Патент на изобретение №2279923

(54) БАРАБАННАЯ МЕЛЬНИЦА

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для измельчения материалов. Барабанная мельница содержит загрузочное и разгрузочное устройства, решетки, которые неподвижно соединены с корпусом, футеровочные износостойкие элементы которого выполнены полыми и расположены по винтовой линии рядами. Футеровочный элемент каждого ряда имеет отверстия на внешней стороне. В корпусе неподвижно параллельно друг другу установлены перфорированные эллипсные сегменты, которые наклонены к продольной оси корпуса и закрыты с противоположных друг другу сторон параллельными им и повторяющими их форму крышками с образованием между эллипсными сегментами и крышками закрытых полостей, сообщенных с винтовыми каналами. Направление криволинейной образующей противоположно направлению винта каналов и совпадает с направлением вращения корпуса. Изобретение позволяет повысить эффективность измельчения. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к оборудованию для тонкого измельчения материалов, в частности к барабанными мельницам, оснащенным внутримельничными классифицирующими и энергообменными устройствами, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в горной, химической и других отраслях промышленности.

Известен аналог заявленного изобретения – «Трубная шаровая мельница» [А.С. СССР №1404110 В 02 С 17/06. БИ №23, 1988]. Устройство представляет собой трубную шаровую мельницу, предназначенную для тонкого измельчения твердых материалов, содержащую барабан с бронефутеровкой, установленные в его загрузочной и разгрузочной частях на диаметрально противоположных сторонах наклоненные к продольной оси барабана эллипсные сегменты. Образующие сегментов наклонены к малой оси эллипсных контуров под углом, превышающим угол естественного откоса мелющих тел в местах установки эллипсных сегментов. Направление вращения барабана, со стороны загрузки, совпадает с направлением наклона образующих эллипсных сегментов.

Недостатком этой мельницы является то, что по мере образования кондиционных фракций материала на поверхностях эллипсных сегментов, взаимодействующих с мелющей средой, они не выводятся из зоны измельчения, переизмельчаются. Наличие в мельнице переизмельченного материала затрудняет поступление исходного, снижает эффективность воздействия мелющих тел на неизмельченные частицы. Наклон образующих эллипсных сегментов к малой оси эллипсных контуров снижает эффективность их воздействия на мелющую среду.

Известен ближайший аналог (прототип) заявленного изобретения, как наиболее близкий по совокупности существенных признаков – «Барабанная мельница» [А.С. СССР №1473843 В 02 С 17/22. БИ №15, 1989]. Устройство представляет собой барабанную мельницу, содержащую загрузочное устройство и разгрузочное устройство с решеткой, цилиндрический корпус, футерованный износостойкими полыми и открытыми по торцам элементами, расположенными по винтовой линии рядами с образованием в каждом ряду сквозного канала. Один элемент каждого ряда имеет отверстия на внешней стороне.

Недостатком этой мельницы является то, что винтовые каналы, являясь сквозными, открыты со стороны загрузочного устройства и поступивший в мельницу материал будет частично попадать в них и транспортироваться в некондиционном состоянии в разгрузочное устройство, тем самым снижая качество готового продукта. Открытые, со стороны соседних винтовых рядов торцы полых футеровочных элементов каждого ряда образуют дополнительные каналы в футеровочных элементах, пересекающие винтовые и затрудняющие перемещение попавшего в полости через отверстия в футеровочных элементах материала к разгрузочному устройству. Выполнение только одного из футеровочных элементов каждого ряда с отверстиями на внешней стороне не способствует эффективному выделению кондиционного материала в винтовые каналы. Так, при поступлении в цементную мельницу D×L=3,2×15 м клинкера с максимальным размером куска d_max=(40÷45)·10^-3 м на расстоянии двух метров от загрузочного устройства количество кондиционного продукта (d_конд<8·10^-5 м) составляет около 22%. Частицы размером d_1,25<1,25·10^-3 м – около 90%. Наличие большого количества мелких фракций материала в мельнице требует развитой классифицирующей поверхности.

