Патент на изобретение №2234374

(54) БАРАБАННАЯ МЕЛЬНИЦА

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для получения дисперсных порошков в среде криогента, в частности жидкого азота. Барабанная мельница содержит теплоизолированный барабан, выполненный из соединенных между собой герметично и разъемно по периметру полыми торцами цилиндра и конуса, вал, соединенный с другим торцом цилиндра, меньший торец конуса выполнен в виде мембраны, которая соединена с ним по периметру, подшипниковый узел, в котором установлен цилиндр, содержит четыре подшипника, два нижних из которых установлены неподвижно, два верхних – подвижно, на внутренней поверхности цилиндра расположены активаторы для мелющих тел, трактом для подачи криогента служит трубопровод, а трактом для транспорта испарившегося криогента служит патрубок, при этом оба тракта расположены в полости вала и сообщены с полостью барабана отверстием в торце цилиндра, емкость для готового продукта представляет собой гибкий контейнер, помещенный в жесткий кожух, платформа связана с поворотной рамой с помощью виброизоляторов. Изобретение позволяет повысить эффективность помола сырья. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемая мельница относится к помольному оборудованию и может быть использована для получения дисперсных порошков в среде криогента, в частности жидкого азота.

Известна барабанная мельница для помола материалов в среде жидкого азота, содержащая теплоизолированный барабан, установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, торцевые стенки барабана охвачены несущими кожухами, и на ней смонтированы кольцевые теплоизоляторы, жестко соединенные с барабаном и подвижно с боковыми поверхностями несущих кожухов.

Основным недостатком данной мельницы является сложность механизма привода вращения барабана, обусловленная чрезмерной его изоляцией (1).

Известна барабанная мельница, содержащая теплоизоляционный барабан в виде двух чаш, установленных в подшипниковых узлах с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, размещенные в торцах барабана тракт слива готового продукта, тракт заливки и тракт удаления испарившегося криогента, помещенные внутри полувалов, жестко связанных с барабаном, поворотное устройство, привод, уплотнители и отражатели (2).

Недостатком этой мельницы является сложность обслуживания, обусловленная необходимостью демонтажа и чаш барабана при замене мелющих тел и большими трудозатратами на очистку внутренней полости барабана при смене измельченного продукта, поскольку несъемные отражатели внутри чаш образуют места, труднодоступные для очистки.

Известна также барабанная мельница, которая содержит теплоизолированный барабан, установленный в подшипниковых узлах с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, при этом барабан выполнен съемным с торцевыми посадочными местами для дополнительных полувалов, размещаемых с возможностью возвратно-поступательного перемещения в полувалах барабана, размещенные в торцах барабана тракт слива готового продукта, тракт заливки и удаления испарившегося криогента, помещенные внутри полувалов, жестко связанных с барабаном, поворотное устройство, привод, уплотнители и отражатель, при этом отражатель выполнен в виде тарельчатого клапана, установленного с возможностью перемещения по оси полувала (3).

Недостатком известной мельницы является сложность констукции мельницы за счет сложности трактов загрузки и выгрузки продукта и тракта загрузки жидкого криогента, а также сложность разборки мельницы для очистки трактов при их засорении, для очистки и замены самого барабана и ненадежность конструкции тарельчатого клапана, который при соприкосновении с движущимися шарами быстро деформируется.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к предлагаемой мельнице является известная шаровая мельница, которую авторы выбрали в качестве прототипа.

Данное устройство содержит теплоизолированный барабан, который выполнен из соединенных между собой полыми торцами по периметру цилиндра и конуса, а меньший торец конуса снабжен клапаном, и который установлен в подшипниках с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, тракт загрузки, тракт выгрузки и тракт удаления испарившегося криогента, поворотное устройство, привод, при этом теплоизоляция с барабаном укреплена жестко, цилиндр и конус соединены между собой разъемно и герметично, при этом полый торец цилиндра при разъеме с конусом служит трактом загрузки исходного продукта и криогента. Клапан выполнен в виде мембраны, которая жестко соединена по периметру с торцом конуса и служит трактом выгрузки готового продукта и трактом транспорта испарившегося криогента, за мембраной к торцу конуса по периметру разъемно и герметично полым торцом установлена емкость для готового продукта, на поверхности которой размещен тракт удаления испарившегося криогента (4).

Известная мельница позволяет измельчать сырье в среде криогента и получать готовый продукт различной дисперсности.

Недостатком данной мельницы является то, что:

– в мельнице отсутствуют активаторы шаров, что влияет на качество получаемого продукта, а именно на однородность готового продукта по дисперсности, а также на продолжительность процесса, снижая производительность мельницы;

– совмещенный тракт загрузки сырья и криогента приводит к интенсивному испарению криогента;

– барабан установлен в двух подшипниках, что приводит при работе к отклонению его от оси вращения, снижая тем самым надежность работы мельницы;

– осуществление изменения положения поворотной рамы с помощью ручного редуктора создает неудобства в работе персоналу;

– полученный продукт из емкости для готового продукта перегружают для хранения в другую емкость, что приводит к его загрязнению.

