專利名稱：離心式球磨機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到用于粉碎的裝置，具體來說，涉及到離心式球磨機(jī)。
本發(fā)明可以用于采礦加工業(yè)、建筑業(yè)和化學(xué)工業(yè)中對(duì)堅(jiān)硬物體進(jìn)行粉碎和機(jī)械活化，也可以用于綜合研究部門中對(duì)所擬定的自動(dòng)化工藝流程進(jìn)行模擬試驗(yàn)和解決一些科學(xué)技術(shù)方面的基本問題。
現(xiàn)有連續(xù)作業(yè)的離心式球磨機(jī)(見SU，A，395111)具有固定的殼體，殼體內(nèi)表面為園柱形，還具有振動(dòng)給料裝置和分選器，分選器在軸上旋轉(zhuǎn)，內(nèi)裝球體，球體松動(dòng)地裝在槽內(nèi)，并借助于分選器嚴(yán)格地限制在垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)，沿著供送材料的方向，球體的直徑減小，而其數(shù)量則增加。
連續(xù)作業(yè)的離心式球磨機(jī)是使材料顆粒在球體與圓筒形殼體內(nèi)壁接觸的地方受到擠壓而將材料粉碎的，而球體受有分選器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力的作用。
在這種離心式球磨機(jī)中磨球的沖擊力不夠大，材料沿著殼體內(nèi)表面移動(dòng)，而球體只是沿著材料層作不穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)，此外，材料粘在殼體園柱面上，形成一松軟層，從而降低了粉碎的效率，使材料的流動(dòng)條件和球體的工作惡化。
還有一種連續(xù)作業(yè)的離心式球磨機(jī)(見SU，A，925386)，這種球磨機(jī)具有固定在殼體上的給料裝置，在殼體的工作表面上設(shè)有筋條，在殼體內(nèi)裝有分選器，與殼體是同軸的，在分選器的內(nèi)腔中裝有球體，在分選器的側(cè)壁上設(shè)有通孔，孔的尺寸和磨球的直徑相當(dāng)，同時(shí)，位于通孔內(nèi)的球體當(dāng)分選器旋轉(zhuǎn)時(shí)與殼體上的筋條相互作用。
離心式球磨機(jī)的工作如下球體在分選器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力的作用下緊壓在分選器的內(nèi)壁上，成多層排列。這時(shí)，緊挨著內(nèi)壁的球體落進(jìn)分選器的通孔內(nèi)。這些球體沿殼體工作表面滾動(dòng)和滑移，周期性地沖擊筋條，這時(shí)，沖擊能即被傳遞給位于旋轉(zhuǎn)著的分選器空腔內(nèi)的其它球體，由于相互作用時(shí)的幾何條件和動(dòng)力條件不同，這些球體的運(yùn)動(dòng)是不規(guī)則的。同時(shí)，分選器空腔內(nèi)所裝球體越多，球體之間相互作用的頻繁程度就越高，撞擊的距離就越小。分選器內(nèi)所裝球體越少，球體之間相互作用的頻繁程度就降低，撞擊的距離就增大，撞擊時(shí)間就相應(yīng)增長。
由給料器進(jìn)入分選器空腔內(nèi)的原材料在紊流空氣和球體通過分選器通孔所作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的作用下拋向殼體工作表面，通孔是在球體撞擊筋條時(shí)打開的。材料在分選器空腔內(nèi)的初加工是在不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的球體相互作力下進(jìn)行的，而材料的基本的和最后的加工則是依靠球體對(duì)殼體工作表面上筋條的沖擊作用。