При направлении винта сквозных каналов в футеровочных элементах, со стороны загрузочного устройства, в сторону, совпадающую с направлением вращения корпуса, материал, попавший через отверстия футеровочных элементов в сквозные винтовые каналы, будет транспортироваться по ним к загрузочному устройству. Это приведет к «забиванию» каналов этим материалом.

Мелющие тела в корпусе движутся преимущественно только в поперечном направлении. В среде мелющих тел находятся так называемые «застойные зоны» с малой подвижностью мелющих тел. В них включается до 45% мелющей загрузки. Целесообразно интенсифицировать ее движение.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения материала в барабанной мельнице за счет интенсификации воздействия мелющих тел на измельчаемый материал установленными в мельнице эллипсными сегментами и выделения из измельчаемого материала фракций определенных размеров по мере их образования.

Это достигается тем, что в барабанной мельнице, включающей загрузочное устройство и разгрузочное устройство с решеткой, неподвижно соединенные с цилиндрическим корпусом, футерованным изнутри износостойкими полыми и открытыми по торцам элементами, расположенными по винтовой линии рядами с образованием в каждом ряду винтового канала, сообщающегося с разгрузочным устройством и одним элементом каждого ряда, имеющим отверстия на внешней стороне, согласно предлагаемому решению в корпусе, неподвижно по отношению к нему, у загрузочного и разгрузочного устройств на диаметрально противоположных сторонах параллельно друг другу установлены перфорированные, наклоненные к продольной оси корпуса эллипсные сегменты. Эллипсные сегменты ограничены их торцами, проходящими через большие оси эллипсных контуров сегментов и футеровочными элементами, закрыты с противоположных друг другу сторон параллельными им и повторяющими их форму крышками, неподвижно прикрепленными к эллипсным сегментам по торцевым частям с образованием между эллипсными сегментами и крышками закрытых полостей, сообщающихся с винтовыми каналами. Торцы футеровочных элементов каждого ряда закрыты со стороны соседних рядов. Винтовые каналы закрыты со стороны загрузочного устройства. Направление криволинейной образующей расположенного возле него эллипсного сегмента, со стороны загрузочного устройства, в сторону от удаленной от загрузочного устройства части эллипсного сегмента к приближенной к нему, противоположно направлению винта каналов, образованных футеровочными элементами, и совпадает с направлением вращения корпуса.

На внешней стороне всех футеровочных элементов могут быть выполнены отверстия. Отверстия в эллипсных сегментах могут быть выполнены с расширением в сторону крышек, а ширина или диаметр отверстий в эллипсных сегментах могут, соответственно, быть равны ширине или диаметру отверстий, выполненных в футеровочных элементах.

На фиг.1 и 2 изображены продольные разрезы барабанной мельницы. На фиг.3 и 4 – разрезы корпуса мельницы в местах установки эллипсных сегментов. На фиг.5 – поперечный разрез корпуса мельницы у места его соединения с загрузочным устройством. На фиг.6 и 7 – выносные элементы эллипсных сегментов.

