МЕЛЬНИЦА
MILLER

Изобретение относится к технике измельчения твердых материалов и может найти применение в строительной, химической, металлургической промышленности, а также в сельскохозяйственном производстве.
Известна трубная мельница (а.с. №1733086, кл. В02С 17/02, опубл. БИ №18, 15.05.1992), содержащая барабан, загрузочное, разгрузочное приспособления и привод, смонтированный на раме, подвешенной посредством резинокордных пневмобаллонов к станине, боковая поверхность каждой секции барабана выполнена поочередно соединенными прямоугольниками и параллелограммами с образованием по торцам секций квадрата, при этом квадрат каждой последующей секции повернут относительно квадрата предыдущей на угол 90° с образованием на поверхности барабана непрерывных зигзагообразных линий с постоянным по длине барабана шагом и с постоянным по размерам проходным сечением барабана.
Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность измельчения и ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что измельчение производится с практически постоянным продольным и поперечным сечением барабана от загрузки к выгрузке и недостаточной интенсивностью смешивания и недостаточной интенсивностью взаимодействия частиц материала друг с другом, а также необходимость создания наклона барабана для транспортировки материала от загрузки к выгрузке.
Наиболее близкой к предлагаемому устройству является барабанная мельница (патент №2209669, кл. В02С 17/04, опубл. БИ №22, 10.08.2003), содержащая многосекционный барабан, каждая секция которого собрана из четырехугольников с образованием по торцам секций квадрата, повернутого относительно квадрата предыдущей секции на 90°, выполненных из большого и малого прямоугольников и двух одинаковых трапеций, нижние основания которых равны боковой стороне большого прямоугольника, а верхние основания равны боковой стороне малого прямоугольника, при этом боковые стороны трапеций равны остальным двум сторонам большого и малого прямоугольников с образованием по торцам секций наклоненных под одинаковым углом в разные стороны и к оси секций одинаковых квадратов, образуя при этом ломаный спиральной формы тоннель с прямоугольным проходным сечением, загрузочное, разгрузочное приспособления и привод, смонтированный на раме, подвешенной посредством резинокордных пневмобаллонов к станине.
Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что измельчение производится с практически постоянным продольным и поперечным сечением барабана от загрузки к выгрузке и недостаточной интенсивностью смешивания и недостаточной интенсивностью взаимодействия частиц материала друг с другом, недостаточной интенсивностью измельчения, а также необходимость создания наклона барабана для перемещения материала от загрузки к выгрузке.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей за счет образования по периметру барабана прерывистых ломаных винтовых линий с увеличением от загрузки к выгрузке не только шага, но и размера площади проходного многоугольного сечения барабана.
Техническое решение достигается тем, что в мельнице, содержащей многосекционный барабан, каждая секция которого собрана из четырехугольников с образованием по торцам секций квадрата, повернутого относительно квадрата предыдущей секции на 90°, выполненных из большого и малого прямоугольников и двух одинаковых трапеций, нижние основания которых равны боковой стороне большого прямоугольника, а верхние основания равны боковой стороне малого прямоугольника, при этом боковые стороны трапеций равны остальным двум сторонам большого и малого прямоугольников с образованием по торцам секций наклоненных под одинаковым углом в разные стороны и к оси секций одинаковых квадратов, образуя при этом ломаный спиральной формы тоннель с прямоугольным проходным сечением, загрузочное, разгрузочное приспособления и привод, смонтированный на раме, подвешенной посредством резинокордных пневмобаллонов к станине, согласно предлагаемому изобретению четырехугольники, из которых выполнены секции барабана, выполнены из двух пар трапеций, а именно двух разных по размерам равносторонних большой и малой трапеций и двух одинаковых по размерам разносторонних трапеций, соединенных поочередно под прямым углом друг с другом, причем нижние основания разносторонних трапеций равны боковым сторонам большой равносторонней трапеции, а верхние основания разносторонних трапеций равны боковым сторонам малой равносторонней трапеции, при этом каждая секция собрана из четырехугольников с образованием по торцам секций квадратов с размерами сторон, которые увеличиваются по длине барабана и наклоненных под разными углами в разные стороны к оси секций с образованием по периметру барабана после соединения секций друг с другом прерывистых ломаных винтовых линий с увеличивающимся шагом и диаметром по длине барабана и увеличивающейся площадью проходного поперечного сечения барабана.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой мельницы.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление поверхности барабана по периметру позволяет обеспечить не только осевое перемещение измельчаемых материалов при горизонтальном расположении оси вращения барабана, упростить привод и повысить эксплуатационный срок службы, но и повысить интенсивность измельчения за счет увеличения смешиваемости из-за наличия на поверхности барабана прерывистых ломаных винтовых линий с переменным по длине барабана шагом, увеличивающимся по мере увеличения проходного поперечного сечения барабана от загрузке к выгрузке, что нарушает стационарность движения потоков частиц измельчаемого материала и мелющих тел и повышает производительность измельчения, увеличивает технологические возможности.