因此，對(duì)于在分選器空腔內(nèi)作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的球體來說，其用途只是加快在分選器通孔內(nèi)的球體跳離筋條后返回到殼體工作表面上的速度。同時(shí)，位于分選器空腔內(nèi)的球體，在完成該動(dòng)作后，在和通孔內(nèi)的球體相互作用下獲得了旋轉(zhuǎn)脈動(dòng)，使它們之間產(chǎn)生了摩擦，從而消耗了能量，造成球體的磨損。此外，在分選器通孔內(nèi)的球體和通孔周壁作弧形接觸，這也使消耗在摩擦上的能量增加。減少分選器內(nèi)空腔中球體的數(shù)量可以減少摩擦損失，但卻增加了通孔內(nèi)球體的移動(dòng)時(shí)間，從而降低了撞擊殼體工作表面的頻繁程度。球體在分選器空腔內(nèi)和在通孔內(nèi)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)使球體的磨損增加，使粉碎和活化過程的效率降低，也就是能量受到了損失，以致不能保證球體對(duì)加工材料作出頻繁的、周期的穩(wěn)定撞擊運(yùn)動(dòng)。
此外，上述離心式球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)在水平或傾斜放置時(shí)不能保證足夠的活化程度和粉碎細(xì)度，這是因?yàn)椴牧显跉んw工作表面的上部和下部分布并不均勻。
在球磨機(jī)的軸線垂直安放時(shí)，由于在重力作用下材料的運(yùn)動(dòng)速度增加，材料在工作表面上的停留時(shí)間減少，從而降低了材料的加工效率。在加工粘性材料時(shí)球磨機(jī)的效率降低了，因?yàn)椴牧险吃诠ぷ鞅砻嫔?，向卸料口的移?dòng)速度降低了。此外，在該種球磨機(jī)中反應(yīng)劑不能按要求劑量均勻地分布到工作區(qū)域。
本發(fā)明的任務(wù)是創(chuàng)造一種離心式球磨機(jī)，能保證球體具有頻繁的、周期的穩(wěn)定撞擊運(yùn)動(dòng)以使材料由于離心式球磨機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)獲得足夠高的粉碎效率。
所提任務(wù)解決如下，在離心式球磨機(jī)內(nèi)設(shè)有固定在殼體上的給料器，在殼體的工作表面上設(shè)有筋條，在殼體內(nèi)設(shè)有裝在軸上的分選器，與殼體是同軸的，和殼體的工作表面形成環(huán)形間隙，具有內(nèi)腔，並在側(cè)面上設(shè)有很多通孔，在內(nèi)腔內(nèi)具有很多球體，一部分球體在分選器旋轉(zhuǎn)時(shí)通過分選器側(cè)壁上的通孔和殼體的筋條相互作用，根據(jù)本發(fā)明，在分選器的空腔內(nèi)設(shè)有反射器，和分選器形成環(huán)形間隙，此間隙的大小為球體直徑的0.1到1.0，而分選器和殼體工作表面的環(huán)形間隙則為球體直徑的0.1到0.5，在分選器上的通孔是切槽形的。
在離心式球磨機(jī)內(nèi)的反射器最好和分選器是同軸的。
在分選器內(nèi)設(shè)有反射器，在分選器的側(cè)壁上設(shè)有切槽，并留有環(huán)形間隙，這就保證了球體對(duì)工作表面具有頻繁的、周期的穩(wěn)定撞擊運(yùn)動(dòng)，從而提高了粉碎效率，改善了該過程的運(yùn)動(dòng)特性。
在離心式球磨機(jī)內(nèi)，反射器最好具有供給反應(yīng)劑的內(nèi)腔。
在離心式球磨機(jī)內(nèi)，在反射器的側(cè)壁上最好還設(shè)有從反射器內(nèi)腔向分選器內(nèi)腔供給反應(yīng)劑的噴咀。
在離心式球磨機(jī)內(nèi)，噴咀最好還做成變截面的。
在離心式球磨機(jī)內(nèi)，噴咀的軸線最好還與反射器轉(zhuǎn)軸成一角度。
在離心式球磨機(jī)內(nèi)，在反射器側(cè)壁上的噴咀最好按螺旋線布置。
