УРАВНОВЕШЕННАЯ ВИБРАЦИОННАЯ МЕЛЬНИЦА

Полезная модель относится к устройствам для тонкого помола различных материалов и может быть использовано в строительной, горнорудной, химической и энергетической промышленности.
Известна также конструкция вибрационной мельницы, содержащая помольную трубу с мелющими 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 приводного вала (патент РФ на изобретение №2501608, С2; МПК В02С 19/00, опубл. 20.12.2013, бюл. №35).
Недостатком известной конструкции вибрационной мельницы является повышенные динамические нагрузки на упругие элементы и конструкцию мельницы, что приводит к преждевременному износу элементов дебалансных виброприводов.
Известна конструкция вибрационной мельницы, выбранной в качестве прототипа, содержащая цилиндрическую помольную камеру, заполненную мелющими телами, установленную с помощью упругих элементов нанеподвижном 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 (центр симметрии) помольной камеры (патент РФ на изобретение №2637215, С1, МПК В02С 19/16, опубл. 01.12.2017, бюл. №34).
Недостатком прототипа является неуравновешенность механической системы, что приводит к чрезмерным динамическим нагрузкам на конструкцию вибрационной мельницы, в частности преждевременному износу валов дебалансных 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, каждый из которых состоит из валов с приводами, выполненными с возможностью независимого изменения угловой скорости и направления вращения дебалансов, выполненных с возможностью изменения массы.
Полезная модель направлена на уменьшения износа мельницы с вариативной амплитудно-частотной характеристикой движения помольной камеры мельницы за счет повышения динамического равновесия механической системы.
Это достигается тем, что уравновешенная 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 противоположных сторонах в плоскости поперечной симметрии помольной камеры. Дебалансные виброприводы состоят из валов с приводами, выполненными с возможностью независимого изменения угловой скорости и направления вращения дебалансов, выполненных с возможностью изменения массы. В предложенном решении упругие элементы установлены радиально на противоположных сторонах помольной камеры и симметрично относительно продольной и поперечной плоскостей, проходящих через центр симметрии помольной камеры, при этом коэффициент жесткости упругих элементов, расположенных ниже горизонтальной оси помольной камеры больше, чем коэффициент жесткости упругих элементов, расположенных выше горизонтальной оси помольной камеры.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена схема поперечного сечения динамически уравновешенной вибрационной мельницы.
Уравновешенная вибрационная мельница включает цилиндрическую помольную камеру 1, заполненную мелющими телами 2, например шарами различного диаметра от 1 мм до 15 мм. С помольной камерой 1 жестко соединены, например, сваркой, боковые дебалансные виброприводы 3 и 4, которые расположены на ее противоположных сторонах в плоскости поперечной симметрии помольной камеры 1. Каждый из дебалансных виброприводов 3 и 4 состоит из валов с приводами (на схеме не показаны), выполненные с возможностью независимого изменения угловой скорости и направления вращения, и дебалансов, выполненных с возможностью изменения массы.
Помольная камера 1 установлена с помощью упругих элементов 5, 6, 7 и 8, например пружин, на неподвижном основании 9. При этом упругие элементы 5 и 8 расположены выше центра симметрии Е помольной камеры 1, а упругие элементы 6 и 7 расположены ниже центра симметрии Е помольной камеры 1. Установка упругих элементов 5, 6, 7, 8, производится радиально на противоположных сторонах помольной камеры под симметричным углом к горизонтальной оси N и вертикальной оси F помольной камеры 1, при этом оси упругих элементов 5, 6, 7, 8 совпадают и проходят через центр помольной камеры Е.
Ось А бокового упругого элемента 5 совпадает с осью С бокового упругого элемента 7. Оси А и С проходят через центр Е симметрии помольной камеры 1 и установлены под углом к горизонтальной оси N помольной камеры 1. Ось D бокового упругого элемента 8 совпадает с осью В бокового упругого элемента 6 они проходят через центр Е симметрии помольной камеры 1.
Коэффициент жесткости упругих элементов 6 и 7, расположенных ниже центра Е симметрии помольной камеры 1, больше, чем коэффициент жесткости упругих элементов 5 и 8, расположенных выше центра симметрии Е помольной камеры 1. Очевидно, что упругие элементы 6 и 7, расположенные в нижней части помольной камеры 1 воспринимают большую нагрузку, чем упругие элементы 5 и 8, расположенные в верхней части помольной камеры 1. Для обеспечения равной амплитуды колебаний вибрируемых частей мельницы жесткость нижних упругих элементов 6 и 7 должна быть больше, чем упругих элементов 5 и 8.
