Результат интеллектуальной деятельности: Прутковая мельница

Изобретение относится к технике измельчения твердых материалов и может найти применение в строительной, химической, металлургической отраслях 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 близким 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 ломаных правых и левых винтовых линий и снабженного внутренними четырьмя, пяти, шести и более винтовыми канавками, направленными навстречу друг другу с одинаковым шагом.

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

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

Техническое решение достигается тем, что в предлагаемой прутковой мельнице, содержащей барабан, загрузочную, разгрузочную цапфы и привод, барабан смонтирован из опорных колец, между которыми закреплена цилиндрическая сетчатая поверхность, изготовленная из поперечных и продольных прутков, при этом, по крайней мере, один поперечный пруток деформирован с образованием чередующихся выступов и впадин треугольной формы, свернут в цилиндрические спиральной формы витки заданного диаметра и шага с образованием по всей длине поперечного прутка по этим выступам и впадинам винтовых линий одинакового шага, в которые с внутренних сторон выступов прикреплены продольные прутки, скрученные по винтовым линиям диаметра D выступов поперечного прутка, а с наружных сторон впадин прикреплены продольные прутки, скрученные по винтовым линиям диаметра d впадин поперечного прутка, при этом по всей длине цилиндрической сетчатой поверхности смонтирована пружина выпуклой формы 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 прутковой мельницы.

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

Новизна усматривается также в том, что, по крайней мере, один поперечный пруток деформирован с образованием чередующихся выступов и впадин треугольной формы, свернут в цилиндрические спиральной формы витки заданного диаметра и шага с образованием по всей длине поперечного прутка по этим выступам и впадинам винтовых линий одинакового шага, в которые с внутренних сторон выступов прикреплены продольные прутки, скрученные по винтовым линиям диаметра D выступов поперечного прутка, а с наружных сторон впадин прикреплены продольные прутки, скрученные по винтовым линиям диаметра d впадин поперечной арматуры, что упрощает изготовление и расширяет технологические возможности, снижает металлоемкость барабана.

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

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

Новизна усматривается также в том, что поперечный пруток деформирован с образованием чередующихся выступов и впадин треугольной формы с карманами треугольной формы, 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 также в том, что внутри по всей длине просеивающей поверхности смонтирована пружина выпуклой формы с плоским сечением витков, которая не только обеспечивает движение частиц материала от загрузки к выгрузке, но и создает их поджатие внутри барабана, что расширяет технологические возможности и интенсифицирует процесс измельчения материалов.

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

Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление прутковой мельницы с закрепленной внутри пружиной выпуклой формы с круглым сечением витков позволяет не только создать противопотоки движения частиц материала внутри барабана, но и обеспечивает продольное их перемещение от загрузки к выгрузке при ее горизонтальном расположении и интенсивное их взаимодействие, что расширяет технологические возможности, упрощает конструкцию и эксплуатацию.

Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного сечения барабана изменяется в каждом поперечном сечении барабана от загрузки 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 схематично изображена прутковая мельница, продольный разрез; фиг. 2 - цилиндрическая сетчатая поверхность, общий вид; фиг. 3 - вид А на фиг. 2 цилиндрической сетчатой поверхности, в выступы поперечного прутка которого с внутренних сторон прикреплены продольные прутки, скрученные по винтовым линиям диаметра выступов поперечного прутка, а с наружных сторон впадин прикреплены продольные прутки, скрученные по винтовым линиям диаметра впадин поперечного прутка; на фиг. 4 - поперечный пруток, деформированный с образованием чередующихся выступов и впадин треугольной формы и свернутый в цилиндрические спиральной формы витки заданного диаметра D и шага S (показан в упрощенном виде); на фиг. 5 - продольный пруток, скрученный по винтовым линиям диаметра впадин поперечного прутка; на фиг. 6 - вид Б на фиг. 4; на фиг. 7 - поперечный пруток в сборе с одним из продольных прутков, смонтированных в впадинах поперечного прутка; фиг. 8 - продольный пруток, скрученный по винтовым линиям диаметра выступов поперечного прутка; на фиг. 9 - вид В на фиг. 8; на фиг. 10 - поперечный пруток в сборе с одним продольным прутком, смонтированным в выступах поперечного прутка.

Прутковая мельница (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 пружина 4 выпуклой формы с круглым сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины путем растяжения или сжатия (не показано). Регулировка величины шага витков пружины 1 может производиться также в процессе работы прутковой мельницы. Прутковая мельница 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 по периметру барабана 1 либо может быть противоположным его вращению. Регулировка величины шага витков пружины 4 может производиться также в процессе работы прутковой мельницы.

