Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6759
(13) U
(46) 2010.10.30
(51) МПК (2009)
B 02C 17/00
(54) МЕЛЮЩЕЕ ТЕЛО
(21) Номер заявки: u 20100345
(22) 2010.04.07
(71) Заявители: Закрытое акционерное
общество "Стройизыскания"; Об-
щество с ограниченной ответствен-
ностью "Инжгеострой-М" (BY)
(72) Авторы: Писаренко Леонид Зотович;
Бусел Иван Андреевич; Метельский
Николай Павлович; Бусел Павел Ива-
нович (BY)
(73) Патентообладатели: Закрытое акцио-
нерное общество "Стройизыскания";
Общество с ограниченной ответствен-
ностью "Инжгеострой-М" (BY)
(57)
1. Мелющее тело для измельчения грубозернистых материалов, выполненное в виде
тела вращения, отличающееся тем, что тело вращения представляет собой симметричный
эллипсоид, полученный вращением эллипса, образованного четырьмя дугами окружно-
стей радиусов R1 и R2, где R1 > R2, при условии чередования дуг различных радиусов, во-
круг большей оси.
2. Мелющее тело по п. 1, отличающееся тем, что диаметр D эллипсоида в плоскости
симметрии, в которой лежит меньшая ось, выбран из условия D = 0,58⋅L, где L - длина
большей оси.
3. Мелющее тело по п. 1, отличающееся тем, что R1 = 0,7⋅L, а R2 = 0,2⋅L.
Фиг. 2
BY6759U2010.10.30

2. BY 6759 U 2010.10.30
2
(56)
1. А.с. СССР 1546141 A1, 1990.
2. Заявка RU 94032954 A1, 1995.
3. Игнатов В.А., Пахомов А.А., Троянский А.А., Жук, А.И. Туяхов В.Л., Ярмолен-
ко А.И., Соболев А.Н. Литейные чугунные мелющие тела эллипсоидной формы, обеспе-
чивающие ресурсе- и энергосбережение при измельчении сырья и материалов. ОАО
"Макеевский труболитейный завод", ДНТУ. [Электронный ресурс] - 4 марта 2010. - Режим
доступа: http://nich.dgtu.donetsk.ua/konf/konf4/sek_03_metall/s03_17.pdf.
4. А.с. СССР 1606185 A1, 1990.
5. Несвижский О.А. Производство мелющих тел для шаровых мельниц. - M.: Машгиз,
1961. - С. 149.
6. Несвижский О.А. Долговечность быстроизнашивающихся деталей цементного обо-
рудования. - M.: Машиностроение, 1968.- С. 44, 114.
Полезная модель относится к конструкциям мелющих тел, использующихся в шаро-
вых мельницах для измельчения сырьевых компонентов, и может быть использована при
обогащении полезных ископаемых, производстве строительных материалов, в химической
и металлургической промышленности.
В горнорудной, цементной, энергетической, керамической и других областях про-
мышленности во всем мире ежегодно измельчается несколько миллиардов тонн сырья.
Для измельчения твердых материалов широко используются барабанные шаровые мель-
ницы, в которых мелющие тела совершают движение в каскадном или в каскадно-
водопадном режиме, создавая при этом ударные и истирающие нагрузки на куски измель-
чаемого материала. При этом эффективность процессов измельчения повышают в том
числе за счет подбора геометрической формы и размеров мелющих тел.
Известно мелющее тело, представляющее собой тело вращения, ограниченное парал-
лельными плоскостями, перпендикулярными оси вращения, т.е. тело вращения типа ци-
линдра [1]. Недостатком данного мелющего тела является то, что оно имеет грани,
которые при работе в мельнице измельчаются вместе с измельчаемым материалом и со-
здают условия для разрушения мелющего тела. При отливке цилиндрического мелющего
тела из белого чугуна, особенно при отливке в кокиль, вследствие неравномерного охла-
ждения отливки, а также из-за наличия рыхлот и раковин по углам торцов, возникают
внутренние напряжения, вызывающие повышенную хрупкость и откалывание осколков
мелющего тела, которые отрицательно влияют на работу мельниц, уменьшая ее произво-
дительность. Они засоряют решетки, мешая выходу материалов из мельницы.
Известно также мелющее тело, выполненное в виде усеченного конуса, верхнее и
нижнее основание которого выполнены сферическими [2]. В заявке указывается, что такие
мелющие тела имеют повышенную ударостойкость, износостойкость и повышают эффек-
тивность процесса измельчения.
Одним из видов мелющих тел, которые широко применяются для измельчения раз-
личных твердых материалов, являются мелющие тела так называемой эллипсоидной фор-
мы [3]. Такие мелющие тела представляют собой тела вращения, полученные путем
вращения полуэллипса вокруг большей полуоси. Из некоторых других источников ин-
формации известны мелющие тела, имеющие параболоидную поверхность и плоское ос-
нование. Так, известно мелющее тело, выполненное в виде параболоида вращения с
основанием параболоида радиусом Rосн., расположенным в плоскости, перпендикулярной
оси вращения [4]. В данной конструкции мелющего тела в основном отсутствуют грани и
углы, вызывающие отколы, за исключением углов у плоского основания параболоида.
Наличие угловых переходов в зоне основания приводит к рассмотренным выше недостат-

