ПЛАНЕТАРНАЯ МЕЛЬНИЦА

Полезная модель предназначена для измельчения сыпучих материалов, например катализатора, применяемого при синтезе углеродных наноматериалов, и может быть использована в химической, микробиологической, фармацевтической промышленности, а также при производстве и использовании наноматериалов.
Известна планетарная мельница (Пат. РФ №2085292, МПК В02С 17/18, 1997 г.), содержащая вал, установленное на нем в подшипниковых опорах водило с двумя дисками, помольные барабаны, установленные на водиле и соединенные с планетарным редуктором, помещенным в цилиндрический картер, закрепленный на наружной поверхности диска, центробежный питатель, узлы питания, разгрузки и разгрузочный бункер.
Недостатком такого устройства является невозможность достижения необходимого качества помола для различных материалов из-за отсутствия независимой регулировки скорости вращения водила и помольных барабанов.
Указанные недостатки обусловлены конструктивными признаками известного технического решения.
Известна принятая за прототип планетарная мельница (патент РФ на изобретение №2235597 МПК В02С 17/08,2004 г), содержащая корпус, в
котором на вертикальном валу установлено водило в виде планшайбы, связанное клиноременной передачей с приводом, помольные барабаны со съемными крышками, дискообразные держатели помольных барабанов со средствами их зажима, размещенные на периферии водила, подшипниковые узлы держателей, состоящие из подшипников, установленных на валу обоймы, и шкивов-сателлитов, связанных клиновыми ремнями с центральным неподвижным многоручьевым шкивом. Валы подшипниковых узлов в этом устройстве закреплены в водиле неподвижно и консольно, а шкивы-сателлиты выполнены на обоймах, в которых установлены подшипники. Средства зажимов помольных барабанов выполнены в виде стаканов.
Недостатком данной конструкции является то, что невозможно независимо друг от друга регулировать скорости вращения водила и помольных барабанов и тем самым изменять режим движения измельчаемого материала в помольных барабанах. Другим недостатком являются большие консольные нагрузки в узлах установки помольных барабанов, что делает проблематичным увеличение скорости вращения водила для увеличения производительности мельницы.
Указанные недостатки также обусловлены конструктивными признаками известного технического решения.
Целью создания полезной модели является повышение производительности и качества измельчения.
Технический результат заключается в получении катализатора с заданной каталитической активностью.
Технический результат полезной модели достигается тем, что в планетарной мельнице, содержащей корпус, в котором на валу установлено водило в виде планшайбы, соединенное с приводом вращения, установленные с возможностью вращения помольные барабаны со съемными крышками, держатели помольных барабанов со средствами их зажима, размещенные на периферии водила, согласно полезной модели держатели помольных барабанов выполнены в виде обойм, в которых установлены подшипники и валы, закрепленные на помольных барабанах, и на корпусе дополнительно установлен привод вращения помольных барабанов.
Привод вращения помольных барабанов выполнен в виде соединенного с приводом вращения диска, кинематически соединенного с боковой поверхностью помольного барабана.
Диаметр диска равен (0,98÷1,0) от разницы между расстоянием от оси вращения водила до оси вращения помольного барабана и наружным радиусом этого барабана.
Наружная поверхность помольного барабана выполнена в виде усеченного конуса, а диск установлен с возможностью перемещения вдоль своей оси.
В помольном барабане установлена помольная камера, выполненная в виде стакана с центральной втулкой.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Выполнение держателей помольных барабанов в виде обойм, в которых установлены подшипники и валы, закрепленные на помольных барабанах, обеспечивает уменьшение консольных нагрузок, возникающих при вращении помольных барабанов, за счет переноса подшипниковых узлов в обоймы водила. Это позволяет повысить скорость вращения водила при равной массе помольных барабанов и, тем самым, достигнуть повышение качества помола.
Дополнительная установка на корпусе привода вращения помольных барабанов обеспечивает выбор режима измельчения материала. Если при измельчении материала истиранием необходимо обеспечить максимальный градиент скорости сдвига между частицами измельчаемого материала и мелящими телами, а при измельчении за счет удара - максимальную кинетическую энергию мелящих тел при падении этих тел на измельчаемый материал, то дополнительный привод позволяет в широких пределах варьировать скоростями вращения не только водила, но и скоростями вращения помольных барабанов. Таким образом, легко достигается циркуляционный режим, поскольку он позволяет реализовать самоизмельчение материала, т.е. измельчение материала без мелящих тел. Отсутствие мелящих тел исключает истирание этих тел и повышает чистоту готового продукта.
Выполнение привода вращения помольных барабанов в виде соединенного с приводом вращения диска, кинематически соединенным с боковой поверхностью помольного барабана, обеспечивает упрощение конструкции планетарной мельницы. Это позволяет организовать выпуск таких мельниц на предприятиях, не располагающих высокоточным оборудованием для изготовления зубчатых передач.
