Результат интеллектуальной деятельности: Мельница

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

Известна вибрационная мельница, содержащая упруго установленный корпус с вибратором («Оборудование заводов лакокрасочной промышленности», Издательство «Химия», Ленинградское отделение, 1986 г., стр. 371).

Недостатком известного устройства является малая интенсивность измельчения и ограниченные технологические возможности ввиду небольшой интенсивности смешивания.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является трубная мельница (патент РФ №2174049, МКИ, В02С 17/04, опубл. 27.09.2001, бюл. №27), содержащая установленный на раме барабан зигзагообразной формы, загрузочное и выгрузочное приспособления, подвешенную посредством резинокордных пневмобаллонов к станине.

Недостатком известного устройства является недостаточная производительность и ограниченные технологические возможности.

Техническим результатом является расширение технологических возможностей, повышение производительности.

Технический результат достигается тем, что в мельнице, содержащей раму с установленными на ней барабаном и загрузочным приспособлением, подвешенную посредством резинокордных пневмобаллонов к станине и выгрузочное приспособление, барабан выполнен ломанной формы по периметру и снабжен четырьмя ломанными боковыми поверхностями и четырьмя ломанными линиями с переменным по длине барабана шагом, увеличивающимся по мере увеличения проходного сечения от загрузки к выгрузке и изготовлен из секций, смонтированных по периметру из поочередно соединенных четырех стенок секции, две противоположные стенки из которых выполнены в виде равносторонних трапеций, причем одна из них имеет меньшую высоту, чем другая, а две другие одинаковые стенки, противоположные друг другу, выполнены в виде неравносторонних трапеций, при этом, нижние основания всех четырех трапеций равны друг другу и меньше верхних оснований, тоже равных между собой у всех четырех трапеций, с образованием по торцам секций квадрата, причем квадрат каждой последующей секции повернут относительно квадрата предыдущей на угол 90° и каждая присоединенная секция имеет стороны квадрата нижнего основания, равные сторонам квадрата верхнего основания предыдущей секции, при этом, по всей длине, внутри барабана, смонтирована коническая пружина сжатия-растяжения квадратной формы, которая оборудована устройством для изменения шага витков.

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

Новизна заключается также в том, что при вращении барабана, частицы обрабатываемых материалов поднимаются на определенную высоту по ходу вращения и затем перемещаются стенками барабана навстречу друг другу и на наружную винтовую поверхность пружины сжатия и растяжения, поэтому производительность обработки повышается и расширяются технологические возможности.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что расширяются технологические возможности за счет придания массам обрабатываемых материалов сложного пространственного движения и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, возбуждаемых за счет геометрии барабана, при ассиметричном движении масс обрабатываемых материалов в результате нарушения стационарности движения их потоков геометрической ломанной формой барабана, их взаимным расположением относительно друг к другу и к оси вращения.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление поверхности барабана по периметру позволяет обеспечить не только осевое перемещение масс обрабатываемых материалов в барабане при горизонтальном расположении оси его вращения, упростить привод и повысить эксплуатационный срок службы, но и повысить интенсивность обработки за счет увеличения смешиваемости из-за наличия на поверхности корпуса волнообразных линий и поверхностей с переменным по длине барабана шагом, увеличивающимся по мере увеличения проходного сечения от загрузки к выгрузке, что нарушает стационарность движения потоков масс обрабатываемых материалов и повышает производительность обработки.

Новизна заключается также в том, что центры симметрии внутренней поверхности барабана в каждом элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси, что нарушает стационарность движения масс обрабатываемых материалов и расширяет технологические возможности.

Кроме того новизна обусловлена тем, что элементы, из которых собраны секции барабана разные по площади, по размерам и конфигурации, поэтому интенсивность обработки возрастает, так как эти элементы, работая как полки, захватывают разные по объему порции масс обрабатываемых материалов и направляя их навстречу друг другу нарушают стационарность потоков их движения в барабане.

Новизна усматривается в том, что шаг ломанных линий увеличивается от загрузки в выгрузке, что интенсифицирует пространственное движение масс обрабатываемых материалов, увеличивает дебаланс барабана.

Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного сечения барабана по длине увеличивается от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует процесс обработки, изменяя амплитуду колебаний масс обрабатываемых материалов при перемещении их от загрузки к выгрузке.

Новизна усматривается также в том, что по всей длине внутри барабана смонтирована коническая пружина сжатия-растяжения квадратной формы, которая оборудована устройством для изменения шага витков, которая обеспечивает не только перемещение от загрузки к выгрузке в радиальном направлении и увеличение интенсивности измельчения, но и позволяет сократить габариты барабана по длине за счет увеличения пути движения обрабатываемых материалов внутри барабана (возвратно радиального перемещения деталей от загрузки к выгрузке).

