RU2354452C2 - Inertial crusher for solid materials - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention refers to equipment for material fine crumbling. The inertial crusher for solid materials consists of a hollow stator, of a charging and discharging devices and of the aggregate of crushing bodies. The crushing bodies are secured on a rotating rotor, installed in the cavity of the stator and equipped with a drive; the crushing bodies are made in form of freely rotating rollers, axes of which are installed to travel under effect of centrifugal forces into a position, which facilitates approaching or interacting of external surface of the roller with internal surface of the stator.

EFFECT: invention facilitates upgraded efficiency, varying dispersion of grinding; it also facilitates reducing dependence of grinding from humidity of source material.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике для тонкого измельчения материалов и может найти применение в энергетической, химической, горно-обогатительной отраслях промышленности, а также в индустрии строительных материалов.The invention relates to techniques for fine grinding of materials and can find application in the energy, chemical, mining and processing industries, as well as in the building materials industry.

Для оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков, известных из сведений, ставших общедоступными до даты приоритета изобретения.To assess the novelty and technical level of the claimed solution, we consider a number of technical means known to the applicant for a similar purpose, characterized by a combination of features similar to the claimed invention, known from the information that became public until the priority date of the invention.

Известны инерционные конусные мельницы, в которых применен дебалансный ротор-вибратор, центробежная сила которого регулируется и соответственно регулируется амплитуда внутреннего конуса. Такая схема привода является динамической и не имеет препятствий для сжатия слоя дробимого материала, кроме сопротивления самого слоя, поэтому степень дробления таких дробилок достигает 20. Этому способствует почти двукратное увеличение числа качаний внутреннего конуса и отсутствие повреждений привода даже при заклинивании конуса.Inertial cone mills are known in which an unbalanced rotor-vibrator is used, the centrifugal force of which is regulated and the amplitude of the inner cone is accordingly regulated. Such a drive scheme is dynamic and has no obstacles to compressing the layer of crushed material, except for the resistance of the layer itself, therefore, the degree of crushing of such crushers reaches 20. This is facilitated by an almost twofold increase in the number of swings of the inner cone and the absence of damage to the drive even when the cone is jammed.

Известна инерционная конусная мельница (патент США N4592517, В02С 2/04, 3 июня 1986 г.), содержащая опертый на фундамент через эластичные амортизаторы корпус с наружным конусом и размещенным внутри него на сферической опоре внутренним конусом, на валу которого с помощью подшипников смонтирован приводной неуравновешенный ротор, шарнирно подвешенный к сферической опоре внутреннего конуса и соединенный с двигателем через компенсационную муфту.A known inertial cone mill (US patent N4592517, В02С 2/04, June 3, 1986), comprising a housing supported by an elastic cone with an outer cone and an inner cone placed inside it on a spherical support and mounted on a shaft with a drive mounted using bearings unbalanced rotor hinged to the spherical support of the inner cone and connected to the engine through a compensation coupling.

Недостатками такой мельницы являются: отсутствие ее динамического уравновешивания, потеря 15% дробящей силы из-за малого момента инерции корпуса относительно центра сферической опоры внутреннего конуса (отсутствие массивного дна корпуса) и невозможность оптимальной регулировки дробящей силы.The disadvantages of such a mill are: the lack of its dynamic balancing, the loss of 15% of the crushing force due to the small moment of inertia of the body relative to the center of the spherical support of the inner cone (lack of a massive bottom of the body) and the impossibility of optimal adjustment of the crushing force.

Известна инерционная конусная мельница (патент США N4452401, В02С 2/04, 5 июня 1987 г.), содержащая опертый на фундамент через эластичные амортизаторы корпус, снабженный наружным конусом и размещенный внутри него на сферической опоре внутренний конус, на валу которого с помощью подшипника смонтирован приводной неуравновешенный ротор, подвешенный с возможностью вращения к валу внутреннего конуса и соединенной компенсационной муфтой с приводным двигателем.A known inertial cone mill (US patent N4452401, В02С 2/04, June 5, 1987), containing a housing supported on a foundation through elastic shock absorbers, provided with an external cone and placed inside it on a spherical support, an inner cone, on the shaft of which is mounted using a bearing an unbalanced drive rotor suspended rotatably from the shaft of the inner cone and connected by a compensation coupling to the drive motor.

