УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B02C17/10 

Изобретение относится к измельчению материалов как мокрым, так и сухим способом и может быть применено в строительстве и горнорудной промышленности.

Известно устройство дня измельчения материалов и пород, содержащее корпус, барабан с мелющим роликом в нем, причем ролик выполнен с дисбалансом и осью с поводками (1).

Однако данное устройство не обеспечивает интенсивное измельчение различных материалов, так как отсутствует привод мелющего ролика и вращение ролика зависит от силы трения, возникающего между барабаном, роликом и определенным слоем измельченного материала, находящегося между роликом и барабаном, при этом усилие давления ролика на измельчаемый слой материала, находящийся между барабаном и мелющим роликом, незначительно.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является устройство для измельчения, содержащее корпус с приводом, ротор, на который установлены била, смесь мелющих тел и измельчаемого материала. В процессе работы мелющее тело, попадая в зону, охватываемую ротором с билами, при падении с верхней точки отрыва от корпуса получает удар от бил и, получив соответствующую кинетическую энергию, соответствующую скорости вращения ротора, производит удар по смеси мелющих тел и измельчаемого материала, и смешивается с общей смесью, увлекаемой при его вращении (2).

Однако в данном устройстве била, установленные на роторе, имеют конструкцию практически не отличающуюся от ротора (увеличивают его диаметр) и вследствие этого незначительно влияют на изменение кинетической энергии удара мелющих тел, сообщаемые билами устройства, и при этом измельчаемый материал при падении с верхней точки 1 практически "обтекает" ротор с билами и падает под действием собственного веса и смешивается с общей массой смеси, и резкого удара, необходимого для дополнительного измельчения материала, не происходит.

Таким образом, задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в осуществлении повышения интенсивности процесса измельчения различных материалов за счет увеличения энергии удара, сообщаемой мелющим телам в процессе работы измельчения различных материалов, а также сообщения дополнительной кинетической энергии падающим с верхней точки 1 самим измельчаемым материалом для выполнения удара по смеси измельчаемого материала и мелющих тел и их перемешивания со всей массой смеси.

Для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата в устройстве для измельчения материалов, содержащем корпус с мелющими телами внутри него, загрузочно-разгрузочный люк, привод корпуса, измельчающий орган, согласно изобретению измельчающий орган выполнен в виде активатора с составными лопастями переменной длины, ударные поверхности которых выполнены плоской и криволинейной формы и могут быть установлены под углом к оси активатора, а каждая последующая плоскость лопастей активатора относительно предыдущей смещена, при этом активатор снабжен автономным приводом.

Достижение, обеспечиваемого изобретением технического результата, стало возможным благодаря тому, что конструкция активатора со смещенными относительно друг друга лопастями переменной длины и углом наклона к его оси позволяет обеспечивать скорость его вращения на порядок выше скорости вращения корпуса и противоположное (встречное) ему направление движения, наличие в автономном приводе активатора вариатора скорости обеспечивает выбор необходимой оптимальной скорости измельчения различных материалов, а также выбор оптимальных скоростей измельчения в начале и в конце периода измельчения одного и того же материла, при этом важная последующая плоскость лопастей активатора относительно предыдущей смещена, а ударные части лопастей выполнены плоской и криволинейной формы.

Предлагаемая конструкция устройства для измельчения с активатором обеспечивает в процессе работы достижение необходимой достаточной скорости мелющим телам и приобретение при этом энергии удара, необходимой для интенсивного измельчения различных материалов, а также приобретение самим измельчаемым материалом падающих с верхней точки 1 отрыва от корпуса, энергии удара, направленной также на измельчение (дополнительное) измельчаемого материала, так как в предложенной конструкции устройства скорость вращения активатора на порядок выше скорости вращения корпуса устройства. При встречном (противоположном) направлении вращения корпуса и активатора устройства от автономных приводов при бесступенчатом регулировании скорости вращения активатора обеспечивается выбор оптимальной скорости измельчения различных материалов, а также выбор оптимальной скорости в начале и в конце измельчения одного и того же материала и при этом достигается интенсивное измельчение различных материалов. Что и является задачей, решаемой предлагаемой изобретением.

