慣性球磨的制造方法
【專利摘要】一種慣性球磨機主要用于塊狀或粒狀礦物的破碎和粉磨作業(yè)，本發(fā)明慣性球磨機主要由筒體、格篩板、分級裝置、以及置于筒體內(nèi)的多個振動體、中間環(huán)、軟軸等構成的運動系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)由傳動裝置驅動作高速旋擺運動，對物料實施破碎和粉磨。本發(fā)明極大地提高磨機效率，減少能耗，設備體積小，重量輕，結構簡單、維修容易。
【專利說明】慣性球磨機
[0001]背景領域
[0002]本發(fā)明涉及一種慣性球磨機，它是把不同硬度的塊狀或者粒狀礦物粉磨成極細顆粒的設備，廣泛用于選礦、冶金、建材、化工、發(fā)電等工業(yè)領域。
【背景技術】
[0003]在各種粉磨作業(yè)中，球磨機是應用得最廣泛的一種設備，這是因為球磨機具有以下優(yōu)點:(1)對物料的適應性強、能連續(xù)運轉、生產(chǎn)能力大、可滿足大規(guī)模生產(chǎn)要求；(2)粉碎比大，可達300以上，并且產(chǎn)品細度容易調(diào)整；(3)能適應干、濕作業(yè)，也可將粉磨和干燥兩種作業(yè)同時進行；(4)結構簡單、堅固、運轉可靠、維護管理容易。
[0004]這種球磨機如圖1所示，它是將筒體4、兩個帶有空心軸的端蓋3組裝成一體，支承位于兩端的軸承2上，筒體內(nèi)壁裝有襯板，筒體內(nèi)部裝有研磨體，研磨體一般為鋼球、鋼段、鋼棒或者礫石等。物料由給料裝置I加入。其工作原理是:傳動裝置8通過小齒輪7和裝在筒體端部的大齒輪5驅動整個筒體旋轉，由于離心力的作用，使研磨體貼附在筒體內(nèi)襯板上與筒體一起旋轉，當被帶到一定高度后由于重力而呈拋射狀落下，達到?jīng)_擊并破碎物料，研磨體的滑動和滾動對物料進行進一步磨細，如此周而復始，完成粉磨作業(yè)。在排料方式上，濕式磨機尚有溢流排料和格子排料之別，干式磨機則是外接風力系統(tǒng)排料。
[0005]這種球磨機之主要缺點是:(I)工作效率很低，通常容積利用率小于50%，工作轉速只有15-30r/min，且不允許再提高，電能有效利用率只有4%左右，其余大部分都變?yōu)闊崃坷速M掉，粉磨作業(yè)耗電量約為總耗電量2/3 ; (2)工作時噪音大；(3)機體龐大笨重，大者千噸以上。
[0006]第二種使用較多的是自磨機，如圖2所示，其結構主要有筒體4，其內(nèi)壁裝有提升板9，端部有楔形板(10)，筒體端部裝有大齒輪5，軸承2支承在兩端蓋3之空心軸上，筒體內(nèi)不加裝或少裝研磨體，其工作原理是:物料自入料口 I加入，轉動裝置通過大齒輪5帶動筒體轉動，利用提升板9將粒度不同的礦物提升到一定高度后，由于重力作用而落下，通過礦石間的相互撞擊和摩擦實現(xiàn)破碎和粉磨，已磨細的物料借助風力自出料口 6排出，該設備入料礦物可不經(jīng)粗碎和中碎直接入磨，通常用于粗磨，適于脆性物料粉磨，其余的優(yōu)缺點與第一種球磨機相同。雖然省略了加裝研磨體，但為了提高礦石的沖擊力，往往使其筒體直徑比球磨機還要大得多。
