Мельница динамического самоизмельчения материала

Полезная модель относится к дробильно-обогатительному, строительному и к оборудованию для производства материалов, применяемых в промышленности строительных материалов, в горном деле, химической и металлургической промышленности, и может найти применение при обогащении, переработке минерального сырья и отходов производственной деятельности
Близкой по технической сущности является схема конструкции мельницу сухого помола (SU 1828412 A3, 15.07.1993), в которой обеспечена гарантированная разгрузка продуктов размола через просеивающие поверхности ротора. В конструкции предусмотрены выполненные в ребрах ротора специальных вырезов, обеспечивающих более полный контакт движущегося материала с просеивающими решетками. Интенсификация процесса разгрузки происходит за счет применения дополнительных просеивающих поверхностей в неподвижном корпусе, при этом блокировка зазора между вращающейся чашей 1 и неподвижным корпусом осуществляется за счет применения дополнительного горизонтального кольца 2 ротора, которое располагают на минимальном расстоянии от неподвижного горизонтального кольца 3; непосредственно на это кольцо устанавливается дополнительный неподвижный цилиндр 4 с просеивающими поверхностями. Недостатком мельницы такого конструктивного исполнения являются также относительно высокие удельные энергозатраты.
В качестве другого аналога, принятого за прототип, является «Измельчитель динамического самоизмельчения (патент на изобретение №2465960 РФ, МПК В02С 13/14, заявл.17.02.2011; опубл. 10.11. 2012, Бюл. №31).
Недостатком измельчителя динамического самоизмельчения этого конструктивного исполнения являются высокие удельные энергозатраты.
Технический результат, получаемый при реализации заявленной мельницы динамического самоизмельчения, заключается в повышении производительности машины и снижения электропотребления.
Этот технический результат достигается тем, что мельница динамического самоизмельчения материала, содержащая раму, барабан с загрузочными отверстиями в его верхней части, в котором расположены вал опорный, рубашка опорного вала, чаша ротора с радиальными ребрами, подшипники, электродвигатель с двумя выходными концами вала, кинематическими передачами, предохранительную муфту, размещенную между приводной и ведомой звездочкой, привода чаши ротора, замыкающий механизм, выполненный с кинематическим несоответствием ветвей этого контура отличается тем, что рубашка опорного вала выполнена конической формы, а угол между образующей ее конуса и осью вращения чаши ротора и барабана составляет 3-10 градуса, при этом натяжные устройства нижней и верхней приводной цепи чаши ротора и барабана смонтированы на стояке, жестко прикрепленного к раме.
Предлагаемое устройство поясняется фиг. 1, на которой изображена мельница динамического самоизмельчения материала предложенной конструкции.
(
Мельница динамического самоизмельчения содержит раму 1, на которой, закреплена опора 2, к которой с помощью болтовых соединений присоединен электродвигатель 3 с двумя выходными концами. На верхнем конце вала электродвигателя 3 смонтирована ведущая звездочка 5 привода барабана 11. В нижней части вала электродвигателя 3 выполнено коническое отверстие, в котором закреплена предохранительная муфта 6, служащая для отсоединения электродвигателя 3 в случае перегрузки системы. На конце предохранительной муфты 6 с помощью шпоночного соединения смонтирована ведущая звездочка 4 привода чаши ротора 9. На раме 1 смонтирован опорный вал 7, на котором с помощью нижних подшипников 8 смонтирована чаша ротора 9, разделенная на шесть равных секторов с помощью радиальный ребер 18. Также на опорном вале 7 с помощью верхнего 25 и промежуточного 27 подшипника смонтирован барабан 11, в нижней части которого выполнены выпускные отверстия 12, служащие для выпуска из его полости достигших определенных размеров частиц материала, размер которых не превышает диаметр выпускных отверстий 12. На ступице чаши ротора 9 закреплена ведомая звездочка 10 его привода, соединенная с помощью нижней цепи 22 с приводной звездочкой 4. Внутри барабана 11 на опорном вале 7 смонтирована защитная рубашка 15 опорного вала 7, предохраняющая этот вал от абразивного износа циркулирующих внутри барабана 11 частиц измельчаемого материала. Наружная поверхность рубашки 15 выполнена конусной с углом α=3-10 градуса относительно его образующей и оси симметрии, совпадающей с осью вращения чаши ротора 9 и барабана 11. Исполнение наружной поверхности защитной рубашки 15 с конусной поверхностью позволяет перенаправить опускающиеся под действием собственного веса куски и частицы в активную зону измельчения 17, которая формируется в период работы мельницы динамического самоизмельчения. К верхней части барабана 11 с помощью болтовых соединений присоединена ведомая звездочка 13 привода барабана 11 и связана с помощью верхней цепи 23 с ведущей звездочкой 5 привода барабана 11. В его верхней части выполнены загрузочные отверстия 14, служащие для загрузки исходного материала в мельницу динамического самоизмельчения. Мельница динамического самоизмельчения имеет замыкающий кинематический механизм, образованный опорным валом 7, валом электродвигателя 3 с двумя выходными концами и кинематической передачей между ними, и материалом, находящимся в мельнице динамического самоизмельчения, чашей ротора 9 и барабаном 11. При этом передаточные отношения между верхним концом вала электродвигателя 3 и чашей ротора 9 и нижнем выходным концом вала и барабаном 11 не равны между собой.
