Колебания барабана и находящихся в нем мелющих тел возникают при быстром вращении дебалансного вала, соединенного с валом электродвигателя 19 упругой муфтой 18. Вал, кроме главного неуравновешенного груза (дебаланса) в средней части, имеет сменные дебалансы 4 и 20, которые позволяют регулировать амплитуду колебаний.
2. Струйные мельницы
Принцип действия Струйных мельниц заключается в самоизмельчении частиц материала, двигающихся с большой скоростью (до нескольких сотен метров в секунду) в воздушном потоке по пересекающимся или встречным направлениям.
Их используют для сверхтонкого измельчения материала, особенно в тех случаях, когда недопустимо загрязнение конечного продукта металлическими примесями, образующимися при износе мелющих тел и футеровки.
Классификация
1. По виду энергоносителя
- воздухоструйные,
- пароструйные
- газоструйные.
2. По конструкции
- с вертикально замкнутой трубчатой камерой,
- горизонтальной камерой,
- противоточной помольной камерой.
Струйная мельница с вертикальной трубчатой камерой
Материал из бункера 1, питателем 2 равномерно и без нарушения герметичности подается в трубу 3. В сужающейся насадке 4 материал захватывается воздухом, подаваемым по трубке 5, и вносится в нижнюю часть помольной камеры 9.
Воздух под давлением подается от компрессора по трубе 6 в коллектор 5, а из него через сопла 7 в помольную камеру. Сопла расположены под углом так, что струи воздуха, вырывающиеся из них со сверхзвуковой скоростью, захватывают частицы материала, ударяют их с большой силой друг о друга и интенсивно измельчают.
Воздух из верхней части камеры 10 через жалюзи 11 уходит в трубу 12, унося с собой в осадительные устройства частицы материала требуемой крупности (2ч6 мк и менее), тогда как более крупные под действием центробежных сил инерции отбрасываются к периферии и продолжают двигаться и измельчаться в камере. Границу раздела материала по крупности регулируют наклоном створок жалюзи, которые изменяют скорость воздушного потока в камере.
Струйная мельница с плоской горизонтальной камерой
Энергоноситель по горизонтальной трубе 1 поступает в коллектор 2, из которого с большой скоростью через сопла 3 врывается в камеру 4. В неё же по вертикальной трубе 6 подается материал, который измельчается при соударении в пересекающихся струях и в вихрях между ними.
Достаточно тонко измельченные частицы уносятся потоком энергоносителя, преодолевающим центробежные силы, действующие на частицы, через кольцевую щель между осадительной трубой циклона 7, соединенной с бункером 8 и центральной трубой 5, отводящей энергоноситель из камеры. Энергоноситель уносит с собой наиболее мелкие частицы, которые осаждаются в специальных фильтрах.
Конструкция плоской помольной камеры
Плоская помольная камера представляет собой массивные верхнюю 1 и нижнюю 9 крышки, стянутые болтами 8. Между крышками зажато кольцо 2 с соплами 10. Материал попадает в камеру 11 из трубы 5 через зазор 6 между внутренним диском 4 и направляющим кольцом 7. Под действием струй воздуха материал двигается по кольцу камеры со скоростью до 100 м/сек, измельчается и выносится в зазор между трубами 12 и 3. Готовый продукт по трубе 13 поступает в бункер, а отработанный воздух по трубе 3 -- в фильтр.
В кольцевых камерах сочетается помол и разделение материала по крупности, так как материал испытывает, с одной стороны, центробежные силы инерции, направленные от центра, а с другой стороны, силы аэродинамического напора, направленные к центру.
При уменьшении размера частиц наступает момент преобладания силами аэродинамического напора центробежных сил и частицы выносятся из камеры через кольцевую щель.
Противоточная струйная мельница
Принцип работы: измельчение материала происходит за счет соударения частиц, летящих с большой скоростью навстречу друг другу.
Мельница состоит: из двух загрузочных воронок 1 со смотровыми люками 2, эжекторов 4 с вставленными в них трубопроводами 3 с соплами 5, разгонных труб 7, вставленных в держатели 6, и помольной камеры 8 с корпусом 9, футеровкой 10, фланцами 11 и крышками 12.
Работа:
Сжатый воздух или перегретый пар поступает по трубопроводу в эжектор, захватывает материал, разгоняет его в трубе и с большой скоростью вдувает в камеру навстречу второму потоку. При соударении материал измельчается и поступает в сепаратор, из которого мелкая фракция уносится в осадительные устройства и используется, а крупная возвращается на домол.
Тема 10. Мельницы с повышенной энергонапряженностью рабочих органов
Общие сведения
На разрушение материала затрачивается лишь часть энергии, остальная ее часть, как отмечалось, теряется в виде тепла. Это обстоятельство объясняется спецификой процесса тонкого измельчения материалов. С уменьшением размеров частиц количество микротрещин уменьшается, и прочность частиц резко возрастает.
В зоне упругих деформаций при снятии напряжений микротрещины могут смыкаться под действием молекулярных сил сцепления. Так может происходить, пока трещины значительно не увеличатся и частицы не разрушатся.
При увеличении частоты воздействия сил на измельчаемую частицу, когда период между воздействиями станет меньше времени, необходимого для смыкания микротрещин, эффект «самозалечивания» частиц может быть снижен, что приведет к более интенсивному их разрушению.
Высокая частота воздействия приводит также к интенсивному помолу в результате усталостных явлений.
Смыкание микротрещин может быть предотвращено применением поверхностно-активных веществ (пленок жидкостей), адсорбирующихся на поверхностях частиц и проникающих в трещины. Такие пленки экранируют молекулярные силы, стремящиеся сомкнуть трещины.