[0007]第三種普遍使用的是振動磨機，如圖3所示，筒體4安裝在彈簧12和底座13組成的基座上，偏心軸11上裝有兩個偏心塊，偏心軸11通過撓性聯(lián)軸器與電機連接，筒體內(nèi)裝入研磨體和物料，研磨體可以是鋼球、鋼段和鋼棒，其工作原理是:當電機驅動偏心軸高速旋轉時，偏心質(zhì)量產(chǎn)生的激振力使筒體4產(chǎn)生高頻低幅振動，筒內(nèi)研磨體產(chǎn)生整體旋轉和單體自轉，對物料產(chǎn)生沖擊和研磨，完成粉磨作業(yè)，由于是高頻低幅振動，物料是在高頻小沖擊力作用下產(chǎn)生疲勞裂紋而破碎。該類設備雖然重量輕作用頻率高，但振幅小，作用力小，入料粒度范圍小，產(chǎn)量低，很難滿足大型化需要。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決現(xiàn)有球磨機等粉磨設備所存在的各種問題，本發(fā)明以高速動能碎磨物料的工作原理，取代傳統(tǒng)球磨機低速勢能碎磨物料的工作原理，以直接對物料施加破碎能量的方式取代傳統(tǒng)球磨機間接施加破碎能量的方式，設計了一種新型的慣性球磨機，如圖4所示，其技術方案為:筒體4安裝在減震彈簧12和底座13組成的彈性基座上，筒體固定不動，其內(nèi)設有2個振動體17和I個中間環(huán)18，各振動體內(nèi)之主軸31以及固定其上的偏心塊30可以自由轉動，每個振動體17與筒體4通過互成120°的3根拉索25撓性相連，中間環(huán)18置于兩振動體17之間，并與兩振動體相鄰端保持齒、槽松動連接，軟軸1121又將兩振動體之主軸31連在一起，軟軸115連接于左邊振動體之主軸31和筒體外的傳動裝置8之間；筒體4結構如圖4所示，其兩端固定有端蓋3，其中右邊端蓋帶有進料口 I和進水孔20，筒體左端下方安裝有分級裝置23，筒體內(nèi)壁裝有襯板，筒內(nèi)近左端裝有可調(diào)節(jié)縫隙大小的格篩板16，筒體上對應兩個振動體中心位置各有3個互成120°的窺視孔及視孔蓋19 ;振動體17如圖6所示，它主要由偏心塊30、主軸31、殼體32和軸承33組成，殼體32外表面裝有襯板，其中一端帶有齒、槽結構，殼體32可以分成幾部分制造，但須確保密封性，主軸31通過振動體軸承33與殼體轉動連接，兩個偏心塊30固裝于主軸31兩端并互成為180°對稱位置，主軸31可帶動偏心塊30自由轉動；中間環(huán)18如圖7所示，它由兩個端環(huán)34、一個中環(huán)35和兩個橡膠內(nèi)環(huán)36組成，端環(huán)34為整體圓環(huán)，中環(huán)35沿徑向剖分為兩個半環(huán)，橡膠內(nèi)環(huán)36與端環(huán)34牢固粘接在一起，橡膠內(nèi)環(huán)具有弧形內(nèi)齒、槽，該齒、槽與振動體端部齒、槽相配合，兩端環(huán)34與中環(huán)35通過螺栓緊固成一個完整環(huán)體，環(huán)體外表面裝有襯板；軟軸I和II如圖8所示，它由軟軸體37、密封護套38、軟軸接頭39組成，軟軸體是用一根較粗鋼絲繩作為心軸，再將一根或多根較細鋼絲繩纏繞其上而成，也可用高強度纖維繩代替纏繞鋼絲繩，同時在其兩端固定有軟軸接頭39，該軟軸接頭將與振動體中之主軸31和傳動裝置8出軸連接，軟軸體亦可用多個萬向節(jié)連接制成，軟軸體外部裝有密封護套38，它由耐油耐磨橡膠制成，并要具有足夠的強度和彈性，密封套38兩端將與振動體17端部固定，軟軸II的安裝必須保證兩振動體相連端的兩偏心塊方向一致；格篩板16如圖9所示，它由固定板40、動板41和錐形體42組成，固定板與動板均為環(huán)形結構，并具有放射狀縫隙，固定板40與筒體4固定，錐形體與筒體端蓋3固定，動板41位于二者之間，并可轉動以調(diào)節(jié)縫隙大小；傳動裝置8可根據(jù)需要決定是否設置減速裝置，電機以采用調(diào)速電機為宜；分級裝置可以為弧形篩結構，也可以用溢流型結構。
[0009]本發(fā)明慣性磨機之振動體數(shù)量，可以是一個，也可是多個，其驅動方式可以是一端驅動，也可是兩端驅動，根據(jù)實際需要設置。
