RU2813177C1 - Mixing mill - Google Patents

Abstract

FIELD: grinding materials in liquid media.

SUBSTANCE: invention can be used in paint, pharmaceutical, chemical and other industries. The mixing mill comprises a drive, a housing 1 with covers 2 and 4, loading 3 and unloading 6 openings, an output separator 14 and a rotatable shaft 7 installed in the housing, with fixedly mounted, paired helical blades 8 and 9, 10 and 11, 12 and 13. In each of the pairs located in opposite directions with the beginnings 15, 16, 17, 18, 19, 20 of the laps 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 of propeller blades, which are rotated relative to each other, in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft 7, and having in each pair of blades the direction of entry of the propeller blades 9, 11, 13, close to the separator, opposite from the side of the separator 14 to the direction of shaft rotation. The screw blades 8, 9, 10, 11, 12, 13 are made in the form of multi-start blades in each pair with equal screw pitch t and length L=t/2n, where n is the number of propeller laps of multi-start blades. The propeller pitch t of each subsequent pair and the distance l between the multi-lap blades in these pairs decrease towards the separator 14. The number of propeller laps in each pair of multi-start blades increases towards the separator. In each pair of multi-laps blades, the beginnings of their propeller laps in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft are rotated at an angle relative to each other α = 0°/n…180°/n.

EFFECT: increased productivity and reduced specific energy consumption.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области технологического оборудования для помола материалов, в частности, в жидких средах. Оно может быть использовано в лакокрасочной, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of technological equipment for grinding materials, in particular in liquid media. It can be used in paint, pharmaceutical, chemical and other industries.

Известен аналог изобретения – шаровая мельница с мешалкой [патент BY №19532 C1, МПК В 02C 17/16, B 02B 15/12, Шаровая мельница с мешалкой. / Козловский В.И., Вайтехович П.Е. (БССР). Белорусский государственный технологический университет (BY). - №20121354, заявл. 26.09.2012., опубл. 30.04.2014 г.]. Мельница включает корпус, внутренняя поверхность которого снабжена волнистой футеровкой, образованной набором колец, входной патрубок, установленный соосно корпуса вращающийся вал, на который насажены поочередно наклоненные в разные стороны перфорированные диски, наклонённые относительно вала под углом 45-90°, сепаратор, циркуляционный патрубок и выходной патрубок с сетчатым фильтром.An analogue of the invention is known - a ball mill with a stirrer [patent BY No. 19532 C1, IPC B 02C 17/16, B 02B 15/12, Ball mill with a stirrer. / Kozlovsky V.I., Vaitekhovich P.E. (BSSR). Belarusian State Technological University (BY). - No. 20121354, application. 09/26/2012, publ. 04/30/2014]. The mill includes a body, the inner surface of which is equipped with a wavy lining formed by a set of rings, an inlet pipe, a rotating shaft installed coaxially with the body, on which perforated disks are mounted alternately inclined in different directions, inclined relative to the shaft at an angle of 45-90°, a separator, a circulation pipe and outlet pipe with strainer.

Однако эта мельница характеризуется невысокой интенсивностью процесса измельчения материала, приводящей к снижению ее производительности и повышению удельного расхода электроэнергии.However, this mill is characterized by a low intensity of the material grinding process, leading to a decrease in its productivity and an increase in specific energy consumption.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, принятому за прототип, является шаровая мельница для мокрого помола [А. с. SU. №1697877 на изобретение МПК В 02 С 17/16. Шаровая мельница для мокрого помола. / В.А. Смертин, А.Я. Осипов (БССР). Уфимский лакокрасочный завод Министерства местной промышленности БССР. - №4766928/33, заявл. 20.10.89, опубл. 15.12.1991, бюл. №46] которая содержит электродвигатель, клиноременную передачу (привод), корпус с крышками, загрузочным и разгрузочным отверстиями, установленные в корпусе входной, выходной сепараторы и вал, с возможностью вращения, с попарно размещенными и неподвижно закрепленными винтовыми лопастями, в каждой из пар расположенных противоположно направленными, с повернутыми, друг относительно друга, началами заходов винта лопастей на угол 180° в плоскости, перпендикулярной продольной оси вала. В каждой паре направление захода винта лопастей, приближенных к сепаратору, противоположно, со стороны сепаратора, направлению вращения вала. Это следует из описания работы прототипа «..за каждый оборот вала мелющие тела, кроме вращательного, совершают еще и осевое перемещение в одну и другую стороны..».The closest technical solution to the proposed one, adopted as a prototype, is a ball mill for wet grinding [A. With. SU. No. 1697877 for the invention of IPC B 02 C 17/16. Ball mill for wet grinding. / V.A. Smertin, A.Ya. Osipov (BSSR). Ufa paint and varnish plant of the Ministry of Local Industry of the BSSR. - No. 4766928/33, application. 10.20.89, publ. 12/15/1991, bulletin. No. 46] which contains an electric motor, a V-belt transmission (drive), a housing with covers, loading and unloading openings, input and output separators installed in the housing and a shaft, rotatable, with screw blades placed in pairs and fixedly fixed, in each of the pairs located oppositely directed, with the beginnings of the rotor blades rotated relative to each other at an angle of 180° in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft. In each pair, the direction of entry of the propeller of the blades close to the separator is opposite, from the side of the separator, to the direction of rotation of the shaft. This follows from the description of the prototype’s operation: “..for each revolution of the shaft, the grinding media, in addition to the rotational one, also perform axial movement in one direction and the other...”.