Рассмотренный механизм разрушения материалов послужил теоретической основой для совершенствования помольного оборудования и, в частности, для создания машин, работающих на повышенных скоростях движения мелющих тел. К таким машинам можно отнести среднеходные шаровые, валковые, ролико-маятниковые и центробежные мельницы.
Шаровые кольцевые среднеходные мельницы
В шаровых кольцевых мельницах, применяемых для помола глин, мела, талька, извести материал измельчается в результате раздавливания и истирания при относительном перемещении шаров 2 и колец 1 и 8. Измельчаемый материал питателем 6 по лотку 7 подается в желоб нижнего кольца 1, приводимого во вращение от двигателя через редуктор 10.
Шары прижимаются к нижнему кольцу пружинами 3 через верхнее кольцо 8.
Измельченный материал, пересыпается через внешнюю кромку нижнего кольца и уносится потоком воздуха, подводимым по патрубку 9, со скоростью 20--30 м/с в сепаратор 5, где разделяется по крупности. Готовый продукт выносится по трубе 4, а материал, требующий доизмельчения, поступает снова в мельницу. Диаметр шаров должен в 10ч12 раз превышать размер наибольшего куска поступающего материала.
Угловая скорость кольца выбирается несколько меньшей той величины, при которой за счет центробежных сил материал будет выбрасываться из кольца
Производительность мельницы зависит от тонкости помола и свойств измельчаемого материала. Для конкретных условий она определяется опытным путем.
Валковые среднеходные мельницы
В валковых мельницах материал измельчается между тарелкой 2, приводимой во вращение от электродвигателя через редуктор 1, и валками 4. Валки установлены на осях, закрепленных на рычагах 5. Последние стянуты пружинами 4, благодаря чему валки прижимаются к тарелке.
В мельницах рассматриваемого типа обычно имеются два валка. При вращении тарелки валки под действием трения начинают вращаться, при этом материал затягивается между ними и измельчается в результате раздавливания и частично истирается.
Измельченный материал выносится потоком сжатого воздуха, подаваемого по каналу 3, в сепаратор.
Валковые мельницы изготовляют с диаметром тарелки 0,6ч1,7 м. Скорость тарелки около 3 м/с.
Ролико-маятниковая мельница
Ролико-маятниковые мельницы применяют для измельчения мягких пород, а также пород средней прочности (глины, гипса, мела, графита). В таких мельницах материал измельчается между неподвижным кольцом 5 и роликами 6, которые перекатываются по кольцу при вращении крестовины 1, закрепленной на вертикальном валу 2.
Ролики установлены на маятниках 3, шарнирно подвешенных к крестовине. При вращении крестовины под действием центробежных сил инерции ролики прижимаются к размольному кольцу. Материал подается на размольное кольцо питателя 7. Потоком газов, подводимых по коллектору 4, измельченный материал выносится в сепаратор.
Если в мельницу подавать подогретый воздух, то она будет работать как размольно-сушильный агрегат.
Расчет угловой скорости
Расчет угловой скорости тарели
Угловая скорость тарелки (кольца) рассчитывается из условия, при котором частицы не должны выбрасываться центробежной силой с тарелки.
Для плоских тарелок (кольца) это обеспечивается равенством:
R - радиус тарели, м
f - коэффициент трения между материалом и тарелкой (кольцом)
Для тарелок с наклонными бортами следует рассматривать равновесие частицы материала на наклонной плоскости:
б - угол наклона борта тарелки.
Расчет угловой скорости ролико-маятниковой мельницы.
Сила давления роликом на кольцо находится из уравнения моментов всех сил, действующих на ролик, относительно точки подвеса:
если угол б принять равным нулю, тогда
m - масса ролика,
щ - угловая скорость крестовины,
R - расстояние от оси вращения до оси ролика.
тогда
В - ширина валика.
Практическое занятие
Тема: Расчет оборудования для измельчения.
Примеры решения задач
Задача 1. Измерение кусков материала по трем взаимно перпендикулярным направлениям до дробления в среднем дало следующие результаты: L = 457 мм; H = 436 мм; В = 383 мм, а после измельчения - соответственно l = 84 мм, h = 79 мм, b = 81 мм. Рассчитать степень измельчения i по одному, двум и трем размерам при использовании для определения среднеарифметических и среднеквадратичных значений величин.
Дано:
L = 457 мм.
H = 436 мм.
В = 383 мм.
l = 84 мм.
h = 79 мм.
b = 81 мм
Найти:
i - ?
Решение
Определяем средний размер кусков до и после измельчения по одному, двум и трем размерам:
Средний размер кусков до измельчения:
Средний размер кусков после измельчения:
Определяем степень измельчения:
Ответ:
Задача 2 . Определить частоту вращения эксцентрикового вала, щековой дробилки с простым движением щеки при следующих данных:
S - ход подвижной щеки, 20 мм;
f - коэффициент трения скольжения дробимого материала о дробящие плиты, 0,3
Дано:
S=20 мм
f=0,3
Найти:
n-?
Решение
Определяем угловую скорость эксцентрикового вала:
б - угол захвата, град.
Определяем частоту вращения эксцентрикового вала:
Ответ:
Задача 3. Определить, производительность щековой дробилки со сложным движением щеки при следующих данных:
L - длина загрузочного отверстия, м; (1,6)
S - ход подвижной щеки, м; (0,35)
d - наименьший размер разгрузочного отверстия, м; (0,2)
б - угол захвата, 20 гр.
Литература
Г.С. Константопуло Примеры и задачи по механическому оборудованию заводов. Учеб. пособие для техникумов, М., 1975.