Мельница

Полезная модель относится к дробильно-обогатительному, строительному оборудованию и 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 промышленного производства.
Близким к предлагаемой полезной модели конструктивным решением является «Мельница», патент на изобретение №2558205, опубл. 27.07. 2015, бюл. №21, в которой реализован принцип непрерывной загрузки в мельницу исходного материала. Недостатком этого технического устройства является сложность конструкции, высокая вибрация барабана из-за невозможности обеспечить соосность при вращении барабана и чаши ротора, что приводит к появлению вибрации барабана, преждевременному выходу из строя подшипниковых узлов и снижению надежности мельницы.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели, принятым за прототип, является пат. на полезную модель №173519, заявл. 17.01.2017, опубл. 30.08 2017, бюл. №25.
Недостатком этого технического решения является сложность конструкции, высокие эксплуатационные затраты, трудоемкость операции по, введению и выводу в канавки барабана подшипниковых опор, предназначенных для регулирования положения барабана в вертикальной плоскости и обеспечения симметрии вращения чаши ротора и барабана для исключения их биения относительно друг друга.
Задачей заявляемого технического решения являются - снижение эксплуатационных затрат, упрощение конструкции и улучшению способа регулирования положения барабана в вертикальной и горизонтальной плоскости.
Этот технический результат достигается тем, что мельница, содержащая раму, барабан с выполненными в нем боковыми отверстиями и сопрягаемый внутренней поверхностью с наружной поверхностью чаши ротора, имеющей радиальные ребра, лопасти, прикрепленные к внутренней поверхности барабана, подшипниковые узлы, звездочки, электродвигатель, муфту, вертикальный вал, стойки, кинематические передачи отличается тем, что опорные кольца жестко прикреплены к стойкам, смонтированных на раме, сопряжены своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью щек и соединены с между собой с помощью болта-фиксатора; при этом внутренней поверхностью щеки сопряжены с боковой поверхностью откидного болта и соединены между собой с помощью оси и упора, на котором смонтирован радиально-упорный подшипник, соприкасающийся своей наружной поверхностью с канавкой, выполненной на наружной поверхности барабана
Предлагаемое устройство поясняется фиг. 1 и 2, на которых изображена мельница предложенной конструкции.
Мельница содержит раму 1, которой с помощью болтовых соединений присоединен электродвигатель 2 (фиг. 1) На конце вала электродвигателя 2 смонтирована с помощью шпоночного соединения муфта 3, которая по внутренней поверхности сопряжена с наружной поверхностью нижнего конца вертикального вала 4, а его противоположный конец с помощью подшипников смонтирован в верхней подшипниковой опоры 6. На муфте 3 с помощью болтовых соединений смонтирована ведущая звездочка 7 привода чаши ротора 8. К раме 1 с помощью болтовых соединений присоединена дополнительная опора 5, на котором установлена верхняя подшипниковая опора 6. На верхнем конце вертикального вала 4 с помощью шпоночного соединения смонтирована ведущая звездочка 9 привода барабана 10. На раме 1 с помощью болтовых соединений смонтированы четыре стойки 11, а с помощью болтовых соединений присоединена нижняя опора 12. К нижней опоре 12 с помощью болтовых соединений присоединена ось 13, на которой помощью подшипников смонтирована чаша ротора 8. На чаше ротора 8 с помощью болтовых соединений смонтирована ведомая звездочка 14 привода чаши ротора 8. Чаша ротора 8 с помощью шести ребер 15, установленных внутри ее полости, равномерно разделена на шесть сегментов. К верхней части барабана 10 с помощью болтовых соединений присоединена ведомая (звездочка 16 привода барабана 10, а к его внутренней части прикреплены шесть лопастей 19. В нижней части барабана 10 выполнены выпускные отверстия 17, служащие для эвакуации за его внешние пределы достигших определенных размера частиц, образующиеся в процессе измельчения исходного материала.
Передача крутящего момента от электродвигателя 2 к чаше ротора 8 и барабану 10 осуществляется через вертикальный вал 4, ведущие звездочки 7, 9 и ведомые 14, 16 с помощью цепных передач нижней 37 и верхней 38 ветви замкнутого контура. Кинематические передачи могут быть цепные, (как в рассматриваемом случае), а также клиноременные, зубчатые, винтовые и другого типа. Мельница имеет замыкающий кинематический механизм, образованный валом электродвигателя 2, вертикальным валом 4, чашей ротора 8, барабаном 10, столбом материала, 33 находящемся в барабане 10 и кинематическими передачами между ними, причем передаточные отношения между нижней 36 и верхней 37 ветвью замкнутого контура не равны между собой.
Материал, загруженный в барабан 10, образует столб 33, который связывает между собой чашу ротора 8 и барабан 10.
Поддержание и регулирование барабана 10 в вертикальной плоскости осуществляется с помощью подшипниковых опорных узлов 18 (фиг, 1, 2). Подшипниковые опорные узлы 18 смонтированы на верхнем 20 и нижнем 21 опорном кольце, которые жестко прикреплены к стойкам 11 (фиг. 2). Это позволяет подшипниковым опорным узлами 18 воспринимать вертикальную нагрузку, создаваемую весом загруженного в мельницу материала, барабана 10, ведомой звездочки 16 привода барабана 10, а также радиальных усилий, создаваемых центробежными силами, возникающими при вращении чаши ротора 8, барабана 10 и находящемся в нем материалом. Закрепленные на стойках 11 верхнее 20 и нижнее 21 опорное кольцо, опираются на пластины 22, которые жестко прикреплены к стойкам 11 (фиг. 2).
Верхнее 20 и нижнее 21 опорное кольцо соединены между собой с помощью четырех болтов-фиксаторов 23. На стойках 11 выполнены по два отверстия, через которые проходит резьбовая часть откидного болта 24, являющегося частью подшипникового опорного узла 18, включающегося откидной болт 24, щеки 25 с выполненными в них двумя отверстиями по краям их и одним отверстием, находящимся посередине ее длины и ширины. Верхняя и нижняя щеки 25 соединены между собой с помощью откидного болта 24, штифта 26 и упора 27, на котором смонтирован радиально-упорный подшипник 28. Болт-фиксатор 23, проходя через середину щек 25, соединяет в единый элемент щеки 25, откидной болт 24, штифт 26 и упор 27. На упоре 27 смонтирован радиально-упорный подшипник 28. Это позволяет с помощью навинчивания или свинчивания гайки 29 и контргайки 30 на резьбовую часть откидного болта 24, осуществлять поворот подшипникового опорного узла 15 по ходу и против хода часовой стрелки относительно точки опоры 35, находящейся на середине длины и ширины щек 25. Поворот подшипникового опорного узла 18 позволяет вводить и выводить из канавку 31, выполненную на внешней поверхности барабана 10, внешнюю обойму 32 радиально-упорного подшипника 28, что обеспечивает поддержку барабана 10 при передаче на него крутящего момента от вертикального вала 4 и через ведущую 9 и ведомую 16 звездочку привода барабана 10. При выходе внешней обоймы 32 радиально-упорного подшипника 28 из канавки 31 образуется зазор размером Δ, достаточный для исключения контакта внешней обоймы 32 с бараном 10. На раме 1 смонтирована приемная емкость 38, служащая для аккумулирования в ней измельченного до определенного размера готового продукта.
Мельница данной конструкции работает следующим образом. Первоначально исходный материал для измельчения загружается в барабан 10 приблизительно на  его высоты. После этого включается электродвигатель 2 и его крутящий момент передается через его вал, вертикальный вал 4, ведущие звездочки 7 и 9, ведомые 14 и 16 на чашу ротора 8 и барабан 10.
При включении электродвигателя 2 куски измельчаемого материала, находящиеся в полости чаши ротора 8, начинают перемещаться к ее периферии под действием центробежной силы, одновременно прижимаясь к радиальным ребрам 15, и, попав в активную зону 34, образующуюся в результате циркуляции материала по тороидальной траектории, где разрушаются за счет ударов, скалывания и истирания (фиг. 1). Частицы материала, соразмерные с размерами боковых отверстий 17, выполненных в боковой стенке барабана 10, выводятся за его внешние пределы за счет центробежной силы через выпускные отверстия 17 и попадают в приемную емкость 38. Частицы материала крупнее размеров отверстий 17 в боковой поверхности барабан 10 совершают в нем движение по восходящей винтовой линии и далее вместе с исходным кусковым материалом и частично измельченным ранее опускаются в активную рабочую зону 34 полости чаши ротора 8. При этом из-за разных передаточных отношений нижней 36 и верхней 37 ветвей замкнутого контура мельницы, получаемых переустановкой сменных приводных звездочек 7 и 9 с разным числом зубьев, устанавливаемых на вертикальном вале 4, происходит накопление за каждый оборот в нем потенциальной энергии, образующейся за счет деформации (скручивания) этого вала. Это приводит к возникновению дополнительного напряжения в кусках материала, попавшего в зону контакта восходящих частиц, находящихся в чаше ротора 8, и других, опускающихся вниз под действием собственного веса к границе соприкосновения их с рабочей поверхностью чаши ротора 8. Этим обеспечивается измельчение соприкасающихся кусков материала с повышенным контактным напряжением при интенсивном их перемешивании.
Измельченный материал, после эвакуации через выпускные отверстия 17 аккумулируется в приемной емкости 38.
После этого цикла процесс повторяется в такой же последовательности, описанной выше.
Далее рабочий процесс многократно повторяется до достижения требуемой степени измельчения, вывода и аккумулирования в приемной емкости 38 измельченного материала, через боковые отверстия 17, выполненные в боковой поверхности барабана 10.
Техническим результатом технического решения является упрощение конструкции устройства, снижение эксплуатационных затрат и улучшения способа регулирования положения барабана в вертикальной и горизонтальной плоскости.