При упрощении конструкции за счет устранения крупногабаритного шарнирного подвеса неуравновешенного ротора к сферической опоре внутреннего конуса упомянутая мельница сохранила все недостатки, присущие предыдущему аналогу.While simplifying the design by eliminating the large-sized articulated suspension of the unbalanced rotor to the spherical support of the inner cone, the mentioned mill retained all the disadvantages inherent in the previous analogue.

Известна конусная инерционная мельница, содержащая корпус, внутренний дробящий конус с приводным валом, опора которого выполнена в виде сферического подпятника, размещенного на корпусе с возможностью перемещения по опорной поверхности, дебаланс, смонтированный на хвостовике вала дробящего конуса и привод дебаланса. Внутренний дробящий конус дополнительно снабжен дебалансом, установленным на верхнем конце приводного вала и сопряженным с нижним дебалансом посредством промежуточного вала, смонтированного внутри приводного вала дробящего конуса. В этом устройстве камера дробления образована поверхностями с прямолинейными образующими соответственно корпуса и дробящего конуса (патент SU №1209278, 07.02.1986).Known cone inertial mill containing a housing, an internal crushing cone with a drive shaft, the support of which is made in the form of a spherical thrust bearing placed on the housing with the ability to move along the supporting surface, an unbalance mounted on the shaft end of the crushing cone and the unbalance drive. The inner crushing cone is additionally equipped with an unbalance mounted on the upper end of the drive shaft and mating with the lower unbalance by means of an intermediate shaft mounted inside the drive shaft of the crushing cone. In this device, the crushing chamber is formed by surfaces with rectilinear generators of the housing and the crushing cone, respectively (patent SU No. 1209278, 02/07/1986).

При работе устройства дробящий конус обкатывается по корпусу, причем контакт обеспечивается по всей линии образующих камеры дробления, что повышает степень сокращения материала, т.е. эффективность дробления.When the device is in operation, the crushing cone is rolled around the body, and contact is provided along the entire line of the crushing chamber generators, which increases the degree of material reduction, i.e. crushing efficiency.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции устройства, заключающегося в наличии второго дебалансного узла и промежуточного вала, соединяющего дебалансы, а также размещение верхнего дебаланса в зоне загрузки материала, что создает неудобства в обслуживании устройства.The disadvantage of this device is the complexity of the design of the device, which consists in the presence of a second unbalanced node and an intermediate shaft connecting the unbalances, as well as the placement of the upper unbalance in the material loading zone, which creates inconvenience in servicing the device.

В настоящее время наиболее распространенным типом мельниц в промышленности являются мельницы шарового типа, которые размельчают исходный продукт в закрытых камерах.Currently, the most common type of mills in the industry are ball type mills, which grind the initial product in closed chambers.

Однако эти мельницы имеют ряд общих существенных недостатков, а именно трудности классификации и градации конечного продукта, высокое потребление электричества, высокая стоимость обслуживания этих дробилок и необходимость частой замены, дорогостоящих дробящих шаров, разнообразную, случайную форму конечного продукта, а также его высокая влажность.However, these mills have a number of common significant drawbacks, namely, difficulties in classifying and grading the final product, high electricity consumption, high cost of servicing these crushers, and the need for frequent replacement, expensive crushing balls, the diverse, random form of the final product, as well as its high humidity.

Известна, например, шаровая барабанная мельница, содержащая полый футерованный барабан, загрузочное и разгрузочное устройства, разгрузочную перфорированную решетку, установленную на выходе барабана и жестко прикрепленную к нему, трубу рецикла, расположенную коаксиально барабану, а также совокупность мелющих тел (патент РФ №2291746).Known, for example, is a ball drum mill containing a hollow lined drum, a loading and unloading device, an unloading perforated grate installed at the outlet of the drum and rigidly attached to it, a recycling pipe located coaxially to the drum, and also a combination of grinding media (RF patent No. 2291746) .

