Мельница динамического самоизмельчения

Полезная модель относится к дробильно-обогатительному, строительному и к оборудованию для производства материалов, применяемых в промышленности строительных материалов, в горной, химической и металлургической промышленности, и может найти применение в дорожном строительстве, коммунальном хозяйстве, а также при переработке отходов производственной деятельности промышленных, в коммунальных предприятий и в дорожном строительстве.
Аналогичным к предлагаемой полезной модели конструктивным решением является «Мельница», патент на полезную модель №2558205, опубл. 27.07. 2015, бюл. №21, в которой реализован принцип непрерывной загрузки в мельницу исходного материала. Недостатком этого технического устройства является сложность конструкции, высокая вибрация барабана из-за невозможности обеспечить соосность при вращении барабана и чаши ротора, что приводит к появлению вибрации барабана, преждевременному выходу из строя подшипниковых узлов и снижению надежности мельницы.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели, принятой за прототип, является пат. на полезную модель №201067, заявл. 06.07.2020, опубл. 28.11 2020, бюл. №33.
Недостатком этого технического решения является недостаточная надежность и низкая работоспособность из-за неудовлетворительного уплотнения вращающегося ротора, приводящего к попаданию измельченных частиц материала на приводную цепь нижней ветви, ее быстрому износу и снижению производительности и работоспособности мельницы.
Задачей заявляемого технического решения являются повышение производительности, надежности и работоспособности мельницы динамического самоизмельчения предлагаемой конструкции за счет применения эффективных уплотняющих устройств, исключающих попадание мелких, пылевидных и абразивных частиц измельченного материала на нижнюю и верхнюю приводную цепь привода чаши ротора и барабана, ведущую и ведомую звездочку нижней ветви и обеспечения бесперебойной этого материала на последующее транспортное средство.
Поставленная задача решается следующим образом.
Мельница динамического самоизмельчения, содержащая раму, барабан с выполненными в нем боковыми отверстиями, канавками и сопрягаемый внутренней поверхностью с наружной поверхностью чаши ротора, имеющей радиальные ребра, лопасти, прикрепленные к внутренней поверхности барабана, подшипниковые узлы, электродвигатель, стойки, кольца, жестко прикрепленные к стойкам, на которых смонтирована системы с двумя системами радиально-упорных подшипников, перемещаемых в горизонтальной плоскости с помощью винтов в упорах, кинематические передачи отличается тем, что в мельнице смонтирован наклонный лоток, состоящий из правого и левого полуднища, присоединенных с помощью с помощью болтовых соединений к поперечной пластине и прижимному сегменту, на правом и левом полуднище с помощью болтовых соединений смонтирована капсула, состоящая из правой и левой полукапсулы, при этом левое и правое полуднище жестко закреплены на стойках, которые смонтированы на раме и имеют наклон к горизонтальной плоскости 40-50°.
Предлагаемое устройство поясняется фиг. 1, 2, и 3, на которых изображена мельница динамического самоизмельчения предложенной конструкции.
Мельница динамического самоизмельчения данной конструкции содержит раму 1, к нижней части которой с помощью болтовых соединений присоединен электродвигатель 2 (фиг. 1). На валу электродвигателя 2 смонтирована с помощью шпоночного соединения муфта 3. К муфте 3 с противоположной стороны присоединен с помощью шпоночного соединения нижний конец вертикального вала 4. Верхний конец вертикального вала 4 смонтирован в верхней подшипниковой опоре 6, присоединенной с помощью болтовых соединений к дополнительной стойке 29, жестко закрепленной на раме 1. В нижней части вертикального вала 4 с помощью болтовых соединений к муфте 3 присоединена ведущая звездочка 5 привода чаши ротора 11, а в его верхней части с помощью шпоночного соединения смонтирована ведущая звездочка 7 привода барабана 16. К раме 1 с помощью болтовых соединений присоединена нижняя опора 8, в которой с помощью подшипников смонтирован вал 9. На валу 9 с помощью шпоночного соединения смонтирована чаша ротора 11. К нижней опоре 8 с помощью болтовых соединений присоединена ведомая звездочка 10 привода чаши ротора . Чаша ротора 11 равномерно разделена с помощью радиальных ребер 12 на шесть сегментов. Барабан 16 смонтирован с помощью поддерживающих подшипниковых опор 15, которые установлены на опорных кольцах 14 и жестко закреплены на стойках 13, присоединенных к раме 1 с помощью болтовых соединений. В верхней части к барабану 16 с помощью болтовых соединений присоединена ведомая звездочка 18 привода барабана 16, а к внутренней поверхности вверху закреплены шесть лопастей 19, предназначенных для увеличения циркуляции материала в верхней части столба материала 46, создаваемой высотой засыпки барабана 16 исходным материалом. В нижней части барабана 16 выполнены выпускные отверстия 17, предназначенные для эвакуации достигших определенных размеров частиц, образовавшихся в процессе их взаимодействия с перегородками 12, лопастями 19 и друг с другом.
