專利名稱：筒式球磨機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硬材料的磨碎裝置，更具體地說，涉及筒式球磨機。
所提出的這項發(fā)明最適用于需要將材料作細磨碎的水泥、采礦及其他工業(yè)領(lǐng)域。
已知的筒式球磨機具有筒體，筒體具有受磨材料的入口和出口，在筒體內(nèi)裝有帶孔隔板，將殼體內(nèi)腔分隔為粗磨室和細磨室。在細磨室內(nèi)，按一定的間距裝有垂直于筒體縱軸的環(huán)形隔板。在這些隔板中，一部分隔板的內(nèi)徑較小而帶孔，其余隔板的內(nèi)徑較大，不帶孔，是實體的。帶孔的和不帶孔的環(huán)形隔板相間安裝。在殼體的出口前方裝有帶孔格板(作為一例，見蘇聯(lián)發(fā)行的1024101號蘇聯(lián)著作證明書，發(fā)表于83年6月23日第23期“發(fā)明、創(chuàng)造、工業(yè)樣品、商標”通報)。
在上述球磨機中，環(huán)形隔板雖可提高成品質(zhì)量，但對研磨體(或稱研磨介質(zhì))的運動特性(或工作特性)不起作用。在球磨機筒體內(nèi)，環(huán)形隔板之間的研磨體只能在球磨機筒體的橫截面內(nèi)移動，其上升角度在35°以下，主要以沖擊方式粉碎材料顆粒。因此在裝料范圍的中心部位，研磨體形成滯留區(qū)，不參與磨碎過程，這從總體來看降低了磨碎過程的效率。
此外，這些環(huán)形隔板形成阻板，造成受堵堆高現(xiàn)象，從而降低了受磨材料顆粒從入口經(jīng)過球磨機筒體通向出口這一縱向運動的速度，延長了材料滯留在球磨機筒體內(nèi)的時間，使材料顆粒過度磨碎，使球磨機的通過能力降低，并使材料粘附在研磨體和內(nèi)襯上。
本發(fā)明的任務是設計一種筒式球磨機，在這種球磨機中環(huán)形隔板的結(jié)構(gòu)應使研磨體的能量在球磨機內(nèi)得到合理的分布，從而提高磨碎硬材料的效率。
這一任務是用以下方法完成的在球磨機筒體內(nèi)設有受磨材料的入口和出口，并按一定間距順序地裝有環(huán)形隔板，按本發(fā)明，環(huán)形隔板成橢圓形，與筒體的縱軸成一角度，相鄰環(huán)形隔板的間距稍大于D/tgα，其中D為筒體的內(nèi)徑，α為環(huán)形隔板相對于筒體縱軸的傾斜角。
環(huán)形隔板最好與筒體縱軸成45°～65°角。
環(huán)形隔板采用這樣的傾斜角可以取得最大磨碎效率。
也可使環(huán)形隔板的內(nèi)徑沿受磨材料在筒體內(nèi)從入口到出口的運動方向按指數(shù)關(guān)系增大。
這樣的環(huán)形隔板可使研磨體能量沿球磨機筒體得到最合理的分布。
還可截短各環(huán)形隔板沿橢圓長軸的長度，使其等于筒體直徑的0.3至0.6，使其截平的一端平行于橢圓短軸，并使相鄰的環(huán)形隔板彼此錯開180°角。
這樣的環(huán)形隔板加強了研磨體的橫向和縱向運動，使研磨體取得最大能量，從而提高難磨碎材料的磨碎效率。
也可使這些環(huán)形隔板的同種橢圓軸錯開一90°角。
這樣的環(huán)形隔板使球磨機筒體每轉(zhuǎn)一周，研磨體都能取得強度均勻的運動。
按本發(fā)明得出的筒式球磨機顯著地加強了研磨體的作用，由于研磨體具有縱向運動，這就消除了裝料中央部位的滯留區(qū)，提高了受磨材料顆粒通過球磨機的速度?；诓牧夏ニ檫^程的這些有利條件，研磨體的能量沿球磨機筒體得到合理的分布。因此，整個地提高了磨碎過程的效率。
