Результат интеллектуальной деятельности: ТРУБНАЯ МЕЛЬНИЦА

Изобретение относится к технике измельчения твердых материалов и может найти применение в строительной, химической и металлургической отраслях промышленности.

Известна трубная мельница (а.с. №1349780, кл. В02С 17/02, 1987 г.), содержащая загрузочную и разгрузочную цапфы, привод и барабан, выполненный из соединенных между собой тетраэдрных или октаэдрных элементов, образующих винтовую колонну.

Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности, недостаточная интенсивность измельчения и сложность изготовления.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является трубная мельница (патент №2277972, кл. В02С 17/02, 2006 г.), содержащая загрузочную и разгрузочную цапфы, привод и барабан выполненный по меньшей мере из одной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам полосы, с образованием одинаковых параллелограммов, расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны, при этом полоса свернута в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, с образованием по наружной поверхности однонаправленных ломанных винтовых линий, а на внутренней поверхности винтовых ломаных карманов треугольной формы.

Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности.

Техническое решение достигается тем, что в трубной мельнице, содержащей барабан, загрузочную и разгрузочную цапфы, привод, барабан выполнен вогнутой формы из полос вогнутой криволинейной формы с боковыми кромками, описанных кривыми различного порядка и степени кривизны, свернутых на вогнутой оправке в продольно-поперечном направлении с образованием граней криволинейной формы, при этом каждые смежные грани криволинейной формы расположены под тупым углом одна к другой с наружной и внутренней сторон полос вогнутой криволинейной формы с боковыми кромками, описанных кривыми различного порядка и степени кривизны, пересекаются между собой с образованием плавных винтовых линий основного направления по наружной поверхности и плавных винтовых канавок по внутренней поверхности барабана вогнутой формы, а также плавных винтовых линий по наружной поверхности противоположного направления и плавных винтовых канавок противоположного направления внутри барабана вогнутой формы, причем по всей длине барабана вогнутой формы смонтирована пружина вогнутой формы с устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, при этом барабан, загрузочное и разгрузочное приспособления (цапфы) и привод смонтированы на раме, подвешенной посредством резинокордных пневмобаллонов к станине.

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

Новизна предложения заключается в том, что по длине барабана изменяются не только размеры проходного сечения барабана, но и форма проходного сечения барабана, которые сначала уменьшаются, а затем увеличиваются по мере перемещения измельчаемого материала по длине барабана, что обеспечивает поджатие потоков измельчаемого материала и расширение технологических возможностей

Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям двоякой кривизны векторы скорости движения измельчаемого материала при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации процесса измельчения и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что внутри барабана вогнутой формы со сложной внутренней поверхностью в виде сочетания двух криволинейных поверхностей в каждой точке возникают разнонаправленные составляющие движения, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что внутри по всей длине барабана вогнутой формы смонтирована пружина вогнутой формы, которая не только обеспечивает движения измельчаемого материалов от загрузки к выгрузке, но и поджатие внутри барабана вогнутой формы измельчаемого материала, что расширяет технологические возможности.

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

Новизна заключается в том, что полосы свернуты на оправке вогнутой формы, что обеспечивает возможность создать плавность переходов от одного элемента стенки по периметру барабана к другому, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что полосы свернуты на оправке вогнутой формы, что обеспечивает создание по периметру барабана вогнутой формы стенок по периметру с криволинейной поверхностью и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что барабан вогнутой формы выполнен из полос вогнутой криволинейной форм с боковыми кромками, описанных кривыми различного порядка и степени кривизны, что обеспечивает создание плавных переходов от одной криволинейной грани барабана к другой и создание плавных винтовых линий по периметру барабана.

Новизна заключается в том, что барабан, загрузочная и разгрузочная цапфы и привод смонтированы на раме, подвешенной посредством резинокордных пневмобаллонов к станине, что усиливает влияние на процесс измельчения материалов и повышает эффективность взаимодействия стенок барабана с витками пружины и частицами измельчаемого материала, расширяет технологические возможности.

Кроме того, новизна обусловлена тем, что элементы, которые расположены по периметру барабана, разные по площади, форме и размерам, поэтому интенсивность и эффективность измельчения возрастает по мере перемещения материалов от загрузки к выгрузке.