Предохранительная муфта 6 обеспечивает ее связь через цепные передачу с чашей ротора 7 и барабаном 11, приводимыми во вращение в том же направлении посредством этих передач от верхнего конца вала электродвигателя 3, установленного на вертикальной стойке (опоре) 2 параллельно чаше ротора 9 и вертикального столба 16 материала. При включении электродвигателя 3 происходит одновременное вращение с разными угловыми скоростями чаши ротора 9 барабана 11 и осуществляемое через цепные нижнюю 22 и верхнюю 23 цепную передачу.
Заполненный барабан 11 исходным материалом образует вертикальный столб 16 этого материала, который подвергается деформации при передаче к нему крутящих моментов от электродвигателя 3 по верхней 23 и нижней 22 приводной цепи. Кинематические передачи от электродвигателя 3 к чаше ротора 9 могут быть любого типа: цепные, как в данном примере, клиноременные, зубчатые, с использованием других типов передач (винтовых, червячных и т.д.).
На раме 1 жестко закреплен стояк 19, на котором смонтированы одинаковые натяжные устройства для нижней 22 и верхней 23 приводных цепей. Натяжное устройство состоит из стояка 19, винта 20, обеспечивающего его перемещение в горизонтальной плоскости и натяжной звездочки 21.
Ниже уровня расположения выпускных отверстий 12 установлен приемный бункер 24, предназначенный для сбора в него эвакуированных через эти отверстия частиц измельченного материала.
Мельница динамического самоизмельчения данной конструкции работает следующим образом.
Первоначально производят натяжение до необходимого уровня нижней 22 и верхней 23 приводной цепи с помощью натяжного устройства 26 для исключения проскальзывания цепи относительно ведущих 4, 5 и ведомых 10 и 13 звездочек и имеющих одинаковую конструкцию. Далее в барабан 11 через загрузочные отверстия 14 порционно загружается исходный материал. После этого включается электродвигатель 3 и через ведущие 4, 5 и ведомые 10 и 13 звездочки привода чаши ротора 9 и барабана 11 передается крутящий момент к нижней и верхней части вертикального столба 16.
В процессе работы постоянно образуется обновляемый столб кусков материала над чашей ротора 9. При включении электродвигателя 3 куски измельчаемого материала, находящиеся в полости чаши ротора 9, начинают перемещаться к ее периферии под действием центробежной силы, одновременно прижимаясь к радиальным ребрам 18, и, попав в активную зону 17, соударяются, раскалываются и истираются, в результате чего уменьшаются в размерах. Частицы материала, достигшие размеров менее размеров диаметра выпускных отверстий 12, выводятся за счет центробежной силы через них, и попадают в приемный бункер 24. Частицы материала крупнее размеров выпускных отверстий 12 совершают движение в барабане 11 по восходящей винтовой линии и далее вместе с исходным кусковым материалом и частично измельченным ранее опускаются в активную зону 17 полости чаши ротора 9. При этом из-за разных передаточных отношений в нижней и верхней ветвей контура мельницы динамического самоизмельчения, получаемых установкой сменных звездочек 4 и 5 с разным числом зубьев привода чаши ротора 9 и барабана 11, устанавливаемых на выходных концах вала электродвигателя 3, происходит накопление и отставание за каждый оборот их угловых скоростей. Ввиду этого отставания формируется кинематическое несоответствие вращения барабана 11 и чаши ротора 9. Из-за кинематического несоответствия появляется возможность использовать циркуляционную мощность, возникающую в замкнутом контуре «нижний конец вала электродвигателя 3 - чаша ротора 9 - вертикальный столб материала 16 - барабан 11 - верхний конец вала электродвигателя 3». При этом мощность на чаше ротора 9 будет превышать мощность, на валу двигателя 3, что приводит к возникновению дополнительного напряжения в кусках и частицах материала, попавшего в зону контакта восходящих частиц, находящихся в чаше ротора 9, и других, опускающихся вниз под действием собственного веса к границе соприкосновения их с рабочей поверхностью чаши ротора 9. Так как при опускании кусков и частиц вниз и попадание их на коническую поверхность защитной рубашки 15 будет происходить перемещение этих тел по ней с отклонением от области, прилегающей к ступице чаши ротора 9, где отсутствует движение частиц и кусков и образуется так называемая «мертвая» зона. Отсутствие движения кусков и частиц в полости барабана 11 приводит к снижению интенсификации их взаимодействия между собой, снижению производительности и росту энергопотребления. Перенаправление частиц и кусков в активную зону 17 измельчения приводит к соприкосновению кусков и частиц материала с повышенным контактным напряжением при интенсивном их перемешивании. При достижении расчетного максимального момента на чаше ротора, определяемого упругой деформацией кручения материала вала двигателя 3, производится расцепление предохранительной муфты 6, установленной между двигателем 3 и чашей ротора 9, и сброс нагрузки в кинематическом замкнутом контуре. После этого предохранительная муфта 6 вновь замыкается, и система контура возвращается в исходное состояние, при котором отсутствует отставание по скорости вращения между выходным концом вала электродвигателя 3 и чашей ротора 9 (верхней и нижней кинематическими ветвями мельницы динамического самоизмельчения). 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 24 измельченного материала, через боковые отверстия 12, выполненные в барабане 11.
Технико-экономическим результатом применения мельницы динамического самоизмельчения материала является повышение производительности и снижения энергопотребления.