ВИБРАЦИОННАЯ МЕЛЬНИЦА

Полезная модель относится к устройствам для тонкого помола различных материалов и может быть использована в различных отраслях промышленности: строительной, горнорудной, энергетической, химической.
Известна конструкция вибрационной мельницы, содержащая помольную трубу с помольными телами, которая установлена с помощью упругих элементов на неподвижном основании и снабжена двумя дебалансными виброприводами, выполненными с возможностью независимого изменения угловой скорости и направления вращения, дебалансные виброприводы установлены диаметрально противоположно относительно боковых стенок помольной трубы в плоскости поперечной симметрии помольной трубы, оси вращения дебалансов расположены перпендикулярно плоскости поперечной симметрии помольной трубы (патент РФ на изобретение №2501608, МПК В02С 19/00, опубл. 20.12.2013, бюл. №35).
Недостатком известной конструкции вибрационной мельницы является большие динамические нагрузки на упругие элементы и опорную раму особенно при пуске, остановке и резонансном режиме работы, что приводит к преждевременному износу составных элементов дебалансных виброприводов.
Известна так же конструкция вибрационной мельницы, выбранная в качестве прототипа, содержащая цилиндрическую помольную камеру, заполненную мелющими телами, установленную с помощью упругих элементов на неподвижном основании, жестко соединенную с боковыми дебалансными виброприводами, расположенными на ее диаметрально противоположных сторонах в плоскости поперечной симметрии помольной камеры выполненными с возможностью независимого изменения угловой скорости и направления вращения дебалансов, масса которых может изменяться, оси вращения боковых дебалансных виброприводов расположены перпендикулярно плоскости поперечной симметрии помольной камеры, боковые дебалансные виброприводы смещены в разные стороны относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести помольной камеры, в нижней части помольной камеры установлен дополнительный дебалансный вибропривод с возможностью независимого изменения угловой скорости и направления вращения, ось вращения которого расположена на вертикальной оси, проходящей через центр тяжести (центр симметрии) помольной камеры (патент РФ на изобретение №2637215 С1, МПК В02С 19/16; 17/00; опубл. 01.12.2017, бюл. №34).
Недостатком прототипа является неуравновешенность всей конструкции вибромельницы, ввиду отсутствия демпфирующих упругих элементов, противодействующих динамическим усилиям, возникающим от работы боковых вибраторов, расположенных на разных уровнях относительно горизонтальной оси помольной камеры, что приводит к преждевременному износу валов дебаласных виброприводов.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: цилиндрическая помольная камера, заполненная мелющими телами, установленная с помощью упругих элементов на неподвижном основании, жестко соединенная с боковыми дебалансными виброприводами, расположенными на ее противоположных сторонах в плоскости поперечной симметрии помольной камеры, смещенные в разные стороны относительно горизонтальной оси, проходящей через центр симметрии помольной камеры и нижним дебалансным виброприводом выполненными с возможностью независимого изменения угловой скорости и направления вращения дебалансов, масса которых может изменяться, оси вращения боковых дебалансных виброприводов расположены перпендикулярно плоскости поперечной симметрии помольной камеры.
Полезная модель направлена на уменьшение износа составных частей вибрационной мельницы за счет снижения боковых динамических нагрузок на ее конструкцию.
Это достигается тем, что вибрационная мельница содержит цилиндрическую помольную камеру, заполненную мелющими телами, установленную с помощью упругих элементов на неподвижном основании, жестко соединенную с боковыми дебалансными виброприводами, расположенными на ее диаметрально противоположных сторонах в плоскости поперечной симметрии помольной камеры, смещенными в разные стороны относительно горизонтальной оси, проходящей через центр симметрии помольной камеры и нижним дебалансным виброприводом. Дебалансные виброприводы выполненны с возможностью независимого изменения угловой скорости и направления вращения дебалансов, масса которых может изменяться, оси вращения боковых дебалансных виброприводов расположены перпендикулярно плоскости поперечной симметрии помольной камеры. В предложенном техническом решении цилиндрическая помольная камера снабжена боковыми упругими элементами, установленными с противоположной стороны каждого из боковых дебалансных виброприводов, а оси боковых упругих элементов проходят через оси вращения боковых дебалансных виброприводов.
Полезная модель поясняется чертежом, где представлена схема поперечного сечения помольной камеры вибрационной мельницы.