Именно заявляемая конструкция устройства для измельчения в совокупности с известным техническими решениями обеспечивает повышение интенсивности измельчения различных материалов. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемое устройство образует единый изобретательной замысел (1), (2).

Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что из уровня техники не известны технические решения, содержащие совокупность признаков, сходных или эквивалентных заявляемому. Это позволяет сделать вывод о соответствии предложений критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображено устройство для измельчения, общий вид; на фиг. 2 - его поперечное сечение; на фиг. 3 формы рабочих ударных частей лопасти; на фиг. 4 крепление ударных частей и несущей части лопасти.

Устройство для измельчения содержит цилиндрический корпус 1 с фланцами 2, загрузочный люк 3. На одном из торцов корпуса 1 насажен зубчатый венец 4 с возможностью зацепления с шестерней 5, установленной на валу редуктора 6, который соединен с электродвигателем 7 привода корпуса 1. На корпусе 1 установлены опорные кольца 8 с возможностью вращения по каткам 9, установленным на раме 10 посредством кронштейнов 11.

Активатор 12 установлен внутри корпуса 1 на подшипниках качения (на чертеже не показаны) и снабжен автономным приводом. Активатор 12 выполнен в виде вала 13, на котором установлены в нескольких плоскостях его поперечного сечения составные лопасти 14, при этом лопасти выполнены из несущей и ударной частей. В каждой плоскости лопасти 14 установлены под углом 120^o (3 шт - вариант I) или под углом 90^o (4 шт вариант II) относительно друг друга последовательно по диаметру вала 13, при этом лопасти 14 каждой предыдущей соседней плоскости смещены на угол 120^o (I вариант 3 лопасти) или на угол 90^o (4 лопасти II вариант) относительно последующей по направлению вращения вала 13. Одним концом несущая часть лопасти 14 ввернута в вал 13 и зафиксирована гайками 15 с возможностью регулирования длины и заданного необходимого положения рабочей ударной части лопасти 14 под углом (развернутость лопастей) к оси вала 13 для обеспечения лучшего измельчения материала. Рабочие ударные части 16 установлены на несущей части лопастей 14, закреплены посредством болтового соединения и выполнены прямоугольной плоской а, плоской с наклоном б, выпуклой в, вогнутой г, рифленой д формы (фиг. 3), при этом рабочие ударные части 16 лопастей 14 в процессе работы устройства перекрывают друг друга по длине вала 13. Вал 13 активатор 12 посредством вариатора скорости 17 и коробки перемены передач 18 соединен с электродвигателем 19 привода активатора.

Измельчение материала в предлагаемом устройстве осуществляется следующим образом.

Электродвигатель 7 посредством редуктора 6, шестерни 5 и зубчатого венца 4 приводит во вращение цилиндрический корпус 1 с измельчаемым материалом и мелющими телами, загруженный в корпус 1 через загрузочный люк 3, а активатор 12, установленный внутри корпуса 1 на подшипниках качения, получает вращение от электродвигателей 19 посредством коробки передач 18 и вариатора скорости 17. Цилиндрический корпус 1 и активатор 12 устройства вращаются в противоположных (встречных) направлениях. Цилиндрический корпус 1, вращаясь вокруг своей оси за счет сил с трения между ее внутренней стенкой и смесью измельчаемого материала и мелющих тел, увлекает за собой смесь до верхней точки 1 (фиг. 2) корпуса. В точке 1 смесь отрывается от внутренней стенки корпуса 1 под действием собственного веса и по инерции еще немного поднявшись, теряет скорость и падает вниз по траектории, близкой к параболе. Так как в предлагаемой конструкции устройства скорость вращения активатора на порядок выше скорости вращения корпуса, то измельчение материала в устройстве происходит интенсивнее, чем в аналогичных конструкциях и в две стадии: I и II следующим образом.