Данному аналогу присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков изобретения, в связи с чем данное известное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.This analogue is inherent in the set of features closest to the set of essential features of the invention, and therefore this known technical solution is selected as a prototype of the claimed invention.

В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи получения более унифицированного по форме конечного продукта с меньшей влажностью, а также облегчения классификации конечного продукта.The present invention is based on the solution of the technical problem of obtaining a more uniform shape of the final product with lower humidity, as well as facilitating the classification of the final product.

Сущность заявляемого изобретения как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.The essence of the claimed invention as a technical solution is expressed in the following set of essential features, sufficient to achieve the above technical result provided by the invention.

Инерционная мельница для твердых материалов, содержащая полый статор, загрузочное и разгрузочное устройства, а также совокупность мелющих тел, характеризуется тем, что мелющие тела укреплены на размещенном в полости статора и снабженном приводом вращающемся роторе и выполнены в виде свободно вращающихся роликов, оси которых укреплены с возможностью перемещения под действием центробежных сил в положение, при котором обеспечивается сближение или взаимодействие наружной поверхности ролика с внутренней поверхностью статора.An inertial mill for solid materials containing a hollow stator, a loading and unloading device, as well as a set of grinding bodies, is characterized in that the grinding bodies are mounted on a rotating rotor located in the stator cavity and equipped with a drive and are made in the form of freely rotating rollers whose axes are fixed with the ability to move under the action of centrifugal forces in a position in which the approach or interaction of the outer surface of the roller with the inner surface of the stator is ensured.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.This is the totality of essential features that provides a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.

Кроме того, заявленное техническое решение имеет ряд факультативных признаков, а именно:In addition, the claimed technical solution has a number of optional features, namely:

- оси роликов могут быть размещены в вилках, установленных между щеками по меньшей мере одной жестко закрепленной на роторе катушки с возможностью перемещения относительно них под действием центробежных сил;- the axis of the rollers can be placed in the forks installed between the cheeks of at least one coil rigidly fixed to the rotor with the possibility of moving relative to them under the action of centrifugal forces;

- наружные поверхности роликов в верхней и нижней частях могут быть выполнены конусообразными;- the outer surfaces of the rollers in the upper and lower parts can be made conical;

- устройство может быть снабжено средствами, обеспечивающими минимальный зазор между наружной поверхностью роликов и внутренней поверхностью статора.- the device can be equipped with means providing a minimum clearance between the outer surface of the rollers and the inner surface of the stator.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, совокупности признаков которых совпадают с совокупностью отличительных признаков заявленного изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии условию "новизна".The applicant has not identified sources containing information about technical solutions, the combination of features of which coincide with the combination of distinctive features of the claimed invention, which allows us to conclude that it meets the condition of "novelty."

Отдельные отличительные признаки заявленного изобретения, такие как ролики, вращающийся ротор, известны из уровня техник, однако заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии данных отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат, который заключается в том, что первичное измельчение исходного материала происходит за счет отбрасывания его элементами ротора на внутреннюю стенку статора и ударного воздействия роликов, а основное измельчение производится между поверхностью роликов и внутренней поверхностью статора за счет усилия прижима роликов, создаваемого центробежными силами при вращении ротора.Certain distinctive features of the claimed invention, such as rollers, a rotating rotor, are known from the prior art, however, the applicant is not aware of any publications that would contain information on the effect of these distinctive features of the invention on the achieved technical result, which is that primary grinding the source material is due to the discarding of the rotor elements on the inner wall of the stator and the impact of the rollers, and the main grinding is done between the surface of the rollers and the inner surface of the stator due to the pressure force of the rollers created by centrifugal forces during rotation of the rotor.

