МЕЛЬНИЦА Российский патент 1998 года по МПК B02C19/22 

Изобретение относится к устройствам для механической обработки сыпучих материалов и может быть использовано в строительстве, промышленности строительных материалов, химической, металлургической и других отраслях народного хозяйства для тонкого помола различных материалов.

Известно устройство для тонкого помола [1], содержащее установленный на раме корпус с загрузочным и разгрузочным люками, размещенный в корпусе рабочий орган в виде расположенных одна в другой дугообразных упругодеформируемых цилиндрических спиралей, сочлененных с приводом, при этом каждая из спиралей на дугообразном участке с внутренней его стороны смонтирована с возможностью соприкосновения витков, а спирали на указанных участках контактируют между собой.

К недостатку известного устройства относится его повышенная энергоемкость в связи с тем, что при измельчении исходного материала в рабочей зоне, образованной внутренней поверхностью наружной спирали и наружной поверхностью внутренней спирали, возникают радиальные, направленные к стенкам корпуса, распирающие его силы, прижимающие наружную спираль к корпусу и создающие дополнительные тормозящие ее движение силы, расход энергии на преодоление которых непроизводителен.

Признаком общим с признаком предлагаемого устройства являются наличие двух, расположенных одна в другой, дугообразных упругодеформируемых цилиндрических спиралей, контактирующих между собой.

Известно устройство для измельчения сыпучих материалов [2], выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус с загрузочным и разгрузочным люками, в котором расположен кинематически связанный с приводом рабочий орган в виде размещенных одна в другой тороидно-винтовых спиралей.

К недостаткам известного устройства относятся низкая производительность, а также недостаточная динамическая устойчивость сочлененной спирали, так как для того, чтобы витки обеих спиралей соприкасались при вращении по максимальной поверхности, необходимо дополнительное центрирование, например, внутренней поверхности корпуса. Такое центрирование вызывает дополнительное трение, так как спирали не будут плавать в измельчаемом материале, а будут тормозить вращение о стенки корпуса, создавая дополнительные затраты энергии на это трение.

Технический результат, достигаемый с применением изобретения, состоит в повышении производительности устройства, а также интенсивности процесса измельчения.

Поставленная задача достигается тем, что в мельнице для измельчения сыпучих материалов, содержащей корпус с загрузочным и разгрузочным люками, в котором расположен кинематически связанный с приводом рабочий орган в виде размещенных одна в другой тороидно-винтовых спиралей, одна из спиралей выполнена составной из по меньшей мере двух с прямоугольным сечением витков спиралей, взаимно смещенных в радиальном направлении, каждая из которых контактирует с витками другой тороидно-винтовой спирали, а поверхность каждого из витков составной спирали может быть выполнена в зоне контактирования ее с поверхностью витков другой спирали со взаимно идентичной кривизной.

На фиг. 1 изображена мельница, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид спереди; на фиг. 3 - разрез корпуса с составной спиралью; на фиг. 4 - вариант выполнения составной спирали с контактирующими между собой витками, имеющими идентичные по кривизне поверхности.

Мельница для измельчения сыпучих материалов содержит пустотелый тороидальный корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 люками, установленный и закрепленный на раме 4. В корпусе 1 размещены рабочий орган, составленный из тороидно-винтовой спирали 5 и размещенных в ней спиралей 6 и 7 с прямоугольным сечением витков. Все спирали ввинчены одна в другую и представляют собой единый рабочий орган в виде гибкого шнека, торцы которого закреплены на валах подшипниковых узлов 8, соединенных с электродвигателями 9 и 10.

Мельница работает следующим образом.

При включении электродвигателей 9 и 10, которые подключены к сети в противовращении, т. е. один из электродвигателей, например 9, вращается по часовой стрелке, а другой 10 вращается против часовой стрелки. Вращение каждого из них передается через подшипниковые узлы 8 непосредственно спиралям 5 - 7 одновременно. Особенностью предложенной спирали является повышенная транспортирующая способность измельчаемого материала благодаря выступающим за габариты тороидно-винтовой спирали 5, поверхностям, образующим размеры А и Б, полученным смещением одной относительной другой спиралей 6 и 7. Смещение необходимо для уменьшения площади привалочной поверхности, образованной дополнительными спиралями с целью повышения удельного давления на измельчаемый материал, превышающего предел его прочности при разрушении. Составленный из спиралей тороидальный рабочий орган помещен в пустотелый тороидальный корпус 1, в котором благодаря замкнутому пространству происходит транспортировка исходного материала с его одновременным измельчением. Исходный материал загружают через загрузочный люк 2, а из разгрузочного люка 3 отбирают готовый измельченный продукт. Вся конструкция установлена на раме 4.

