Мельница динамического самоизмельчения

Заявленное техническое решение относится к дробильно-обогатительному оборудованию для измельчения полезных ископаемых, а также может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности в угольной, рудной, металлургической промышленности и в промышленности строительных материалов.
Из предшествующего развития технических решений в области измельчительного оборудования известно техническое решение для динамического самоизмельчения материала RU 2064287 C1, B02C 13/14, 20.07.1994, содержащее вертикальный цилиндрический корпус, соосно с ним расположенный вал, установленный в подшипниковых опорах, в нижней части вал соединен с приводом, в верхней части - с чашеобразным ротором, имеющим форму полного перевернутого полого усеченного конуса.
Известно также другое изобретение SU 1308382 A1, B02C 113/14, опубл. 07.05.1987 г., которое содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус соосно с ним установленными перегородками и ситами, сосуд, смонтированный под чашеобразным ротором, и сообщен каналами с полостью последнего для подачи транспортируемого агента.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению, принятому за прототип, является «Измельчитель динамического самоизмельчения», патент на изобретение РФ № 2465960 C2, опубл. 10.11.2012, бюл. № 31.
Недостатком этого измельчительного устройства являются относительно низкая производительность.
Задачей заявляемого технического решения является повышение производительности за счет интенсификации взаимодействия кусков и частиц при их циркуляции в барабане мельницы динамического самоизмельчения.
Технический результат достигается тем, что мельница динамического самоизмельчения, включающая приводной двигатель, подшипниковые узлы, клиноременные передачи, шкивы, барабан, чашу ротора, загрузочные отверстия и ребра, отличается тем, что ребра, смонтированные внутри чаши ротора, имеют наклон между их рабочей поверхностью и осью вращения чаши ротора в пределах 2÷40° в сторону, совпадающую с направлением вращения чаши ротора и барабана.
Предлагаемое устройство поясняется фиг. 1, 2 и 3, на которых изображена мельница динамического самоизмельчения.
Мельница динамического самоизмельчения содержит вертикально расположенный цилиндрический барабан 1, смонтированный на оси 14 с помощью верхнего 9, нижнего 11 подшипникового узла и дистанционной втулки 12, а также приводной двигатель 2, на нижнем 3 и верхнем 5 концах вала которого с помощью шпоночных соединений смонтированы ведущие шкивы 4 и 6 привода чаши ротора 7 и привода барабана 1.
Чаша ротора 7 смонтирована с помощью дополнительного 8 и нижнего подшипникового узла 11, а на ее ступице жестко закреплен ведомый шкив 10 привода чаши ротора 7. Вращение чаши ротора 7 осуществляется через нижнюю клиноременную передачу, ведущий 4 и ведомый 10 шкивы привода чаши ротора 7.
В нижней части барабана 1 выполнены выпускные отверстия 15, служащие для выпуска достигших определенных размеров частиц измельчаемого материла за его пределы и аккумулирования его в приемном бункере 18 или последующем транспортном устройстве (фиг. 1).
К верхней части барабана с помощью болтовых соединений присоединен ведомый шкив 16 привода барабана 1.
Крутящий момент от приводного двигателя 2 к барабану 1 осуществляется с помощью верхней клиноременной передачи через ведущий шкив 6 привода барабана 1, смонтированный с помощью шпоночного соединения на верхнем конце вала 5 приводного двигателя 2, и ведомый шкив 16 привода барабана 1, смонтированный на нем с помощью болтовых соединений.
Для загрузки исходного материала в верхней части барабана 1 выполнены четыре загрузочных отверстия 17.
Кинематические передачи от приводного двигателя 2 к чаше ротора 7 (нижняя ветвь) и барабану 1 (верхняя ветвь) замкнутого контура могут быть любого типа: клиноременные, как в данном примере, зубчатые, цепные с использованием других передач: винтовых, червячных и т.д.
верх
нижн
При этом передаточные отношения в верхней и нижней ветвях замкнутого контура выполнены таким образом, что они не равны между собой, т.е. i≠i.
