Аттритор

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ входные отверстия, сообщающееся с полостью лопастей. При вращении мешалки лопасть своей рабочей поверхностью последовательно вытесняет шары и обрабатываемый материал из зоны их расположения перед лопастью, приводя в движение близлежащие шары и обрабатываемый материал в направлении от оси вращения вала мешалки к внутренней поверхности вертикального цилиндра. Одновременно шары и измельчаемый материал,находящийся в полости лопасти, под действием центробежного ускорения выбрасываются из лопасти на шары и измельчаемый материал,прилегающие к внутренней поверхности вертикального цилиндра. За счет этого повышается скорость измельчения материала, эффективность работы аттритора, уменьшаются энергозатраты на единицу измельчаемого материала.(72) Кенжалиев Багдаулет Кенжалиевич Сулейменов Эсен Нургалиевич Шилов Геннадий Тимофеевич Миронов Владимир Георгиевич Шилов Валерий Геннадьевич Калинин Владимир Юрьевич Ильмалиев Жансерик Бахытович(73) Акционерное общество КазахстанскоБританский технический университет(57) Изобретение относится к устройствам для порошковой металлургии и может использоваться для механического измельчения и активации материалов. Предложен аттритор с лопастной мешалкой,лопасти которой имеют расширяющиеся полости, и Изобретение относится к устройствам для порошковой металлургии и может использоваться для механического измельчения и активации материалов. Измельчение и активация материалов осуществляется в аттриторах (аппаратах, в которых измельчение материала осуществляется шарами,приводимыми во вращение мешалкой). Масса шаров,находящихся в вертикальном целиндре, при вращении мешалки приводится в движение. При этом непосредственно мешалкой приводится во вращение относительно небольшое количество шаров, остальные приводятся в движение путем эстафетной передачи импульсов от шара к шару. Скорости в массе шаров распределены крайне неравномерно как по радиусу,так и по высоте, и именно это является основой высокой эффективности измельчения в аттриторах, по сравнению с обычными мельницами. Классическая конструкция аттритора описана. в патенте США 2764359 от 25 сентября 1956 года. Аппарат представляет собой вертикальный цилиндр, окруженный рубашкой охлаждения,лопастную мешалку в виде вала с лопастями,установленную внутри вертикального цилиндра. Внутри цилиндрической поверхности вертикального цилиндра находятся размольные шары. При вращении вала мешалки образуются вихревые и конвективные потоки шаров в аттриторе. При столкновении и трении шаров друг с другом обрабатываемый материал измельчается. Производительность процесса измельчения в таком аттриторе недостаточно велика из-за того, что при вращении лопастей мешалки движение шаров и обрабатываемого материала под действием инерционных сил концентрируется в направлении к концам лопастей, вследствие чего центральная зона фактически оказывается не эффективной для механического измельчения обрабатываемого материала (Актуальные проблемы порошковой металлургии, М., Металлургия, 1990 г., с. 175). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является конструкция аттритора (Патент 8936 кл. В 02 С 17/16, опубл. 28.02.2007 г.),включающая барабан, установленный вертикально и лопастную мешалку, установленную с возможностью вращения в противоположных направлениях и размольные тела (шары). В случае включения либо привода мешалки, либо привода барабана устройство может работать в циклическом режиме обычного аттритора, шаровой мельницы, активатора. К недостаткам известных аттриторов можно отнести низкую интенсивность обработки материала в центральной части лопастной мешалки, высокий износ рабочей поверхности лопастей, шаров и внутренней поверхности рабочей камеры, а также слабый осевой поток, не обеспечивающий полного перемешивания шаров и обрабатываемого материала во всем объеме рабочей емкости и значительное загрязнение обрабатываемого материала продуктами износа рабочей поверхности лопастей, шаров и внутренней поверхности рабочей камеры. Целью настоящего изобретения является повышение производительности измельчения 2 обрабатываемого материала, за счет переноса размольных шаров и обрабатываемого материала инерционными силами из застойных зон,прилегающих к валу мешалки, в зону интенсивного измельчения, расположенную на периферии рабочего пространства, т.