Ниже уровня поверхности рамы 1 установлен конвейер 20 (ленточный, скребковый или пластинчатый) для непрерывного удаления образовавшегося материала в результате самоизмельчения (фиг. 1, 2).
На опорных кольцах 14 установлены упоры 23, жестко связанные с опорными кольцами 14, а в каждом из них выполнено квадратное отверстие. Это обеспечивает перемещение винта 21 строго в горизонтальном направлении при навинчивании гайки 22 на крышку 24, прикрепленную к упору 23 с помощью винтовых соединений (фиг. 1). Дистанционное кольцо 25, установленное внутри гайки 22 и закрепленное в нем с помощью винтов, служит для передачи усилия на винт 21 при его перемещении в вертикальном направлении. К наружной поверхности винта 21 прикреплена вилка 27, внутри которой на оси 26 смонтирован радиально-упорный подшипник 28 закрытого типа для исключения попадания измельченных частиц в полость подшипника 28. Радиально-упорный подшипник 28 своими боковыми поверхностями наружной обоймы 45 сопряжен с канавкой 44, выполненной на наружной поверхности барабана 16, а своей торцевой поверхностью опирается на внешнюю поверхность канавки барабана 16. Это позволяет наружной обойме 45 радиально-упорного подшипников 28, перемещаясь в горизонтальном направлении и соприкасаясь с наружной поверхностью барабана 16, воспринимать вертикальную нагрузку от веса материала, находящегося в барабане 16 и ведомой звездочки 18. Перемещение винтов 21 в горизонтальном направлении и введение наружной обоймы 45 подшипника 28 в канавку 44 позволяет регулировать положение барабана 16 в вертикальной плоскости. Это позволит обеспечить соосность вращения барабана 16 и чаши ротора 11 и за счет этого уменьшить вибрацию барабана 16 и всей мельницы динамического самоизмельчения. Для перегрузки вышедшего за внешние пределы барабана 16 измельченного материала, а также и обеспечения надежного уплотнения чаши ротора 11, на мельнице динамического измельчения смонтирован наклонный лоток 30 (фиг. 2). Наклонный лоток 30 состоит из правого 31 и левого 32 полуднища, присоединенных с помощью болтовых соединений к поперечной пластине 33 и прижимному сегменту 34 (фиг. 3). На правом 31 и левом 32 полуднище установлены правый 35 и левый 36 борта, служащие для исключения просыпание измельченного материала через бока правого 31 и левого 32 полуднища.
Уплотнение вращающейся чаше ротора 11 осуществляется с помощью правого 37 и левого 38 полукольца, между которыми располагается войлочный пыльник 39, который обеспечивает плотное прилегание его к наружной поверхности вращающейся чаши ротора 11 (фиг. 3). Фиксированное положение пыльника 39 осуществляется путем прижатия правого 37 и левого 38 полукольца с помощью болтовых соединений к правому 31 и левому 32 полуднищу. На правом 31 и левом 32 полуднищах с помощью болтовых соединений смонтирована капсула 40, состоящая из правой 41 и левой 42 полукапсул (фиг. 3). При этом боковой зазор между краями правой 41 и левой 42 полукапсулами Δ не превышает 0,1-0,2 мм, что не позволит произойти утечке пылеобразных частиц, а расположение полукапсул на правом 31 и левом 32 полуднищах позволяет осуществить отбортовку эвакуируемых из барабана 16 и исключить попадание частиц материала в область сопряжения конической поверхности чаши ротора 11 с правым 31 и левым 32 полуднищами и этим обеспечить попадание измельченных частиц материала непосредственно на наклонный лоток 30.