Технической задачей предлагаемой мельницы является повышение эффективности помола сырья и сохранение чистоты получаемого продукта, повышение ее производительности и надежности в работе, экономного использования криогента, возможность автоматизации процесса вращения барабана, изменения положения поворотной рамы и подачи криогента, а также расширения арсенала барабанных мельниц, работающих при низких температурах.

Поставленная задача решается барабанной мельницей, содержащей теплоизолированный барабан, который выполнен из соединенных между собой герметично и разъемно по периметру полыми торцами цилиндра и конуса, вал, соединенный с другим торцом цилиндра, меньший торец конуса выполнен в виде мембраны, которая соединена с ним по периметру, барабан установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси с помощью двух подшипниковых узлов, один из которых является подшипниковым узлом вала, второй – подшипниковым узлом, в котором установлен цилиндр барабана, барабан содержит тракт загрузки сырья, которым служит полый торец цилиндра при разъеме с конусом, тракт выгрузки продукта, которым служит мембрана конуса, тракт подачи криогента и тракт транспорта испарившегося криогента, емкость для готового продукта, расположенную в торце конуса за мембраной разъемно и герметично, барабан установлен на платформе, которая связана с поворотной рамой, привод, согласно изобретению подшипниковый узел, в котором установлен цилиндр, содержит четыре подшипника, два нижних из которых установлены неподвижно, а два верхних – подвижно, на внутренней поверхности цилиндра расположены активаторы для мелющих тел, трактом для подачи криогента служит трубопровод, а трактом для транспорта испарившегося криогента служит патрубок, при этом оба тракта расположены в полости вала и сообщены с полостью барабана отверстием в торце цилиндра, емкость для готового продукта представляет собой гибкий контейнер, помещенный в жесткий кожух, платформа связана с поворотной рамой с помощью виброизоляторов, при этом поворотная рама с одной стороны шарнирно соединена с рамой, а с другой стороны – с винтами, получающими вращение от привода.

Предпочтительно, что число активаторов, расположенных на внутренней поверхности цилиндра, составляет два и более, где более – четное число.

Отличительными признаками является то, что подшипниковый узел, в котором установлен цилиндр, содержит четыре подшипника, два нижних из которых установлены неподвижно, а два верхних – подвижно, на внутренней поверхности цилиндра расположены активаторы для мелющих тел, трактом для подачи криогента служит трубопровод, а трактом для транспорта испарившегося криогента служит патрубок, при этом оба тракта расположены в полости вала и сообщены с полостью барабана отверстием в торце цилиндра, емкость для готового продукта представляет собой гибкий контейнер, помещенный в жесткий кожух, платформа связана с поворотной рамой с помощью виброизоляторов, при этом поворотная рама с одной стороны шарнирно соединена с рамой, а с другой стороны – с винтами, получающими вращение от привода.

То, что:

– цилиндр барабана установлен между четырьмя подшипниками, при этом из них два нижних установлены неподвижно, а два верхних – подвижно, уменьшает отклонение барабана при вращении от горизонтальной оси, а значит повышает надежность работы и срок службы установки;

– на внутренней поверхности цилиндра расположены активаторы для мелющих тел, которые равномерно распределяет мелющие тела в объеме при их возвратно-поступательном перемещении вдоль оси помольной камеры, уменьшая, тем самым, отклонение барабана при работе от оси вращения, позволяет повысить качество получаемого продукта, увеличить производительность мельницы и надежность ее в работе; при этом данные показатели могут быть достигнуты в большей степени, когда число активаторов составляет два и более, где более – четное число;

– трактом для подачи криогента служит трубопровод, который расположен в полости вала и сообщен с полостью барабана отверстием в торце цилиндра, позволяет с одной стороны снизить расход криогента, а с другой стороны автоматизировать подачу криогента;

– барабан установлен на платформу, связанную с поворотной рамой через виброизоляторы, позволяет снизить вибрацию и уровень шума, что уменьшает механическую нагрузку на основные узлы мельницы и повышает надежность работы установки;

– поворотная рама с одной стороны соединена шарнирно с рамой, а с другой стороны с винтами, получающими вращение от привода, позволяет автоматизировать процесс изменения положения поворотной рамы и тем самым создать удобства в работе персоналу при загрузке сырья в барабан и выгрузки из него готового продукта;

– емкость для готового продукта представляет собой гибкий контейнер, который является и контейнером для хранения продукта, позволяет исключить возможность загрязнения получаемого продукта.

На чертеже представлен разрез мельницы по оси вращения.