е. в близи внутренней поверхности вертикального цилиндра. Поставленная цель достигается тем, что лопасти мешалки выполняются полыми, с увеличением объема полости в радиальном направлении от оси вала мешалки, причем увеличение объема полости в концевой части лопасти достигается за счет выполнения выреза части лопасти за ее рабочей поверхностью, а в верхней части каждой лопасти выполнено входное отверстие, сообщающееся с внутренней поверхностью полости. Расположение входного отверстия в верхней части лопасти принимается из расчета возможности забора шаров и обрабатываемого материала из средней части рабочей емкости в полость лопасти при различной скорости вращения мешалки. Вырез, выполненный в концевой части лопасти за ее рабочей поверхностью, образует на выходе из полости лопасти зону свободную от шаров и обрабатываемого материала,обеспечивающую свободный выброс шаров и обрабатываемого материала под действием инерционных сил к внутренней поверхности вертикального цилиндра. На фиг.1 представлено устройство аттритора,которое включает корпус 1, с закрепленным вертикальным цилиндром 2, рубашку охлаждения 3,окно для выгрузки обрабатываемого материала 4,электродвигатель 5 с редуктором 6, на выходном валу которого закреплен вал мешалки 7 с лопастями 8,расположенными внутри поверхности 9 вертикального цилиндра 2. На фиг.2 представлено строение лопастной мешалки, отражающее сущность изобретения. В лопастях 8(фиг.2) имеется полость 10,расширяющаяся к их концевой части 11. Для придания шарам и обрабатываемому материалу вращательного движения внутри цилиндрической поверхности 9,лопасти имеют рабочую поверхность 12,расположенную по длине лопасти. Верхняя поверхность лопасти 13 имеет входное отверстие 14, сообщающееся с полостью лопасти 10. Концевая часть лопасти 11 имеет вырез части лопасти 15, расположенный за ее рабочей поверхностью,образующий с полостью 10 и поверхностью 9 вертикального цилиндра 2, зону А интенсивного измельчения,истирания и механоактивации обрабатываемого материала. Достижение обеспечиваемого изобретением технического результата, стало возможным благодаря тому, что лопасти мешалки имеют расширяющиеся полости, и входные отверстия, сообщающееся с полостью лопастей. При вращении мешалки шарам и обрабатываемому материалу сообщается центробежное ускорение. Лопасть мешалки своей рабочей поверхностью последовательно вытесняет шары и обрабатываемый материал из зоны их расположения перед лопастью, приводя в движение близлежащие шары и обрабатываемый материал в направлении от оси вращения вала мешалки к внутренней поверхности вертикального цилиндра. Это создает за рабочей поверхностью лопасти зону разряжения от скопления шаров и обрабатываемого материала. При этом наиболее интенсивное движение наблюдается на концевых частях лопастей возле внутренней поверхности вертикального цилиндра. Вырез в концевой части лопастей за их рабочей поверхностью позволяет увеличить объем зоны разряжения в наиболее интенсивном месте измельчения, прилегающем к внутренней поверхности вертикального цилиндра. Отверстие в верхней части лопасти позволяет шарам и обрабатываемому материалу под действием силы тяжести свободно проходить из средней части вертикального цилиндра в полость лопасти и под действием центробежных сил перемещаться в полости к концевой части лопасти в зону интенсивного измельчения материала. Скопление шаров и измельчаемого материала в отверстии,выполненном в верхней части лопасти, перед попаданием в полость лопасти, также способствуют интенсифицированию процессов ударно-истирающего действия в прилегающих слоях шаров и обрабатываемого материала при вращении лопастной мешалки. Использование предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет обеспечить следующие преимущества- повысить скорость измельчения различных материалов выбрать оптимальную скорость измельчения различных материалов- повысить эффективность при измельчении одного и того же материала