Мельница с волновой передачей Российский патент 2023 года по МПК B02C13/00 

Изобретение относится к дробильно-обогатительному оборудованию, может также найти применение в качестве оборудования для производства материалов, применяемых в промышленности строительных материалов, в горной, химической и металлургической промышленности, и может найти применение в дорожном строительстве, коммунальном хозяйстве, а также при переработке отходов от производственной деятельности.

Близким по технической сущности изобретением является мельница динамического самоизмельчения «МАЯ», содержащая корпус, в котором расположен вал, чашеобразный ротор с радиальными ребрами, просеивающие поверхности, съемное и верхнее кольца, загрузочный патрубок, крышку, воронку, разгрузочный лоток, подшипниковые узлы и выпускные отверстия (А.с. 937002, МКИ В02С 13/00. Мельница динамического самоизмельчения «МАЯ». Ягупов А.В. Опубл. 26.06.82, бюлл. №23 // Открытия. Изобретения, 1982, №23).

Недостатком мельницы этой конструктивной схемы является высокое потребление электроэнергии при измельчении материала.

Наиболее близким по технической сущности к подаваемому к техническому решению, принятому за прототип, является «Мельница динамического самоизмельчения», пат. на полезную модель №212594 РФ, МПК В02С 13/14, заявл. 09.03.2022, опубл.22.07. 2022. Бюл. №22.

Недостатком этого технического решения является сложность конструкции, невозможность обеспечения высокого передаточного отношения при передаче крутящего момента от вала электродвигателя к барабану, низкая производительность, работоспособность и надежность, связанная с абразивным износом и преждевременным выходом из строя тяговых органов из-за попадания и осаждения на них частиц, образующихся в результате измельчения материала и большая занимаемая площадь для размещения машины на производственном участке.

Задачей изобретения является возможность регулирования частоты вращения барабана в более широких пределах путем создания высокого передаточного отношения при передаче крутящего момента от вала электродвигателя к барабану, повышение производительности, работоспособности, надежности и уменьшения площади под размещение создаваемого устройства.

Указанная задача достигается тем, что мельница с волновой передачей, содержащая раму, электродвигатель, опорный вал, чашу ротора с радиальными ребрами, барабан с выполненными в его нижней части выпусками отверстиями и выступом, укосины, подшипниковую опору, крышку сальника отличается тем, что опорный вал соединен с валом электродвигателя с помощью верхней и нижней муфты, на котором в верхней части смонтирован генератор волн, имеющий эллиптическую форму наружной поверхности, соприкасающуюся с внутренней поверхностью гибкой шестерни, находящейся в зацеплении с основной шестерней, присоединенной к барабану с помощью центрирующих болтов и опирающуюся на плиту, при этом к срединной части барабана прикреплен загрузочный патрубок, сообщаемый с боковым отверстием в барабане

Предлагаемое устройство поясняется фиг. 1 и 2, где изображена мельница с волновой передачей предложенной конструкции.

Мельница с волновой передачей содержит раму 1, к которой жестко прикреплена поперечина 2, а к ней с помощью болтовых соединений присоединен фланцевый электродвигатель 3 (фиг. 1). К верхней части рамы 1 прикреплен корпус подшипника 4, а к нему присоединена крышка сальника 21. К внутренней части рамы 1 жестко прикреплены укосины 14. На валу 29 электродвигателя 3 с помощью шпоночного соединения смонтирована нижняя 5 муфта. На нижней части опорного вала 8 с помощью шпоночного соединения смонтирована верхняя 6 муфта, которая с помощью болтовых соединений соединена с нижней 5 муфтой. Верхняя часть опорного вала 8 смонтирована в корпусе подшипника 4. На нижней части опорного вала 8 с помощью шпоночного соединения смонтирована чаша ротора 9. Чаша ротора 9 с помощью радиальных ребер 10 разделена на шесть равных по площади сегментов. На укосины 14 с помощью подшипника 13 опирается барабан 11, имеющий выступ 12, обеспечивающий его опору и жесткость при вращении. В нижней части барабана 11 изготовлены выпускные отверстия 15, служащие для эвакуации из него частиц, достигших размеров менее, чем их диаметры. К нижней торцевой поверхности барабана 11 с помощью болтовых соединений присоединю кольцо 16, обеспечивающее герметичность полости барабана 7/ и предотвращения выхода пылеобразных частиц из его полости.

