Вібраційний млин

Винахід відноситься до здрібнювання матеріалів, а саме до млинів вібраційної дії, які використовуються в хімічній, збагачувальній, будівельній і інших галузях промисловості. Відомий, як аналог, вібраційний млин, який включає рухливо встановлену несучу раму з вібраційним приводом і опорами обертання помольного барабана навколо його подовжньої осі. Помольний барабан виконаний з двома аксіально встановленими на його кінцях циліндричними зубчатими колесами. Вібраційний привід виконаний у вигляді, щонайменше, двох симетрично змонтованих на відповідних кінцях рами дебалансних валів з шестірнями, попарно зчепленими з зубчатими колесами [авторське свідоцтво СРСР SU1097374, МПК В02С19/16, пріоритет 28.02.83]. На кінцях помольного барабана закріплені циліндричні зубчасті колеса або вінці, зчеплені з шестірнями валів, встановлених в опорах рами. На валах закріплені дебаланси. Помольний барабан встановлений на рамі на опорах обертання. Рама змонтована на фундаменті рухливо, на амортизаторах. Тр уба має завантажувальну і розвантажувальну цапфи. Завантаження млина здійснюється через бункер із стрічкового конвеєра, а розвантаження - через трубопровід, наприклад, у вакуумну пневмотранспортну систему. Обертання помольного барабана і його вібрація здійснюється через карданний вал від електродвигуна. Помольний барабан заповнений кулями або стрижнями, які в процесі динамічної взаємодії з матеріалом забезпечують його здрібнення. В процесі роботи млина помольний барабан обертається в опорах і одночасно вібрує разом з рамою. Обертання одного з дебалансних валів забезпечується електродвигуном, безпосередньо з ним зв'язаним. Обертання другого дебалансного валу забезпечується механічною передачею через циліндричні зубчаті колеса, що встановлені на помольному барабані. Завдяки симетричності дебалансних валів їх дебаланси обертаються синхронно і синфазно, генеруючи кругову відцентрову силу і вібрацію. Загальними ознаками аналога і рішення, що заявляється, являються: вібраційний млин, що включає віброізольований корпус з віброприводом і помольний барабан, встановлений на віброізольованому корпусі. В описаному вібраційному млині обертання помольного барабана забезпечується жорсткою механічною передачею, що ускладнює конструкцію, затрудняє стикування приводу з вібруючими конструкціями і не дозволяє оперативно регулювати параметри динамічного режиму роботи млина (частота обертання барабана, амплітуда коливань барабана і т.п.). Відомий вібраційний млин з автономним приводом обертання помольного барабана навколо подовжньої осі [авторське свідоцтво СРСР SU1165464, МПК В02С19/16, пріоритет 30.01.84]. Помольний барабан млина цапфами встановлений з зазорами в циліндричних опорах корпуса з віброприводом. На кінцях цапф помольного барабана закріплені шківи клиноремінної передачі з приводними шківами, тобто млин має автономний привод обертання помольного барабана, виконаний в вигляді механічної (клиноремінної) трансмісії. Корпус опирається на пнемопружні елементи. Помольний барабан заповнений кулями або стрижнями, які в процесі динамічної взаємодії з матеріалом забезпечують його здрібнення. Шківи можуть бути закріплені на центральній частині помольного барабана. В процесі роботи млина помольний барабан здійснює планетарний рух в опорах, за рахунок чого здійснюється режим складного циркуляційного і вібраційного руху загрузки помольного барабану. Загальними ознаками аналога і рішення, що заявляється, являються: вібраційний млин, що включає віброізольований корпус з віброприводом і помольний барабан, вільно встановлений відносно віброізольованого корпуса. У зазначеному млині обертання помольного барабана забезпечується механічною передачею, що ускладнює конструкцію в зв'язку з необхідністю установки додаткового приводу обертання помольного барабана і його стикування з вібруючими конструкціями млина. Крім того, така конструкція не дозволяє оперативно регулювати параметри динамічного режиму роботи млина (частота обертання барабана, амплітуда коливань барабана і т.