Кроме того, новизна обусловлена тем, что элементы, из которых собран барабан, разные по площади, по размерам и конфигурации и изменяются по длине барабана, поэтому интенсивность смешивания возрастает, так как эти элементы, работая как полки, захватывают разные по объему порции измельчаемого материала и мелющих тел, направляют их навстречу друг другу, нарушая, таким образом, стационарность их движения.
Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного сечения зигзагообразной формы барабана по длине увеличивается от загрузке к выгрузке, что интенсифицирует процесс смешивания, изменяет амплитуду движений материала по мере движения его от загрузке к выгрузке, изменяя частоту и энергоемкость взаимодействия частиц измельчаемого материала, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что оси секций барабана пересекаются друг с другом под разными углами с образованием зигзагообразных линий с увеличивающимся расстоянием их от оси вращения и не пересекающих саму ось вращения барабана, что увеличивает смешиваемость, энергоемкость и изменяет частоту взаимодействия частиц материала друг с другом и со стенками барабана, что расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что поперечное проходное сечение имеет форму неправильного многоугольника, который в каждом поперечном сечении повернут относительно предыдущего сечения по длине барабана. Поэтому за каждый оборот барабана сечение в виде многоугольника делает оборот 360°, в результате увеличивается интенсивность смешивания, частота и энергоемкость соударений. Этому способствует коническая форма барабана и увеличение проходного сечения, которое асимметрично оси вращения барабана и по длине барабана увеличивается, создавая по периметру конусообразную поверхность.
Новизна усматривается также в том, что при соединении секций предлагаемых конструкций образуются входной и выходной квадраты с размерами сторон, которые увеличиваются по длине барабана и наклоненных под разными углами в разные стороны к оси секций с образованием по периметру барабана после соединения секций друг с другом прерывистых ломаных винтовых линий с увеличивающимся шагом и диаметром по длине барабана и увеличивающейся площадью проходного поперечного сечения барабана, что расширят технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что центры симметрии внутренней поверхности барабана в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения барабана, что нарушает стационарность движения измельчаемого материала и расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображена мельница, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; фиг.3 - барабан мельницы, общий вид, вид спереди; фиг.4 - барабан мельницы, вид сверху фиг.3; фиг.5 - барабан мельницы, вид сбоку по стрелке А; фиг.6 - одна из секций барабана, аксонометрическая проекция; фиг.7 - схема расположения осей секций барабана, вид спереди; фиг.8 - схема расположения осей секций барабана, вид сверху; фиг.9 - схема расположения осей секций барабана, вид сбоку по стрелке Б на фиг.7; фиг 10 - схема расположения осей секций барабана, аксонометрическая проекция.
Мельница (фиг.1, фиг.2) содержит раму 1, на которой смонтирован привод 2, разгрузочное приспособление 3, торцевые щеки 4 и 5, между которыми жестко закреплен барабан 6, загрузочное приспособление 7, которое выполнено в виде жестко закрепленной в обечайке 8, снабженной конусом 9, винтовой навивки 10. Барабан 6 смонтирован жестко между щеками 4 и 5 и снабжен опорным кольцом 11, которое опирается на два опорных ролика 12 и 13. Щека 4 присоединена стержнями 14 к диску 15 вала привода 2. Опорные ролики 12 и 13 смонтированы на раме 1.
Рама 1 подвешена на резинокордных пневмобаллонах 16, которые закреплены на станине 17. Под разгрузочным приспособлением 3 закреплен приемный лоток 18.
