Результат интеллектуальной деятельности: Шаровая мельница-механоактиватор с тремя плоскостями вращения

Изобретение относится к устройствам для тонкого и сверхтонкого измельчения и активации различных материалов и может быть использовано в химической, металлургической, строительной, фармацевтической, парфюмерной и других отраслях промышленности.

Из существующего уровня техники известны шаровые мельницы. Принцип действия шаровых мельниц состоит в измельчении материла посредством удара и частично истиранием свободно падающих мелющих тел во вращающемся барабане (патенты РФ №177835 МПК В02С 17/18, опубл. 14.03.2018; 33519 МПК В02С 17/08, опубл. 27.10.2003; 2252077 МПК В02С 15/08, опубл. 20.05.2005; 2183991 МПК В02С 17/08, опубл. 27.06.2002).

Недостатком шаровых мельниц является невозможность осуществления высокодисперсного помола широкого диапазона материалов. В мельницах такого типа подвод энергии осуществляется за счет вращения корпуса, что налагает ограничения на предельную энергонапряженность процесса. Ввиду того, что с ростом скорости вращения корпуса развиваются значительные центробежные силы, которые прижимают к корпусу массу шаров и массу обрабатываемого материала, и обработка прекращается. Кроме того, из-за центробежных сил мелющие шары начинают двигаться по установившейся траектории внутри помольного барабана, что также приводит к прекращению механической активации обрабатываемого материала. Также низкое значение КПД у таких мельниц приводит к перегреву материала до t=150-250°С, что ухудшает условия помола и приводит к снижению активности порошковых материалов. То есть значительная часть энергии, подводимая к материалу, идет на нагрев мелющих тел и корпуса мельницы, а не на уменьшение размеров частиц или изменение структуры измельчаемого материала.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является планетарная шаровая мельница по патенту №33037, МПК В02С 17/08, опубл. 10.10.2003, содержащая станину, консоль с подшипниковым узлом, центральный вал в подшипниках качения, закрепленный на центральном валу ротор с шестью радиально расположенными валами и вращающимися в подшипниках скольжения с жидкой принудительной смазкой, причем на верхних концах валов выполнены стаканы для установки помольных барабанов с возможностью продольной фиксации от проворачивания, привода ротора и отдельного привода вращения помольных барабанов, осуществляемого через центральный шкив на три группы по два шкива с помощью зубчатой ременной передачи, либо с помощью зубчатой передачи индивидуально на каждый вал.

Недостатком известной мельницы является то, что в процессе помола барабаны с измельчаемым материалом осуществляют вращение в одной плоскости - вокруг оси мельницы.

Задачей изобретения является повышение эффективности активации и измельчения, получение однородного фракционного состава материала за счет обеспечения разнообразной траектории движения мелющих тел внутри помольных барабанов.

Указанная задача достигается тем, что в заявляемой шаровой мельнице-механоактиваторе с тремя плоскостями вращения, содержащей раму, подшипниковые узлы, опорный вал, приводной вал, держатель барабанов, внутри которого размещены цилиндрические барабаны с мелющими телами, согласно изобретению содержатся внешнее, среднее и внутреннее кольца, соединенные между собой подшипниковыми узлами, позволяющими кольцам вращаться вокруг трех осей одновременно, при этом держатель барабанов присоединен ко внутреннему кольцу через два подшипниковых узла, а электродвигатель жестко закреплен на раме и подсоединен ко внешнему кольцу через фланцевую муфту, напротив которой располагается подшипниковый узел, крепящийся к раме одним концом и ко внешнему кольцу другим, а внешнее кольцо через два подшипниковых узла присоединено к среднему кольцу, которое аналогичным образом присоединено ко внутреннему кольцу.

Держатель барабанов может быть прямоугольной или сферической формы.

Держатель барабанов может вмещать от 1 до 6 барабанов.

Барабаны могут быть цилиндрической или сферической формы.

На фигуре 1 приведен рабочий узел шаровой мельницы-механоактиватора с тремя плоскостями вращения, а на фигуре 2 приведена конструкция шаровой мельницы-механоактиватора с тремя плоскостями вращения.

Рабочий узел шаровой мельницы-механоактиватора с тремя плоскостями вращения содержит опорный вал 1 и приводной вал 2, которые приварены ко внешнему кольцу 5 шаровой мельницы-механоактиватора. Внешнее кольцо 5 через два подшипниковых узла 6 крепится к среднему кольцу 7, которое, в свою очередь, крепится ко внутреннему кольцу 8 через два подшипниковых узла 4. Ко внутреннему кольцу 8 через два подшипниковых узла 11 крепится держатель барабанов 9 с барабанами 10. Каждый барабан снабжен крышкой 3, позволяющей загружать и извлекать порошковую смесь и мелющие тела.

Шаровая мельница-механоактиватор с тремя плоскостями вращения содержит раму 1 прямоугольной формы, на которой жестко закреплен электродвигатель 2. Рама и все остальные части устройства закрыты металлическим кожухом. Электродвигатель 2 через фланцевую муфту 3 подсоединен ко внешнему кольцу 5. Напротив фланцевой муфты 3 размещен подшипниковый узел 4, который крепится к раме 1 одним концом и ко внешнему кольцу 5 - другим. Внешнее кольцо 5 через два подшипниковых узла 6 подсоединено к среднему кольцу 7, которое аналогичным образом присоединено ко внутреннему кольцу 8. Ко внутреннему кольцу 8 через два подшипниковых узла (на фигуре не показаны) крепится держатель барабанов 9. Внутри держателя барабанов размещены цилиндрические барабаны 10 с мелющими телами.

Шаровая мельница-механоактиватор с тремя плоскостями вращения работает следующим образом.

Крутящий момент передается от электродвигателя 2 на фланцевую муфту 3, которая является предохранительным механизмом для электродвигателя. Момент от муфты 3 передается на приводной вал внешнего кольца шаровой мельницы-механоактиватора 5. За счет совершаемого кругового движения внешнего кольца 5 шаровой мельницы-механоактиватора и небольшого дисбаланса от шаров, расположенных в барабане 10, вращение передается остальным кольцам (среднему 7 и внутреннему 8) шаровой мельницы-механоактиватора. При этом держатель барабанов 9 начинает вращаться по сложной траектории, за счет чего обеспечивается движение мелющих тел внутри барабанов по разнообразной траектории и осуществляется процесс механической активации реагентов, находящихся внутри барабанов.

Изменением числа оборотов приводного вала, массой мелющих тел можно в значительных пределах изменять степень измельчения и активации обрабатываемого материала.

Данное изобретение позволяет повысить эффективность измельчения, активации и получение однородного фракционного состава измельчаемого продукта, обеспечивает повышение производительности шаровой мельницы-механоактиватора с тремя плоскостями вращения за счет разнообразной траектории движения мелющих тел внутри барабана.