п.). Як прототип вибрано вібраційний млин по [патенту Російської Федерації RU2040970, МПК 6 В02С19/16, пріоритет 06.10.92.] Вібраційний млин включає помольний барабан, дебалансний вал з опорами обертання, амортизатори і раму. Помольний барабан утворений з'єднаними між собою зовнішніми і внутрішньої циліндричними обичайками, установлений на дебалансному валу вільно і виконаний з противагою. Обертання вільно встановленого помольного барабаназабезпечується обертанням внутрішнього кільця підшипника помольного барабана. За рахунок сил тертя в парах тертя «внутрішнє кільце - тіла котіння зовнішнє кільце» виникає обертаючий момент зовнішнього кільця підшипника, який передається на жорстко з'єднаний з ним помольний барабан. Цей момент залежить від коефіцієнт тертя в підшипнику і середнього радіус підшипника. Момент виявляється достатнім для розкручування порожнього помольного барабана до числа оборотів, рівних: ωпб =μωдв, де: ωпб - кутова частота обертання помольного барабана, рад/с; μ - коефіцієнт ковзання, рівний 0,17-0,25; ωдв - кутова частота обертання дебалансного вала, рад/с. При заповненні помольного барабана тілами, що мелють, і матеріалом, що подрібнюється, обертання помольного барабана припиняється, тому що створюється додатковий статичний момент опору, рівний: Mст.o.=Mзавgr, де: Мст.о. - статичний момент опору; Мзав - маса завантаження помольного барабана (тіла, що мелють +матеріал, що подрібнюється), кг; g - прискорення вільного падіння, м/с2; r - відстань від центра обертання до центра ваги завантаження помольного барабана, м. Поновлення обертання помольного барабана стає можливим, якщо на помольному барабані на вертикальній його осі, опозитивно центру ваги завантаження помольного барабана відносно осі обертання помольного барабана установити противагу, маса якої вибирається з вираження: m пр=kМзавr/lпр, де: Мзав - маса завантаження помольного барабана (тіла, що мелють +матеріал, що подрібнюється), кг; g - прискорення вільного падіння, м/с2; r - відстань від центра обертання до центра ваги завантаження помольного барабана, м. lпр - відстань від центра обертання до центра ваги противаги, м; k - емпіричний коефіцієнт, який залежить від виду матеріалу, що подрібнюється, і ступені завантаження помольного барабана. При вільному обертанні помольного барабана матеріал, що подрібнюється, сегрегує через завантаження в напрямку сили ваги, постійно повертається до вільної поверхні завантаження і, переміщаючись в просторі завантаження, піддається більш активному ударному і стираючому впливу, що підвищує якість помелу. Помольний барабан вібраційного млина встановлений вільно, через підшипники на дебалансному валу, який у свою чергу через підшипникові опори обертання (корпус) і віброізолятори спирається на раму (основу). На помольному барабані на вертикальній його осі, опозитивно центру ваги завантаження відносно осі обертання помольного барабана встановлена противага, маса якої може змінюватися за рахунок установки або зняття складових дисків. Завантаження і розвантаження помольного барабана матеріалом, що подрібнюється, здійснюють через завантажувальний і розвантажувальний люки. Обертання дебалансного вала здійснюють двигуном через пружну муфту. Вібраційний млин працює в наступних вібраційних режимах: з вільним обертанням помольного барабана (основний режим розмелу) і без обертання (режим вивантаження). Перед включенням вібромлина в роботу в помольний барабан завантажують тіла, що мелють, (кулі) і матеріал, що подрібнюється. По указаній вище формулі визначають масу противаги, яку набирають за допомогою дисків (по типу гантелей). У першому режимі двигун через пружну муфту обертає дебалансний вал, який генерує вібраційні коливання помольного барабана і через підшипники передає обертаючий момент, забезпечуючи вільне обертання помольного барабана. У цьому режимі здійснюється помел матеріалу. В другому режимі загальмовують помольний барабан і здійснюють його розвантаження. Загальними ознаками прототипу і рішення, що заявляється, являються: вібраційний млин, що включає віброізольований корпус з віброприводом, помольний барабан, утворений з'єднаними між собою зовнішніми і внутрішньої циліндричними обичайками і вільно встановлений відносно корпуса. Вібраційний млин - прототип забезпечує режим роботи, при якому помольний барабан виконує коливальний і обертальний рух без додаткового приводу. Однак конструкція не дозволяє оперативно регулювати параметри динамічного режиму роботи млина (частота обертання барабана, амплітуда коливань барабана і т.