КОНИЧЕСКАЯ ТРУБНАЯ ВИНТОВАЯ МЕЛЬНИЦА
CONICAL TUBULAR HELICAL MILL

Изобретение относится к технике измельчения твердых материалов и может найти применение в строительной, химической, металлургической промышленностях, а также в сельскохозяйственном производстве.
Известна трубная мельница (А.с. СССР №713586, кл. B02C 17/02, 1978,) содержащая барабан, загрузочную, разгрузочную цапфы и привод.
Недостатком известного устройства является ограниченные технологические возможности из-за недостаточной интенсивности смешивания и скорости перемещения измельчаемых материалов от загрузки к выгрузке.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является трубная мельница (А.с. СССР 1349780, кл. B02C 17/04, 1987), содержащая загрузочную, разгрузочную цапфы, привод и барабан, выполненный из соединенных между собой тетраэдальных или октаэдральных элементов, образуя винтовую колонну.
Недостатком известного устройства является ограниченные технологические возможности из-за недостаточной интенсивности энергоемкости и переориентации частиц измельчаемых материалов и мелющих тел.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей за счет повышения интенсивности, энергоемкости и переориентации частиц измельчаемых материалов и мелющих тел.
Техническое решение достигается тем, что в конической трубной винтовой мельнице, содержащей барабан, загрузочную, разгрузочную цапфы и привод, барабан смонтирован из секций, поочередно соединенных друг с другом по длине барабана своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников, каждая из секций собрана из двух подсекций, первая подсекция по периметру смонтирована из четного числа не менее четырех одинаковых первых равнобедренных треугольников, поочередно соединенных своими боковыми сторонами с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых вторых равнобедренных треугольников, основания которых больше основания первых четырех равнобедренных треугольников с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, а вторая подсекция смонтирована из поочередно соединенных по периметру не менее четырех одинаковых равносторонних треугольников с боковыми сторонами, равными основаниям вторых равнобедренных треугольников первой подсекции с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых равнобедренных треугольников с углом при вершине 90° с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, причем большое торцевое отверстие в виде многоугольника первой подсекции равно малому торцевому отверстию в виде многоугольника второй подсекции, при этом подсекции соединены друг с другом в секции своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции конической трубной винтовой мельницы.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление конической трубной винтовой мельницы позволяет обеспечить не только расширение технологических возможностей, но и сжатие измельчаемых материалов по мере продвижения от загрузки к выгрузке и повысить эффективность измельчения.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений барабана конической трубной винтовой мельницы изменяются по всей длине от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения измельчаемых материалов, расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана конической трубной винтовой мельницы позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разрежение потоков измельчаемых материалов от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует процесс измельчения материалов и расширяет технологические возможности конической трубной винтовой мельницы.
Новизна заключается в том, что благодаря взаимонаправленным ломаным винтовым линиям векторы скорости движения измельчаемых материалов при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации процесса измельчения и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по внутреннему периметру барабана конической трубной винтовой мельницы образованы ломаные винтовые поверхности по длине барабана, что обеспечивает нарушение стационарности потоков измельчаемых материалов внутри барабана, повышение интенсивности измельчения, расширение технологических возможностей.
Новизна обусловлена также тем, что площадь и форма поперечного сечения барабана изменяется от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения измельчаемых материалов по мере их перемещений от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что барабан снабжен четырьмя ломаными винтовыми линиями основного и противоположного направлений и соответственно четырьмя ломаными винтовыми канавками основного и противоположного направления внутри барабана, что изменяет не только скорость перемещений измельчаемых материалов от загрузки к выгрузке, но и частоту взаимодействия частиц измельчаемых материалов друг с другом, с мелющими телами и со стенками барабана, увеличивает энергоемкость соударений, производительность и расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображена коническая трубная винтовая мельница, общий вид; на фиг.2 - барабан, вид спереди; на фиг.3 - вид Б на фиг.2; на фиг.4 - вид В на фиг.3; на фиг.5 - первая подсекций, наглядное изображение; на фиг.6 - вторая подсекция, наглядное изображение; на фиг.7 - схема сборки секции из двух подсекций, наглядное изображение, на фиг.8 - схема сборки секций друг с другом в винтовой барабан.
Трубная винтовая мельница (фиг.1) состоит из винтового барабана 1, загрузочной 2 и разгрузочной 3 цапф.
Барабан 1 (фиг.2, фиг.3, фиг.4) смонтирован из секций 4, поочередно соединенных друг с другом своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников. Каждая из секций собрана из двух подсекций 5 и 6.
Первая подсекция 5 (фиг.5) по периметру смонтирована из четного числа не менее четырех одинаковых первых равнобедренных треугольников 7, поочередно соединенных по периметру подсекции 5 своими боковыми сторонами с боковыми сторонами одинаковых четырех вторых равнобедренных треугольников 8, основания 9 которых больше оснований 10 первых равнобедренных треугольников 7. По торцам подсекции 5 образованы малое торцевое отверстие в виде многогранника 11 и большое торцевое отверстие в виде многоугольника 12.
