МЕЛЬНИЦА
MILL

Изобретение относится к дробильно-обогатительному и строительному оборудованию для производства материалов, применяемых в промышленности строительных материалов, в горном деле, химической и металлургической промышленности, и может найти применение при обогащении и переработке минерального сырья и отходов производств.
Близкой по технической сущности к изобретению является мельница динамического самоизмельчения, содержащая корпус, в котором расположен вал, чашеобразный ротор с радиальными ребрами, просеивающие поверхности, съемное и верхнее кольца, загрузочный патрубок, крышку, воронку, разгрузочный лоток, винтовые домкраты, подшипниковые узлы и шкив клиноременной передачи (ХЕТАУРОВ В.Н. Разработка и проектирование центробежных мельниц вертикального типа, Владикавказ, Терек, 1999, с.20, рис.1.2).
Недостатком мельницы такого конструктивного исполнения являются относительно высокие удельные энергозатраты.
Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является мельница динамического самоизмельчения по RU 2234373 А1, (20.08.2004), содержащая корпус, в котором расположен вал, чашеобразный ротор с радиальными ребрами, просеивающие поверхности, съемное и верхнее кольца, загрузочный патрубок, крышку, воронку, разгрузочный лоток, винтовые домкраты, подшипниковые узлы и шкив клиноременной передачи; мельница снабжена замыкающим кинематическим механизмом, состоящим из шестерен, закрепленных в верхней и нижних частях вала ротора и входящих в зацепление с соосно расположенными друг относительно друга шестернями, и нагрузочного устройства, использующего циркулирующую мощность замкнутого контура, создаваемую нагруженном в пределах упругой деформации кручения вала моментом, равным моменту, при котором разрушается материал.
Недостатком мельницы динамического самоизмельчения такого типа является сложность ее конструктивной схемы.
Техническим результатом, получаемым при реализации заявленной мельницы, является упрощение конструкции, возможность применения серийно выпускаемых промышленностью электродвигателей и снижение за счет этого эксплуатационных затрат.
Задачей заявленного технического решения является дополнительное силовое воздействие на куски измельчаемого материала, а также снижение эксплуатационных затрат за счет упрощения конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что мельница содержит раму и поперечину, вращающийся верхний ротор с боковыми просеивающими поверхностями и верхними загрузочными отверстиями, в котором расположены стойка и рубашка стойки, нижний ротор с радиальными ребрами, подшипниковые узлы и шкивы клиноременных передач, электродвигатель, приемный бункер, при этом введен дополнительный вал, опирающийся одним концом в подшипниковую опору, а другим соединен с помощью полумуфт с электродвигателем, причем передаточные отношения кинематических передач в верхней и нижней ветвях контура, образованного дополнительным валом, ведущим и ведомым шкивами верхней ветви с соответствующими им клиновыми ремнями, ведомым и ведущим шкивами нижней ветви с соответствующими им клиновыми ремнями, не равны между собой.
На фиг.1 схематично представлена заявленная мельница;
на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - роторы в увеличенном масштабе.
Мельница содержит раму 1, на которой установлен электродвигатель 2, на конце ротора которого смонтирована полумуфта 4 электродвигателя 2, соединенная с полумуфтой 5 дополнительного вала 7, который противоположным концом установлен в нижнем подшипнике 9.
На дополнительном валу 7 смонтированы ведущий шкив 6 привода верхнего ротора 14 и ведущий шкив 8 нижнего ротора 13. Передача вращения на нижний ротор 13 и верхний ротор 14 осуществляется с помощью клиноременных передач через ведомый шкив 16 верхнего ротора 14 и ведомый шкив 11 нижнего ротора 13. Кинематические передачи от электродвигателя 2 к нижнему ротору 13 и верхнему ротору 14 могут быть любого типа: клиноременные, как в данном примере (плоские, круглые), а также зубчатые, цепные, с использованием других типов передач (винтовых, червячных и т.д.).
Нижний ротор 13 смонтирован на стойке 19, которая нижним концом установлена жестко на раме 1, а верхним концом установлена в верхнем подшипником узле 18, смонтированном в корпусе подшипника 20, а он жестко смонтирован на поперечине 3, связанной с рамой 1; ротор 13 может свободно вращаться в подшипниковом узле 10, смонтированном на стойке 19.
На стойке 19 установлена защитная труба 15, назначение которой - защита стойки 19 от износа измельчаемым материалом, находящимся во внутренней полости нижнего 13 и верхнего 14 роторов. Защитная труба 15, находящаяся во внутренней полости верхнего ротора 14, верхним концом крепится жестко с помощью болтовых или других типов креплений к ведомому шкиву 16 привода верхнего ротора 14 и вращается вместе с ним, а нижним концом вращается в подшипником узле 24.
