CN116197017A - 一种新型研磨体组件及球磨机研磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型研磨体组件，包括第一研磨柱、第二研磨柱和第三研磨柱，所述第一研磨柱的横截面为圆形且在其侧壁周向均布有n个弧形凹槽，所述弧形凹槽的轴线平行于所述第一研磨柱的轴线；所述第二研磨柱的横截面为正N边形，且所述第二研磨柱的顶角为圆角，所述第三研磨柱的横截面为圆形，所述第一研磨柱、第二研磨柱的外接圆半径与所述第三研磨柱的半径R相同。本发明新型研磨体组件，多凸凹弧面组合研磨体，提高了研磨体与研磨体之间、研磨体与物料之间接触面积，增加研磨体在下落过程中的自身转动，对物料施加剪切力与摩擦力，提高物料的研磨细度，大大节省了研磨时间，提高了球磨机研磨效率及效果，且节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种研磨体，特别涉及一种新型研磨体组件及球磨机研磨方法。
背景技术
通常球磨机的研磨体为圆球状、圆柱状，在水泥、矿山、化工等行业每年都有大量的消耗。
球磨机的主体结构是一个水平装在两个大型轴承上的低速回转筒体，筒体内装载不同尺寸的研磨体，研磨体的形状一般为钢球，也有用钢柱(钢段)、钢棒。当球磨机回转时，研磨体由于惯性离心力的作用贴附在磨机筒体内壁的衬板面上，与筒体一起回转，并被带到一定的高度。在这样的高度下，借重力作用自由落下，下落时研磨体像抛物体一样，将筒体内的物料击碎(图1)。当球磨机在临界转速以下(规定的转速)时，研磨体在磨机滚筒内，将按着它所在的位置，一层层的进行循环运动，参阅图1，研磨体上升、下落的循环运动是周而复始的，在球磨机筒体回转过程中，研磨体还产生滑动和滚动、自身转动，因而研磨体、衬板与物料之间发生相对错动产生剪切作用，具有研磨作用使物料磨细。
因此，球磨机物料磨细机理是冲击、研磨双重作用下的协同效应。
目前，由于球磨机研磨体形状单一，均为圆球体、圆柱体，导致冲击作用显著，研磨作用较小，主要表现在：
1、由于全部采用圆球体、圆柱体作为研磨体，研磨体在球磨机内下落过程中研磨体之间常常是自落体下落，自身转动与相互之间的滑动很少，降低研磨效果。
2、研磨体外部形状单一，研磨体之间的摩擦副形式单一，研磨体之间接触面积小，导致研磨效率低下。
发明内容
【1】要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、能提高研磨体与研磨体之间、研磨体与物料之间接触面积，增加研磨体在下落过程中的自身转动，对物料施加剪切力与摩擦力，提高物料的研磨细度，节省研磨时间，提高了球磨机研磨效率与节能的新型研磨体组件及球磨机研磨方法。
【2】解决问题的技术方案
本发明提供一种新型研磨体组件，其包括第一研磨柱1、第二研磨柱2和第三研磨柱3，所述第一研磨柱1的横截面为圆形且在其侧壁周向均布有n个弧形凹槽11，所述弧形凹槽11的轴线平行于所述第一研磨柱1的轴线；所述第二研磨柱2的横截面为正N边形，且所述第二研磨柱2的顶角为圆角，所述第三研磨柱3的横截面为圆形，所述第一研磨柱1、第二研磨柱2的外接圆半径与所述第三研磨柱3的半径R相同。
进一步的，所述n与所述N相等。
进一步的，所述n和所述N均为3。
进一步的，所述第一研磨柱1、所述第二研磨柱2和所述第三研磨柱3的长度相同。
进一步的，所述第一研磨柱1、所述第二研磨柱2和所述第三研磨柱3的长度为L，且L＝k*2R，其中k为比例系数，且1.5≤k≤2.2。
进一步的，所述弧形凹槽11的半径为R1，且R≤R1≤1.4R。
进一步的，所述弧形凹槽11与所述第一研磨柱1的轴线之间形成的圆心角为α，且60°≤α≤80°。
进一步的，所述弧形凹槽11的边沿与所述第一研磨柱1的外壁之间通过圆角连接，该圆角的半径为r，且0.1R≤r≤0.3R。
进一步的，所述第二研磨柱2的顶角的半径小于或等于所述弧形凹槽11的半径。
进一步的，所述第二研磨柱2的顶角半径为R0，且0.2R≤R0≤0.9R。
进一步的，10mm≤R≤30mm。
同时，本发明还提供一种球磨机研磨方法，其使用球状研磨体及上述新型研磨体组件，且所述第一研磨体1、所述第二研磨体2、所述第三研磨体3和所述球状研磨体的重量比为(2-3.5)：(2-3.5)：(2-3.5)：1。