Вторая подсекция 6 (фиг.6) смонтирована по периметру из не менее четырех одинаковых равносторонних треугольников 13, боковые стороны которых равны основанию 9 вторых равнобедренных треугольников 8 первой подсекции 5, поочередно соединенных по периметру своими боковыми сторонами с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых равнобедренных треугольников 14 с углом при вершине 90°. По торцам подсекции 6 образованы малое торцевое отверстие в виде многогранника 15 и большое торцевое отверстие в виде многогранника 16.
В секцию подсекции 5 и 6 монтируют (фиг.7) сторонами большого торцевого отверстия 12 подсекции 5 с сторонами малого торцевого отверстия 15 подсекции 6.
Барабан 1 монтируется (фиг.8) путем присоединения большого торцевого отверстия в виде многогранника 16 первой секции 4 к малому торцевому отверстию 15 второй секции 4. Секции 4 первая, вторая и последующие одинаковы по форме и сборке, но разные по размерам. Таким образом, монтируется барабан 1 с образованием многозаходного винтового барабана 1 условно конической формы с взаимонаправленными ломаными винтовыми линиями.
Например, на фиг.2 одна из правых ломаных винтовых линий показана утолщенной линией 17-18-19-20-21 и одна из левых ломаных винтовых линий показана утолщенной линией 22-23-19-24-25.
Ломаные винтовые линии образуют по внутреннему периметру барабана 1 ломаные винтовые поверхности, состоящие из граней в виде равносторонних и равнобедренных треугольников 7 и 8 первой подсекции 5 (фиг.5) и равносторонних треугольников 13 и равнобедренных треугольников 14 второй подсекции 6 (фиг.6).
Винтовые линии по наружной поверхности барабана 1 имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им канавками на внутренней поверхности.
Так как подсекция 5 имеет малое торцевое отверстие 11 и большое торцевое отверстие 12 и подсекции 6 имеет малое торцевое отверстие 15 и большое торцевое отверстие 16, то секции 4 имеют переменное продольное и переменное проходное сечения по всей длине созданного в результате сборки условно конической формы барабана 1.
Предлагаемая коническая трубная винтовая мельница работает следующим образом.
Во вращающийся барабана 1 конической трубной винтовой мельницы через цапфу 2 беспрерывно загружаются материалы, подлежащие измельчению, и мелющие тела. При вращении барабана 1 материалы, подлежащие измельчению, и мелющие тела совершают движение по винтовым канавкам и выгружаются из барабана 1 через цапфу 3 за пределы мельницы.
При вращении барабана 1 потоки измельчаемых материалов и мелющие тела захватываются гранями внутренней винтовой поверхности и в направлении вращения поднимаются вверх и перемещаются в сторону выгрузки. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса частицы измельчаемых материалов и мелющие тела движутся навстречу друг к другу под определенными углами и к стенкам вращающегося барабана 1 и перемещаются в сторону выгрузки. Так как ломанная внутренняя поверхность барабана 1 непрерывна, то и непрерывен процесс движения последующих порций измельчаемых материалов и мелющих тел, которые поднимаются вверх и падают вниз, движутся под разными углами. Поскольку внутренняя поверхность барабана 1 смонтирована из разных по форме равносторонних и равнобедренных треугольников 7 и 8, 13 и 14, которые расположены под разными углами не только друг к другу, но и к оси вращения барабана 1, то каждая порция частиц измельчаемых материалов и мелющие тела перемещаются по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс взаимодействия материалов, подлежащих измельчению, и мелющих тел друг с другом и со стенками барабана 1, повышает интенсивность измельчения и расширяет технологические возможность. Так как из-за ломанной формы внутренней поверхности барабана 1 значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений частиц измельчаемых материалов и мелющих тел, то каждая частица измельчаемых материалов и мелющие тела движутся по разным векторам направления, что обеспечивает большую вероятность столкновений в начальный момент отрыва их от стенок барабана 1, где они обладают определенным запасом кинетической энергии и движутся с большой кинетической энергией, поэтому и обеспечивается интенсификация процесса измельчения материалов.
Скорость движения измельченных материалов определяется уклоном конической поверхности барабана 1 и может регулируется наклоном барабан 1 относительно горизонта с помощью известных приспособлений, на чертежах не показанных.
Технико-экономическое преимущества возникают за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов перемещений частиц измельчаемых материалов и мелющих тел, повышения энергоемкости их взаимодействия и переориентации, а также увеличения скорости их перемещений от загрузки к выгрузке, что повышает интенсивность взаимодействия частиц измельчаемых материалов и мелющих тел, увеличивает энергоемкость взаимодействия друг с другом и со стенками барабана 1, повышает производительность, расширяет технологические возможности.