021403 B1 021403 B1 (11) 021403

Евразийское
патентное
ведомство
(19)
(11)
021403
(13)
B1
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45)
Дата публикации и выдачи патента
2015.06.30
(21)
(51) Int. Cl. B02C 17/18 (2006.01)
B02C 23/02 (2006.01)
Номер заявки
201190318
(22)
Дата подачи заявки
2010.06.10
(54)
ПОДЪЁМНИК ГИДРОСМЕСИ ДЛЯ УСТАНОВКИ В РОТОРНОЙ МЕЛЬНИЦЕ
B1
021403
(72)
Изобретатель:
(74)
Представитель:
B1
(56) WO-A1-2010012105
US-A-3964717
US-A-2893650
US-A-2079221
EP-A1-0490715
GB-A-350785
US-A1-2006283993
021403
(31) 61/187,532; 12/582,950
(32) 2009.06.16; 2009.10.21
(33) US
(43) 2012.07.30
(86) PCT/FI2010/050483
(87) WO 2010/146233 2010.12.23
(71)(73) Заявитель и патентовладелец:
ОТОТЕК ОЮЙ (FI)
(57)
Подъёмник гидросмеси для установки в роторной мельнице имеет переднюю стенку (4) и
заднюю стенку (2) по отношению к вращению мельницы. Передняя стенка (4) и задняя стенка
(2) ограничивают камеру (1) подъёмника гидросмеси, а решётка обеспечивает возможность
прохождения суспензии в радиально внешнюю накопительную область камеры подъёмника для
выпуска из мельницы через радиально внутреннюю выпускную область камеры подъёмника.
Задняя стенка имеет S-образный изгиб между радиально внешним концом и радиально внутренним
концом, такой что радиальное положение максимального наклона задней стенки изменяется во
время вращения подъемника гидросмеси. Также предложен подъёмник гидросмеси, задняя стенка
(2) которого наклонена относительно радиуса подъемника, так что радиально внутренний конец
задней стенки находится позади при вращении относительно радиально внешнего конца задней
стенки.
Аллениус Ханс, Хиндстрём Сами,
Виртанен Маркку, Салохеймо Кари
(FI)
Поликарпов А.В. (RU)
021403
Предпосылки изобретения
Это изобретение относится к подъёмнику гидросмеси для установки в роторной мельнице.
Обычный подъёмник гидросмеси для мельницы с разгрузкой через решётку содержит радиально
расположенные камеры, расположенные с возможностью вращения вокруг выходной стороны вертикальной или наклонной решётки. Каждая камера подъёмника гидросмеси образована задней стенкой и
передней стенкой относительно направления вращения мельницы. В обычном подъёмнике гидросмеси
задняя стенка и передняя стенка являются радиальными, и задняя стенка передней камеры подъёмника
гидросмеси является передней стенкой следующей за ней камеры подъёмника гидросмеси. Камеры подъёмника гидросмеси открыты в направлении оси мельницы.
Загруженный в мельницу минерал или смесь минерала и мелющих тел на входной стороне решётки
перекатываются при вращении мельницы. В мельницу подается вода и, когда минерал размельчается под
действием перекатывания, мелкие частицы и вода образуют суспензию между частицами минерала.
Часть суспензии проходит через отверстия в решётке. Во время части каждого оборота мельницы каждая
камера подъёмника по очереди проходит мимо места загрузки мельницы на входной стороне решётки, и
суспензия проходит через решётку в накопительную зону камеры подъёмника гидросмеси.
Когда мельница вращается, материал в камере подъёмника гидросмеси поднимается вверх. Ориентация камеры подъёмника гидросмеси изменяется, пока, наконец, камера не откроется вниз, и материал
выпадает вниз из камеры на выпускной конус, который направляет материал к выпускному отверстию
мельницы.
Конструкции обычного подъёмника гидросмеси описаны в патенте США № 7566017 от 28 июля
2009 г., и международной заявке WO 98/01226, содержание которых, таким образом, целиком включено
в данный документ для любых целей. Подъёмник гидросмеси, описанный в патенте США №7566017,
является частично модульным, то есть каждая камера подъёмника образована отдельным модулем подъёмника, и отдельные модули собраны на опорной конструкции. Кроме того, решётка встраивается в модули подъёмника гидросмеси.
