УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
DEVICE FOR GRINDING OF LOOSE MATERIALS

Изобретение относится к технике измельчения твердых материалов и может найти применение в строительной, химической, металлургической промышленностях, а также в сельскохозяйственном производстве.
Известна трубная мельница (а.с. №1733086, кл. В02С 17/02, опубл. БИ №18, 15.05.1992), содержащая барабан, загрузочное, разгрузочное приспособления и привод, смонтированный на раме, подвешенной посредством резинокордных пневмобаллонов к станине, боковая поверхность каждой секции барабана выполнена поочередно соединенными прямоугольниками и параллелограммами с образованием по торцам секций квадрата, при этом квадрат каждой последующей секции повернут относительно квадрата предыдущей на угол 90° с образованием на поверхности барабана непрерывных зигзагообразных линий с постоянным по длине барабана шагом и с постоянным по размерам проходным сечением барабана.
Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность измельчения и ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что измельчение производится с практически постоянным продольным и поперечным сечением барабана от загрузки к выгрузке и недостаточной интенсивностью смешивания и недостаточной интенсивностью взаимодействия частиц материала друг с другом, а также необходимость создания наклона барабана для транспортировки материала от загрузки к выгрузке.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является барабанная мельница (патент №2209669, кл. В02С 17/04, опубл. БИ №22, 10.08.2003), содержащая барабан, загрузочное, разгрузочное приспособления и привод, смонтированный на раме, подвешенной посредством резинокордных пневмобаллонов к станине, каждая секция барабана собрана из четырехугольников, выполненных из большого и малого прямоугольников и двух одинаковых трапеций, нижние основания которых равны боковой стороне большого прямоугольника, а верхние основания равны боковой стороне малого прямоугольника, при этом боковые стороны трапеций равны остальным двум сторонам большого и малого прямоугольников с образованием по торцам секций разнонаклоненных в разные стороны и к оси секций квадратов, образуя при этом ломаный спиральной формы тоннель с прямоугольным проходным сечением и с прерывистыми зигзагообразной формы ломаными винтовыми линиями.
Недостатком известного устройства является ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что измельчение производится с практически постоянным продольным и поперечным сечением барабана от загрузки к выгрузке и недостаточной интенсивностью смешивания и недостаточной интенсивностью взаимодействия частиц материала друг с другом, недостаточной интенсивностью измельчения, а также необходимость создания наклона барабана для перемещения материала от загрузки к выгрузке.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей за счет образования по периметру барабана многозаходной условно конической винтовой поверхности и направленных навстречу друг другу четырех ломаных конических винтовых линий основного направления и двух ломаных винтовых линий противоположного направления с увеличивающимся не только шагом винтовых линий, но и площадью поперечного сечения барабана от загрузки к выгрузке.
Техническое решение достигается тем, что в устройстве для измельчения сыпучих материалов, содержащее многосекционный барабан, каждая секция которого собрана из четырехугольников с образованием по торцам секций квадрата, повернутого относительно квадрата предыдущей секции на 90°, выполненных из большого и малого прямоугольников и двух одинаковых трапеций, нижние основания которых равны боковой стороне большого прямоугольника, а верхние основания равны боковой стороне малого прямоугольника, при этом боковые стороны трапеций равны остальным двум сторонам большого и малого прямоугольников с образованием по торцам секций разнонаклоненных в разные стороны и к оси секций квадратов, образуя при этом ломаный спиральной формы тоннель с прямоугольным проходным сечением, загрузочное, разгрузочное приспособления и привод, смонтированный на раме, подвешенной посредством резинокордных пневмобаллонов к станине, согласно изобретению секции выполнены разными по форме и размерам, увеличивающимися от загрузки к выгрузке, соединены последовательно и поочередно, при этом первая секция выполнена из двух подсекций, одна из которых смонтирована из двух больших разносторонних треугольников, соединенных своими основаниями с боковыми сторонами большой равносторонней трапеции, а вторая подсекция смонтирована из малой равносторонней трапеции, к боковым сторонам которой присоединены своими меньшими боковыми сторонами два малых разносторонних треугольника, основания которых равны большим боковым сторонам треугольников первой подсекции, которыми подсекции соединены друг с другом, причем верхние основания трапеций двух подсекций равны друг другу и равны малым боковым сторонам треугольников первой подсекции с образованием малого входного отверстия секции, а нижние основания трапеций равны друг другу и равны большим боковым сторонам треугольников второй подсекции с образованием большого выходного отверстия секции, к которому присоединена вторая секция, выполненная в виде прямой треугольной призмы, образованной сечением куба по диагонали.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого устройства для измельчения сыпучих материалов.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что за счет увеличения проходного сечения барабана от загрузки к выгрузке, т.е. условно конической формы барабана, нарушается стационарность движения измельчаемого материала и мелющих тел, повышается производительность и эффективность измельчения и обеспечивается их перемещение от загрузки к выгрузке, расширяются технологические возможности.