Если коэффициент жесткости упругих элементов 6 и 7 будет меньше, чем упругих элементов 5 и 8, то в стационарном положении перед запуском виброприводов 3 и 4 помольная камера 1 "просядет", верхние упругие элементы 5 и 8 будут недогружены. Что создает условия разбалансированности и в процессе, работы приведет к неуравновешенным динамическим нагрузкам. Помольная камера будет, в процессе работы перемещаться на большую величину от центра Е симметрии вниз, чем ее перемещение относительно центра Е симметрии вверх. Помольная камера 1 будет "подниматься", что приведет к повышенным динамическим нагрузкам на упругие элементы 6, 7 и основание 9, а также элементы дебалансных виброприводов 3 и 4 и основание мельницы.
Если коэффициент жесткости пружин 6 и 7 будет больше, чем коэффициент жесткости пружин 5 и 8 при которой помольная камера 1 не будет "проседать" в стационарном положении то при включении дебалансных виброприводов 3 и 4 помольная камера 1 будет перемещаться на одинаковую величину вверх и вниз относительно центра Е симметрии. Режим работы (движения) помольной камеры 1 будет равномерный, уравновешенный.
Сверху помольной камеры 1 жестко, например, сваркой, закреплен загрузочный патрубок 10, а снизу закреплен разгрузочный патрубок 11.
Оси 12 и 13 вращения боковых дебалансных виброприводов 3 и 4 расположены перпендикулярно плоскости поперечной симметрии помольной камеры 1.
Уравновешенная вибрационная мельница работает следующим образом:
В помольную камеру 1 загружаются мелющие тела 2, например шары различного диаметра. Включаются дебалансные виброприводы 3 и 4 с закрепленными на осях 12 и 13 дебалансами, мелющие тела 2 в помольной камере 1 начинают сложно-пространственное движение, относительно собственных центров масс, относительно внутренней поверхности помольной камеры 1 и относительно центра Е симметрии помольной камеры 1.
В помольную камеру 1 через загрузочный патрубок 10 подается измельчаемый материал, например, песок. Частицы измельчаемого материала заполняют пустоты между мелющими телами. Измельчение осуществляется за счет ударных, раздавливающих и истирающих нагрузок. По мере измельчения готовой продукции перемещается в нижнюю часть помольной камеры 1 и выводится через разгрузочный патрубок 11.
Установка упругих элементов 5 и 8 в верхней части помольной камеры 1 ограничивает перемещение помольной камеры 1 вверх, что также способствует уравновешиванию работы вибрационной мельницы и снижению динамических нагрузок на упругие опоры 5, 6, 7, 8, а также элементы дебалансных виброприводов 3, 4 и основание мельницы 9.
Оси А, С упругих элементов 5 и 7, а также оси В, D упругих элементов 6 и 8 совпадают и проходят через центр Е симметрии помольной камеры 1. Если оси А и С либо оси В и D не совпадают и не проходят через центр Е симметрии помольной камеры 1, то возникает крутящий момент относительно вертикальной оси F, помольную камеру 1 начнет "бить" вправо, влево, что вызовет значительные динамические нагрузки на всю конструкцию вибрационной мельницы. Оси А, С и В, D должны быть установлены под равным углом к продольной и поперечной плоскости проходящих через центр симметрии помольной камеры. Если оси, например, А, С будут установлены под различными углами к горизонтальной оси N, это так же вызовет дисбаланс вибрационной системы, и помольная камера 1 и основание мельницы будут воспринимать динамические нагрузки.
При применении коэффициент жесткости пружин 6 и 7 больше, чем коэффициент жесткости пружин 5 и 8 при включении дебалансных виброприводов 3 и 4 помольная камера 1 перемещается на одинаковую величину вверх и вниз относительно центра Е симметрии. Режим работы (движения) помольной камеры 1 получается равномерный, уравновешенный.
Предложенное техническое решение обеспечивает устойчивый режим работы вибрационной мельницы, исключает динамические нагрузки на упругие опоры, элементы дебалансных виброприводов и основание, что повышает эксплуатационную надежность мельницы, снижает износ элементов дебалансного вибропривода и в целом позволяет варьировать режим работы мельницы за счет использования более широкого диапазона амплитудно-частотной характеристики движения вибрационной мельницы, что приведет к росту ее производительности.