Вибрационная мельница включает цилиндрическую помольную камеру 1, заполненную мелющими телами 2, например, шарами различного диаметра от 1 мм до 15 мм. Цилиндрическая помольная камера 1 установлена с помощью упругих элементов 3, 4, и боковых упругих элементов 5, 6, например, пружин, на неподвижном основании 7. С помольной камерой 1 жестко соединены, например, сваркой, боковые 8 и 9, а также нижний 10 дебалансный вибропривод, выполненные с возможностью независимого изменения угловой скорости ω1, ω2, ω3 и направления вращения. Оси В и D вращения боковых дебалансных виброприводов 8 и 9 соответственно смещены от горизонтальной оси О помольной камеры 1 в противоположные стороны, соответственно, вверх и вниз. При этом боковой упругий элемент 5, закрепленный между основанием 7 и корпусом помольной камеры 1, расположен с противоположной стороны от бокового дебалансного вибропривода 8. При этом ось А упругого элемента 5 проходит через ось В вращения бокового дебалансного вибропривода 8. Боковой упругий элемент 6, закрепленный между основанием 7 и корпусом помольной камеры 1, расположен с противоположной стороны бокового дебалансного вибропривода 9. Ось С бокового упругого элемента 6 проходит через ось D вращения бокового дебалансного вибропривода 9. Ось Е вращения нижнего дебалансного вибропривода 10 расположена на вертикальной оси N цилиндрической помольной камеры 1.
В верхней части помольной камеры 1 расположен загрузочный патрубок 11, прикрепленный к помольной камере 1, например, с помощью сварки. Для разгрузки готового продукта в нижней части помольной камеры 1 расположен разгрузочный патрубок (на схеме не показан).
Предлагаемая вибрационная мельница работает следующим образом.
В исходном положении помольная камера 1 загружается набором мелющих тел 2, например, шарами размером от 1 мм до 15 мм. Включаются приводы дебалансных виброприводов 8, 9, 10, которые выполнены с возможностью независимого изменения угловой скорости ω1, ω2, ω3 и направления вращения. Мелющие тела 2 в помольной камере 1 совершают сложно-пространственное движение, относительно собственных центров масс, относительно внутренней поверхности помольной камеры 1 и относительно центра тяжести F.
Затем в помольную камеру 1 через загрузочный патрубок 11 подается измельчаемый материал, например, песок. Частицы измельчаемого материала заполняют пространство между мелющими телами. Измельчение происходит за счет ударных, истирающих и раздавливающих нагрузок. Одновременное воздействие дебалансных виброприводов 8, 9, 10 на помольную камеру 1 создает неоднородное поле скоростей и кинетических энергий в мелющей
среде создает условия селективности процесса измельчения частиц материала. По мере уменьшения размера частиц они перемещаются в нижнюю часть помольной камеры и выводятся через разгрузочный патрубок (на схеме не показан) из мельницы.
При установке упругих элементов 5 и 6, горизонтальные оси А и С, соответственно проходят через оси В и D, дебалансных виброприводов 8 и 9. При этом горизонтальные составляющие усилий, возникающих при вращении дебалансных виброприводов 8 и 9, амортизируются боковыми упругими элементами 5 и 6.
В связи с этим динамические нагрузки, возникающие от горизонтальных составляющих при работе виброприводов снижаются до минимума, либо вообще взаимокомпенсируются.
1
1
2
2
При отсутствии боковых упругих элементов 5 и 6 и вращении дебалансных виброприводов 8 и 9 в одном направлении, например слева направо возникает опрокидывающий момент, равный 2⋅(m⋅l+m⋅l) в результате чего усилие действующие на пружину 3 будет существенно больше, чем на пружину 4. Это приводит не только к неравномерному по амплитуде колебаниям упругих элементов 3 и 4, но и различным по величине динамическим нагрузкам, действующим на упругие элементы и основание 7.
При вращении дебалансных виброприводов 8, 9 в обратном направлении - справа налево характер нагрузок будет аналогичным, только на упругий элемент 4.
При вращении дебалансных виброприводов 8, 9 во встречных направлениях, например к центру F помольной камеры 1 характер действующих на упругие элементы 3, 4 изменится. Вертикальная результирующая сила возрастет до максимума, и она будет направлена вниз. Пружины "просядут", амплитуда колебаний помольной камеры 1 снизится.
При вращении дебалансных виброприводов 8, 9 в обратных направлениях от центра F корпуса 1 мельницы результирующая сила будет направлена вверх. Нагрузка на упругие элементы 3, 4 снизится, амплитуда колебаний помольной камеры 1 возрастет.
Во всех рассмотренных случаях направлений вращения дебалансных виброприводов 8, 9 возникают горизонтальные составляющие вибрационных усилий, направленные вдоль горизонтальной оси помольной камеры 1.
Предложенная конструкция полезной модели позволяет значительно снижать боковые динамические нагрузки на помольную камеру путем обеспечения уравновешенного режима движения вибрационной мельницы, что приводит к уменьшению износа ее составных частей и увеличению межремонтного периода вибрационного привода.