Материал, поступающий в камеру подъёмника гидросмеси через решётку, имеет две главные фракции, а именно фракцию суспензии, состоящую из воды и частиц, размер которых менее нескольких миллиметров, и фракцию гальки, состоящую, главным образом, из камней, размер которых более нескольких
сантиметров. Положение выпуска суспензии зависит от скорости вращения мельницы и эффективного
диаметра мельницы. При вращении мельницы против часовой стрелки фракция суспензии в камере
подъёмника гидросмеси начинает течь в направлении выпускного конуса, когда камера находится в положении примерно 2:00 ч, и выпускается почти полностью ко времени, когда камера подъёмника гидросмеси занимает положение между 10:30 и 11:00 ч. Фракция гальки, напротив, движется гораздо медленнее и не начинает падать к выпускающему конусу подъёмника гидросмеси, пока камера подъёмника не
достигнет положения около 1:00 ч, в зависимости от скорости мельницы. В течение короткого интервала
вращения в положении около 12:00 ч галька падает свободно, но в положении от 11:00 до 10:00 ч она
ударяется о переднюю стенку камеры и скатывается вниз по передней стенке. После положения 10:00 ч
скользящее движение фракции гальки замедляется, и в любом случае любая галька, которая выпадает из
камеры подъёмника гидросмеси, не может попасть в выпускной конус, а попадает в другую камеру
подъёмника. Таким образом, большая часть фракции гальки не выпускается, а остаётся в подъёмнике в
течение нескольких оборотов. Такая работа обычного подъёмника гидросмеси проиллюстрирована на
фиг. 1.
Рециркулирующая галька образует "мёртвую" нагрузку за решёткой, что уменьшает рабочий объём
подъёмника гидросмеси, так как частично занят эффективный объём подъёмника гидросмеси, и увеличивает массу мельницы. Кроме того, рециркулирующая галька может забить отверстия решётки, и присутствие некоторого количества гальки в подъёмнике уменьшает градиент потока через решётку и может
вызвать скопление гидросмеси в мельнице. Поэтому желательно уменьшить долю фракции гальки, остающуюся в подъёмнике гальки в течение многих оборотов мельницы.
Целью изобретения является устранение недостатков, свойственных известным устройствам, и создание более эффективного устройства для выпуска материала из мельницы, которая используется для
измельчения или дробления, даже при очень высоких скоростях вращения мельницы.
Сущность изобретения
В соответствии с первым аспектом изобретения предлагается подъёмник гидросмеси для установки
в роторной мельнице, содержащий переднюю стенку и заднюю стенку по отношению к вращению мельницы, которые ограничивают камеру подъёмника гидросмеси, и решётку, обеспечивающую возможность
прохождения суспензии в радиально внешнюю накопительную область камеры подъёмника гидросмеси
для выпуска из мельницы через радиально внутреннюю выпускную область указанной камеры, причем
задняя стенка имеет S-образный изгиб между радиально внешним концом и радиально внутренним концом, такой что радиальное положение максимального наклона задней стенки изменяется во время вращения подъёмника гидросмеси.
В соответствии со вторым аспектом изобретения предложен подъёмник гидросмеси для установки
роторной мельнице, содержащий переднюю стенку и заднюю стенку по отношению к вращению мель-1-
021403
ницы, которые ограничивают камеру (1) подъёмника гидросмеси, и решётку, выполненную с отверстиями, обеспечивающими возможность прохождения суспензии в радиально внешнюю накопительную область подъёмника гидросмеси для выпуска из мельницы через радиально внутреннюю выпускную область, причем отверстия в решётке распределены так, что область решётки ближе к задней стенке имеет
существенно меньше отверстий, чем область решётки ближе к передней стенке, причем решётка и задняя
стенка образуют карман для удержания суспензии при вращении мельницы и подъеме камеры подъёмника гидросмеси от нижнего положения к верхнему положению, отличающийся тем, что задняя стенка
имеет радиально внешний конец и радиально внутренний конец, и наклонена относительно радиуса
подъёмника, так что радиально внутренний конец задней стенки находится позади при вращении относительно радиально внешнего конца задней стенки.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания изобретения и чтобы показать, как изобретение может быть осуществлено,
будут делаться ссылки на сопровождающие чертежи, где:
фиг. 1А, 1В и 1С (совместно называемые фиг. 1) иллюстрируют перенос гальки в обычном подъёмнике гидросмеси;
фиг. 2А-2O иллюстрируют работу первого варианта подъёмника гидросмеси, описанного в этой заявке;
фиг. 3 иллюстрирует схематически второй вариант подъёмника гидросмеси, описанного в этой заявке;
фиг. 4 иллюстрирует схематически третий вариант подъёмника гидросмеси, описанного в этой заявке;
фиг. 5 иллюстрирует схематически четвёртый вариант подъёмника гидросмеси, описанного в этой
заявке;
фиг. 6 иллюстрирует схематически пятый вариант подъёмника гидросмеси, описанного в этой заявке.
