Результат интеллектуальной деятельности: ИНДУКТОР ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при дробильно-размольном измельчении минеральных материалов.

Известна шаровая мельница, включающая барабан, станину, привод, изоляцию и кожух, вращающиеся вместе с барабаном (см. а.с. 329902, кл. B02c 17/04 «Шаровая мельница», опубл. 24.02.1972, бюл. №8).

Недостатком прототипа является необходимость вращения барабана шаровой мельницы, что приводит к увеличению материалоемкости конструкции, вибрации, и, как результат, большому шуму в процессе работы.

Известно устройство, включающее корпус, цилиндр, набранный из изолированных друг от друга пластин электротехнической стали с пазами, в которых размещена трехфазная электрообмотка, создающая вращающееся магнитное поле, осуществляющее абразивную обработку ферромагнитных изделий (см. А.С. СССР №992173).

Предложенная конструкция индуктора не может быть использована для измельчения минерального материала, требует больших затрат энергии и ведет к большим экономическим затратам.

Известно устройство (прототип) индуктора, состоящего из корпуса, расположенного внутри цилиндра, набранного из пластин электротехнической стали изолированных друг от друга изоляционным материалом лаком, имеющий пазы, в которых размещена трехфазная обмотка, создающая вращающееся магнитное поле, размельченный внутри полости обрабатываемый магнитным полем материал (см. патент РФ №2435349).

Недостатком прототипа является то, что при загрузке во внутреннюю полость пустотелого цилиндра из магнитнопроницаемой стали стальных шариков и измельчаемого минерального материала, стальные шарики оказывают давление на измельчаемый минеральный материал только за счет центробежных сил.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности измельчения минерального материала.

Решение поставленной технической задачи достигается за счет того, что во внутренней полости пустотелого стакана, выполненного из магнитопроницаемой стали марки ЭА, снабженного ребрами, параллельными образующей внутренней цилиндрической поверхности стакана высотой от 1,5 до 2,0 диаметров стального шарика, являющегося рабочим телом для измельчения минерального материала, а поверхность ребра, направленная против вращения магнитного поля, наклонена по отношению к прямой, проведенной через центр стакана и проходящей через вершину ребра на угол, равный от 15° до 30°, имеет покрытие из твердого сплава ВК2, сопряжена с внутренней поверхностью пустотелого цилиндра, радиусом, равным от 1,0 до 2,5 радиусов стального шарика, а поверхность ребра, направленная по направлению вращения магнитного поля, наклонена по отношению к прямой, проведенной через центр стакана и вершину ребра, на угол от 60° до 75°, при этом одна из крышек имеет горловину для заливки сниженного нейтрального газа азота, а другая крышка имеет клапан для сброса избыточного давления, возникающего внутри полости пустотелого стакана при испарении сниженного нейтрального газа азота при разогреве его в процессе работы индуктора для измельчения минерального материала, причем количество ребер пустотелого стакана составляет от трех до шести.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:

фиг.1 - схематическое изображение конструкции индуктора в разрезе;

фиг.2 - схематический поперечный разрез индуктора.

Индуктор для измельчения минерального материала (фиг.1) включает корпус 1, который снабжен цилиндром 2, собранным (фиг.2) из пластин 3 электротехнической стали, изолированных друг от друга изоляционным материалом 4, лаком. Цилиндр 2 имеет (фиг.2) пазы 5, в которых размещена трехфазная обмотка 6. В полости 7 цилиндра 2 размещен стакан 8 из магнитопроницаемой стали марки ЭА, имеющей внутреннюю полость 9, которая снабжена ребрами 10, параллельными образующей стакана 8 высотой от 1,5 до 2,0 диаметров стального шарика 11, являющегося рабочим телом измельчения минерального материала 12, а поверхность 13 (фиг.2), направленная против вращения магнитного поля 14, наклонена по отношению к прямой 15, проведенной через центр 16 стакана 8 и вершину 17 ребра 10 на угол, равный от 15° до 30°, имеет покрытие 18 из твердого сплава ВК2, и сопряжена с внутренней поверхностью 9 пустотелого стакана 8 радиусом 19, равным от 1,0 до 1,5 диаметра стального шарика 11, а поверхность 20 ребра 10, направленная по направлению вращения магнитного поля 14, наклонена по отношению к прямой, проведенной через центр 16 стакана 8 и вершину 17 ребра 10, на угол, равный от 60° до 75°, при этом одна из крышек 21, которая крепится болтами 22 к стакану 8, имеет горловину 23 для заливки сниженного нейтрального газа 24 азота, а другая крышка 25 имеет клапан 26 для сброса избыточного давления, возникающего внутри полости 9 пустотелого стакана 8 при испарении сниженного нейтрального газа 24 азота при разогреве его в процессе работы индуктора для измельчения минерального материала 12, причем количество ребер 10 составляет от трех до шести. Индуктор для измельчения минерального материала имеет лапы 27, которыми она крепится к фундаменту 28 с помощью болтов 29, по проводам 30 к трехфазной обмотке 6 подводится напряжение ~U.

