Документ описывает инновационный патент на рессорно-стержневую мельницу, предназначенную для измельчения различных материалов, повышая ее эффективность благодаря новому механизму работы и конструкции. В отличие от известных аналогов, в этой мельнице применены уникальные стержневые элементы, позволяющие улучшить производительность и снизить энергозатраты. Изобретение также упрощает обслуживание и эксплуатацию за счет легкой замены рабочих элементов.

1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28805
(51) B02C 19/16 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1101.1
(22) 19.08.2013
(45) 15.08.2014, бюл. №8
(72) Унасбеков Берикбай Акибаевич (KZ);
Сиваченко Леонид Александрович (KZ); Сиваченко
Константин Леонидович (BY); Шаройкина Елена
Александровна (BY)
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Евразийский
национальный университет им. Л.Н. Гумилева"
Министерства образования и науки Республики
Казахстан
(56) BY 14655 C1, 30.08.2011
(54) РЕССОРНО-СТЕРЖНЕВАЯ МЕЛЬНИЦА
(57) Рессорно - стержневая мельница относится к
оборудованию для измельчения различных
материалов преимущественно по сухому способу.
Задачей изобретения является повышение
эффективности рабочего процесса мельницы. Для
этого в рабочее пространство дополнительно
установлен набор стержневых элементов,
образующих днище помольной камеры и
размещенных со смещением эквидистантно
стержням рабочего оборудования, связанного с
виброприводом.
(19)KZ(13)A4(11)28805

