Результат интеллектуальной деятельности: Мельница

Изобретение относится к технике измельчения сыпучих материалов и может найти применение в пищевой, строительной, химической и металлургической промышленности, а также в сельскохозяйственном производстве.

Известна трубная мельница (А.с. СССР 1349780, кл. В02С 17/04, 1987), содержащая загрузочную, разгрузочную цапфы, привод и барабан, выполненный из соединенных между собой тетраэдальных или октаэдальных элементов, образуя винтовую колонну.

Недостатками известной трубной мельницы являются ограниченные технологические возможности, сложность изготовления.

Наиболее близкой к предлагаемой мельнице является трубная винтовая мельница, содержащая загрузочную, разгрузочную цапфы, привод и барабан (патент РФ №2362627, кл. В02С 17/04, опубл. 27.07.2009, бюл. №21), смонтированный из секций, выполненных из восьми, десяти, двенадцати и т.д. четного числа равносторонних треугольников, соединенных между собой двумя боковыми сторонам, при этом секции соединены друг с другом свободными третьими сторонами треугольников с образованием винтового барабана, по периметру которого расположены направленные навстречу друг другу четыре, пять, шесть и более ломанных правых и левых винтовых линий, и снабженного внутренними четырьмя, пяти, шести и более винтовыми канавками, направленными навстречу друг другу с одинаковым шагом.

Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности, сложность изготовления.

Техническим решением является расширение технологических возможностей, упрощение изготовления.

Технический результат достигается тем, что в мельнице, содержащей барабан, привод, загрузочную и разгрузочную цапфы, барабан изготовлен по периметру с плавной многозаходной винтовой поверхностью, выполнен по периметру с плавными винтовыми канавками внутри барабана в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения барабана и Изготовлен из трех и более одинаковых полос выпуклой криволинейной формы, скрученных в продольном направлений относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на бочкообразной оправке с образованием по периметру барабана трех и более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри барабана, при этом каждая последующая полоса соединена с предыдущей по выпуклой ее стороне с образованием напусков внутри барабана в виде винтовых лопастей, ширина которых изменяется от минимума до максимуму и вновь к минимуму по всей его длине от входного до выходного отверстия, причем по всей длине барабана смонтирована пружина выпуклой формы с квадратным сечением витков и с устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.

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

Новизна обусловлена тем, что благодаря внутренним винтовым поверхностям двоякой кривизны по периметру барабана обеспечивается не только измельчение материалов мелющих тел, но и перемещение их от загрузки к выгрузке, что расширяет технологические возможности мельницы.

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

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что поверхность барабана выполнена бочкообразной формы и по всей длине имеет переменное не только поперечное, но и продольное сечение, что расширяет технологические возможности мельницы.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление поверхности барабана бочкообразной формы позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разрежение потоков частиц измельчаемых материалов по мере продвижения их от загрузки к выгрузке, что расширяет технологические возможности мельницы.

Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений поверхности барабана изменяются по всей его длине от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения частиц измельчаемых материалов и мелющих тел, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что по периметру барабана образованы винтовые поверхности с переменной шириной выпуклой криволинейной формы по его длине, что обеспечивает нарушение стационарности потоков частиц измельчаемых материалов и мелющих тел внутри барабана, что расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена также тем, что шаг винтовых линий по периметру изменяется по длине барабана от загрузки к выгрузке, что расширяет технологические возможности агрегата.

Новизна обусловлена также тем, что поверхность барабана по периметру выполнена из трех и более свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой по длине барабана одинаковых полос выпуклой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлений с образованием по периметру барабана винтовых линий и винтовых поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри барабана, а также напусков внутри барабана в виде винтовых лопастей по всей длине барабана от загрузки к выгрузке, что упрощает изготовление и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что по периметру барабана образованы винтовые поверхности с переменной шириной выпуклой криволинейной формы по длине, что обеспечивает нарушение стационарности потоков движения частиц измельчаемых материалов и мелющих тел.