进一步的，所述球状研磨体的公称直径大于等于0.6D且小于1.0D，D＝2R。
【3】有益效果
发明新型研磨体组件，研磨体结构既有研磨体与物料之间的冲击作用，又含更多的研磨体之间、研磨体与物料之间的剪切作用，研磨体对物料的剪切力大于传统球状与圆柱状研磨体，研磨效率提高了20％。；多凸凹弧面组合研磨体，提高了研磨体与研磨体之间、研磨体与物料之间接触面积，增加研磨体在下落过程中的自身转动，对物料施加剪切力与摩擦力，提高物料的研磨细度，大大节省了研磨时间，提高了球磨机研磨效率及效果，且节能环保。
附图说明
图1为球磨机中研磨体冲击与研磨示意图；
图2为本发明新型研磨体组件的第一研磨柱的结构示意图；
图3为本发明新型研磨体组件的第二研磨柱的结构示意图；
图4为本发明新型研磨体组件的第三研磨柱的结构示意图；
图5为本发明新型研磨体组件的第一研磨柱的截面示意图；
图6为本发明新型研磨体组件的第二研磨柱的截面示意图；
图7为本发明新型研磨体组件的第三研磨柱的截面示意图；
图8为本发明新型研磨体组件的两第一研磨柱的接触示意图；
图9为本发明新型研磨体组件的第二研磨柱与第三研磨柱的接触示意图；
图10为本发明新型研磨体组件的第一研磨柱与第二研磨柱的接触示意图。
具体实施方式
下面结合附图，详细介绍本发明实施例。
参阅图2-图10，本发明提供一种新型研磨体组件，其包括第一研磨柱1、第二研磨柱2和第三研磨柱3，其均为柱形结构，第一研磨柱1的横截面为圆形，且在第一研磨柱的侧壁周向均布有n个弧形凹槽11，该弧形凹槽11的轴线平行于第一研磨柱1的轴线，且弧形凹槽的两端贯穿至第一研磨体外；第二研磨柱2的横截面为正N边形，且第二研磨柱2的顶角为圆角，即形成圆角正N边形；第三研磨柱3的横截面为圆形，且第一研磨柱1、第二研磨柱2的外接圆半径(公称直径/2)与第三研磨柱3的半径R相同，即上述第一研磨体、第二研磨体和第三研磨体的公称直径D均为2R，R为半径，本申请中，R为10mm-30mm。
本申请中n与N相等，优选的n和N均为3，即在第一研磨柱1的侧壁周向均布有三个弧形凹槽11，第二研磨柱2为正(圆角)三角形，且上述第一研磨柱1、第二研磨柱2和所述第三研磨柱3的相同。
以下对各研磨柱进行详细说明。
参阅图5，弧形凹槽11的(曲率)半径为R1，且R≤R1≤1.4R，本实施例中，1.05R≤R1≤1.30R，该弧形凹槽11为三个且周向均布在第一研磨柱侧壁，相邻两个弧形凹槽之间为圆弧面，三个圆弧面同轴；弧形凹槽11(两侧边沿)与第一研磨柱1的轴线之间形成的圆心角为α，且60°≤α≤80°，优选的，62°≤α≤76°；弧形凹槽11的边沿与第一研磨柱1的外壁之间通过圆角(圆弧面过渡)连接，该圆角的半径为r，且0.1R≤r≤0.3R，优选的，0.15R≤r≤0.2R；第一研磨柱整体形成一个具有凹面和凸面的柱状结构。
参阅图6，第二研磨柱2整体为圆角正三角形，即正三角的角为圆角，该第二研磨柱2的顶角的半径小于或等于弧形凹槽11的半径，具体的，该第二研磨柱2的顶角半径为R0，且0.2R≤R0≤0.9R，优选的，0.3R≤R0≤0.8R，第二研磨柱2具有向外凸的弧形面和平面，平面与弧形面相切。
参阅图7，第三研磨体3为圆柱形，即其横截面为圆形，横截面半径为R。
第一研磨柱1、第二研磨柱2和第三研磨柱3的长度为L，且L＝k*2R，其中k为比例系数，且1.5≤k≤2.2，优选的，为1.618≤k≤2，2R为公称直径。
第一研磨柱1具有向内凹的弧形面及向外凸的弧形面，第二研磨柱具有向外凸的弧形面及与其相切的平面，第三研磨柱具有圆形的弧形面，第一研磨柱、第二研磨柱和第三研磨柱两两之间能形成不同的接触摩擦副。
同时，本发明还提供一种球磨机的研磨方法，其使用球状研磨体及上述新型研磨体组件，即研磨体包括有第一研磨体1、第二研磨体2、第三研磨体3和球状研磨体(研磨球)，且第一研磨体1、第二研磨体2、第三研磨体3和球状研磨体(研磨球)的重量比为(2-3.5)：(2-3.5)：(2-3.5)：1，同时，球状研磨体的公称直径大于等于0.6D且小于1.0D，D＝2R，即为研磨柱的公称直径(外接圆直径)，优选的，其公称直径为0.7D-0.9D；本发明凸凹弧面组合柱状研磨体需要与圆柱型研磨体、球形研磨体搭配使用构成多元摩擦副，其摩擦副形式为；圆柱状研磨体与凸弧体研磨体(第二研磨柱)、凸凹弧研磨体(第一研磨柱)构成摩擦副；凸弧体研磨体(第二研磨柱)、凸凹弧研磨体(第一研磨柱)构成摩擦副，参阅图8-图10；圆球研磨体与不同形状的柱状研磨体端面及侧壁构成摩擦副。