以下為本發(fā)明的具體實施例及其說明和附圖


圖1，本發(fā)明中筒式球磨機及其平行環(huán)形隔板的縱剖面圖;
圖2，同上，環(huán)形隔板依次相互錯開90°;
圖3，同上，具有截短的環(huán)形隔板;
圖4，圖3的Ⅳ-Ⅳ剖面。
筒式球磨機具有筒體1(
圖1)，筒體兩端用蓋2封閉。蓋2上設有通孔，用作向球磨機內(nèi)裝卸受磨材料的入口和出口。在筒體1內(nèi)，依次裝有環(huán)形隔板4、5、6、7，與縱軸3成α角，這些環(huán)形隔板可以是帶孔的，也可以是不帶孔的，其安裝間距為1。相鄰隔板4與5、5與6、6與7的間距1應稍大于D/tgα，其中D為筒體1的內(nèi)徑，α為環(huán)形隔板4、5、6、7相對于筒體1縱軸3的傾斜角。
環(huán)形隔板4、5、6、7相對于筒體1縱軸3的傾斜角α應在45°～65°的范圍內(nèi)。α角根據(jù)材料顆粒的物理和機械性能(可磨碎性)選定。對于難破碎材料，α角可選得小些。對于易破碎材料，α角可選得大些。
其理由如下在磨碎過程中，隨著受磨材料顆粒從筒體1的入口移向出口，其尺寸按周知的羅齊恩-拉姆列爾指數(shù)定律Rx＝R0e-bxn不斷減小，式中R0，Rx分別為受磨材料在進出球磨機時留在檢驗篩上的總篩余量，b、n為與材料可磨碎性有關(guān)的參數(shù)，x為受磨材料的顆粒尺寸。
對于尺寸大于1mm的顆粒最有效的磨碎方式是沖擊，對于尺寸小于1mm的顆粒是研磨，這是人所共知的。尺寸大于1mm的材料顆粒在筒式球磨機中實際上是磨碎不了的。這也是人們確認的。
因此，在筒體1的8、9、10前幾個區(qū)內(nèi)主要應建立研磨體(圖上未示出)的沖擊(瀑布式的)工作方式，即大塊材料的沖擊粉碎。為此，環(huán)形隔板4和5的相應高度h1和h2應能提升盡量多的研磨體，并使環(huán)形隔板4的高度h1大于環(huán)形隔板5的高度h2(h1＞h2)。
研磨體的沖擊能量應隨著受磨材料顆粒尺寸的減小、隨著受磨材料向球磨機出口處的移動逐步減弱。材料顆粒尺寸在200μm以下時，宜用研磨方式磨碎。為此加大環(huán)形隔板6和7的內(nèi)徑d，并使d3＜d4，而環(huán)形隔板6和7的高度h3和h4則應相應地減小，并使h4＜h3。
環(huán)形隔板4、5、6、7的高度h沿筒體1的軸3是按hi+1＝hil
的指數(shù)關(guān)系遞減的，式中hi、hi+1為前、后環(huán)形隔板的高度;l為相鄰環(huán)形隔板間的距離(間距);b、n為與受磨材料有關(guān)的參數(shù)，均按羅齊恩-拉姆列爾公式確定。
圖1所示環(huán)形隔板4、5、6、7的橢圓長軸和短軸應分別相互平行。
在圖2上，環(huán)形隔板4、5、6、7的同種橢圓軸依次錯開90°，使球磨機筒體每轉(zhuǎn)一周，研磨體的運動都能均勻地得到加強。
在筒體1內(nèi)出口一側(cè)裝有帶孔格板13，用以防止大顆粒的材料和研磨體從球磨機中卸出。
在磨碎難磨碎材料時，為了大幅度地加強研磨體的橫向和縱向運動，將環(huán)形隔板14(圖3)、15、16、17沿橢圓長軸18(圖4)的長度S截短，使其等于0.3～0.6D，其中D為筒體1的內(nèi)徑。環(huán)形隔板14、15、16、17的端部19被截平而平行于橢圓短軸20。相鄰的環(huán)形隔板14、15、16、17相互錯開180°。
