МНОГОКАМЕРНАЯ ВИБРАЦИОННАЯ МЕЛЬНИЦА
MULTICHAMBER VIBRATION MILL

Изобретение относится к устройствам для измельчения твердых материалов минерального и органического происхождения и может быть использовано для осуществления сверхтонкого размола небольших порций материала, преимущественно в лабораторных условиях.
Известна лабораторная эксцентриковая вибрационная мельница для измельчения небольших порций материала, содержащая помольные камеры - барабаны, установленные посредством двух эксцентриковых втулок на валу электродвигателя с возможностью совершения фиксированных круговых колебаний (Авторское св-во СССР №113794, кл. B02C, 17/01, опубл. 1958 г.).
Наиболее близкой к заявляемой (прототипом) является многокамерная вибрационная мельница (патент RU №2465961, МПК B02C 19/16, опубл. 10.11.2012), содержащая приводной вал с диаметрально противоположными эксцентриками и два блока помольных камер, в каждом из которых камеры связаны между собой и с приводным валом посредством одного водила, установленного на эксцентрике приводного вала через подшипник, причем каждое водило выполнено в виде многолучевой правильной звездочки с центральным посадочным отверстием и с ложементами для помольных камер на концах лучей, при этом звездочки установлены на валу с угловым смещением, обеспечивающим размещение помольных камер одного блока в просветах между помольными камерами другого блока.
Недостатком известных вибрационных мельниц являются потери сверхтонкой фракции измельчаемых материалов из-за отсутствия герметичности помольной камеры, что снижает производительность и сужает функциональные возможности вибрационных мельниц, а также невозможность их применения в лабораторной практике (для исследований небольших порций материала). Кроме того, водила многокамерной вибрационной мельницы по патенту RU №2465961 установлены только на эксцентриковых шейках приводного вала и дополнительно не связаны с рамой, что отрицательно влияет на сбалансированность и надежность устройства.
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности получения и сохранности сверхтонкой фракции измельчаемых различных материалов минерального и органического происхождения, повышение надежности устройства и расширение его функциональных возможностей.
Указанный технический результат достигается тем, что в многокамерной вибрационной мельнице, содержащей раму, приводной вал с диаметрально-противоположными эксцентриками и два блока помольных камер, в каждом из которых камеры связаны между собой и с приводным валом посредством водила, установленного на эксцентрике приводного вала через подшипники, причем каждое водило выполнено в виде многолучевой звездочки с центральным посадочным отверстием и ложементами под установку помольных камер на каждом луче, при этом водила установлены на валу с угловым смещением, обеспечивающим размещение помольных камер одного водила в просветах между помольными камерами другого водила, согласно заявляемому техническому решению, каждое водило связано с рамой мельницы с помощью, по меньшей мере, двух упругих элементов, ложементы под установку помольных камер на каждом луче водила выполнены в виде отверстий, а помольные камеры выполнены с крышками, герметично прижатыми к камере струбциной.
Упругие элементы, связывающие водила с рамой мельницы, выполнены в виде пружин, закрепленных на кронштейнах, жестко соединенных с рамой мельницы и выполненных в виде пластин с набором отверстий для регулировки жесткости пружины.
Для придания жесткости конструкции рама многокамерной вибрационной мельницы снабжена траверсой, фиксирующей верхний подшипник приводного вала.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где
- на фиг.1 представлен общий вид многокамерной вибрационной мельницы с трехлучевыми водилами в аксонометрии;
- на фиг.2 - вид сверху на фиг.1;
- на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.2;
- на фиг.4 - вид А на фиг.3;
- на фиг.5 - вариант выполнения водила в виде трехлучевой звездочки;
- на фиг.6 - помольная камера в разрезе.
Многокамерная вибрационная мельница содержит раму 1, приводной вал 2 с одетыми на него эксцентриками 3 и 4, направленными диаметрально противоположно друг другу. На эксцентриках 3 и 4 приводного вала установлены через подшипниковые узлы два водила, соответственно 5 и 6.
