Спосіб подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині

1. Спосіб подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині, який включає завантаження його у камеру барабана, що обертають відносно горизонтальної' осі зі сталою швидкістю, та дію на нього молольним завантаженням, якому надають пульсуючого руху в поперечному перерізі камери, який відрізняється тим, що швидкість обертання барабана підтримують не нижче величини, яка відповідає нижній межі швидкісного діапазону режиму нестійкого обертання завантаженого барабана, і не вище величини, яка відповідає верхній межі швидкісного діапазону режиму нестійкого обертання завантаженого барабана. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що швидкість обертання барабана підтримують не НИЖЧе велИЧИНИ (Щ І НЄ В И Щ Є ВеЛИЧИНИ 0)2 , ЯКІ визначають із співвідношення: 1O' ! R ВҐ-4 А,-С, -2-А, Корисна модель стосується технології тонкого здрібнення твердих дисперсних матеріалів і може знайти застосування в прничо-збагачувальній, металургійній, хімічній, промисловості будівельних матеріалів та інших галузях виробництва. Відомий спосіб подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині шляхом дії' на матеріал молольним завантаженням [1], який включає завантаження його у камеру барабана, що, для нада C,=D, Dt =-0,0555-к 2 +0,03444-к-0,006166 , Ет = 0,3 • к 2 - 0,1866 • к + 0,08283, F,--0,55-к 2 +0,085 к+ 0,142, D 2 =0,00275 к 2 -0,001Э25-к + 0,001886 Е2 = 0,0085 • к 2 - 0,02265 • к + 0,0467; F2 = 0,05 • к 2 - 0,235 • к + 0,23 , G= де щ - кутова швидкість обертання барабана, 1/с; і = 1 або 2 - індекс; Fr; - число Фруда; g - гравітаційне прискорення, м/с ; R - розрахунковий радіус камери барабана, м; R6 - радіус камери барабана, м; d - середній діаметр молольного тіла в камері барабана, м; А,, В,, С ( , D,, Е,, Fj, G - змінні величини; к - ступінь заповнення камери барабана завантаженням. вання завантаженню камери пульсуючого руху, обертають відносно горизонтальної' осі зі змінною кутовою швидкістю. Недоліком цього способу є складність та низька надійність приводу барабана. Відомий спосіб подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині шляхом дії на матеріал молольним завантаженням [2], який включає завантаження його у камеру барабана, що, для нада О 00 7180 вання завантаженню камери пульсуючого руху, обертають відносно горизонтальної осі зі знакозмінним кутовим прискоренням. Недоліком цього способу є складність, висока енергомісткість та низька надійність приводу барабана. Відомий спосіб подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині шляхом дії на матеріал молольним завантаженням, що здійснює пульсуючий рух в поперечному перерізі камери [3], який включає завантаження матеріалу у барабан із змінним відносно осі радіусом поперечного перерізу камери, що обертають відносно горизонтальної осі зі сталою швидкістю. Недоліком цього способу є низька активність пульсаційного руху завантаження внаслідок обмеженої1 ефективності передавання енергії тілам завантаження від поверхні камери, прискорене зношування цієї поверхні та низька надійність. Відомий спосіб подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині шляхом дії' на матеріал завантаженням з феромагнітних молольних тіл [4], який включає завантаження матеріалу у камеру барабана, що обертають відносно горизонтальної осі зі сталою кутовою швидкістю, та, для надавання молельному завантаженню пульсуючого руху в камері, створення в ній змінного магнітного поля. Недоліком цього способу є складність, висока енергомісткість та низька надійність електромагнітного приводу пульсуючого руху молельного завантаження. Відомий спосіб подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині шляхом дії на матеріал молольним завантаженням [5], який включає завантаження матеріалу у камеру барабана, що обертають відносно горизонтальної осі зі сталою кутовою швидкістю, реєстрування параметрів пульсуючого руху