Выполнение диаметра диска равным (0,98÷1,0) от разницы между расстоянием от оси вращения водила до оси вращения помольного барабана и наружным радиусом этого барабана позволяет оптимизировать конструкцию планетарной мельницы, тем самым минимизировать исполнительные размеры водила и фрикционного диска, что обеспечивает снижение массы мельницы и величину потребляемой мощности.
Выполнение наружной поверхности помольного барабана в виде усеченного конуса и установка диска с возможностью перемещения вдоль своей оси обеспечивает компенсацию износа фрикционного контакта между диском и помольными барабанами, что обеспечивает надежность работы планетарной мельницы.
Установка в помольном барабане помольной камеры, выполненной в виде стакана с центральной втулкой, упрощает загрузку размалываемого материала в планетарную мельницу и извлечение его после окончания размола. Закрытая крышкой помольная камера по сути напоминает чернильницу-«непроливашку», так как при любом положении помольной камеры при загрузке и выгрузке материала не происходит его рассыпания.
По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "новизна".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в производстве различных модификаций планетарных мельниц с получением технического результата, заключающегося в получении катализатора с заданной каталитической активностью, обеспечиваемой качеством измельчения, а также увеличением производительности, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "промышленная применимость".
Сущность заявляемой полезной модели поясняется примером конкретного выполнения, где
на фиг.1 изображено сечение планетарной мельницы,
на фиг.2 - конструкции помольного барабана, сечение по А-А,
на фиг.3 - выноска Б, вариант выполнения наружной поверхности помольных барабанов в виде усеченного конуса,
на фиг.4 - общий вид планетарной мельницы, вид по стрелке В.
Перечень позиций, указанных на чертежах
1. Водило.
2. Вал.
3. Привод водила.
4. Ременная передача.
5. Барабан помольный.
6. Вал помольного барабана.
7. Обойма.
8. Подшипник.
9. Диск фрикционный.
10. Привод диска.
11. Вал привода диска.
12. Корпус подшипника.
13. Подшипник.
14. Корпус.
15. Помольная камера.
16. Центральная втулка.
17. Крышка помольной камеры.
18. Уплотнение.
19. Гайка.
20. Клиновой ремень.
Планетарная мельница содержит водило 1, установленное на валу 2, соединенном с приводом 3 ременной передачей 4. На периферии водила 1 помещены помольные барабаны 5, которые своими валами 6 установлены в обоймах 7 с подшипниками 8. Обоймы 7 выполнены как гнезда на периферии водила 1, которое может быть выполнено в виде планшайбы. Наружная боковая поверхность помольных барабанов 5 кинематически
взаимодействует с диском 9, который приводится во вращение приводом 10 через вал 11. На приведенных чертежах показан вариант с фрикционной передачей крутящего момента от привода 10 на помольные барабаны 5 с помощью фрикционного диска 9. Возможны и другие эквивалентные устройства, например, с помощью зубчатой передачи с внешним, либо внутренним зацеплением. Вал 2 привода водила 1 установлен в корпусе подшипника 12 вместе с подшипниками 13. Привод диска 10, привод водила 3 и корпус подшипника 12 смонтированы в корпусе 14. Приводы 3 и 10 выполнены с возможностью изменения угловых скоростей вращения, например за счет использования электродвигателей постоянного тока.
Внутри помольного барабана 5 помещена помольная камера 15, выполненная в виде стакана, снабженного центральной втулкой 16. Помольная камера 15 закрывается крышкой 17, снабженной уплотнением 18. Крепление крышки 17 и помольной камеры 15 с барабаном помольным 5 осуществляется посредством гайки 19. Для повышения коэффициента трения на наружной поверхности диска 9 установлен клиновой ремень 20.
Устройство работает следующим образом.
В помольные камеры 15 загружается исходный материал и устанавливаются крышки помольных камер 17 с уплотнениями 18. При этом центральная втулка 16 исключает высыпание материала при любых наклонах помольных камер 15. Затем помольные камеры 15 устанавливаются в помольные барабаны 5 и фиксируются гайками 19. Включаются привод водила 3 и привод диска 10, установленные в корпусе 14. При включении
привода 3 вращение передается через ременную передачу 4, вал 2, установленный в корпусе подшипника 12 с подшипниками 13, к водилу 1. При включении привода 10 вращение через вал 11 передается диску фрикционному 9, который через клиновой ремень 20 передает вращение помольным барабанам 5, которые своими валами 6 может свободно вращаться в подшипниках 8 обойм 7. Так как водило 1 обеспечивает переносное движение помольных барабанов, при котором обоймы 7 вместе с водилом 1 совершают вращательное движение, на которое накладывается вращение помольных барабанов 5, то в помольных камерах 15 центробежные силы в зоне измельчения катализатора, за счет вращения водила, могут достигать несколько тысяч g, т.е. вес частиц, а следовательно, нормальные и сдвигающие силы увеличиваются почти в 2000-3000 раз по сравнению с гравитационными силами. Это и обеспечивает высокое качество помола.
Данные операции в обратном порядке выполняются при выгрузке материала по окончании измельчения.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет существенно сократить время измельчения и исключить намол инородных материалов.