УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Техническое решение относится к оборудованию для измельчения материалов и может найти применение в горнодобывающей, горнорудной, металлургической, машиностроительной и химической промышленности, строительной индустрии, а также в экологических процессах при вторичной переработке твердых промышленных, строительных и хозяйственно-бытовых отходов.
Известна конструкция барабанной мельницы, состоящей из барабана, который приводится во вращение от электродвигателя через редуктор. Материал непрерывно поступает через загрузочную пустотелую цапфу и измельчается мелющими телами. Измельченный продукт просыпается через отверстия, расположенные на боковой поверхности барабана (Гиберов З.Г. Механическое оборудование заводов пластических масс, - М.: Химия, 1970, стр.15-17).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится низкая производительность из-за ограничения угловой скорости вращения барабана, создающей в нем центробежное ускорение свободного падения.
Известно устройство для измельчения материалов, содержащее корпус с загрузочными и разгрузочными приспособлениями, заполненную мелющими телами помольную камеру, выполненную в виде винтовой спирали из упругого материала и соединенную с приводом, механизм осевого перемещения помольной камеры, содержащий винтовую пару и калибровочные шайбы для установки зазора между витками спирали помольной камеры, соответствующего необходимому размеру получаемых частиц, причем винтовая спираль выполнена из изогнутой трубы для подачи энергоносителя (Патент РФ №2122470, ВОГС 19/22, 1998 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится низкая производительность из-за ограничения скорости вращения корпуса, которое не должно превышать ускорение свободного падения.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является устройство для измельчения материалов, содержащее корпус с загрузочным и разгрузочным приспособлениями, заполненную мелющими телами помольную камеру, выполненную из упругого материала и соединенную с приводом, механизм осевого перемещения помольной камеры, содержащий винтовую пару и калибровочные шайбы для установки зазора между витками помольной камеры, соответствующего необходимому размеру получаемых частиц, при этом внутри помольной камеры вдоль ее верхней части установлен барьер в виде прямоугольного металлического бруса высотой, равной диаметру мелющих тел и нижняя часть бруса на 0,6-0,7, его высоты покрыта эластичным материалом, например слоем резины (Патент РФ №2310511, В02С 19/22, 2007 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного результата, относится недостаточная производительность, связанная с измельчением в основном за счет ударного воздействия измельчаемого материала о металлический брус и мелеющих тел при их падении на измельчаемый материал.
Техническим результатом предлагаемой полезной моделью является увеличение производительности за счет добавления к ударному воздействию раскалывания и сдавливанию измельчаемого материала.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для измельчения материалов, содержащем корпус с загрузочным и разгрузочным приспособлениями, помольную камеру, выполненную из изогнутой трубы в виде винтовой спирали из упругого материала и соединенную с приводом, металлический барьер, установленный внутри помольной камеры вдоль ее верхней части, при этом барьер выполнен в виде вала, на обоих концах которого установлены фрикционные колеса, при этом на валу закреплен валок, имеющий металлические зубцы, равномерно в шахматном порядке расположенные на его боковой поверхности, причем между поверхностями валка и винтовой спирали имеется зазор, соответствующий необходимому размеру получаемых частиц.
Выполнение барьера в виде вала с фрикционными колесами на обоих концах вала позволяет приводить этот вал во вращение в том же направлении, что вращается помольная камера без специального отдельного двигателя с редуктором.
Закрепление на боковой поверхности валка в шахматном порядке металлических зубцов позволяет дополнительно раскалывать крупные куски измельчаемого материала, создавая в них высокие ударные напряжения при столкновении с большой скоростью с этими зубцами.
Закрепление валка на валу с образованием зазора между его боковой поверхностью винтовой спирали помольной камеры, соответствующего необходимому размеру получаемых частиц позволяет в этом зазоре при продавливании через него кусков измельчаемого материала дополнительно измельчать их до необходимого размера за счет раскалывания и сдавливания.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства для измельчения материалов позволяет помимо обычного ударного измельчения измельчать куски материала за счет сжатия при сдавливании в зазоре между вращающимися валком и винтовой спиралью помольной камеры, а так же за счет раскалывания при попадании измельчаемого материала на зубцы валка. Это увеличивает производительность, так как за один цикл кроме удара измельчаемого материала о валок и его падение с ударом вниз происходит дополнительное измельчение с раздавливанием в зазоре между валком и винтовой спиралью и с образованием частиц необходимого размера и раскалывание при попадании на зубцы кусков измельчаемого материала. Кроме того, эти два дополнительных процесса измельчения позволяют отказаться от применения мелющих тел, например шаров, что уменьшает вероятность поломки и затрат времени на ремонт, а значит способствует увеличению производительности. Повышается и качество помола, так как в продукты измельчения не попадают частицы материала мелющих тел, образующиеся при истирании последних. Происходит экономия энергии, так как нет ее затрат на подъем и вращение мелющих тел.