2. 28805
2
Предлагаемое изобретение относится к
технологическому оборудованию и может быть
использовано для измельчения материалов при
производстве строительных материалов, в
горнорудной, химической, металлургической и
других отраслях промышленности.
Известна рессорно - стержневая мельница,
содержащая установленную на раме
корытообразную помольную камеру, устройства для
подачи и отбора обработанного продукта, привод и
рабочий орган, выполненный из набора дугообразно
изогнутых и установленных параллельно между
собой вдоль днища помольной камеры и стержней
[Патент Республики Беларусь на полезную модель
№7172. Рессорно - стержневая мельница, заявка
№а20100701, опубл. 30.04.2011, авт. Сиваченко
Л.А., Шаройкина Е.А., Сиваченко Т.Л и др.].
Наиболее близкой по технической сущности и
достигаемому результату к предлагаемому
изобретению является стержневая мельница,
содержащая раму с установленной на ней
помольной камерой лоткообразной формы,
устройства для подачи и отвода обработанного
продукта, привод и рабочее оборудование,
выполненное в виде набора дугообразно изогнутых
стержней, причем привод включает в себя
смонтированный на подвижной консоли вибратор с
прижимной плитой [Патент Республики Беларусь на
изобретение №14655 "Стержневая мельница", заявка
№а20090484, опубл. 30.08.2011, авт. Сиваченко
Л.А., Кемова В.А., Шаройкина Е.А. и др.].
Описанным устройством в равной степени
присущи одни и те же недостатки. Главный из них
заключается в том, что материал движется по
наклонному лотку и подвергается ударному
разрушению стержневыми элементами. Такой
механизм разрушения недостаточно эффективен,
так как часть материала не успевает должным
образом измельчиться, а часть, проскакивая под
действием вибрационных импульсов между
стержнями, выходит из аппарата недоизмельченной.
По указанной причине существенно снижается
производительность и значительно повышается
энергоемкость процесса. Каждый из рабочих
элементов (стержней) работает в различных
условиях, измельчая различный по крупности
материал и, таким образом, неравномерно
изнашивается, что дополнительно негативно влияет
на работу мельницы.
К числу эксплуатационных недостатков
приведенным измельчительным аппаратам следует
отнести отсутствие в их конструкции устройств,
предназначенных для защиты от поломок или
заклинивания при попадании в них крупных или
недробимых включений. Кроме того, установка
рабочей камеры под углом приводит к
неконтролируемым перемещениям стержней путем
поворота в местах их закрепления, что
дополнительно ухудшает работу этих устройств.
Задачей предлагаемого изобретения является
повышение эффективности рабочего процесса
рессорно - стержневой мельницы.
Поставленная задача решается тем, что в
рессорно - стержневой мельнице, содержащей
установленную на раме лоткообразную помольную
камеру, устройств для подачи и отбора
обработанного продукта, привод, включающий в
себя смонтированный на подвижной плите
вибратор, и рабочее оборудование, выполненное в
виде набора дугообразно изогнутых стержней,
согласно изобретению, днище помольной камеры
выполнено из набора дугообразно изогнутых
стержней, установленных эквидистантно стержням
рабочего оборудования и смешённых между собой
на половину шага соседних стержней, причем зазор
между соседними стержнями рабочего
оборудования превышает максимальный размер
частиц измельчаемого материала. Кроме того,
подвижная плита выполнена в виде траверсы, ось
установки которой расположена между помольной
камерой и возвратным механизмом, например,
пружинного типа под которым установлен вибратор.
Дополнительно траверса над помольной камерой
снабжена загрузочным лотком, а стержни рабочего
оборудования смонтированы в кассеты, которые
жестко закреплены на траверсе. В вариантах
выполнения стержней рабочего оборудования и
рабочей камеры предусмотрено также, что они
могут быть выполнены круглого или
прямоугольного сечения, а также в виде рессорных
пластин и трапецеидальных стержней, причём
трапецеидальные стержни рабочего оборудования и
рабочей камеры обращены меньшими основаниями
навстречу друг другу.
Выполнение днища помольной камеры в виде
набора дугообразно изогнутых стержней,
установленных эквидистантно стержням рабочего
оборудования со смещением на половину шага их
соседних стержней в полной мере способствует
достижению поставленной цели. При этом
конструкция мельницы обеспечивает такой
механизм разрушения, когда исходный материал
равномерно заполняет помольную камеру и, как
следствие, зоны измельчения между подвижным и
неподвижными рядами стержней, а за счет
равномерного нагружения и своевременного
удаления из помольной камеры измельченного до
нужной крупности продукта достигается
максимальная эффективность работы мельницы, что
в итоге выражается в минимальной энергоемкости
при максимальной производительности.
Конструктивное исполнение стержневых
элементов служит улучшению процесса
измельчения на основе оптимизации движения
частиц измельчаемого материала, которые легко
поступают в рабочие зоны и своевременно из них
удаляются после достижения требуемой крупности.
Из факторов, с помощью которых можно активно
влиять на гранулометрический состав готового
продукта, следует выделить геометрические и
кинематические параметры рабочего оборудования,
величину разрушающих напряжений, создаваемых
вынуждающей силой вибратора, а также свойствами
перерабатываемого продукта.