Для загрузки полостей верхнего 14 и нижнего 13 роторов исходным материалом в верхней части выполнены загрузочные воронки 17.
Для обеспечения герметичности процесса измельчения загружаемого материала в нижней части верхнего ротора 14 смонтировано с помощью болтовых соединений кольцо 22.
Для обеспечения выгрузки измельченного материала из рабочей зоны в нижней части верхнего ротора 14 выполнены по периметру отверстия (фиг.3).
Для сбора измельченного материала, размеры которого меньше размеров боковых отверстий в верхнем роторе 14, установлен приемный бункер 12.
Мельница имеет замыкающий кинематический контур, образованный дополнительным валом 7, ведущим шкивом 8, ведомым шкивом 11 с соответствующими им клиновыми ремнями, материалом, находящимся в полостях нижнего 13 и верхнего 14 роторов, ведомым 16 и ведущим 6 шкивами с соответствующими им клиновыми ремнями.
Передаточные отношения кинематических передач в верхней и нижней ветвях контура, образованного дополнительным валом 7, ведущим шкивом 8, ведомым шкивом 11 с соответствующими им клиновыми ремнями, ведомым 16 и ведущим 6 шкивами с соответствующими им клиновыми ремнями, не равны между собой.
Мельница работает следующим образом.
В верхний ротор 14 через загрузочные воронки 17, выполненные в его верхней части, порционно загружается исходный материал. В процессе работы постоянно образуется обновляемый столб кусков материала над нижним ротором 13. При включении электродвигателя 2 куски измельчаемого материала, находящиеся в полости верхнего ротора 14 и над нижним ротором 13, начинают перемещаться к его периферии под действием центробежной силы, одновременно прижимаясь к радиальным ребрам 21, и, попав в активную зону, измельчаются за счет ударов, скалывания и истирания. Частицы материала, соразмерные с размерами боковых отверстий, выполненных в нижней части верхнего ротора 14, выводятся за счет центробежной силы через эти отверстия и попадают в приемный бункер 12. Частицы материала крупнее размеров отверстий в боковой поверхности верхнего 14 совершают движение в нем по восходящей тороидальной линии и далее вместе с исходным кусковым материалом и частично измельченным ранее опускаются в рабочую зону полости нижнего ротора 13.
При этом из-за разных передаточных отношений в нижней и верхней ветвях мельницы формируется кинематическое несоответствие вращений верхнего 14 и нижнего 13 роторов. Ввиду этого несоответствия происходит отставание угловых скоростей внутреннего 13 и внешнего 14 роторов за каждый их оборот относительно друг друга.
Благодаря этому появляется возможность использования циркулирующей мощности, возникающей в описанном замкнутом контуре. Циркулирующая мощность создается в замкнутом кинематическом контуре за счет упругих свойств его элементов благодаря постепенному и нарастающему их «заневоливанию», что приводит к тому, что на измельчаемый материал действуют нагрузки, значительно больше, чем создаваемые приводным электродвигателем 2.
Этим обеспечивается более интенсивное разрушение и раздавливание кусков измельчаемого материала ввиду повышенного контактного напряжения между ними при возникновении циркулирующей энергии. Тороидальное движение измельчаемых кусков благодаря их повышенной кинетической энергии за счет увлечения кусков измельчаемого материала вращающимся внешним ротором 13 будет способствовать их интенсивному перемешиванию и, следовательно, истиранию и раскалыванию.
При достижении определенного момента, определяемого моментом сопротивления трению, возникающим между слоями измельчаемого кускового сыпучего материала, находящегося над нижним ротором 13 в напряженном состоянии, зависящем от угла внутреннего трения и удельной силы давления, произойдет разрыв его «сплошности» по линиям скольжения и разъединение замкнутого кинематического контура за счет проскальзывания слоев напряженного материала относительно друг друга.
После достижения состояния равновесия между слоями измельчаемого материала, вызванного поступлением дополнительной порции материала извне, и увеличения ввиду этого удельного давления на ниже расположенные слои материала, проскальзывание слоев измельчаемого материала относительного друг друга прекратится. Система вновь замкнется и возвратится в исходное состояние, при котором будет отсутствовать отставание угловых скоростей верхнего 14 и нижнего 13 роторов относительно друг друга в замкнутом контуре мельницы.
После этого цикла процесс многократно повторяется в такой же последовательности до достижения требуемой степени измельчения материала, вывода и аккумулирования его в приемном бункере 12 через боковые отверстия, выполненные в нижней части верхнего ротора 14.