Результат интеллектуальной деятельности: МЕЛЬНИЦА

Изобретение относится к дробильно-обогатительному, строительному и к оборудованию для производства материалов, применяемых в промышленности строительных материалов, в горной, химической и металлургической промышленности, и может найти применение в дорожном строительстве, коммунальном хозяйстве, а также при переработке отходов.

Близкой по технической сущности является схема конструкции мельницы динамического самоизмельчения, в которой усовершенствован процесс разгрузки измельченного материала (SU 1516139 A2, опубл. 23.10.1989).

Недостатком мельницы являются относительно сложная конструкция и высокие удельные энергозатраты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является «Измельчитель динамического самоизмельчения», патент на изобретение РФ №2465960 C2, опубл. 10.11.2012. Бюл. №31.

Недостатком этого измельчителя динамического самоизмельчения являются недостаточная производительность из-за невозможности обеспечить непрерывную загрузку исходного и выгрузку измельченного материала из этого устройства и высокие энергозатраты.

Задачей изобретения является повышение производительности путем обеспечения непрерывной загрузки исходного и выгрузки измельченного материала из устройства, а также снижение энергозатрат за счет интенсификации циркуляции материала в полости барабана путем введения дополнительных элементов.

Поставленная задача решается следующим образом.

Мельница, содержащая барабан, в котором расположены вал опорный, чаша ротора с радиальными ребрами, опорное кольцо и подшипниковые узлы, электродвигатель с двумя выходными концами вала, подшипниковые узлы, кинематические передачи, предохранительную муфту, размещенную между нижним концом вала электродвигателя и чашей ротора отличается тем, что для обеспечения возможности непрерывной подачи материала в приемное устройство по центру верхней части барабана выполнено полое отверстие, а загрузочный бункер смонтирован на верхней раме с помощью укосин; во внутренней полости барабана расположены лопасти; в нижней части барабан опирается выступом на дополнительную подшипниковую опору; на основной раме установлено натяжное устройство; электродвигатель связан с ведущим шкивом привода чаши ротора с помощью дополнительного вала; дополнительный вал в верхней части установлен в промежуточной подшипниковой опоре рамы привода и соединен с ней с помощью перемычки; на разгрузочном лотке установлен пыльник.

Мельница содержит нижнюю раму 1, на которой с помощью болтовых соединений смонтированы верхняя рама 19 и рама привода 2 (фиг.1). В верхней части рамы привода 2 с помощью болтовых соединений смонтирован электродвигатель 3 с двумя выходными концами вала - верхним 4 и нижним 5. На верхнем конце вала 4 электродвигателя 3 с помощью шпоночного соединения закреплен ведущий шкив привода барабана 6. На нижнем конце вала 5 с помощью шпоночных соединений смонтирована предохранительная муфта 7, к которой присоединен дополнительный вал 8. Дополнительный вал 8 нижним концом смонтирован с помощью подшипникового узла 9 в нижней опорной втулке 10, прикрепленной с помощью болтовых соединений к нижней раме 1.

На нижней части дополнительного вала 8 с помощью шпоночного соединения смонтирован ведущий шкив провода чаши ротора 11. При этом дополнительный вал 8 в верхней части смонтирован в промежуточной подшипниковой опоре 38, которая установлена в боковой перемычке 39, присоединенной к раме привода 2 с помощью болтовых соединений (фиг.2). Это обеспечивает дополнительному валу 8 необходимую жесткость при его вращении в подшипниковом узле 9. Предохранительная муфта 7, связывающая дополнительный вал 8 с электродвигателем 3, служит для разъединения электродвигателя 3 от чаши ротора 21 в случае возникновения перегрузки в системе при измельчении материала.

Предохранительная муфта 7 состоит из верхнего 40 и нижнего 41 корпусов, связанных между собой с помощью шариков 42, вставленных в сферические отверстия нижнего корпуса 41 и прижатых к нему с помощью пружин 43 (фиг.3).

