Оборудование Барабанная шаровая мельница. Конструкция, схема устройства, принцип работы, основы расчёта.
Мельницы периодического действия применяют для помола трудноразмалываемых материалов (в керамической, инструментальной и другой промышленности). Мельница представляет собой цилиндрический барабан, установленный на подшипниках и приводимый во вращение двигателем через редуктор.
Загрузку и выгрузку материала производят через люк. Производительность мельниц определяется их объемом (1-7 м3) и продолжительностью помола, зависящими от вида материала и тонкости помола. Удельная загрузка мельниц 0,35-0,45 т/м3 объема барабана.
Барабанные мельницы непрерывного действия с разгрузкой сквозь торцовую решетчатую диафрагму используют в силикатном, керамическом и других производствах. Материал загружается в мельницу (рисунок выше) сквозь отверстие в крышке 1 барабанным питателем 2, имеющим внутреннюю спиралевидную перегородку, по которой материал поступает в расширяющийся стакан 3 и далее в барабан мельницы 6. Последний установлен цапфами 5, выполненными заодно целое с фланцами, в подшипниках 4. Нижняя поверхность корпусов подшипников имеет сферическую поверхность, которой она опирается на основание 14. Такое соединение позволяет компенсировать неточности монтажа и другие деформации корпуса мельницы. Привод мельницы выполнен по схеме: двигатель - ременная передача 13 - зубчатая открытая пара 8.
Готовый продукт разгружается через правую пустотелую цапфу. Мелкие частицы материала проходят сквозь щелевые отверстия 15 в торцовой диафрагме 9, на которой с правой стороны имеются лопасти - лифтеры 10. Этими лопастями материал поднимается и сбрасывается на коническую ступицу 11 и далее на выход по цапфе 12. С применением торцовой диафрагмы увеличивается производительность мельницы, так как при этом интенсивнее отбираются готовые фракции благодаря более низкому расположению зоны разгрузки. Внутренняя поверхность барабана футерована броневыми плитами 7, изготовленными из износостойких сталей (типа 110Г13Л).
В зависимости от условий работы и типов мельниц применяют следующие профили броневых плит (рисунок выше): ступенчатые (а), волнистые с болтовым (б) и безболтовым креплением (в), каблучковые (г). Последние отличаются повышенной износостойкостью, но и повышенным сцеплением с материалом. Конструкция плит должна обеспечивать легкую замену броневых плит. Для снижения шума между корпусом и плитами укладывают резиновые прокладки.
Барабанная мельница с периферийной разгрузкой (рисунок выше) применяется для помола гипса, глины, извести и других материалов. Материал поступает по загрузочному устройству 1 в барабан 3, установленный на валу 2 в подшипниках 4. Измельченный материал проходит сквозь отверстия в плитах 5, закрепленных в торцовых стенках 6, и попадает на сито 7, которое пропускает частицы размером менее 3 мм, а более крупные возвращаются в барабан на домол по щелям между броневыми плитами, которые расположены уступами в направлении вращения. Резмер отверстий в сите 8 выбирается в зависимости от тонкости помола. Частицы, которые не проходят сквозь него, возвращаются на домол. Готовый продукт собирается в нижней части кожуха. При работе в открытом цикле материал измельчается до 0,5 мм. Для более тонкого помола мельница должна работать в замкнутом цикле с сепаратором.
Трубные мельницы широко применяют для помола клинкера в цементной промышленности. Двухкамерная мельница, показанная на рисунке ниже, предназначена как для мокрого, так и для сухого помола и может работать в открытом и замкнутом циклах. Материал подается в загрузочную воронку 1 и далее через питатель 2 и шнек 3 расположенный в цапфе 4, поступает в первую камеру барабана. Измельченный материал сквозь щели межкамерной перегородки 5 и отверстия 6 в стенках просыпается в сборник 7, откуда подается в сепараторы.
Выделенный в сепараторах "Крупный сорт" по аэрожелобам подается в приемник второй секции мельницы 8, откуда элеваторными лопастями 9 подается на направляющий конус 10, по которому материал поступает во вторую секцию.
Из второй секции измельченный материал сквозь отверстия в торцовой решетке 11 подается лопастями 12 и шнеком 14 сквозь полую цапфу 13 в разгрузочный патрубок 15. Просыпаясь сквозь окна 16, материал попадает на сито 17, задерживающее раздробленные частицы мелющих тел, которые затем отводятся по патрубку 19. Готовый продукт просыпается сквозь сито и попадает в патрубок 18, откуда направляется на склад.