Новизна усматривается в том, что элементы, из которых собраны секции и подсекции, разные по форме и размерам, поэтому интенсивность смешивания возрастает, так как эти элементы, работая как полки, захватывают разные по объему порции измельчаемого материала и мелющих тел и, направляя их навстречу друг к другу и к стенкам барабана, нарушают стационарность их движения, повышают производительность и эффективность измельчения, расширяют технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что так как количество заходов винтовых ломаных линий основного направления в два раза больше, чем количество винтовых ломаных линий противоположного направления и шаг этих винтовых линий увеличивается от загрузки к выгрузке, то обеспечивается не только интенсификация смешивания, энергоемкости и частоты взаимодействия частиц материла, но и их транспортировка от загрузки к выгрузке, расширяются технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что центры симметрии каждого поперечного сечения барабана по его длине смещены относительно не только друг друга, но и относительно оси вращения барабана, что обеспечивает значительное увеличение энергоемкости, интенсивности и частоты взаимодействия частиц материала и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что элементы, из которых собраны секции барабана, разные по площади, размерам и конфигурации, взаимодействуют с движущимся внутри барабана материалом, направлены друг к другу под некоторыми углами и поэтому направляют этот материал под разными углами, что увеличивает смешиваемость материала, энергоемкость и частоту взаимодействия частиц материала и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что так как по длине барабана изменяются не только размеры проходного сечения барабана, но и форма проходного сечения барабана, которые увеличиваются от загрузки к выгрузке, то интенсифицируется процесс смешивания, увеличивается амплитуда колебаний порций измельчаемых материалов и мелющих тел, т.е. увеличивается длина пути их движения до встречи с другими порциями измельчаемых материалов и мелющими телами и с противоположными стенками вращающегося барабана.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображено устройство для измельчения сыпучих материалов, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; фиг.3 - барабан мельницы, общий вид, вид спереди; фиг.4 - барабан мельницы, вид сверху фиг.3; фиг.5 - барабан мельницы, вид А, фиг.3; фиг.6 - первая секция в сборе, аксонометрическая проекция; фиг.7 - первая подсекция первой секции в сборе, аксонометрическая проекция; фиг.8 - вторая подсекция первой секции, аксонометрическая проекция; фиг.9 - вторая секция, аксонометрическая проекция; фиг.10 - схема сборки из секций барабана мельницы.
Устройство для измельчения сыпучих материалов состоит (фиг.1, фиг.2) из барабана 1, загрузочного 2 и разгрузочного 3 приспособлений и привода (не показан). Барабан 1 снабжен втулками 4 и 5 с возможностью вращения в подшипниковых опорах 6 и 7. Носок 8 загрузочного приспособления 2 входит в отверстие втулки 4 барабана 1. Загрузочное приспособление 2, подшипниковые опоры 6 и 7 со смонтированным в них барабаном 1 закреплены на раме 9. Рама подвешены на четырех пневмобалоннах 10, которые закреплены на станине 11.
