Результат интеллектуальной деятельности: Вибрационная мельница

Изобретение относится к устройствам для измельчения материалов, в частности к вибрационным мельницам, которое может быть использовано в строительной, горнорудной, металлургической, пищевой или химической отраслях промышленности.

Известна вибрационная мельница, содержащая цилиндрическую помольную камеру, заполненную мелющими телами, установленную с помощью упругих элементов на неподвижном основании (см. патент РФ на изобретение №2501608, МПК (2006.01) В02С 19/00, опубл. 20.12.2013 г., Бюл. №35). В данной вибационной мельнице помольная камера снабжена двумя дебалансными виброприводами. Каждый дебалансный вибропривод включает приводной вал с индивидуальным приводом вращения, выполненным с возможностью независимого изменения угловой скорости и направления вращения приводного вала, и дебалансы, установленные на приводном валу. При этом дебалансные виброприводы размещены диаметрально противоположно относительно боковых стенок помольной камеры в плоскости поперечной симметрии помольной камеры.

Недостатком аналога является невысокий срок службы и низкая надежность при эксплуатации. В конструкции аналога присутствуют подшипники в дебалансных приводах, которые в вибрационной мельнице имеют невысокий срок службы за счет знакопеременной нагрузки. Поэтому мельница такой конструкции требует частого ремонта, и, следовательно, имеет невысокую эксплуатационную производительность. Кроме того, несмотря на то, что в данной конструкции мельницы, противоположно установленные относительно мельницы приводы, имеют возможность трясти мельницу в противофазе, улучшая качество помола и увеличивая производительность за счет изменения траектории движения шаров, частота вращения дебалансов и амплитуда вибрации остается неизменной. Более того, помол ведется в фиксированной зоне корпуса мельницы. Эти обстоятельства также снижают качество и производительность помола материала.

Наиболее близкой к заявляемому устройству является вибрационная мельница, включающая цилиндрическую помольную камеру с мелющими телами, установленную на основании, кронштейн и вибрационный механизм с трехходовым воздухораспределительным клапаном и механизмом перемещения (см. патент РФ на изобретение №2674620, МПК (2006.01) В02С 19/16, опубл. 11.12.2018 г., Бюл. №35). В данной мельнице в качестве вибрационного механизма используют гидроцилиндр или пневмоцилиндр, который установлен с возможностью изменения направления вибрационного воздействия.

Недостатком прототипа является сложность изготовления и невысокая производительность, связанная с использованием в качестве вибрационного механизма гидроцилиндра или пневмоцилиндра, требующего в процессе изготовления прецизионных работ, а в процессе эксплуатации постоянного ухода (смазки, замены манжет по мере их износа и т.д.) и периодического технического обслуживания гидро- или пневмосистем. Кроме того, неисправности в системе зачастую можно определить только с помощью тестирования или разбора устройства. Это снижает производительность мельницы за счет вынужденных простоев.

Результатом предлагаемого технического решения является повышение удобства эксплуатации, долговечности и производительности.

Этот технический результат достигается тем, что вибрационная мельница, включающая цилиндрическую помольную камеру с мелющими телами, установленную на основании, кронштейн и, по крайней мере, один вибрационный механизм с трехходовым воздухораспределительным клапаном и механизмом перемещения, согласно изобретению, вибрационный механизм выполнен в виде мембранного механизма, состоящего из двух чашеобразных частей, мембраны, пружины и штока, причем мембрана закреплена между двумя чашеобразными частями, а шток и пружина расположены над мембраной, при этом мембранный механизм установлен на основании под кронштейном, а шток мембранного механизма соединен с кронштейном шарнирно.

Мембранный механизм установлен с возможностью изменения направления вибрационного воздействия.

Данная конструкция позволит повысить удобство эксплуатации, долговечность и производительность вибрационной мельницы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид вибрационной мельницы, на фиг. 2 - то же при наклонном расположении мембранного механизма, на фиг. 3 - расположение мембранного механизма по периметру помольной камеры.

