ПАРАБОЛИЧЕСКАЯ ВИБРОИМПУЛЬСНАЯ МЕЛЬНИЦА

Полезная модель относится к машинам для тонкого измельчения минералов, преимущественно углей и их отходов.
Известна конусная инерционная дробилка (патент США №4592517 от 03.06.1986 г.), включающая корпус с наружным конусом и опертый на сферическую опору внутренний конус с валом и размещенным на нем с помощью подшипника вибратором, подвешенным шарнирно к сферической опоре. Степень дробления такой дробилки не более 10, так как ее вибратор не может развивать большую скорость и значительную дробящую силу, достаточную для получения порошков. Это объясняется тем, что подача масла в подшипник вибратора осуществляется снаружи в зазор между подшипниковой втулкой и валом конуса, то есть центробежная сила, направленная наружу, препятствует проходу в зазор масла. По этой причине такая дробилка при дефиците масла, попадающего в подшипник вибратора, может работать только для производства крупного помола и не может выступать в роли мельницы.
Известна конусная инерционная дробилка (патент США №4655405 от 07.04.1987 г.), содержащая корпус с наружным конусом и размещенным на сферической опоре внутренним конусом с валом, на котором с помощью подшипника смонтирован приводной вибратор, который в свою очередь имеет привод от противовибратора. Профиль брони внутреннего конуса близок к сфере, а профиль брони наружного конуса имеет коническую поверхность. Внутренний конус в верхней части тормозит поток материала, что способствует повышению степени дробления. Однако размер входного куска в этом случае снижается на 30%, что в итоге сохраняет степень дробления предыдущего аналога, равную 10. Это исключает использование такой машины в качестве мельницы.
Обе известные машины обеспечивают внутрислойное измельчение материала друг о друга. Однако материал внутри слоя разрушается за счет деформации сжатия и в минимальной степени за счет сдвига. Это объясняется геометрией профилей дробящей полости и не позволяет использовать такие машины в качестве мельниц.
Известна принимаемая за прототип параболическая виброимпульсная мельница (патент РФ №2383390 от 26.08.2008 г.), содержащая корпус с наружным конусом и размещенным внутри него на сферической опоре внутренним конусом с валом, на котором с помощью подшипника смонтирован приводной вибратор, при этом образующие броней конусов в нижней части мелющей камеры выполнены в виде парабол, а в верхней части - в виде прямых образующих.
Такая конструкция обеспечивала высокую степень дробления - до 20, за счет сдвиговых деформаций слоя материала не только в горизонтальной плоскости, но и в вертикальной. Однако такое сложное перемещение рабочих поверхностей приводило к почти удвоенному износу броней в сравнении с аналогами. Кроме того, материал входил в мелющую камеру без торможения и подпрессовывал ее, что требовало для сохранения степени дробления большей силы, а, следовательно, большей энергии. Эти недостатки сводят к минимуму полученные преимущества.
Техническим результатом настоящей полезной модели является создание конструкции виброимпульсной параболической мельницы, которая обеспечивает высокую степень измельчения (до 30), а также имеет повышенный срок службы мелющих элементов.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в параболической виброимпульсной мельнице, содержащей полый корпус, в верхней части которого закреплена обечайка с загрузочной горловиной в ее верхней части, а в нижней части обечайки выполнена коническая поверхность, в полости корпуса размещена сферическая опора, на которую описается своей сферической поверхностью измельчитель, боковая поверхность которого имеет коническую форму, причем в измельчителе выполнено осевое отверстие, в отверстии закреплен вал, с которым связан вибратор, оснащенный приводом вращения, при этом конические поверхности обечайки и измельчителя оснащены бронями, а расстояние между рабочими поверхностями броней образует мелющую камеру, новым является то, что рабочие поверхности броней имеют форму парабол, причем в нижней части мелющей камеры параболическая рабочая поверхность брони обечайки имеет вогнутую форму, а рабочая поверхность брони мелющего элемента - выпуклую, а в верхней части мелющей камеры параболическая поверхность брони обечайки имеет выпуклую форму, а мелющего элемента - вогнутую.
Заявляемая конструкция создает условия не только сжатия слоя материала в загрузочной зоне, но и его сдвиг как в радиальном, так и в тангенциальном направлении, так как касательные в центре верхних параболических образующих не проходят через центр сферы «С» Такой эффект обеспечивает повышение степени измельчения в верхней зоне в сравнении с прототипом.