С существенными признаками заявленного изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: привод, корпус с крышками, загрузочным и разгрузочным отверстиями, установленные в корпусе выходной сепаратор и вал с, возможностью вращения, с неподвижно закрепленными, попарно размещенными винтовыми лопастями, в каждой из пар расположенных противоположно направленными, с повернутыми, друг относительно друга, началами заходов винта лопастей в плоскости, перпендикулярной продольной оси вала, и имеющих в каждой паре лопастей направление захода винта приближенных к сепаратору лопастей противоположное, со стороны сепаратора, направлению вращения вала.The following set of features of the prototype coincides with the essential features of the claimed invention: a drive, a housing with covers, loading and unloading openings, an output separator and a shaft installed in the housing with the possibility of rotation, with fixedly fixed, pairwise placed helical blades, in each of the pairs located in opposite directions , with the beginnings of the rotor blades turned relative to each other in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft, and having in each pair of blades the direction of the rotor approach of the blades close to the separator is opposite, from the side of the separator, to the direction of rotation of the shaft.

В прототипе за время поворота вала на один оборот однозаходная конструкция винтовых лопастей приводит, при вращательным движением мелющей загрузки, к одновременному только однократному возвратно-поступательному ее перемещению (рециклу) между каждой из пар расположенных на валу винтовых лопастей. Это накладывает ограничение на количество продольных воздействий на мелющую загрузку при вращательном движении многозаходных лопастей, приводящее к снижению интенсивности процесса измельчения материала.In the prototype, during the rotation of the shaft by one revolution, the single-throw design of the screw blades leads, with the rotational movement of the grinding load, to its simultaneous only one-time reciprocating movement (recycle) between each of the pairs of screw blades located on the shaft. This imposes a limit on the number of longitudinal impacts on the grinding load during the rotational movement of multi-threaded blades, leading to a decrease in the intensity of the material grinding process.

Поступивший в корпус мельницы для мокрого помола материал уменьшается в размерах в процессе его перемещения к разгрузочному отверстию. В технологии принято характеризовать работу измельчителя степенью измельчения i, определяемой как отношение средневзвешенного размера частиц D _ср, поступающего на измельчение материала, к средневзвешенному размеру частиц d _ср измельченного. Причем степень измельчения в мельницах материалов, требующих высокой тонкости помола, доходит до 1000 и более [Сапожников, М.Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. Учеб. для строительных вузов и факультетов. М., В.Ш. 1971. 382 с.]. Это свидетельствует о целесообразности изменения режима движения мелющих тел между парами винтовых лопастей, по мере уменьшения размеров частиц материала. В мельнице для мокрого помола пары расположенных на валу винтовых лопастей характеризуются одинаковыми размерами параметров - шага винта t, количества заходов винта лопастей n, их длин L, расстояния межу винтовыми лопастями l. Поэтому режим движения мелющих тел между парами винтовых лопастей будет одинаковый, не учитывающий уменьшающегося размера частиц материала при его перемещении в корпусе в направлении к разгрузочному отверстию. Это приводит к снижению интенсивности процесса измельчения материала.The material entering the wet grinding mill body decreases in size as it moves to the discharge opening. In technology, it is customary to characterize the operation of a grinder by the degree of grinding i , defined as the ratio of the weighted average particle size D _cf supplied for grinding of the material to the weighted average particle size d _c of the crushed material. Moreover, the degree of grinding in mills of materials requiring high grinding fineness reaches 1000 or more [Sapozhnikov, M.Ya. Mechanical equipment for enterprises of building materials, products and structures. Textbook for construction universities and faculties. M., V.Sh. 1971. 382 p.]. This indicates the advisability of changing the mode of movement of the grinding bodies between pairs of screw blades as the particle size of the material decreases. In a wet grinding mill, pairs of helical blades located on the shaft are characterized by the same dimensions of the parameters - screw pitch t , number of turns of the blades n , their lengths L , distance between the helical blades l . Therefore, the mode of movement of the grinding media between pairs of helical blades will be the same, not taking into account the decreasing size of the particles of the material as it moves in the housing towards the discharge hole. This leads to a decrease in the intensity of the material grinding process.

Известная мельница для мокрого помола характеризуется невысокой интенсивностью процесса измельчения материала. Это приводит к снижению ее производительности и повышению удельного расхода электроэнергии.The known wet grinding mill is characterized by a low intensity of the material grinding process. This leads to a decrease in its productivity and an increase in specific energy consumption.

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение производительности мельницы и снижение удельного расхода электроэнергии за счет интенсификации процесса измельчения материала.The proposed technical solution is aimed at increasing the productivity of the mill and reducing specific energy consumption by intensifying the process of grinding the material.

Это достигается тем, что мельница-мешалка содержит привод, корпус с крышками, загрузочным и разгрузочным отверстиями, установленные в корпусе выходной сепаратор и вал, с возможностью вращения, с неподвижно закрепленными, попарно размещенными винтовыми лопастями, в каждой из пар расположенных противоположно направленными, с повернутыми, друг относительно друга, началами заходов винта лопастей в плоскости, перпендикулярной продольной оси вала, и имеющих в каждой паре лопастей направление захода винта лопастей, приближенных к сепаратору, противоположное, со стороны сепаратора, направлению вращения вала. В предложенном техническом решении винтовые лопасти выполнены в виде многозаходных лопастей в каждой их паре с равным шагом винта t и длиной L=t/2n, где n – количество заходов винта многозаходных лопастей. Шаг винта каждой последующей пары и расстояния между многозаходными лопастями в этих парах уменьшаются в направлении к сепаратору. Количество заходов винта в каждой паре многозаходных лопастей увеличивается в направлении к сепаратору. В каждой паре многозаходных лопастей начала заходов их винта в плоскости, перпендикулярной продольной оси вала, относительно друг друга повернуты на угол α=0°/n…180°/n.This is achieved by the fact that the mill-mixer contains a drive, a housing with covers, loading and unloading openings, an output separator and a shaft installed in the housing, with the possibility of rotation, with fixedly fixed screw blades placed in pairs, in each of the pairs located in opposite directions, with rotated, relative to each other, with the beginnings of the rotor approach of the blades in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft, and having in each pair of blades the direction of approach of the rotor blades close to the separator, opposite, from the side of the separator, to the direction of rotation of the shaft. In the proposed technical solution screw blades are made in the form of multi-start blades in each pair with equal screw pitcht and lengthL=t/2n, Wheren– number of propeller passes of multi-start blades. The propeller pitch of each subsequent pair and the distances between the multi-start blades in these pairs decrease towards the separator. The number of propeller passes in each pair of multi-start blades increases towards the separator. In each pair of multi-start blades, the beginnings of their propeller approaches in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft are rotated relative to each other at an angle α=0°/n...180°/n.