Барабанная мельница состоит из загрузочного устройства 1, разгрузочного устройства 2 с решеткой 3, соединенных неподвижно, например, на болтах, с цилиндрическим корпусом 4, футерованным изнутри износостойкими полыми и открытыми по торцам футеровочными элементами 5, которые расположены по винтовой линии 6 рядами с образованием в каждом ряду винтового канала 7, сообщающегося с разгрузочным устройством 2. Винтовые каналы 7 закрыты, например заглушками 8, со стороны загрузочного устройства 1. Один футеровочный элемент каждого ряда имеет отверстия 9 на внешней стороне. Для повышения эффективности процесса классификации все футеровочные элементы 5 могут выполняться с отверстиями на внешней стороне. В корпусе 4, неподвижно по отношению к нему, у загрузочного устройства 1 и разгрузочного устройства 2 на диаметрально противоположных сторонах параллельно друг другу установлены, например через опирание на футеровочные элементы 5, перфорированные, наклоненные к продольной оси корпуса эллипсные сегменты 10 и 11. Эллипсные сегменты 10 и 11 ограничены футеровочными элементами 5 по криволинейным образующим 12 и 13 и торцами 14 и 15 самих эллипсных сегментов, проходящими через большие оси 16 и 17 эллипсных контуров эллипсных сегментов, и имеют высоту стрелки сегмента h. Эллипсные сегменты 10 и 11 закрыты с противоположных друг другу сторон параллельными и повторяющими их форму крышками 18 и 19, соответственно. Крышки неподвижно прикреплены к эллипсным сегментам по торцевым частям, например сваркой, через вставки 20 и 21, выполненные, например, в форме пластин. Крышки 18 и 19 образуют с эллипсными сегментами 10 и 11 закрытые полости 22 и 23, соответственно. Полости сообщаются с винтовыми каналами 7. Направление криволинейной образующей 12 эллипсного сегмента 10, со стороны загрузочного устройства 1, в сторону от удаленной от загрузочного устройства части к приближенной к нему, противоположно направлению винта каналов 7 в футеровочных элементах 5. Отверстия 24 и 25 в эллипсных сегментах 10 и 11, соответственно, могут выполняться с расширением в сторону крышек 18 и 19, соответственно. Это необходимо для облегчения прохождения через них материала в полости 22 и 23. Форма отверстий 9 в футеровочных элементах и отверстий 24 и 25 в эллипсных сегментах 10 и 11 в зависимости от конструктивных особенностей барабанной мельницы может выполняться квадратной, прямоугольной или круглой, а ширина или диаметр отверстий 9 должны быть равными ширине или диаметру отверстий 24 и 25. Это необходимо для того, чтобы из измельчаемого материала выделялись частицы требуемой крупности.

Мельница работает следующим образом. Футерованный цилиндрический корпус 4 мельницы, неподвижно соединенный с загрузочным 1 и разгрузочным 2 устройствами, приводится во вращение приводом (не показан). Материал, предназначенный для помола, например цементный клинкер, поступает в загрузочное устройство 1, подается им в футерованный цилиндрический корпус 4, который загружен мелющими телами, например шарами (не показаны), и подвергается измельчению. При повороте корпуса 4 на угол от 0 до 180° эллипсный сегмент 10 воздействует на шароматериальную среду в направлении к эллипсному сегменту 11. При повороте корпуса на угол от 180 до 360° эллипсный сегмент 11, в свою очередь, воздействует на шароматериальную среду в обратном направлении к эллипсному сегменту 10. Эллипсные сегменты 10 и 11 наклонены к продольной оси корпуса, например, под углом 50-70°. При этом мелющей среде с распределенным в ней измельчаемым материалом сообщается движение не только в поперечном, но и продольном направлениях. Происходит разрушение застойных зон в мелющей среде. В застойные зоны в обычных условиях могут вовлекаться до 45% мелющих тел. Все это интенсифицирует движение мелющих тел и их воздействие на измельчаемый материал, тем самым повышает эффективность процесса его измельчения. Удаление эллипсных сегментов 10 и 11 в стороны от загрузочного и разгрузочного устройств приведет к образованию между загрузочным устройством 1 и эллипсным сегментом 10, разгрузочным устройством 2 и эллипсным сегментом 11 зон с уменьшенными коэффициентами заполнения мелющих тел и невысокой их подвижностью. Изменение направления криволинейной образующей 12, расположенного возле загрузочного устройства 1 эллипсного сегмента 10, со стороны загрузочного устройства, в сторону от приближенной к нему части эллипсного сегмента к удаленной от него, приведет к интенсивному воздействию эллипсных сегментов 10 и 11 на мелющую загрузку в направлениях к загрузочному 1 и разгрузочному 2 устройствам, соответственно. Это вызовет затруднение поступления исходного материала в футерованный корпус 4, проброс в разгрузочное устройство некондиционного материала, уменьшит коэффициент загрузки мелющих тел между эллипсными сегментами 10 и 11. Указанные особенности снизят эффективность измельчения материала в мельнице, приведут к снижению качества готового продукта. Ограничение эллипсных сегментов 10 и 11 футеровочными элементами 5 и торцами 14 и 15, соответственно, позволит обеспечить максимальное воздействие эллипсных сегментов на шароматериальную среду. При изменении положения торцов 14, 15 и футеровочных элементов 5, ограничивающих поверхности эллипсных сегментов 10 и 11 в сторону уменьшения стрелки сегмента h, соответственно уменьшатся поверхности эллипсных сегментов, воздействующих на шароматериальную среду, и снизится эффективность процесса измельчения материала. Изменение положения торцов 14 и 15 эллипсных сегментов 10 и 11 в сторону увеличения стрелки сегмента h или их поворот относительно больших осей 16 и 17 эллипсных контуров сегментов соответственно, приведет к образованию у эллипсных сегментов 10 и 11 поверхностей, обеспечивающих воздействие на шароматериальную среду в направлениях к загрузочному устройству 1 и разгрузочному устройству 2, соответственно, В результате шары вместе с материалом будут пробрасываться в загрузочное и разгрузочное устройства мельницы. Это приведет к затруднению подачи в мельницу исходного материала и “загрублению” выходящего из мельницы материала.

