ВИБРАЦИОННАЯ МЕЛЬНИЦА
VIBRATION MILL

Изобретение относится к измельчительным устройствам, в частности к многокамерным вибромельницам с цилиндрическими мелющими телами. Наиболее широко оно может быть использовано для тонкого измельчения и гомогенизации строительных смесей, в том числе пигментов.
Наиболее близким техническим решением, принимаемым за прототип, является вибрационная мельница (а.с. СССР №559725 - прототип), содержащая горизонтально установленный на опору через эластичные амортизаторы корпус с приводным дебалансным вибратором и измельчительными камерами, в которых свободно размещены мелющие цилиндрические тела и которые соединены друг с другом течками для межкамерной перегрузки измельчаемого материала. Мельница отличается простотой, надежностью и компактностью, однако, при этом для нее характерны низкая производительность и степень измельчения из-за малой рабочей площади мелющих тел.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая производительность и степень измельчения из-за невысокого демпфирования системы виброизоляции корпуса вибрационной мельницы.
Технически достижимый результат - повышение производительности и степени измельчения.
Это достигается тем, что в вибрационной мельнице, содержащей горизонтально установленный на опору через эластичные амортизаторы корпус с приводным дебалансным вибратором и измельчительными камерами, в которых свободно размещены мелющие цилиндрические тела и которые соединены друг с другом течками для межкамерной перегрузки измельчаемого материала, в которой в соответствии с настоящим изобретением мелющие тела выполнены в виде свободно установленных одна в другую труб и стержня, при этом двойной радиальный зазор В между контактирующими поверхностями мелющей камеры, труб и стержня находится в пределах зависимости: В=(0,7÷1,0)2А, где А - амплитуда круговых колебаний корпуса, при этом вал соединен с электродвигателем, который установлен на опоре с вибродемпфирующей пластиной, через компенсационную муфту, при этом опора установлена на демпфирующие устройства.
На фиг. 1 представлен фронтальный разрез вибрационной мельницы, на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3 - разрез С-С фиг. 1, на фиг. 4, 5 - схема виброизоляторов 2.
Вибрационная мельница содержит горизонтально установленный на опору 1 через эластичные виброизоляторы 2 корпус 3 со сквозными цилиндрическими измельчительными камерами 4, размещенными по окружности корпуса 3. Внутри камер 4 свободно размещены комплексные мелющие тела 5. Корпус 3 с обеих сторон закрыт торцевыми крышками 6, в которых выполнены перегрузочные пазы 7, размещенные между торцами камер.
В подшипниках 8 корпуса 3 установлен вал 9, на обоих концах которого смонтированы дебалансные вибраторы 10. Вал 9 соединен с электродвигателем 11, установленным на опоре 1 с вибродемпфирующей пластиной 19, через компенсационную муфту 12, при этом опора 1 установлена на демпфирующие устройства 20. В верхней части торцевой крышки корпуса 3 закреплена приемная воронка 13 с центральной перегородкой 14, а на нижней части другой торцевой крышки смонтирована разгрузочная течка 15. Комплексные мелющие тела 5 (фиг. 3) состоят из наружной трубы 16, внутренней трубы 17 с размещенным внутри нее стержнем 18, причем суммарный радиальный зазор В между их рабочими поверхностями находится в зависимости: В=(0,7÷1,0)2А, где А - амплитуда корпуса 3.
При использовании коэффициента менее 0,7 технологический эффект резко снижается из-за уменьшения мелющей силы, а при превышении его значения более 1,0 затрудняется равномерная обкатка тел друг по другу, что также приводит к ухудшению технологических показателей.
Каждый из виброизоляторов 2, на котором установлен корпус 3 с приводными дебалансными вибраторами 10, выполнен на базе кольцевой конусной пружины, состоящей из набора, включающего, по крайней мере, один внешний 21 и два внутренних 22 и 24 кольцевых упругих конусных дисков (фиг. 4, 5), размещенных между основанием 32 и крышкой 37 пружины. Каждый из внешних 22, 23, 25 и внутренних 22, 24, 26, 27 кольцевых упругих конусных дисков выполнен в виде усеченных конусных поверхностей и содержит, по крайней мере, три радиальных паза 28, направленных от большего основания 31 усеченного конуса к меньшему основанию 30.
1
2
1
Каждый из радиальных пазов 28 заканчивается отверстием 29 для снятия напряжений. Сопряжение боковых конусных поверхностей внешних 21, 32, 25 кольцевых упругих конусных дисков с боковыми конусными поверхностями внутренних 22, 24, 26, 27 кольцевых упругих конусных дисков выполнено в виде сферических сегментов радиусом R, имеющихся на каждом из дисков в количестве двух, расположенных соответственно у большего основания 31 усеченного конуса и меньшего основания 30 каждого из дисков. При этом сферические сегменты выполнены заедино с коническими поверхностями каждого из дисков и направлены в разные стороны от образующей конической поверхности, т.е. один сферический сегмент каждого диска направлен внутрь конической поверхности, а другой - наружу. Высота внутреннего конуса f внешнего кольцевого конусного диска 21 выполнена по расчету, а высота f внутреннего конуса внутреннего кольцевого конусного диска 22 выполнена, например, несколько больше, чем f.
1
2
Для создания опоры пружины при выборе хода ее на максимальную величину и для ограничения перемещения кольцевого упругого конусного диска 23 он имеет высоту H, например, несколько большую высоты Н кольцевого упругого конусного диска 25.
Для фиксации пружины на вибрирующем основании (на чертеже не показано) служит центральное отверстие 36 в основании 32 пружины, а для крепления виброизолируемого объекта (на чертеже не показан) - центральное резьбовое отверстие 34 в крышке 37 пружины, собранной, например, как показано на фиг. 2, из семи кольцевых конусных дисков, находящихся в свободном состоянии. Число внешних и внутренних дисков может быть различным в зависимости от жесткости и величины хода пружины.
1
2
2
1
Для использования кольцевой конусной пружины без направляющей гильзы или центрирующей оправки внутренний диаметр Д кольцевого упругого конусного диска 21 и наружный диаметр Д кольцевого упругого конусного диска 22, а также внутренний диаметр d кольца 27 и наружный диаметр d кольцевого упругого конусного диска 22 выполнены, например, по подвижной посадке. Возможен вариант выполнения боковых конусных поверхностей внешних и внутренних кольцевых упругих конусных дисков без радиальных пазов 28 (фиг. 3). Сопряжение боковых конусных поверхностей внутренних 22, 24, 26, 27 кольцевых упругих конусных дисков с основанием 32 и крышкой 37 выполнено в виде сферических сегментов соответственно 33 и 35 радиусом R.
Возможен вариант выполнения боковых конусных поверхностей внутренних кольцевых упругих конусных дисков и сферических сегментов с покрытием их с двух сторон вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном (на чертеже не показано).
Возможен вариант выполнения боковых конусных поверхностей внутренних и внешних кольцевых упругих конусных дисков и сферических сегментов с покрытием их с двух сторон вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном (на чертеже не показано).
Возможен вариант выполнения поверхностей сопряжения боковых конусных поверхностей внутреннего 22 кольцевого упругого конусного диска с основанием 32, выполненных в виде сферических сегментов 33 радиусом R, покрытых фрикционным материалом, выполненным из композиции, включающей следующие компоненты при их соотношении, мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) 28÷34%, волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) 12÷19%, графит 7÷18%, модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния 7÷15%, баритовый концентрат 20÷35%, тальк 1,5÷3,0%.
Кольцевая конусная пружина с демпфирующим основанием работает следующим образом.
Под нагрузкой Р кольцевые конусные диски взаимодействуют один с другим одновременно как внешними, так и внутренними рабочими поверхностями своих сферических сегментов. В процессе работы энергия от воспринимаемых пружиной нагрузок расходуется на упругую деформацию каждого кольцевого конусного диска, например по аналогии как с каждым витком винтовой пружины, а также на рассеивание энергии за счет трения при перемещении их сферических сегментов, например по аналогии как осуществляется демпфирование при «сухом трении». Кроме того, в предлагаемой конструкции значительно уменьшается напряжение на кромках колец пружины по сравнению с тарельчатыми пружинами, что позволяет повысить допускаемые напряжения в материале и, следовательно, нагрузку, а также несколько увеличить величину хода. Перемещение кольцевых конусных дисков обеспечивает разность нагрузочных и разгрузочных характеристик пружины за один ход ее под нагрузкой, что, в свою очередь, обеспечивает, например, некоторое повышенное затухание механических колебаний системы в целом. Пружина выполнена так, что изготовление ее кольцевых конусных дисков можно осуществить из разных материалов и различных заготовок, например, из листовых стальных и цветных литейных сплавов, а также из соответствующих неметаллических материалов, в том числе и из пластических масс и им подобных материалов.
Возможен вариант (фиг. 2), когда к нижней части основания 12 пружины присоединен демпфирующий элемент 18, состоящий из трех промежуточных вибродемпфирующих слоев: первый слой - из дисперсного упругодемпфирующего материала, в котором может быть использована крошка, например следующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, а также крошка твердых вибродемпфирующих материалов, например таких как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим» с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм, второй слой - из вязаных упругих синтетических нитей, причем размер ячеек, вязаных из упругих синтетических нитей, на 10÷15% меньше размеров фракций крошки вибродемпфирующих материалов; и третий слой - из сплошного демпфирующего материала, в котором может быть использована губчатая резина, иглопробивной материал типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, а также нетканый вибродемпфирующий материал.
Вибрационная мельница работает следующим образом.
Исходный материал загружается в приемную воронку 13 под навалом и благодаря центральной перегородке 14 разделяется на два равных потока, которые по перегрузочным пазам 7 в торцевых крышках 6 проходят последовательно по левому и правому ряду измельчительных камер 4. От электродвигателя 11 крутящий момент передается валу 9 через муфту 12. При вращении сидящих на валу 9 дебалансных вибраторов 10 создается центробежная сила, заставляющая корпус 3 совершать на виброизоляторах 2 круговые колебания с амплитудой А. При этом комплексные мелющие тела 5 получают круговые колебания по стенкам камер 4 через слой измельчаемого материала. Материал получает псевдоожиженное состояние и подобно жидкости перемещается от входа камеры к ее выходу и далее к входу следующей камеры. Псевдоожиженный материал проходит также в зазоры между мелющими трубами 16, 17 и стержнем 18, что приводит к существенному увеличению поверхности помола и проскальзыванию мелющих тел относительно друг друга, что приводит к повышению производительности и степени измельчения на 50%.
Проведенные испытания показали, что при измельчении кварца с частицами размером 6 мм получен продукт, содержащий 90% частиц мельче 3 мкм при производительности 15 кг/ч и двигателе 6 кВт. Таким образом, степень измельчения достигает 1500, что невозможно осуществить ни в одной из известных мельниц.
Мельница имеет один вал с симметричными вибраторами, не требующими самосинхронизации или специальных кинематических связей между собой. Этим определяется простота конструкции.
Наконец, одинаковые условия работы камер обеспечивают одинаковый износ мелющих тел, что повышает стабильность технологических показателей.