Результат интеллектуальной деятельности: Мельница прутковая

Изобретение относится к технике измельчения твердых материалов и может найти применение в строительной, химической, металлургической промышленностях, а также в сельскохозяйственном производстве.

Известна трубная мельница (А.с. СССР 1349780, кл. В02С 17/04, 1987), содержащая загрузочную, разгрузочную цапфы, привод и барабан, выполненный из соединенных между собой тетраэдальных или октаэдальных элементов, образуя винтовую колонну.

Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности, сложность изготовления, недостаточное качество готовой продукции, большая металлоемкость.

Наиболее близкой к предлагаемому устройству является трубная винтовая мельница, содержащая загрузочную, разгрузочную цапфы, привод и барабан (патент РФ №2362627, кл. В02С 17/04, опубл. 27.07.2009, бюл. №21), смонтированный из секций, выполненных из восьми, десяти, двенадцати и т.д. четного числа равносторонних треугольников, соединенных между собой двумя боковыми сторонам, при этом секции соединены друг с другом свободными третьими сторонами треугольников с образованием винтового барабана, по периметру которого расположены направленные навстречу друг другу четыре, пять, шесть и более ломанных правых и левых винтовых линий, и снабженного внутренними четырьмя, пяти, шести и более винтовыми канавками, направленными навстречу друг другу с одинаковым шагом.

Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности, сложность изготовления, недостаточное качество готовой продукции, большая металлоемкость.

Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей, упрощение изготовления, повышение качества готовой продукции, снижение металлоемкости.

Техническое решение достигается тем, что в предлагаемой мельнице прутковой, содержащей барабан, загрузочную, разгрузочную цапфы и привод, барабан смонтирован из опорных колец, между которыми закреплена цилиндрическая сетчатая поверхность волнообразной формы по периметру, выполненная из поперечных и продольных прутков, при этом поперечные прутки выполнены в виде колец волнообразной формы с карманами криволинейной формы, а продольные прутки выполнены в виде прутков, скрученных с одинаковым шагом по винтовой линии диаметров выступов карманов криволинейной формы поперечных прутков, при этом продольные прутки прикреплены к кольцам поперечных прутков с внутренней стороны ее карманов криволинейной формы и по всей длине цилиндрической сетчатой поверхности волнообразной формы по периметру смонтирована цилиндрическая пружина с круглым сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции мельницы прутковой.

Новизна усматривается в том, что барабан смонтирован из опорных колец, между которыми закреплена цилиндрическая сетчатая поверхность волнообразной формы по периметру, изготовленная из поперечных и продольных прутков, что упрощает изготовление и расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается также в том, что поперечные прутки выполнены в виде колец волнообразной формы с карманами криволинейной формы, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что продольные прутки выполнены в виде прутков, скрученных с одинаковым шагом по винтовой линии диаметров выступов карманов криволинейной формы поперечных прутков, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана позволяет обеспечить осевое перемещение частиц материалов от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси вращения барабана, что упрощает эксплуатацию мельницы прутковой.

Новизна заключается также в том, что винтовые поверхности продольных прутков завихряют потоки измельчаемых материалов, что интенсифицирует процесс измельчения.

Новизна заключается в том, что продольные прутки прикреплены к кольцам поперечных прутков с внутренней стороны ее карманов криволинейной формы, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что внутри по всей длине барабана волнообразной формы по периметру смонтирована цилиндрическая пружина с круглым сечением, которая не только обеспечивает движение материала от загрузки к выгрузке, но и создает их поджатие внутри барабана волнообразной формы по периметру, что расширяет технологические возможности и интенсифицирует процесс измельчения.

Новизна заключается также в том, что смонтированная внутри барабана цилиндрическая пружина снабжена устройством для изменения шага витков, что позволяет влиять на характер движения частиц материала внутри барабана волнообразной формы по периметру и обеспечивает регулирование скорости их перемещения от загрузки к выгрузке.

Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление мельницы прутковой, с закрепленной внутри цилиндрической пружиной с круглым сечением витков, позволяет не только создать противопотоки движения мелющих тел и измельчаемых материалов, но и обеспечить продольное их перемещение от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении барабана и обеспечить интенсивное их взаимодействие между собой и с прутковыми стенками барабана, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что смонтированная внутри по всей длине барабана цилиндрическая пружина с круглым сечением витков снабжена устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения измельчаемых материалов, при изменении производительности мельницы, что обеспечивает регулирование интенсивности взаимодействия мелющих тел и измельчаемых материалов, увеличивает производительность, расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного сечения барабана изменяется в каждом поперечном сечении барабана от загрузке к выгрузке, что интенсифицирует процесс измельчения, увеличивает энергоемкость взаимодействия частиц измельчаемого материала друг с другом и мелющими телами, расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена мельница прутковая, общий вид; на фиг. 2 - цилиндрическая сетчатая поверхность, наглядное изображении; на фиг. 3 - кольцо поперечного прутка, вид сверху; на фиг. 4 - продольный пруток, скрученный по винтовой линии диаметра выступов карманов криволинейной формы поперечного прутка; на фиг. 5 - вид А на фиг. 4.

Мельница прутковая (фиг. 1) состоит из барабана 1, загрузочной 2 и разгрузочной 3 цапф. Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц мелющих тел и измельчаемых материалов внутри барабана 1 смонтирована цилиндрическая пружина с круглым сечением витков 4, которая оборудована устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины 4 путем растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков цилиндрической пружины 4 может производиться также в процессе работы мельницы. Мельница прутковая снабжена устройством для создания уклона к горизонту для ускоренного перемещения измельчаемых материалов от загрузки к выгрузке, который на чертежах не показан.

В зависимости от характеристик измельчаемого материала, требуемого времени измельчения, устанавливается такой шаг пружины, который отвечает оптимальным условиям измельчения. Например, если требуется малое время обработки, то уменьшается шаг пружины 4 и, таким образом, изменяется поток частиц измельчаемых материалов, а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. При измельчении требующего длительное время пребывания в барабане 1, шаг витков пружины 4 увеличивают и, таким образом, изменяется поток частиц измельчаемого материала, а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. В нужном положении пружину 4 фиксируют известными приспособлениями (на чертеже не показано).

Направление витков пружины 4 может совпадать с направлением вращения цилиндрической сетчатой поверхности волнообразной формы по периметру барабана 4, либо может быть противоположным его вращению. Регулировка величины шага витков пружины 4 может производиться также в процессе работы мельницы прутковой.

Барабан 1 в виде цилиндрической сетчатой поверхности волнообразной формы по периметру (фиг. 2) выполнен из поперечных прутков 5, выполненных в виде колец волнообразной формы А, Б, В, Г с карманами криволинейной формы и продольных прутков в виде винтовых прутков 6, скрученных по винтовой линии с одинаковым шагом S₁ (фиг. 4) по диаметру выступов D₁ поперечных прутков 5 (фиг. 5), точнее скрученных по винтовой линии с одинаковым шагом по наружному диаметру D₁ криволинейных карманов поперечных прутков А, Б, В, Г.

Поперечные прутки 5 выполнены в виде кольца волнообразной формы с криволинейными карманами 7, 8, 9, 10, 11, 12 по наружному диаметру D₁ поперечного прутка 4 (фиг. 3).

На фиг. 2 показаны четыре одинаковых поперечных прутка 5 в виде кольца А, Б, В, Г волнообразной формы с криволинейными карманами кольца А-7,8,9,10,11,12; кольца Б-13,14,15,16,17,18; В-19,20,21,22,23,24; Г-25,26,27,28,29,30, расположенных на равных расстояниях L друг от друга.

Продольные прутки 6 смонтированы с внутренней стороны выступов криволинейных карманов колец А-7,8,9,10,11,12; Б-13,14,15,16,17,18; В-19,20,21,22,23,24; Г-25,26,27,28,29,30 и образуют по периметру барабана 1 цилиндрическую сетчатую поверхность волнообразной формы по периметру с винтовыми линиями 7-14-21-28, 8-15-22-29, 9-16-23-30, 10-17-24-25, 11-18-19-26, 12-13-20-27, растягивают при этом по наружному диаметру D₁ поперечные прутки 5 в единую цилиндрическую сетчатую поверхность волнообразной формы по периметру барабана 1 без дополнительных методов и способов крепления продольных прутков 6 и колец волнообразной формы А, Б, В, Г поперечных прутков 5. При необходимости в точках касания продольные прутки 6 и поперечные прутки 5 могут быть скреплены друг с другом известными методами, например сваркой. Количество винтовых продольных прутков 6 соответствует количеству выступов - криволинейных карманов колец волнообразной формы поперечных прутков 5.