因此，在反射器內(nèi)設(shè)有空腔能夠保證反應(yīng)劑均勻地供給噴咀。正如上述，設(shè)置噴咀改善了均勻化的過程并可清除粘附在工作表面上的粉碎材料。
反射器最好采用金屬陶瓷制造。
因此，由于金屬陶瓷的彈性模數(shù)比其它材料高，球體撞擊反射器并產(chǎn)生塑性變形所引起的能量損失降低了，這就在輸入能量不變的情況下提高了能量中直接用于加工材料的部分，從而提高了粉碎和活化過程的效率。
分選器側(cè)壁上的每一個(gè)切槽最好還在對(duì)著分選器旋轉(zhuǎn)軸的方向上做成張開形的。
每一個(gè)切槽的位置最好相對(duì)于前一個(gè)切槽和相對(duì)于分選器的頂面有一定的偏移。
每一個(gè)切槽最好還平行于分選器的旋轉(zhuǎn)軸。
設(shè)置切槽使球體和分選器切槽的主動(dòng)壁之間的接觸成為點(diǎn)接觸，消除了球體和主動(dòng)壁的重復(fù)碰撞，保證了球體在殼體工作表面上的均勻分布，減少了能量的摩擦損耗和所有相互作用的表面的磨損，整個(gè)地提高了離心式球磨機(jī)的使用壽命。
下面用實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明加以說明


圖1為本發(fā)明離心式球磨機(jī)的縱剖面圖;
圖2為
圖1中Ⅱ-Ⅱ剖面圖;
圖3為球體撞擊殼體筋條時(shí)的位置，為
圖1中Ⅲ-Ⅲ剖面;
圖4為球體撞擊反射器時(shí)的位置。與圖3同一剖面。
離心式球磨機(jī)具有給料器1(
圖1)，給料器1固定在固定的殼體2上，殼體2具有卸料短管3和冷卻空腔4，在殼體2的工作內(nèi)表面5上設(shè)有筋條6(圖2)。在殼體2內(nèi)(
圖1)的軸7上裝有分選器8，與殼體2是同軸的，在分選器8和殼體2的工作表面5之間形成環(huán)形間隙9。在分選器8內(nèi)設(shè)有空腔10，空腔內(nèi)裝有球體11，側(cè)壁12上設(shè)有通孔，也就是切槽13。
在分選器8的空腔10內(nèi)，在軸14上裝有反射器15，軸14與分選器8的軸7是同軸的，在反射器15和分選器8之間形成環(huán)形間隙16，環(huán)形間隙9為球體11直徑的0.1-0.5，而環(huán)形間隙16為球體11直徑的0.1-1.0。反射器15具有空腔17，反射器15的軸14為空心的，用來供給反應(yīng)劑。在反射器15的側(cè)壁18上設(shè)有噴咀19，為變截面的，它們的軸線和反射器15的轉(zhuǎn)軸20成一角度，在側(cè)壁18上它們按螺旋線21分布。在分選器8的側(cè)壁12上的每一個(gè)切槽在朝向分選器8轉(zhuǎn)軸的方向上做成張開形的，分選器8的旋轉(zhuǎn)軸和反射器的旋轉(zhuǎn)軸20重合，每一個(gè)切槽13的位置相對(duì)于前一個(gè)切槽13和相對(duì)于分選器8的頂面22有一定的偏移，同時(shí)每一個(gè)切槽平行于分選器8的旋轉(zhuǎn)軸，并且有一主動(dòng)壁23(圖3)。
離心式球磨機(jī)的工作如下
分選器8(
圖1)由傳動(dòng)裝置(圖上未表示)帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。位于空腔10內(nèi)的球體11，在分選器8旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力的作用下被擠向周邊，即進(jìn)入切槽13，切槽13設(shè)在分選器8的側(cè)壁12上，球體沿切槽13均勻分布，并在殼體2的工作表面5、旋轉(zhuǎn)分選器8的切槽13以及反射器15的側(cè)壁18所形成的空間內(nèi)作周期的穩(wěn)定撞擊運(yùn)動(dòng)，反射器15在和球體11的相互作用下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
