МЕЛЬНИЦА

Предложение относится к техническим средствам для тонкого и сверхтонкого помола органических, минеральных и синтезированных сыпучих материалов, и может быть использовано для подготовки материалов, используемых в различных отраслях промышленности, в биологии, медицине, пищевой отрасли и стройиндустрии.
В настоящее время известны направления развития устройств для переработки указанных материалов, получения их тонких фракций, обладающих высокой реакционной способностью и новыми физико-химическими свойствами.
Наиболее представительными в своем классе устройств являются конструкции мельниц, содержащих полый корпус, размещенное в нем рабочее оборудование, приводы, бункер с исходным материалом, бункер приема продукта переработки, каналы и магистрали подачи исходного и отвода переработанного материала.
[RU 2014911, 1992; SU 772876, 1980; RU 90890, 2010; RU 2178077, 2001; Промышленное и строительное оборудование. Сб. №3, М-СПб, 2003, С.49 - прототип].
Обладая определенными положительными характеристиками, в частности, - возможности получения тонких фракций и частиц материалов, аналоги, как и прототип, обладают существенными и очевидными недостатками, которые заключаются в значительной метало- и материалоемкости, высоких удельных массовых показателей на массу получаемого продукта, при одновременно значительных энергозатратах, отражающихся на высокой стоимости продукта, что, в значительной степени, сужает сферы применения известных конструкций мельниц.
Технической задачей и положительным результатом разработанной конструкции мельницы является устранение недостатков, присущих аналогам, снижение затрат энергии на получение продукта, уменьшение метало- и материалоемкости, снижение мощности силового оборудования и приводов при одновременном увеличении производительности и повышении эффективности использования данной конструкции мельницы.
Указанная техническая задача и положительный результат достигаются за счет оригинальной конструкции мельницы, раскрываемой далее описанием.
На фиг.1 представлен общий вид описываемой конструкции мельницы;
на фиг.2 - деталь А на фиг.1
на фиг.3 - деталь Б на фиг.1.
Мельница предназначена для получения наночастиц минерального и органического материала, используемого в медицине, биологии, различных отраслях промышленности, при изготовлении архитектурно-скульптурных композиций, отделочного материала. Конструкция мельницы заключена в ее полом корпусе 1, где на одной оси размещены диски 2 и 3, жестко соединенные с пустотелыми валами 4 и 5, имеющими электромагнитные приводы 6 и 7 их вращения в различные стороны с бесконтактными подшипниками. Полости со вставками из моноэлектретных втулок указанных валов сообщены с бункерами 8 и 9, заполненными исходным материалом (в виде зерен, песка, муки). Рабочая полость камеры 10 имеет патрубок 11 для откачивания воздуха из камеры, патрубок 12 для отвода частиц помола материала. Рабочие поверхности дисков 2 и 3 имеют фасонный профиль: каждый диск выполнен с кольцевыми выступами 13, 14 и 15, 16 со сдвигом и зазором между парами этих выступов; вокруг кольцевой щели 17 выполнена, на внутренней стенке корпуса, канавка 18 с вогнутой поверхностью 19, к которой примыкает криволинейная пластина 20 для отвода частиц в патрубок 12 на дальнейшее использование полученного нанопродукта.
Мельница работает следующим образом.
1
2
Бункеры 8 и 9 заполняют исходным сыпучим материалом. Патрубок 11 соединяют с вакуум-установкой, при этом патрубок 12 закрыт (фиг.1), из рабочей камеры 10 откачивают воздух (газ), включают электромагнитные приводы 6 и 7 с направлением вращения M и М в различные стороны. Исходный материал поступает по полым валам 4 и 5 в кольцевое пространство между дисками 2 и 3 и за счет центробежных сил отбрасывается к периферии дисков, попадая на кольцевые выступы 13-14 и 15-16, расположенные, как ранее указано, с зазором и сдвигом зазора между ними. Такая оригинальная конструкция рабочей части дисков и выступов подвергает интенсивному сверхтонкому измельчению в тончайшие фракции-наночастицы перерабатываемый исходный материал, - этот эффект достигается за счет физического процесса интенсивного встречного соударения, истирания и аблирования поверхности взаимодействующих частиц, задавая, тем самым, процесс активного фазового перехода твердого материала в псевдоожиженное и парообразное состояние с формированием наночастиц получаемого продукта.
После переработки заданной навески (объема, веса, порции) приводы включают, полученный продукт отводят через патрубок 12, используя, при необходимости, патрубок 11 для продувки камеры инертным газом (Ar, Не, Kr). Далее цикл переработки исходного материала повторяют по описанной технологической последовательности.
Процесс получения продуктов переработки на уровне наночастиц (0,43-4,12 нм обеспечивается за счет оригинальной конструкции рабочих частей мельницы, в частности, за счет конкретного выполнения дисков с выступами между ними, а так же за счет использования новых подшипников на приводах валов, где применены моноэлекретные втулки, обеспечивающие бесконтактное вращение со значительными скоростями (50-100 тыс. об./мин) со значительной экономией электроэнергии на такие приводы вращения. Так, например, переработка одной тонны зернового материала приводит к расходу 50-70 кВт/1 т, в то время, как известные аналогичные установки расходуют 10-12 мВт/1 т.
Таким образом, разработанная конструкция вакуумной мельницы отвечает всем критериям нового, оригинального и промышленно полезного технического решения.