MORI CU CIOCANE

1. Consideratii generale

La morile cu ciocane maruntirea materialului se produce in urma socului la impactul cu ciocanele si cu peretii camerei de lucru. Elementele caracteristice acestor utilaje sunt ciocanele montate in rotorul masinii.

In functie de modul de asamblare dintre ciocane si rotor se disting urmatoarele doua mari categorii:

mori cu ciocane articulate, la care maruntirea are loc in principal datorita energiei cinetice a ciocanelor, caz in care viteza periferica a ciocanelor poate atinge valori de 25 60 m/s (fig. 1, a-d);

mori cu ciocane fixe, la care rotorul contribuie cu intreaga sa masa in procesul de maruntire; maruntirea materialului se produce prin lovirea acestuia de catre ciocane, prin lovirea bucatilor intre ele si prin lovirea de peretii camerei de lucru; viteza periferica a rotorului este de 40 80 m/s, iar in cazul maruntirii fine la care predomina efectul autogen viteza poate ajunge pana la 300 m/s (fig. 1, e-h).

Morile cu ciocane se folosesc pentru maruntirea materialelor fragile, fibroase, semidure si cu umiditate redusa cum ar fi: carbune, calcar, ghips, azbest, clorura de sodiu, ingrasaminte chimice, oase, coaja de lemn etc.

Clasificarea morilor cu ciocane se face dupa urmatoarele criterii:

Dupa numarul de rotoare:

cu un singur rotor (fig. 1, a, b, e, f);

cu doua rotoare (fig. 1, c, d, g, h).

In functie de existenta gratarului:

cu gratar din bare profilate in zona de alimentare si/sau evacuare (fig. 1, b-d);

fara gratar (fig. 1, e);

cu fanta reglabila, prin modificarea distantei dintre varful ciocanelor si placile de blindaj (fig, 1, f-h).

In functie de pozitia gurii de alimentare:

excentrica (fig. 1, b, e, f, h);

centrata (fig. 1, d, g).

In functie de forma constructiva a ciocanelor, numarul si aranjamentul acestora pe rotor.

Morile cu ciocane au urmatoarele avantaje: principiu de functionare si constructie simpla; posibilitate de utilizare la maruntire grosiera, mijlocie si fina; dimensiuni de gabarit mici, mase mici; grad de maruntire mare, i=10 200 si chiar mai mare; consumul de energie variaza aproximativ liniar cu debitul morii.

Printre dezavantaje cele mai importante sunt: uzura rapida a ciocanelor, gratarelor si blindajelor la maruntirea materialelor abrazive; materialele cu umiditate ridicata si plasticitate mare se lipesc de gratare.

2. Mori cu ciocane articulate

Procesul de maruntire a materialelor in aceste mori se realizeaza prin lovire cu ajutorul unor ciocane mobile care se rotesc cu viteza mare. Efectul de maruntire este dat de energia lor cinetica, care este cu atat mai mare cu cat viteza periferica si greutatea lor sunt mai mari.

Cand greutatea ciocanului este mare si viteza de rotire mica, bucatile de material nu sunt sparte integral si rezulta o cantitate mica de material marunt. Cand greutatea ciocanului este mica iar viteza mare, materialul este macinat fin.

Parametrii de baza ce caracterizeaza functionarea morilor cu ciocane articulate sunt:

granulatia produsului finit;

dimensiunile rotorului;

debitul morii;

puterea de antrenare etc.

2.1. Mecanica morii

2.2.1 Granulatia produsului finit

Granulatia produsului finit depinde de marimea fantei dintre barele gratarului, , masurata pe circumferinta interioara (fig. 2). La maruntirea fina fanta trebuie sa fie de 3-5 ori mai mare decat dimensiunea produsului, iar la maruntirea grosiera de 1,5-2 ori mai mare. Acesta se datoreaza faptului ca, la alimentare particulele patrund in rotor si se misca in directia axului acestuia. Particulele respinse de placile de blindaj se misca si ele spre ax. Pe de alta parte, particulele sunt antrenate de ciocanele in miscare de rotatie. Sub actiunea fortelor centrifuge, viteza radiala a particulelor se micsoreaza pana la valoarea zero, cand miscarea lor radiala isi schimba sensul, adica spre periferie. Avand in vedere notatiile din figura se pot scrie relatiile:

Unde:

In ultima relatie este dimensiunea materialului alimentat.

