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专利名称:离心式球磨机的制作方法
技术领域:
本发明涉及到用于粉碎的装置,具体来说,涉及到离心式球磨机。
本发明可以用于采矿加工业、建筑业和化学工业中对坚硬物体进行粉碎和机械活化,也可以用于综合研究部门中对所拟定的自动化工艺流程进行模拟试验和解决一些科学技术方面的基本问题。
现有连续作业的离心式球磨机(见SU,A,395111)具有固定的壳体,壳体内表面为园柱形,还具有振动给料装置和分选器,分选器在轴上旋转,内装球体,球体松动地装在槽内,并借助于分选器严格地限制在垂直于旋转轴的平面内,沿着供送材料的方向,球体的直径减小,而其数量则增加。
连续作业的离心式球磨机是使材料颗粒在球体与圆筒形壳体内壁接触的地方受到挤压而将材料粉碎的,而球体受有分选器旋转时产生的离心力的作用。
在这种离心式球磨机中磨球的冲击力不够大,材料沿着壳体内表面移动,而球体只是沿着材料层作不稳定的运动,此外,材料粘在壳体园柱面上,形成一松软层,从而降低了粉碎的效率,使材料的流动条件和球体的工作恶化。
还有一种连续作业的离心式球磨机(见SU,A,925386),这种球磨机具有固定在壳体上的给料装置,在壳体的工作表面上设有筋条,在壳体内装有分选器,与壳体是同轴的,在分选器的内腔中装有球体,在分选器的侧壁上设有通孔,孔的尺寸和磨球的直径相当,同时,位于通孔内的球体当分选器旋转时与壳体上的筋条相互作用。
离心式球磨机的工作如下球体在分选器旋转时产生的离心力的作用下紧压在分选器的内壁上,成多层排列。这时,紧挨着内壁的球体落进分选器的通孔内。这些球体沿壳体工作表面滚动和滑移,周期性地冲击筋条,这时,冲击能即被传递给位于旋转着的分选器空腔内的其它球体,由于相互作用时的几何条件和动力条件不同,这些球体的运动是不规则的。同时,分选器空腔内所装球体越多,球体之间相互作用的频繁程度就越高,撞击的距离就越小。分选器内所装球体越少,球体之间相互作用的频繁程度就降低,撞击的距离就增大,撞击时间就相应增长。
由给料器进入分选器空腔内的原材料在紊流空气和球体通过分选器通孔所作不规则运动的作用下抛向壳体工作表面,通孔是在球体撞击筋条时打开的。材料在分选器空腔内的初加工是在不规则运动的球体相互作力下进行的,而材料的基本的和最后的加工则是依靠球体对壳体工作表面上筋条的冲击作用。因此,对于在分选器空腔内作不规则运动的球体来说,其用途只是加快在分选器通孔内的球体跳离筋条后返回到壳体工作表面上的速度。同时,位于分选器空腔内的球体,在完成该动作后,在和通孔内的球体相互作用下获得了旋转脉动,使它们之间产生了摩擦,从而消耗了能量,造成球体的磨损。此外,在分选器通孔内的球体和通孔周壁作弧形接触,这也使消耗在摩擦上的能量增加。减少分选器内空腔中球体的数量可以减少
摩擦损失,但却增加了通孔内球体的移动时间,从而降低了撞击壳体工作表面的频繁程度。球体在分选器空腔内和在通孔内的不规则运动使球体的磨损增加,使粉碎和活化过程的效率降低,也就是能量受到了损失,以致不能保证球体对加工材料作出频繁的、周期的稳定撞击运动。
此外,上述离心式球磨机的结构在水平或倾斜放置时不能保证足够的活化程度和粉碎细度,这是因为材料在壳体工作表面的上部和下部分布并不均匀。
在球磨机的轴线垂直安放时,由于在重力作用下材料的运动速度增加,材料在工作表面上的停留时间减少,从而降低了材料的加工效率。在加工粘性材料时球磨机的效率降低了,因为材料粘在工作表面上,向卸料口的移动速度降低了。此外,在该种球磨机中反应剂不能按要求剂量均匀地分布到工作区域。
本发明的任务是创造一种离心式球磨机,能保证球体具有频繁的、周期的稳定撞击运动以使材料由于离心式球磨机结构的改进获得足够高的粉碎效率。