1 стадия. Мелющее тело ( шар, цильпепс) при падении с точки отрыва 1 корпуса, достигнув радиуса точки, охватываемой рабочей частью лопасти 14 в соответствующей плоскости вращения активатора, получает удар от рабочей ударной части 16 лопасти 14 в точке в (фиг. 2) и, получив при этом соответствующую кинетическую энергию, достаточную для интенсивного измельчения материалов, зависящую от угловой скорости вращения вала 13 активатора, линейной скорости рабочей ударной части 16 лопасти 14 в данной точке и массы мелющего тела, вновь ударяет по спеси измельчаемого материала мелющих тел, увлекаемых корпусом 1 устройства при подъеме этой смеси до верхней точки 1 отрыва смеси и мелющих тел от корпуса 1. При этом удары рабочих ударных поверхностей 16 лопастей 14 по падающим мелющим телам происходят не одновременно по всей длине корпуса 1 как в прототипе, а последовательно и непрерывно, так как лопасти 14 активатора установлены на валу 13 со смещением на угол 120^o или 90^o (в зависимости от количества лопастей, установленных по диаметру вала 13) по направлению вращения и по всей длине вала 13, что и обеспечивает непрерывное "бомбардирование" мелющими телами смеси измельчаемого материала и мелющих тел во время движения смеси к точке 1 по направлению вращения корпуса 1, при этом удары, сообщаемые мелющим телам лопастями 14 активатора 12, являются сосредоточенными и поэтому более эффективными по сравнению с ударами, обобщаемыми билами устройства мелющим телам в прототипе. Это обеспечивает интенсивное измельчение измельчаемого материала. Измельчению материала также способствует перемешивание "бомбардирующих" мелющих тел со смесью, увлекаемой корпусом 1 устройства, так как скорости движения общей массы смеси и скорости движения "бомбардирующих" тел имеют разные величины и разные направления (встречное, противоположное), при этом скорости самих "бомбардирующих" тел имеют разные величины, так как последующая плоскость установленных лопастей активатора относительно предыдущей смещена.

Таким образом, интенсивное измельчение измельчаемого материала обеспечивается ударом мелющих тел о смесь измельчаемого материала и мелющих тел с достаточной энергией удара, обеспечиваемой конструкцией активатора для измельчения материала и интенсивным перемешиванием "бомбардирующих" мелющих тел с общей массой измельчаемого материала и мелющих тел, увлекаемых корпусом 1 устройства при подъеме их до точки по направлению вращения корпуса 1 в процессе работы устройства.

II стадия. "Порция" же падающего под собственным весом измельчаемого материала при своем падении с точки отрыва 1 корпуса получает удар от рабочей ударной части 16 вращающейся лопасти 14 активатора и приобретает при этом достаточную кинетическую энергию, необходимую для нанесения удара по смеси измельчаемого материала, так как скорость вращения лопастей 14 активатора 12 на порядок выше скорости корпуса 1, и наносит удар по смеси измельчаемого материала и мелющих тел, увлекаемых корпусом 1 до точки отрыва 1, где материал отрывается от корпуса 1 под действием собственного веса и перемешивается с общей массой смеси в процессе работы устройства. Удары "порций" измельчаемого материала с соответствующей "приобретенной" кинетической энергией о смесь измельчаемого материала и мелющих тел происходит так же, как и удары мелющих тел по смеси измельчаемого материала и мелющих тел происходит в процессе работы устройства непрерывно. Дополнительные удары, сообщаемые лопастями 14 активатора 12 "порциям" измельчаемого материала, обеспечивают приобретение ими соответствующих кинетических энергий для нанесения удара по смеси измельчаемого материала и мелющих тел, при котором происходит дополнительное измельчение измельчаемого материала.