Выполнение винтовых лопастей многозаходными приводит, при вращательным движением мелющей загрузки, к одновременному многократному, увеличенному пропорционально количеству заходов винта многозаходных лопастей, возвратно-поступательному перемещению мелющей загрузки (рециклу) между каждой из пар расположенных на валу многозаходных лопастей. Это повышает интенсивность процесса измельчения материала.Making the screw blades multi-start leads, with the rotational movement of the grinding load, to simultaneous multiple, increased in proportion to the number of turns of the screw of the multi-start blades, reciprocating movement of the grinding load (recycle) between each of the pairs of multi-start blades located on the shaft. This increases the intensity of the material grinding process.

Уменьшение шага винта t каждой последующей пары многозаходных лопастей и расстояния между многозаходными лопастями в этих парах в направлении к сепаратору, а также увеличение в этом направлении количества заходов винта в каждой паре многозаходных лопастей приводит к изменению режима движения мелющих тел. При уменьшении шага винта t последующей пары многозаходных лопастей снижается, по отношению к предыдущей паре многозаходных лопастей, величина их энергетического воздействия на мелющую загрузку в направлениях друг к другу. Это приводит к снижению скоростных и энергетических параметров мелющих тел, что является целесообразным при уменьшенных, в результате измельчения между предыдущей парой многозаходных лопастей, размерах частиц материала. Снижение величины энергетического воздействия многозаходной лопасти на мелющую загрузку приводит к уменьшению в ней зоны, в продольном направлении, на которую оказывается ее влияние. Поэтому расстояние между многозаходными лопастями должно уменьшаться в соответствии со снижением их энергетического воздействия на мелющую загрузку в продольном направлении. Повышение интенсивности измельчения частиц материала уменьшенных размеров может обеспечить увеличение частоты воздействия многозаходных лопастей на мелющую загрузку. Это осуществляется увеличением количества заходов многозаходных лопастей.Reducing the propeller pitch t of each subsequent pair of multi-start blades and the distance between the multi-start blades in these pairs in the direction to the separator, as well as increasing in this direction the number of propeller passes in each pair of multi-start blades leads to a change in the mode of motion of the grinding media. With a decrease in the propeller pitch t of the next pair of multi-start blades, the magnitude of their energy impact on the grinding load in directions towards each other decreases, in relation to the previous pair of multi-start blades. This leads to a decrease in the speed and energy parameters of the grinding media, which is advisable when the particle sizes of the material are reduced as a result of grinding between the previous pair of multi-pass blades. Reducing the magnitude of the energy impact of a multi-pass blade on the grinding load leads to a decrease in the zone in it, in the longitudinal direction, which is affected by its influence. Therefore, the distance between multi-start blades should decrease in accordance with the reduction in their energy impact on the grinding load in the longitudinal direction. Increasing the intensity of grinding of material particles of reduced size can provide an increase in the frequency of action of multi-thread blades on the grinding load. This is accomplished by increasing the number of passes of multi-start blades.

Поворот в каждой паре многозаходных лопастей начал заходов их винта в плоскости, перпендикулярной продольной оси вала, относительно друг друга на угол α=0°/n…180°/n позволяет регулировать степень наложения зон их влияния на мелющую загрузку. При α=180°/n зоны влияния многозаходных лопастей на мелющую загрузку не накладываются друг на друга, при его уменьшении - частично накладываются, а при α=0° - происходит их максимальное наложение. Степень наложения зон влияния многозаходных лопастей на мелющую загрузку позволяет регулировать степень интенсивности воздействия мелющих тел, находящихся в одной зоне влияния, на частицы материала, находящихся во встречной с ней зоне влияния. Для материалов с пониженной размалываемостью целесообразны малые значения угла, для материалов с повышенной размалываемостью – близкие к α=180°/n.Rotation of each pair of multi-start blades at the beginning of their propeller approaches in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft relative to each other at an angle α=0°/ n ...180°/ n allows you to adjust the degree of overlap of their zones of influence on the grinding load. At α=180°/ n , the zones of influence of multi-pass blades on the grinding load do not overlap each other; when it decreases, they partially overlap, and at α=0°, their maximum overlap occurs. The degree of overlap of the zones of influence of multi-pass blades on the grinding load allows you to regulate the intensity of the impact of grinding bodies located in one zone of influence on particles of material located in the zone of influence opposite it. For materials with reduced grindability, small angle values are appropriate, for materials with increased grindability – close to α = 180°/ n .