Кроме того, новизна обусловлена тем, что шаг винтовых линий переменный, т.е. увеличивается по длине барабана.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена трубная мельница, общий вид; на фиг.2 - барабан вогнутой формы, смонтированный из шести винтовых вогнутых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны; фиг.3 - вид А на фиг.2; фиг.4 - одна из вогнутой полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны с надрезами со скошенными стенками; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.4; фиг.6 - вид вогнутой полосы криволинейной формы различного порядка и степени кривизны с надрезам со скошенными стенками после скручивания ее концов относительно горизонтальной оси; на фиг.7 - вид вогнутой полосы криволинейной формы различного порядка и степени кривизны с надрезами со скошенными стенками после скручивания ее на вогнутой оправке.

Трубная мельница состоит (фиг.1) из барабана 1 вогнутой формы, загрузочного приспособления 2, разгрузочного приспособления 3 и привода (не показан). Барабан 1 снабжен втулками 4 и 5 с возможностью вращения в подшипниковых опорах 6 и 7. Носок 8 загрузочного приспособления 2 входит в отверстие втулки 4 барабана 1. Загрузочное приспособление 2, подшипниковые опоры 6 и 7 со смонтированным в них барабаном 1 закреплены на раме 9. Рама 9 подвешена на четырех пневмобаллонах 10, которые закреплены на станине 11. Для увеличения скорости продольного перемещения измельчаемых материалов от загрузки к выгрузке трубная мельница снабжена устройством (не показано) для придания наклона оси вращения барабана относительно горизонта.

Барабан 1 вогнутой формы (фиг.2, фиг.3) выполнен из вогнутых полос 12, 13, 14, 15, 16, 17 криволинейной формы различного порядка и степени кривизны (фиг.4) с надрезами 18, 19 (фиг.4, фиг.5). Вогнутые полосы 12, 13, 14, 15, 16, 17 свернуты в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии вогнутых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны (фиг.6), изогнуты по винтовым линиям в поперечном направлении и согнуты (фиг.7) по надрезам, со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому, с обеих сторон вогнутых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны 12, 13, 14, 15, 16, 17.

Вогнутые полосы 12, 13, 14, 15, 16, 17 изготовлены вогнутыми с боковыми кромками 18 и 19, описанными кривыми различного порядка и степени кривизны, например, линиями второго порядка кривизны:

- эллипсом х²а²+y²b²=1;

- параболой y²=2*p*x;

- гиперболой у=к/х;

линиями третьего порядка кривизны и выше:

- Декартов лист х³+у³-3*а*х*у=0;

- локон Аньези у=а³*(α²+х²);

- строфоида у³=х²(а+х)/(а-х);

- улитка Паскаля (х²+у²-2R*x)²-а²*(х²+у²)=0 и т.д.;

и линиями n-го порядка кривизны - полиномами.

Так как вогнутые полосы криволинейной формы различного порядка и степени кривизны 12, 13, 14, 15, 16, 17 имеют переменную ширину (фиг.4), то вогнутый барабан 1 (фиг.2, фиг.3) имеет переменное продольное сечение и переменное проходное поперечное сечение по длине вогнутого барабана 1. Кроме того, вогнутые полосы криволинейной формы различного порядка и степени кривизны 12, 13, 14, 15, 16, 17 выполнены ребристыми в продольно-поперечном направлении, образуя чередующие грани криволинейной формы, например, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 для вогнутой полосы криволинейной формы различного порядка и степени кривизны, например 13. При этом каждые две смежные грани криволинейной формы, например 20 и 21, 21 и 22 и т.д., расположены под тупым углом одна к другой с наружной и внутренней сторон вогнутых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны, пересекаются между собой с образованием плавных винтовых линий основного направления, например 28-29-30-31-32-33-34-35-36, по наружной поверхности и плавных винтовых канавок по внутренней поверхности вогнутого барабана 1. На фиг.2, фиг.3 плавная винтовая линия основного направления 28-29-30-31-32-33-34-35-36 показана утолщенной линией. На наружной поверхности вогнутого барабана 1 образуются также плавные винтовые канавки и плавные винтовые линии противоположного направления, например, 37-38-39-40-41-31-42-43-44, которые на фиг.2 и фиг.3 показаны утолщенной линией. Плавные винтовые линии по наружной поверхности вогнутого барабана 1 имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им плавными винтовыми канавками на внутренней поверхности, причем плавные винтовые канавки и плавные винтовые линии вогнутого барабана 1 могут иметь различное число заходов и различные шаги.