Привод барабана трубной мельницы осуществляется от синхронного тихоходного двигателя через редуктор, выходной вал которого шлицевыми муфтами соединен с цапфой. В процессе работы мельницы выделяется много тепла, вследствие чего происходит испарение воды из материала, что может замедлить процесс помола. Для поддержания нормального режима работы мельницы из нее непрерывно отсасывают загрязненный, влажный воздух.
При работе мельницы в открытом цикле отверстие 6 небходимо закрыть специальными крышками, чтобы материал сразу направлялся лопастями 9 из левой в правую камеру. Внутренние поверхности левой камеры футерованы фасонными плитами, а в правой установлены гладкие плиты. На рисунке ниже показана принципиальная схема помольной установки с трубной мельницей, работающей в замкнутом цикле.
Материал подается виброконвейером 1 в приемник 2 и далее в мельницу З. Измельченный в первом отсеке мельницы материал элеватором 5 направляется в сепаратор 6. Готовый продукт отводится из сепаратора в камерный пневматический насос, который подает его на склад.
Материал, требующий доизмельчения, по аэрожелобам 4 и 7 может подаваться как во вторую камеру мельницы, так и на вхоД первой камеры. Измельченный материал из второй камеры через разгрузочное устройство 8 поступает в камерный насос 13. Нагретый влажный воздух из мельницы отсасывается дымососом 12 по шахте 9 Загрязненный воздух очищается в пылеочистительных циклонах 10 и электрофильтре 11. Выделенный при этом продукт по аэрожелобов поступает в камерный насос.
Для помола асбеста, извести, гипса и других непрочных материалов перспективными являются мельницы с самоизмельчением материалов. Конструктивно они похожи на барабанные шаровые мельницы большого диаметра (до 5-8 м), длина корпуса их в 2,5-3 раза меньше диаметра.
Материал, поступающий по лотку 1 в барабан 4, измельчается при его вращении в результате удара кусков один о другой при падении с некоторой высоты. К внутренней поверхности барабана крепятся полосы двутаврового сечения 5, способствующие подъему материала. К торцевым стенкам 6 прикреплены кольца 7 треугольного сечения, которые направляют материал в середину барабана и способствуют раздавливанию материала. Цапфами 2 барабан устанавливается в подшипниках 8 и приводится во вращение через зубчатый венец 3. Мельница работает в сухом режиме (влажность материала менее 4%) в замкнутом цикле с сепаратором, отбирающим готовый продукт по трубе 9. В мельницу загружают материал, размер кусков которого не превышает 450 мм, и размалывают до частиц крупностью 0,5 мм при удельном расходе энергии (при помоле талька) 40-50 кВт·ч/т. Для некоторых материалов самоизмельчение затруднено, так как в процессе дробления получается много кусков "критического" размера (20-70 мм), которые трудно поддаются измельчению и не могут эффективно дробить более мелкие фракции. Преимуществом рассмотренных мельниц является отсутствие мелющих тел. Расход энергии у них близок к барабанным мельницам. Мельницы без мелющих тел могут быть эффективными при помоле материалов, в которых не желательны примеси продукта износа шаров.
Расчет шаровой барабанной мельницы сводится к определению на основе исходных данных ряда ключевых параметров. Зная физическую модель поведения шаров в барабане, теоретическую траекторию их перемещения, определяют оптимальную и критическую скорости вращения барабана.
По тому же принципу определяется траектория перемещения загрузки по барабану и выводится оптимальное значение загрузки. Шары, на практике, занимают 0,3-0,35 от обьема барабана.
Для расчёта мощности привода барабанных мельниц определяется энергия затрачиваемая на вращение барабана, перемещение шаров, перемещение материала. При работе барабанных мельниц энергия расходуется на подъем шаров и сообщение им кинетической энергии, так как после падения шаров их окружная скорость равна нулю и шары приходится вовлекать в движение на каждом цикле.
Также, барабан и узлы мельницы рассчитываются на прочность и долговечность - для этого строятся эпюры распределения нагрузок, определяются максимальные статические и динамические услилия возникающие в конструкции мельницы.