Равенство для каждой пары многозаходных лопастей шага их винта t, а также равенство для каждой пары многозаходных лопастей их длин L исключает превышение в паре многозаходных лопастей энергетического воздействия на мелющую загрузку одной многозаходной лопасти над другой и перемещение ее части в часть корпуса, расположенную между парой соседних многозаходных лопастей. Это позволяет сохранять равенство коэффициента заполнения мелющей загрузкой в корпусе между парами многозаходных лопастей.The equality of their propeller pitch t for each pair of multi-thread blades, as well as the equality of their lengths L for each pair of multi-threaded blades, excludes the excess of the energy impact on the grinding load of one multi-threaded blade over the other in a pair of multi-threaded blades and the movement of its part into the part of the body located between a pair of adjacent ones multi-start blades. This makes it possible to maintain equality of the filling factor of the grinding load in the housing between pairs of multi-start blades.

Длина многозаходных лопастей, равная L=t/2n, обеспечивает рациональные использование пространства внутри корпуса и энергетическое воздействие многозаходных лопастей на мелющую загрузку.The length of the multi-start blades, equal to L = t/ 2 n , ensures rational use of space inside the housing and the energy impact of the multi-start blades on the grinding load.

Техническая сущность предполагаемого изобретения поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 представлена схема мельницы-мешалки, фиг. 2 – поперечный разрез А-А корпуса на фиг. 1, фиг. 3 – поперечный разрез Б-Б разгрузочного патрубка на фиг. 1, фиг. 4 - аксонометрическая проекция вала с многозаходными лопастями и сепаратором.The technical essence of the proposed invention is illustrated by graphic material, where in Fig. 1 shows a diagram of a mill-mixer, Fig. 2 – cross section A-A of the body in Fig. 1, fig. 3 – cross section B-B of the unloading pipe in Fig. 1, fig. 4 - axonometric projection of a shaft with multi-start blades and a separator.

Мельница-мешалка, согласно заявляемому изобретению, содержит привод (на фиг. не показан), корпус 1 (фиг. 1, фиг. 2) с загрузочной крышкой 2, которая может иметь загрузочное отверстие 3, и разгрузочной крышкой 4, которая может иметь разгрузочный патрубок 5 с разгрузочным отверстием 6 (фиг. 3). Загрузочное отверстие 3 и разгрузочный патрубок 5 с разгрузочным отверстием 6 могут иметь и иное расположение, например, на корпусе. В корпусе находится мелющая загрузка (на фиг. не показана), например, в виде мелющих тел, с коэффициентом загрузки, например, φ=0,6…0,8. В корпусе 1 с возможностью вращения установлен вал 7 с неподвижно закрепленными на нем винтовыми лопастями, выполненными в виде многозаходных лопастей 8, 9, 10, 11, 12, 13. Многозаходные лопасти 8 и 9 образуют первую пару, многозаходные лопасти 10 и 11 образуют вторую пару, а многозаходные лопасти 12 и 13 – третью пару. Многозаходные лопасти в каждой из пар расположены противоположно направленными, с повернутыми, друг относительно друга, началами заходов винта многозаходных лопастей в плоскости (на фиг. не показана), перпендикулярной продольной оси вала. The mill-mixer, according to the claimed invention, contains a drive (not shown in Fig.), a housing 1 (Fig. 1, Fig. 2) with a loading lid 2, which may have a loading opening 3, and a discharge lid 4, which may have an unloading pipe 5 with discharge hole 6 (Fig. 3). The loading hole 3 and the discharge pipe 5 with the discharge hole 6 may also have a different location, for example, on the body. The housing contains a grinding load (not shown in the figure), for example, in the form of grinding media, with a load factor, for example, φ=0.6...0.8. In the housing 1 there is a rotatable shaft 7 with screw blades fixedly mounted on it, made in the form of multi-start blades 8, 9, 10, 11, 12, 13. Multi-start blades 8 and 9 form the first pair, multi-start blades 10 and 11 form the second a pair, and multi-start blades 12 and 13 - a third pair. The multi-start blades in each pair are located in opposite directions, with the beginnings of the multi-start blades' rotor approaches rotated relative to each other in a plane (not shown in the figure) perpendicular to the longitudinal axis of the shaft.