В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию "изобретательский уровень".In this regard, according to the applicant, it can be concluded that the claimed technical solution meets the condition of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен разрез заявленного устройства, на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг.3 - разрез В-В по фиг 1.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a section of the claimed device, figure 2 is a section aa in figure 1, figure 3 is a section bb in figure 1.

На чертежах позициями обозначены основные детали заявленного устройства: загрузочный парубок 1, бункер 2, электродвигатель 3, опорный фланец 4, статор 5, ось ротора 6, катушка 7, вилка 8, ролик 9, ось 10 вилки, ось 11 ролика, выходная воронка 12, блок подшипников 13 оси ротора, ограничитель 14 поворота вилки.In the drawings, the positions indicate the main details of the claimed device: loading branch 1, hopper 2, electric motor 3, support flange 4, stator 5, rotor axis 6, coil 7, fork 8, roller 9, fork axis 10, roller axis 11, outlet funnel 12 , block of bearings 13 of the axis of the rotor, limiter 14 of rotation of the fork.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Электродвигатель 3, расположенный сверху бункера 2, вращает ротор 6, на котором закреплены катушки 7. Ось ротора 6 с помощью блоков подшипников 13, закрепленных в опорных фланцах 4, центрирована и закреплена относительно статора 5. На щеках катушек 7 закреплены оси 10 вилок 8. Каждая катушка 7 несет несколько вилок 8 с роликами 9, количество которых определяется конструкцией мельницы и требованиями к качеству конечного продукта. Наиболее рациональным является закрепление на каждой катушке по три вилки 8 с роликами 9. Ролики 9 свободно вращаются на осях 11, закрепленных на вилках 8.The electric motor 3, located on top of the hopper 2, rotates the rotor 6, on which the coils are fixed 7. The axis of the rotor 6 is centered and fixed relative to the stator 5 with the help of bearing blocks 13 mounted on the support flanges 4. The axes 10 of the forks 8 are fixed on the cheeks 7 of the coils 7. Each coil 7 carries several forks 8 with rollers 9, the number of which is determined by the design of the mill and the quality requirements of the final product. The most rational is to fix on each coil three forks 8 with rollers 9. The rollers 9 rotate freely on the axles 11 mounted on the forks 8.

При вращении ротора центробежные силы поворачивают вилки 8, при этом ролики 9 вплотную приближаются или прижимаются к внутренней поверхности статора 5, внутренний диаметр которого меньше, чем диаметр окружности, описываемой максимально возможный выход роликов 9. Наличие ограничителей 14 поворота вилки 8 в виде эксцентричных упоров позволяет уменьшить поворот вилок 8 в тех случаях, когда необходимо обеспечить заданный зазор между внутренней поверхностью статора 5 и роликом 9. При скорости вращения ротора около 1500 об/мин усилие прижима ролика 9 к внутренней поверхности статора 5 может превышать вес ролика в тысячу раз и может измеряться тысячами килограммов силы.When the rotor rotates, centrifugal forces rotate the forks 8, while the rollers 9 come close to or press against the inner surface of the stator 5, the inner diameter of which is smaller than the diameter of the circle described by the maximum possible exit of the rollers 9. The presence of limiters 14 for turning the fork 8 in the form of eccentric stops reduce the rotation of the forks 8 in those cases when it is necessary to provide a given clearance between the inner surface of the stator 5 and the roller 9. At a rotor speed of about 1500 rpm, the pressure of the roller 9 to the inner surface of the stator 5 can exceed the weight of the roller a thousand times and can be measured in thousands of kilograms of force.

