Результат интеллектуальной деятельности: Вибрационная мельница

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

Известна трубная мельница, содержащая загрузочную и разгрузочную цапфы, привод и барабан, выполнены по меньшей мере из одной полосы (патент РФ №2358808, МКИ В02С 17/04, опубл. 20.06.2009., Бюл №17) с образованием по внутренней поверхности карманов многоугольной и криволинейной формы.

Недостаток известного устройства - ограниченные технологические возможности, недостаточная производительность и большие габариты по длине.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является вибрационная мельница (патент РФ №2350391, МКИ В02С 17/02, опубл., 27.03.2009. Бюл. №9), содержащая упруго установленный на основании торообразный корпус с вибратором, смонтированным вертикально, при этом корпус выполнен из секций, каждая из которых смонтирована из полосы, согнутой в одну сторону по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам полосы, с попеременным образованием по длине полосы разных по размерам равносторонних и равнобедренных треугольников и образованием по наружной и внутренней поверхностям ломаных винтовых линий и винтовых поверхностей.

Недостаток известного устройства - ограниченные технологические возможности, обусловленные круговой формой траектории колебаний корпуса и недостаточной производительностью измельчения, сложностью изготовления, недостаточная длина пути движения измельчаемых материалов.

Техническим результатом является расширение технологических возможностей, увеличение производительности и пути (длины) движения измельчаемых материалов в корпусе.

Технический результат достигается тем, что в вибрационной мельнице, содержащей упруго установленый на основании, снабженный вибратором корпус, корпус выполнен пустотелым в виде квадрата с волнообразной винтовой поверхностью по внутреннему периметру, с карманами волнообразной формы, направленными в одну сторону под углом 30°-70° к оси корпуса, при этом корпус смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех пустотелых секций, выполненных в форме пустотелого кругового сектора с четырьмя пустотелыми прямолинейными секциями, причем четыре секции, выполненные в форме пустотелого кругового сектора с волнообразной многозаходной винтовой поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и снаружи кругового сектора под углом 30°-70° к его оси в виде карманов волнообразной формы с центрами кривизны, расположенными снаружи и внутри поперечного сечения кругового сектора, смонтированы из подсекций, каждая из которых изготовлена из полосы, свернутой в кольцо с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными параллельно друг другу, при этом подсекции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелого корпуса с образованием по наружной и внутренней поверхностям, направленных в одну сторону под углом 30°-70° к продольной оси кругового сектора волнообразных винтовых поверхностей в виде карманов волнообразной формы по наружной и внутренней поверхностям, которые по периметру кругового сектора могут быть различными не только по форме, но и по размерам, при этом расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей, а четыре пустотелые прямолинейные секции по периметру изготовлены из одной и более полос, согнутых волнообразно по размещенным под углом к их продольным кромкам линиям сгиба, с образованием по наружной и внутренней поверхностям, направленных в одну сторону под углом 30°-70° винтовых поверхностей в виде карманов наружной поверхности и карманов внутренней поверхности волнообразной формы.

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

Новизна заключается в том, что корпус выполнен в виде квадрата с криволинейной винтовой поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов волнообразной формы, что расширяет технологические возможности, при одних и тех же габаритах по сравнению с корпусом, выполненным в виде тора, расширяются технологические возможности и увеличивается путь (длина) движения потоков измельчаемых материалов в квадратном корпусе, так как длина по периметру тора (окружности) диаметра D равна L₁=πD, а длина по периметру квадрата равна L₂=4D, (L₂>L₁).

Новизна обусловлена также тем, что корпус смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех секций, выполненных в виде кругового сектора с четырьмя прямолинейными секциями, что расширяет технологические возможности, и так как при одних и тех же габаритах (площади, занимаемые установками) с корпусом, выполненным в виде тора, расширяются технологические возможности и увеличивается путь (длина) движения измельчаемых материалов в квадратном корпусе.