В корпусе 1 установлен выходной сепаратор 14, например, у разгрузочной крышки 4, и, например, жестко закреплен на валу 7. Многозаходные лопасти 8, 9, 10, 11, 12, 13, попарно размещенные на валу 7, имеют начала захода винта 15, 16, 17, 18, 19 и 20, соответственно. В каждой паре многозаходных лопастей 8 и 9, 10 и 11, 12 и 13, направление заходов винта 23 и 24; 28, 29 и 30; а также 35, 36, 37 и 38 приближенных к сепаратору 14 соответственно многозаходных лопастей 9, 11 и 13, противоположное, со стороны сепаратора 14, направлению вращения вала 7. Эти лопасти в каждой их паре 8 и 9, 10 и 11, 12 и 13 имеют равные шаги винта t и длины L=t/2n, где n – количество заходов винта многозаходных лопастей. Количества заходов винта n в каждой паре многозаходных лопастей увеличиваются в направлении к сепаратору. Например, многозаходные лопасти 8 и 9 выполнены двухзаходными (n ₁ =2) с шагом винта t ₁ и длиной L ₁=t ₁ /4, многозаходные лопасти 10 и 11 – трехзаходными (n ₂ =3) с шагом винта t ₂ и длиной L ₂= t ₂ /6, многозаходные лопасти 12 и 13 – четырехзаходными (n ₃ =4) с шагом винта t ₃ и длиной L ₃= t ₃ /8. Многозаходная лопасть 8 имеет, например, заходы: первый - 21 и второй - 22; многозаходная лопасть 9 – заходы: первый - 23 и второй - 24; многозаходная лопасть 10 - заходы 25, 26 и 27; многозаходная лопасть 11 - заходы 28, 29 и 30; многозаходная лопасть 12 - заходы 31, 32, 33 и 34; многозаходная лопасть 13 - заходы 35, 36, 37 и 38 (фиг. 4). Шаг винта каждой последующей пары этих многозаходных лопастей, соответственно t ₁, t ₂, t ₃ и расстояния между многозаходными лопастями, соответственно l ₁, l _2, l ₃ в этих парах уменьшаются в направлении к сепаратору (t ₁>t ₂>t ₃ и l ₁>l ₂>l ₃). Также возможно и другое количество размещенных на валу 7 пар лопастей, другие количества заходов винта каждой пары. Количество пар винтовых лопастей, число заходов зависит от свойств измельчаемых материалов, требований к качеству продукта измельчения и других. An output separator 14 is installed in the housing 1, for example, at the discharge cover 4, and, for example, is rigidly fixed to the shaft 7. Multi-start blades 8, 9, 10, 11, 12, 13, placed in pairs on the shaft 7, have the beginning of the propeller 15 , 16, 17, 18, 19 and 20, respectively. Each pair of multi-start blades has 8 and 9, 10 and 11, 12 and 13, the direction of propeller approaches is 23 and 24; 28, 29 and 30; as well as 35, 36, 37 and 38 multi-threaded blades 9, 11 and 13 close to the separator 14, respectively, opposite, from the side of the separator 14, to the direction of rotation of the shaft 7. These blades in each pair of them are 8 and 9, 10 and 11, 12 and 13 have equal propeller pitches t and lengths L = t/ 2 n , where n is the number of propeller passes of multi-start blades. The number of propeller passes n in each pair of multi-start blades increases towards the separator. For example, multi-threaded blades 8 and 9 are double-threaded ( n ₁ = 2) with a screw pitch t ₁ and length L ₁ = t ₁ / 4, multi-threaded blades 10 and 11 are made of three-threaded blades ( n ₂ = 3) with a screw pitch of t ₂ and length L ₂ = t ₂ / 6, multi-start blades 12 and 13 - four-start ( n ₃ = 4) with a screw pitch t ₃ and length L ₃ = t ₃ / 8. Multi-start blade 8 has, for example, starts: first - 21 and second - 22; multi-pass blade 9 – passes: first - 23 and second - 24; multi-pass blade 10 - passes 25, 26 and 27; multi-start blade 11 - starts 28, 29 and 30; multi-start blade 12 - starts 31, 32, 33 and 34; multi-start blade 13 - starts 35, 36, 37 and 38 (Fig. 4). The propeller pitch of each subsequent pair of these multi-start blades, respectively t ₁ , t ₂ , t _3, and the distances between the multi-start blades, respectively l ₁ , l _2, l ₃ in these pairs decrease towards the separator ( t ₁ > t ₂ > t ₃ and l ₁ > l ₂ > l ₃ ). It is also possible to have a different number of 7 pairs of blades placed on the shaft, and a different number of propeller passes for each pair. The number of pairs of helical blades and the number of passes depend on the properties of the materials being crushed, requirements for the quality of the grinding product, and others.

В каждой паре многозаходных лопастей начала заходов их винта в плоскости, перпендикулярной продольной оси вала, относительно друг друга повернуты на угол α=0°/n…180°/n. Например, начала 15 и 16 соответственно заходов винта 21, 22 и 23, 24 первой пары многозаходных лопастей 8 и 9 при n ₁ =2 относительно друг друга могут быть повернуты на угол α₁=0°…90°, начала 17 и 18 соответственно заходов винта 25, 26, 27 и 28, 29, 30 второй пары многозаходных лопастей 10 и 11 при n ₂ =3 относительно друг друга могут быть повернуты на угол α₂=0°…60° (на фиг. не показан), а начала 19 и 20 соответственно заходов винта 31, 32, 33, 34 и 35, 36, 37, 38 третьей пары многозаходных лопастей 12 и 13 при n ₃ =4 относительно друг друга могут быть повернуты на угол α₃=0°…45° (на фиг. не показан).In each pair of multi-start blades, the beginnings of their propeller approaches in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft are rotated relative to each other by an angle α=0°/ n ...180°/ n . For example, the beginnings 15 and 16, respectively, of the propeller approaches 21, 22 and 23, 24 of the first pair of multi-start blades 8 and 9 with n ₁ = 2 relative to each other can be rotated by an angle α ₁ = 0°...90°, the beginnings 17 and 18, respectively propeller approaches 25, 26, 27 and 28, 29, 30 of the second pair of multi-start blades 10 and 11 with n ₂ = 3 relative to each other can be rotated at an angle α ₂ =0°...60° (not shown in the figure), and the beginning of 19 and 20, respectively, approaches of the propeller 31, 32, 33, 34 and 35, 36, 37, 38 of the third pair of multi-start blades 12 and 13 with n ₃ = 4 relative to each other can be rotated at an angle α ₃ = 0°...45° (not shown in figure).

Мельница-мешалка работает следующим образом. Крутящий момент от привода (на фиг. не показан) передается валу 7. Вал с жестко закрепленными многозаходными лопастями 8, 9, 10, 11, 12, 13 и выходным сепаратором 14 приводится во вращение. Направление вращения вала, со стороны выходного сепаратора, противоположно направлению заходов винта приближенных к сепаратору многозаходных лопастей. Предназначенный для помола материал (на фиг. не показан), например, лакокрасочный пигмент в виде суспензии, подается под давлением через загрузочное отверстие 3 в корпус 1 с мелющей загрузкой в виде мелющих тел (на фиг. не показаны), заполняет промежутки в ее среде и свободное от нее внутреннее пространство корпуса. При вращении вала 7 первый заход 21 многозаходной лопасти 8, например, двухзаходной, захватывая расположенную возле него мелющую загрузку с материалом и, вовлекая их во вращательное движение, одновременно перемещает в направлении к первому заходу 23 винтовой лопасти 9. Количество заходов многозаходной лопасти 8, в зависимости от свойств измельчаемого материала, может быть и больше. The mixing mill works as follows. Torque from the drive (not shown in the figure) is transmitted to shaft 7. The shaft with rigidly fixed multi-threaded blades 8, 9, 10, 11, 12, 13 and output separator 14 is driven into rotation. The direction of rotation of the shaft, from the side of the output separator, is opposite to the direction of the propeller approaches of the multi-start blades close to the separator. The material intended for grinding (not shown in the figure), for example, paint pigment in the form of a suspension, is supplied under pressure through the loading hole 3 into the housing 1 with a grinding load in the form of grinding bodies (not shown in the figure), filling the gaps in its environment and the internal space of the case free from it. When the shaft 7 rotates, the first pass 21 of the multi-throw blade 8, for example, a double-throw blade, captures the grinding load with material located near it and, involving them in a rotational movement, simultaneously moves in the direction to the first run 23 of the screw blade 9. The number of passes of the multi-throw blade 8, in depending on the properties of the material being crushed, it may be more.