由給料器1進(jìn)入的原材料在離心力和紊流空氣的作用下拋向殼體2的工作表面5，在球體11的撞擊下沿表面5均勻分布，并向卸料短管3移動(dòng)而卸出。這時(shí)，材料一方面被粉碎，另一方面以晶格受損的形式將能量儲(chǔ)存起來，即受到了活化。
此外，氣體或液體反應(yīng)劑從反應(yīng)劑源(圖上未表示)沿空心軸14進(jìn)入反射器15的空腔17內(nèi)，而后通過變截面噴咀19落到工作面5上和環(huán)形間隙9和16內(nèi)，噴咀19和旋轉(zhuǎn)軸20成一角度，並按螺旋線21分布。反應(yīng)劑被吹進(jìn)變截面噴咀19內(nèi)，落在球體11的表面上、分選器8切槽13的壁23上以及殼體2的工作表面5上，作用在粘附的材料上，從而把它們清理干凈，同時(shí)，氣流或液流在其自身運(yùn)動(dòng)的方向上推動(dòng)材料，使材料移動(dòng)，使反應(yīng)劑均勻分布而得到節(jié)省。
球體11的運(yùn)動(dòng)如下。分選器8(圖3)以角速度ω1旋轉(zhuǎn)，用壁23撞擊球體11，球體11在沿殼體2的工作表面5滾動(dòng)時(shí)以速度u撞擊筋條6。球體11和筋條6相互撞擊而改變了運(yùn)動(dòng)方向，并在沿直線001以速度V移動(dòng)時(shí)，撞擊反射器15的側(cè)壁18，此后又改變了運(yùn)動(dòng)的方向，沿直線0102(圖4)以速度V1移動(dòng)，撞擊殼體2的工作表面5。在撞擊下一筋條后重新開始球體11的下一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期。
在分選器8的空腔10內(nèi)裝上剛性反射器15(
圖1、2)可以加快球體11在撞擊筋條6后回到殼體2工作表面5上的速度，從而相應(yīng)提高球體11對(duì)加工材料的工作頻繁程度，改善粉碎或活化工藝過程的運(yùn)動(dòng)特性。
用含有高彈性模數(shù)鎢合金的金屬陶瓷做成的反射器15可降低球體11由于撞擊時(shí)發(fā)生塑性變形而產(chǎn)生的能量損失，從而在不改變外部供應(yīng)能量的情況下提高能量中直接用于加工材料的部分，這就提高了粉碎和活化過程的效率。
因?yàn)檠b在軸14上的反射器15和分選器8的軸7是同軸的，所以在球體11撞擊反射器15側(cè)壁18的過程中，運(yùn)動(dòng)著的球體11的部分能量就傳遞給反射器15，使它旋轉(zhuǎn)，並在建立起來的工況下具有角速度ω0。
這時(shí)，由向前轉(zhuǎn)動(dòng)的球體11傳送出去的能量最少，因?yàn)樵谇蝮w11的表面上和在反射器15的側(cè)面18上各點(diǎn)的線速度趨向一致，各接觸點(diǎn)的相對(duì)滑移減少。這就降低了消耗在摩擦上的能量損失。
在反射器15建立起的角速度ω0下，球體11在撞擊側(cè)壁18后沿角度γ(圖4)運(yùn)動(dòng)，角度γ是相對(duì)于通過殼體2工作表面5上撞擊點(diǎn)的半徑所形成的。結(jié)果，加工材料主要是在壓應(yīng)力和剪應(yīng)力之比值不變的條件下承受球體11的撞擊作用的。
為了改變應(yīng)力比值，通過軸14將不同于角速度ω0的角速度傳給反射器15(
圖1)，這個(gè)角速度相當(dāng)于反射器15作自由旋轉(zhuǎn)的工況。為此，將軸14和傳動(dòng)裝置連接起來(圖上未表示)。
這時(shí)，球體11在和反射器15相互作用力的過程中改變了圍繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)角速度和在反彈方向上的線速度，并作用于材料上，改變了壓應(yīng)力和剪應(yīng)力的比值，從而改變了粉碎和活化的條件，也就是擴(kuò)大了離心式球磨機(jī)的功能范圍。
