вентиляторная мельница двустороннего действия

Формула изобретения

1. Вентиляторная мельница двустороннего действия, включающая ротор с горизонтальным валом на опорах, рабочими лопатками и приводом, камеру измельчения с металлосборником, воздуховодами и загрузочными патрубками, а также сепаратор угольной пыли над камерой измельчения, отличающаяся тем, что она снабжена скоростными противоточными воздуховодами, лопатки ротора имеют режуще-истирающую поверхность с абразивными зернами, расширены в направлении от средней части вала и установлены на нем с крестообразным перекрытием и в своей верхней части скреплены по меньшей мере одной тягой, при этом загрузочные патрубки совмещены со скоростными противоточными воздуховодами и совместно установлены в верхней части камеры измельчения друг под другом и под углом 45^o к ударно-отражательным поверхностям лопаток, образующим елочнообразный рабочий периметр ротора.

2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что скрепляющая лопатка тяги выполнена составной из отдельных упругих элементов с нанизанными на них с возможностью свободного вращения билами в виде тора с режуще-истирающей поверхностью и/или в виде конусообразной режуще-истирающей спирали с вершиной, направленной в сторону вращения ротора.

3. Мельница по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена установленными в корпусе камеры измельчения между опорами и валом сферосальниками, выполненными с возможностью обеспечения потребной подпитки углепластиковым жгутом уплотнения в период рабочего режима мельницы.

4. Мельница по пп.1 3, отличающаяся тем, что привод снабжен цилиндрической прямозубой передачей внешнего зацепления с переменной высотной коррекцией по длине зуба, в центре которого размещено фрикционно-демпфирующее кольцо, причем шестерня на валу двигателя привода имеет одну степень свободы или имеет возможность поворота относительно точки качания двигателя в экстремальных перегрузочных ситуациях.

5. Мельница по пп.1 4, отличающаяся тем, что металлосборники выполнены в виде скользящих карманов с элементами перекрытия приемочных окон воздуховодов и с откидными крышками в днищах для извлечения неизмельчаемых включений в период рабочего режима мельницы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для измельчения кускового сыпучего материала, в частности бурых углей или лигнитов, на ТЭС и ГРЭС к их последующему сжиганию. Струйно-вентиляторная мельница может быть рекомендована к использованию в строительной, горнорудной, алмазодобывающей промышленности, а также в медицине, т.е. там, где требуется измельчение материалов до пылевидного состояния.

Известно множество технических решений, служное назначение и конструкторское воплощение которых в той или иной степени усовершенствуется заявленным изобретением [1-10] Известные аналоги имеют такие элементы: ротор с валом на опорах, рабочими лопатками и приводом вращения; камеру измельчения с металлосборником, воздуховодами и загрузочными патрубками; сепаратор измельченного продукта, в частности угольной пыли.

Наиболее близким техническим решением к заявленному следует все же признать мельницу-вентилятор фирмы КСГ. Она двухстороннего действия, а поэтому принимается за прототип, ибо выполнена с двумя загрузочными патрубками и элементами, присущими выявленным аналогам.

Недостатки прототипа: недостаточная интенсивность процесса диспергирования, т. е. измельчения исходной фракции материала до его пылевидного состояния, из-за отсутствия эффекта ударного разрушения и разрушения контактным истиранием, ибо в нем механика измельчения угля абсолютно не изменилась, если не учитывать, что ротор с необходимостью дополнен вторым покрывающим диском; невысокое качество измельченного продукта, т.е. большая степень разнородности измельченной фракции, так как радиально расположенные на ступице ротора лопатки в большей степени выполняют функцию вентилирования сушки, нежели измельчения; большое пыление в стыках корпус-ротор из-за использования войлочных сальников, обладающих низкими трибохарактеристиками (износостойкость, термостойкость), непостоянством рабочей массы в стыке, т. е. ее уменьшением от трения; нерегламентные эксплуатационные характеристики основных элементов мельницы из-за наличия двух вводов топлива и сушильного агента, бокового выема ротора и необходимости проведения двойного контроля за процессами, происходящими в агрегате; с целью удлинения срока работы мелющих лопаток мельниц-вентиляторов их поверхность со стороны входа топлива покрывают наплавкой или напылением износостойким материалом; традиционный привод вращения с присущим ему нерегламентным ресурсом эксплуатации в части работоспособности открытой зубчатой передачи; высокая степень риска конструкции или большая вероятность отказа в случае попадания неизмельчаемых (металлических) включений в рабочую камеру мельницы из-за отсутствия эффективных средств улавливания на пути их следования в зону измельчения.

Цель изобретения создание более совершенной конструкции мельницы в части эффективности процессов и качества готового продукта, эксплуатационных характеристик элементов конструкции и машины в целом.

