МЕЛЬНИЦА
MILL

Изобретение относится к технике измельчения твердых материалов и может найти применение в строительной, химической и металлургической промышленности, а также в сельскохозяйственном производстве.
Известна вибрационная мельница, содержащая упруго установленный корпус с вибратором («Оборудование заводов лакокрасочной промышленности», Издательство «Химия», Ленинградское отделение, 1986 г., стр. 371).
Недостатком известного устройства является малая интенсивность измельчения и ограниченные технологические возможности в виду небольшой интенсивности смешивания.
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 корпус с вибратором, смонтированный вертикально.
Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности, обусловленные круговой формой траектории колебаний корпуса и небольшой производительностью измельчения.
Техническим решением является расширение технологических возможностей, повышение производительности мельницы.
1
1
2
2
1
1
3
3
Техническое решение достигается тем, что в мельнице, содержащей упруго установленный на основании пустотелый корпус с вибратором, загрузочное и разгрузочное приспособления, корпус выполнен спиральным из пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью, по периметру свернутого по спиральной оси 0-0 вокруг центральной прямолинейной оси 0-0 спирального корпуса, снабженного винтовыми канавками внутри и снаружи под углом к спиральной оси 0-0 пустотелого тоннеля в виде карманов с тремя и более боковыми сторонами, и собран из секций в виде одинаковых по форме и размерам колец, свернутых из одинаковых полос ромбовидной формы, на которых размещены трапеции, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной полосы, а верхние и нижние основания трапеций расположены под острым углом к оси симметрии полосы 0-0 и являются линиями сгиба находящихся на расстояниях друг от друга, равных длине сторон карманов, при этом секции соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой мельницы.
Новизна усматривается в том, что корпус выполнен спиральным с многозаходной винтовой поверхностью по периметру, что повышает производительность измельчения и расширяет технологические возможности.
п
Новизна обусловлена тем, что за счет монтажа вибратора горизонтально под платформой с корпусом изменена форма траектории колебаний корпуса с круговой на вертикальный эллипс, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (Е) в 1,3-1,5 раза и повышает производительность.
1
1
2
2
Новизна заключается в том, что спиральный корпус с многозаходной винтовой поверхностью по периметру снабжен винтовыми канавками внутри и снаружи под углом к оси спирали центра оси симметрии 0-0 спирального тоннеля с центральной прямолинейной осью 0-0, что повышает производительность.
Новизна состоит в том, что винтовые канавки спирального корпуса выполнены в виде карманов с тремя и более боковыми сторонами, что также повышает производительность.
3
3
Новизна усматривается в том, что спиральный корпус смонтирован из секций в форме одинаковых колец, свернутых из одинаковых полос ромбовидной формы, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах полосы ромбовидной формы, а верхние и нижние основания трапеций расположены под острым углом к оси симметрии полосы ромбовидной формы 0-0 и являются линиями сгиба находящихся на расстояниях друг от друга, равных длине сторон карманов, при этом секции соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций, что повышает производительность.
Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру спирального корпуса проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение измельчаемых материалов в каждом сечении спирального корпуса, а значит повышение производительности и расширение технологических возможностей.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что трапеции ромбовидных полос, из которых смонтированы секции, разнонаклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии спирального корпуса, поэтому степень сжатия частиц измельчаемых материалов возрастает, процесс измельчения материалов интенсифицируется.
Новизна заключается также в том, что спиральный корпус изготовлен из секций, стенки которых разнонаклонны не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения частиц измельчаемых материалов, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечению спирального корпуса, что усложняет траектории их движения, увеличивает интенсивность измельчения материалов и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что секции, из которых собран спиральный корпус, по периметру смонтированы из ромбовидных полос с размеченными на них трапециями разных по площади и размерам, поэтому интенсивность и эффективность измельчения материалов возрастает, расширяются технологические возможности.
1
1
2
2
3
3
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена мельница, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - наглядное изображение спирального корпуса; на фиг. 4 - наглядное изображение взаимного положения спирали 0-0, по которой свернут пустотелый тоннель с многозаходной винтовой поверхностью вокруг центральной прямолинейной оси 0-0; на фиг. 5 - одна из полос ромбовидной формы, на которой размещены трапеции, верхние и нижние основания которых расположены под острым углом к оси симметрии полосы 0-0 в виде линий сгиба; на фиг. 6 - полоса ромбовидной формы, согнутой по линиям сгиба - верхним и нижним основаниям трапеции; на фиг. 7 - наглядное изображение ромбовидной полосы, свернутой в кольцо, при соединении верхнего основания nn′ трапеции mnn′m с нижним основанием трапеции NMM′N′.