Переход от верхней зоны камеры к нижней создает условия для торможения потока материала, поэтому нижняя зона не подпрессовывается материалом, и измельчитель сохраняет большую амплитуду и дробящую силу при низком износе броней. Таким образом, повышение степени дробления до 30 при низком износе броней и пониженном расходе энергии обеспечивается за счет заявляемых отличительных признаков.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на рис.1 - параболическая виброимпульсная мельница, продольный разрез;
- на рис.2 - фрагмент мелющей камеры мельницы.
Параболическая виброимпульсная мельница содержит установленный на основании 1 на эластичных амортизаторах 2 полый корпус 3, в верхней части которого установлена обечайка 4, имеющая в верхней части загрузочную горловину, а в нижней - коническую поверхность. В полости корпуса 3 размещена сферическая опора 5, на которой своей сферической поверхностью размещен измельчитель 6, боковая поверхность которого имеет коническую форму. Измельчитель снащен осевым отверстием, в котором размещен вал 7, имеющий хвостовик (позицией не обозначен). На хвостовике посредством подшипника 8 смонтирован вибратор 9.
Обечайка 4 и измельчитель 6 снабжены бронями 10 и 11 соответственно, пространство между которыми образует мелющую камеру.
Вибратор 9 оснащен приводом вращения, который выполнен в виде электродвигателя 12, компенсационного вала 13, связанного с вибратором и клиноременной передачи 14, ведущий шкив которой установлен на выходном валу электродвигателя 12, а ведомый - связан с компенсационным валом 13.
Рабочие поверхности броней имеют форму парабол. Расстояние между рабочими поверхностями броней образует мелющую камеру.
Нижняя часть броней 10 и 11 образует разгрузочную зону 15, сформированную параболическими образующими 16 и 17 упомянутых броней. Верхние части броней 10 и 11 имеют образующие 18 и 19 в виде парабол. Концы парабол плавно соединены. Верхние части парабол броней 10 и 11 образуют загрузочную зону 20. В нижней части мелющей камеры параболическая рабочая поверхность брони обечайки имеет вогнутую форму, а рабочая поверхность брони мелющего элемента - выпуклую, а в верхней части мелющей камеры параболическая поверхность брони обечайки имеет выпуклую форму, а мелющего элемента - вогнутую.
Параболическая виброимпульсная мельница работает следующим образом.
От двигателя 12 через клиноременную передачу 14 и компенсационный вал 13 крутящий момент передается вибратору 9, который получает вращение с помощью подшипника 8 на валу 7 и создает центробежную силу, заставляющую измельчитель 6 совершать гирационное движение относительно центра «С» сферической опоры 5 измельчителя 6.
Материал, поступающий самотеком из бункера (не показан) в загрузочную зону 20 мелющей камеры, образованной бронями 10 и 11, постепенно перемещается по ней и разрушается внутри собственного слоя друг о друга сжатием в момент сближения броней 10 и 11. При попадании материала в загрузочную зону 20 между параболическими образующими 18 и 19 он подвергается не только сжатию, но и сдвигу как в радиальном, так и в тангенциальном направлении, так как касательные в центре верхних параболических образующих не проходят через центр сферы «С», что приводит к сдвиговым деформациям в слое материала и обеспечивает эффект перетирания крупных кусков, что повышает степень измельчения. Некоторое торможение измельчителя 6 из-за деформации сдвига приводит при этом к опережению вибратором 9 плоскости деформации слоя. При сбросе сопротивления вибратор сближается с упомянутой плоскостью, сила дробления при этом возрастает. Такие импульсы силы происходят примерно 60 раз за один оборот вибратора, что придает деформации слоя импульсный характер, повышающий эффект дезинтеграции.
При переходе к нижней зоне мелющей камеры материал подтормаживается, обеспечивая разрыхление слоя в зоне нижних параболических образующих. Благодаря этому амплитуда внутреннего конуса возрастает вместе с дробящей силой. Поэтому и в нижней зоне степень дробления остается высокой при низком износе броней.
Такое активное виброимпульсное разрушающее воздействие на слой позволяет получать при измельчении сырья более 50% готового по крупности угля, что близко к результатам работы шаровой мельницы. Однако при этом затраты энергии снижаются в 10 раз, а износ броней уменьшается в 50 раз.