ДВУХКАСКАДНАЯ 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 уровня техники известно техническое решение для измельчения материала, оформленное как патент на полезную модель №122910 «Двухкаскадная мельница динамического самоизмельчения», опубл. 20.12. 2012. Бюл. №35.
Недостатком этого конструкторского решения являются низкая производительность и высокие энергозатраты из-за образования застойных зон и невозможности обеспечить интенсификацию процесса путем регулирования угловых скоростей чаш ротора.
За прототип принято техническое решение, оформленное как патент на изобретение №2577631 «Двухкаскадный измельчитель материала», опубл. 20.03.2016, Бюл. №8
К недостаткам этого технического решения является относительно высокие энергозатраты из-за использования для разрушения частиц измельчаемого материала только кинетической энергии частиц, движущихся в полости цилиндрического корпуса по тороидальной траектории под воздействием перегородок вращающегося чашеобразного ротора.
Задачей заявляемого технического решения является снижение энергозатрат за счет использования для разрушения кусков и частиц измельчаемого материала не только кинетической энергии чашеобразных роторов 1-го и 2-го каскада, но и потенциальной энергии, образующейся при деформации (скручивании) валов, кинематически связанных с верхней и нижней ветвью приводов чашеобразных роторов и цилиндрических корпусов.
Поставленная задача решается следующим образом.
Двухкаскадная мельница динамического самоизмельчения, включающая раму, верхний и дополнительный цилиндрические корпуса, шкивы, подшипниковые узлы, верхний и дополнительный чашеобразные роторы, имеющие параболические боковые поверхности с выполненными в них выпускными отверстиями, перегородки, электродвигатель, клиноременные передачи отличается тем, что на валу электродвигателя смонтировано коническое зубчатое колесо, соединенное через конические зубчатые шестерни с верхним и дополнительным валом, которые связанны через клиноременные передачи с верхним и дополнительным чашеобразными роторами, верхним и дополнительным цилиндрическим корпусами
Предлагаемое устройство поясняется фиг. 1, на которых изображена двухкаскадная мельница динамического самоизмельчения.
Двухкаскадная мельница динамического самоизмельчения включает электродвигатель 1, закрепленный на раме 41, верхний 16 и дополнительный цилиндрический корпус 29. На валу электродвигателя 1 с помощью шпоночного соединения смонтировано коническое зубчатое колесо 2, через которое с помощью конических зубчатых шестерен 3 и 9 крутящие моменты передаются на верхний 4 и дополнительный вал 10. Вал 4 и дополнительный вал 10 смонтированы в верхнем 5 и нижнем 6 подшипниковых узлах, а дополнительный вал 10 соответственно в верхнем 11 нижнем 12 подшипниковых узлах.
На верхнем конце вала 4 с помощью шпоночного соединения присоединен ведущий 7 шкив привода цилиндрического корпуса 16, а к нижней части вала 4 также с помощью шпоночного соединения присоединен ведущий шкив 8 привода чашеобразного ротора 22. К верхней части дополнительного вала 10 с помощью шпоночного соединения присоединен ведущий шкив 26 привода дополнительного цилиндрического корпуса 29, а к нижней его части также с помощью шпоночного соединения присоединен ведущий шкив 13 привода дополнительного чашеобразного ротора 35.
К верхней части цилиндрического корпуса 16 с помощью болтовых соединений присоединен ведомый шкив 14 привода цилиндрического корпуса 16, в котором выполнен выступ 17, опирающийся на подшипник 19 и опору 18. В ведомом шкиве 14 выполнено коническое отверстие 15, служащее для загрузки исходного материала в цилиндрический корпус 16. Чашеобразный ротор 22 смонтирован в подшипниковом узле 23, а на его ступице жестко закреплен ведомый шкив 21 привода чашеобразного ротора 22. Боковая поверхность чашеобразного ротора 22 выполнена гиперболической для придания движению измельчаемого материала траектории, близкой к форме боковых поверхностей чашеобразного ротора 22. Чашеобразный ротор 22 с помощью ребер 24 равномерно разделен на шесть секторов. В боковой поверхности чашеобразного ротора 22 выполнены выпускные отверстия 20, служащие для эвакуации из него достигших определенных размеров частиц, измельченных в результате перемещения по тороидальной траектории внутри его полости.
верх1
нижн1
Кинематические передачи верхней 39 и нижней 40 ветви выполнены с кинематическим несоответствием относительно друг друга, т.е. i≠i.
К раме 41 присоединен промежуточный лоток 25, служащий для перегрузки измельченного и эвакуированного материала из чашеобразного ротора 22 в дополнительный цилиндрический корпус 29. Этот материал поступает в дополнительный цилиндрический корпус 29 через отверстие 28 промежуточного лотка 25. К промежуточному лотку 25 с помощью болтовых соединений присоединен защитный кожух 44, служащий для исключения попадания на клиновой ремень измельченного материала, выгружаемого из выпускных отверстий 20.
К верхней части дополнительного цилиндрического корпуса 29 с помощью болтовых соединений присоединен ведомый 27 шкив привода дополнительного цилиндрического корпуса 29, в котором выполнен дополнительный выступ 30, опирающийся на дополнительный подшипник 31 и на дополнительную опору 32. В ведомом шкиве 27 выполнено коническое отверстие 28, служащее для перегрузки измельченного материала 1-го каскада в дополнительный барабан 29.
