Мелюче тіло

Изобретение относится к измельчению различных материалов и может быть использовано в металлургической, цементной, энергетической и др. отраслях промышленности. Известно мелющее тело, состоящее из двух сопряженных основаниями частей, одна из которых выполнена в виде усеченного конуса (авт.св. СССР №1512658, 1987). У аналога и заявляемого объекта совпадают следующие существенные признаки: наличие в форме мелющего тела двух сопряженных основаниями частей, содержащих криволинейные поверхности, значительно увеличивающие поверхность взаимодействия мелющих тел между собой. Получению ожидаемого технического результата при использовании аналога препятствуют следующие причины. Недостатком данного мелющего тела является его невысокая ударостойкость, связанная с наличием концентраторов напряжений в виде ребер усеченной пятигранной пирамиды, что приводит к раскалываемости мелющего тела при эксплуатации и увеличению его износа, а также высокая трудоемкость и сложность его изготовления. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа мелющее тело, состоящее из двух сопряженных основаниями частей, одна из которых выполнена в виде усеченного конуса, с вогнутым большим основанием, а другая часть, сопряженная с меньшим основанием усеченного конуса, выполнена с эллипсоидной поверхностью, причем вогнутая поверхность большего основания конуса может быть образована вращением кривой "Локон Аньези" вокруг оси конуса (патент Российской Федерации. Ms 2024312, 1991). У прототипа и заявляемого объекта совпадают следующие существенные признаки: наличие двух сопряженных основаниями частей, одна из которых выполнена с эллипсоидной поверхностью. Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют следующие причины. Недостатком прототипа является его низкая ударостойкость при работе в мельнице (особенно при загрузке), связанная с наличием усадочных дефектов в вогнутой поверхности большего основания усеченного конуса, снижающих плотность металла и наличием концентратов напряжений в виде грани вогнутого большего основания усеченного конуса. В результате приведенных недостатков, при использовании мелющих тел формы прототипа в мельницах диам. 4 метра (тип III-50A) для измельчения каменного угля наблюдался повышенный раскол мелющих тел и снижение эффективности процесса измельчения сырья. В основу изобретения поставлена задача создать такое мелющее тело, в котором новое усовершенствование, касающееся изменения его формы, позволило бы при использовании изобретения обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении ударостойкости мелющего тела, что позволит улучшить такое потребительское свойство как долговечность мелющих тел, и тем самым повысить эффективность процесса измельчения сырья. Заявляемое изобретение характеризуется следующими существенными признаками, направленными на решение поставленной задачи и достаточными для достижения ожидаемого технического результата во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны. Поставленная задача решается за счет того, что в мелющем теле, состоящем из двух сопряженных основаниями частей, одна из которых выполнена с эллипсоидной поверхностью, согласно изобретению, часть с эллипсоидной поверхностью выполнена в виде полуэллипсоида, а другая часть, сопряженная с основанием полуэллипсоида, выполнена со сферической поверхностью, центр которой расположен в вершине полуэллипсоида. От прототипа заявляемое мелющее тело отличается тем, что часть с эллипсоидной поверхностью выполнена в виде полуэллипсоида, а другая часть мелющего тела, сопряженная с основанием полуэллипсоида, выполнена со сферической поверхностью, центр которой расположен в вершине полуэллипсоида. При использовании изобретения ожидается достижение технического результата, заключающегося в повышении ударостойкости мелющего тела, что позволит улучшить такое потребительское свойства как долговечность мелющих тел и тем самым повысить эффективность процесса измельчения сырья. Между совокупностью существенных признаков изобретения по пункту 1 формулы изобретения и достигаемым техническим результатом имеется следующая причинно-следственная связь. Замена одной из частей мелющего тела прототипа, а именно усеченного конуса с вогнутым большим основанием на сферическую поверхность обеспечивает точечный контакт мелющих тел с частицами измельченного сырья в процессе падения мелющего тела в мельнице и способствует лучшему и х размалыванию и следовательно повышает эффективность измельчения сырья. Выполнение второй части мелющего тела, в о тличии от прототипа, в виде полуэллипсоида значительно увеличивает поверхность взаимодействия мелющих тел между собой за счет криволинейного контакта между эллипсоидными поверхностями. В результате увеличивается тонина помола и выход полезных элементов, а следовательно повышается эффективность процесса измельчения сырья (например, при измельчении железной руды увеличивается содержание железа в концентрате). Кроме того, отсутствие вогнутых поверхностей и острых граней в заявляемой форме мелющего тела, в отличие от