Область техники.

Изобретение относится к машинам для тонкого измельчения 5 минералов и материалов растительного происхождения.

Предшествующий уровень техники

Производство цемента и строительных смесей сопряжено с вы- сокими эксплуатационными расходами, так как шаровые мельницы, используемые для этих целей, поглощают около 35 кВтч на 1 т про- ] о дукта, крупность частиц которого мельче 0,071 мм. Кроме того, износ металла мелющих тел составляет в этом случае около 3 кг на 1 т про- дукта.

Затраты на процессы дробления и измельчения в экономическом балансе цементного завода поглощают 80 % всех затрат. Поэтому со-

15 здание мельниц, обеспечивающих энерго- и ресурсосбережение в этой отрасли является актуальной задачей.

Для снижения энергозатрат перед мельницами используют гид- равлические пресс-валки, которые обеспечивают разрушение клинке- ра в толстом слое и снижают общие энергозатраты на 30 %.

0 Существует новый тип машин, обладающих высокой степенью дробления: в среднем около 15. Мелющими телами этих машин явля- ются конуса, а приводом внутреннего конуса - вибратор.

Известна конусная инерционная дробилка (патент США N24592517 от 03.06.1986 г.), включающая корпус с наружным конусом 5 и опертый на сферическую опору внутренний конус с валом и разме- щенным на нем с помощью подшипника вибратором, подвешенным шарнирно к сферической опоре. Степень дробления такой дробилки не более 10, так как ее вибратор не может развивать большую ско- рость и значительную дробящую силу, достаточную для получения порошков. Это объясняется тем, что подача масла в подшипник виб- ратора осуществляется снаружи в зазор между подшипниковой втул- кой и валом конуса, то есть центробежная сила, направленная наружу, препятствует проходу в зазор масла. По этой причине такая дробилка при дефиците масла, попадающего в подшипник вибратора, может работать только для производства мелкого щебня и не может высту- пать в роли мельницы.

Известна конусная инерционная дробилка (патент США N°4655405 от 07.04.1987 г.), содержащая корпус с наружным конусом и размещенным на сферической опоре внутренним конусом с валом, на котором с помощью подшипника смонтирован приводной вибра- тор, который в свою очередь имеет привод от противовибратора. Профиль брони внутреннего конуса близок к сфере, а профиль брони наружного конуса имеет коническую поверхность. Внутренний конус в верхней части тормозит поток материала, что способствует повыше- нию степени дробления. Однако размер входного куска в этом случае снижается на 30 %, что в итоге сохраняет степень дробления преды- дущего аналога, равную 10. Это исключает использование такой ма- шины в качестве мельницы.

Обе известные машины обеспечивают внутрислойное измельче- ние материала друг о друга. Однако материал внутри слоя разрушает- ся за счет деформации сжатия и в минимальной степени за счет сдви- га. Это объясняется геометрией профилей дробящей полости и не поз- воляет использовать такие машины в качестве мельниц.

Известна принимаемая за прототип параболическая виброим- пульсная мельница (патент РФ Ν ^« 2383390 от 26.08.2008 г.), содержа- щая корпус с наружным конусом и размещенным внутри него на сфе- рической опоре внутренним конусом с валом, на котором с помощью подшипника смонтирован приводной вибратор, при этом образующие броней конусов в нижней части мелющей камеры выполнены в виде парабол, а в верхней части - в виде прямых образующих.

Такая конструкция обеспечивала высокую степень дробления - до 20, за счет сдвиговых деформаций слоя материала не только в го- ризонтальной плоскости, но и в вертикальной. Однако такое сложное перемещение рабочих поверхностей приводило к почти удвоенному износу броней в сравнении с аналогами. Кроме того, материал входил в мелющую камеру без торможения и подпрессовывал ее, что требо- вало для сохранения степени дробления большей силы, а, следова- тельно, большей энергии. Эти недостатки сводят к минимуму полу- ченные преимущества.

Краткое описание изобретения

Задача настоящего изобретения - создание конструкции вибро- импульсной дробилки-мельницы, которая обеспечивает степень из- мельчения до 30 и способна заменить шаровую мельницу при работе в замкнутом цикле.

Поставленная задача решена в параболической виброимпульс- ной мельнице, содержащей корпус с наружным конусом и размещен- ным внутри него на сферической опоре внутренним конусом с валом, на котором с помощью подшипника смонтирован приводной вибра- тор, при этом образующие конусов в нижней части мелющей камеры выполнены в виде парабол, в которой в соответствии с настоящим изобретением параболы образующих конусов в нижней части мелю- щей камеры обращены к оси дробилки своей вогнутостью, при этом верхняя часть образующих конусов также выполнена в виде парабол, обращенных к оси дробилки своей выпуклостью, а сопряжение пара- бол друг с другом выполнено плавным.