這樣的環(huán)形隔板可使研磨體雪崩似地落下，從而在研磨體落下區(qū)形成振擊式粉碎材料顆粒的有利條件。與此同時，也取得了選擇性的粉碎最大的顆粒在沖擊負荷下粉碎，較小的顆粒在振動研磨負荷下粉碎。這樣可以合理使用研磨體的能量，以磨碎大小不同的材料顆粒。
每一隔板的長度S用以下方法選定對于難磨碎材料，環(huán)形隔板14、15、16、17選用較大的長度，可以在S＝0.6D以下選用。對于易磨碎材料，環(huán)形隔板14、15、16、17選用較小的長度，S＝0.3D。
筒式球磨機工作如下可分析其中一個環(huán)形隔板的工作。可以環(huán)形隔板4為例，環(huán)形隔板5、6、7的工作與此相同。
在筒體1的轉(zhuǎn)動過程中，環(huán)形隔板4用其板面將研磨體留進8區(qū)和9區(qū)，使其上升80°～90°角，并雪崩似地投向8區(qū)內(nèi)端蓋2和9區(qū)內(nèi)環(huán)形隔板5的底部，從而使材料粉碎。
環(huán)形隔板5、6、7以同樣的方式工作，將研磨依次留進9區(qū)，10區(qū);10區(qū)、11區(qū);11區(qū)、12區(qū)。
環(huán)形隔板4、5、6、7相對于筒體縱軸傾斜安裝時，研磨體的上升角從35°增大到90°。因此，研磨體的總能量(位能和動能)也增大了。所以，在采用傾斜的環(huán)形隔板時，為取得同等的磨碎功，即取得球磨機同等的生產(chǎn)率，需要的研磨體就少了，而由于球磨機所需功率與轉(zhuǎn)動部分(球磨機筒體、內(nèi)襯、環(huán)形隔板、研磨體、受磨材料)的質(zhì)量成正比，因此，隨著轉(zhuǎn)動部分的減輕，所需功率也隨之減小。
此外，環(huán)形隔板4、5、6、7激起了研磨體相對于筒體1橫軸和縱軸的紊流運動，從而消除了橫向裝料范圍內(nèi)中心部位的滯留區(qū)，提高了磨碎過程的效率。
當環(huán)形隔板4、5、6、7相對于筒體1縱軸3的安裝角為45°～65°時，磨碎過程的效率最大。例如當環(huán)形隔板的傾斜角為45°、裝入球磨機筒體1內(nèi)的研磨體量為166公斤時，實驗用球磨機的生產(chǎn)率為23.0kg/hr，磨碎細度為310m2/kg，所需功率為1.98kw。當α＝65°時，球磨機生產(chǎn)率為23.2kg/hr，所需功率為1.92kw，磨碎細度為325m2/kg。
當環(huán)形隔板傾斜角α減小到40°時，球磨機的生產(chǎn)率下降到17.3kg/hr，所需功率增加到2.15kw，水泥的磨碎細度下降到290m2/kg。當環(huán)形隔板的傾斜角增大到70°以上時，磨碎過程的效率同樣下降，實驗用球磨機的生產(chǎn)率為20.0kg/hr，所需功率為1.9kw，磨碎細度為315m2/kg。
當環(huán)形隔板4、5、6、7的傾斜角α減小到40°以下時，磨碎過程的效率降低，其原因是在8、9、10、11、12區(qū)內(nèi)研磨體的上升角增大到了使研磨體拋向筒體1的內(nèi)表面，已起不到磨碎的作用。由于研磨體的上升角增大所需功率也增加了，但由于研磨體下落至筒體的內(nèi)表面，所以材料的磨碎度很差，球磨機按給定等級要求所達到的生產(chǎn)率下降，單位耗電量上升。