以下以具体实施例进行举例说明；
实施例1：
研磨体采用耐磨钢浇铸制造，第一研磨柱半径10mm，长度40mm；第二研磨柱半径10mm，长度40mm；第三研磨柱半径10mm，长度40mm；圆球状研磨体直径18mm(半径9mm)，研磨体详细尺寸见表1。
表1
| 研磨体类型 | R(mm) | R1mm) | r(mm) | α(°) | R0mm) | L(mm) |
| 第一研磨柱 | 10 | 12 | 4 | 62 | / | 40 |
| 第二研磨柱 | 10 | / | / | / | 4 | 40 |
| 第三研磨柱 | 10 | / | / | / | / | 40 |
| 球形研磨体 | 9 | / | / | / | / | / |
第一研磨柱1、第二研磨柱2、第三研磨柱2和球形研磨体按3：3：3：1的重量比装入球磨机研磨仓。
经研磨实验对比，采用上述研磨方案后，与圆柱状研磨体与球状研磨体同条件比较，325目筛余＜5％的指标，本发明效率提高17％。
实施例2：
研磨体采用耐磨钢浇铸制造，第一研磨柱半径30mm，长度97mm；第二研磨柱半径30mm，长度110mm；第三研磨柱半径25mm，长度81mm；圆球状研磨体直径48mm(半径24mm)，研磨体详细尺寸见表2。
表2
| 研磨体类型 | R(mm) | R1mm) | r(mm) | α(°) | R0mm) | L(mm) |
| 第一研磨柱 | 30 | 39 | 5 | 76 | / | 98 |
| 第二研磨柱 | 30 | / | / | / | 25 | 110 |
| 第三研磨柱 | 25 | / | / | / | / | 81 |
| 球形研磨体 | 24 | / | / | / | / | / |
第一研磨柱1、第二研磨柱2、第三研磨柱2和球形研磨体按2.5：3：2.5：1的重量比装入球磨机研磨仓。
经研磨实验对比，采用上述研磨方案后，与圆柱状研磨体与球状研磨体同条件比较，325目筛余＜5％的指标，本发明效率提高18％。
实施例3：
研磨体采用耐磨钢浇铸制造，第一研磨柱半径20mm，长度75mm；第二研磨柱半径20mm，长度80mm；第三研磨柱半径20mm，长度75mm；圆球状研磨体直径36mm(半径18mm)，研磨体详细尺寸见表3；
表3
| 研磨体类型 | R(mm) | R1mm) | r(mm) | α(°) | R0mm) | L(mm) |
| 第一研磨柱 | 20 | 21 | 3 | 69 | / | 75 |
| 第二研磨柱 | 20 | / | / | / | 12 | 80 |
| 第三研磨柱 | 20 | / | / | / | / | 75 |
| 球形研磨体 | 18 | / | / | / | / | / |
第一研磨柱1、第二研磨柱2、第三研磨柱2和球形研磨体按3：3：2.5：1的重量比装入球磨机研磨仓。
经研磨实验对比，采用上述研磨方案后，与圆柱状研磨体与球状研磨体同条件比较，325目筛余＜5％的指标，本发明效率提高15％。
本发明新型研磨体组件，采用具有凸凹弧面组合结构的柱状研磨体，其研磨体在球磨机中具有X、Y、Z三个坐标轴方向的旋转趋势，参阅图1-图3，球磨机在规定转速旋转工作中，研磨体在磨机简体内，系按着它所在的位置，一层层的进行循环运动。研磨体在磨机筒体内的运动轨迹是一层层地按抛物线轨迹降落下来，本发明研磨体柱长度采用L＝KD取值，确保研磨体仅沿着X轴旋转，不会发生在Y、Z轴旋转；研磨体的X轴与球磨机旋转中心轴平行，柱状研磨体与柱状研磨体之间构成多种不同形状组合的摩擦副，均为沿X轴旋转。
同时，本发明通过摩擦副结构与断面形状设计改变了原有球磨机研磨球的点状研磨变为滑移面的研磨面接触，提高了研磨体接触时间与路径，形成面状研磨，提高了物料粉磨效率。
本发明研磨体在球磨机中具有高效自身转动效果，由于研磨体采用凸凹弧柱状外形，随着球磨机转动研磨体的外形设计增加了其自身转动，研磨体在下落过程中增大了研磨体沿X轴旋转机会与圈数，提高了研磨体转动路径的长度，在相同公称直径的条件下，在相同球磨机的转速下，不同形状研磨体转动趋势：第一研磨柱＞第二研磨柱＞第三研磨柱，因此本发明具有更高的研磨效率。