Образующиеся в процессе измельчения материала частицы, размеры которых меньше ширины (диаметра) отверстий 9 в футеровочных элементах 5, попадают через них в винтовые каналы 7 и транспортируются по ним в разгрузочное устройство 2. Своевременное выведение кондиционного продукта из зоны измельчения устраняет его переизмельчение, способствует повышению эффективности процесса измельчения. Эффективность классификации пропорциональна величине классифицирующей поверхности, поэтому целесообразно максимальное использование футеровочных элементов с отверстиями на внешней стороне.

Кроме того, на поверхностях эллипсных сегментов 10 и 11 при их взаимодействии с шароматериальной загрузкой осуществляется измельчение материала. Частицы материала, находящиеся на их поверхностях и достигшие кондиционного размера, выводятся через отверстия 24 и 25 в эллипсных сегментах 10 и 11 в полости 22 и 23, образованные эллипсными сегментами 10 и 11 и их крышками 18 и 19. Крышки 18 и 19 неподвижно закреплены к эллипсным сегментам 10 и 11, например через вставки 20 и 21 соответственно, и ссыпаются по ним в винтовые каналы 7. Отверстия 24 и 25 в эллипсных сегментах 10 и 11 расширяются в сторону соответствующих им крышек 18 и 19 и имеют ширину или диаметр, соответственно равными ширине или диаметру отверстий 9 в футеровочных элементах 5, Выполнение отверстий с параллельными стенками может затруднить прохождение материала через них, а выполнение сужающимися может привести к «забиванию» отверстий материалом и снижению их классифицирующей способности. Ширина или диаметр отверстий 9 в футеровочных элементах 5 и отверстий 24 и 25 в эллипсных сегментах 10 и 11 имеют одинаковую величину, которая определяется максимальным размером частиц готового продукта. Выполнение отверстий 9 в футеровочных элементах 5 шириной или диаметром, отличными от ширины или диаметра отверстий 24 и 25 в эллипсных сегментах 10 и 11, снизит эффективность прохождения через них частиц материала, достигших кондиционного размера. Максимальный размер частиц определяется технологическим регламентом предприятия, эксплуатирующим мельницу.

Материал, поступивший через отверстия 24 и 25 в эллипсных сегментах 10 и 11 в полости 22 и 23, попадает через них в винтовые каналы 7 и транспортируется последними в разгрузочное устройство 2. Материал, находящийся в мельнице, неизмельченный до необходимых размеров и не прошедший через указанные отверстия, за счет подпора поступающего из загрузочной части исходного материала продвигается к решетке 3 и по мере разрушения проходит через нее в разгрузочное устройство 2.

Со стороны загрузочного устройства 1 винтовые каналы 7 закрыты, например, заглушками 8. Это позволит предотвратить попадание некондиционного материала в винтовые каналы и исключить «загрубление» им готового продукта.

