Мельница

Полезная модель относится к дробильно-обогатительному, строительному и к оборудованию для производства материалов, применяемых в промышленности строительных материалов, в горном деле, химической и металлургической промышленности, а также может найти применение при обогащении и переработке минерального сырья и отходов производственной деятельности.
В качестве аналога можно рассмотреть мельницу сухого помола (SU 1828412 A3, 15.07.1993), в которой реализуется другой подход к обеспечению гарантированной разгрузки продуктов размола через просеивающие поверхности ротора. В конструкции предусмотрены выполненные в ребрах ротора специальные вырезы, обеспечивающие более полный контакт движущегося материала с просеивающими решетками. Интенсификация процесса разгрузки происходит за счет применения дополнительных просеивающих поверхностей в неподвижном корпусе, при этом блокировка зазора между вращающейся чашей 1 и неподвижным корпусом осуществляется за счет применения дополнительного горизонтального кольца 2 ротора, которое располагают на минимальном расстоянии от неподвижного горизонтального кольца 3; непосредственно на это кольцо устанавливается дополнительный неподвижный цилиндр 4 с просеивающими поверхностями.
Недостатком мельницы такого конструктивного исполнения являются относительно высокие удельные энергозатраты.
Близким по технической сущности полезной модели является «Измельчитель динамического самоизмельчения» Пат. на изобретение №2465960 РФ, МПК В02С 13/14, заявл. 17.02.2011; опубл. 10.11.2012, бюл. №31.
Недостатком этого технического решения является интенсивный износ частицами абразивного материала вращающихся шкивов клиноременной передачи и приводных ремней при попадании и осаждении на их поверхностях, что приводит к преждевременному их выходу из строя, снижению долговечности и эксплуатационной производительности.
Задачей разработанного технического решения является повышение долговечности, работоспособности и эксплуатационной производительности мельницы.
Этот технический результат достигается тем, мельница, содержащая раму, барабан с выполненными в его нижней части выпусками отверстиями, чашу ротора с радиальными ребрами, опорный вал, рубашку вала, электродвигатель с двумя выходными концами вала, защитную рубашку, крышки сальников, подшипниковые узлы и подшипниковые опоры, предохранительную муфту, размещенную между чашей ротора и нижним концом вала электродвигателя, кинематические передачи, выполненные с кинематическим несоответствием, отличается тем, что к раме и основанию, закрепленному на раме, присоединены капсулы, внутри которых на концах вала электродвигателя смонтированы конические зубчатые шестерни, находящиеся в зацеплении с коническими зубчатыми колесами, смонтированных на ступице чаши ротора и на барабане.
Предлагаемое устройство поясняется фиг. 1, 2 и 3, на которых изображена мельница предложенной конструкции.
Мельница содержит раму 1, к которой жестко прикреплено основание 2 (фиг. 1). К основанию 2 с помощью болтовых соединений присоединена стойка 5, к которой с помощью болтовых соединений присоединен электродвигатель 4, имеющий два выходных конца вала. На нижней части вала электродвигателя 4 смонтирована предохранительная муфта 5, предназначенная для отсоединения вала электродвигателя 4 от перегрузки при передаче крутящего момента на чашу ротора 13. На валу предохранительной муфты 5 с помощью шпоночного соединения смонтирована ведущая коническая шестерня 6. На основании 2 жестко закреплен опорный вал 10, на котором с помощью подшипников 11 смонтирована чаша ротора 13, предназначенная для передачи кинетической энергии кускам и частицам при вращении чаши ротора 13. Верхний конец опорного вала 10 с помощью гайки 31 закреплен на верхней части рамы 1.
На опорном валу 10 с помощью подшипников 20 смонтирована защитная рубашка 12, предназначенная для защиты от износа опорного вала 10 и которая с помощью болтовых соединений присоединена к ведомому коническому зубчатому колесу 9. Чаша ротора 13 с помощью радиальных ребер 14 равномерно разделена на шесть сегментов. На внешней поверхности ступицы чаши ротора 13 с помощью шпоночного соединения смонтировано ведомое коническое зубчатое колесо 8 привода чаши ротора 13.
На верхней части вала электродвигателя 4 с помощью шпоночного соединения смонтирована ведущая коническая зубчатая шестерня 7 привода барабана 16. На верхней части опорного вала 10 с помощью верхнего подшипника 15 смонтировано ведомое коническое зубчатое колесо 9, в котором изготовлены загрузочные отверстия 21, предназначенные для заполнения барабана 16 исходным материалом. Ведомое коническое зубчатое колесо 9 с помощью болтовых соединений присоединено к барабану 16. На ней изготовлены отверстия 21, позволяющие производить загрузку полости барабана 16 исходным материалом (фиг. 2). В верхней части рамы 1 жестко прикреплены укосины 18, на которые опирается упорный подшипник 19, предназначенный для восприятия нагрузки, создаваемой весом барабана 16, ведомого конического зубчатого колеса 9 и весом загруженного в барабан 16 исходного материала.