Предложенный индуктор для измельчения минерального материала работает следующим образом.

К стакану 8, выполненному из магнитопроницаемой стали 10, устанавливается с помощью болтов 22 крышка 25 с клапаном 26, затем во внутреннюю полость 9 стакана 8, имеющую ребра 10 высотой от 1,5 до 2,0 диаметров стального шарика 11, которая принята на основании проведенных исследований, при которых установлено, что при высоте ребра 10 менее 1,5 диаметров стальных шариков 11 существенно снижается эффективность измельчения минерального материала 12, а при высоте ребра 10 более 2,0 диаметров увеличивается материалоемкость конструкции и соответственно ее стоимость. Количество ребер 10 от трех до шести принято при изучении размеров частиц помола минерального материала. Установлено, что при наличии на внутренней поверхности пустотелого стакана 10 менее трех ребер 10 получить измельчение минерального материала менее наноразмера невозможно, а при количестве ребер более шести увеличиваются габариты и энергозатраты на измельчение, что ведет к экономическим потерям. В полость 9 стакана 8 из магнитопроницаемой стали 10 загружают стальные шарики 11 и измельчаемый материал 12, после чего болтами 22 крепится крышками 21 с горловиной 23, после чего через горловину 23 заливают сжиженный нейтральный газ 24 азот и подводится по проводам 30 напряжение к трехфазной обмотке 6, в результате возникает вращающееся магнитное поле 14, которое захватывает стальные шарики 11, которые в свою очередь захватывают измельчаемый минеральный материал 12 и в своем движении наносят удар по минеральному материалу 12 на поверхность 13, которая имеет покрытие 18 из твердого сплава ВК2, что предотвращает износ поверхности 13 и обеспечивает измельчение минерального материала. В процессе измельчения в частицах материала (как известно из механики помола материалов) накапливается энергия, препятствующая их дальнейшему измельчению. Введение сжиженного нейтрального газа 24 азота с температурой -180°C через горловину 23 в крышке 21, закрепляемой болтами 22 к стакану 8, отбирает энергию, накопленную в частицах, и позволяет их дальнейшее измельчение до наноразмеров. Угол наклона поверхности 13 принят от 15° до 30° на основании опытных данных, полученных при проведении исследований. При наклоне менее 15° стальной шарик 11 теряет скорость, а следовательно - кинетическую энергию удара. А при угле наклона более 30° существенно возрастает износ покрытия 18. Поверхность 20 направленная в строну вращения магнитного поля 14 наклонена под углом от 60° до 75°, принятым на основании опытных данных, полученных при проведении исследований. При угле наклона меньше 60° увеличивается материалоемкость стакана 10, а при угле более 75° наблюдается накапливание минерального материала 12 в тыловой части ребра 10, что снижает эффективность измельчения материала 12.

Радиус 19 сопряжения поверхности 13 ребра 10 с внутренней поверхностью 9 пустотелого стакана 8 принят на основании опытных данных, полученных при проведении исследований. В случае, если радиус 19 меньше чем 1,0 диаметр стального шарика 11, наблюдается скопление неизмельченных частиц минерального материала 12 в зоне между поверхностью 19 ребра 10 и сопрягаемой внутренней поверхностью 9 пустотелого стакана 8. В случае, если радиус 19 больше чем 1,5 диаметра стального шарика 11, снижается рабочая площадь ребра 10 снижается эффективность работы индуктора по измельчению минерального материала 12. Индуктор для измельчения минерального материала 12 имеет лапы 27, с помощью болтов 29 крепится к фундаменту 28.

Предложенный индуктор для измельчения минерального сырья обладает значительно меньшей материалоемкостью по сравнению с большинством известных устройств, для измельчения минерального сырья, а измельчение материала в полости сжиженным нейтральным газом азотом, позволяет получить частицы наноразмеров.