1
2
2
2
Барабан 6 выполнен в виде ломаного, зигзагообразной формы тоннеля с многоугольным проходным сечением, увеличивающимся по длине барабана 6 от загрузки к выгрузке и смонтирован из секций 19 (фиг.3, фиг.4). При монтаже барабана 6 каждая секция 19 относительно предыдущей повернута на 90°. Так как каждая последующая секция больше предыдущей, то образуются на поверхности барабана 6 прерывистые ломаные винтовые линии с увеличивающимся шагом S, S и т.д., например 20, 21, 22 с шагом S и 23, 24, 25 с шагом S, показанные на фиг.3, фиг.4, фиг.5 утолщенными линиями.
Каждая секция 19 (фиг.6) барабана 6 в направлении от загрузки к выгрузке выполнена с увеличенными относительно предыдущей секции размерами площади проходного сечения и смонтирована из двух пар трапеций, а именно двух разных по размерам равносторонних большой трапеции 26 и малой трапеции 27 и двух одинаковых по размерам разносторонних трапеций 28 и 29, соединенных поочередно под прямым углом (90°) друг с другом. Нижние основания 30, 31 разносторонних трапеций 29 и 28 равны боковым сторонам 32 и 33 большой равносторонней трапеции 26. Верхние основания 34 и 35 разносторонних трапеций 29 и 28 равны боковым сторонам 36 и 37 малой равносторонней трапеции 27. Так как верхнее основание 38 большой трапеции 26 и верхнее основание 39 малой трапеции 27 равны друг другу и равны малым боковым сторонам 40 и 41 разносторонних трапеций 28 и 29, то малое входное отверстие секции 19 имеет форму малого квадрата, наклоненного к оси секции под углом α. Так как нижнее основание 42 малой равносторонней трапеции 27 и нижнее основание 43 большой равносторонней трапеции 26 равны друг другу и равны боковым сторонам 44 и 45 разносторонних трапеций 28 и 29, то выходное отверстие секции 19 имеет форму большого квадрата, наклоненного к оси секции под углом β. Эти углы наклона малого входного квадратного отверстия α и большого выходного квадратного отверстия β не равны друг другу.
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
При монтаже барабана и повороте секций 19 против часовой стрелки образуется барабан с левым направлением спиральной формы внутреннего проходного отверстия увеличивающегося от загрузки к выгрузке с левым направлением прерывистых винтовых ломаных линий с увеличивающимся шагом от загрузки к выгрузке и движением масс материалов по часовой стрелке (фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10). Движение масс материала показаны на фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10 утолщенными линиями со стрелками, параллельными осям симметрии секций барабана. Оси секций, в том числе ось l-l первой секции (фиг.7, 8, 9, 10), к которой присоединена вторая секция с осью l-l, затем присоединена третья секция с осью l-l, потом присоединена четвертая секция с осью l-l, затем присоединена пятая секция с осью l-l, потом шестая секция с осью l-l и так далее, относительно оси вращения барабана пересекаются друг с другом под разными углами с образованием зигзагообразных линий с увеличивающимся расстоянием их от оси вращения барабана и не пересекающих саму эту ось.
Такое конструктивное оформление барабана 6 обеспечивает изменение по длине барабана не только размеров проходного сечения барабана, но и формы проходного сечения барабана. При этом центры симметрии внутренней поверхности барабана 6 в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения барабана 6, что нарушает стационарность движения частиц материала.
Мельница работает следующим образом. Барабан 6 заполняется шарами или другой дробящей средой и измельчаемым материалом или одним измельчаемым материалом. При вращении барабана смеси мелющих тел и материала или смеси частиц различной крупности материала сообщается сложное пространственное движение по зигзагообразным линиям с перемещением материала от загрузки к выгрузке. Процесс измельчения интенсифицируется тем, что расстояние от осей секций по длине барабана относительно оси вращения барабана увеличивается, возникает дебаланс. В результате не только нарушается стационарность движение масс материала многоугольной формой проходного сечения барабана, но и возникает дебаланс не только барабана ломаной формы, но и дебаланс находящихся внутри барабана масс измельчаемого материала за счет увеличения расстояний от осей секций до оси вращения барабана по длине барабана от загрузки к выгрузке. Этому способствуют прерывистые ломаные винтовые линии по периметру барабана, шаг которых увеличивается от загрузке к выгрузке. Имеет место интенсификация смешиваемости, повышение энергоемкости и частоты взаимодействия частиц материала, повышается интенсивность измельчения и расширение технологических возможностей
Технико-экономические преимущества возникают за счет повышения интенсивности смешивания, увеличения энергоемкости и частоты взаимодействия мелющих тел и материала, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.