В случае α₁=0° одновременно с этим действием первый заход 23 многозаходной лопасти 9, также двухзаходной, захватывая расположенную возле него мелющую загрузку с материалом и, вовлекая их во вращательное движение, одновременно перемещает в направлении к первому заходу 22 многозаходной лопасти 8. В результате указанных воздействий изменяются режимы движения мелющих тел, их движение интенсифицируется как в поперечном, так и продольном, по отношению к корпусу, направлениях. В зависимости от свойств измельчаемого материала интенсивность воздействия на него мелющих тел может регулироваться изменением расстояния между многозаходными лопастями l, шага их винта t, количеством заходов n, угла α. Так одновременное уменьшение расстояния l ₁ между многозаходными лопастями 8 и 9 до размера зоны влияния каждого из них на мелющую загрузку, а угла поворота начала заходов 15 и 16 до α₁=0 приведет к максимальному одновременному наложению их зон влияния на мелющую загрузку с материалом. В этом случае будет осуществляться высокоскоростное, частично турбулизированное, взаимодействие встречных потоков мелющей загрузки с распределенным в ее среде материалом, приводящее к высокоэнергетическому взаимодействию частиц материала как с мелющими телами, так и друг с другом, что приводит к их интенсивному измельчению. Взаимодействие заходов 22 и 24 с мелющей загрузки с распределенным в ее среде материалом осуществляется аналогично взаимодействию заходов 21 и 23. Рассмотренное расположение многозаходных лопастей приведет к повышению эффективности процесса измельчения материалов пониженной размалываемости. Уменьшение длины многозаходных лопастей 8 и 9 до L ₁<t/2n приведет к образованию между заходами каждой из лопастей (21 и 22, 23 и 24) промежутков, что вызовет уменьшение области расположенной перед многозаходными лопастями мелющей загрузки с распределенным в ее среде материалом, на которую оказываются воздействия этими заходами. В результате снизится интенсивность их воздействия на эту мелющую загрузку с распределенным в ее среде материалом. Увеличение длины многозаходных лопастей 8 и 9 до L ₁>t/2n приведет к продолжению, в проекции на перпендикулярную продольной оси вала плоскость, первых заходов 21 и 23 соответственно за заходы 22 и 24, вследствие чего происходит образование зон на каждом из заходов, не оказывающих воздействия на мелющую загрузку с распределенным в ее среде материалом. Это приведет к уменьшению полезного объема корпуса и снижению эффективности процесса измельчения материала. In the case α₁=0° simultaneously with this action, the first approach 23 of the multi-throw blade 9, also double-threaded, captures the grinding load with material located near it and, involving them in a rotational movement, simultaneously moves in the direction to the first approach 22 of the multi-threaded blade 8. As a result of these effects, changes modes of movement of the grinding bodies, their movement intensifies both in the transverse and longitudinal, in relation to the body, directions. Depending on the properties of the material being ground, the intensity of the impact of the grinding bodies on it can be adjusted by changing distances between multi-bladesl, their propeller pitcht, number of visitsn, angle α. So simultaneous decrease distancesl ₁ between multi-pass blades 8 and 9 to the size of the zone of influence of each of them on the grinding load, and the rotation angle of the start of passes 15 and 16 to α₁=0 will lead to the maximum simultaneous overlap of their zones of influence on the grinding load with the material. In this case, there will be a high-speed, partially turbulized, interaction of counter flows of the grinding load with the material distributed in its environment, leading to high-energy interaction of the material particles both with the grinding bodies and with each other, which leads to their intensive grinding. The interaction of passes 22 and 24 from the grinding load with the material distributed in its environment is similar to the interaction of passes 21 and 23. The considered arrangement of multi-pass blades will lead to an increase in the efficiency of the process of grinding materials of reduced grindability. Reducing the length of multi-start blades 8 and 9 toL ₁<t/2nwill lead to the formation of gaps between the approaches of each of the blades (21 and 22, 23 and 24), which will cause a decrease in the area of the grinding load located in front of the multi-pass blades with the material distributed in its environment, which is affected by these approaches. As a result, the intensity of their impact on this grinding load with the material distributed in its environment will decrease. Increasing the length of multi-start blades 8 and 9 toL ₁>t/2nwill lead to the continuation, in projection onto the plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft, of the first passes 21 and 23, respectively, beyond the passes 22 and 24, as a result of which zones are formed at each of the passes that do not affect the grinding load with the material distributed in its environment. This will lead to a decrease in the useful volume of the housing and a decrease in the efficiency of the material grinding process.