Поставленная цель достигается тем, что создана струйно-вентиляторная мельница двухстороннего действия, в которой: лопатки ротора выполняются с развитой режуще-истирающей поверхностью, включающей режущие абразивные СВС-зерна размером до 2000 мкм, скрепленные с остовом (корпусом) лопатки износоустойчивой термостойкой связующей массой (СВС-зерна зерна, полученные самораспространяющимcя высокотемпературным синтезом); мелющие лопатки ротора мельницы выполнены расширяющимиcя к периферии ротора пропорционально увеличению линейной скорости его вращения; рабочие лопатки ротора закреплены на его валу с чередующимся перекрытием, т.е. крестообразно; консольно закрепленные на валу ротора лопатки скреплены попарно по меньшей мере одной тягой, создающей напряженную конструкцию измельчающего ротора; загрузочные патрубки установлены лишь в верхней части рабочей камеры, а главное, дополнены смежными и скоростными воздуховодами, причем исходная аэросмесь (измельчаемый уголь+топливная смесь+горячий сжатый воздух) направляется под углом 45^о к упомянутым выше ударно-отражательным поверхностям мелющих или рабочих, или просто лопаток ротора мельницы. Лопатки мельницы образуют в сборе как бы елочный рабочий периметр ротора, т.е. относительно повернуты под углом до 45^о к магистральным потокам аэросмеси, что делает и другую их поверхность активно работающей-измельчающей. Скрепляющая лопатки тяга выполняется составной из отдельных элементов, замыкающих напряженно лопатки попарно либо центрально, либо асимметрично по краям лопаток; отдельные элементы скрепляющей тяги дополняются билами доизмельчения в форме торов вращения с режуще-истирающей СВС-поверхностью и/или конусообразных режуще-истирающих спиралей с вершиной в направлении вращения ротора. Независимо от формы доизмельчающего била на тяге(ах) они установлены свободно и могут поворачиваться, а следовательно, обновлять свои перефирийные участки. В корпусе камеры измельчения предусмотрены сферические сальники, в рабочее пространство которых заложен углепластиковый жгут с потребной его подпиткой (подачей или набивкой) по мере уменьшения его массы от износа о вращающийся вал ротора. Вращение ротора мельницы осуществляется через открытую цилиндрическую прямозубую передачу внешнего зацепления, приводная шестерня которой вместе с двигателем может мгновенно падать, т.е. размыкаться в экстремальных перегрузочных ситуациях. Это достигается тем, что шестерня с двигателем имеет точку опрокидывания или шарнир опорной плиты. Передача привода мельницы имеет переменную высотную коррекцию по длине зуба, причем в его центре предусмотрено фракционно-демпфирующее кольцо, которое создает еще большую плавность зацепления и снижает шумовой эффект. Конструкция мельницы предусматривает металлосборники, которые технологичны, просты и удобны в эксплуатации, если выполняются в виде скользящих карманов с элементами перекрытия приемных окон воздуховодов и откидными крышками в днищах для извлечения выловленных неизмельчаемых предметов.

На фиг. 1 показана принципиальная схема струйно-вентиляторной мельницы двухстороннего действия; на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 1; на фиг. 4 узел II на фиг. 1; на фиг. 5 и 6 сечение Б-Б на фиг. 1.

Струйно-вентиляторная мельница двухстороннего действия выполнена из ротора 1 с валом 2 на опорах 3, рабочими лопатками 4 и приводом 5 вращения, камеры 6 измельчения с металлосборником 7, воздуховодами 8 и загрузочными патрубками 9, в верхней части которой размещен сепаратор 10 для отбора угольной пыли 11 с последующим сжиганием. Лопатки ротора выполнены с развитой режуще-истирающей поверхностью 12, представляющей собой совокупность абразивных СВС-зерен 13 размером до 2000 мкм и износоустойчивой и термостойкой связки 14 подобно шлифовальным инструментам с металлическим корпусом 15.