Подробное описание
На фиг. 2А камера 1 подъёмника гидросмеси ограничена передней стенкой 2 и задней стенкой 4
(относительно направления вращения мельницы против часовой стрелки). Каждая камера 1 снабжена
заслонкой 6 для гальки, установленной с возможностью поворота вокруг оси, смежной с задней стенкой
камеры подъёмника гидросмеси. Заслонка 6 выполнена с возможностью поворота на угол примерно 90°
между открытым положением, в котором она лежит на задней стенке 2 и проходит, по существу, радиально внутрь от оси поворота, и закрытым положением, в котором она проходит, по существу, вдоль окружности к передней стенке 4 камеры подъёмника гидросмеси. Когда заслонка 6 закрыта, она делит камеру подъёмника гидросмеси радиально на внешнюю накопительную область и внутреннюю выпускную
область. Внешняя область камеры делится промежуточной стенкой 5 на заднее отделение и переднее
отделение. В альтернативном случае заслонка для гальки может быть шарнирно закреплена между передней стенкой и промежуточной стенкой, или между промежуточной стенкой и задней стенкой между
накопительной областью и выпускной областью. Поворотное движение заслонки между открытым и закрытым положением происходит автоматически, благодаря действию гравитационной силы и нагрузки
на заслонку. Движение заслонки можно ускорить и/или затормозить с помощью привода, управляемого
внешней силой, например, пневматически, или электромеханически. Как показано на фиг. 2А-2D, заслонка начинает открываться, когда камера подъёмника гидросмеси находится в положении около 3:00
ч, и полностью открыта в промежутке примерно от 2:00 до 11:30 ч. Заслонка закрывается при повороте
примерно с 11:30 до 9:00 ч и остаётся полностью закрытой примерно до 3:00 ч.
Когда камера подъёмника гидросмеси находится в положении 6:00 ч, суспензия и галька проходят
через решётку в накопительную область 10 камеры подъёмника гидросмеси. Подъёмник гидросмеси
вращается, и когда камера достигает положения примерно 2:00 ч, галька начинают скатываться по промежуточной стенке и задней стенке камеры подъёмника гидросмеси. По мере продолжения вращения
подъёмника часть гальки выходит из камеры подъёмника, а часть проходит заслонку 6, но не выпускается. Небольшая часть галечной фракции может оставаться радиально снаружи заслонки в накопительной
области камеры, как показано на фиг. 2В. В положении примерно 9:00 ч заслонка полностью закрыта, и
блокирует возвращение в накопительную область гальки, которая прошла заслонку, но не была выпущена, как показано на фиг. 2С. Таким образом, когда подъёмник гидросмеси продолжает вращаться (и камера подбирает другую порцию суспензии и гальки в накопительной области), галька в радиально внутренней выпускной области камеры подъёмника не может вернуться в накопительную область. Когда камера подъёмника гидросмеси достигает положения 2:00 ч и заслонка полностью открывается, галька,
находящаяся в выпускной области камеры подъёмника гидросмеси, скатывается вниз по задней стенке к
выпускному конусу. Так как эта галька располагается в радиально внутренней выпускной области, расстояние, которое она должна пройти, чтобы покинуть камеру и попасть в выпускной конус, является малым, и большая часть гальки будет выпущена.
Понятно, что сила тяжести обеспечивает центростремительную силу, обуславливающую радиально
внутреннее движение гальки, и что при заданной скорости вращения подъёмника центростремительная
-2-
021403
сила, необходимая для перемещения гальки внутрь, прямо пропорциональна радиусу пути, по которому
следует галька. Благодаря меньшему радиусу пути прохождения гальки в выпускную область, сила, необходимая для обеспечения движения внутрь, меньше для гальки во внутренней выпускной области по
сравнению с галькой той же массы, но находящейся в накопительной области, и, соответственно, галька
в выпускной области начнет раньше двигаться внутрь в цикле вращения.