выбором оптимальных скоростей измельчения материала уменьшить энергозатраты на единицу измельчаемого материала. Устройство работает следующим образом. Размольные тела (шары) и обрабатываемый материал загружаются в вертикальный цилиндр. Под действием силы тяжести шары и обрабатываемый материал через отверстия, выполненные в верхней части лопастей заполняют объемы лопастей,выполненные внутри лопастей. Включается электропривод мешалки. Под действием центробежных сил все шары и обрабатываемый материал, находящиеся в вертикальном цилиндре,перемещаются рабочими поверхностями лопастей вращающейся мешалки в направлении к внутренней цилиндрической поверхности вертикального цилиндра. При этом за рабочей поверхностью лопасти создается зона разряжения, характеризующаяся пониженной плотностью шаров и обрабатываемого материала, которая достигает наибольшей величины в месте выполнения выреза части лопасти расположенной за ее рабочей поверхностью. Одновременно при вращении лопастей мешалки шары и обрабатываемый материал, находясь в полости лопасти,под действием инерционных сил перемещаются в радиальном направлении к концевой части лопасти. Не встречая сопротивления на выходе из лопасти, в месте выреза части лопасти, шары и обрабатываемый материал выбрасываются из лопасти на шары и измельчаемый материал, прилегающие к внутренней поверхности вертикального цилиндра. За счет разнонаправленного соударения шаров и обрабатываемого материала,обрабатываемый материал подвергается измельчению и истиранию. При этом активизируются процессы механохимического синтеза компонентов входящих в состав обрабатываемого материала. При вращении мешалки в полости каждой лопасти постоянно осуществляется подача новых порций шаров и измельчаемого материала расположенного над лопастями, тем самым обеспечивается под действием центробежных сил непрерывный выброс шаров и обрабатываемого материала из лопастей в направлении к внутренней цилиндрической поверхности вертикального цилиндра аттритора. Примеры использования изобретения. Для проведения лабораторных сравнительных испытаний использовали стандартный аттритор, с заменяемыми лопастными мешалками. Опыты проводились путем сравнительного измельчения обрабатываемого материала с использованием стандартной (прототип) и предлагаемой конструкции лопастной мешалки. В качестве обрабатываемого материала использовали порошок феррохрома низкоуглеродистого марки ФХОО 2 А (ГОСТ 4757-91) со средней величиной зерна - 670 мкм. Опыты проводили по следующим технологическим режимам вес шаровой загрузки - 18 кг, загрузка порошкового обрабатываемого материала 1 кг,потребляемая мощность электропривода - 5,5 кВт,число оборотов мешалки 300 - 500 - 700 об/мин,радиус вращения лопасти мешалки - 0,15 м,расстояние между торцевой частью лопасти и внутренней поверхностью рабочей камеры - 10 мм,диаметр размольных шаров, изготовленных из шарикоподшипниковой стали марки ШХ-15 - 5 мм,время обработки - 1 час. Результаты измельчения приведены в таблице 1. Таблица Результаты измельчения обрабатываемого материала Частота вращения мешалки, об/мин Средний размер частиц обрабатываемого материала, мкм Средний размер частиц обрабатываемого материала после обработки в аттриторе, мкм По предлагаемому техническому решению 310 Средний размер частиц обрабатываемого материала, мкм 670 670 Данные приведенные в таблице показывают, что предлагаемая конструкция аттритора позволяет интенсифицировать процесс измельчения обрабатываемого материала в 2-3 раза по сравнению с конструкцией аттритора изготовленного по прототипу. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Аттритор, включающий вертикальный цилиндр,лопастную мешалку и размольные шары, 1 1 отличающийся тем, что лопасти мешалки выполнены полыми с увеличением объема полости в радиальном направлении от оси вала мешалки,причем, увеличение объема полости в концевой части лопасти достигается за счет выполнения выреза части лопасти за ее рабочей поверхностью, а в верхней части каждой лопасти выполнено отверстие,сообщающееся с внутренней поверхностью полости. Средний размер частиц обрабатываемого материала после обработки в аттриторе, мкм