Каждое водило выполнено в виде многолучевой звездочки с центральным посадочным отверстием 7 и ложементами для помольных камер, выполненными в виде периферийных отверстий 8 на каждом луче. Лучи равномерно расположены по окружности вокруг центрального посадочного отверстия 7. В периферийные отверстия 8 лучей звездочки установлены съемные помольные камеры, выполненные в виде цилиндрических контейнеров 9 с крышками 10. Крышка 10 прижата к контейнеру помольной камеры струбциной 11 через прокладку 12, создавая герметичный объем.
При выполнении каждого водила в виде трехлучевой звездочки общее количество помольных камер равно 6. С целью увеличения производительности вибрационной мельницы, количество лучей звездочки, а значит, и помольных камер, может быть увеличено. Водила 5 и 6 установлены на валу 2 с угловым смещением, обеспечивающим размещение контейнеров 9 помольных камер одного водила в просветах между помольными камерами другого водила.
Каждое водило связано с рамой 1 мельницы, с помощью, по меньшей мере, двух упругих элементов 13, 14 или 15, 16 соответственно, один конец которых закреплен на соответствующем луче водила, а второй - на соответствующих кронштейнах 17, 18 и 19, 20. Эта связь не дает провернуться водилу вокруг приводного вала 2 и способствует сбалансированности устройства. Упругие элементы могут быть выполнены в виде пружин из высокоуглеродистых сталей, легированных кремнием, марганцем, хромом, ванадием, никелем. Упругие элементы могут быть также выполнены из высокомолекулярных неметаллических материалов (резина, полимерные материалы типа вулколана).
Каждый кронштейн (17-20), к которому крепится упругий элемент (13-16), жестко соединен с рамой 1 и выполнен в виде пластины с набором отверстий для регулировки жесткости пружины.
Для придания большей жесткости конструкции рама 1 многокамерной вибрационной мельницы снабжена траверсой 21, фиксирующей верхний подшипник приводного вала 2.
Контейнеры 9 помольных камер заполнены на 80-90% мелющими телами 22.
Помольные камеры могут быть изготовлены как из металлов, так и из различных керамических материалов (например, из оксида алюминия, оксида циркония, карбида вольфрама и пр.) в сочетании с мелющими телами из различной керамики. Это необходимо при измельчении материалов, в которых не допускается наличие намола металла от мелющих тел и помольной камеры, например, для получения высококонцентрированных керамических вяжущих суспензий.
Одновременно в мельницу можно установить помольные камеры из различных материалов и мелющих тел, наиболее подходящих по технологии измельчения того или иного материала.
Многокамерная вибрационная мельница работает следующим образом.
Измельчение материалов в помольных камерах производится в периодическом режиме. Измельчаемый материал загружается в контейнеры 9 помольных камер одновременно с загрузкой мелющих шаров 22, после чего контейнеры 9 закрываются крышками 10 и прижимаются для создания герметичного объема струбциной 11. Приводной вал 2 с эксцентриками 3, 4 вибрационной мельницы, выполняет вместе с приводом роль вибровозбудителя. Вал, вращаясь, заставляет водила 5 и 6 вместе с закрепленными на них помольными камерами совершать колебательные движения по круговой траектории с заданной амплитудой. При использовании частотного управления электродвигателем вибрационной мельницы возможно получение различных режимов работы мельницы в зависимости от частоты вращения вала электродвигателя, а следовательно, и частоты колебания помольных камер. В вибрационной мельнице предусмотрена также возможность изменения эксцентриситета движения водил с помощью упругих элементов 13-16, что в сочетании с частотным управлением электродвигателем расширяет возможные режимы обработки материалов. В течение определенного времени (в зависимости от заданной технологии измельчения материала) происходит помол в герметично закрытом контейнере, в котором возникает центробежная сила, что приводит к интенсивному истирающему воздействию мелющих тел 22 на измельчаемый материал. Создаваемый в помольной камере герметичный объем позволяет проводить сверхтонкий размол и исключить потери сверхтонкой фракции.
После завершения процесса измельчения материала крышку 10 с контейнеров 9 снимают и ссыпают измельченный материал вместе с мелющими шарами 22. Затем шары отделяют от измельченного материала.
Таким образом, обеспечивается расширение функциональных возможностей вибрационной мельницы, а именно: получение и сохранность сверхтонкой фракции измельчаемых различных материалов минерального и органического происхождения, обеспечение возможности использования конструкции в лабораторной практике для исследований небольших порций материала, а также повышение сбалансированности и надежности устройства.