Заявляемая конструкция создает условия не только сжатия слоя материала в загрузочной зоне, но и его сдвиг как в радиальном, так и в тангенциальном направлении, так как касательные в центре верхних параболических образующих не проходят через центр сферы «С» Та- кой эффект обеспечивает повышение степени измельчения в верхней зоне в сравнении с прототипом.

Переход от верхней зоны камеры к нижней создает условия для торможения потока материала, поэтому нижняя зона не подпрессовы- вается материалом, и внутренний конус сохраняет большую амплиту- ду и дробящую силу при низком износе броней. Таким образом, по- вышение степени дробления до 30 при низком износе броней и пони- женном расходе энергии обеспечивается за счет заявляемых отличи- тельных признаков.

Краткий перечень чертежей.

На рис. 1 показан продольный разрез предлагаемой мельницы, а на рис. 2 - увеличенный фрагмент мелющей камеры.

Лучший вариант осуществления изобретения

Мельница содержит установленный на фундаменте 1 через эла- стичные амортизаторы 2 корпус 3 с наружным конусом 4 и размещен- ным внутри него на сферической опоре 5 внутренним конусом 6 с ва- лом 7, на котором с помощью подшипника 8 смонтирован вибратор 9. Конуса 4 и 6 снабжены бронями 10 и 1 1 соответственно. Вибратор 9 соединен с двигателем 12 с помощью компенсационного вала 13 и клиноременной передачи 14. Нижняя часть броней 10 и 1 1 образует разгрузочную зону 15, сформированную параболическими образую- щими 16 и 17 упомянутых броней, обращенных вогнутостью к оси дробилки. Верхние части броней 10 и 11 имеют образующие 18 и 19 в виде парабол, обращенных выпуклостью к оси дробилки. Концы па- рабол плавно соединены.

Мельница работает следующим образом. От двигателя 12 через клиноременную передачу 14 и компенсационный вал 13 крутящий момент передается вибратору 9, который получает вращение с помо- щью подшипника 8 на валу 7 и создает центробежную силу, застав- ляющую внутренний конус 6 совершать гирационное движение отно- сительно центра «С» сферической опоры 5 внутреннего конуса 6.

Материал, поступающий самотеком из бункера в мелющую ка- меру, образованную бронями 10 и 11 , разрушается внутри собствен- ного слоя друг о друга сжатием в момент сближения броней 10 и 11 конусов 4 и 6. При попадании материала в загрузочную зону 20 между параболическими образующими 18 и 19 он подвергается не только сжатию, но и сдвигу как в радиальном, так и в тангенциальном направлении, так как касательные в центре верхних параболических образующих не проходят через центр сферы «С», что приводит к сдвиговым деформациям в слое материала и обеспечивает эффект пе- ретирания крупных кусков, что повышает здесь степень измельчения. Некоторое торможение внутреннего конуса 6 из-за деформации сдви- га приводит при этом к опережению вибратором 9 плоскости дефор- мации слоя. При сбросе сопротивления вибратор сближается с упомя- нутой плоскостью, сила дробления при этом возрастает. Такие им- пульсы силы происходят примерно 60 раз за один оборот конуса, что придает деформации слоя импульсный характер, повышающий эф- фект дезинтеграции. Таким образом, при частоте вращения вибратора 1000 оборотов в минуту, что соответствует числу качаний внутренне- го конуса, происходит 60 тысяч импульсных воздействий на слой или 1000 импульсов в секунду.

При переходе к нижней зоне мелющей камеры материал под- тормаживается, обеспечивая разрыхление слоя в зоне нижних парабо- лических образующих, направленных своей выпуклостью уже в про- тивоположную сторону. Благодаря этому амплитуда внутреннего ко- нуса возрастает вместе с дробящей силой. Поэтому и в нижней зоне степень дробления остается высокой при низком износе броней.

Такое активное виброимпульсное разрушающее воздействие на слой позволяет получать при измельчении клинкера более 50 % гото- вого по крупности цемента, что близко к результатам работы шаровой мельницы. Однако при этом затраты энергии снижаются в 10 раз, а износ мелющих тел уменьшается в 50 раз.

Таким образом, отличительные признаки изобретения обеспе- чивают реализацию поставленной задачи.

Промышленная применимость

Предлагаемое изобретение может быть наиболее широко ис- пользовано в производстве стройматериалов, в частности цемента.