Новизна заключается также в том, что барабана выполнен из трех и более полос, что упрощает изготовление и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения обусловлена также тем, что поверхность барабана изготовлена по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с центрами кривизны внутри и напусков в виде лопастей, что обеспечивает уменьшение затрат энергии на перемещение измельчаемых материалов от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что благодаря тому, что поверхность барабана изготовлена по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности выпуклой формы с центрами кривизны винтовой поверхности, расположенными внутри ее поперечного сечения, энергоемкость соударений частиц измельчаемых материалов и мелющих тел повышается, расширяются технологические возможности.

Новизна предложения заключается в том, что за счет конструктивных особенностей барабана обеспечивается не только измельчение материалов, но и их перемещение от загрузки к выгрузке, что расширяет технологические возможности мельницы.

Новизна заключается в том, что скручивание каждой полосы обеспечивает дополнительное искривление поверхности пустотелого барабана, благодаря чему увеличивается закрутка потоков обрабатываемых материалов и мелющих тел, повышается производительность и расширяются технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что внутри по всей длине барабана смонтирована пружина выпуклой формы с квадратным сечением витков, которая не только обеспечивает движение материала от загрузки к выгрузке, но и создает их поджатие внутри барабана по периметру, что расширяет технологические возможности и интенсифицирует процесс измельчения.

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

Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление мельницы с закрепленной внутри пружина выпуклой формы с квадратным сечением витков, позволяет не только создать потоки движения мелющих тел и измельчаемых материалов направленных друг против друга, но и обеспечить продольное их перемещение от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении барабана и обеспечить интенсивное их взаимодействие между собой и со стенками барабана, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что смонтированная внутри по всей длине барабана пружина выпуклой формы с квадратным сечением витков снабжена устройством для изменения шага витков пружины выпуклой формы путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения измельчаемых материалов, при изменении производительности мельницы, что обеспечивает регулирование интенсивности взаимодействия мелющих тел и измельчаемых материалов, увеличивает производительность, расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена мельница, общий вид; на фиг. 2 - барабан мельницы, общий вид; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; фиг. 5 - одна из полос с напуском; на фиг. 6 - вид полосы с напуском после скручивания ее концов относительно продольной оси; на фиг. 7 - вид полосы с напуском после сгиба ее на бочкообразной оправке; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 7.

Мельница (фиг. 1) состоит из барабана 1, загрузочной 2 и разгрузочной 3 цапф. Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц мелющих тел и измельчаемых материалов внутри барабана 1 смонтирована пружина 4 выпуклой формы с квадратным сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков пружины 4 путем растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков пружины 4 может производиться также в процессе работы мельницы. Мельница снабжена устройством для создания уклона к горизонту для ускоренного перемещения измельчаемых материалов от загрузки к выгрузке, который на чертежах не показан.

В зависимости от характеристик измельчаемого материала, требуемого времени измельчения, устанавливается такой шаг пружины, который отвечает оптимальным условиям измельчения. Например, если требуется малое время обработки, то увеличивается шаг пружины 4 и, таким образом, изменяется поток частиц измельчаемых материалов, а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. При измельчении требующего длительное время пребывания в барабане 1, шаг витков пружины 4 уменьшается и, таким образом, изменяется поток частиц измельчаемого материала, а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. В нужном положении пружину 4 фиксируют известными приспособлениями (на чертеже не показано).

Направление витков пружины 4 может совпадать с направлением вращения барабана 1, либо может быть противоположным его вращению.

Барабан 1 изготовлен (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) по периметру с плавной многозаходной винтовой поверхностью, выполнен по периметру с плавными винтовыми канавками внутри барабана 1 в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения барабана 1 и выполнен из трех и более полос выпуклой криволинейной формы, например (фиг. 3) Из пяти полос 5, 6, 7, 8, 9 с образованием по периметру барабана 1 винтовых линий 10-11, 12-13, 14-15, 16-17, 18-19 (фиг. 2) и винтовых поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри барабана 1, а также внутри напусков в виде винтовых лопастей 20, 21, 22, 23, 24 по всей длине барабана 1 от загрузки к выгрузке (фиг. 4).