當環(huán)形隔板4、5、6、7的傾斜角增加到70°以上時，磨碎過程的效率也下降，這是由于研磨體的縱向移動加強而上升角減小的緣故。
因此，磨碎過程的最大效率是在環(huán)形隔板4、5、6、7相對筒體1縱軸3的傾斜角為45°～65°時取得的。
環(huán)形隔板4、5、6、7的高度h沿筒體1的縱軸3按指數(shù)關(guān)系遞減。
當磨碎易磨碎材料并對成品無粒度比例要求時，環(huán)形隔板4、5、6、7可按
圖1安裝。在這種情況下，環(huán)形隔板4、5、6、7相互平行，其同種橢圓軸也相互平行。
當環(huán)形隔板4、5、6、7的同種橢圓軸相互依次錯開90°(圖2)時，就可加強對材料的研磨粉碎作用，從而使成品具有較窄的粒級。環(huán)形隔板的這種布置方案用以磨碎較堅固的材料。
在球磨機筒體1的前幾個區(qū)內(nèi)，即具有大顆粒材料的8、9、10區(qū)內(nèi)，應使研磨體形成瀑布般的工作方式，也即形成大顆粒材料的沖擊粉碎。為此，環(huán)形隔板4和5的高度應使其能提升盡量多的研磨體，并使環(huán)形隔板4的高度h1大于環(huán)形隔板5的高度h2。
隨著材料顆粒沿筒體1縱軸3的移動，其尺寸在研磨體的作用下逐漸減小，研磨體的沖擊能量也逐漸減小。例如在11和12區(qū)內(nèi)顆粒尺寸在200μm以下，不應使其受到如8和9區(qū)內(nèi)的沖擊粉碎。否則，不僅會加大研磨體、內(nèi)襯和環(huán)形隔板的磨損，而且還會引起相反的過程，即材料的聚集過程。
因此，環(huán)形隔板4、5、6、7的高度應隨顆粒尺寸的減小而按指數(shù)關(guān)系減小。
在筒體1轉(zhuǎn)動時，環(huán)形隔板4、5、6、7依次在8、9、10、11、12區(qū)內(nèi)留起研磨體，留起量與每一環(huán)形隔板的高度h成正比，然后將其提升到與脫離角85°～90°相應的高度，并雪崩似的將其拋下。材料隨即粉碎。在8區(qū)和9區(qū)內(nèi)環(huán)形隔板4具有最大高度h1，研磨體作用于受磨材料的沖擊能量也最大。在此以后，研磨體的能量按指數(shù)關(guān)系下降，在12區(qū)內(nèi)研磨體的沖擊能量最小，主要是強烈的縱向和橫向研磨粉碎。
如果環(huán)形隔板4、5、6、7的同種橢圓軸平行而重合(
圖1)，則在8、9、10、11、12區(qū)的各區(qū)內(nèi)都會產(chǎn)生脈動性的研磨體運動。在8、9、10、11、12區(qū)的各區(qū)內(nèi)，筒體1每轉(zhuǎn)一周，研磨體的工作動力狀態(tài)都是從最小轉(zhuǎn)變到最大。在這種情況下就可磨碎由可磨碎性完全不同的堅固和柔軟材料構(gòu)成的配料。
按同種橢圓軸相互錯開90°角的環(huán)形隔板4、5、6、7(圖2)可使8、9、10、11、12區(qū)中各區(qū)內(nèi)的研磨體在工作周期內(nèi)(筒體1轉(zhuǎn)動一周)取得穩(wěn)定的工作動力狀態(tài)，這是由于沖擊能量取決于環(huán)形隔板的高度h，即取決于環(huán)形隔板4、5、6、7中每一隔板提升的研磨體量。因此，在這種情況下可磨碎全部由可磨碎性指標近似的、全為易磨碎或全為難磨碎組分構(gòu)成的配料。
如果使環(huán)形隔板4、5、6、7沿橢圓軸錯開的角度大于或小于90°，例如103°或82°角，環(huán)形隔板以及與其緊貼的內(nèi)襯(圖上未示出)的安裝就會很復雜。