[0010]本發(fā)明慣性球磨機之工作原理如下:首先在筒體內(nèi)加裝好研磨體(鋼球)和物料，當電機啟動后，軟軸115和軟軸1121分別帶動兩個振動體17內(nèi)之主軸31和偏心塊30高速旋轉，由于每個振動體中兩個偏心塊成180°方向對稱布置，而中間軟軸1121又使兩振動體相近端之偏心塊在同一方向，因此，當主軸31和偏心塊30高速旋轉時，偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的巨大離心力，驅動兩振動體17相近端并帶動中間環(huán)18向一個方向偏擺，而兩遠端則向相反方向偏擺，由于這個離心力之方向始終繞其中心旋轉，使兩振動體產(chǎn)生繞其各自中心位置的雙端旋擺運動，其擺幅大小隨料層厚度而變，拉索25的牽拉作用使振動體17之中心位置既不完全固定又不全無限制，而是允許在一個小的范圍內(nèi)隨機移動，形成撓性定位，同時該拉索25又防止了振動體17在旋擺運動中因物料摩擦而產(chǎn)生的自轉，位于兩振動體之間的中間環(huán)18，因其與振動體兩近端保持齒、槽松動連接，使其亦隨之作無自轉的圓周運動，這種由兩個振動體和一個中間環(huán)組成的兩端旋擺運動系統(tǒng)，在內(nèi)部與物料和研磨體直接接觸，將其所有的動能直接施加給研磨體和物料，直接對物料進行撞擊、擠壓、研磨破碎，同時，這一系統(tǒng)的多個兩端旋擺運動和振動體中心位置的隨機移動，使筒內(nèi)物料在徑向、軸向和圓周等各個方向產(chǎn)生劇烈地翻滾、攪動，加強了物料與物料、研磨體與物料之間相互粉碎作用以及粉磨的均勻性，伴隨振動體的旋擺運動過程，還產(chǎn)生一種高頻振動沖擊，使物料因疲勞而破碎，因而整個過程是所有機械破碎過程的綜合。
[0011]本發(fā)明慣性球磨機既可以用作球磨機，也可以用作慣性自磨機和半自磨機，若在筒體內(nèi)加入適量的研磨體(鋼球)它就成為慣性球磨機，如圖4所示，高硬度鋼球將加強對物料的破碎和研磨，使產(chǎn)品粒度更細；若不加研磨體而只有物料，則它就成為慣性自磨機(無介質(zhì)磨)，這里只是沒有研磨體的作用，其它與慣性球磨機相同，當然少量加入研磨體即成為半自磨機，究竟作為哪種磨機使用可根據(jù)需要而定。
[0012]本發(fā)明慣性球磨機可以用作濕式磨機如圖4，運轉時自進水孔20連續(xù)加入適量的循環(huán)水(水量可調(diào))，水和物料受到旋擺運動系統(tǒng)的作用而形成旋轉水環(huán)，并同時攜帶細顆粒物料由入料端緩慢地向出料端流動，當?shù)竭_格篩板16之后，粗顆粒物料被截留在筒體內(nèi)，繼續(xù)進行碎磨，細顆粒物料隨著水流透過格篩板16進入分級裝置23進行分級，格篩板縫隙大小可調(diào)；分級裝置23可以是弧形篩結構，也可以是溢流式結構；本發(fā)明慣性球磨機還可以用作干式磨機，用作這種磨機時，主要是筒體4有所不同，如圖5所示，它沒有圖4所示濕式磨機中的格篩板16和分級裝置23，其技術方案是:在筒體4之外部加裝有冷卻水套28和進、出水孔27及29，內(nèi)壁裝有耐磨襯板，兩端部設有端蓋3，進料口 I位于筒體4右端上部，進氣口 26設于進料端端蓋3之中心部位，出料口 6位于筒體左端上部，并與外部風力系統(tǒng)相連接，當磨機工作時，冷卻水套28內(nèi)充滿循環(huán)流動冷卻水，筒體內(nèi)研磨好的細粒級物料借助于風力自給料端被輸送到出料端，由出料口 6進入到外部風力系統(tǒng)進行選分分級處理，從而完成整個粉磨過程。本發(fā)明慣性磨機也可以取消拉索25，使振動體17在具有自轉情況下運轉，但這種情況會減少破碎過程中的研磨效果。