Рама привода 2 может перемещаться без перекоса вдоль нижней рамы 1, опираясь на направляющие 44 (фиг.4). Перемещение рамы привода 2 относительно нижней рамы 1, производимое с целью обеспечения необходимого уровня натяжения ремней клиноременной или цепи цепной передачи, осуществляется путем вращения винта 15 в упоре 13, жестко связанного с нижней рамой 1. При вращении винта 15 в упоре 13 он своею выточкой 45 будет соприкасаться с внутренним отверстием 46 соединительной втулки 14, присоединенной с помощью болтовых соединений на раме привода 2, и этим самым будет осуществлять перемещение этой рамы в ту или иную сторону (фиг.5).

На нижней раме 1 с помощью болтового соединения установлен опорный вал 16, опирающийся своей нижней частью 17 на нижнюю раму 1. На опорном валу 16 с помощью подшипникового узла 20 смонтирована чаша ротора 21, в боковых стенках которой выполнены выпускные отверстия 50.

Чаша ротора 21 с помощью ребер 37 равномерно разделена на шесть секторов.

На внешней поверхности чаши ротора 21 с помощью шпоночного соединения смонтирован ведомый шкив привода чаши ротора 18.

Внутри верхней рамы 19 установлен барабан 24, который в верхней части смонтирован в верхнем подшипниковом узле 34, а в нижней части своим выступом 28 опирается на дополнительную подшипниковую опору 27, которая в свою очередь опирается на сменную вставку 47 (фиг.6). При этом верхний подшипниковый узел 34 смонтирован в поперечине 31, жестко связанной с верхней рамой 19. Сменная вставка 47 смонтирована на полке 26, жестко связанной с верхней рамой 19 с помощью раскоса 48. Это обеспечивает свободное вращение барабана 24 в верхнем подшипниковом узле 34 и дополнительной подшипниковой опоре 27.

В нижней части барабана 24 выполнены дополнительные выпускные отверстия 25, служащие для выпуска измельченного до определенного размера измельчаемого материала, загружаемого в полость барабана 24 через загрузочный бункер 33.

К полке 26 с помощью болтовых соединений прикреплена стяжка 49, к которой с помощью болтовых соединений присоединен разгрузочный лоток 36, служащий для приема и разгрузки в последующее транспортное средство измельченного до определенного размера материала, эвакуированного через выпускные отверстия 25 и 50. К разгрузочному лотку 36 с помощью винтовых соединений присоединен пыльник 51, служащий для недопущения выхода за пределы барабана 24 пыльных фракций, образующихся в процессе измельчения материала за пределы вращающегося барабана 24 и их попадания в зону нахождения рабочего персонала. В пыльник 51 вставлена и плотно прикреплена войлочная прокладка 52, соприкасающаяся с наружной поверхностью барабана 24 и обеспечивающая герметичность узла (фиг.7).

В верхней части мельницы к барабану 24 с помощью шпоночного соединения смонтирован ведомый шкив привода барабана 34, а к верхней раме 19 с помощью укосины 32 и болтовых соединений присоединен загрузочный бункер 33.

В нижней части барабана 24 с помощью болтовых соединений установлено упорное кольцо 23, служащее для удержания в полости барабана 24 недоизмельченных до определенного размера частиц измельчаемого материала.

Внутри барабана 24 равномерно расположены и жестко закреплены на нем шесть лопастей 29, служащих для придания кускам измельчаемого материла дополнительного ускорения за счет их взаимодействия с этими лопастями и интенсификации циркуляции частиц материала внутри полости барабана 24.

Кинематические передачи от электродвигателя 3 к чаше ротора 21 и барабану 24 могут быть любого типа: клиноременные, как в данном примере, цепные, зубчатые, с использованием других передач (винтовых, червячных и т.д.).

Мельница работает следующим образом.

Вначале включается привод последующего транспортного средства, принимающего измельченный готовый продукт, поступающий на него из разгрузочного лотка 36 (на чертеже не показан). Далее включают электродвигатель 3 и одновременно через ведущий 6 и ведомый 34 шкивы привода барабана, а также ведущий 11 и ведомый 18 шкивы привода чаши ротора приводят во вращение барабан 24 и чашу ротора 21. После этого осуществляют непрерывную подачу исходного материала в приемный бункер 33, через который исходный материал поступает в полость вращающегося барабана 24 и формирует над вращающейся чашей ротора 21 определенный столб кусков измельчаемого материала.