Дополнительный чашеобразный ротор 35 смонтирован в подшипниковом узле 37, а на его ступице жестко закреплен ведомый шкив 34 привода дополнительного чашеобразного ротора 35. Дополнительный чашеобразный ротор 35 имеет боковую гиперболическую поверхность для придания движению измельчаемого материала к траектории, близкой к форме боковых поверхностей дополнительного чашеобразного ротора 35. Дополнительный чашеобразный ротор 35 с помощью перегородок 36 равномерно разделен на шесть секторов.
В нижней части дополнительного чашеобразного ротора 35 выполнены выпускные отверстия 33, служащие для эвакуации из дополнительного чашеобразного ротора 35 достигших определенных размеров частиц, измельченных в результате перемещения по тороидальной траектории внутри его полости.
верх2
нижн2.
Кинематические передачи верхней 42 и нижней 43 ветви замкнутого контура выполнены с кинематическим несоответствием относительно друг друга, т.е. i≠i
(
Ниже дополнительного чашеобразного ротора 35 установлена сборная емкость 38, служащая для аккумулирования измельченного в чашеобразном роторе 35 материала. Работа двухкаскадной мельницы динамического самоизмельчения осуществляется следующим образом.
Первоначально в цилиндрический корпус 16 через загрузочное отверстие 15 загружается исходный материал. Далее производится включение электродвигателя 1, в результате чего через ведущее коническое зубчатое колесо 2, конические зубчатые шестерни 3 и 9 приводятся во вращение вал 4 и дополнительный вал 10. Через вал 4 с помощью ведущих шкивов 7 и 8, ведомых шкивов 14 и 21 приводятся во вращение цилиндрический корпус 16 и чашеобразный ротор 22.
Одновременно с помощью конических зубчатых шестерен 3 и 9 приводятся во вращение дополнительные ведущие шкивы 26 и 13, ведомые шкивы 27 и 34, а также дополнительный цилиндрический корпус 29 и дополнительный чашеобразный ротор 35.
В начальный период вращения чашеобразного ротора 22 куски материала, загруженные через загрузочное отверстие 15 в цилиндрический корпус 16, начинают перемещаться к его периферии под действием центробежной силы, одновременно прижимаясь к перегородкам 24.
Попав в активную зону измельчения 45 1-го каскада, эти куски измельчаются за счет ударов, скалывания и истирания их между собой. Частицы материала крупнее размера выпускных отверстий 20 в чашеобразном роторе 22, совершают движение в рабочей зоне 45 вращающегося цилиндрического корпуса 16 по восходящей тороидальной линии и далее вместе с исходным материалом опускаются в ее (активную) рабочую зону 45. При передаче разных по величине крутящих моментов по верхней 39 и нижней 40 ветви замкнутого контура из-за их кинематического несоответствия происходит деформация (скручивание) вала 4 и возникает потенциальная энергия, что приводит к дополнительному силовому воздействия на измельчаемые частицы материала, интенсивному их разрушению и снижению энергозатрат.
t
Одна часть частиц материала, соразмерная с размерами боковых отверстий 20, выполненных в боковой плоскости верхнего чашеобразного ротора 22, выводится за счет центробежной силы через эти отверстия, и попадают в перегрузочный лоток 25 и далее под действием силы тяжести уже предварительно измельченные частицы перетекают через лоток 25 в дополнительный цилиндрический корпус 29. Попав в дополнительный цилиндрический корпус 29 и располагаясь над ним, эти частицы подвергаются воздействию перегородок 36.
В дополнительном цилиндрическом корпусе 29 (2-м каскаде) предварительно измельченные частицы материала 1-го каскада аналогично, как в цилиндрическом корпусе 16 начинают перемещаться к его периферии под действием центробежных сил, одновременно прижимаясь к нижним перегородкам 36. В дополнительном цилиндрическом корпусе 29 предварительно измельченный материал, попав в активную зону 46, продолжают измельчаться за счет ударов, скалывания и истирания. Частицы материала крупнее размера выходных отверстий 33 в боковой поверхности дополнительного чашеобразного ротора 35, совершают движение в рабочей зоне 46 дополнительного цилиндрического корпуса 29 по восходящей тороидальной траектории. При передаче разных по величине крутящих моментов по верхней 42 и нижней 43 ветви замкнутого контура из-за их кинематического несоответствия происходит деформация (скручивание) дополнительного вала 10 и возникает потенциальная энергия, что приводит к дополнительному силовому воздействия на измельчаемые частицы материала, интенсивному их разрушению и снижению энергозатрат.
При этом частицы материала, имеющие размеры меньше, чем в выпускных отверстиях 34 дополнительного чашеобразного ротора 35, выводятся из дополнительного цилиндрического корпуса 35 и аккумулируются в приемной емкости готового продукта 38.
Технико-экономическим результатом предлагаемого устройства являются снижение энергозатрат за счет дополнительного силового воздействия на измельчаемые частицы в 1-ом и 2-ом каскаде двухкаскадной мельницы динамического самоизмельчения из-за возникновения потенциальной энергии в вале 4 и в дополнительном вале 10 в результате их деформации.