Одновременное увеличение расстояния l ₁ между многозаходными лопастями 8 и 9 до размера, вдвое превышающее зону влияния каждого из них на мелющую загрузку с распределенным в ее среде материалом, а угла поворота начала заходов 21 и 23 до α₁=90° приведет к воздействию заходов многозаходных лопастей на мелющую загрузку с распределенным в ее среде материалом, с зоной влияния равной l ₁/2, поочередно, с периодичностью поворота на угол 90°. В этом случае исключается наложение их зон влияния на мелющую загрузку с распределенным в ее среде материалом, энергетическое взаимодействие мелющей загрузки с распределенным в ее среде материалом будет уменьшено по сравнению с выше рассмотренным расположением многозаходных лопастей 8 и 9. Рассмотренное расположение многозаходных лопастей целесообразно применять при измельчении материалов повышенной размалываемости. В этом случае разрушение частиц материала происходит при меньших скоростях взаимодействия и уменьшение энергетического воздействия на мелющую загрузку с распределенным в ее среде материалом заходов многозаходных лопастей 8 и 9 является рациональным. При этом целесообразно увеличение количества заходов, которое приведет к повышению интенсивности воздействий многозаходных лопастей 8 и 9 на мелющую загрузку с распределенным в ее среде материалом и повышению эффективности процесса измельчения.Simultaneous increase distancesl ₁ between multi-pass blades 8 and 9 to a size twice the zone of influence of each of them on the grinding load with the material distributed in its environment, and the rotation angle of the start of passes 21 and 23 to α₁=90° will lead to the impact of multi-start blades on the grinding load with material distributed in its environment, with an influence zone equal tol ₁/2, alternately, with a frequency of rotation at an angle of 90°. In this case, the overlap of their zones of influence on the grinding load with the material distributed in its environment is eliminated; the energy interaction of the grinding load with the material distributed in its environment will be reduced in comparison with the above-considered arrangement of multi-start blades 8 and 9. The considered arrangement of multi-start blades is advisable to use when grinding materials with increased grindability. In this case, the destruction of material particles occurs at lower interaction rates and reducing the energy impact on the grinding load with the material distributed in its environment by the approaches of multi-start blades 8 and 9 is rational. In this case, it is advisable to increase the number of passes, which will lead to an increase in the intensity of the effects of multi-pass blades 8 and 9 on the grinding charge with the material distributed in its environment and an increase in the efficiency of the grinding process.

Уменьшенные в размерах частицы материала, подвергнутого измельчению между многозаходными лопастями 8 и 9, под давлением вновь нагнетаемого через загрузочное отверстие 3, перемещаются в мелющую среду, расположенную между многозаходными лопастями 10 и 11. С учетом уменьшенного размера частиц перемещённого материала уменьшены расстояния l ₂ между многозаходными лопастями 10 и 11 и шаг их винта t ₂ (по отношению к t ₁), а также увеличено количество заходов до, например, n ₂ =3. Эти изменения являются целесообразными для повышения производительности и снижения удельного расхода электроэнергии. Значения этих параметров, а также угла поворота начал 17 заходов винта 25, 26, 27 многозаходной лопасти 10 соответственно относительно начал 18 заходов винта 28, 29, 30 многозаходной лопасти 11 определяются в соответствии со свойствами измельчаемого материала. Reduced in size particles of material subjected to grinding between multi-pass blades 8 and 9, under pressure again injected through the loading hole 3, are moved into the grinding medium located between multi-pass blades 10 and 11. Taking into account the reduced particle size of the transported material, the distances are reducedl ₂ between multi-start blades 10 and 11 and their propeller pitcht ₂ (towardst ₁), and also increased the number of visits to, for example,n ₂ =3. These changes are appropriate to increase productivity and reduce specific energy consumption. The values of these parameters, as well as the angle of rotation of the beginnings of 17 approaches of the propeller 25, 26, 27 of the multi-threaded blade 10, respectively, relative to the beginnings of 18 approaches of the propeller 28, 29, 30 of the multi-threaded blade 11 are determined in accordance with the properties of the material being ground.

Уменьшенные в размерах частицы материала, подвергнутого измельчению между многозаходными лопастями 10 и 11, под давлением со стороны вновь нагнетаемого через загрузочное отверстие 3, перемещаются в мелющую среду, расположенную между многозаходными лопастями 12 и 13. С учетом уменьшенного размера частиц перемещённого материала уменьшены расстояния l ₃ (по отношению к l ₂) между многозаходными лопастями 12 и 13 и шаг их винта t ₃ (по отношению к t ₂), а также увеличено количество заходов до, например, n ₃ =4 (по отношению к n ₂). Эти изменения являются целесообразными для повышения производительности и снижения удельного расхода электроэнергии. Значения этих параметров, а также угла поворота начал 19 заходов винта 31, 32, 33, 34 многозаходной лопасти 12 соответственно относительно начал 20 заходов винта 35, 36, 37, 38 многозаходной лопасти 13 назначаются в соответствии со свойствами измельчаемого материала.Reduced in size particles of material subjected to grinding between multi-pass blades 10 and 11, under pressure from the newly pumped material through the loading hole 3, are moved into the grinding medium located between multi-pass blades 12 and 13. Taking into account the reduced particle size of the transported material, the distances are reducedl ₃ (towardsl ₂) between multi-start blades 12 and 13 and their propeller pitcht ₃ (towardst ₂), and also increased the number of visits to, for example,n ₃ =4 (relative ton ₂). These changes are appropriate to increase productivity and reduce specific energy consumption. The values of these parameters, as well as the angle of rotation of the beginnings of 19 approaches of the propeller 31, 32, 33, 34 of the multi-start blade 12, respectively, relative to the beginnings of 20 approaches of the propeller 35, 36, 37, 38 of the multi-start blade 13 are assigned in accordance with the properties of the crushed material.