В процессе работы постоянно образуется обновляемый столб кусков материала над чашей ротора 21. При вращении чаши ротора 21 куски измельчаемого материала, находящиеся в полости барабана 24, начинают перемещаться к его периферии под действием центробежной силы, одновременно прижимаясь к радиальным ребрам 37. На поднявшиеся вверх куски начинают воздействовать лопасти 29, за счет чего им сообщается другая дополнительная скорость. Это способствует приобретению кусками дополнительной скорости, приводящей к росту кинетической энергии перемещающихся кусков, что приводит к более интенсивной их циркуляции в полости барабана 24, где они интенсивно измельчаются за счет ударов, скалывания и истирания.

Частицы материала крупнее размеров выпускных отверстий 25 в чаше ротора 21 и отверстий 50 в боковых стенках барабана 24 совершают движение в нем по восходящей тороидальной линии и далее вместе с исходным кусковым материалом и частично измельченным ранее опускаются в рабочую зону полости чаши ротора 21. Частицы материала, соразмерные с размерами выпускных отверстий 25 и 50, выполненных в боковых стенках барабана 24 и чаши ротора 21, выводятся за счет центробежной силы через эти отверстия за пределы внешней поверхности боковой поверхности барабана 24 и чаши ротора 21 и далее под действием собственных сил тяжести опускаются вниз и, перемещаясь по наклонной поверхности разгрузочного лотка 36, попадают в последующее транспортное устройство.

Мельница снабжена замыкающим кинематическим механизмом, состоящим из вала электродвигателя 3 с двумя выходными концами 4 и 5, связывающего его через клиноременные передачи верхней и нижней ветвями замкнутого контура с барабаном 24, чашей ротора 21 и материалом, находящимся в полости барабана 24.

При этом из-за разных передаточных отношений нижней и верхней ветвей контура мельницы, получаемых установкой сменных шкивов привода барабана 6 и 34 и привода чаши ротора 11 и 18 разных диаметров, происходит накопление и отставание за каждый оборот угловых скоростей чаши ротора 21 и барабана 24. Ввиду этого отставания формируется кинематическое несоответствие их вращения. Отсюда возникает возможность использования циркуляции мощности, возникающей в замкнутом контуре «чаша ротора - барабан». При этом суммарная мощность, возникающая в рабочей зоне измельчения, из-за такого кинематического несоответствия будет значительно больше, чем на валу электродвигателя 3. Это приводит к возникновению напряжения в кусках материала, попавшего в зону контакта восходящих частиц, находящихся в рабочей зоне чаши ротора 21, и других, опускающихся вниз под действием собственного веса к границе соприкосновения их с рабочей поверхностью чаши ротора 21. Этим обеспечивается измельчение соприкасающихся кусков материала с повышенным контактным напряжением при интенсивном их перемешивании за счет их взаимодействия с лопастями 29. При достижении расчетного максимального момента на чаше ротора 21, определяемого упругой деформацией кручения материала вала двигателя 3, производится расцепление предохранительной муфты 7 и сброс нагрузки в кинематическом замкнутом контуре. После этого предохранительная муфта 7 вновь замыкается, и система контура возвращается в исходное состояние, при котором отсутствует отставание по скорости вращения между выходным концом вала электродвигателя 3 и чашей ротора 21 (верхней и нижней кинематической ветвью измельчителя динамического самоизмельчения материала).

После этого цикла процесс повторяется в такой же последовательности. Далее рабочий процесс многократно повторяется до достижения требуемой степени измельчения материала, вывода его через выпускные отверстия 25, 50 барабана 24 и чаши ротора 21, его перемещения по наклонной поверхности разгрузочного лотка 36 и формирования грузопотока готового продукта на последующем транспортном устройстве.

Технико-экономическим результатом предлагаемого устройства является увеличение производительности за счет обеспечения непрерывной загрузки исходного в устройство и выгрузки из него измельченного материала, а также снижение энергозатрат за счет интенсификации процесса измельчения.