Мельница с замкнутым контуром

Полезная модель относится к дробильно-обогатительному оборудованию, может также найти применение к оборудованию для производства материалов, применяемых в промышленности строительных материалов, в горной, химической и металлургической промышленности, и может найти применение в дорожном строительстве, коммунальном хозяйстве, а также при переработке отходов от производственной деятельности.
Близким по технической сущности изобретением является мельница динамического самоизмельчения «МАЯ», содержащая корпус, в котором расположен вал, чашеобразный ротор с радиальными ребрами, просеивающие поверхности, съемное и верхнее кольца, загрузочный патрубок, крышку, воронку, разгрузочный лоток, подшипниковые узлы и выпускные отверстия (А.с. 937002, МКИ В02С 13/00. Мельница динамического самоизмельчения «МАЯ». Ягупов А.В. Опубл. 26.06.82, бюл. №23 // Открытия. Изобретения, 1982, №23).
Недостатком мельницы этой конструктивной схемы является высокое потребление электроэнергии при измельчении материала.
Наиболее близким по технической сущности к подаваемому к техническому решению, принятого за прототип, является мельница динамического самоизмельчения (пат. на изобретение №2234373 РФ МПК В02С 13/14, заявл. 05.03.2003, опубл. 20.08.2004 Бюл. №23).
Недостатком этого технического решения является непонятный принцип его функционирования в устройстве, отсутствующая возможность регулирования напряженного состояния в замкнутом контуре, приводящая к сложности в создании момента, при котором происходит разрушение кускового материала.
Задачей полезной модели является разработка более простого и удобного способа создание напряженного состояния замкнутого контура, обеспечивающего более высокую интенсивность взаимодействия. кусков и частиц материала и снижения потребляемой электроэнергии.
Указанная задача достигается тем, что мельница с замкнутым контуром, содержащая электродвигатель, цилиндрический корпус, в котором расположен вал, чашеобразный ротор с радиальными ребрами и выполненными в его боковой поверхности выпускными отверстиями, загрузочный патрубок, крышку, воронку, разгрузочный лоток, шестерни, подшипники, отличающаяся тем, что верхний вал своей внутренней поверхностью сопряжен с наружной поверхностью нижнего вала и соединен с ним жестко с помощью штифта через отверстие, выполненное со смещением 1-3 градуса в этих валах, а между чашеобразным ротором, разделенным с помощью ребер на шесть равных сегментов, и нижним валом размещена предохранительная муфта
Предлагаемое устройство поясняется фиг. 1, где изображена мельница с замкнутым контуром предложенной конструкции.
Мельница с замкнутым контуром содержит раму 1, на которой с помощью болтовых соединений смонтирован электродвигатель 2. К валу электродвигателя 2 с помощью соединительной муфты 3 присоединен вал 4 и смонтирована с помощью шпоночного соединения ведущая шестерня 5 верхней ветви замкнутого контура. В нижней части вал 4 смонтирован с помощью подшипника 20, установленного на разгрузочном лотке 24. К раме 1 с помощью распорок 28 присоединен цилиндрический корпус 6. На нижней части вала 4 с помощью шпоночного соединения установлен чашеобразный ротор 7, который с помощью радиальных ребер 8 равномерно разделен на шесть одинаковых по площади сегментов. На боковых поверхностях чашеобразного ротора 7 изготовлены выпускные отверстия 9, служащие для эвакуации из него измельченных частиц, достигших размеров меньше, чем диаметр этих отверстий.
Для загрузки исходного продукта имеется загрузочный патрубок 21, расположенный в крышке 22 и закрывающей сверху цилиндрический корпус 6. В нижней части корпуса 6 находится разгрузочная воронка 23, соединенная с разгрузочным лотком 24.
Ведущая шестерня 5 верхней ветви находится в зацеплении с ведомой шестерней 10. Ведомая шестерня 10 смонтирована на верхнем 11 валу при помощи шпоночного соединения. На нижнем 12 валу смонтирована ведущая 13 шестерня привода нижней ветви. Ведущая 13 шестерня привода нижней ветви находится в зацеплении с ведомой шестерней 14, которая с помощью шпоночного соединения смонтирована на нижнем конце вала 4.