Барабан 1 с сетчатой цилиндрической поверхностью состоит из поперечного прутка 5 (фиг. 2, фиг. 3), выполненного по меньшей мере из одного цельного прутка, деформированного с образованием чередующихся выступов 6 и впадин 7 треугольной формы (фиг. 3), свернутого в цилиндрические спиральной формы витки 8 с шагом S заданного диаметра выступов D и диаметра впадин d (фиг. 3), и образованием по всей длине цилиндрической сетчатой поверхности барабана 1 по впадинам 7 поперечного прутка 5 (фиг. 5) винтовых линий с шагом S₁, в которые вставлены (прикреплены) продольные прутки 9, скрученные по винтовым линиям диаметра впадин d поперечного прутка 5 с шагом S₁. На фиг. 5 и фиг. 6 показан один из продольных прутков, свернутый по винтовой линии, с на фиг. 7 представлен один из продольных прутков, вставленных во впадины поперечного прутка 5. При этом продольный пруток 5 касается впадин поперечного прутка в точках А_1, А₂, А₃, А₄. Продольные прутки 9 на фиг. 2 показаны сплошной основной линией. По всей длине цилиндрической сетчатой поверхности барабана 1 (фиг. 3) образованы также по выступам 6 поперечного прутка 5 винтовые линии с шагом S₂ (фиг. 8), в которые также вставлены (прикреплены) продольные прутки 10, скрученные по винтовым линиям диаметра D выступов поперечного прутка 5 с шагом S₂. На фиг. 8 и фиг. 9 показан один из продольных прутков, свернутый в винт. На фиг. 10 представлен один из продольных витков, вставленный в выступы поперечного прутка по точкам. Такие продольные прутки 10 на фиг. 2 показаны штрихпунктирной утолщенной линией.

Количество продольных прутков 9 и 10 соответствует количеству впадин и выступов поперечного прутка 5, например, на фиг. 2 двенадцать прутков 9 и двенадцать прутков 10.

Продольные прутки 9 совместно с поперечным прутком 5, свернутые в цилиндрические спиральной формы витки 8, образуют устойчивую конструкцию, в которой продольные прутки 9 передают усилия не только виткам поперечного прутка 5, но и, так как они винтовой формы, стягивают по внутреннему диаметру d поперечный пруток 5 в сетчатую цилиндрическую поверхность барабана 1 без дополнительных методов и способов крепления продольных прутков и витков поперечного прутка. При этом одновременно продольные прутки 10 совместно с поперечным прутком 5, свернутые в цилиндрические спиральной формы витки 8, образуют устойчивую пространственную конструкцию, в которой продольные прутки 10 не только передают усилия на витки поперечного прутка 5, но и, так как они винтовой формы, растягивают по наружному диаметру D витки поперечного прутка 5, образуя, таким образом, барабан 1 с единой сетчатой цилиндрической винтовой поверхностью без дополнительных методов и способов крепления продольной арматуры. Для усиления крепления продольных прутков с витками поперечного прутка возможно использовать и иные методы крепления, в том числе сварку и т.п. Создание в барабане 1 и в его сетчатой цилиндрической поверхности сжимающих усилий винтовыми продольными прутками 9 по внутреннему диаметру (диаметру впадин) d и растягивающих усилий продольными прутками 10 по наружному диметру D (диаметру выступов) обеспечивает барабану 1 с сетчатой цилиндрической поверхностью повышенную жесткость и виброустойчивость.

В зависимости от характеристик готового продукта и размеров фракций готового измельченного материала, требуемого времени измельчения, максимальных размеров частиц измельченного материала - готового продукта устанавливают такое количество продольных и поперечных прутков, которое отвечает требованиям к качеству готового продукта после измельчения.

Прутковая 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 барабана 1, где они захватываются стенками цилиндрической сетчатой поверхности 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 9 и 10, а также пружины 4. Процесс движения последующих порций измельчаемых материалов, которые поднимаются вверх и падают вниз, непрерывен. Поскольку продольные винтовые прутки 9 и 10 цилиндрической сетчатой поверхности 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 соударений друг с другом и со стенками цилиндрической сетчатой поверхности барабана 1, а также с мелющими телами, если находятся внутри барабана 1. Поэтому расширяют технологические возможности. Этому способствует и сетчатая винтовая поверхность барабана 1. Измельченные материалы через цилиндрическую сетчатую поверхность 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 прутковой мельницы.

Технико-экономические преимущества возникают за счет того, что барабан смонтирован из опорных колец, между которыми закреплена цилиндрическая сетчатая поверхность, изготовленная из поперечных и продольных прутков, при этом, по крайней мере, один поперечный пруток деформирован с образованием чередующихся выступов и впадин треугольной формы, свернут в цилиндрические спиральной формы витки заданного диаметра и шага с образованием по всей длине поперечного прутка по этим выступам и впадинам винтовых линий одинакового шага, в которые с внутренних сторон выступов прикреплены продольные прутки, скрученные по винтовым линиям диаметра D выступов поперечного прутка, а с наружных сторон впадин прикреплены продольные прутки, скрученные по винтовым линиям диаметра d впадин поперечного прутка, при этом по всей длине цилиндрической сетчатой поверхности смонтирована пружина выпуклой формы с круглым сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия. Одновременное воздействие поперечных и продольных прутков барабана и пружины обеспечивает увеличение частоты и энергоемкости взаимодействия частиц, измельчаемых материалов друг с другом и со стенками цилиндрического сетчатого барабана, а также при их наличии с мелющими телами, при этом изменяется направление их движения, что обеспечивает расширение технологических возможностей прутковой мельницы. При этом совмещены технологические процессы измельчения материалов и их разделения на две фракции - на мелкие фракции, размеры которых меньше соответствующих отверстий цилиндрической сетчатой поверхности барабана - зазором между прутками, и крупные, которые выводятся через разгрузочную цапфу.

Технико-экономические 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 интенсивности 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 и уменьшение металлоемкости и массу барабана.