, равная окружной скорости самофутерующейся поверхности отбойного кольца; R - средний радиус самофутерующейся поверхности отбойного кольца; g - ускорение свободного падения частицы материала.

Частица материала может перемещаться по самофутерующейся поверхности отбойного кольца при условии:
Т ≥ F_тр, где Т - проекция на плоскость откоса самофутерующейся поверхности отбойного кольца действующих на частицу сил (F_ц и G);
F_тр - сила сопротивления перемещению частицы по откосу (сила трения).

При этом:
Т= F_ц˙sinα<N>+G˙cosα<N>;
F_тр= f˙F_цcosα-G˙sinα, где f - коэффициент трения частицы материала по самофутерующейся поверхности отбойного кольца.

Учитывая большую разницу значений центростремительной силы и силы тяжести (F_ц > >G), воздействующих на частицу материала, сила тяжести G из расчета исключается.

Тогда:
F_ц˙sinα≥F_ц˙f˙cosα или
sinα≥f˙cosalpha<N>
При трении цементного клинкера по клинкеру f = 0,5-0,7.

Приняв f = 0,7, получим:
tg α≥ 0,7
α = 35^о
Зазор между ротором и отбойным кольцом должен быть равен:
A≥Н˙tg35^o≥0,7˙Н
Исходя из выше изложенного, принято:
А = 0,7 Н.

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая центробежная мельница; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - камера помола.

Мельница содержит корпус 1, загрузочную течку 2, разгрузочную течку 3, подводящие патрубки 4, отводящие патрубки 5. разгонный ротор 6, отбойное кольцо 7, камеру подъема мелкой фракции 8, сепарирующее кольцо 9.

Предлагаемая центробежная мельница работает следующим образом.

Исходный материал подается через загрузочную течку 2 в центр вращающегося в заданном направлении разгонного ротора 6, где он разгоняется и, вылетев из ротора, разрушается посредством, преимущественно, истирания о слой материала на самофутерующейся поверхности отбойного кольца 7, которое вращается, например, через планетарную передачу 10 в противоположном разгонному ротору направлении. Измельченный материал под действием силы тяжести по внутреннему конусу корпуса 1 ссыпается вниз в сепарационную камеру 11, где просеивается тонким кольцевым потоком через перпендикулярную струю циркулирующего воздуха, который отделяет мелкую фракцию от недоизмельченного материала. Последний поступает в бункер 12 и через выгрузочный патрубок 13 и разгрузочную течку 3 направляется на повторное измельчение. Мелкая фракция материала циркулирующим воздушным потоком транспортируется через камеру подъема мелкой фракции 8 и вращающееся сепарирующее кольцо 9 в отводящие патрубки 5. При этом через сепарирующее кольцо проходит только часть мелкой фракции, т. к. более крупные ее частицы, движущиеся в восходящем воздушном потоке с меньшей скоростью, отбрасываются спицами 14 сепарирующего кольца к стенкам корпуса и когда теряют центробежный импульс, ссыпаются под действием силы тяжести в бункер 12 вместе с недоизмельченным материалом. Изменяя за счет количества спиц ширину радиальных щелей сепарирующего кольца и регулируя циркулирующий воздушный поток, можно сдвигать границы сепарации в сторону мелких фракций или загрублять готовый продукт.

Циркулирующий воздушный поток создается вентилятором, расположенным вне мельницы, а готовый продукт осаждается из него в выносных циклонах.

Использование предлагаемого изобретения позволит значительно повысить эффективность измельчения и сепарации, снизить энергозатраты, а также повысить срок службы рабочих органов. (56) Авторское свидетельство СССР N 1577139, кл. В 02 С 13/22, 1985.

Авторское свидетельство СССР N 1187873, кл. В 02 С 13/14, 1984.

Авторское свидетельство СССР N 1168284, кл. В 02 С 13/14, 1984.

Формула изобретения

1. ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МЕЛЬНИЦА, содержащая корпус, загрузочную и разгрузочную течки, подводящие и отводящие патрубки, разгонный ротор, концентрично расположенное с зазором относительно ротора отбойное кольцо, окружающую последнее камеру подъема мелкой фракции и установленное в верхней части камеры сепарирующее кольцо, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процессов измельчения и сепарации при снижении затрат, а также повышения срока службы рабочих органов, сепарирующее кольцо выполнено в виде плоского диска из радиальных спиц, а отбойное кольцо имеет С-образное сечение и установлено с возможностью вращения в противоположном ротору направлении.

2. Мельница по п. 1, отличающаяся тем, что величина зазора между ротором и отбойным кольцом равна 0,7 высоты полости отбойного кольца.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3