在反射器15和分選器8之間的環(huán)形間隙16選為球體11直徑的0.1到1.0，這種間隙是保證沖擊運(yùn)動(dòng)的必需的。間隙16小于球體11直徑的0.1時(shí)，分選器8和反射器15會(huì)被原材料顆粒滯住，結(jié)果，分選器8會(huì)發(fā)生跳動(dòng)，從而破壞球體11的周期性穩(wěn)定沖擊運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)降低了粉碎或活化過程的效率。
環(huán)形間隙16超過球體11直徑的1.3時(shí)，球體11會(huì)被滯住在反射器15的側(cè)壁18和分選器8的側(cè)壁內(nèi)表面12之間，或者，球體11會(huì)從一個(gè)切槽13進(jìn)入另一切槽。結(jié)果會(huì)破壞球體11的沖擊運(yùn)動(dòng)，或使球體11滯住在切槽13內(nèi)。
分選器8和殼體2工作表面5之間的環(huán)形間隙9選為球體11直徑的0.1到0.5，這是根據(jù)球體11的直徑和粉碎材料顆粒尺寸的一般通用比值選定的，這個(gè)比值約為1∶5，即球體11直徑為100MM時(shí)，粉碎材料的顆粒尺寸為10MM。此外，若間隙小于球體直徑的0.1時(shí)則會(huì)降低材料的加工效率，因?yàn)樵谶@種情況下，球體11作用在主動(dòng)壁23上的反作用力將會(huì)接近于連接旋轉(zhuǎn)軸20和球體11幾何中心的直線，同時(shí)，球體11在和材料顆粒撞擊時(shí)將會(huì)沿阻力最小的途徑移動(dòng)，即進(jìn)入切槽13內(nèi)，使材料得不到粉碎。在環(huán)形間隙9的尺寸超過球體11直徑的0.5時(shí)，球體將會(huì)受到先期擠壓，從而造成主動(dòng)壁23和球體11之間的額外摩擦能耗和明顯的磨損。
因此，使環(huán)形間隙保持在上述范圍之內(nèi)可以使球體具有頻繁的、周期的、穩(wěn)定撞擊作用以實(shí)現(xiàn)材料的粉碎和活化過程。
此外，將分選器8上切槽13在對(duì)著分選器8和反射器15的旋轉(zhuǎn)軸20的方向上做成擴(kuò)張形的做法也可保證球體11撞擊運(yùn)動(dòng)的工況，減少球體11撞擊筋條6的摩擦損失，從而降低分選器8壁23的磨損。
各切槽13的位置彼此相對(duì)偏移和相對(duì)于分選器8的頂面22有一定的偏移可以使球體11在工作中沿殼體2工作表面5的整個(gè)長度均勻分布，從而提高工作表面5和筋條6磨損的均勻性，并增加離心式球磨機(jī)的使用壽命。
權(quán)利要求
1.離心式球磨機(jī)，具有給料器(1)，給料器(1)固定在殼體(2)上，在殼體(2)的工作表面(5)上設(shè)有筋條(6)，在殼體(2)內(nèi)的軸(7)上裝有分選器(8)，與殼體(2)是同軸的，和殼體(2)的工作表面(5)構(gòu)成環(huán)形間隙(9)，在分選器(8)內(nèi)設(shè)有空腔(10)，在分選器(8)的側(cè)壁(12)內(nèi)設(shè)有很多通孔，在分選器(8)的空腔(10)內(nèi)裝有球體(11)，在分選器(8)旋轉(zhuǎn)時(shí)有一部分球體(11)穿過分選器(8)側(cè)壁(12)上的通孔，和筋條(6)相互作用，離心式球磨機(jī)的特點(diǎn)是在分選器(8)的空腔(10)內(nèi)裝有反射器(15)，反射器(15)和分選器(8)構(gòu)成一個(gè)環(huán)形間隙(16)，間隙(16)的大小為球體(11)直徑的0.1到1.0，而分選器(8)和殼體(2)工作表面(5)所構(gòu)成間隙的大小為球體(11)直徑的0.1到0.5。