[0013]本發(fā)明慣性球磨機具有如下一些優(yōu)點:
[0014]1、將慣性動能從內(nèi)部直接對研磨體和物料施加碎磨，并使物料受到強烈攪動和高頻沖擊，提高對物料的碎磨效果，因而效率高，能耗少；
[0015]2、本發(fā)明碎磨能量來自雙端旋擺運動系統(tǒng)，其大小與轉速的平方成正比，而這個轉速范圍很大，可達1000r/min以上，因而破碎能量大,研磨能力強,產(chǎn)能極大提高；
[0016]3、入料粒度范圍寛，破碎比更大，對物料適應范圍廣；
[0017]4、本發(fā)明之筒體為固定不動，旋擺運動系統(tǒng)轉速高，質(zhì)量小，不僅高效節(jié)能，而且體積小，結構簡單，制造和維護容易，占據(jù)空間少，成本低；
[0018]5本發(fā)明可以帶料啟動，不存在過鐵安全問題，運轉安全可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有廣泛使用的傳統(tǒng)球磨機示意圖
[0020](a)主視圖(b)工作原理圖[0021]1-給料裝置2-軸承3端蓋4-筒體5-大齒輪6_出料口 7_小齒輪8_傳動裝
置
[0022]圖2為現(xiàn)有廣泛使用的自磨機示意圖
[0023]1-進料漏斗2_軸承3_端蓋4_筒體5_大齒輪6_出料口 9_提升板10-模形板
[0024]圖3為現(xiàn)有普遍使用的振動磨機示意圖
[0025](a)主視圖(b)橫斷面圖
[0026]1-進料口 2_軸承3_端蓋4_筒體6_出料口 8_傳動裝置11-偏心軸12-垂直彈簧13-底座14-橫向彈簧
[0027]圖4為本發(fā)明慣性球磨機示意圖
[0028](a)主視圖(b) A-A剖面圖
[0029]1-進料口 3-端蓋4-筒體8-傳動裝置12-垂直彈簧13-底座15-軟軸116-格篩板17-振動體18-中間環(huán)19-視孔蓋20-進水孔21-軟軸II 22-細料出口 23-分級裝置24-粗料出口 25-拉索
[0030]圖5為本發(fā)明慣性球磨機干式磨機筒體示意圖
[0031]1-進料口 3-端蓋4-筒體6-出料口 26-進氣口 27進水孔28-冷卻水套29-出水孔
[0032]圖6為本發(fā)明慣性球磨機振動體示意圖
[0033]30-偏心塊31-主軸32-殼體33-振動體軸承
[0034]圖7為本發(fā)明慣性球磨機中間環(huán)示意圖
[0035]34-端環(huán)35-中環(huán)36-橡膠內(nèi)環(huán)
[0036]圖8為本發(fā)明慣性球磨機軟軸I和軟軸II示意圖
[0037]37-軟軸體38-密封護套39-軟軸接頭
[0038]圖9為本發(fā)明慣性球磨機格篩板示意圖
[0039](a)主視圖(b) A-A剖視圖
[0040]40-固定板41-調(diào)節(jié)板42-錐形體
【具體實施方式】
[0041]根據(jù)本發(fā)明圖4至圖9之技術方案，筒體4安裝在彈簧12和底座13組成的彈性基座上，筒體4固定不動，筒體內(nèi)設置有兩個振動體17和一個中間環(huán)18，中間環(huán)位于兩振動體之間，每個振動體17通過互成120°的3根拉索25與筒體作撓性連接，軟軸1121將兩個振動體17之主軸31連接在一起，并保證兩近端之偏心塊方向一致，軟軸115將左邊振動體之主軸31與筒體外部的傳動裝置8之出軸相連接，傳動裝置8可根據(jù)需要決定是否設置減速裝置，中間環(huán)18通過其兩端齒、槽結構與兩振動體17之相應部位作松動鏈接，如此形成一個串聯(lián)結構，格篩板16之固定板40固定在筒體4內(nèi)壁上,其錐形體42則固定在筒體端蓋3上，其動板41位于固定板和錐形體之間并可轉動，分級裝置23安裝于筒體4出料端下部。