1
2
1
2
Барабан 1 (фиг.3, фиг.4, фиг.5) смонтирован из поочередно соединенных двух разных секций - первой секции - А (фиг.6) и второй секции - Б (фиг.9) и снабжен разнонаправленными ломаными коническими винтовыми линиями с переменным по длине барабана 1 шагом S и S. Шаг четырех ломаных конических винтовых линий S, одна из которых показана на фиг.3, фиг.4 утолщенной линией 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, вдвое больше шага двух ломаных конических винтовых линий противоположного направления S, одна из которых показана на фиг.3, фиг.4 двойной линией 22-13-14-23-24-25-26-16-17-27-28-29-30-19-20-31-32-33. Секции А и Б отличаются друг от друга не только по форме, но и размерами. Первая секция А (фиг.6) смонтирована из двух подсекций 34 (фиг.7) и 35 (фиг.8), соединенных друг с другом сторонами 36 и 37 (фиг.6). Подсекция 34 (фиг.7) смонтирована из большой равносторонней трапеции 38 и двух разносторонних треугольников 39 и 40, основания которых равны боковым сторонам трапеции 38, по которым они соединены под углом 90°. Боковые стороны 41 и 42 треугольников 39 и 40 равны верхнему основанию 43 трапеции 38 с нижним основанием 44. Вторая подсекция 35 (фиг.6) смонтирована (фиг.8) из малой равносторонней трапеции 45, которая соединена своими боковыми сторонами 46 и 47 под углом 90° с малыми боковыми сторонами треугольников 48 и 49. Большие боковые стороны 50 и 51 треугольников 48 и 49 равны нижнему основанию 52 малой трапеции 45 и нижнему основанию 44 (фиг.7) большой трапеции 38 с образованием большого выходного отверстия первой секции. Верхнее основание 53 малой трапеции 45 второй подсекции (фиг.8) равно верхнему основанию 43 трапеции 38 и боковым сторонам 41 и 42 треугольников 39 и 40 первой подсекции (фиг.7) с образованием малого входного отверстия первой секции. Поэтому при соединении подсекций 34 и 35 (фиг.6), так как стороны 41, 42, 43, 53, образующие входное отверстие первой секции, равны друг другу и расположены под углом 90°, то образуется входное отверстие квадратной формы, а стороны 50, 51, 52, 44, образующие выходное отверстие первой секции, тоже равны друг другу и расположены тоже под углом 90°, то образуется выходное отверстие тоже квадратной формы, по которому к первой секции А присоединяется вторая секция Б.
Вторая секция Б (фиг.9) выполнена в виде прямой треугольной призмы, образованной сечением куба по диагонали, с образованием сторон 54, 55, 56, по которым вторая секция Б присоединяется к выходному отверстию первой секции А после поворота на 90° (фиг.10).
Монтаж барабана 1 (фиг.10) производится в следующей последовательности: к первой секции А с входным отверстием квадратной формы, равным, например, а=500 мм, и выходным отверстием квадратной формы, например, б=600 мм, присоединяется после поворота на 90° вторая секция Б с размерами сторон в=600 мм, к которой в свою очередь после поворота на 90° присоединяется следующая первая секция А с размерами квадратного входного отверстия, равного уже с=600 мм, и выходным квадратным отверстием д=700 мм. К выходному отверстию этой секции присоединяется следующая вторая секция Б уже с размерами сторон ж=700 мм и т.д. Монтаж секций барабана 1 в дальнейшем производится секциями А и Б с размерами входными и выходными квадратными отверстиями, увеличивающимися от загрузки к выгрузке, последовательно и поочередно. Такое конструктивное оформление барабана 1 обеспечивает изменение по длине барабана не только размеров проходного сечения барабана (фиг.1-5), но и формы проходного сечения барабана. При этом центры симметрии внутренней поверхности барабана 1 в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения барабана 1, что нарушает стационарность движения частиц материала.
Устройство для измельчения сыпучих материалов работает следующим образом. Барабан 1 заполняется шарами или другой дробящей средой и измельчаемым материалом или одним измельчаемым материалом. При вращении барабана смеси мелющих тел и материала или смеси частиц различной крупности материала сообщается сложное пространственное движение по винтовым линиям с перемещением материала вдоль винтовых линий от загрузки к выгрузке. Наличие по периметру четырех винтовых ломаных линий основного направления и двух ломаных винтовых линий противоположного направления с различным шагом винтовых линий усложняет траектории движения измельчаемых материалов, расширяет технологические возможности устройства.
Технико-экономическое преимущества возникают за счет повышения интенсивности смешивания, увеличения энергоемкости и частоты взаимодействия мелющих тел и материала, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.