所提任务解决如下,在离心式球磨机内设有固定在壳体上的给料器,在壳体的工作表面上设有筋条,在壳体内设有装在轴上的分选器,与壳体是同轴的,和壳体的工作表面形成环形间隙,具有内腔,並在侧面上设有很多通孔,在内腔内具有很多球体,一部分球体在分选器旋转时通过分选器侧壁上的通孔和壳体的筋条相互作用,根据本发明,在分选器的空腔内设有反射器,和分选器形成环形间隙,,,在分选器上的通孔是切槽形的。
在离心式球磨机内的反射器最好和分选器是同轴的。
在分选器内设有反射器,在分选器的侧壁上设有切槽,并留有环形间隙,这就保证了球体对工作表面具有频繁的、周期的稳定撞击运动,从而提高了粉碎效率,改善了该过程的运动特性。
在离心式球磨机内,反射器最好具有供给反应剂的内腔。
在离心式球磨机内,在反射器的侧壁上最好还设有从反射器内腔向分选器内腔供给反应剂的喷咀。
在离心式球磨机内,喷咀最好还做成变截面的。
在离心式球磨机内,喷咀的轴线最好还与反射器转轴成一角度。
在离心式球磨机内,在反射器侧壁上的喷咀最好按螺旋线布置。
因此,在反射器内设有空腔能够保证反应剂均匀地供给喷咀。正如上述,设置喷咀改善了均匀化的过程并可清除粘附在工作表面上的粉碎材料。
反射器最好采用金属陶瓷制造。
因此,由于金属陶瓷的弹性模数比其它材料高,球体撞击反射器并产生塑性变形所引起的能量损失降低了,这就在输入能量不变的情况下提高了能量中直接用于加工材料的部分,从而提高了粉碎和活化过程的效率。
分选器侧壁上的每一个切槽最好还在对着分选器旋转轴的方向上做成张开形的。
每一个切槽的位置最好相对于前一个切槽和相对于分选器的顶面有一定的偏移。
每一个切槽最好还平行于分选器的旋转轴。
设置切槽使球体和分选器切槽的主动壁之间的接触成为点接触,消除了球体和主动壁的重复碰撞,保证了球体在壳体工作表面上的均匀分布,减少了能量的摩擦损耗和所有相互作用的表面的磨损,整个地提高了离心式球磨机的使用寿命。
下面用实施例和附图对本发明加以说明
图1为本发明离心式球磨机的纵剖面图;
图2为
图1中Ⅱ-Ⅱ剖面图;
图3为球体撞击壳体筋条时的位置,为
图1中Ⅲ-Ⅲ剖面;
图4为球体撞击反射器时的位置。与图3同一剖面。
离心式球磨机具有给料器1(
图1),给料器1固定在固定的壳体2上,壳体2具有卸料短管3和冷却空腔4,在壳体2的工作内表面5上设有筋条6(图2)。在壳体2内(
图1)的轴7上装有分选器8,与壳体2是同轴的,在分选器8和壳体2的工作表面5之间形成环形间隙9。在分选器8内设有空腔10,空腔内装有球体11,侧壁12上设有通孔,也就是切槽13。
在分选器8的空腔10内,在轴14上装有反射器15,轴14与分选器8的轴7是同轴的,在反射器15和分选器8之间形成环形间隙16,-,-。反射器15具有空腔17,反射器15的轴14为空心的,用来供给反应剂。在反射器15的侧壁18上设有喷咀19,为变截面的,它们的轴线和反射器15的转轴20成一角度,在侧壁18上它们按螺旋线21分布。在分选器8的侧壁12上的每一个切槽在朝向分选器8转轴的方向上做成张开形的,分选器8的旋转轴和反射器的旋转轴
20重合,每一个切槽13的位置相对于前一个切槽13和相对于分选器8的顶面22有一定的偏移,同时每一个切槽平行于分选器8的旋转轴,并且有一主动壁23(图3)。
离心式球磨机的工作如下
分选器8(
图1)由传动装置(图上未表示)带动而旋转。位于空腔10内的球体11,在分选器8旋转时,在离心力的作用下被挤向周边,即进入切槽13,切槽13设在分选器8的侧壁12上,球体沿切槽13均匀分布,并在壳体2的工作表面5、旋转分选器8的切槽13以及反射器15的侧壁18所形成的空间内作周期的稳定撞击运动,反射器15在和球体11的相互作用下作旋转运动。
由给料器1进入的原材料在离心力和紊流空气的作用下抛向壳体2的工作表面5,在球体11的撞击下沿表面5均匀分布,并向卸料短管3移动而卸出。这时,材料一方面被粉碎,另一方面以晶格受损的形式将能量储存起来,即受到了活化。