[0042]本發(fā)明慣性球磨機可以有幾種使用方式，在作為球磨機使用時，筒內(nèi)加裝物料的同時須加裝適量的研磨體(鋼球)；若作為自磨機使用時，則無需加裝研磨體；如果作為濕式磨機使用時(如圖4所示)，應自進水口 20輸入清水，并要求水量可控；若作為干式磨機使用時，則須用圖5所示的干式筒體結構，并須輸入冷卻水和外接風力系統(tǒng)；若取消拉鎖25，則振動體17可以在有自轉狀況下運轉。
【權利要求】
1.一種慣性球磨機，主要由筒體(4)、振動體(17)、中間環(huán)(18)、傳動裝置(8)、軟軸I (15)、軟軸II (21)、格篩板(16)、分級裝置(23)、減振彈簧(12)、底座(13)等部分組成，本發(fā)明之特征在于，筒體(4)安裝在由減振彈簧(12)和底座(13)組成的彈性基座上，機器工作時筒體處于固定不動狀態(tài)，筒體(4)內(nèi)水平設置有兩個振動體(17)和一個中間環(huán)(18)，在每個振動體(17)的中心位置處通過互成120°的3根拉索(25)與筒體(4)形成撓性鏈接，中間環(huán)(18)置于兩振動體(17)之間，并與其相近兩端部保持松動的齒、槽鏈接，軟軸11(21)分別與兩振動體(17)相近端之主軸(31)連接，軟軸1(15)分別將左邊振動體(17)之主軸31與筒體外部之傳動裝置(8)連接起來，如此，兩振動體(17)、中間環(huán)(18)、軟軸1(15)、軟軸11(21)以及傳動裝置(8)構成一個串聯(lián)的雙端旋擺運動系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，各振動體之主軸(31)、固定于其上的偏心塊(30)、軟軸I (15)、軟軸11(21)連成一體自由轉動，每個振動體(17)均繞其自身中心作無自轉的兩端旋擺運動，中間環(huán)(18)則在兩振動體(17)帶動之下作無自轉的圓周運動；筒體(4)內(nèi)壁固定有耐磨襯板，在對應每個振動體(17)中心處位置上，設置有3根互成120°的拉索(25)，筒體端部配有端蓋(3)，其中進料端之端蓋(3)上具有進料口(I)和進水孔(20)，筒體內(nèi)接近出料端設有格篩板(16)，其外端部設置有分級裝置(23);振動體(17)由偏心塊(30)、主軸(31)、殼體(32)、振動體軸承(33)等組成，殼體(32)外表面裝有耐磨襯板，殼體可以分成幾部分制造，但須保證其密封性，兩個偏心塊(30)分別固定于主軸(31)兩端，其方向互為180°，主軸(31)通過振動體軸承(33)與殼體(32)轉動連接，主軸(31)可以帶動偏心塊(30)自由旋轉；中間環(huán)(18)主要有兩個端環(huán)(34)、一個中環(huán)(35)、兩個橡膠內(nèi)環(huán)(36)組成，端環(huán)(34)為整體圓環(huán)，中環(huán)(35)沿徑向剖分為兩個半環(huán)，橡膠內(nèi)環(huán)(36)必須與端環(huán)(34)牢固粘接在一起，橡膠內(nèi)環(huán)具有弧形內(nèi)齒、槽，該弧形內(nèi)齒、槽將與振動體(17)端部之齒、槽相配合，兩端環(huán)與中環(huán)通過螺栓緊固地連接為一個完整環(huán)體；軟軸1(15)和軟軸11(21)結構形式完全一樣，只是長度不同，主要由軟 