Вибрационная мельница, включает цилиндрическую помольную камеру 1 с мелющими телами, установленную на основании 2, кронштейн 3 и вибрационный механизм с трехходовым воздухораспределительным клапаном 4 и механизмом перемещения 5. Вибрационный механизм выполнен в виде мембранного механизма, состоящего из двух чашеобразных частей 6 и 7, мембраны 8, пружины 9 и штока 10. Причем мембрана 8 закреплена между чашеобразными частями 6 и 7, а шток 10 и пружина 9 расположены над мембраной 8. Мембранный механизм установлен на основании 2 под кронштейном, а шток 10 мембранного механизма шарнирно соединен с кронштейном 3. Мембранный механизм установлен с возможностью изменения направления вибрационного воздействия, например, с помощью полиспаста 11.

Устройство работает следующим образом.

В качестве рабочей среды применяют сжатый воздух. При расположении трехходового воздухораспределительного клапана 4 в «рабочем» положении воздух поступает под мембрану 8, которая выгибается, сжимает пружину 9 и толкает шток 10 вверх. При этом шток 10 создает толкательное воздействие на кронштейн 3 и помольная камера 1 отклоняется от своего исходного положения. Затем приводом (на фиг. не показан) клапан 4 переводят в «холостое» положение и пружина 9 разжимается, возвращая в исходное положение мембрану 8 и помольная камера 1 перемещается в противоположном направлении. То есть холостой ход мембранного механизма обеспечивается воздействием пружины 9. После этого вибрационный цикл повторяется. Вибрационная мельница снабжена, по крайней мере, одним мембранным механизмом. Однако для интенсификации вибрационного воздействия мембранный механизм может быть расположен по всему периметру помольной камеры 1, что способствует повышению эффективность и степени измельчения материала. Надежность работы обеспечивается постоянным контактом штока 10 с помольной камерой 1 через кронштейн 3, что исключает отказ в работе вибромельницы. Кроме того, мембранный механизм не требует постоянного технического обслуживания, как гидроцилиндр или пневмоцилиндр. Вышедшая из строя мембрана может быть быстро и легко заменена, путем разъединения чашеобразных частей 6 и 7 мембранного механизма.

Механизм перемещения 5, например, винтовая пара позволяет регулировать амплитуду вибрации за счет перемещения мембранного механизма и, следовательно, изменения расстояния между кронштейном 3 и основанием гидроцилиндра 2. Чем дальше от кронштейна 3 установлен мембранный механизм, тем меньше амплитуда вибрации. Регулирование интенсивности вибрации осуществляют за счет изменения частоты вращения двигателя трехходового воздухораспределительного клапана 4. Изменение амплитуды и интенсивности вибрации позволяет в широких пределах регулировать не только амплитудно-частотную характеристику движения мелющих тел, но и характер процесса измельчения в зависимости от прочности и размера частиц исходного материала. Частицы материала, перемещаясь в зазорах между мелющими телами, измельчаются за счет ударных, истирающих и раздавливающих нагрузок.

Изменение угла приложения вибрационного воздействия осуществляются за счет наклона основания 2 с помощью полиспаста 11. Тогда мембранный механизм может обеспечить горизонтальное, или диагональное, или вертикальное вибрирующее воздействие на помольную камеру 1. Изменение угла приложения вибрационного воздействия влияет на интенсивность перемешивания мелющих тел, исключая появление застойных зон. Мембранный механизм можно размещать в любом месте относительно помольной камеры 1, например, по диагональной оси горизонтального сечения, перпендикулярной или продольной оси, а также по всему периметру помольной камеры 1. Это дает возможность получить многообразные формы вибраций, траектории движения материала в помольной камере 1 и регулировать эффективность и степень измельчения материала. Комплексное воздействие мембранных механизмов на помольную камеру 1 создает неоднородное поле скоростей и кинетических энергий в мелющей среде, что создает условия флективного измельчения частиц материала и в целом повышает эффективность процесса измельчения.

Данная конструкция по сравнению с прототипом позволит повысить удобство эксплуатации, долговечность и производительность вибрационной мельницы.