Ecuatia (1) permite determinarea razei . Daca se aplica particulei de masa teorema impulsului atunci se obtine:

unde - timpul, - viteza radiala a particulei.

Asupra particulei de material actioneaza forta centrifuga,

Unde variaza intre si . Componenta radiala a vitezei atunci se poate scrie:

Daca se fac inlocuirile in relatia (3) dupa simplificarea cu se obtine:

Se face integrarea relatiei de mai sus, cu urmatoarele conditii la limita: pentru , si pentru , . Astfel:

de unde

Viteza este componenta radiala cu care particula ce are dimensiunea finala patrunde in fantele gratarului. Particula are si o viteza tangentiala . Conditia ca particula sa intre in fanta si sa nu "sara" peste aceasta este:

De aici se deduce conditia:

Daca viteza tangentiala este atunci relatia de mai sus devine

Se face notatia atunci:

Rezulta ca marimea are semnificatia unui coeficient de corectie pentru determinarea fantei minime, , a gratarului, necesara pentru obtinerea unui produs de dimensiune , impusa. Granulatia produsului este influentata si de marimea jocului dintre capetele ciocanelor si gratar, . Astfel daca atunci si daca atunci . In general, la cresterea jocului, gradul de maruntire scade, debitul creste si consumul specific de energie al masinii scade. Viteza tangentiala a rotorului influenteaza in mod decisiv granulatia produsului final ca si debitul morii.

2.2.2. Dimensiunile rotorului

Pentru calculul diametrului rotorului si a lungimii rotorului al unei mori cu ciocane, se recomanda utilizarea relatiilor:

unde: - dimensiunea maxima a materialului de maruntit.

2.2.3. Debitul morii

Debitul    unei mori cu ciocane este in functie de proprietatile de baza ale materialului de maruntit, dimensiunile si turatia rotorului, numarul, greutatea si forma ciocanelor, de dimensiunile si caracteristicile constructive ale morii.

Un calcul estimativ al debitului volumetric se poate face pe baza urmatoarelor relatii:

- pentru

- pentru

unde: - diametrul rotorului, m;

- lungimea rotorului, m;

- turatia rotorului, 10³rpm.

Debitul real al unei mori cu ciocane poate fi determinat numai pe cale experimentala, deoarece depinde de foarte multi factori.

Debitul masic se poate calcula cu relatia:

Unde: - coeficient ce tine seama de gradul de afanare a materialului de maruntit;

- densitatea materialului, kg/m³.

- gradul de maruntire.

2.2. Constructia morii cu ciocane articulate

In figura 5 este prezentata constructia unei mori cu ciocane articulate. Masina este ne-reversibila deoarece gura de alimentare este amplasata excentric. Discurile 1, calate pe arborele 2, asigura fixarea ciocanelor plate 3 prin intermediul unor bare cilindrice. Pana paralela lunga, 4, solidarizeaza discurile cu arborele. Distanta dintre discuri este mentinuta de bucsele 5. Discurile si bucsele se reazema pe un guler al arborelui si sunt stranse in directie axiala cu ajutorul unor piulite, care se insurubeaza pe capatul arborelui. Intre doua discuri alaturate se afla cate doua randuri de ciocane, distantate prin inele montate pe barele port-ciocane. Lagarele 6 sunt prevazute cu rulmenti oscilanti necesari datorita lungimii mari a rotorului si implicit a arborelui. Arborele este antrenat prin intermediul rotii de curea 7 sau prin intermediul unui cuplaj elastic cu bolturi, de catre un motor asincron, trifazat. Cuplajul elastic sau transmisia prin curea atenueaza eventualele socuri ce se transmit de la moara la motorul electric.

Gratarul este format din barele port-gratar 8 si 9, care se monteaza pe ambele laturi ale masinii. Intre barele port-gratar se monteaza barele 10 ale gratarului. Sectiunea acestor bare este trapezoidala. Ele sunt distantate intre ele cu ajutorul pieselor 11. Jocul dintre gratar si capetele ciocanelor se regleaza cu excentricele 12 prin coborarea-ridicarea barelor 8, 9 iar blocarea in aceasta pozitie se face cu ajutorul unor pene, 19.