Не только размеры СВС-зерен увеличиваются к периферии, но и габаритные размеры лопаток, т. е. они расширяются пропорционально увеличению линейной скорости вращения ротора. Рабочие лопатки ротора закреплены на его валу с чередующимся перекрытием, т.е. крестообразно (фиг. 1), и образуют угол в 45^о к направлению полета 16 измельчаемых частиц 17. Консольно закрепленные на валу ротора лопатки скреплены тягой 18, по крайней мере одной расположенной центрально. Скрепляющая тяга, если она даже центрального исполнения, выполнена из отдельных элементов 19, установленных между двумя лопатками и образующих единый напряженный ротор. Единичная тяга нецентрального исполнения (пунктирная линия на фиг. 2) может совпадать с вектором 20 вращения ротора или не совпадать с ним. Загрузочные патрубки установлены лишь в верхней части камеры измельчения или в зонах 21 Х-перекрытия лопаток и дополнены скоростными воздуховодами 22, сходящимися вблизи камеры измельчения под углом 45^о к магистральному направлению полета аэросмеси и ударно-отражательным или режуще-истирающим поверхностям лопаток. На периферии ротора лопатки образуют как бы елочный рисунок, т.е. скреплены тягой с перекрытием, но и с возможностью взаимопроникновения встречных потоков. Данная конструкторская компоновка ротора обеспечивает активность всех СВС-поверхностей лопаток. Скрепляющая из отдельных элементов тяга дополнена свободно размещенными билами доизмельчения в форме СВС-тора 23 и/или режуще-истирающей спирали 24 с вершиной в направлении вращения ротора. В корпусе 25 камеры измельчения между опорами и ротором установлены сферосальники 26, выполненные из непрерывного углепластикового жгута 27 и узла 28 прижима с возможностью потребной подпитки этим жгутом пространства уплотнения между корпусом и валом ротора в режиме работы мельницы. Мельница снабжена приводной цилиндрической прямозубой передачей внешнего зацепления (фиг. 4), включающей приводную шестерню 29 и колесо 30, зубья которых выполнены с высотной коррекцией 31 и обратным знаком. В зоне, где высотная коррекция равна нулю, выполнены канавки 32, в совокупности образующие полость для фрикционно-демпфирующего кольца 33. Передача обладает способностью быстрого расцепления за счет того, что привод вращения снабжен осью 34 качания опорной плиты 35 двигателя относительно наклонного фундамента 36 через элемент 37 срезания, В зонах вероятностного скопления неразрушаемых, т.е. неизмельчаемых включений-предметов 38 (фиг. 5) мельница снабжена карманами 39, скользящими относительно корпуса камеры измельчения, с элементами 40 перекрытия приемочных окон 41 воздуховдов 42, через них проходящих.

Принцип работы струйно-вентилируемой мельницы двухстороннего действия заключается в следующем. Исходная фракция 17 измельчаемого материала по загрузочным патрубкам 9 движется в зону диспергирования или в камеру 6 измельчения, вблизи которой она подхватывается потоком 16 и с большой скоростью устремляется к ротору 1 мельницы. При этом тяжелые неизмельчаемые предметы 38 попадают в карманы 39 металлосборников. На этом их движение прекращается. Остальные же частицы устремляются дальше и на своем пути встречают быстровращающиеся лопатки 4 ротора 1. Происходит мощное соударение их с ударно-отражательными и режуще-истирающими поверхностями 12 лопаток или с выступающими гранями и ребрами зерен 13 в связке 14. Происходит разрушение "слабого" соударяющегося тела, каким является в частном случае бурый уголь. Процесс ударного разрушения дополняется и процессами скоростного проскальзывания подобно операции шлифования, в результате которых и образуется требуемая угольная пыль 11. Интенсифицирующими упомянутые процессы элементами являются и била ротора, которые "добивают" нераздробленные еще частицы угля. Случайно попавшие в камеру 6 металлические включения в конечном итоге собираются в нижней части корпуса и по необходимости удаляются (фиг. 5). Ажурность ротора, его легкость не снижают его прочности и жесткости, ибо тяга 18 сборного исполнения способствует тому, а главное, формирует в поверхностных слоях лопаток напряжения сжатия, которые благотворно влияют на циклическую (усталостную) прочность. Расположение лопаток не только интенсифицируют процессы измельчения, но и обеспечивает дискретность вращающейся преграды, если так можно назвать ротор, а следовательно, ее проницаемость и для транспортирующих газов, и для частиц угля, которые дополнительно разрушаются от взаимного соударения. Интегральная поверхность бил аналогично дискретная-проницаемая, а поэтому не увлекает с газопотоком вращения еще неизмельченные частицы, а разрушает их. Отсюда и высокая степень однородности угольной пыли 11, попадающей в сепаратор 10 мельницы. Экологичность конструкции обеспечивается, во-первых, за счет сферосальника (фиг. 3) и за счет металлосборника (фиг. 5), где используется углепластиковый жгут 27, который систематически поступает в зону уплотнения.

Что касается привода вращения, то корригированное исполнение зуба и наличие фрикционно-демпфирующего кольца гарантирует ей высокую плавность и бесшумность. В случае непредвиденной перегрузки ротора мельницы происходит разрушение элемента 37, экстремальное опускание двигателя привода 5, а следовательно, размыкание эвольвентной корригированной связи 29-30.

Таким образом, струйно-вентиляторная мельница, кроме двухстороннего принципа действия, обеспечивает интенсификацию процесса диспергирования бурых углей, повышает качество измельченного продукта и по эксплуатационным показателям выгодно отличается от базового объекта.