Новизна усматривается в том, что карманы корпуса выполнены волнообразной формы, по меньшей мере, из одной полосы, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что карманы по периметру корпуса могут быть различными не только по форме, но и по размерам, что расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена также тем, что расстояния между линиями сгиба карманов внутренних поверхностей равны друг другу и равны сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренних поверхностей, что расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что корпус выполнен квадратным и смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех секций, выполненных в форме кругового сектора с четырьмя прямолинейными секциями с волнообразной винтовой поверхностью по внутреннему периметру в форме карманов волнообразной формы, что обеспечивает не только интенсификацию взаимодействия потоков и частиц измельчаемых материалов, повышение производительности, но и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается в том, что по внутренней поверхности корпуса образованы поверхности волнообразной формы, которые по периметру могут быть различными не только по форме, но и по размерам, что обеспечивает изменение направления движения измельчаемых материалов, в результате повышается производительность и расширяются технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что секции, из которых собран корпус, по периметру смонтированы из полос с размеченными на них четырехугольниками, разными по площади и размерам, поэтому интенсивность и производительность измельчения материалов возрастает, расширяются технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру корпуса проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение потоков измельчаемых материалов в каждом сечении корпусе, а значит повышение производительности и расширение технологических возможностей.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что четырехугольники полос из которых смонтированы секции, разнонаклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии корпуса, поэтому степень сжатия потоков измельчаемых материалов возрастает, процесс измельчения интенсифицируется.

Новизна заключается также в том, что корпус изготовлен из секций, стенки которых разнонаклонны не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения частиц измельчаемых материалов, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечению корпуса, что усложняет траектории их движения и увеличивает интенсивность измельчения и расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена вибрационная мельница, общий вид; на фиг. 2 - корпус в форме квадрата, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - одна из четырех секций, выполненная в виде пустотелого кругового сектора, вид сверху; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - полоса с размеченными прямыми линиями сгиба и линиями обрезки кромок четырехугольников; на фиг. 7 - полоса после обрезки кромок четырехугольников; на фиг. 8 - полоса после обрезки кромок четырехугольников, согнутая волнообразно по прямым линиям сгиба; фиг. 9 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в кольцо-подсекцию; на фиг. 10 - одна из четырех пустотелых прямолинейных секций с карманами волнообразной формы, общий вид; на фиг. 11 - разрез В-В на фиг. 10; на фиг. 12 - полоса с размеченными линиями сгиба в виде прямых линий для карманов волнообразной формы пустотелой прямолинейной секции на фиг. 10; на фиг. 13 - полоса, согнутая по прямым линиям с образованием карманов волнообразной формы; фиг. 14 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в цилиндрический виток.

Вибрационная мельница (фиг. 1) состоит из корпуса 1, установленного на платформе 2, снабженной вибратором 3. Платформа 2 посредством пружин 4 установлена на основании 5.

Корпус 1 выполнен в виде квадрата (фиг. 2) с винтовой поверхностью по внутреннему периметру (фиг. 3) в виде карманов волнообразной формы и смонтирована из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех секций 6, 7, 8, 9, выполненных в виде кругового сектора с четырьмя прямолинейными секциями 10, 11, 12, 13 (фиг. 2).

Секции 6, 7, 8, 9 выполнены в виде кругового пустотелого сектора (фиг. 4) с волнообразной многозаходной винтовой поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и снаружи под углом к его оси в виде карманов волнообразной формы (фиг. 5) с центрами кривизны, расположенными снаружи 14, 15, 16, 17, 18, 19, и карманов волнообразной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения 20, 21, 22, 23, 24, 25 кругового пустотелого сектора, и смонтированы из подсекций 26 (фиг. 4). Одна из подсекций 26 на фиг. 4 выделена сплошными утолщенными линиями, выполнена в виде кольца 26. Подсекции 26 соединены между собой известными методами, например сваркой, клейкой и т.п., с образованием по наружному и внутреннему периметру винтовых канавок внутри и снаружи под утлом к оси секций 6, 7, 8, 9 в виде карманов волнообразной формы с центрами кривизны, расположенными снаружи и внутри поперечного сечения кругового пустотелого сектора - секций 6, 7, 8, 9.