п.), так як у робочому режимі неможливо оперативно змінювати масу противаги, від якої залежить динаміка роботи млина. В основу винаходу поставлена задача удосконалення вібраційного млина, в якому за рахунок конструктивних особливостей забезпечується можливість оперативного регулювання параметрів динамічного режиму роботи млина. Поставлена задача вирішується тим, що у вібраційному млині, що включає віброізольований корпус з віброприводом, помольний барабан, утворений з'єднаними між собою зовнішніми і внутрішньої циліндричними обичайками і вільно встановлений відносно корпуса, відповідно до винаходу, помольний барабан встановлений на корпусі з зазором, на внутрішній обичайці барабана виконані симетричні аксіальні конічні ділянки, а на корпусі опозитивно конічним ділянкам внутрішньої обичайки встановлені симетричні конічні втулки, причому, принаймні, одна з конічних втулок установлена з можливістю примусового переміщення уздовж подовжньої осі корпуса. Зазначені ознаки складають сутність винаходу. Доцільно, принаймні, одну з конічних втулок з'єднати з корпусом різьбовим сполученням, що забезпечить можливість переміщення конічної втулки уздовж подовжньої осі корпуса при її примусовому обертанні. Істотні ознаки винаходу, що включають віброізольований корпус з віброприводом, помольний барабан, утворений з'єднаними між собою зовнішніми і внутрішньою циліндричними обичайками, вільну установку помольного барабана на корпусі з зазором, виконання на внутрішній обичайці барабана симетричних аксіальних конічних ділянок, установку на корпусі опозитивно конічним ділянкам внутрішньої обичайки симетричних конічних втулок, установку, принаймні, однієї з конічних втулок з можливістю примусового переміщення уздовж подовжньої осі корпуса, знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом, що досягається, (можливість оперативного регулювання параметрів динамічного режиму роботи млина). Цей зв'язок пояснюється наступним. В конструкції, що заявляється, кутова швидкість планетарного обертання, а також амплітуда коливань помольного барабана визначаються по залежностях: ωпб =ωдвВ/D, Апб =кВ/2, де: ωпб - кутова швидкість обертання помольного барабана в його планетарному русі навколо корпуса рад/с; ωдв - кутова швидкість обертання дебалансного вала вібропривода, рад/с; В - величина зазору між конічними ділянками внутрішньої обичайки помольного барабана і конічними втулками, установленими на корпусі, м; Апб - амплітуда коливань помольного барабана, м; к - експериментальний коефіцієнт, безрозмірний. Таким чином, змінюючи зазор між конічними ділянками внутрішньої обичайки помольного барабана і конічними втулками, установленими на корпусі, можливо керувати кутовою швидкістю обертання помольного барабана в його планетарному русі навколо корпуса, а також амплітудою коливань помольного барабана, тобто динамічним режимом роботи млина. Величина зазначеного зазору залежить від розташування конічних втулок відносно конічних ділянок внутрішньої обичайки помольного барабана. Установка, принаймні, однієї з конічних втулок з можливістю примусового переміщення уздовж подовжньої осі корпуса і фіксації в заданому положенні дозволяє регулювати зазор між конічними ділянками внутрішньої обичайки помольного барабана і конічними втулками від нульового значення до заданої максимальної величини. Можливість оперативного регулювання параметрів динамічного режиму роботи млина забезпечується тим, що конічні втулки установлені на корпусі, що не обертається. Це дозволяє оперативно, в робочому режимі млина, за допомогою відомих механічних засобів керувати положенням конічних втулок відносно конічних ділянок внутрішньої обичайки, а значить керувати динамічним режимом млина в залежності від зміни параметрів його роботи. Важливо відзначити, що управління динамічним режимом роботи млина може носити безперервний (не дискретний) характер, наприклад при установці, принаймні, однієї з конічних втулок на різьбовій ділянці корпуса і з'єднанням її з приводом обертання, що працює по заданому алгоритму. Нижче приводиться докладний опис винаходу з посиланнями на креслення, на яких показано: Фіг.1 - Вібраційний млин, схематичне зображення, поздовжній розріз. Фіг.2 - Вібраційний млин, розріз А-А на Фіг.1. Фіг.3 - Вібраційний млин, аксонометричне зображення, вид з сторони завантаження. Фіг.4 - Вібраційний млин, аксонометричне зображення, вид з сторони розвантаження. Вібраційний млин включає віброізольований корпус 1 з віброприводом, помольний барабан 2, утворений з'єднаними між собою зовнішньою 3 і внутрішньою 4 циліндричними обичайками. Помольний барабан 2 встановлений на корпусі 1 вільно з зазором 5 відносно корпуса 1. На внутрішній обичайці 4 помольного барабана 2 виконані симетричні аксіальні конічні ділянки 6, 7. На корпусі 1 опозитивно конічним ділянкам 6, 7 внутрішньої обичайки 4 встановлені симетричні конічні втулки 8, 9. Принаймні, одна з конічних втулок 8, 9 (наприклад, конічна втулка 9) з'єднана з корпусом різьбовим сполученням 10 з можливістю примусового переміщення втулки 9 уздовж подовжньої осі 11 корпуса 1 при її обертанні. Вібропривод включає дебалансний вал 12, зв'язаний з електродвигуном 13 через пружну муфту 14. Дебалансний вал 12 встановлений в підшипникових опорах 15 і 16 в корпусі 1, який з'єднаний за допомогою пружин 17 з основою 18. На кінцях дебалансного вала 12 закріплені дебалансні вантажі 19 і 20. Зовнішня 3 і внутрішня 4 циліндричні обичайки помольного барабана 2 з'єднані між собою перфорованими діафрагмами 21, 22, які розділяють помольний барабан 2 на завантажувальну 23, помольну 24 і розвантажувальну 25 камери. Вібраційний млин містить завантажувальну лійку 26, яка сполучена з вхідним кільцевим отвором 27 помольного барабана 2. Для вивантаження здрібненого продукту в помольному барабані 2 виконаний вихідний кільцевий отвір 28. Конічні втулки 8, 9 виконані з пружною вставкою 29. Робота вібраційного млина відбувається в наступній послідовності. При включенні електродвигуна 13 момент передається від нього через пружну муфту 14 дебалансному валу 12, обертання якого викликає кругові коливання корпуса 1. Коливання корпуса 1 передаються помольному барабану 2, викликаючи планетарний рух барабана 2 навколо корпуса 1. Таким чином, помольний барабан 2 робить складний рух, що складається з коливального й обертального рухів. Матеріал через завантажувальну лійку 26, через вхідний кільцевий отвір 27 поступає в завантажувальну камеру 23, і далі, через перфоровану діафрагму 21 в помольну камеру 24, В результаті ударного і стираючо впливу на матеріал тіл 30, що мелють, матеріал здрібнюється і поступово переходить з помольної камери 24 через перфоровану діафрагму 22 в розвантажувальну камеру 25, а потім вивантажується з млина. Оперативне регулювання параметрів динамічного режиму роботи вібраційного млина виконують шляхом прокручування конічної втулки 9 в її різьбовому сполученні 10 з корпусом 1. Прокручування конічної втулки 9 можливо виконувати підходящим приводом обертання (не показаний). Прокручування конічної втулки 9 буде викликати її переміщення уздовж подовжньої осі 11 корпуса 1 в ту або іншу сторону в залежності від напрямку обертання конічної втулки 9. В результаті буде змінюватися величина зазору між конічними ділянками 6, 7 внутрішньої обичайки 4 помольного барабана 2 і конічними втулками 8, 9. Величина зазначеного зазору визначає динамічний режим роботи млина по залежностях: ωпб =ωдвВ/D, Апб =кВ/2, де: ωпб - кутова швидкість обертання помольного барабана в його планетарному русі навколо корпуса рад/с; ωдв - кутова швидкість обертання дебалансного вала вібропривода, рад/с; В - величина зазору між конічними ділянками внутрішньої обичайки помольного барабана і конічними втулками, установленими на корпусі, м; Апб - амплітуда коливань помольного барабана, м; к - експериментальний коефіцієнт, безрозмірний. Млин має додаткові можливості управління динамічним режимом його роботи. Так, попередньо встановлюючи кут відносного розвороту дебалансних вантажів 19, 20 на дебалансному валу 12, можна попередньо задавати динамічний режим роботи млина. Зміна частоти обертання електродвигуна 13 дозволяє оперативно впливати на динамічний режим роботи млина. Вібраційний млин, що заявляється, простий по конструкції, надійний в роботі, не має додаткового приводу для обертання помольного барабана, дозволяє в широких межах оперативно керувати динамічним режимом млина в залежності від зміни параметрів його роботи.