К срединной части барабана 11 прикреплен загрузочный патрубок 24, соединенный с боковым отверстием 25, закрепленным на срединной части барабана 11 и служащий для загрузки с его помощью исходного кускового материала.

В верхней внутренней части барабана 11 выполнена выточка 7 и к образовавшейся поверхности с помощью болтовых соединений присоединена главная шестерня 20. В ее торцевой поверхности изготовлены Т- образные пазы и вставлены центрирующие болты 23, с помощью которых присоединена плита 22. В верхней части вертикального вала 8 с помощью шпоночного соединения смонтирован генератор волн 17, имеющий эллиптическую наружную поверхность. Между основной шестерней 20 и генератором волн 17 размещена гибкая шестерня 19, которая нижней поверхностью опирается на плиту 22. Гибкая шестерня 19 изготовлена из материалов, обдающих достаточными упругими свойствами, обеспечивающими ей прочность и упругость в пределах действия закона Гука, в том числе, изготовленных из пластических масс.

На поперечине 2 установлена приемная емкость 27, предназначенная для аккумулирования в ней готового измельченного продукта

Мельница с волновой передачей работает следующим образом.

Первоначально исходный для переработки материал через загрузочный патрубок 24 и боковое отверстие 25 заполняют полость барабана 11 непрерывным или порционным способом.

При включении электродвигателя 7 куски исходного кускового материала, загруженного в барабан 11, под воздействием радиальных ребер 10 вращающейся чаши ротора 9 начнут перемещаться к их периферии под действием центробежной силы, одновременно прижимаясь к ним. При перемещении вверх по тороидальной траектории куски исходного материала будут частично разрушаться. Достигнув определенной высоты и совершив часть полезной работы, они будут опускаться вниз под действием собственной силы тяжести и попадут в активную зону 26, формирующуюся с момента пуска в работу мельницы с волновой передачей. В активной зоне 26 будет протекать основной процесс разрушения кускового материала за счет процессов ударов, раскалывания и истирания. В результате протекающего силового взаимодействия образовавшиеся частицы, с размерами меньшими, чем диаметры выпускных отверстий 15, выполненных в нижней части барабана 11, за счет центробежных сил будут эвакуироваться за его внешний контур и перетекать в приемную емкость 27.

Частицы материала крупнее размеров выпускных отверстий 75 совершат движение в барабане 11 по тороидальной траектории и далее вместе с исходным кусковым материалом, частично измельченным и вновь догруженным в барабан 11 и исходным кусковым материалом через патрубок 24 и боковое отверстие 25 совершат повторное движение по тороидальной траектории и опустятся в активную зону 26, в которой будет осуществляться последующий процесс разрушения кусков и измельченных частиц, оставшихся в полости барабана 11.