此外,气体或液体反应剂从反应剂源(图上未表示)沿空心轴14进入反射器15的空腔17内,而后通过变截面喷咀19落到工作面5上和环形间隙9和16内,喷咀19和旋转轴20成一角度,並按螺旋线21分布。反应剂被吹进变截面喷咀19内,落在球体11的表面上、分选器8切槽13的壁23上以及壳体
2的工作表面5上,作用在粘附的材料上,从而把它们清理干净,同时,气流或液流在其自身运动的方向上推动材料,使材料移动,使反应剂均匀分布而得到节省。
球体11的运动如下。分选器8(图3)以角速度ω1旋转,用壁23撞击球体11,球体11在沿壳体2的工作表面5滚动时以速度u撞击筋条6。球体11和筋条6相互撞击而改变了运动方向,并在沿直线001以速度V移动时,撞击反射器15的侧壁18,此后又改变了运动的方向,沿直线0102(图4)以速度V1移动,撞击壳体2的工作表面5。在撞击下一筋条后重新开始球体11的下一个运动周期。
在分选器8的空腔10内装上刚性反射器15(
图1、2)可以加快球体11在撞击筋条6后回到壳体2工作表面5上的速度,从而相应提高球体11对加工材料的工作频繁程度,改善粉碎或活化工艺过程的运动特性。
用含有高弹性模数钨合金的金属陶瓷做成的反射器15可降低球体11由于撞击时发生塑性变形而产生的能量损失,从而在不改变外部供应能量的情况下提高能量中直接用于加工材料的部分,这就提高了粉碎和活化过程的效率。
因为装在轴14上的反射器15和分选器8的轴7是同轴的,所以在球体11撞击反射器15侧壁18的过程中,运动着的球体11的部分能量就传递给反射器15,使它旋转,並在建立起来的工况下具有角速度ω0。
这时,由向前转动的球体11传送出去的能量最少,因为在球体11的表面上和在反射器15的侧面18上各点的线速度趋向一致,各接触点的相对滑移减少。这就降低了消耗在摩擦上的能量损失。
在反射器15建立起的角速度ω0下,球体11在撞击侧壁18后沿角度γ(图4)运动,角度γ是相对于通过壳体2工作表面5上撞击点的半径所形成的。结果,加工材料主要是在压应力和剪应力之比值不变的条件下承受球体11的撞击作用的。
为了改变应力比值,通过轴14将不同于角速度ω0的角速度传给反射器15(
图1),这个角速度相当于反射器15作自由旋转的工况。为此,将轴14和传动装置连接起来(图上未表示)。
这时,球体11在和反射器15相互作用力的过程中改变了围绕自身轴线的旋转角速度和在反弹方向上的线速度,并作用于材料上,改变了压应力和剪应力的比值,从而改变了粉碎和活化的条件,也就是扩大了离心式球磨机的功能范围。
,这种间隙是保证冲击运动的必需的。,分选器8和反射器15会被原材料颗粒滞住,结果,分选器8会发生跳动,从而破坏球体11的周期性稳定冲击运动,相应降低了粉碎或活化过程的效率。
,球体11会被滞住在反射器15的侧壁18和分选器8的侧壁内表面12之间,或者,球体11会从一个切槽13进入另一切槽。结果会破坏球体11的冲击运动,或使球体11滞住在切槽13内。
,这是根据球体11的直径和粉碎材料颗粒尺寸的一般通用比值选定的,这个比值约为1∶5,即球体11直径为100MM时,粉碎材料的颗粒尺寸为10MM。此外,,因为在这种情况下,球体11作用在主动壁23上的反作用力将会接近于连接旋转轴20和球体11几何中心的直线,同时,球体11在和材料颗粒撞击时将会沿阻力最小的途径移动,即进入切槽13内,使材料得不到粉碎。,球体将会受到先期挤压,从而造成主动壁23和球体11之间的额外摩擦能耗和明显的磨损。
因此,使环形间隙保持在上述范围之内可以使球体具有频繁的、周期的、稳定撞击作用以实现材料的粉碎和活化过程。
此外,将分选器8上切槽13在对着分选器8和反射器15的旋转轴20的方向上做成扩张形的做法也可保证球体11撞击运动的工况,减少球体11撞击筋条6的摩擦损失,从而降低分选器8壁23的磨损。