Составная тороидно-винтовая спираль при вращении образует единообразные, непрерывно перемещающиеся по спиральной траектории, рабочие зоны, перемещение каждой из которых на протяжении одного оборота вокруг оси спирали изменяет размер рабочей зоны от минимума до максимума. Измельчаемый материал, перемещаясь по винтообразным траекториям, периодически дробится в узкой сходящейся рабочей зоне и выбрасывает из нее измельчаемый материал на диаметрально противоположную от рабочей зоны сторону спирали, при этом измельчаемый материал непрерывно перемещается вдоль оси корпуса мельницы от загрузочного к разгрузочному люкам, в потоке которого под действием центробежных сил вращающегося материала по винтовым траекториям непрерывно сортируется: более крупные частицы отбрасываются от центра вращения, а более мелкие и легкие стремятся к оси вращения. Процесс разделения, измельчения и сортирования происходит в режиме саморегулирования без непроизводительных затрат на циркуляцию энергии в измельчаемом материале.

Выполнение рабочего органа - гибкого шнека составным из спиралей с прямоугольным сечением витков, смещенных в радиальном направлении, повышает транспортирующие функции мельницы, что с увеличением объема рабочих зон, в результате образования клинообразных объемов, заключенных между криволинейной поверхностью спиралей с плоской и цилиндрической формой сечения витков, повышает производительность мельницы.

Рабочая зона, расположенная между двумя дополнительными спиралями, повышает площадь контакта измельченного материала с рабочими элементами, а так как они опираются на основную спираль, сопротивление которой на изгиб превосходит их собственное, то составная спираль приобретает новые, не присущие прототипу качества, - создает закрытые полости, измельчение в которых происходит более интенсивно.

Исполнение контактирующих поверхностей дополнительных спиралей с кривизной, идентичной кривизне поверхности (в сечении) основной спирали, дополнительно создает закрытые объемы для измельчения, повышающие интенсивность измельчения.

Перечисленные признаки в совокупности с известными наделяют предлагаемое техническое решение новыми, не присущими прототипу качествами, являющими собой новый, более высокий уровень техники в этой области, следовательно, мельница для измельчения сыпучих материалов соответствует критерию "новизна", при этом конструктивное выполнение предлагаемого устройство явным образом не следует для специалиста из уровня техники, т.е. изобретение обладает критерием "изобретательский уровень".

Мельница может быть использована для получения мелких порошков и пудр, например, для устройства жесткой кровли или добавок в асфальт, а также для активизации и повышения марки цемента.

Выполнение рабочего органа в виде набора спиралей с различными сечениями элементов, ввинченных в основную спираль, возможно осуществить на серийном оборудовании, т.е. предлагаемое устройство обладает критерием "промышленная применимость".

Мельница предназначена для механической обработки сыпучих материалов и может быть использована в строительстве, химической, металлургической и других отраслях промышленности. Мельница содержит корпус с рабочим органом в виде размешенных одна в другой тороидно-винтовых спиралей, при этом одна из спиралей выполнена составной из по крайней мере двух с прямоугольным сечением витков спиралей, взаимно смещенных в радиальном направлении, каждая из которых контактирует с витками другой тороидно-винтовой спирали. Поверхность каждого из витков составной спирали может быть выполнена в зоне контактирования ее с поверхностью витков другой спирали со взаимно идентичной кривизной. Описываемая мельница обладает повышенной производительностью и интенсивностью процесса измельчения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Мельница для измельчения сыпучих материалов, содержащая корпус с загрузочным и разгрузочным люками, в котором расположен кинематически связанный с приводом рабочий орган в виде размещенных одна в другой тороидно-винтовых спиралей, отличающаяся тем, что одна из спиралей выполнена составной из по меньшей мере двух с прямоугольным сечением витков спиралей, взаимно смещенных в радиальном направлении, каждая из которых контактирует с витками другой тороидно-винтовой спирали. 2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что поверхность каждого из витков составной спирали выполнена в зоне контактирования ее с поверхностью витков другой спирали со взаимно идентичной кривизной.