Для устранения попадания пылеобразных частиц в верхний подшипниковый узел 9, образующихся при измельчении материала, на нижней части ведомого шкива 16 привода барабана 1 с помощью болтовых соединений установлена крышка 13.
Чаша ротора 7 равномерно разделена с помощью ребер 19 на шесть сегментов (фиг. 2). Причем ребра 19, смонтированные внутри чаши ротора 7, имеют наклон рабочей плоскости в сторону, совпадающую с направлением вращения чаши ротора 7 (фиг. 3).
Наклон ребер 19 в сторону, совпадающую с направлением вращения чаши ротора 7, и составляющий α=2÷40°, необходим для создания дополнительного напора на куски и частицы, циркулирующие в полости барабана 1 по тороидальной траектории. Это будет способствовать интенсификации взаимодействия их между собой при соприкосновении друг с другом, приводящей к возрастанию количества разрушившихся до определенного размера частиц в результате такого взаимодействия, что приведет к росту производительности мельницы динамического самоизмельчения.
Мельница динамического самоизмельчения данной конструкции работает следующим образом.
Первоначально через загрузочные отверстия 17 исходный материал порционно загружается в барабан 1. Далее включают приводной двигатель 2, от которого крутящий момент с помощью верхней и нижней клиноременных передач через ведущие 4 и 6 шкивы привода чаши ротора 7 и барабана 1 передается соответственно на ведомые 10 и 16 шкивы привода чаши ротора 7 и барабана 1, что приведет к вращению чаши ротора 7 и барабана 1 с разными угловыми скоростями.
При вращении чаши ротора 7 куски и частицы, находящиеся в его полости барабана 1, начинают перемещаться к ее периферии под действием центробежной силы, одновременно прижимаясь к рабочей поверхности наклонных ребер 19, и, попав в активную зону, измельчаются за счет ударов, скалывания и истирания. Частицы материала, соразмерные с размерами боковых отверстий 15, выполненные в стенке барабана 1, выводятся за счет центробежной силы через эти отверстия за пределы барабана 1 и попадают в приемный бункер 18 или на последующее транспортное средство.
При этом происходит разрушение кусков материала за счет сочетания операций дробления, скалывания и истирания.
Из-за разных передаточных отношений нижней и верхней ветвей замкнутого контура мельницы динамического самоизмельчения, получаемых установкой сменных шкивов 4 и 6 разных диаметров привода чаши ротора 7 и привода барабана 1, установленных на нижнем 3 и верхнем 5 концах вала приводного двигателя 2, происходит накопление и отставание за каждый оборот их угловых скоростей. Ввиду этого отставания формируется кинематическое несоответствие вращения барабана 1 и чаши ротора 7. Из-за кинематического несоответствия ветвей замкнутого контура появляется возможность использовать так называемую «циркулирующую» мощность замкнутого контура. При этом суммарная мощность на чаше ротора 7 будет превышать мощность на валу приводного двигателя 2. Это приведет к возникновению дополнительного напряжения в кусках материала, попавшего в зону контакта восходящих частиц, находящихся в чаше ротора 7, и других, опускающихся вниз под действием собственного веса к границе соприкосновения их с рабочей поверхностью чаши ротора 7. Этим обеспечивается измельчение соприкасающихся кусков и частиц материала с повышенным контактным напряжением при интенсивном их перемешивании.
После этого цикла процесс повторяется в такой же последовательности. Далее рабочий процесс многократно повторяется до достижения требуемой степени измельчения, вывода и аккумулирования в приемном бункере 18 измельченного материала через боковые отверстия 15, выполненные в барабане 1.
Ребра 19, наклоненные в своей верхней части в сторону, совпадающую с направлением вращения чаши ротора 7 и барабана 1, создают дополнительный напор движущимся кускам и частицам при их движении в полости барабана 1 по тороидальной траектории. Это будет приводить к их интенсивному разрушению при соприкосновении друг с другом, увеличением в единицу времени количества разрушенных частиц и росту производительности мельницы динамического самоизмельчения.
Технико-экономическим результатом предлагаемого устройства является повышение производительности при измельчении материала.