Corpul masinii este asamblat prin sudare si protejat de blindajele 13, ., 18. Asamblarea corpului din doua jumatati usureaza montajul rotorului. Jumatatile sunt asamblate etans pentru a preveni prafuirea atmosferei din jurul masinii. Corpul este prevazut cu guri de vizitare in scopul de a efectua controlul rotorului si de a schimba ciocanele uzate.

Ciocanele morii pot avea forme diferite in functie de domeniul de utilizare a morii. La masinile care lucreaza in regim de concasor, ciocanele sunt grele. La morile care lucreaza cu un singur sens de rotatie capetele ciocanelor se uzeaza pe o singura parte. Utilizarea completa a acestor piese impune regruparea lor, dupa ce uzura a atins un grad care nu mai asigura granulatia necesara a produsului. Deoarece articulatiile ciocanelor nu sunt accesibile ungerii regulate se utilizeaza bucse din fonta nodulara care are proprietati de autolubrifiere si rezistenta mecanica mare.

Atunci cand masina lucreaza in regim de concasor este necesara prevederea unui volant. Daca motorul nu este cuplat direct la rotor prin intermediul unui cuplaj elastic cu bolturi ci prin intermediul unei transmisii prin curea, atunci roata de curea se construieste si ca volant.

3. Mori cu ciocane fixe

3.1. Generalitati

Morile cu ciocane fixe sunt alcatuite din unul (fig. 1, e, f) sau doua rotoare (fig. 1, g, h) pe care ciocanele sunt montate rigid. Din punct de vedere constructiv exista o mare varietate de mori cu ciocane fixe astfel:

cu rotoare reversibile (fig. 1, e) sau ne-reversibile (fig. 1, f);

cu sau fara gratar;

cu nicovale (placi de blindaj) reglabile la partea superioara (poz. 8 in fig. 1, f, g, h);

cu nicovale masive (poz. 10 in fig. 1, e, f, g, h) sau cu fante longitudinale sau transversale;

cu nicovale din bare orizontale.

3.3. Constructia morii cu ciocane fixe

Moara cu ciocane fixe este alcatuita din carcasa fixa 1 (fig. 6) realizata in constructie sudata, captusita, daca este necesar cu placi de blindaj. Rotorul 2 este prevazut cu 4-6 ciocane sub forma unor bare longitudinale, care in cazul uzurii pronuntate pot fi rotite la 180^o. Arborele 9 al rotorului se reazema in lagare cu rulmenti. In spatiul de alimentare A este montata sita 8, prin care se separa materialul de mici dimensiuni alimentat odata cu materialul de maruntit. Perdeaua de lanturi 7 impiedica intoarcerea in palnia de alimentare a bucatilor de material reflectate de nicovalele 5 si are rol in uniformizarea alimentarii.

Particulele reflectate de nicovale se lovesc intre ele (ceea ce contribuie la maruntire), ajung din nou in contact cu ciocanele fixe de unde sunt aruncate iar pe nicovala. Nicovalele 5 sunt sustinute superior de tijele 6 si inferior de tijele 4 care au rol de reglare a jocului dintre rotor si nicovale. Montarea pendulara a nicovalelor 5 le permite acestora sa se deplaseze la trecerea unor corpuri mari si foarte dure care pot determina avarierea masinii. In unele cazuri tijele se reazema pe batiu prin intermediul unui sistem de amortizare cu arcuri. Jocul dintre nicovale si varfurile ciocanelor este variabil, descrescator de la intrarea spre iesirea din moara. Ciocanele 3, cu profil I sunt introduse in canalele cu profil asemanator practicate in rotor si sunt fixate astfel incat sa nu se deplaseze axial. In alte cazuri fixarea ciocanelor se poate face prin intermediul penelor.

Atunci cand nicovalele sunt alcatuite din bare, bucatile de material care sunt destul de mici trec printre bare si se lovesc de blindaje unde sufera o noua maruntire.

Daca in partea inferioara a morii se monteaza un gratar atunci produsul final va avea dimensiuni mai uniforme.

Pentru dimensiunile rotorului se recomanda urmatoarele valori:

pentru maruntire grosiera;

pentru maruntire mijlocie;

pentru maruntire fina.