Одновременно при включении электродвигателя 3 начнет вращаться опорный вал 8 со смонтированным на нем генератором волн 17 (фиг. 2). При вращении генератора волн 11 он своей наружной эллиптической поверхностью будет деформировать гибкую шестерню 19, которая находится в зацеплении с основой шестерней 20, присоединенной к барабану 11 с помощью болтовых соединений. В исходном состоянии до начала вращения генератора волн 17 в зацеплении с основной шестерней 20 участвуют в зацеплении только отдельные зубья гибкой шестерни 19 (обычно по 2-4 зуба с каждой стороны). Вращение генератора волн 17 будет приводить к тому, что в каждый момент времени в постоянном зацеплении гибкой шестерни 19 с зубьями основной шестерни 20 будут находиться не все, а только те, которые будут наиболее деформированы под силовым воздействием генератора волн 17 при его вращении. В этом случае передаточное отношение i_пер, обеспечивающее частоту вращение n_6ар барабана 11, будет определяться соотношением i_пер=z₂/m⋅z₁. Здесь z₁ - число зубьев основной шестерни 20, m - число зубьев, участвующих в зацеплении в гибкой шестерне 19; z₂ - число зубьев гибкой шестерни 19. Количество зубьев z₂, участвующих в зацеплении гибкой шестерни 19 в рассматриваемой конструкции мельницы с волновой передачей регулируется изменением величины зазора Δε, которое обеспечивается установкой генератора волн 17 с другими геометрическими размерами, что позволит увеличивать или уменьшить число участвующих в зацеплении зубьев z₁ и z₂ гибкой шестерни 19.

Приведение во вращение барабана 11 приведет к тому, что в движение будут вовлекаться не только куски и частицы материала, находящиеся в нижней части вертикального столба 28 материала, но и в его верхней части. Это будет способствовать снижению областей так называемых «мертвых» зон, где материал остается неподвижным в процессе измельчения. В этом случае возрастет число взаимодействий кусков и частиц, придет к интенсивности их разрушения и росту производительности.

Изменение передаточного отношения i_пер дает возможность в зависимости от технологических требований к конечному продукту изменять частоту вращения барабана 11 и влиять на эффективность измельчения.

Далее процесс будет многократно повторяться до тех пор, пока не будет прекращена подача в полость чаши ротора 9 исходного материала и полного опорожнения его от измельченных частиц.

Технико-экономическим результатом применения мельницы с волновой передачей является возможность осуществлять более глубокое регулирование частоты вращения барабана, повысить эксплуатационную производительность, работоспособность и надежность устройства, уменьшить площадь под размещение машины.

Изобретение относится к дробильно-обогатительному, строительному оборудованию и к оборудованию для производства материалов, применяемых в промышленности строительных материалов, в горной, химической и металлургической промышленности и может найти применение в дорожном строительстве, коммунальном хозяйстве и для переработки отходов производственной деятельности. Мельница с волновой передачей содержит раму, электродвигатель, опорный вал, подшипниковую опору, подшипники, чашу ротора с радиальными ребрами, барабан с выполненными в его нижней части выпускными отверстиями и выступом, крышку сальника, опорный подшипник, укосины и подшипник. Опорный вал соединен с валом электродвигателя с помощью нижней и верхней муфт. На верхней части опорного вала смонтирован генератор волн, имеющий эллиптическую форму наружной поверхности, соприкасающейся с гибкой шестерней, находящейся в зацеплении с основной шестерней, присоединенной к барабану с помощью центрирующих болтов и опирающейся на плиту. К срединной части барабана прикреплен загрузочный патрубок, сообщающийся с боковым отверстием в барабане. Мельница позволяет осуществлять более глубокое регулирование частоты вращения барабана. 2 ил.

Мельница с волновой передачей, содержащая раму, электродвигатель, опорный вал, чашу ротора с радиальными ребрами, барабан с выполненными в его нижней части выпускными отверстиями и выступом, укосины, подшипниковую опору, крышку сальника, отличающаяся тем, что опорный вал соединен с валом электродвигателя с помощью верхней и нижней муфт, в верхней части опорного вала смонтирован генератор волн, имеющий эллиптическую форму наружной поверхности, соприкасающейся с внутренней поверхностью гибкой шестерни, находящейся в зацеплении с основной шестерней, присоединенной к барабану с помощью центрирующих болтов и опирающейся на плиту, при этом к срединной части барабана прикреплен загрузочный патрубок, сообщающийся с боковым отверстием в барабане.