Мельница (фиг. 1, фиг. 2) содержит пустотелый спиральный корпус 1, жестко закрепленный на платформе 2 упруго с помощью четырех резинокордных баллонов 3, установленных на основании 4. На платформе 2 жестко закреплено устройство 5 для загрузки, и снизу к платформе 2 прикреплен жестко вибратор 6 с горизонтальной осью вращения. Мельница снабжена разгрузочным устройством 7.
1
1
2
2
Корпус 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен спиральным. На фиг. 4 показано наглядное изображение взаимного расположения оси спирали - центра оси симметрии 0-0 пустотелого тоннеля спирального корпуса 1 (на фиг. 4 спиральный корпус изображен условно поперечным сечением 8 пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью) и центральной прямолинейной осью 0-0 спирального корпуса 1.
1
1
1
1
2
2
Таким образом, по периметру спиральный корпус 1 выполнен в виде тоннеля спиральной формы с многозаходной винтовой поверхностью по периметру и снабжен винтовыми канавками внутри и снаружи, распложенными под углом α к оси симметрии спирали 0-0 центра оси симметрии (фиг. 3) тоннеля спирального, свернутого по спирали 0-0 вокруг центральной оси 0-0 спирального корпуса 1.
Винтовые канавки спирального корпуса 1 выполнены в виде карманов 9, 10, 11, 12, 13, 14 по внутренней поверхности и карманов - по наружной поверхности 15, 16, 17, 18, 19, 20 тоннеля спиральной формы (фиг. 3 и фиг. 4) с тремя и более боковыми сторонами, смонтированного из секций в форме одинаковых колец 21 (фиг. 7), соединеных друг с другом боковыми сторонами 22 и 23.
1
1
2
2
cp
max
min
В результате образуется пустотелый тоннель спирального корпуса 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) с осью спирали - центра оси симметрии 0-0 спирального корпуса 1, скрученного вокруг центральной прямолинейной оси 0-0 спирального корпуса 1 по диаметру D с образованием спирального корпуса 1 с наружным диаметром D и с внутренним диаметром D (фиг. 4).
При этом пустотелый спиральный корпус 1 с многозаходной винтовой поверхностью снабжен винтовыми канавками в виде карманов 9-14 по внутренней поверхности и карманами 15-20 по наружной поверхности спирального корпуса 1 (фиг. 4).
1
1
1
1
2
2
Таким образом, пустотелый тоннель с собственной спиральной осью симметрии 0-0 свернут по этой спирали 0-0 вокруг центральной прямолинейной оси 0-0 и образует спиральный корпус 1 (фиг. 4).
3
3
Секция 21 изготовлена в виде кольца (фиг. 7), смонтирована из ромбовидной полосы 24 (фиг. 5), на которой размещены трапеции, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной полосы 24, а верхние и нижние основания этих трапеций (фиг. 5) расположены под острым углом β к оси симметрии ромбовидной полосы 0-0 и являются линиями сгиба (фиг. 5 и фиг. 6) расположенных на расстояниях друг от друга, равных длине сторон карманов спирального корпуса 1, выполненного в форме спирального пустотелого тоннеля.
На фиг. 5 показаны трапеции:
NMM′N′ - первая трапеция,
MFF′M′ - вторая трапеция,
FEE′F′ - третья трапеция,
ЕТТ′Е′ - четвертая трапеция,
ТНН′Т′ - пятая трапеция,
HRR′H′ - шестая трапеция,
RSS′R′ - седьмая трапеция,
SLL′S′ - восьмая трапеция,
LGG′L′ - девятая трапеция,
GJJ′G′ - десятая трапеция,
JZZ′J′ - одиннадцатая трапеция,
ZWW′Z′ - двенадцатая трапеция.
При этом NN′ является наименьшей из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной полосе 24, ниже линии сгиба WW′′, a WW′ - наибольшая из всех нижних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной полосе 24, ниже линии сгиба WW′ и вышеперечисленных двенадцати трапеций.
