Вибрационное устройство для измельчения сыпучих материалов
VIBRATION DEVICE FOR GRINDING BULK MATERIALS

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 1349780, кл. В02С 17/04, 1987), содержащая загрузочную, разгрузочную цапфы, привод и барабан, выполненный из соединенных между собой тетраэдальных или октаэдральных элементов.
Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности, сложность изготовления.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является установка для измельчения сыпучих материалов (патент РФ №2552947, кл. В02С 17/04, 2015), содержащая привод, барабан с загрузочной и разгрузочной цапфами, выполненный в виде установленного наклонно относительно горизонтальной оси цилиндра с торцевыми стенками, размещенными под различными углами не только к горизонтальной оси вращения, но и друг к другу.
Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности, недостаточная производительность.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей, повышение производительности.
Техническое решение достигается тем, что в вибрационном устройстве для измельчения сыпучих материалов, содержащем барабан, привод, загрузочные и разгрузочные цапфы, барабан выполнен в виде установленной наклонно под острым углом α относительно горизонтальной оси вращения многогранной призмы с плоскими гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы, размещенными под различными острыми углами β и ψ оси вращения призмы и друг к другу под острым углом ϕ, при этом наиболее длинные оси торцевых щек многоугольной формы повернуты по оси вращения барабана друг относительно друга на острый угол ω, кроме того, привод, барабан с загрузочной и разгрузочной цапфами закреплены на раме, которая упруго смонтирована на станине.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предполагаемой конструкции вибрационного устройства для измельчения сыпучих материалов.
Новизна заключается в том, что барабан выполнен в виде установленной наклонно под острым углом α относительно горизонтальной оси вращения многогранной призмы с плоскими гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы, размещенными под различными острыми углами β и ψ оси вращения призмы, и друг к другу под острым углом ϕ, при этом большие оси торцевых щек многоугольной формы повернуты по оси вращения барабана друг относительно друга на острый угол ω, кроме того, привод, барабан с загрузочной и разгрузочной цапфами закреплены на раме, которая смонтирована посредством резинокордных пневмобаллонов на станине, что создает колебания за счет дисбаланса масс загрузки и масс самого барабана, имеющего ось вращения, которая не совпадает с его осью, придает и обеспечивает одновременное воздействие этих колебаний на измельчаемый материал и мелющие тела в трех взаимно перпендикулярных направлениях, усиливает влияние колебаний всего вибрационного устройства на резинокордных пневмобаллонах на процесс измельчения и расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что совместное влияния вращательного движения барабана и движущихся внутри частиц измельчаемых материалов и рабочих мелющих тел и совмещение с этим движением колебаний рамы с закрепленным на ней барабаном придает им сложное пространственное движение, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности барабана в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения барабана, что нарушает не только стационарность движения частиц измельчаемого материала, расширяет технологические возможности, но и способствует созданию эксцентриситета и возбуждению колебаний барабана совместно с рамой.
Новизна заключается в том, что в результате выполнения барабана в виде установленной наклонно относительно горизонтальной оси призмы с торцевыми щеками с размещенными под различными углами не только к горизонтальной оси вращения, но и друг к другу, нарушается стационарность движения измельчаемых материалов и мелющих тел, которые совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как по периметру барабан выполнен в виде наклонной призмы, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное, что повышает производительность и эффективность измельчения, расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено вибрационное устройство для измельчения сыпучих материалов, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - барабан с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы, размещенными наклонно под углом к горизонтальной оси вращения барабана и друг к другу; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - вид А на фиг. 3 барабана в виде многогранной призмы с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы, размещенными наклонно под углом к горизонтальной оси вращения барабана и друг к другу, при этом большие оси щек смонтированы по оси вращения барабана без поворота друг относительно друга (ω=0); на фиг. 6 - наглядное изображение барабана в виде многогранной призмы с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы, размещенными наклонно под углом к горизонтальной оси вращения барабана и друг к другу, при этом большие оси щек повернуты по оси вращения барабана друг относительно друга на угол ω>0; фиг. 7 - вид Б в виде схемы - расположение больших осей торцевых щек барабана.