завантаження в камері, аналізування їх та змінювання внутрішньокамерного завантаження, шляхом неперервного дозування матеріалу, до досягнення максимальної інтенсивності пульсуючого руху завантаження. Недоліком цього способу є складність та низька надійність систем реєстрації та аналізу параметрів пульсуючого руху завантаження та неперервного дозування матеріалу. Відомі способи подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині шляхом дії на матеріал молольним завантаженням [6] та [7], які включають завантаження матеріалу у камеру барабана, що обертають відносно горизонтальної осі зі сталою кутовою швидкістю, реєстрування параметрів пульсуючого руху завантаження в камері, аналізування їх та змінювання внутрішньокамерного завантаження, шляхом неперервного дозування матеріалу та води, до досягнення максимальної інтенсивності пульсуючого руху завантаження. Недоліком цих способів є складність та низька надійність систем реєстрації" та аналізу параметрів пульсуючого руху завантаження та неперервного дозування матеріалу та води. Відомі способи подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині шляхом дії на матеріал молольним завантаженням [8] та [9], які включають завантаження матеріалу у камеру барабана, що обертають відносно горизонтальної осі зі сталою кутовою швидкістю, реєстрування параметрів пульсуючого руху завантаження в камері, аналізування їх та змінювання внутрішньокамерного завантаження, шляхом неперервного дозування матеріалу та води та періодичного довантаження молольними тілами, до досягнення максимальної інтенсивності пульсуючого руху завантаження. Недоліком цих способів є складність та низька надійність систем реєстрації та аналізу параметрів пульсуючого руху завантаження, неперервного дозування матеріалу та води та періодичного дозування молольними тілами. Відомий спосіб подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині шляхом дії на матеріал молольним завантаженням [101, я к и й включає завантаження матеріалу у камеру барабана, що обертають відносно горизонтальної' осі, реєстрування параметрів пульсуючого руху завантаження в камері, аналізування їх, змінювання внутрішньокамерного завантаження, шляхом неперервного дозування матеріалу, до досягнення максимальної інтенсивності пульсуючого руху, та, для підсилення пульсуючого руху завантаження, періодичне змінювання кутової швидкості обертання барабана. Недоліком цього способу є складність та низька надійність систем реєстрації та аналізу параметрів пульсуючого руху завантаження та неперервного дозування матеріалу, а також приводу барабана. Найбільш близьким до заявленого є спосіб подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині [II], який включає завантаження його у камеру барабана, що обертають відносно горизонтальної осі зі сталою швидкістю, та дію на нього молольним завантаження, якому надають пульсуючого руху в поперечному перерізі камери, шляхом реєстрування параметрів пульсуючого руху завантаження в камері, аналізування їх, змінювання внутрішньокамерного завантаження, шляхом неперервного дозування матеріалу та води, до досягнення максимальної інтенсивності досягнення максимальної інтенсивності пульсуючого руху завантаження, та, для підсилення пульсуючого руху завантаження, встановлення діапазону ступеня заповнення камери у 0,18-0,28 та діапазону кутової швидкості обертання барабана, шляхом збільшення її величини відносно номінального значення у 1,7-2 рази. Недоліком цього способу є складність та низька надійність систем реєстрації та аналізу параметрів пульсуючого руху завантаження та неперервного дозування матеріалу та води. Крім того недостатньою є ефективність дії молельного завантаження на подрібнюваний матеріал внаслідок неточного визначення швидкості обертання барабана, при якій виникає пульсуючий режим руху завантаження, без урахування впливу на її величину ступеня заповнення камери та числа Рейнольдса, а також вузькі межі встановленого діапазону ступеня заповнення. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення існуючого способу подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині шляхом 7180 обертання барабана при швидкості, що відповідає режиму нестійкого обертання барабана із гранульованим внутрішньокамерним завантаженням, забезпечити підвищення продуктивності та тонини помелу за рахунок надавання молольному завантаженню активного пульсуючого руху а поперечному перерізі камери, який збільшує інтенсивність подрібнюючого впливу на матеріал, як ударянням, так і стиранням та роздавлюванням. Вирішення поставленої технічної задачі досягається тим, що в способі подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині, який включає завантаження його у камеру барабана, що обертають відносно горизонтальної осі зі сталою швидкістю, та дію на нього молольним завантаженням, якому надають пульсуючого руху в поперечному перерізі камери, згідно корисної моделі, швидкість обертання барабана підтримують не нижче величини, яка відповідає нижній межі швидкісного діапазону режиму нестійкого обертання завантаженого барабана, і не вище величини, яка відповідає верхній межі швидкісного діапазону нестійкого обертання завантаженого барабана. Це здійснення способу є таким, якому віддається перевага з точки зору забезпечення підвищення продуктивності та тонини помелу шляхом надавання мо-лольному завантаженню пульсуючого руху в поперечному перерізі камери, який збільшує інтенсивність подрібнюючого впливу на матеріал, як ударянням, так і стиранням та роздавлюванням. В окремих випадках здійснення корисної моделі швидкість обертання барабана підтримують не нижче величини CD] і не вище величини а>2, які визначають із співвідношення: R В;УВГ-4-А,-С, -2-А: D ' С, = Di-G2+ErG+Fi, Di = -0,0555к2+0,03444-к - 0,006166, Ei = 0,3-K2-0,1866-K+0,08283, Fi = -0,55кг+0,085-к+0,142, D 2 = 0,00275-К2-0,001925-к+0,001886, B2 = 0,0085-к2-0,02265-к+0,0467, F2 = 0,05к2-0,235-к+0,23, d '2' де o)j - кутова швидкість обертання барабана, 6 1/c; і = 1 або 2 - індекс; F ri - число Фруда; g - гравітаційне прискорення, м/с 2 ; R - розрахунковий радіус камери барабана, м; Re - радіус камери барабана, м; 6 d - середній діаметр молольного тіла в камері барабана, м; А,, В,, С,, D,, Ei, F,, G - змінні величини; к - ступінь заповнення камери барабана завантаженням. Це здійснення способу є таким, якому віддається перевага з точки зору чисельного визначення швидкостей обертання барабана, які відповідають межам швидкісного діапазону режиму нестійкого обертання завантаженого барабана, із урахуванням нелінійного впливу числа Рейнольдса, числа Фруда та ступеня заповнення камери. Нестійкість режимів роботи барабанних млинів проявляється при їх експлуатації у збудженні вимушених коливань в приводі [12] та виникненні змінної складової' сигналу активної потужності приводного двигуна [13]. Причому виникнення таких режимів вважається переважно негативним чинником додаткових динамічних навантажень. Разом з тим відомі пропозиції [14] та [15] щодо керування процесом подрібнення шляхом підтримування коливань внутрішньокамерного завантаженая. Існуючі на сьогоднішній день тлумачення виникнення нестійких режимів роботи барабанних млинів базуються на гіпотезах фрикційних крутильних коливань в камері всього завантаження [12] або його малорухливої центральної частини [13]. Для описування динаміки таких коливань використовується теорія маятника Фроуда [16]. Однак відомі теоретичні та експериментальні результати не можуть пояснити причини та з достатньою точністю прогнозувати параметри нестійких режимів. Розглядаючи барабан із завантаженням, як Одну механічну систему сталого складу із змінними інерційними параметрами, та застосовуючи принцип "твердіння" можна скласти рівняння для момента опору завантаження обертанню барабана. Застосовуючи принцип встановлення ієрархії змінних, який полягає в прямому розділенні рухів на швидкі (неосновні) та повільні (основні) складові, і вважаючи, що динамічні та Інерційні параметри розглядуваної нелінійної механічної' системи є детермінованими квазістатичними залежностями кутової швидкості, можна записати рівняння руху машинного агрегату млина. На підставі прямого методу Ляпунова можна одержати умову асимптотичної стійкості усталеного руху машинного агрегату барабанного млина: dM3(to) 1 сІМдИ со2 d2l((o) dl(co) -~ l(co) 2 dco 2 dco2 де Мз - момент опору завантаження обертанню барабана, М д - момент приводного двигуна, a - кутова швидкість барабана, І - передаточне відношення приводу барабана, г - коефіцієнт корисної дії приводу, І = р [ г dV - осьовий момент v інерції завантаження, р - усереднена густина завантаження, г - радіальна координата, V - об'єм завантаження. 7180 Внаслідок мінливості перерозподілу завантаження в поперечному перерізі камери барабана і(& )=var, а величина І змінюється від мінімального значення, при малій & та формі перерізу близькій до сегмента, до максимального, при великій а та режимі пристіночного шару. Тому умова (1) відрізняється від аналогічної умови при l( a )=const виразом в знаменнику. Згідно (1) одним із чинників нестійкого обертання барабана є варіація осьового момента інерції завантаження, шли d 2 i(u )/d& 2 98101)2 - 4-0,00039415-0,13399 -2-0,00039415 = 0,022484 lg(Fr2) = -2-(-0,00022922) = 0,16426 2,315 Рг=0,05-0,352-0 235-0,35+0,23=0,15388; Ег=0,0085-0,350,02265-0,35+0,0467=0,039814; D2=0,00275-0,3520,0019250,35+0,001886=0,0015491; С2=0,0015491-1,0427а+0,039814-1,0427+0,1538 8=0,19708; В2=0,0015491-1,0427+0,039814/2-1=-0,97848; А2=0,00154911/4=0,00038728; , ( 91 (г -0,9784В + У(-О,97848) 2 -40,00038728-0,19708 = = 020143 -2-0.00038728 ,0,20143 •9,81 10' = 2,6І/с. 2,315 Здійснення заявленого способу дозволяє підвищити продуктивність на тонину помелу. Джерела інформації: 1. А.с. СРСР № 1315021, кл. В 02 С 19/00, 1987, Бюл. №21 2. А.с. СРСР № 1472123, кл. В 02 С 17/00, 17/24, 1989, Бюл. № 14. 3. А.С. СРСР № 1045922, кл. В 02 С 17/04, 1983, Бюл. №37. 4. А.с. СРСР № 1373438, кл. В 02 С 25/00, 1988, Бюл. № 6 . 5. А.с. СРСР № 1648563, кл. В 02 С 25/00, 1991, Бюл. № 18. 6. А.С. СРСР № 856557, кл. В 02 С 25/00, 1981, Бюл. № 31. 7. А.с. СРСР № 1447405, кл. В 02 С 25/00, 1988, Бюл. №48. 8. А.С. СРСР № 1238793, кл. В 02 С 25/00, 1986, Бюл. №23. 9. А.с. СРСР № 1414462, кл. В 02 С 25/00, 1988, Бюл. № 29. Ю А с . СРСР № 1412811, кл. В 02 С 25/00, 1988, Бюл. № 28. 11. А.с. СРСР № 1502103, кл. В 02 С 25/00, 1989, Бюл. №зі. 12. Крюков Д.К. Усовершенствование размольного оборудования горно-обогатительних предприятий. - М.: Недра, 1966. - с . 117-126. (02 = 11 7180 12 13. Марютэ А.Н., Цыбулько И.В. Синхрониза16. Марюта А.Н. Анализ движения механичеция фрикционных колебаний, возбуждаемых паских систем с фрикционным взаимодействием // раметрически, в узлах барабанных рудоразмольПрикл. механика. - 1989. - Т. 25, № 10. - с. 84-96. ных мельниц // Изв. вузов. Горн. журн. - 1939. - № 17. Голованов Ю.В., Ширко И.В. Обзор совре9.-с. 98-107. менного состояния механики быстрых движений гранулированных материалов // Механика грану14. Марюта А.Н. Управление фрикционными лированных сред: Теория быстрых движений: Сб. колебаниями нагрузки барабанных мельниц с цестатей. Пер. с англ. / Сост. И.В.Ширко. - М.: Мир, лью интенсификации измельчения трением // 1985.-с. 271-279. Пробл. трения и измельчения. - 1988. -Вып. 34. - с. 18-28. 18. Науменко Ю.В. Кінематичні та динамічні параметри руху сипкого матеріалу в горизонталь15.Новицкий И.В. Основные принципы поному обертовоциліндрі // Збагачення корис. копастроения поисковых процедур при управлении лин. - 1999. - Вип. 5(46). - с 45-54. барабанными мельницами самоизмельчения // Изв. вузов. Цветн. металлурия. - 1992. - № 1-2. - с. 26-29. Fr со* — ' • ""ДДД 1| '1 р= /О Комп'ютерна верстка М. Кпюкін Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул, Глазунова, 1, м. Київ - 42,01601