КВАДРАТНАЯ МЕЛЬНИЦА
SQUARE MILL

Изобретение относится к технике измельчения твердых материалов и может найти применение в строительной, химической и металлургической отраслях промышленности, а также в сельскохозяйственном производстве.
Известна трубная мельница, содержащая загрузочную и разгрузочную цапфы, привод и барабан, выполненные по меньшей мере из одной полосы (патент РФ №2358808, МКИ В02С 17/04, опубл. 20.06.2009., Бюл №17) с образованием по внутренней поверхности карманов многоугольной и криволинейной формы.
Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности, недостаточная производительность и большие габариты по длине.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является вибрационная мельница (патент РФ №2350391, МКИ В02С 17/02, опубл., 27.03.2009. Бюл. №9), содержащая упруго установленный на основании торообразный корпус с вибратором, смонтированным вертикально, при этом корпус выполнен из секций, каждая из которых смонтирована из полосы, согнутой в одну сторону по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам полосы, с попеременным образованием по длине полосы разных по размерам равносторонних и равнобедренных треугольников и образованием по наружной и внутренней поверхностям ломаных винтовых линий и винтовых поверхностей.
Недостатком известного устройства является ограниченные технологические возможности, обусловленные круговой формой траектории колебаний корпуса и недостаточной производительностью измельчения, сложностью изготовления, недостаточная длина пути движения измельчаемых материалов.
Техническим результатом является расширение технологических возможностей, увеличение производительности и пути (длины) движения измельчаемых материалов в корпусе.
Технический результат достигается тем, что в квадратной мельнице, содержащей упруго установленный на основании, снабженный вибратором корпус, корпус выполнен пустотелым квадратной формы с криволинейной винтовой поверхностью по внутреннему периметру с карманами многогранной формы, в виде различных геометрических фигур, с четырьмя и более боковыми сторонами и смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех пустотелых секций, выполненных в форме пустотелого кругового сектора с четырьмя пустотелыми прямолинейными секциями, причем четыре секции, выполненные в форме пустотелого кругового сектора, изготовленного из полосы, свернутой в кольцо с многогранной поверхностью и образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными параллельно друг другу с образованием подсекций, при этом подсекции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелого кругового сектора, выполненного с многозаходной винтовой поверхностью, снабженной винтовыми канавками внутри кругового сектора под углом к его оси в виде карманов многоугольной формы различных геометрических фигур с четырьмя и более боковыми сторонами, причем расстояние между прямыми линиями сгиба равно длине каждого элемента многоугольника, а четыре пустотелые прямолинейные секции изготовлены по меньшей мере из одной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам полосы, с образованием параллелограммов, расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны, при этом полоса свернута в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам с образованием по наружной поверхности однонаправленных ломаных винтовых линий, а на внутренней поверхности - ломаных винтовых карманов многоугольной формы в виде различных геометрических фигур с четырьмя и более боковыми сторонами, которые по периметру могут быть различными не только по форме, но и по размерам, при этом расстояния между линиями сгиба равны друг другу и равны сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренних поверхностей.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой квадратной мельницы.
1
2
2
1
Новизна заключается в том, что корпус выполнен пустотелым в виде квадрата с криволинейной винтовой поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов многогранной формы, что расширяет технологические возможности, при одних и тех же габаритах с корпусом, выполненным в виде тора, расширяются технологические возможности и увеличивается путь (длина) движения измельчаемых материалов в квадратном корпусе, так как длина по периметру тора (окружности) диаметра D равна L=πD, а длина по периметру квадрата равна L=4D. (L>L)
Новизна обусловлена также тем, что корпус смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех секций, выполненных в виде кругового сектора с четырьмя прямолинейными секциями, что расширяет технологические возможности, так как при одних и тех же габаритах с корпусом, выполненным в виде тора, расширяются технологические возможности и увеличивается путь (длина) движения измельчаемых материалов в квадратном корпусе.
Новизна усматривается в том, что карманы корпуса выполнены в виде геометрических фигур многоугольной формы, по меньшей мере из одной полосы, что расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что карманы по периметру корпуса могут быть различными не только по форме, но и по размерам, что расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что расстояния между линиями сгиба карманов внутренних поверхностей равны друг другу и равны сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренних поверхностей, что расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что корпус выполнен пустотелым, в виде квадрата, с криволинейной винтовой поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов многогранной формы в виде различных геометрических фигур с четырьмя и более боковыми сторонами, что обеспечивает не только интенсификацию взаимодействия измельчаемых материалов, повышение производительности, но и расширение технологических возможностей.
Новизна предложения заключается в том, что по внутренней поверхности корпуса образованы поверхности многоугольной формы, которые по периметру могут быть различными не только по форме, но и по размерам, что обеспечивает изменение направления движения измельчаемых материалов, в результате повышается производительность и расширяются технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что секции, из которых собран корпус, по периметру смонтированы из полос с размеченными на них четырехугольниками разных по площади и размерам, поэтому интенсивность и производительность измельчения возрастает, расширяются технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру корпуса проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение потоков измельчаемого материала в каждом сечении корпуса, а значит, повышение производительности и расширение технологических возможностей.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что четырехугольники полос, из которых смонтированы секции, разнонаклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии корпуса, поэтому степень сжатия потоков измельчаемых материалов возрастает, процесс измельчения интенсифицируется.