1
1
1
2
1
2
Вибрационный станок для измельчения сыпучих материалов состоит (фиг. 1, фиг. 2) из барабана 1 с загрузочной цапфой 2 и разгрузочной цапфой 3, загрузочного приспособления 4, разгрузочного приспособления 5 и привода (не показано). Барабан 1 снабжен загрузочной цапфой 2 и разгрузочной цапфой 3 с возможностью вращения в подшипниковых опорах 6 и 7. Носок 8 загрузочного приспособления 4 входит в отверстие загрузочной цапфы 2 барабана 1. Загрузочное приспособление 4, подшипниковые опоры 6 и 7 с смонтированным в них барабаном 1 закреплены на платформе 9. Платформа 9 подвешена на четырех пневмобаллонах 10, которые закреплены на станине 11. Для увеличения скорости продольного перемещения сыпучих материалов от загрузки к выгрузке вибрационный станок для их измельчения снабжен приспособлением (на чертеже не показано) для придания наклона оси вращения барабана 1 относительно горизонта. Привод на чертежах не показан. На фиг. 1 и фиг. 2 представлен вибрационный станок для измельчения сыпучих материалов с барабаном 1 в виде многогранной призмы с плоскими торцевыми щеками 12 и 13 многоугольной формы, размещенными наклонно под острым углом α к горизонтальной оси вращения 0-0 барабана 1 (фиг. З, фиг. 4) и друг к другу под острым углом ϕ, при этом большие оси i и i торцевых щек 12 и 13 смонтированы по оси вращения барабана 1 без поворота друг относительно друга (ω=0) и их большие оси совпадают i=i (фиг. 5).
1
1
1
2
1
2
Барабан 1 (фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) выполнен в виде установленного наклонно под углом α относительно горизонтальной оси 0-0 вращения многогранной призмы с плоскими гранями 14, 15, 16, 17, 18, 19 по ее периметру и с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы 12 с большой осью i и 13 с большой осью i, размещенными под различными углами β и ψ к оси вращения призмы и друг к другу под углом ϕ, при этом большие оси i и i торцевых щек многоугольной формы 12 и 13 повернуты относительно друг друга на острый угол ω>0 и их большие оси не совпадают (фиг. 7, фиг. 6).
Барабан 1 с загрузочными и разгрузочными цапфами 2 и 3, привод (на чертеже не показано) закреплены на раме, 9 которая упруго с помощью четырех пневмобаллонов 10 смонтирована на станине 11.
1
2
Таким образом, барабан 1 может быть изготовлен (фиг. 5 и фиг. 6) с торцевыми щеками 12, 13, большие оси которых i и i повернуты друг относительно друга на острый угол ω>0.
Вибрационный станок для измельчения сыпучих материалов работает следующим образом. При вращении барабана 1 сыпучие материалы совместно с мелющими телами совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине барабана 1 в каждом поперечном сечении (фиг. 1, фиг. 3), при этом центры симметрии внутренней поверхности барабана 1 в каждом его элементе поперечного сечения смещены относительно оси вращения барабана 1, что нарушает не только стационарность движения сыпучих материалов совместно с мелющими телами, но и способствует созданию эксцентриситета и возбуждению колебаний барабана 1 совместно с платформой 9 и размещенными внутри барабана 1 сыпучими материалами и мелющими телами. Поэтому сыпучие материалы и мелющие тела совершает сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как поверхность барабана 1 выполнена в виде наклонной призмы, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное с наложением на эти движения колебаний, возбуждаемых ассиметричным положением барабана 1 (наклонно относительно горизонтальной оси вращения) и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях. В результате поток движущихся сыпучих материалов и мелющих тел нестационарен, а размеры и расположение активного их смешивания заметно меняются за время одного оборота барабана 1. Поэтому в результате нарушения упорядоченности процесса движения сыпучих материалов и мелющих тел движение их становится более активным, ликвидируется зона малоподвижности, возрастает частота и энергоемкость их соударений между собой и со стенками барабана 1, а также с торцевыми щеками 12 и 13, что обеспечивает расширение технологических возможностей, увеличение производительности измельчения. Процесс нестационарности движения сыпучих материалов и мелющих тел усугубляется не только расположением торцевых щек 12 и 13, что существенно меняет направление движения сыпучих материалов и мелющих тел вдоль оси вращения барабана 1 и создает зоны различного давления торцевых щек на сыпучие материалы и мелющие тела, но и многогранной формой барабана 1, по периметру выполненной в виде многогранной призмы, что придает частицам обрабатываемых материалов и мелющим рабочим телам дополнительное движение при их взаимодействии с наклоненными друг к другу гранями барабана 1. При этом частицы обрабатываемых материалов и мелющие рабочие тела имеют возможность под воздействием геометрического уклона барабана 1 и разности давления торцевых щек 12 и 13 не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении от загрузки к выгрузке.
Скорость перемещения обрабатываемых материалов и мелющих рабочих тел от загрузки к выгрузке можно регулировать изменением угла наклона всего вибрационного станка.
Предлагаемая конструкция вибрационного станка позволяет повысить производительность, расширяет технологические возможности.
Технико-экономическое преимущества возникают за счет придания частицам обрабатываемых материалов и мелющим рабочим телам сложного пространственного движения с поджатием их потоков и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, что расширяет технологические возможности и повышает производительность измельчения.