3. BY 6759 U 2010.10.30
3
кам как при отливке мелющего тела, так и при его применении (значительно повышают
износ мелющего тела).
Исторически сложилось представление, что наиболее рациональной и эффективной
формой мелющего тела для измельчения материалов различной крупности является шар.
В то же время установлено, что в процессе эксплуатации мелющих тел различной формы
они после определенного периода приработки в мельнице по форме приближаются к эл-
липсоидной [5]. Такая форма обеспечивает наиболее эффективный процесс измельчения
материалов из-за большой контактной поверхности соприкосновения между измельчае-
мым материалом и мелющим телом. При этом известно, при конструировании машино-
строительных деталей стремятся приблизить их форму к форме естественного износа, что
способствует уменьшению износа и повышению прочности детали. Это же утверждение
справедливо и для мелющих тел, которые в процессе эксплуатации подвергаются различ-
ным механическим воздействиям (удары, трение и т.д.), способствующим активному из-
носу.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и дости-
гаемому результату является упомянутое выше мелющее тело эллипсоидной формы [3].
При этом, с учетом приведенного выше утверждения в отношении оптимальной формы,
соответствующей форме естественного износа детали, кроме упомянутых выше недостат-
ков для такого технического решения мелющего тела можно говорить о "незавершенно-
сти" его формы. Его форма не в полной мере соответствует форме эллипсоида (с точки
зрения определения геометрической фигуры "эллипсоид"), т.е. форме естественного изно-
са в процессе эксплуатации.
Таким образом, задачей полезной модели является создание конструкции мелющего
тела, которая обеспечила бы исключение всех упомянутых выше недостатков. Мелющее
тело не должно иметь граней, торцов и углов, вызывающих отколы, и должно иметь фор-
му, максимально приближенную к форме естественного износа мелющего тела в процессе
эксплуатации. За счет этого должно обеспечиваться повышение прочности, уменьшение
износа мелющего тела и увеличение тонкости помола.
Поставленная задача решается заявляемым мелющим телом для измельчения грубо-
зернистых материалов, выполненным в виде тела вращения, за счет того, что тело враще-
ния представляет собой симметричный эллипсоид, полученный вращением эллипса,
образованного четырьмя дугами окружностей радиусов R1 и R2, где R1 > R2, при условии
чередования дуг различных радиусов, вокруг большей оси.
В наиболее предпочтительных формах реализации заявляемого мелющего тела диа-
метр D эллипсоида в плоскости симметрии, в которой лежит меньшая ось, выбран из
условия D = 0,58⋅L, где L - длина большей оси.
В наиболее предпочтительных формах реализации заявляемого мелющего тела также
R1 = 0,7⋅L, а R2 = 0,2⋅L.
Приведенные выше соотношения между размерами эллипсоида являются наиболее
оптимальными с точки зрения достижения заявленных технических результатов и обеспе-
чивают возможность получения мелющих тел заявляемой формы и различных типоразмеров.
Достоинства и преимущества заявляемой полезной модели более подробно будут про-
иллюстрированы на одном из возможных, но не ограничивающих примеров реализации со
ссылкой на позиции фигур чертежей, на которых схематично представлены:
фиг. 1 - общий вид заявляемого мелющего тела,
фиг. 2 - продольный разрез мелющего тела по фиг. 1.
На фиг. 1 и 2 схематично представлены общий вид и продольный разрез заявляемого
мелющего тела для измельчения грубозернистых материалов, которое выполнено в виде
симметричного эллипсоида 1. Эллипсоид 1 вращения образован вращением эллипса 2 во-
круг оси вращения 3, совпадающей с большей осью эллипса. Длина большей оси эллипса
2 обозначена L. Диаметр эллипсоида 1 в плоскости симметрии, в которой лежит меньшая

4. BY 6759 U 2010.10.30
4
ось 4 эллипса 2, обозначен D. Точки сопряжения дуг, образующих эллипс 2, обозначены
позициями 5, 6, 7, 8. Эллипс 2 образован последовательно сопрягаемыми дугами 5-6 ради-
уса R1, 6-7 радиуса R2, 7-8 радиуса R1, 8-5 радиуса R2.
Для примера, задаем необходимые размеры диаметра эллипсоида D = 25 мм как
наиболее применимые для мелющих тел (цильпебсов). Исходя из приведенных выше со-
отношений, определяем остальные размеры мелющего тела:
L = D/0,58 = 25/0,58 = 43,1 мм,
R1 = 0,7⋅L = 0,7⋅43,1 = 30,17 мм,
R2 = 0,2⋅L = 0,2⋅43,1 = 8,62 мм.
Заявленные выше соотношения между основными размерами мелющих тел позволяют
аналогичным образом получить эллипсоидные мелющие тела любых типоразмеров, при
условии сохранения геометрической формы, наиболее близкой к форме естественного из-
носа мелющих тел (цилиндрических).
При использовании заявляемого мелющего тела в мельницах для измельчения различ-
ного вида сырья и материалов, прежде всего твердых сырья и материалов, отсутствие уг-
ловых переходов между отдельными участками поверхности мелющего тела увеличивает
рабочую поверхность мелющего тела и позволяет избежать возникновения сколов (отка-
лывания кусочков мелющего тела), обеспечивая тем самым повышение эффективности
работы мелющего тела в частности и мельницы в целом.
Заявляемые мелющие тела технологичны в изготовлении при формовке как в земля-
ные формы, так и в кокиль. Выбор соответствующего сечения питателя при формовке в
землю гарантирует получение отливок без усадочных раковин и рыхлот, а при отсутствии
острых углов и граней и отсутствии сколов в процессе эксплуатации обеспечивается по-
вышение прочности и износостойкости мелющего тела.
Учитывая, что эллипсовидные мелющие тела по сравнению, например, с цилиндриче-
скими расходуются в 2,5-3 раза меньше [6], можно сделать вывод, что заявляемое мелю-
щее тело обеспечивает более высокий уровень служебных свойств эксплуатации.
Фиг. 1
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.