На фигуре 1 - показан продольный разрез предлагаемого устройства для измельчения материалов, на фигуре 2 - поперечный вид в сечении А-А, на фигуре 3 - аксонометрия вала с валком и колесами фрикционных пар.
Устройство для измельчения материалов состоит из корпуса 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 приспособлениями, помольной камеры 4, выполненной из изогнутой трубы в виде винтовой спирали из упругого материала и соединенной с приводом 5. Зазор между витками винтовой спирали 5 равен необходимому размеру частиц после измельчения. Помольная камера 4 установлена в радиально - упорных подшипниках 6 и 7. Внутри помольной камеры 4 вдоль ее верхней части установлен вал 8, закрепленный на стойках 9 и 10 с возможностью вращения в подшипниках 11 и 12. Стойки 9 и 10 с помощью фланцев 13 жестко соединены с консолями 14. Консоли 14 установлены горизонтально и неподвижно внутри горизонтальных концов изогнутой трубы помольной камеры 4. На обоих концах вала 8 установлены фрикционные колеса 15, образующие фрикционные пары с помольной камерой 4. На валу 8 закреплен валок 16 с образованием зазора 5 между его боковой поверхностью и поверхностью винтовой спирали помольной камеры 4, соответствующего размеру получаемых частиц. На боковой поверхности валка 16 равномерно в шахматном порядке расположены металлические зубцы 17.
Устройство для измельчения материалов работает следующим образом.
Исходный материал подают в загрузочное приспособление 2, который увлекает во вращение с угловой скоростью со вместе с помольной камерой 4. Угловая скорость вращения со помольной камеры обеспечивает ускорение большее, чем ускорение свободного падения
2
ωR>g
где ω - угловая скорость вращения помольной камеры, 1/с;
R - внутренний радиус витков винтовой спирали помольной камеры 4, м;
2
g=9,81 - ускорение свободного падения, м/с.
Куски измельчаемого материала прижимаются центробежной силой к виткам помольной камеры 4 и вращаются вместе с ней. В верхней части помольной камеры 4 они соударяются с поверхностью валка 16 или зубцами 17 и измельчаются от ударного воздействия или раскалываются из-за высоких ударных напряжений при взаимодействии с зубцами. Куски измельчаемого материала подают затем вниз и ударяясь друг с другом или с витками помольной камеры дополнительно измельчаются. Мелкие частицы просеиваются между витками помольной камеры, имеющие зазор 5, соответствующий необходимому размеру частиц после измельчения, а крупные вовлекаются в новый цикл вращения вместе с помольной камерой 4. Кроме того, фрикционные колеса 15, образующие фрикционные пары с помольной камерой 4 вращаются вместе с валом 8, валком 16 и захватывают при вращении в зазор между валком 16 и витками помольной камеры 4 неизмельченные куски материала и дополнительно при сжатии раздавливают их. Попадая, на зубцы 17 эти куски под действием высоких раскалывающих напряжений раскалываются. Так как зазор между валком 16 и витками помольной камеры 4 равен 5, то есть величине необходимому размеру измельченных частиц, то после такого раздавливания и раскалывания образуются частицы с размером не превышающей этот необходимый размер. Измельченные таким образом частицы попадают вниз и просеваются между витками помольной камеры и выходят из корпуса 1 через разгрузочные приспособление 3.
Таким образом, установка вала 8 с валком 16 и фрикционными колесами 15, образующими фрикционные пары с витками помольной пары 4 и закрепление металлических зубцов 17 равномерно в шахматном порядке на боковой поверхности валка 16 позволяет помимо обычного измельчения при падении вниз дополнительно измельчать куски материала за счет высоких ударных напряжений на зубцах 17 и раскалывания при сдавливании в зазоре между валком 16 и витками помольной камеры 4. Это увеличивает производительность, позволяет отказаться от использования мелющих тел, например шаров, то перейти на режим самоизмельчения, а также повышает качество помола, так как частицы, образующиеся при истирании мелющих тел не загрязняют продукты измельчения. Кроме того, происходит экономия энергии, так как отпадает необходимость ее затрат на перемещение мелющих тел.