Карманы волнообразной формы по наружной поверхности 14, 15, 16, 17, 18, 19 (фиг. 5) и карманы волнообразной формы по внутренней поверхности 20, 21, 22, 23, 24, 25 по периметру секций 6, 7, 8, 9 могут быть различными не только по форме, но и по размерам.

Каждая из подсекций 26 изготовлена из полосы 27 (фиг. 6), согнутой волнообразно по линиям сгиба 28, расположенным под одинаковыми углами α к продольным кромкам полосы 27 и размещенным на одинаковых расстояниях L между линиями сгиба 28. Расстояние L равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей, а именно расстоянию между точками А-Б, Б-В, В-Г, Г-Д, Д-Е, Е-А (фиг. 5).

Таким образом, каждая из подсекций 26 изготовлена в виде кольца (фиг. 4) и смонтирована из полосы 27 (фиг. 6, фиг. 7), на которой размечены прямоугольники 28 (один из прямоугольников показан на фиг. 6 двойной линией) и линии сгиба 29, размещенные друг от друга на одинаковых расстояниях, равных длине развертки периметра волнообразных карманов на расстояниях L и под углом α к продольным кромкам полосы 27.

На полосе 27 размечены также линии обрезки 30 кромок полосы 27, показанные на фиг. 6 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 30 участки полосы 27 (на фиг. 6 эти участки полосы 27 заштрихованы) отрезаются, и полоса 27 приобретает вид, показанный на фиг. 7, у которой линии сгиба 29 полосы 27 разные по длине L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆ с образованием при этом разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами - линиями сгиба 29, параллельными друг другу. Полосу 27 (фиг. 7) после обрезки кромок прямоугольников 28 по линии обрезки 30 сгибают волнообразно по прямым линиям (фиг. 8), размещенным под углом α к кромкам полосы 27 с образованием волнообразных поверхностей А-Б, Б-В, В-Г, Г-Д, Д-Е, Е-А, и затем сворачивается в кольцо 26 (фиг. 9) с криволинейной волнообразной поверхностью. Волнообразная полоса после сворачивания в кольцо 26 соединяется известными методами, например сваркой, пайкой и т.д., по поперечным кромкам 31 и 32 (фиг. 7, фиг. 8) полосы 27 с образованием подсекции 26 в виде кольца.

Таким образом, подсекции 6, 7, 8, 9 (фиг. 3, фиг. 4) изготовлены в виде кругового сектора и выполнены по периметру в виде многозаходной волнообразной винтовой поверхности криволинейной формы под углом к оси подсекций.

Секции 6, 7, 8, 9 (фиг. 4, фиг. 5) в виде пустотелого кругового сектора с волнообразной винтовой поверхностью по его внутреннему и наружному периметру и образованием по их внутренней поверхностей карманов волнообразной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий могут быть изготовлены и иным способом.

Четыре пустотелые прямолинейные секции 10, 11, 12, 13 (фиг. 10, фиг. 11) с карманами волнообразной формы, например секция 10, изготовлены по крайней мере из одной полосы 33, соединенной по продольным кромкам 34 (показаны на фиг.10 штрихпунктирной линией) и выполнены по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри и снаружи в виде карманов волнообразной формы под углом 10°-80° к оси прямолинейной секции, например 10, с центрами кривизны карманов волнообразной формы винтовой поверхности, расположенными попеременно снаружи и внутри ее поперечного сечения. Таким образом, каждая из четырех пустотелых прямолинейных секций 10, 11, 12, 13 (фиг. 10, фиг. 11) изготовлена, по крайней мере, из одной полосы 33, соединенной по продольным кромкам 34 (показаны на фиг. 10 штрихпунктирной линией) известными методами, например сваркой, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону под углом 10°-80° винтовых поверхностей в виде карманов волнообразной формы по внутренней поверхности 35, 36, 37, 38, 39, 40 и карманов волнообразной формы по наружной поверхности 41, 42, 43, 44, 45, 46, которые по периметру пустотелой прямолинейной секции могут быть различными не только по форме, но и размерам. Полоса 33 (фиг. 12, фиг. 13) согнута волнообразно по прямым линиям 35, расположенным под одинаковыми углами α к кромкам 34 полосы 33 и размещенным на расстоянии L между линиями сгиба 34. Расстояние L равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей. Полоса 33 после волнообразного сгиба (фиг. 13) свернута в цилиндрические витки (фиг. 14), соединенные друг с другом по продольным кромкам 34 известными методами в пустотелую прямолинейную секцию.