Нижний 12 вал сопряжен своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью верхнего 11 вала. На поверхностях вала 11 и 12 изготовлены одинакового диаметра соединительные отверстия 16 со смещением на угол α, составляющего 1-3 градуса. Это позволяет при их совмещении в результате поворота верхнего 11 вала относительно нижнего 12 вала путем введения в соединительное отверстие 16 штифта 17 обеспечить плотное их соединение между собой и создать напряжение в замкнутом контуре за счет образовавшейся деформации от скручивания верхнего 11 и нижнего 12 вала относительно первоначального состояния.
На наружной поверхности верхнего 11 и нижнего 12 вала выполнены технологические отверстия 18, предназначенные для установки в них валика такого же размера, с помощью которого производится скручивание верхнего 11 вала относительного нижнего 12 вала для разворота их относительно друг друга, что позволит совместить их в одну линию и произвести их соединение в единую упругую деталь 15 после их скручивания и введения в отверстия 16 штифта 17.
Соединение верхнего 11 и нижнего 12 с помощью штифта 17 придает полученному соединению свойства как единого упругого изделия (детали) 15, подчиняющегося действию законам Гука.
Шестерни 5 и 10, 13 и 14, верхний 11, нижний 12, вал 4, чашеобразный ротор 7, а также вертикальный столб 25 материала, который сформирован при его загрузке полости чашеобразного ротора 7, образуют замкнутый контур. При скручивании верхнего 11 вала относительно нижнего 12 вала на некоторый угол α приведет к созданию напряженного состояния всех звеньев, входящих в замкнутый контур, в том числе, и вертикального столба 25 материала, расположенного над чашеобразным ротором 7.
Для сбора измельченного материала служит сборная емкость 27. Мельница с замкнутым контуром работает следующим образом.
Первоначально в цилиндрический корпус 1 через загрузочный патрубок 21 непрерывно или порционно загружается исходный для переработки материал. При включении электродвигателя 2 в цилиндрическом корпусе 6 над чашеобразным ротором 7 будет образовываться постоянно возобновляемый вертикальный столб 25 материала.
В результате воздействия на кусковые тела ребрами 8 вращающегося чашеобразного ротора 7 они начнут перемещаться вверх к его наклонной поверхности под действием центробежных сил, одновременно прижимаясь к радиальным ребрам 8. Достигнув определенной высоты, они под действием собственной силы тяжести будут опускаться вниз и попадут в активную зону 26, где соприкасаясь межу собой, разрушаются за счет ударов, раскалывания и истирания, сокращаясь относительно первоначальных размеров.
Частицы уже разрушенного материала с размерами меньше, чем диаметры выпускных отверстий 9, эвакуируются через них и далее, двигаясь под воздействием собственных сил тяжести по наклонным поверхностям разгрузочной воронки 23 и разгрузочного лотка 24, аккумулируются в приемной емкости 27.
Частицы, не достигшие размеров менее чем диаметры выпускных отверстий 9 вместе со вновь поступающим исходным материалом в полость чашеобразного ротора 7 через загрузочную воронку 21, будут совершать повторное движение по тороидальной траектории внутри него и попадать в активную зону 26, где будут подвергаться повторному разрушению в результате ударов, раскалываний и истирания.
Звенья, входящие в состав замкнутого контура, в том числе и твердые тела, образующие вертикальный столб 25 материала будут испытывать напряженное состояние, создавшееся в результате скручивания верхнего 11 вала относительно нижнего 12 вала. Возникающие силы упругости, образовавшиеся при их деформации, будут способствовать повышению процесса эффективности разрушения твердых тел, образующих вертикальный столб 25 за счет более интенсивного их истирания и раздавливания. В результате силового воздействия на твердые тела со стороны возникших сил упругости будет высвобождаться определенная часть кинетической энергии, которая участвует в их разрушении при вращении чашеобразного ротора 7, что приведет к снижению потребления электроэнергии.
В случае перегрузки системы размещенная между нижним 12 валом и чашеобразным ротором 7 предохранительная муфта 19 отсоединит этот вал от кинематической цепи. После этого предохранительная муфта 19 вновь замкнется, и система возвратится в исходное состояние до появления перегрузки.
Далее процесс будет многократно повторяться до тех пор, пока не будет прекращена подача в полость чашеобразного ротора 7 исходного материала и полного опорожнения его от измельченных частиц.
Техническим результатом разработанной конструкции является снижение потребления электроэнергии за счет создания напряжения в замкнутом контуре путем предварительной деформации верхнего 11 и нижнего 12 вала в замкнутом контуре, приводящей к интенсификации разрушения материала и применения более простого и удобного способа для осуществления этого процесса на разработанном устройстве.