На полосах вогнутой криволинейной формы различного порядка и степени кривизны 12, 13, 14, 15, 16, 17 перед свертыванием выполняют надрезы 18, 19 со скошенными стенками, расположенными попарно под углом один к другому, как, например, на фиг.4, фиг.5 посредством фрезерования, обработки давлением и т.п. Геометрия и величина углов α, β, λ, φ, ψ, ω скосов надрезов и их взаимное расположение соответствует числу заходов и величинам шагов плавных винтовых линий основного и противоположного направлений.

Надрезы 18, 19 создают (фиг.4, фиг.5) попеременно с противоположных сторон каждой полосы вогнутой криволинейной формы различного порядка и степени кривизны 12, 13, 14, 15, 16, 17. Затем относительно продольной оси каждую из вогнутых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны 12, 13, 14, 15, 16, 17 скручивают в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосы вогнутой криволинейной формы различного порядка и степени кривизны. На фиг.6 показана одна из вогнутых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны, например 13, скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси, с расположенными по винтовым линиям вдоль продольной оси боковыми кромками 45 и 46.

Предварительно скрученную в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосу выпуклой криволинейной формы различного порядка и степени кривизны, например 13, помещают на оправку вогнутой формы 47 (фиг.7) и изгибают так, чтобы кромки 45 и 46 разместились по винтовым линиям и в поперечном направлении. После изгиба в поперечном сечении каждая вогнутая полоса криволинейной формы различного порядка и степени кривизны повернута относительно продольной оси оправки вогнутой формы так, что ее кромки образуют и в поперечном направлении полосы плавную винтовую линию с одинаковым шагом для всех вогнутых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны. После этого полосу выпуклой криволинейной формы различного порядка и степени кривизны, например 13, деформируют и снимают с оправки 47 либо фиксируют на оправке 47. Аналогичным образом обрабатывают остальные вогнутые полосы, например 12, 14, 15, 16, 17. Далее все деформированные таким образом вогнутые полосы криволинейной формы различного порядка и степени кривизны размещают на оправке 47, совмещают и соединяют известными методами, например сваркой.

Для придания дополнительных перемещений и регулировки скорости продольного движения частиц измельчаемых материалов внутри вогнутого барабана 1 смонтирована пружина вогнутой формы 48, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия (не показано). Регулировка скорости продольного движения внутри вогнутого барабана 1 с помощью пружины 48 может производиться в процессе движения частиц измельчаемых материалов внутри вогнутого барабана 1 от загрузки к выгрузке.

Трубная мельница работает следующим образом. Барабан 1 заполняется одним измельчаемым материалом, шарами или другой дробящей средой и измельчаемым материалом. При вращении барабана смесь частиц различной крупности материала или смесь мелющих тел и материала совершает сложное пространственное движение по винтовым линиям с перемещением масс вдоль винтовых линий от загрузки к выгрузке. Благодаря тому, что полосы имеют переменную ширину и выполнены ребристыми в поперечном направлении с образованием по периметру барабана 1 чередующих граней осуществляется постепенное разрежение и уплотнение масс загрузки, что интенсифицирует процесс размельчения.

Так как полосы, из которых смонтирован барабан 1, свернуты не только в продольном, но и в поперечном направлении, то по периметру барабана образованы различные по шагу направленные навстречу друг другу винтовые внутренние поверхности и в местах их соединения винтовые канавки. Образование сложной внутренней поверхности в виде сочетания двух криволинейных поверхностей, в каждой точке которых возникают разнонаправленные составляющие движения, повышает интенсивность измельчения и расширяет технологические возможности трубной мельницы.

Пружина вогнутой формы обеспечивает не только регулирование скорости перемещения частиц измельчаемого материала внутри вогнутого барабана, но и обеспечивает их поджатие по длине вогнутого барабана, интенсифицируя таким образом процесс измельчения, обеспечивает расширение технологических возможностей.

Технико-экономические преимущества возникают за счет повышения интенсивности смешивания, увеличения энергоемкости и частоты взаимодействия частиц измельчаемого материала не только друг с другом, но и со стенками вращающегося барабана и витками пружины внутри барабана, поджатия потоков измельчаемого материла - изменения плотности этих потоков при продольном их перемещении от загрузки к выгрузки, что повышает производительность измельчения и расширяет технологические возможности.