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена мельница, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; фиг. 3 - барабан, вид спереди; на фиг. 4 - барабан, вид сверху по стрелке А; фиг. 5 - барабан, аксонометрическая проекция; фиг. 6 - одна из секций барабана, аксонометрическая проекция; фиг. 7 - первая (большая) равносторонняя трапеция; фиг. 8 - одна из двух одинаковых неравносторонних трапеций; фиг. 9 - вторая (малая) равносторонняя трапеция.

Такое конструктивное оформление барабана позволяет повысить интенсивность обработки за счет увеличения смешиваемости, из-за наличия на поверхности барабана ломаных винтовых линий и наклона осей секций к оси барабана.

Мельница (фиг. 1, фиг. 2) состоит из барабана 1, загрузочного 2, разгрузочного приспособления 3. Барабан 1 снабжен втулками 4 и 5. Носок 6 загрузочного приспособления 2 входит в отверстие втулки 4 барабана 1. Загрузочное приспособление 2, подшипниковые опоры 7, 8 со смонтированным в них барабаном 1 закреплены на раме 9. Рама 9 размещена на четырех пневмобаллонах 10, которые закреплены на станине И. По всей длине внутри барабана 1 смонтирована коническая пружина 12 сжатия-растяжения квадратной формы, которая оборудована устройством (на чертежах это устройство не показано) для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия с направлением витков, противоположным направлению вращения барабана 1. Коническая пружина сжатия-растяжения 12 обеспечивает на только перемещение от загрузки к разгрузке в радиальном направлении частиц обрабатываемых материалов, но и способствует интенсификации процесса обработки. Такое радиальное движение обеспечивается за счет того, что частицы обрабатываемых материалов, совершающих движение внутри барабана 1 в плоскостях, перпендикулярных его оси вращения, встречаясь с витками пружины изменяют траекторию своего движения и перемещаются от загрузки к выгрузке, что создает противопотоки движения масс загрузки, увеличивает интенсивность обработки и расширяет технологически е возможности.

При этом, за счет колебаний барабана 1 и колебаний жестко закрепленной внутри конической пружины сжатия-растяжения сама пружина растягивается и сжимается, обеспечивая дополнительно интенсификацию обработки.

По периметру боковых поверхностей, барабан 1 (фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) выполнен с четырьмя ломанными линиями с переменным по длине шагом, увеличивающимся по мере увеличения проходного сечения от загрузки к выгрузке, на фиг. З и фиг. 4 одна из ломанных линий показана утолщенной линией 13-14-15-16-17-18. Периметр барабана 1 (фиг. 3, фиг. 4) расширяется по длине от загрузки к выгрузке и присоединения секций 19 одна к другой (фиг. 5). На фиг. 5 показано, что каждая секция 19 смонтирована по периметру из поочередно соединенных стенок 20, 21, 22, 23 и каждая последующая секция 19 повернута относительно предыдущей на 90°, т.е квадрат каждой последующей секции повернут относительно квадрата предыдущей на угол 90° и каждая присоединенная секция имеет стороны квадрата нижнего основания, равные сторонам квадрата верхнего основания предыдущей секции. Поэтому барабан 1 (фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) выполнен ломанной формы расширяющимся по длине из секций 19, смонтированных по длине барабана 1 по периметру от загрузочного приспособления 2 до выгрузочного приспособления 3.

На фиг. 6 показана одна из секций 19 барабана 1 в наглядном изображении, которая смонтирована из поочередно соединенных четырех стенок 24-25-26-25 (две стенки 25 одинаковы по размерам и форме). 27,28,29,30-это длина сторон четырех трапеций 24, 25, 26, 25.

Таким образом, каждая секция 19 смонтирована из поочередно соединенных четырех стенок, одна из них - стенка в виде равносторонней трапеции 24 (фиг. 6, фиг. 7), двух одинаковых стенок в виде неравносторонних трапеций 25 (фиг. 6, фиг. 8) и одна из них меньшей по высоте, в виде равносторонней трапеции 26 (фиг. 6, фиг. 9), нижние основания 27 которых равны друг другу у каждой из четырех трапеций, и меньше верхних оснований 28, тоже равных между собой у всех четырех трапеций, с образованием по торцам секции основание в форме квадрата, при этом, квадратное основание каждой последующей секции повернут относительно квадратного основания предыдущей на угол 90°, причем, каждая присоединенная секция имеет стороны нижнего квадратного основания равные сторонам верхнего квадратного основания предыдущей секции.

Для наглядности поворота секций 19 относительно друг друга на 90° малая равностороння трапеция 25 с боковой стороной равной 29 на фиг. 5 показана утолщенной линией и заштрихована. Таким образом, создается ломанный барабан 1, у которого ось каждой секции, повернутой относительно предыдущей на 90°, расположена под углом к линии транспортировки, т.е. к оси вращения, с увеличивающимся проходным сечением барабана 1 от загрузки к выгрузке. Оси секций, в том числе, ось i₁-i₁ первой секции (фиг 3, фиг. 4), к которой присоединена вторая секция с осью i₂-i₂, затем присоединена третья секция с осью i₃-i₃, потом присоединена четвертая секция с осью i₄-i₄, затем присоединена пятая секция с осью i₅-i₅ и так далее, пересекаются друг с другом и расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения 0₁-0₁ барабана 1.