軸體(37)、密封護套(38)、軟軸接頭(39)組成，軟軸體(37)用鋼絲繩繞制而成，也可以用高強度纖維繩代替鋼絲繩制作，軟軸體兩端固定有軟軸接頭(39)，該接頭將分別與振動體(17)之主軸(31)以及傳動裝置(8)之出軸相連接；軟軸體(37)也可制成多個萬向節(jié)串連結構；軟軸體(37)外部套裝有密封護套(38)，該密封護套用耐油、耐磨橡膠制成，并要求有足夠的強度和彈性，當密封護套(38)與振動體(17)之端部固定后，須保證其密封性，中間軟軸的安裝須保證兩振動體(17)近端之兩偏心塊(30)方向一致；格篩板(16)由固定板(40)、動板(41)、錐形體(42)構成，固定板(40)和動板(41)均為環(huán)形結構，并具有放射狀篩縫，固定板(40)與筒體(4)固定，錐形體(42)與筒體端蓋(3)固定，動板(41)位于二者之間，并貼緊但可轉動，以調(diào)節(jié)篩縫大小。
2.根據(jù)權利要求1所敘述的慣性球磨機，其特征在于，在筒體(4)內(nèi)加裝好物料和研磨體，電機經(jīng)傳動裝置(8)驅動軟軸I (15)、軟軸II (21)、振動體之主軸(31)和偏心塊(30)高速旋轉，偏心塊(30)所產(chǎn)生的巨大離心力，使兩振動體(17)以各自的中心為中心作無自轉的雙端旋擺運動，其旋擺幅度大小隨料層厚度而變，振動體(17)始終與物料層接觸，中間環(huán)(18)則在兩振動體帶動之下作無自轉的圓周運動，從而達到直接對物料和研磨體施加撞擊、擠壓和研磨，同時，各振動體(17)這種無自轉的雙端旋擺運動及其旋擺運動中心因撓性固定而產(chǎn)生的隨機移動，使物料和研磨體在徑向、軸向和圓周等各個方向產(chǎn)生劇烈地翻滾和攪動，最終實現(xiàn)對物料的最大限度地碎磨，此外，振動體(17)在旋擺運動過程中還伴隨有高頻振動，使物料因疲勞而破碎，加速粉磨過程的進行；當本發(fā)明作為濕式磨機作業(yè)時，進入筒體(4)內(nèi)部之循環(huán)水形成水環(huán)作旋轉運動，同時攜帶磨細的物料由入料端流向格篩板(16)，水和細物料透過格篩板進入分級裝置(23)進行分級，完成粉磨過程。
3.根據(jù)權利要求1和2所敘述的慣性球磨機，其特征在于，振動體(17)之數(shù)量，可以是I個，也可以是2個或多個，并配以相應數(shù)量的中間環(huán)(18)、軟軸I (15)和軟軸II (21)，構成一個多振動體的雙端旋擺運動系統(tǒng)；本發(fā)明之磨機的驅動方式，既可以一端驅動，也可以兩端驅動；本發(fā)明之磨機也可取消拉索(25)，使振動體(17)在具有自轉狀態(tài)下工作。
4.根據(jù)權利要求1和2所敘述的慣性球磨機，其特征在于，用作干式球磨機時，其筒體結構是，筒體(4)內(nèi)壁固定有耐磨襯板，兩端配有端蓋(3)，筒體外部設有冷卻水套(28)、進水孔(27)、進氣口(26)、進料口(I)、出水孔(29)、出料口(6)，工作時，冷卻水套(28)內(nèi)充滿循環(huán)冷卻水，出料口(6)與外部風力系統(tǒng)連接，磨細之物料由風力系統(tǒng)自出料口(6)吸出。
5.根據(jù)權利要求1和2所敘述的慣性球磨機，其特征在于，本發(fā)明之磨機可以作為多種機型和場合使用，若在筒體內(nèi)同時加入物料和研磨體(鋼球)它就成為球磨機；若只加物料不加研磨體(鋼球)，則成為自磨機；如果在連續(xù)加入循環(huán)水進行粉磨作業(yè)，就成為濕式磨機；若不加循環(huán)水而利用風力系統(tǒng)進行排料便成為干式磨機。
【文檔編號】B02C17/16GK103657774SQ201310196244
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年5月24日 優(yōu)先權日:2013年5月24日
【發(fā)明者】張學騫 申請人:張學騫