本发明设计的研磨体结构既有研磨体与物料之间的冲击作用，又含更多的研磨体之间、研磨体与物料之间的剪切作用，研磨体对物料的剪切力大于传统球状与圆柱状研磨体，研磨效率提高了20％。
本发明新型研磨体组件及研磨方法，提出了一种多凸凹弧面组合研磨体，提高了研磨体与研磨体之间、研磨体与物料之间接触面积，增加研磨体在下落过程中的自身转动，对物料施加剪切力与摩擦力，提高物料的研磨细度，大大节省了研磨时间，提高了球磨机研磨效率及效果，且节能环保。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种新型研磨体组件，其特征在于：包括第一研磨柱、第二研磨柱和第三研磨柱，所述第一研磨柱的横截面为圆形且在其侧壁周向均布有n个弧形凹槽，所述弧形凹槽的轴线平行于所述第一研磨柱的轴线；所述第二研磨柱的横截面为正N边形，且所述第二研磨柱的顶角为圆角，所述第三研磨柱的横截面为圆形，所述第一研磨柱、第二研磨柱的外接圆半径与所述第三研磨柱的半径R相同。
2.如权利要求1所述的新型研磨体组件，其特征在于：所述n与所述N相等。
3.如权利要求1所述的新型研磨体组件，其特征在于：所述n和所述N均为3。
4.如权利要求1所述的新型研磨体组件，其特征在于：所述第一研磨柱、所述第二研磨柱和所述第三研磨柱的长度为L，且L＝k*2R，其中k为比例系数，且1.5≤k≤2.2。
5.如权利要求1所述的新型研磨体组件，其特征在于：所述弧形凹槽的半径为R1，且R≤R1≤1.4R。
6.如权利要求1所述的新型研磨体组件，其特征在于：所述弧形凹槽与所述第一研磨柱的轴线之间形成的圆心角为α，且60°≤α≤80°。
7.如权利要求1所述的新型研磨体组件，其特征在于：所述弧形凹槽的边沿与所述第一研磨柱的外壁之间通过圆角连接，该圆角的半径为r，且0.1R≤r≤0.3R。
8.如权利要求1所述的新型研磨体组件，其特征在于：所述第二研磨柱的顶角的半径小于或等于所述弧形凹槽的半径。
9.如权利要求1所述的新型研磨体组件，其特征在于：所述第二研磨柱的顶角半径为R0，且0.2R≤R0≤0.9R。
10.如权利要求1所述的新型研磨体组件，其特征在于：10mm≤R≤30mm。
11.一种球磨机研磨方法，其特征在于：使用球状研磨体及如权利要求1-10任一项所述的新型研磨体组件，且所述第一研磨体、所述第二研磨体、所述第三研磨体和所述球状研磨体的重量比为(2-3.5)：(2-3.5)：(2-3.5)：1。
12.如权利要求11所述的球磨机研磨方法，其特征在于：所述球状研磨体的公称直径大于等于0.6D且小于1.0D，D＝2R。
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Effective date of registration: 20240103 Address after: East End, 2nd Floor, Building G, No. 288 Jingu Middle Road (East), Yinzhou District, Ningbo City, Zhejiang Province, 315000 Applicant after: Jinyiyun (Zhejiang) Complete Equipment Co.,Ltd. Address before: 2701, No. 1, Ningchuang Technology Center, Panhuo Street, Yinzhou District, Ningbo City, Zhejiang Province, 315000 Applicant before: Zhongjin New Material Technology Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: A ball mill grinding method Granted publication date: 20240906 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Ningbo Yinzhou Branch Pledgor: Jinyiyun (Zhejiang) Complete Equipment Co.,Ltd. Registration number: Y2025980038962 |