Таким образом, многозаходный винтовой пустотелый барабан 1 выполнен из трех и более полос выпуклой криволинейной формы, например (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) пяти полос 5, 6, 7, 8, 9. Каждая из полос выпуклой криволинейной формы выполнена (например, 5) с напуском 25 и с боковыми кромками 26 и 27 (фиг. 5). Напуск 25 показан на фиг. 5 отделенным, например от полосы 5, штриховой с двумя точками линией 28. Полоса 5 скручена по винтовой линии в продольном направлении (фиг. 6) относительно продольной оси O₁-O₁ и изогнута по винтовой линии в поперечном направлении на бочкообразной оправке 29 с образованием по периметру барабана трех и более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри барабана 1 (фиг. 7, фиг. 8).

Полосы 5, 6, 7, 8, 9 с напусками 25 после сгиба снимают с оправки 29 и соединяют друг с другом боковой стороной 27 одной полосы со штриховой линией 28 другой полосы известными методами, например сваркой, с образованием по периметру пустотелого барабана 1 винтовых линий 10-11, 12-13, 14-15, 16-17, 18-19 (фиг. 2) и винтовых поверхностей в виде винтовых канавок 30, 31, 32, 33, 34 (фиг. 3, фиг. 4). Например, полоса 6 своей винтовой кромкой 27 (фиг. 4) соединена с полосой 5 по штриховой линии 28 с выпуклой ее стороны, например сваркой, в свою очередь полоса 5 соединена своей винтовой кромкой 27 с полосой 9 по ее штриховой линии 28 и т.д. с образованием многозаходной винтовой поверхности в виде пустотелого барабана 1 с напусками 20, 21, 22, 23, 24 (фиг. 4) в виде винтовых лопастей по всей длине барабана 1, Скручивание каждой полосы обеспечивает дополнительное искривление поверхности пустотелого барабана 1, благодаря чему увеличивается закрутка потоков измельчаемых материалов и мелющих тел.

Мельница работает следующим образом.

Потоки материалов, подлежащих измельчению (фиг. 1), подаются через средство для загрузки (не показано) через загрузочную цапфу 2 внутрь барабана 1, где они совершают движение по различным траекториям, размеры которых меняются по длине барабана 1 в каждом поперечном сечении. В результате поток движущихся частиц материалов нестационарен, а размеры и расположение активного движения их потоков заметно меняются за время одного оборота барабана1. Поэтому в результате нарушения упорядоченности процесса движения частиц потоков материала движение их становится более активным, ликвидируется зона малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений частиц материала между собой и со стенками барабана 1. Процесс нестационарности движения частиц материала усугубляется напусками 20, 21, 22, 23, 24 в виде винтовых лопастей, что существенно меняет направление движения частиц материала и интенсифицируется процесс измельчения. Поэтому частицы материала имеют возможность не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении от загрузки к выгрузке, создавая при этом турбулентные потоки частиц материала. В результате такой интенсификации движения потоков материала и с помощью разгрузочного приспособления 3 тоже выводится за пределы мельницы.

Процесс движения частиц материала, которые поднимаются вверх и падают вниз, непрерывен. Поскольку внутренние лопасти 20, 21, 22, 23, 24 расположены под утлом не только друг к другу, но и к оси вращения барабана 1, то в каждой порции каждая частица материала перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс измельчения и расширяет технологические возможности. Процесс измельчения также интенсифицируется смонтированной внутри барабана 1 пружиной 4 выпуклой формы с квадратным сечением витков, которая обеспечивает дополнительное продольное перемещение частиц материала внутри барабана 1. Пружина 4 оборудована устройством для изменения шага витков путем растяжения или сжатия. Регулировка величины шага витков пружины 4 может производиться также в процессе измельчения, т.е. в процессе работы мельницы. В зависимости от характеристик материалов, требуемого времени измельчения устанавливается такой шаг пружины, который отвечает оптимальным условиям процесса измельчения.

Технико-экономические преимущества возникают за счет создания по внутренней поверхности плавных винтовых канавок одного направления с винтовыми лопастями, что не только расширяет технологические возможности и обеспечивает перемещение измельчаемых материалов от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси вращения барабана, но и усложняет траекторию движения измельчаемых материалов увеличивает частоту их взаимодействия, повышает производительность.

Технико-экономическое преимущества возникают также за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов перемещений измельчаемых материалов, повышение интенсивности их смешивания и переориентации, что повышает интенсивность их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, повышает производительность, расширяет технологические возможности.