Исходный материал непрерывно подается в загрузочный патрубок 1 и под действием собственного веса падает в бункер 2. Далее через окна опорного фланца 4 материал поступает на внешнюю сторону катушек 7, отбрасывается центробежными силами на внутреннюю поверхность статора 5 и поступает к роликам 9, которые вращаются со скоростью нескольких десятков м/с. Первичное измельчение исходного материала происходит в результате ударного воздействия роликов 9 на исходный материал. Далее исходный материал попадает между поверхностью роликов 9 и внутренней поверхностью статора 5, где происходит основное его измельчение за счет центробежного усилия прижима ролика 9. Все ролики 9 закреплены на вилках 8 независимо друг от друга, поэтому неравномерность толщины слоя измельчаемого материала на одном ролике 9 не сказывается на работе других роликов 9.The source material is continuously fed into the loading pipe 1 and, under the influence of its own weight, falls into the hopper 2. Then, through the windows of the support flange 4, the material enters the outer side of the coils 7, is discarded by centrifugal forces on the inner surface of the stator 5, and enters the rollers 9, which rotate at a speed several tens of m / s. Primary grinding of the starting material occurs as a result of the impact of the rollers 9 on the starting material. Further, the source material falls between the surface of the rollers 9 and the inner surface of the stator 5, where its main grinding occurs due to the centrifugal pressure of the roller 9. All the rollers 9 are mounted on the forks 8 independently of each other, so the uneven thickness of the layer of material being ground on one roller 9 is not affects the work of other videos 9.

Для получения более тонкого помола внутри статора может быть установлено несколько аналогичным образом выполненных катушек 7 с роликами 9. Постепенно просыпаясь между ними, исходный материал приобретает требуемую дисперсность, попадает в выходную воронку 12 и покидает мельницу.To obtain finer grinding, several similarly made coils 7 with rollers 9 can be installed inside the stator. Gradually waking up between them, the source material acquires the required dispersion, enters the outlet funnel 12 and leaves the mill.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения. Заявленный способ может быть реализован с использованием известных технических средств, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие условию «промышленная применимость».The possibility of industrial application of the claimed technical solution is confirmed by the known and described in the application by means of which it is possible to carry out the invention in the form described in the claims. The claimed method can be implemented using well-known technical means, which determines, according to the applicant, its compliance with the condition of "industrial applicability".

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества;Using the claimed solution in comparison with all known means of a similar purpose provides the following advantages;

- большую производительность;- great performance;

- возможность изменения дисперсности помола:- the possibility of changing the dispersion of the grinding:

- меньшую зависимость помола от влажности исходного материала;- less dependence of grinding on the moisture content of the starting material;

- надежность и большой срок наработки на отказ.- reliability and long MTBF.

Claims (4)

1. Инерционная мельница для твердых материалов, содержащая полый статор, загрузочное и разгрузочное устройства, а также совокупность мелющих тел, отличающаяся тем, что мелющие тела укреплены на размещенном в полости статора и снабженном приводом вращающемся роторе и выполнены в виде свободно вращающихся роликов, оси которых укреплены с возможностью перемещения под действием центробежных сил в положение, при котором обеспечивается сближение или взаимодействие наружной поверхности ролика с внутренней поверхностью статора.1. Inertial mill for solid materials, containing a hollow stator, loading and unloading devices, as well as a set of grinding bodies, characterized in that the grinding bodies are mounted on a rotating rotor located in the stator cavity and equipped with a drive and made in the form of freely rotating rollers, the axes of which reinforced with the ability to move under the action of centrifugal forces in a position in which the approach or interaction of the outer surface of the roller with the inner surface of the stator is ensured. 2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что оси роликов размещены в вилках, установленных между щеками по меньшей мере одной жестко закрепленной на роторе катушки с возможностью перемещения относительно них под действием центробежных сил.2. The mill according to claim 1, characterized in that the axis of the rollers are placed in forks installed between the cheeks of at least one coil rigidly fixed to the rotor with the possibility of moving relative to them under the action of centrifugal forces. 3. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что наружные поверхности роликов в верхней и нижней частях выполнены конусообразными.3. The mill according to claim 1, characterized in that the outer surfaces of the rollers in the upper and lower parts are conical. 4. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена средствами, обеспечивающими минимальный зазор между наружной поверхностью роликов и внутренней поверхностью статора. 4. The mill according to claim 1, characterized in that it is equipped with means providing a minimum clearance between the outer surface of the rollers and the inner surface of the stator.

Images