3. 28805
3
Выполнение подвижной плиты в виде траверсы,
ось установки которой расположена между
помольной камерой и возвратным механизмом
упрощает конструкцию мельницы, улучшает
условия подачи материала в помольную камеру и
увеличивает усилие разрушения за счет действия
возвратного механизма, когда в период разрушения
усилия, создаваемые вибратором и упругой силой
возвратного механизма, складываются, что
значительно интенсифицирует работу мельницы.
Установка стержней в кассетах и их
неподвижное закрепление на траверсе облегчает
обслуживание и ремонт мельницы, а выполнение
стержней из рессорных элементов делает
возможным использование для их изготовления
освоенные промышленностью и широко
используемые изделия высокого качества.
Как следует из приведенных обоснований,
представленные отличительные признаки,
характеризующие сущность изобретения, являются
не только новыми, но и обеспечивают достижение
поставленной цели. Они не имеются ни у аналога,
ни у прототипа и поэтому являются достоверным
фактором промышленной применимости рессорно -
стержневой мельницы.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен общий вид рессорно -
стержневой мельницы, на фиг.2 - схема взаимного
расположения подвижных и неподвижных
стержневых элементов, на фиг.3 -схема
взаимодействия рессорно-стержневых элементов
между собой, продольный вид, на фиг.4 - вариант
выполнения стержневых элементов круглого
поперечного сечения, цикл заполнения материалом;
на фиг.5 - тоже, цикл разрушения материала; на
фиг.6 - вариант выполнения стержневых элементов
прямоугольного сечения, цикл заполнения
материалом; на фиг.7 -тоже, цикл разрушения
материала; на фиг.8 - вариант выполнения стержней
подвижной и неподвижной кассет в виде рессорных
пластин; на фиг.9 -вариант выполнения
взаимодействующих между собой стержневых
элементов трапецеидальной формы.
Рессорно - стержневая мельница, содержит
установленную на раме 1 лоткообразную
помольную камеру 2, загрузочный лоток 3 для
подачи исходного материала и выгрузочный лоток 4
для отбора обработанного продукта, привод,
включающий в себя смонтированный на подвижной
плите 5 вибратор 6 и рабочее оборудование 7,
выполненное в виде набора дугообразно изогнутых
стержней 8, установленных параллельно друг другу.
Днище помольной камеры 2 также выполнено из
набора дугообразно изогнутых стержней 9,
установленных параллельно друг другу, причем
концы стержневых элементов 8 рабочего
оборудования 7 и элементов 9 днища помольной
камеры 2 свободно смонтированы соответственно в
кассетах 10,11 и 12, 13, а оси стержневых элементов
днища помольной камеры и рабочего оборудования
установлены эквидистантно друг другу и смещены
между собой в плане на половину шага соседних
стержней. При этом зазор ℇ между соседними
стержнями 14, 15 рабочего оборудования 7
превышает максимальный размер частиц
измельчаемого материала.
Подвижная плита может быть выполнена в виде
траверсы 16, ось 17 установки которой расположена
между помольной камерой 2 и возвратным
механизмом 18 пружинного типа, над которым
установлен вибратор 6, а над помольной камерой
смонтирован загрузочный лоток 3.
Стержневые элементы рабочего оборудования 7
и помольной камеры 2 могут быть выполнены в
виде стержней 19, 20 круглого поперечного сечения,
стержней 21, 22 прямоугольного сечения, рессорных
пластин 23, 24 или стержней 25, 26
трапецеидального сечения. Подвижная плита 5
установлена на стойки 27.
В конструкции рессорно - стержневой мельницы
предусмотрено, что оси стержневых элементов 8
рабочего оборудования и элементов 9 днища
помольной камеры смещены между собой на
половину шага t соседних стержней, а зазор ε между
соседними стержнями 14,15 рабочего оборудования
превышает максимальный размер частиц
измельчаемого материала.
Рабочий процесс рессорно - стержневой
мельницы осуществляется следующим образом.
Включается вибратор 6, создаваемая им
вынуждающая сила приводит в колебательное
движение траверсу 16, концы которой
поворачиваются относительно оси 17. В
загрузочный лоток 3 непрерывным потоком
подается исходный продукт, крупность которого не
превышает зазор £ между соседними стержнями 14,
15 рабочего оборудования. При этом материал под
действием вибрационных импульсов, создаваемых
стержнями рабочего оборудования 7, равномерно
заполняет поверхность над ним и через зазоры £
между стержнями 14, 15 просыпается в
клиновидные пространства между стержнями
рабочего оборудования и помольной камеры.
Под действием сжимающих импульсов,
создаваемых стержнями подвижных кассет 10,11
исходный материал подвергается интенсивному
нагружению и, разрушившись до определенной
крупности, заданной геометрическими параметрами
стержневых элементов, кинематикой процесса и
значениями энергонапряженности т.е. величиной
прилагаемых усилий, просыпается из помольной
камеры 2 через выгрузочный моток 4 в виде
готового для последующего использования
продукта.
Возвратный механизм 18 в конструкции
мельницы, выполненный, например, в виде
пружины сжатия, необходим для обеспечения её
устойчивой работы и создаёт дополнительное
усилие воздействия на обрабатываемый материал.
Различная форма стержневых элементов позволяет
решать целый ряд задач: управления характером и
условиями протекания процессов разрушения,
повышения износостойкости и прочности при
циклическом нагружении, упрощение технологии
изготовления. Возможность поворота концов
стержней в гнездах кассет 10, 11 и 12, 13, позволяет