Новизна заключается также в том, что корпус изготовлен из секций и подсекций, стенки которых разнонаклонны не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения измельчаемых материалов, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечения корпуса, что усложняет траектории их движения и увеличивает производительность измельчения и расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена квадратная мельница, общий вид; на фиг. 2 - корпус в форме квадрата, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - одна из четырех секций, выполненная в виде пустотелого кругового сектора, вид сверху; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - полоса с размеченными прямыми линиями сгиба и линиями обрезки кромок четырехугольников; на фиг. 7 - полоса после обрезки кромок четырехугольников; на фиг. 8 - полоса после обрезки кромок четырехугольников, согнутая по прямым линиям сгиба; фиг. 9 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в кольцо-подсекцию; на фиг. 10 - одна из четырех пустотелых прямолинейных секций с карманами многоугольной формы, общий вид; на фиг. 11 - разрез В-В на фиг. 10; на фиг. 12 - полоса с размеченными линиями сгиба в виде прямых линий для карманов многоугольной формы пустотелой прямолинейной секции на фиг. 10; на фиг. 13- полоса, согнутая по прямым линиям с образованием карманов многоугольной формы; фиг. 14 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в цилиндрический виток.
Квадратная мельница (фиг. 1) состоит из корпуса 1, установленного на платформе 2, снабженной вибратором 3. Платформа 2 посредством пружин 4 установлена на основании 5.
Корпус 1 выполнен в виде квадрата (фиг. 2) с многоугольной винтовой поверхностью по внутреннему периметру (фиг. 3) в виде карманов многоугольной формы и смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех секций 6, 7, 8, 9, выполненных в виде кругового сектора с четырьмя прямолинейным секциями 10, 11, 12, 13 (фиг. 2).
Секции 6, 7, 8, 9 (фиг. 4) с многогранной винтовой поверхностью по их внутреннему периметру изготовлены из подсекций 14 (одна из подсекций на фиг. 4 выделена сплошными утолщенными линиями), соединенных между собой известными методами, например сваркой, клейкой и т.п., с образованием по наружной и внутренней поверхностям винтовых линий (на фиг. 4 одна из винтовых линий показана утолщенной линией 15 - 16 - 17 - 18 - 19 - 20 - 21 - 22 - 23) и винтовых поверхностей многоугольной формы в виде различных геометрических фигур с четырьмя и более боковыми сторонами, например прямоугольник, трапеция, ромб и т.п., в виде (фиг. 5) карманов наружной поверхности 24, 25, 26, 27, 28, 29 и карманов внутренней поверхности многоугольной формы 30, 31, 32, 33, 34, 35.
1
2
3
4
5
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Каждая из подсекций 14 изготовлена в виде кругового сектора (фиг. 4, фиг. 5) и смонтирована из полосы 36 (фиг. 6, фиг. 7), на которой размечены прямоугольники, по диагоналям которых расположены линии сгиба, проходящие через точки 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60 на расстояниях друг от друга, равных длине стороны геометрической фигуры, например, как на фиг. 6, на расстоянии L, L, L. Линии сгиба полосы 36 показаны на фиг. 6 утолщенной линией. На полосе 36 размечены также линии обрезки 61 кромок полосы 36, показанных на фиг. 6 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 61 участки полосы 36 (на фиг. 6 эти участки полосы 36 заштрихованы) отрезаются и полоса 36 приобретает вид, показанный на фиг. 7, у которой линии сгиба полосы 36 разные по длине L, L, L, L, L, L, L, L, L, L,L, L, L, L, L, L, L, L, L, L, L, L, L.
Полоса 36 (фиг. 7) после обрезки кромок прямоугольников по линиям обрезки 61 сгибается (фиг. 8) по прямым линиям - линиям сгиба 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, размещенным под углом α к кромкам полосы 36 (фиг. 6) с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами,  т.е. по диагоналям, проходящим через точки 37-60 прямоугольников (фиг. 6), параллельных друг другу, и затем сворачивается в кольцо 14 с многогранной поверхностью, как показано на фиг. 9. Поперечные кромки 62 и 63 полосы 36 (фиг. 6, фиг. 7) после сворачивания в кольцо 14 соединяются известными методами, например сваркой, пайкой и т.д., с образованием подсекции 14 в виде кругового сектора-кольца 14 (фиг. 9, фиг. 4).
Таким образом, секции 6, 7, 8, 9 (фиг. 4, фиг. 5) выполнены по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми линиями, изменяющимися по диаметру секции с шагом по периметру секции (одна из винтовых линий показана на фиг.4 утолщенной линией 15 - 16 - 17 - 18 - 19 - 20 - 21 - 22 – 23, и винтовыми канавками внутри и наружи секций 6, 7, 8, 9 в виде карманов многоугольной формы, под углом к оси секций 6, 7, 8, 9.