Наклонный лоток 30 закреплен под углом 40÷50 градуса к горизонтальной плоскости на стойках 13. Боковые области между двумя соседними стойками 13 ограждены боковыми бортами 43, жестко закрепленными на стойках 13 и упорными кольцами 14 (фиг. 3).
Кинематические передачи верхней и нижней ветви замкнутого контура мельницы динамического самоизмельчения могут быть цепными, как показано на схеме, ременными или зубчатыми.
При этом кинематические передачи верхней и нижней ветви замкнутого контура выполнены таким образом, что передаточные отношения между вертикальным валом 4 и чашей ротора 11, этим же вертикальным валом 4 и барабаном 16 не равны между собой.
Ввиду этого при передаче разных по величине крутящих моментов по ветвям замкнутого контура к чаше ротора 11 и барабану 16 приведет к деформации (скручиванию) вертикального вала 4 и накапливанию в нем потенциальной энергии, которая при работе машины будет использоваться для дополнительного силового воздействия на измельчаемый материал, находящийся в полости барабана 16 при его циркуляции.
Мельница динамического самоизмельчения данной конструкции работает следующим образом.
Первоначально исходный материал загружается в барабан 16 мельницы динамического самоизмельчения. Далее включают электродвигатель 2, обеспечивая вращение вертикального вала 4, на котором смонтированы ведущие звездочки 5 и 7 привода чаши ротора 11 и барабана 16. При. этом вращение с помощью цепных передач по ветвям замкнутого контура передается ведущими звездочкам 5 и 7 на ведомые звездочки 10 и 18 привода чаши ротора 11 и барабана 16.
Разные передаточные отношения в нижней и верхней ветви замкнутого контура мельницы динамического самоизмельчения, получаемых переустановкой ведущих звездочек 5 и 7 с разным числом на них зубьев, приводят к возникновению дополнительного напряжения в кусках материала, попавшего в зону контакта восходящих частиц, находящихся в рабочей зоне чаши ротора 11 и других, опускающихся вниз под действием собственного веса к границе соприкосновения их с рабочей поверхностью чаши ротора 11. Этим обеспечивается измельчение в верхней части столба материала 46 соприкасающихся частиц и кусков материала с повышенным контактным напряжением при интенсивном их перемешивании за счет их взаимодействия с лопастями 19.
При вращении чаши ротора 11 куски и частицы измельчаемого материала, находящиеся в полости барабана 16, начинают перемещаться к его периферии под действием центробежных сил, создаваемых воздействием рабочих поверхностей радиальных ребер 12 при вращении чаши ротора 11, одновременно прижимаясь к радиальным ребрам 12.
Попав в активную зону, куски и частицы измельчаются за счет ударов, скалывания и истирания. Частицы материала, соразмерные с размерами выпускных отверстий 17, выполненных в боковой стенке барабана 16, эвакуируются за счет центробежных сил через эти отверстия за пределы вращающегося барабана 16. Частицы материала крупнее размеров выпускных отверстий 17, выполненных в боковой стенке барабана 16, вновь совершают движение в нем по восходящей тороидальной траектории и далее вместе с исходным кусковым материалом и частично измельченным ранее опускаются в рабочую зону, находящуюся над чашей ротора 11. При этом происходит разрушение кусков материала за счет сочетания способов разрушения материала - удара, раскалывания и истирания.
Эвакуируемые из барабана 16 частицы, образовавшиеся в процессе измельчения, не попадают в зону, примыкающую к конусной поверхности чаши ротора 11, чему препятствуют установленные на правом 31 и левом 32 полуднище правая 41 и левая 42 полукапсула. Выходящие за внешние пределы барабана 16 измельченные частицы за счет своей силы тяжести опускаются на лоток 30, где за счет этой силы по наклонной поверхности перетекают вниз и перегружаются на транспортное средство непрерывного действия 20 и перемещаются с его помощью на последующие машины технологической цепочки получения готового продукта (фиг. 2).
Технико-экономическим результатом мельницы динамического самоизмельчения повышение его производительности, работоспособности и надежности.