4. 28805
4
им самоустанавливаться и избирательно
воздействовать на частицы материала той или иной
крупности, что в процессе работы мельницы имеет
место.
Использование рессорно - стержневой мельницы
в сравнении с известными измельчительными
машинами позволяет существенно
интенсифицировать рабочий процесс путем
импульсного динамического нагружения,
избирательного нагружения отдельных кусков
материала, и организации работы по методу
разрушения индивидуальных зерен. Идеология
разработанного и осуществляемого в рессорно -
стержневой мельнице механизма разрушения
заключается в максимальном увеличении числа
единичных актов измельчения и снижении до
минимума перемещений рабочих элементов с
одновременным повышением энергонапряженности,
т.е. величиной потребляемой мощности, вводимой в
рабочее пространство.
Такое положение достигается использованием
виброинерционного привода, исключения из
конструкции большого количества необходимых
для обеспечения функционирования
измельчительной системы элементов, например,
сложных передач, муфт, опор, увеличением
протяжённости рабочих зон, но, самое главное,
своевременным удалением из помольной камеры
измельчённого до нужной крупности продукта.
Простота конструкции значительно снижает
эксплуатационные издержки за счёт быстрой
замены рабочих элементов, а оптимального
механизма измельчения, исключающего их
значительные взаимные перемещения, позволяет
существенно уменьшить износ участвующей в
работе гарнитуры.
Заслуживает быть отмечен эффект селективного
характера разрушения минеральных материалов,
которым обладает рессорно - стержневая мельница.
За счёт этого расширяется область их
рационального использования. Например, это может
быть переработка горнорудного сырья с целью
выделения полезных компонентов, из вмещающей
породы, а также обогащения многих полезных
ископаемых.
Рессорно - стержневые мельницы можно
использовать для измельчения преимущественно
минеральных материалов исходной крупностью
менее 50мм прочностью на сжатие до 200мПа с
получением конечного продукта с размерами частиц
менее 2 - 3 мм. При этом их производительность
составит 0,5 - 250,0 т/час, а энергоёмкость процесса
1 - 3 кВт-ч/тонну.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Рессорно-стержневая мельница, содержащая
установленную на раме лоткообразную помольную
камеру, загрузочный лоток для подачи исходного
материала и лоток для отбора обработанного
продукта, привод, включающий в себя
смонтированный на подвижной плите вибратор, и
рабочее оборудование, выполненное в виде набора
дугообразно изогнутых стержней, отличающаяся
тем, что днище помольной камеры выполнено из
набора дугообразно изогнутых стержней,
установленных эквидистантно стержням рабочего
оборудования и смешенных между собой на
половину шага соседних стержней, причем зазор
между соседними стержнями рабочего
оборудования превышает максимальный размер
частиц измельчаемого материала.
2. Рессорно-стержневая мельница по п.1,
отличающаяся тем, что подвижная плита
выполнена в виде траверсы, ось установки которой
расположена между помольной камерой и
возвратным механизмом пружинного типа, над
которым установлен вибратор, а над помольной
камерой смонтирован загрузочный лоток.
3. Рессорно-стержневая мельница по п.1,
отличающаяся тем, что стержни рабочего
оборудования смонтированы в кассетах, которые
жестко закреплены на траверсе.
4. Рессорно-стержневая мельница п.п.1, 3,
отличающаяся тем, что стержни рабочего
оборудования и рабочей камеры выполнены
круглого поперечного сечения.
5. Рессорно-стержневая мельница по п.1,
отличающаяся тем, что стержни выполнены
прямоугольного поперечного сечения.
6. Рессорно-стержневая мельница по п.1,
отличающаяся тем, что стержни выполнены
трапециидального поперечного сечения таким
образом, что меньшие основания у стержней
рабочего оборудования и стержней рабочей камеры
обращены навстречу друг другу.
7. Рессорно-стержневая мельница по п.1,
отличающаяся тем, что стержни выполнены в виде
рессорных пластин.

5. 28805
5

6. 28805
6

7. 28805
7
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч