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, включающая цилиндрическую помольную камеру, заполненную мелющими телами, установленную с помощью упругих элементов на основании, причем помольная камера жестко соединена с боковыми дебалансными виброприводами, расположенными на диаметрально противоположных сторонах помольной камеры (см. патент РФ на изобретение №2637215, МПК (2006.01) В02С 19/16, В02С 17/00, опубл. 01.12.2017 г., Бюл. №34). В конструкции данной вибрационной мельницы приводы дебалансов снабжены подшипниками, которые из-за жестких знакопеременных нагрузок часто выходят из строя, что способствует уменьшению срока службы мельницы, повышению частоты ремонтных работ и, соответственно, затрат на их проведение, а также снижению производительности за счет простоя мельницы во время проведения ремонтных работ. Кроме того, конструкция данной мельницы не предусматривает изменение амплитуды вибрации.

Недостатком аналога является сложность конструкции, низкая надежность при эксплуатации и отсутствие возможности изменения амплитуды вибрации, что влияет на эффективность и степень измельчения материалов.

Наиболее близкой к заявляемому устройству является 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.

Прототипу свойственны такие же недостатками, как и аналогу, а именно, сложность конструкции, невысокий срок службы, низкая надежность при эксплуатации, а также отсутствие возможности изменения амплитуды вибрации. В конструкции прототипа, также как и 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, который способствует еще и снижению производительности. Вместе с тем, конструкция данной мельницы не предусматривает изменение амплитуды вибрации, что снижает возможность варьирования интенсивности вибрации и, следовательно, эффективности и степени измельчения материалов.

Результатом предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, повышение надежности эксплуатации, долговечности, производительности, а также возможность регулирования амплитуды вибрации, эффективности и степени измельчения материала.

Этот технический результат достигается тем, что вибрационная мельница, включающая цилиндрическую помольную камеру с мелющими телами, установленную с помощью упругих элементов на основании, согласно изобретению, дополнительно снабжена кронштейном, и, по крайней мере, одним гидроцилиндром или пневмоцилиндром с трехходовым воздухораспределительным клапаном и механизмом перемещения, причем гидроцилиндр установлен с возможностью создания вибрации помольной камеры воздействием штока поршня на кронштейн.

Гидроцилиндр или пневмоцилиндр установлен с возможностью изменения направления вибрационного воздействия.

Данная вибрационная мельница позволит упростить конструкцию, повысить надежность эксплуатации, долговечность и производительность вибрационной мельницы, а также позволит регулировать амплитуду вибрации, эффективность и степень измельчения материала.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена вибрационная мельница при горизонтальном расположении гидроцилиндра или пневмоцилиндра при рабочем ходе поршня, на фиг. 2 - тоже при горизонтальном расположении гидроцилиндра или пневмоцилиндра при холостом ходе поршня, на фиг. 3 - то же при вертикальном расположении гидроцилиндра или пневмоцилиндра, на фиг. 4 - то же при наклонном расположении гидроцилиндра или пневмоцилиндра, на фиг. 5 - то же с расположением гидроцилиндров или пневмоцилиндров, по периметру помольной камеры.

Вибрационная мельница, включает цилиндрическую помольную камеру 1 с мелющими телами и, по крайней мере, один гидроцилиндр или пневмоцилиндр 2 с трехходовым воздухораспределительным клапаном 3 и механизмом перемещения, например, винтовой парой 4. Помольная камера 1 снабжена кронштейном 5 и установлена с помощью упругих элементов 6 на основании 7. Гидроцилиндр или пневмоцилиндр 2 установлен с возможностью создания вибрации помольной камеры 1 воздействием штока 8 поршня 9 на кронштейн 5. Гидроцилиндр или пневмоцилиндр 2 установлен с возможностью изменения направления вибрационного воздействия на помольную камеру 1, например, с помощью полиспаста 10.

Устройство работает следующим образом.

В качестве рабочей среды возможно применение сжатого воздуха или жидкости, например, масла. При использовании масла вибрационная мельница снабжена гидроцилиндром, а при использовании сжатого воздуха - пневмоцилиндром. Рассмотрим работу устройства, в котором в качестве рабочей среды применяют масло.

При расположении трехходового воздухораспределительного клапана 3 в «рабочем» положении масло поступает в рабочую полость гидроцилиндра 2 и поршень 9 начинает двигаться вниз (см. фиг. 1). При этом шток 8 создает толкательное воздействие на кронштейн 5, сжимая упругий элемент 6, и помольная камера 1 отклоняется от своего исходного положения. Затем приводом (на фиг. не показан) клапан 3 переводится в «холостое» положение (см. фиг. 2) и упругий элемент 6, воздействуя через кронштейн 5 на поршень 9, возвращает помольную камеру 1 в исходное положение. То есть холостой ход поршня 9 обеспечивается воздействием упругого элемента 6. При этом масло вытекает из рабочей полости гидроцилиндра 2 через открытый клапан 3. После этого вибрационный цикл повторяется. Надежность работы обеспечивается постоянным контактом штока 8 гидроцилиндра 2 с помольной камерой 1 через кронштейн 5, что исключает отказ в работе вибромельницы. Частицы материала, перемещаясь в зазорах между мелющими телами, измельчаются за счет ударных, истирающих и раздавливающих нагрузок.

Винтовая пара 4 позволяет регулировать амплитуду вибрации за счет перемещения гидроцилиндра 2 и, следовательно, изменения расстояния между кронштейном 5 и основанием гидроцилиндра 2. Чем дальше от кронштейна 5 установлен гидроцилиндр 2, тем меньше амплитуда вибрации. Регулирование интенсивности вибрации осуществляют за счет изменения частоты вращения двигателя трехходового воздухораспределительного клапана 3. 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.

Применение группы гидроцилиндров 2 (возможно меньших по размеру, чем одиночный гидроцилиндр), установленных по периметру помольной камеры 1 (фиг. 5), также интенсифицирует вибрацию и, следовательно, повышает эффективность и степень измельчения материала. Изменение угла приложения вибрационного воздействия осуществляется за счет наклона основания 7 с помощью полиспаста 10 (фиг. 3, 4). Тогда гидроцилиндры 2 могут 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. Учитывая то, что гидроцилиндры 2 не связаны напрямую с помольной камерой 1, то их легко 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 гидроцилиндров 2 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 вибрационная мельница по сравнению с прототипом позволит упростить конструкцию, повысить надежность эксплуатации, долговечность и производительность, а также позволит регулировать амплитуду и интенсивность вибрации и, следовательно, эффективность и степень измельчения материала.