Следовательно, дополнительные удары, сообщаемые лопастями 14 активатора 12 мелющим телам и "порциям" измельчаемого материала обеспечивают приобретение ими соответствующих кинетических энергий, достаточных для нанесения удара по смеси измельчаемого материала и мелющих тел, при котором происходит дополнительное измельчение измельчаемого материала.

Величина кинетической энергии, сообщаемой лопастями 14 активатора 12 мелющим телам и "порциям" падающего измельчаемого материала с точки 1 отрыва от внутренней стенки корпуса 1 зависит от угловой скорости вращения вала 13 активатора 12 и линейной скорости рабочей ударной части 16 лопастей 14, при этом скорость вращения активатора 13 выше скорости вращения корпуса 1 и составляет соотношение от 1:10 до 1:20 для различных материалов, Это достигается применением в приводе активатора 13 вариатора скорости 17 и коробки перемены передач 18, которые обеспечивают регулирование и выбор оптимальной скорости измельчения различных материалов, а также выбор оптимальных скоростей измельчения одного и того же материала в начале и в конце измельчения.

Так как скорость вращения активатора 12 значительно выше скорости вращения корпуса 1 и по лопасти 14 активатора 12 перекрывают друг друга в процессе работы устройства по всей длине корпуса 1, регулируются по длине и могут изменять угол наклона рабочей ударной части лопасти 14 относительно оси вращения вала 13, то практически весь объема измельчаемого материала подвергается интенсивному измельчению благодаря наличию в устройстве для измельчения активатора 12 предлагаемой конструкции.

Использование предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет обеспечить следующие преимущества:
повысить скорость измельчения различных материалов за счет приобретения мелющими телами и самим измельчаемым материалом сосредоточенной энергии удара для выполнения дополнительного измельчения измельчаемого материала;
увеличить тонкий и удельную поверхность измельчаемого материала за счет непрерывного "бомбардирования" мелющими телами и самым измельчаемым материалом смеси мелющих тел и измельчаемого материала при их подъеме вверх до точки отрыва от корпуса устройства под действием собственного веса;
выбрать оптимальную скорость измельчения различных материалов применением автономного привода самого корпуса устройства для измельчения и активатора устройства.

выбрать оптимальную скорость измельчения различных материалов плавным регулированием скорости вращения активатора вариатором скорости при постоянной скорости вращения корпуса устройства для измельчения;
повышение эффективности при измельчении одного и того же материала выбором оптимальных скоростей в начале и в конце измельчения материала регулированием скорости вращения привода активатора при постоянной скорости вращения корпуса устройства для измельчения;
уменьшить энергозатраты на единицу измельчаемого материала, так как мощность привода активатора устройства значительно меньше мощности привода корпуса устройства, при этом скорость вращения привода активатора регулируется в процессе работы устройства для измельчения вариатором скорости и коробкой перемены передач.

Использование: изобретение может быть применено в области строительства и горнорудной промышленности, а именно в процессе измельчения материалов и пород. Сущность изобретения: в корпусе /К/ I устройства /У/ установлен активатор /А/ 12, который выполнен с составными лопастями /Л/ 14 переменной длины, ударные поверхности /УП/ 16 которых выполнены так, что могут быть установлены под углом к оси А 12, а каждая последующая плоскость Л 14 и А 12 относительно предыдущей смещена. К I У и А 12 У в процессе работы имеют встречное /противоположное/ направление вращения и снабжены автономными приводами, обеспечивающими выбор оптимальных скоростей при измельчении различных материалов при эксплуатационных условиях производства. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для измельчения, содержащее корпус с мелющими телами внутри него, загрузочно-разгрузочный люк, привод корпуса, измельчающий орган, отличающееся тем, что измельчающий орган выполнен в виде активатора с составными лопастями переменной длины, ударные поверхности которых выполнены плоской и криволинейной формы, при этом активатор снабжен автономным приводом. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ударные поверхности лопастей установлены под углом к оси активатора. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждая последующая плоскость лопастей активатора относительно предыдущей смещена.