Мельница содержит теплоизолированный барабан, состоящий из цилиндра 1 и конуса 2, взаимосвязанных между собой герметично и разъемно, при этом барабан, заполненный мелющими телами 3, установлен в подшипниковых узлах 4 и 5, первый из которых установлен на валу 6, соединенном с торцом цилиндра, второй – на платформе 10, причем последний состоит из двух неподвижно закрепленных подшипников 8 и двух расположенных вверху подвижных подшипников 9, платформа 10 через виброизоляторы 11 связана с поворотной рамой 12, которая с одной стороны шарнирно соединена с рамой 13, а с другой – с винтами 15, получающими вращение от привода 16, барабан через клиноременную передачу 17 связан с электродвигателем 18, установленным на платформе 10, трактом для подачи криогента служит трубопровод 19, а трактом для транспорта испарившегося криогента служит патрубок 20, на внутренней поверхности цилиндра расположены активаторы 21, в горловине конуса 2 разъемно по периметру установлена мембрана 22, за которой с помощью уплотнительного кольца 23 герметично и разъемно закреплен гибкий контейнер 24, помещенный в съемный жесткий кожух 25, цилиндр барабана 1 может быть защищен кожухом 26.

Барабанная мельница работает следующим образом.

Барабан переводят в положение загрузки конусом 2 вверх, конус разъединяют с цилиндром и опускают вниз, освобождая полый торец цилиндра 1, затем в полый торец цилиндра, являющийся трактом для загрузки, загружают исходное сырье, после чего конус герметично закрывают и переводят барабан в горизонтальное рабочее положение.

Криогент подают в полость барабана через тракт подачи криогента – трубопровод 19 – для охлаждения сырья и барабана, испарившийся в процессе измельчения газообразный криогент транспортируют через тракт транспорта испарившегося криогента – патрубок 20.

После осуществления процесса измельчения сырья, перед выгрузкой готового продукта через тракт выгрузки продукта – мембрану 22, барабан переводят в положение выгрузки конусом вниз, выгрузку готового продукта осуществляют в гибкий контейнер 24, помещенный в съемный жесткий кожух 25, который закрывают, изолируя полученный продукт от взаимодействия с воздухом.

Предлагаемая барабанная мельница позволяет:

– повысить эффективность помола при высокой чистоте и однородности получаемого продукта;

– повысить производительность мельницы;

– повысить надежность работы мельницы;

– снизить расход криогента;

– снизить вибрацию мельницы и шум в рабочей зоне;

– осуществить автоматическую установку мельницы в рабочее положение и далее в автоматическом режиме ее пуск, работу, переход в режим загрузки и выгрузки;

– улучшить условия работы обслуживающего персонала, в частности, за счет упрощения процесса загрузки сырья и выгрузки полученного продукта;

– расширить арсенал барабанных мельниц, измельчение сырья в которых осуществляют в среде хладогента.

Источники информации

1. AC СССР №1507444, кл. В 02 С 17/18, на “Барабанную мельницу”.

2. АС СССР №1604471, кл. В 02 С 17/04, на “Барабанную мельницу”.

3. АС СССР №1768289, кл. В 02 С 17/04, на “Барабанную мельницу”.

4. Патент РФ №2185884, кл. В 02 С 17/04, на “Барабанную мельницу” – прототип.

Формула изобретения

1. Барабанная мельница, содержащая теплоизолированный барабан, выполненный из соединенных между собой герметично и разъемно по периметру полыми торцами цилиндра и конуса, вал, соединенный с другим торцом цилиндра, меньший торец конуса выполнен в виде мембраны, которая соединена с ним по периметру, барабан установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси с помощью двух подшипниковых узлов, один из которых является подшипниковым узлом вала, второй – подшипниковым узлом, в котором установлен цилиндр барабана, барабан содержит тракт загрузки сырья, которым служит полый торец цилиндра при разъеме с конусом, тракт выгрузки продукта, которым служит мембрана конуса, тракт подачи криогента и тракт транспорта испарившегося криогента, емкость для готового продукта, расположенную в торце конуса за мембраной разъемно и герметично, барабан установлен на платформе, которая связана с поворотной рамой, привод, отличающаяся тем, что подшипниковый узел, в котором установлен цилиндр, содержит четыре подшипника, два нижних из которых установлены неподвижно, два верхних – подвижно, на внутренней поверхности цилиндра расположены активаторы для мелющих тел, трактом для подачи криогента служит трубопровод, а трактом для транспорта испарившегося криогента служит патрубок, при этом оба тракта расположены в полости вала и сообщены с полостью барабана отверстием в торце цилиндра, емкость для готового продукта представляет собой гибкий контейнер, помещенный в жесткий кожух, платформа связана с поворотной рамой с помощью виброизоляторов, при этом поворотная рама с одной стороны шарнирно соединена с рамой, а с другой стороны – с винтами, получающими вращение от привода.

2. Барабанная мельница по п. 1, отличающаяся тем, что число активаторов, расположенных на внутренней поверхности цилиндра, составляет два и более, где более – четное число.

РИСУНКИ