В нижней части барабана 16 изготовлены выпускные отверстия 17, предназначенные для эвакуации через них частиц, разрушенных в результате их взаимодействия между собой и достигших размеров менее диаметра этих отверстий.
К верхней части рамы 1 с помощью болтовых соединений присоединена верхняя капсула 22, герметичность которой обеспечивается установкой на ее торцах сальниковых крышек 23 и 24. Для устранения вибрации верхней капсулы 22 относительно рамы 1 при работе мельницы между ними установлена амортизирующая прокладка 32, которая прижимается к ней с помощью прижимного болта 26. Для обеспечения загрузки исходного материала в барабан 16 на верхней поверхности верхней капсулы 22 изготовлены впускные отверстия 34 (фиг. 3). Для удаления скопившихся пылеобразных абразивных частиц, которые могут образоваться в процессе измельчения материала, на нижней части верхней капсулы 22 предусмотрено изготовление резьбовой пробки 25.
К основанию 2 с помощью болтовых соединений присоединена нижняя капсула 27. Герметичность нижней капсулы 27 осуществляется присоединения к ее торцам с помощью болтовых соединений сальниковых крышек 28 и 29.
Для удобства монтажа нижняя капсула 27 разделена на две полукапсулы 30 и 33, которые соединены друг с другом с помощью болтовых соединений. Мельница имеет замыкающий кинематический механизм, образованный валом электродвигателя 4 с двумя выходными его концами, чашей ротора 13, барабаном 16 с находящимся в его полости материалом и кинематическими передачами между ними. Причем, передаточные отношения между одним нижним концом вала электродвигателя 4 и чашей ротора 13, верхним концом вала электродвигателя 4 и барабаном 16 не равны между собой, образуя, таким образом, кинематическое несоответствие ветвей замкнутого контура.
Мельница разработанной конструкции работает следующим образом.
Первоначально в барабан 16 через загрузочные отверстия 34 и 21 порционно осуществляется загрузка исходного материала. В процессе работы над чашей ротора 13 постоянно формируется обновляемый вертикальный столб материала. При включении электродвигателя 4 куски измельчаемого материала, находящиеся в полости чашеобразного ротора 13, при взаимодействии с ребрами 14 начнут перемещаться к ее периферии под действием центробежной силы, одновременно прижимаясь к ним за счет этих сил. Попав в активную зону 30, которая формируется только с момента пуска мельницы в работу, они начнут разрушаться за счет ударов, раскалывания и истирания при их взаимодействии между собой, сокращаясь в размерах. Частицы разрушенного материала, с размерами выпускных отверстий 17 меньшими, чем их диаметры, будут эвакуироваться и аккумулироваться в приемном бункере (на чертеже не показан) или на последующем транспортном средстве. Частицы материала крупнее размеров выпускных отверстий 17 совершат повторное движение в полости барабане 16 по восходящей винтовой линии и далее вместе с исходным кусковым материалом и частично измельченным ранее опустятся в активную зону 30, где будут подвергаться повторному разрушению и сокращению размеров.
При этом из-за разных передаточных отношений нижней и верхней ветвей замкнутого контура мельницы динамического самоизмельчения, получаемых установкой сменных конических шестерен 6 и 7 с разным числом зубьев приводов чаши ротора 13 и барабана 16, установленных на выходных концах вала электродвигателя 4, будет происходить накопление и отставание за каждый оборот их угловых скоростей. Ввиду этого отставания формируется кинематическое несоответствие вращения чаши ротора 13 и барабана 16. Из-за кинематического несоответствия передач привода чаши ротора 13 и привода барабана 16 приведет к возникновению явления циркуляции энергии, которая будет использоваться для дополнительно силового воздействия на куски и частиц циркулирующего материала, что приведет к снижению потребления электроэнергии.
При достижении расчетного максимального момента на чаше ротора 13, определяемого упругой деформацией кручения материала вала двигателя 4, производится расцепление предохранительной муфты 5, установленной между электродвигателем 4 и чашей ротора 13, и сброс нагрузки в кинематической цепи замкнутого контура. После этого предохранительная муфта 5 вновь замыкается, и система контура возвращается в исходное состояние, при котором отсутствует отставание по скорости вращения между выходным концом вала электродвигателя 4 и чашей ротора 13.
После этого цикла процесс повторяется в такой же последовательности. Далее рабочий процесс многократно повторяется до достижения требуемой степени измельчения и полного опорожнения барабана 16 от частиц измельченного материала.
Установленные верхняя 22 и нижняя 27 капсула будут препятствовать попаданию и осаждению абразивных пылеобразных частиц на поверхностях конических зубчатых шестерен 6, 7, а также конических зубчатых колес 8 и 9 пылеобразных абразивных частиц, образующихся в процессе измельчения, что снизит степень их износа и преждевременного выхода их строя. Это позволит увеличить их долговечность и срок их службы при эксплуатации.
Техническим результатом разработанной конструкции устройства будет являться повышение работоспособности и эксплуатационной производительности за счет повышения срока службы зубчатых шестерен и колес конических передач, используемых в мельнице для передачи крутящих моментов.