Пустотелые прямолинейные секции, например 10, 11, 12, 13, с карманами волнообразной формы жестко соединены поочередно с пустотелыми секциями 6, 7, 8, 9 тоже с карманами волнообразной формы по линиям стыковки (в местах стыковки на фиг. 2 показаны пунктирными линиями по всему периметру квадратного корпуса) с образованием непрерывного пустотелого корпуса 1 в виде квадрата с карманами волнообразной формы по его внутреннему периметру.

Вибрационная мельница работает следующим образом.

Возмущающая сила вибратора 3 через стенки корпуса 1 передается частицам измельчаемого материала, находящимся внутри корпуса 1. Квадратная мельница работает следующим образом.

Возмущающая сила вибратора через стенки корпуса 1 передается частицам измельчаемых материалов, находящихся внутри корпуса 1 и поступающих внутрь корпуса 1 непрерывным потоком через загрузочное приспособление (на чертеже не показано). Частицы измельчаемых материалов совершают вращательное движение по вертикальным эллиптическим траекториям, при этом происходит процесс измельчения материалов. Наличие криволинейных разнонаправленных элементов, в том числе карманов волнообразной формы, форму по внутреннему периметру корпуса 1 изменяет направление движение потоков частиц измельчаемых материалов, в результате чего он не только приобретают направленное движение от загрузки к выгрузке, но в результате образуются также зоны сжатия по всей длине пути измельчаемых материалов внутри корпуса 1, повышается производительность вибрационной мельницы, расширяются технологические возможности. При этом частицы измельчаемых материалов не только интенсивно взаимодействуют друг с другом, но и под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскости, перпендикулярной проходному сечению корпуса 1. Так как у спирального корпуса 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение по мере перемещения измельчаемых материалов от загрузки к выгрузке меняются, то усугубляется нарушаемость движения частиц измельчаемых материалов, которые при этом взаимодействуют с карманами волнообразной формы внутренних стенок корпуса 1, т.е. имеет место повышение интенсивности измельчаемых материалов. Наличие винтовых поверхностей и винтовых линий по периметру корпуса 1 способствует не только усложнению траекторий движения частиц измельчаемых материалов, но и их перемещению по проходному сечению корпуса 1 в сторону выгрузки и к разгрузочному устройству (на чертеже не показано).

При движении частиц измельчаемых материалов по проходному сечению спирального корпуса 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разрежения в каждом сечении спирального корпуса 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс измельчения материалов и расширяет технологические возможности. Наличие винтовых поверхностей и винтовых линий по периметру корпуса 1 обеспечивает движение потоков сыпучих материалов не только в пустотелых прямолинейных секциях корпуса 1, но и в пустотелых секциях, выполненных в виде кругового сектора, что способствует не только усложнению траекторий их движения, но и их перемещению по проходному сечению корпуса 1 от загрузки к выгрузке. При движении частиц измельчаемых материалов по проходному сечению корпуса 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разрежения в каждом сечении корпуса 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс измельчения и расширяет технологические возможности.

Технико-экономические преимущества возникают за счет выполнения корпуса квадратной мельницы в виде квадрата, внутренняя поверхность которой снабжена однонаправленными винтовыми линиями и винтовыми поверхностями в виде карманов волнообразной формы, а также за счет того, что частицы измельчаемых материалов под влиянием вибрации совершают вращательное движение в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии пустотелого корпуса и карманов волнообразной формы по его периметру, а также за счет того, что при движении потоков частиц измельчаемых материалов по проходному сечению корпуса из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разрежения в каждом сечении корпуса по всему его объему, что интенсифицирует процесс измельчения и расширяет технологические возможности.

Технико-экономические преимущества возникают за счет монтажа вибратора горизонтально под платформой с квадратным корпусом, что обеспечивает увеличение удельной плотности кинетической энергии в 1,3-1,5 раза и повышает производительность.