Торцы футеровочных элементов 5 каждого винтового ряда, закрытые со стороны соседних винтовых рядов, способствуют транспортированию кондиционного материала по винтовым каналам 7 в разгрузочное устройство 2. В случае расположения футеровочных элементов 5 рядами по винтовым линиям 6 с открытыми со стороны соседних винтовых рядов торцами в них появляются дополнительные каналы, пересекающие винтовые каналы 7. При вращении корпуса 4 часть материала, проходящего через отверстия 9 в футеровочных элементах 5 и через отверстия 24 и 25 в эллипсных сегментах 10 и 11 в полости 22 и 23, образованные эллипсными сегментами 10 и 11 и их крышками 18 и 19, будет перемещаться по указанным дополнительным каналам, препятствуя перемещению материала по винтовым каналам 7 в разгрузочную часть 2. Это снизит транспортирующую способность винтовых каналов 7 и может привести к «забиванию» винтовых каналов в футеровочных элементах 5 и полостей 22 и 23 в эллипсных сегментах 10 и 11 непрерывно поступающим материалом через отверстия 9 и 24, 25 в футеровочных элементах и эллипсных сегментах, соответственно.

При направлении винта каналов 7, образованных футеровочными элементами 5 в сторону, противоположную направлению вращения корпуса мельницы, материал, попавший в винтовые каналы через отверстия 9 в футеровочных элементах и сообщающиеся с ними полости 22 и 23 через отверстия 24 и 25 в эллипсных сегментах 10 и 11, будет беспрепятственно транспортироваться в разгрузочное устройство 2.

При направлении винта каналов 7, образованных футеровочными элементами 5 в сторону, совпадающую с направлением вращения корпуса мельницы, материал, попавший в винтовые каналы, будет транспортироваться к загрузочному устройству 1, что приведет к «забиванию» винтовых каналов 7 материалом и снижению эффективности работы мельницы.

Таким образом, конструкция барабанной мельницы позволяет интенсифицировать воздействие мелющих тел на измельчаемый материал и выделять из измельчаемого материала фракции требуемых размеров по мере их образования. Это позволит повысить эффективность процесса измельчения материала в мельнице.

Формула изобретения

1. Барабанная мельница, включающая загрузочное устройство и разгрузочное устройство с решеткой, неподвижно соединенные с цилиндрическим корпусом, футерованным изнутри износостойкими полыми и открытыми по торцам элементами, расположенными по винтовой линии рядами с образованием в каждом ряду винтового канала, сообщающегося с разгрузочным устройством и одним элементом каждого ряда, имеющим отверстия на внешней стороне, отличающаяся тем, что в корпусе неподвижно по отношению к нему у загрузочного и разгрузочного устройств на диаметрально противоположных сторонах параллельно друг другу установлены перфорированные, наклоненные к продольной оси корпуса эллипсные сегменты, ограниченные их торцами, проходящими через большие оси эллипсных контуров сегментов, и футеровочными элементами, закрытые с противоположных друг другу сторон параллельными им и повторяющими их форму крышками, неподвижно прикрепленными к эллипсным сегментам по торцевым частям с образованием между эллипсными сегментами и крышками закрытых полостей, сообщающихся с винтовыми каналами, торцы футеровочных элементов каждого ряда закрыты со стороны соседних рядов; винтовые каналы закрыты со стороны загрузочного устройства, а направление криволинейной образующей расположенного возле него эллипсного сегмента со стороны загрузочного устройства в сторону от удаленной от загрузочного устройства части эллипсного сегмента к приближенной к нему противоположно направлению винта каналов, образованных футеровочными элементами, и совпадает с направлением вращения корпуса.

2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что все футеровочные элементы имеют отверстия на внешней стороне, отверстия в эллипсных сегментах выполнены с расширением в сторону крышек, а ширина или диаметр отверстий в эллипсных сегментах соответственно равны ширине или диаметру отверстий, выполненных в футеровочных элементах.

РИСУНКИ