Секции 6, 7, 8, 9 (фиг. 4, фиг. 5) с винтовой поверхностью по его внутреннему и наружному периметру с образованием карманов многоугольной формы могут быть изготовлены и другими способами.
Четыре пустотелые прямолинейные секции 10, 11, 12, 13 (фиг. 10, фиг. 11) с карманами многоугольной формы, например секция 10, изготовлены по крайней мере из одной полосы 64, соединенной по продольным кромкам 65 (показаны на фиг. 10 штрихпунктирной линией) известными методами, например сваркой, с образованием по наружной и внутренней поверхностям винтовых линий (на фиг. 10 одна из винтовых линий показана утолщенной линией 66 - 67 - 68 - 69 - 70 - 71 - 72 - 73 - 74 - 75 - 76 - 77) и винтовых поверхностей (фиг. 11) прямоугольной формы в виде карманов наружной поверхности 78, 79, 80, 81, 82, 83 и карманов внутренней поверхности 84, 85, 86, 87, 88, 89.
1
2
3
Полоса 64 (фиг. 12, фиг. 13) согнута по прямым линиям 90 под одинаковыми углами α к продольным кромкам 65 полосы 64, размещенным на расстояниях, равных длине элементов многоугольника карманов, например для кармана 81 на расстояниях L, L, L.
Полоса 64 после сгиба по прямым линиям (фиг. 12, фиг. 13) свернута в цилиндрические витки (фиг. 14), соединенные друг с другом по продольным кромкам 65 известными методами, например сваркой, в пустотелые прямолинейные секции 10, 11, 12, 13.
Пустотелые прямолинейные секции, например 10, 11, 12, 13, с карманами многоугольной формы жестко соединены поочередно с пустотелыми секциями 6, 7, 8, 9 с карманами многоугольной формы по линиям стыковки (в местах стыковки на фиг. 2 показаны пунктирными линиями по всему периметру квадратного корпуса) с образованием непрерывного пустотелого корпуса 1 в виде квадрата с карманами многоугольной формы по его внутреннему периметру.
Квадратная мельница работает следующим образом.
Возмущающая сила вибратора через стенки корпуса 1 передается частицам измельчаемых материалов, находящихся внутри корпуса 1 и поступающих внутрь корпуса 1 непрерывным потоком через загрузочное приспособление (на чертеже не показано). Частицы измельчаемых материалов совершают вращательное движение по вертикальным эллиптическим траекториям, при этом происходит процесс измельчения материалов. Наличие криволинейных разнонаправленных элементов, в том числе карманов многоугольной форму по внутреннему периметру корпуса 1, изменяет направление движения потоков частиц измельчаемых материалов, в результате чего они не только приобретают направленное движение от загрузки к выгрузке, но в результате образуются также зоны сжатия по всей длине пути частиц измельчаемого материала внутри корпуса 1, повышается производительность квадратной мельницы, расширяются технологические возможности. При этом частицы измельчаемых материалов не только интенсивно взаимодействуют друг с другом, но и под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскости, перпендикулярной проходному сечению корпуса 1. Так как у корпуса 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение по мере перемещения измельчаемых материалов от загрузки к выгрузке меняются, то усугубляется нарушаемость движения частиц измельчаемых материалов, которые при этом взаимодействуют с карманами многоугольной формы внутренних стенок корпуса 1, т.е. имеет место повышение интенсивности измельчаемых материалов. Наличие винтовых поверхностей и винтовых линий по периметру корпуса 1 способствует не только усложнению траекторий движения частиц измельчаемых материалов, но и их перемещению по проходному сечению корпуса 1 в сторону выгрузки и к разгрузочному устройства (на чертеже не показано).
При движении частиц измельчаемых материалов по проходному сечению корпуса 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разрежения в каждом сечении корпуса 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс измельчения материалов и расширяет технологические возможности. Наличие винтовых поверхностей и винтовых линий по периметру корпуса 1 обеспечивает движение потоков измельчаемых материалов не только в пустотелых прямолинейных секциях корпуса 1, но и в пустотелых секциях, выполненных в виде кругового сектора, что способствует не только усложнению траекторий их движения, но и их перемещению по проходному сечению корпуса 1 от загрузки к выгрузке. При движении частиц измельчаемых материалов по проходному сечению корпуса 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разрежения в каждом сечение корпуса 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс измельчения и расширяет технологические возможности.
Технико-экономические преимущества возникают за счет выполнения корпуса квадратной мельницы в виде квадрата, внутренняя поверхность которого снабжена однонаправленными винтовыми линиями и винтовыми поверхностями в виде карманов многоугольной формы, а также за счет того, что частицы измельчаемых материалов под влиянием вибрации совершают вращательное движение в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии пустотелого корпуса и карманов многоугольной формы по его периметру, а также за счет того, что при движении потоков частиц измельчаемых материалов по проходному сечению корпуса из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разрежения в каждом сечении корпуса по всему его объему, что интенсифицирует процесс измельчения и расширяет технологические возможности.
Технико-экономические преимущества возникают за счет монтажа вибратора горизонтально под платформой с квадратным корпусом, что обеспечивает увеличение удельной плотности кинетической энергии в 1,3-1,5 раза и повышает производительность.