На фиг. 5 показаны также трапеции:
WPP′W′ - тринадцатая трапеция,
Pjj′P′ - четырнадцатая трапеция,
jgg′j′ - пятнадцатая трапеция,
gkk′g′ - шестнадцатая трапеция,
kss′k′ - семнадцатая трапеция,
srr′s′ - восемнадцатая трапеция,
rhh′r′ - девятнадцатая трапеция,
htt′h′ - двадцатая трапеция,
tee′t′ - двадцать первая трапеция,
eff′е′ - двадцать вторая трапеция,
fmm′f′ - двадцать третья трапеция,
mnn′m′ - двадцать четвертая трапеция.
При этом nn′ является наименьшим основанием из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной полосе 24, выше линии сгиба WW′, которая для всех трапеций в свою очередь является наибольшей из всех нижних оснований с тринадцатой по двадцать четвертую трапеции.
Таким образом, линия сгиба WW′ является не только нижним основанием трапеции ZWW′Z′, но и одновременно верхним основанием трапеции PWW′P′ и самой длинной лини сгиба кольца 21 и ромбовидной полосы 24.
При этом линии сгиба NN′ и nn′ являются самими короткими из всех линий сгиба ромбовидной полосы 24 и кольца 21.
1
1
2
2
Соотношение длины линии сгиба WW′ и NN′(nn′) определяет величину шага S, спирали 0-0, а значит и шаг навивки пустотелого тоннеля вокруг прямолинейной оси 0-0 спирального корпуса 1.
Ромбовидная полоса 24 сгибается по прямым линиям сгиба, которые и являются основаниями двадцати четырех трапеций, как показано на фиг. 6, параллельных друг другу, и затем сворачивается в кольцо 21 (виг. 7) с многогранной поверхностью.
Кромки nn′ и NN′ соединяются известными методами, например сваркой, спайкой и т.д. с образованием секции в виде колец 21 (фиг. 7).
Секции в виде одинаковых колец 21 соединяют друг с другом последовательно боковыми сторонами 22 и 23 так, чтобы все линии сгиба являлись продолжением одноименных линий сгиба предыдущего кольца.
В результате такой сборки по периметру пустотелого спирального тоннеля образуются винтовые линии, показанные на фиг. 3, например, утолщенной линией 25-26-27-28-29-30-31-32-33-34-35.
Таким образом, спиральный корпус 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой спиральной поверхности с винтовыми линиями по периметру спирального корпуса 1 (одна из винтовых линий показана на фиг. 3 утолщенной линией 25-26-27-28-29-30-31-32-33-34-35, и винтовыми канавками внутри и снаружи спирального корпуса 1 в виде карманов многоугольной формы 9, 10, 11, 12, 13, 14 по внутренней поверхности и 15, 16, 17, 18, 19, 20 по наружной поверхности в виде карманов многоугольной формы под углом α к спиральной оси пустотелого тоннеля спиральной формы спирального корпуса 1.
Спиральный корпус 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) в виде спирального пустотелого тоннеля с винтовой поверхностью по его внутреннему и наружному периметру с образованием карманов многоугольной формы может быть изготовлен и иным способом.
Мельница работает следующим образом.
Возмущающая сила вибратора через стенки спирального корпуса 1 передается частицам измельчаемых материалов, находящихся внутри спирального корпуса 1 и поступающих внутрь спирального корпуса 1 непрерывным потоком через загрузочное приспособление 5. Частицы измельчаемых материалов совершают вращательное движение по вертикальным эллиптическим траекториям, при котором и происходит процесс измельчения материалов. 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 спирального корпуса 1. Так как спирального корпуса 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения частиц измельчаемых материалов, которые при этом взаимодействуют с карманами многоугольной формы внутренних стенок спирального корпуса 1, т.е. имеет место повышение интенсивности измельчаемых материалов. Наличие винтовых поверхностей и винтовых линий по периметру спирального корпуса 1 способствует не только усложнению траекторий движения частиц измельчаемых материалов, но и их перемещению по проходному сечению спирального корпуса 1 в сторону выгрузки и разгрузочного устройства 7.
При движении частиц измельчаемых материалов по проходному сечению спирального корпуса 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разряжения в каждом сечении спирального корпуса 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс измельчения материалов и расширяет технологические возможности.
Технико-экономические преимущества возникают за счет того, что спиральный корпус выполнен спиральным из пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью по периметру, свернутого по спирали, что обеспечивает повышение производительности и расширение технологических возможностей, а также за счет монтажа вибратора горизонтально под платформой со спиральным корпусом 1, что обеспечивает увеличение удельной плотности кинетической энергии в 1,3-1,5 раза и повышает производительность.