В зависимости от характеристик измельчаемых материалов, требуемого времени измельчения, максимальных размеров частиц измельчаемого материала - готового продукта устанавливают такое количество продольных и поперечных прутков, которое отвечает оптимальным условиям измельчения и получения качественного продукта.

Прутки 5 и прутки 6 образуют цилиндрическую сетчатую поверхность барабана 1 волнообразной формы по периметру, в которой продольные прутки 6 при движении внутри ее измельчаемых материалов передают усилия поперечным пруткам 5, точнее кольцам волнообразной формы А, Б, В, Г. Наряду с этим прутки 5 и 6 воспринимают и боковые нагрузки, возникающие под действием боковых сил, образующихся при движении измельчаемых материалов внутри цилиндрической сетчатой поверхности барабана 1 волнообразной формы по периметру, которые воспринимаются поперечными прутками 5 волнообразной формы и передаются криволинейными карманами винтовым продольным пруткам 6.

Мельница работает следующим образом.

Барабан 1 заполняется шарами или другой дробящей средой и измельчаемым материалом или одним измельчаемым материалом, которые (фиг. 1) подаются через загрузочную цапфу 2 внутрь вращающейся просеивающей поверхности волнообразной формы по периметру барабана 1, где они захватываются стенками цилиндрической сетчатой поверхностью барабана 1 и в направлении вращения поднимаются вверх. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса измельчаемые материалы в зависимости от собственной массы отделяются от стенок сетчатой поверхности барабана 1 и с разных высот падают вниз внутри сетчатой поверхности барабана 1 с последующим одновременным перемещением витками продольных витков 6, а также пружины 4. Процесс движения последующих порций измельчаемых материалов, которые поднимаются вверх и падают вниз, непрерывен. Поскольку продольные прутки 6 цилиндрической сетчатой поверхности волнообразной формы по периметру барабана 1 расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения барабана 1, то в каждой порции каждая частица измельчаемых материалов перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс смешивания и измельчения, а также соударения друг с другом и со стенками цилиндрической сетчатой поверхности волнообразной формы по периметру барабана 1, а также с мелющими телами, если находятся внутри барабана 1. Поэтому расширяются технологические возможности. Этому способствует и волнообразная внутренняя поверхность цилиндрической сетчатой поверхности барабана 1. Измельченные материалы через цилиндрическую сетчатую поверхность волнообразной формы барабана выводятся за пределы барабана 1 в приемное устройство для мелких фракций готового продукта (на чертеже не показано). На выходе барабана 1 крупные фракции измельченного материала через выгрузную цапфу 3 выводятся за пределы мельницы прутковой.

Технико-экономические преимущества возникают за счет того, что барабан смонтирован из опорных колец, между которыми закреплена цилиндрическая сетчатая поверхность волнообразной формы по периметру, выполненная из поперечных и продольных прутков, при этом поперечные прутки выполнены в виде колец волнообразной формы с карманами криволинейной формы, а продольные прутки выполнены в виде прутков, скрученных с одинаковым шагом по винтовой линии диаметров выступов карманов криволинейной формы поперечных прутков, продольные прутки при этом прикреплены к кольцам поперечных прутков с внутренней стороны ее карманов криволинейной формы, при этом по всей длине цилиндрической сетчатой поверхности волнообразной формы смонтирована цилиндрическая пружина с круглым сечением, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия. Одновременное воздействие поперечных и продольных прутков барабана и пружины обеспечивают увеличение частоты и энергоемкости взаимодействия частиц измельчаемых материалов друг с другом и со стенками цилиндрической сетчатой поверхности волнообразной формы по периметру барабана, а также при их наличии с мелющими телами, при этом изменяется направление их движения, что обеспечивает расширение технологических возможностей мельницы прутковой. При этом совмещены технологические процессы измельчения материалов и их разделение на две фракции - на мелкие фракции, размеры которых меньше соответствующих отверстий цилиндрической сетчатой поверхности волнообразной формы по периметру барабана - зазорам между прутками, и крупные, которые выводятся через разгрузочную цапфу.

Технико-экономическое преимущества возникают также за счет увеличения частоты взаимодействия частиц измельчаемого материала не только друг с другом, но и со стенками винтового барабана, а также с мелющими телами, если они участвуют в технологическом процессе, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия частиц материала, повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Технико-экономические преимущества возникают также за счет того, что предлагаемое изобретение предусматривает изготовление барабана мельницы не цельным, а из прутков, обеспечивая, таким образом, не только разделение измельченного материала на фракции, но так же уменьшает металлоемкость и массу барабана.