Изменение вращения вала, со стороны выходного сепаратора, на совпадающее с направлением захода винта приближенных к сепаратору лопастей, приведет к преимущественному перемещению мелющей загрузки и концентрации в областях многозаходной лопасти 8 и загрузочной крышки 2, многозаходной лопасти 9 и многозаходной лопасти 10, многозаходной лопасти 11 и многозаходной лопасти 12, выходного сепаратора 14 и разгрузочной крышки 4. В результате значительно снизится производительность и увеличится удельный расход электроэнергии.Changing the rotation of the shaft, from the side of the output separator, to coincide with the direction of entry of the propeller of the blades close to the separator, will lead to a preferential movement of the grinding load and concentration in the areas of the multi-start blade 8 and the loading cover 2, the multi-start blade 9 and the multi-start blade 10, the multi-start blade 11 and multi-pass blade 12, output separator 14 and discharge cover 4. As a result, productivity will significantly decrease and specific energy consumption will increase.

Материал в виде суспензии с уменьшенными в размерах частицами, при измельчении между многозаходными лопастями 12 и 13, под давлением со стороны вновь нагнетаемого через загрузочное отверстие 3 материала, перемещается в выходной сепаратор 14. Из поступившей в выходной сепаратор 14 суспензии выделяются частицы, размеры которых превышают требуемые, а также мелющие тела попавшие в выходной сепаратор, и возвращаются в материально-мелющую среду, расположенную между многозаходными лопастями 12 и 13. Сепаратор может быть любой известной конструкции и принципа действия. The material in the form of a suspension with particles reduced in size, when crushed between multi-pass blades 12 and 13, under pressure from the material newly pumped through the loading hole 3, moves into the output separator 14. From the suspension entering the output separator 14, particles are released whose sizes exceed required, as well as grinding bodies that fall into the output separator, and return to the material-grinding medium located between the multi-pass blades 12 and 13. The separator can be of any known design and principle of operation.

Выделенные в выходном сепараторе кондиционные частицы в потоке суспензии направляются в разгрузочный патрубок 5, например, с дополнительным фильтром (на фиг. не показан), и разгружаются через разгрузочное отверстие 6.The quality particles separated in the outlet separator in the suspension flow are directed to the discharge pipe 5, for example, with an additional filter (not shown in the figure), and are unloaded through the discharge hole 6.

Таким образом, конструкция мельницы-мешалки за счет выполнения винтовых лопастей в виде многозаходных, в каждой их паре с равными шагами винта t и длиной L=t/2n, где n – количество заходов винта многозаходных лопастей, уменьшения шага винта t каждой последующей пары многозаходных лопастей и расстояния между многозаходными лопастями в этих парах в направлении к сепаратору, увеличения количества заходов винта в каждой паре многозаходных лопастей в направлении к сепаратору, поворота в каждой паре многозаходных лопастей начал заходов их винта в плоскости, перпендикулярной продольной оси вала, относительно друг друга на угол α=0°/n…180°/n обеспечивает повышение производительности мельницы и снижение удельного расхода электроэнергии за счет интенсификации процесса измельчения материала.Thus, the design of the mill-mixer is due to the design of screw blades in the form of multi-start blades, in each pair of them with equal screw pitches t and length L = t/ 2 n , where n is the number of screw passes of multi-start blades, reducing the screw pitch t of each subsequent pair multi-start blades and the distance between multi-start blades in these pairs in the direction towards the separator, increasing the number of propeller strokes in each pair of multi-start blades in the direction towards the separator, turning in each pair of multi-start blades the beginnings of their propeller approaches in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft, relative to each other at an angle α=0°/ n ...180°/ n provides an increase in mill productivity and a reduction in specific energy consumption due to the intensification of the material grinding process.

Claims (1)

Мельница-мешалка, содержащая привод, корпус с крышками, загрузочным и разгрузочным отверстиями, установленные в корпусе выходной сепаратор и вал с возможностью вращения с неподвижно закрепленными, попарно размещенными винтовыми лопастями, в каждой из пар, расположенных противоположно направленными с повернутыми друг относительно друга началами заходов винта лопастей в плоскости, перпендикулярной продольной оси вала, и имеющих в каждой паре направление захода винта лопастей, приближенных к сепаратору, противоположное, со стороны сепаратора, направлению вращения вала, отличающаяся тем, что винтовые лопасти выполнены в виде многозаходных лопастей, в каждой их паре с равным шагом винта t и длиной L=t/2n, где n – количество заходов винта многозаходных лопастей, шаг винта каждой последующей пары и расстояния между многозаходными лопастями в этих парах уменьшаются в направлении к сепаратору, а количество заходов винта в каждой паре многозаходных лопастей увеличивается в направлении к сепаратору, при этом в каждой паре многозаходных лопастей начала заходов их винта в плоскости, перпендикулярной продольной оси вала, относительно друг друга повернуты на угол α=0°/n…180°/n.A mill-mixer containing a drive, a housing with covers, loading and unloading openings, an output separator installed in the housing and a rotatable shaft with fixedly fixed, pairwise placed helical blades, in each of the pairs located in opposite directions with the beginnings of the approaches rotated relative to each other screw blades in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft, and having in each pair a direction of entry of the screw blades close to the separator, opposite, from the side of the separator, to the direction of rotation of the shaft, characterized in that the screw blades are made in the form of multi-start blades, in each pair of them with an equal propeller pitch t and length L=t/2n, where n is the number of propeller passes of multi-start blades, the pitch of the propeller of each subsequent pair and the distances between multi-start blades in these pairs decrease towards the separator, and the number of propeller passes in each pair of multi-start blades increases in the direction towards the separator, while in each pair of multi-start blades the beginnings of their propeller approaches in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft are rotated relative to each other at an angle α=0°/n...180°/n.