在筒式球磨機中使環(huán)形隔板4、5、6、7的高度按指數(shù)關(guān)系下降，這會使研磨體的能量沿筒體1的縱軸3合理分布，從而可以取得對材料顆粒的磨碎過程進行選擇的有利條件，可以降低單位耗電量并穩(wěn)定成品的顆粒組成。
如果將筒式球磨機內(nèi)環(huán)形隔板沿橢圓長軸的長度截短為S(圖3、圖4)，則筒式球磨機的工作如下。
當筒體1轉(zhuǎn)動180°時，截短的環(huán)形隔板14、16向下移而占據(jù)圖3所示位置14a和16a。環(huán)形隔板15和17向上移而占據(jù)位置15a和17a。
當筒體1接著再轉(zhuǎn)動時，上述循環(huán)重復進行，截短的環(huán)形隔板14、15、16、17依次占據(jù)代表性位置14a、15a、16a和17a。例如，位于截短的環(huán)形隔板15和17間的區(qū)域21，在從高位轉(zhuǎn)移到低位時，就向裝料一側(cè)的蓋2移動一個距離l1，并占據(jù)由環(huán)形隔板14和16隔成的容積，這時環(huán)形隔板14和16占據(jù)位置14a和16a，全部研磨體和受磨材料都沿筒體1的縱軸3向裝料一側(cè)運動，從而用研磨方式粉碎了材料。
所有位于球磨機筒體1下部的研磨體是同時進行上述運動的。除此以外，截短的環(huán)形隔板14、15、16、17中每一隔板，如以隔板15為例，在從低位15轉(zhuǎn)移到高位15a時留起22區(qū)內(nèi)容積為V1的研磨體，并雪崩似地拋向裝料一側(cè)(蓋2)，而留起21區(qū)體積為V2的研磨體，拋向相對一側(cè)(卸料側(cè))，以雪崩似的強烈沖擊將材料粉碎。在筒體1進一步轉(zhuǎn)動時，環(huán)形隔板14和16依次占據(jù)低位14a和16a，而環(huán)形隔板15和17則依次占據(jù)高位15a和17a。此時，21區(qū)和22區(qū)沿筒體1的軸3移動而回到原位，并沿軸3向裝料方向移動所有研磨體。在研磨體作橫向和縱向運動時材料即被磨碎。在裝料的橫向范圍內(nèi)中央部位的滯留區(qū)消除了，從而增大了磨碎強度。以后，循環(huán)過程重復進行。
在分別為21、22區(qū)和23、24區(qū)的成排區(qū)域中，各區(qū)內(nèi)的研磨體都是以上述相同方式進行工作的。
將環(huán)形隔板14、15、16、17截短后，就可增加其在筒體1內(nèi)的數(shù)量。將環(huán)形隔板長度截短到S＝0.3D，安裝在筒體1內(nèi)的隔板數(shù)量即增多。而將環(huán)形隔板的長度加大到S＝0.6D以上時，筒體1內(nèi)可安裝的環(huán)形隔板數(shù)量則減少，因為截短的環(huán)形隔板14、15、16、17之間的距離l取得很小時，某一環(huán)形隔板，例如隔板14，所提升的研磨體就會沖擊并損壞位于對面一排上與其相鄰的環(huán)形隔板，例如隔板15。
在截短的環(huán)形隔板的長度減小到S＝0.3D而增加裝在筒體1內(nèi)的環(huán)形隔板的數(shù)量時，研磨體縱向運動的強度就會加大，從而提高了筒體1內(nèi)以研磨方式粉碎材料的效率。