прототипа, позволяет изготавливать данное мелющее тело без усадочных дефектов и тем самым повысить устойчивость мелющего тела к ударным нагрузкам при работе его в мельнице. Выполнение одной части мелющего тела в виде полуэллипсоида позволяет отливать его в открытый кокиль, обеспечивая при этом его беспрепятственную выбивку из форм, исключая применение разъемных полукокилей. Описанные выше виды взаимодействий мелющих тел. обусловленные их формой, обеспечивают значительное повышение эффективности измельчения по сравнению с прототипом. В отличие от прототипа, имеющего высокую раскалываемость, из-за наличия усадочных дефектов и концентраторов напряжения в виде грани большего основания усеченного конуса, заявляемое мелющее тело при работе в мельнице, практически не раскалывается. В частных случаях выполнения заявляемое изобретение характеризуется следующими существенными отличительными от прототипа признаками. Для создания определенной направленности траектории падения мелющего тела в мельнице, а именно падения его сферической частью на размалываемый материал длина большей полуоси полуэллипсоида в 1.8...2,2 раза превышает длину его меньшей полуоси. Увеличение длины большей полуоси более, чем в 2,2 раза по отношению к длине его меньшей полуоси приводит к смещению центра тяжести мелющего тела к вершине полуэллипсоида, при котором нарушается направленность траектории падения мелющего тела в мельнице сферической частью на размалываемый материал, а уменьшение длины большей полуоси менее, чем в 1,8 раза по отношению к длине его меньшей полуоси, уменьшает поверхность криволинейного контакта и следовательно снижает эффективность процесса измельчения. Размеры мелющего тела могут варьироваться в зависимости от стадии измельчения, где оно применяется, неизменно лишь оговоренное соотношение длин полуосей полуэллипсоида. На фиг. 1 изображен общий вид мелющего тела; на фиг. 2 - взаимодействие 2-х мелющих тел между собой по эллипсоидным поверхностям; на фиг. 3 - взаимодействие 2-х мелющих тел между собой по сферической и эллипсоидной поверхностям; на фиг. 4 - взаимодействие 2-х мелющих тел между собой и по сферическим поверхностям. Мелющее тело состоит из двух частей 1 и 2, сопряженных основаниями 3. часть мелющего тела 1 выполнена с эллипсоидной поверхностью 4 в виде полуэллипсоида, другая часть мелющего тела 2 сопряженная с основанием 3 полуэллипсоида выполнена со сферической поверхностью 5 радиусом "R", центр которой 6 расположен в вершине полуэллипсоида. Причем длина большей полуоси "а" полуэллипсоида в 1.8...2.2 раза превышает длину его меньшей полуоси "в". Предпочтительное равенство в этом соотношении полуосей, а = 2в. Заявляемое согласно первому пункту формулы изобретения мелющее тело работает следующим образом. Во вращающейся мельнице на мелющее тело действуют сила трения и центробежная сила, поднимающие его на определенную высоту, откуда происходит его свободное падение на размалываемый материал сферической частью 2 (фиг.1). В этом случае осуществляется эффективное измельчение материала за счет точечного удара по частице сырья сферической частью 2 мелющего тела. При одновременном взаимодействии между собой мелющих тел заявляемой формы по эллипсоидным 4 поверхностям (фиг.2), по эллипсоидной 4 и сферической 5 поверхностям (фиг.3) и по сферическим поверхностям 5 (фиг.4), происходит интенсивное измельчение материала, практически всей поверхностью мелющего тела. В результате использования изобретения достигается технический результат, заключающийся в повышении ударостойкости мелющего тела, что позволяет улучши ть такое потребительское свойство как долговечность мелющего тела и тем самым повысить эффективность процесса измельчения сырья. В условия х Опытного завода были отлиты по 50 мелющих тел заявляемой формы с размером меньшей полуоси 20мм и мелющих тел, выбранных в качестве прототипа с диаметром большего основания усеченного конуса 40 мм. Мелющие тела отливали из чугуна, содержащего 2,8-3,6% углерода, 1,2-1,8% кремния в металлический кокиль, Ударостойкость мелющих тел определяли на вертикальном копре. Боек массой 79 кг свободно падал на мелющее тело с высоты 1 метр. Испытания проводили до разрушения мелющего тела. Мелющие тела формы прототипа выдерживали в среднем 3 удара бойком до разрушения, а мелющие тела заявляемой формы 7-10 ударов до разрушения. Таким образом, ударостойкость мелющего тела заявляемой формы в 2-3 раза выше ударостойкости мелющих тел формы прототипа. Возможность достижения указанного технического результата обеспечивается тем, что в процессе работы заявляемое мелющее тело не разрушается на части из-за отсутствия литейных дефектов и концентраторов напряжений на своей поверхности. Использование изобретения с отличительным признаком по пункту 2 формулы изобретения целесообразно в случае измельчения такого сырья, как железная руда, клинкер и каменный уголь и обеспечивает возможность точечного контакта сферической части мелющего тела при падении в мельнице с твердыми частицами данного вида сырья, что способствуе т и х лучшему размалыванию.