分選器(8)側(cè)壁(12)上的通孔具有切槽(13)的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，離心式球磨機(jī)的特點(diǎn)是反射器(15)裝在軸(14)上，軸(14)和分選器(8)的軸(7)是同軸的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2，離心式球磨機(jī)的特點(diǎn)是反射器(15)內(nèi)設(shè)有空腔(17)用以裝入反應(yīng)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3，離心式球磨機(jī)的特點(diǎn)是在反射器(15)的側(cè)壁(18)上設(shè)有噴咀(19)，用以從空腔(17)向分選器(8)的內(nèi)腔(10)供給反應(yīng)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4，離心式球磨機(jī)的特點(diǎn)是噴咀(19)是變截面的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5，離心式球磨機(jī)的特點(diǎn)是噴咀(19)的軸線和反射器(15)的旋轉(zhuǎn)軸(20)成一角度。
7.根據(jù)4至6的任一權(quán)利要求，離心式球磨機(jī)的特點(diǎn)是反射器(15)側(cè)壁(18)上的噴咀(19)是按螺旋線(21)分布的。
8.根據(jù)1至6的任一權(quán)利要求，離心式球磨機(jī)的特點(diǎn)是反射器(15)是用金屬陶瓷做成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1，離心式球磨機(jī)的特點(diǎn)是分選器(8)側(cè)壁(12)上的每一個(gè)切槽(13)在對(duì)著分選器(8)旋轉(zhuǎn)軸(20)的方向上都是做成擴(kuò)張形的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9，離心式球磨機(jī)的特點(diǎn)是每一個(gè)切槽(13)相對(duì)于前一切槽(13)和相對(duì)于分選器(8)的頂面(22)都存在著偏移。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10，離心式球磨機(jī)的特點(diǎn)是每一個(gè)切槽13都平行于分選器(8)的旋轉(zhuǎn)軸(20)。
全文摘要
離心式球磨機(jī)具有給料器，給料器固定在殼體上，在殼體的工作表面上設(shè)有筋條，在殼體內(nèi)的軸上裝有分選器，和殼體的工作表面構(gòu)成環(huán)形間隙，內(nèi)部設(shè)有空腔，在側(cè)壁上設(shè)有很多通孔，在其空腔內(nèi)裝有球體，在分選器旋轉(zhuǎn)時(shí)，一部分球體通過側(cè)壁上的通孔，和殼體上的筋條相互作用，在分選器的空腔內(nèi)裝有反射器，與分選器構(gòu)成一個(gè)環(huán)形間隙，間隙的尺寸為球體直徑的0.1至1.0，而分選器和殼體工作表面之間的間隙為球體直徑的0.1至0.5，分選器上的通孔具有切槽的形狀。
文檔編號(hào)B02C17/00GK1033758SQ8710598
公開日1989年7月12日 申請(qǐng)日期1987年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月28日
發(fā)明者夫拉迪米爾·依格里維奇·科茨洛夫, 夫拉迪米爾·弗多羅維奇·里德金, 瑟吉·阿納托利維奇·科茨里夫, 瓦希利·尼科拉維奇·伯里索夫, 夫拉迪米爾·維亞徹斯拉沃維奇·伯爾迪里夫, 弗多爾·魯多爾福維奇·克里貝爾, 尼科拉·米克哈洛維奇·魯伯特索夫 申請(qǐng)人:克拉斯諾亞爾斯克工學(xué)院, 蘇聯(lián)科學(xué)院西伯利亞分院固體化學(xué)和礦物原料加工研究所