如果截短的環(huán)形隔板14、15、16、17的長度S小于0.3D，例如S＝0.25D，則容積V1和V2以及環(huán)形隔板提升的研磨體量減小，大塊材料的沖擊粉碎就很困難，磨碎過程的效率就會下降。
將截短的環(huán)形隔板14、15、16、17交替而傾斜地安裝在相對的兩面，可促使研磨體在循環(huán)過程中取得強烈而均勻的橫向和縱向運動。
如果對截短的相鄰環(huán)形隔板14和15、15和16、16和17采用不同的間距，則研磨體在筒體1內(nèi)從高位向低位轉(zhuǎn)移時，與從低位向高位轉(zhuǎn)移時相比，會取得更大的縱向移動。這會使環(huán)形隔板承受不均勻的軸向負荷而損壞。
如果所有截短的環(huán)形隔板14、15、16、17與筒體1的縱軸3形成各不相同的α角，則研磨體會聚集在筒體1內(nèi)以較大α角安裝環(huán)形隔板的區(qū)域內(nèi)。
由于研磨體的強烈運動及其能量沿球磨機筒體的合理分布，研磨體量和所需功率減少了，與此同時，磨碎過程的效率提高了。
權(quán)利要求
1.筒式球磨機，在其筒體(1)內(nèi)設有受磨材料的入口和出口以及按一定產(chǎn)間距依次安裝的環(huán)形隔板(4、5、6、7)。其特征是環(huán)形隔板(4、5、6、7)與筒體(1)的縱軸(3)成一(a)角，其形狀為橢圓形，環(huán)形隔板(4和5、5和6、6和7)的間距(1)稍大于D/tgα，其中D為筒體(1)的內(nèi)徑，α為環(huán)形隔板(4、5、6、7)相對于筒體(1)縱向軸(3)的傾斜角。
2.如權(quán)利要求1所述的筒式球磨機，其特征是環(huán)形隔板(4、5、6、7)與筒體(1)的縱軸(3)成45°～65°角。
3.如權(quán)利要求1所述的筒式球磨機，其特征是環(huán)形隔板(4、5、6、7)的內(nèi)徑(d1、d2、d3、d4)沿受磨材料在筒體(1)內(nèi)從入口向出口移動的方向按指數(shù)關(guān)系增大。
4.如權(quán)利要求1所述的筒式球磨機，其特征是環(huán)形隔板(4、5、6、7)的同種橢圓軸相互錯開90°。
5.如權(quán)利要求1所述的筒式球磨機，其特征是每一環(huán)形隔板(14、15、16、17)沿橢圓長軸截短后的長度(S)等于筒體(1)直徑(D)的0.3～0.6，并具有與橢圓短軸平行的截平端部，而相鄰環(huán)形隔板(14、15、16、17)相互錯開180°角安裝。
全文摘要
筒式球磨機，其筒體具有受磨材料的入口和出口在其筒體內(nèi)按一定間距并與筒體(1)的縱軸(3)成α角裝有環(huán)形隔板(4、5、6、7)，其形狀為橢圓形。相鄰環(huán)形隔板(4和5、5和6、6和7)的間距稍大于D/tgα，其中D為筒體(1)的內(nèi)徑，α為環(huán)形隔板(4、5、6、7)相對于筒體(1)縱軸(3)的傾斜角。
文檔編號B02C17/06GK1031805SQ8710624
公開日1989年3月22日 申請日期1987年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1987年9月11日
發(fā)明者瓦希利·斯蒂帕諾維奇·伯格達諾夫, 伊瓦恩·伊瓦諾維奇·米羅施尼申科, 尼科拉·斯蒂諾維奇·伯格達諾夫, 尼科拉·米特里維奇·沃羅比夫, 夫拉迪米爾·澤莫諾維奇·彼羅斯基, 伊萬·尼科拉維奇·施夫陳科 申請人:別爾哥羅德斯基·I·A·格里申瑪諾夫建筑材料工藝所