Мельница работает следующим образом.

Барабан 1 через загрузочное устройство 2 заполняется непрерывным потоком частиц обрабатываемых материалов. При вращении барабана 1 частицам обрабатываемых материалов сообщается сложное пространственное движение с наложением колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, возбуждаемых за счет геометрии барабана 1 при ассимметричном движении частиц обрабатываемых материалов и возникновения дебаланса в результате нарушения стационарности движения потоков частиц обрабатываемых материалов геометрической формой секций, их взаимным расположением относительно друг друга и к оси вращения. При этом, центры симметрии внутренней поверхности барабана 1, в каждом элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения, что нарушает стационарность движения частиц обрабатываемых материалов. Благодаря одновременному воздействию сложного пространственного движения на частицы обрабатываемых материалов и низкочастотным их колебаниям повышается смешиваемость частиц обрабатываемых материалов, их интенсивность взаимодействия между собой и со стенками барабана 1. Частицы обрабатываемых материалов, смешиваясь, перемещаются внутри барабана 1 от загрузки к выгрузке. Такое конструктивное оформление вращающегося барабана 1 позволяет обеспечить последовательное уплотнение и разряжение потоков частиц обрабатываемых материалов по мере продвижение их от загрузки к выгрузке, что расширяет технологические возможности и повышает эффективность обработки. Так как барабан 1 выполнен ломанной формы, то увеличивается его эксцентриситет относительно оси вращения, что обеспечивает, без вибрактиватора, возбуждение колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях подвешенной на баллонах рамы с вращающимся барабаном 1, которые передаются перемещающимся от загрузки к выгрузки частицам обрабатываемых материалов, что обеспечивает повышение интенсивности обработки и расширяет технологические возможности. Причем, так как центры симметрии внутренней поверхности барабана 1 в каждом его элементе поперечного сечения по длине смещены относительно оси вращения, а оси секций i₁-i₁; i₂-i₂; i₃-i₃; i₄-i₄; i₅-i₅ барабана 1 пересекающиеся прямые и они расположены не только к оси вращения барабана 1 под углом, но и друг к другу, то нарушается стационарность движения частиц обрабатываемых материалов и расширяются технологические возможности. Элементы, из которых собран вращающийся барабан 1 разные по площади, по размерам и конфигурации, поэтому интенсивность обработки возрастает, так как эти элементы, работая как полки, захватывают разные по объему порции частиц обрабатываемых материалов и направляют их навстречу друг другу, нарушая, таким образом, стационарность их движения, повышая интенсивность и энергоемкость их взаимодействия, расширяя технологические возможности. При дальнейшем перемещении частиц обрабатываемых материалов и прохождении ими расстояния от начала загрузки к выгрузке происходит процесс их измельчения и они выгружаются через втулку 5 в выгрузочное приспособление 4.

При вращении барабана 1, частицам обрабатываемых материалов сообщается сложное пространственное движение с перемещением этих частиц обрабатываемых материалов от загрузки к выгрузке. Процесс обработки интенсифицируется тем, что оси i₁-i₁; i₂-i₂; i₃-i₃; i₄-i₄; i₅-i₅ секций по длине барабана 1 относительно его оси вращения разнонаклонены не только друг к другу, но и к оси вращения барабана 1, поэтому возникает дебаланс. В результате нарушается стационарность движения частиц обрабатываемых материалов за счет четырехугольной формы проходного сечения барабана 1, возникает дебаланс не только самого барабана 1 ломанной формы, но и дебаланс находящихся внутри барабана 1 масс обрабатываемых материалов, за счет увеличения расстояний от осей секций до оси вращения барабана 1 по его длине от загрузки к выгрузке. Имеет место интенсификация смешиваемости, повышение энергоемкости и частоты взаимодействия частиц обрабатываемых материалов, повышается интенсивность обработки, расширяются технологические возможности.

Технико-экономические преимущества возникают за счет ломанной формы барабана 1 и придания его четырьмя ломанными боковыми поверхностями и четырьмя ломанными линиями с переменным по длине барабана шагом, увеличивающимся по мере увеличения проходного сечения от загрузки к выгрузке частицам обрабатываемых материалов сложного пространственного движения и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия частиц обрабатываемых материалов между собой, со стенками барабана 1 и расширяет технологические возможности. Так как по длине барабана 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение, центр симметрии меняются, то усугубляется нарушаемость движения обрабатываемых материалов, при этом за счет ломанной формы периметра барабана 1 повышается интенсивность обработки и расширяются технологические возможности.