В случае подъёмника гидросмеси, показанного на фиг. 2, решётка (не показана на фиг. 2) может
быть отдельной от подъёмника, или, в случае, когда подъёмник является модульным, решетка может
быть встроена в подъёмник гидросмеси. При эксплуатации подъёмника гидросмеси, показанного на фиг.
2, суспензия и галька проходят через отверстия в решётке и поступают в накопительную область камеры
подъёмника гидросмеси, когда накопительная область, по меньшей мере, частично погружена в материал
на входной стороне решётки. Материал в накопительной области камеры подъёмника гидросмеси собирается на задней стенке по мере вращения мельницы и подъема камеры подъёмника. Как только камера
подъёмника гидросмеси больше не погружена в материал на входной стороне решётки, суспензия и галька в накопительной области стремятся пройти назад через решетку к входной стороне решётки, тем самым уменьшая эффективность подъёмника гидросмеси.
На фиг. 3 показаны отверстия в решётке, через которые суспензия и галька проходят с входной стороны решётки в камеру подъёмника гидросмеси, когда накопительная область погружена в материал на
входной стороне решётки. На фиг. 3 можно видеть, что значительная часть поверхности решётки не имеет отверстий. Эта не имеющая отверстий область решётки находится ближе к задней стенке камеры, чем
к передней стенке. Расположение не имеющей отверстий области решётки выбрано так, что при подъеме
камеры подъёмника и скоплении суспензии и гальки во внешней задней области камеры, они не смогут
пройти назад через заслонку к входной стороне решётки.
В вариантах, показанных на фиг. 2 и 3, задние стенки смежных камер подъёмника гидросмеси являются радиальными, в результате чего в камере отсутствует значительное радиальное движение гальки
внутрь, пока задняя стенка камеры подъёмника не достигнет положения примерно 1:30 ч и не будет наклонена под углом 45° к горизонтали (хотя, как показано на фиг. 2А, масса суспензии может сползать до
достижения этой точки). Патент № 7566017 описывает использование модульного подъёмника гидросмеси с криволинейной направляющей для обеспечения радиального движения материала внутрь, прежде чем подъёмник гидросмеси достигнет положения 3:00 ч, но такой подъёмник более дорогой в производстве по сравнению с подъёмником, в котором камера ограничена только прямыми передней и задней
стенками. В случае варианта, показанного на фиг. 4, стенки, которые разделяют камеры подъёмника гидросмеси, прямые, но не радиальные. Каждая задняя стенка наклонена к радиусу так, что внутренний конец стенки в направлении вращения находится позади внешнего конца. Как показано на фиг. 4, в результате этого задняя стенка каждой камеры подъёмника достигает наклона около 45° к горизонтали, прежде
чем внутренний конец задней стенки достигнет положения 3:00 ч, в результате чего материал в камере
подъёмника начинает двигаться радиально внутрь к выпускному конусу раньше во время вращения
подъёмника гидросмеси по сравнению со случаем обычного подъёмника с радиальными стенками.
Фиг. 5 иллюстрирует другую конфигурацию стенок, разделяющих камеры подъёмника гидросмеси.
Как показано на фиг. 5, каждая стенка (которая является передней стенкой одной камеры подъёмника и
задней стенкой другой камеры подъёмника) имеет S-образный изгиб, так что радиальное положение, в
котором касательная к стенке является вертикалью, зависит от углового положения стенки. Как показано
на фиг. 5, изгиб таков, что внешний сегмент стенки уже наклонён на относительно крутой угол, когда
радиально внутренний конец стенки находится в положении около 5:00 ч, так что суспензия и галька
начинают двигаться радиально внутрь задолго до того, как стенка достигнет положения 1:00 ч. Благодаря
движению материала внутрь уменьшается центростремительная сила, которую должна обеспечить сила
тяжести для обеспечения радиального движения гальки внутрь. Когда галька движется внутрь, наклон
задней стенки уменьшается, но так как центростремительная сила уменьшена, галька продолжает двигаться внутрь. Когда внутренний конец стенки находится примерно между 2:30 и 1:00 ч, внутренний
сегмент стенки крутой, и галька легко двигается к выпускному конусу и направляется к выпускному отверстию мельницы.
Фиг. 6 иллюстрирует еще одну модификацию, в которой каждая стенка, разделяющая две смежных
камеры подъёмника гидросмеси, имеет на одной стороне выступ, который выполняет ту же функцию,
что и заслонка, описанная со ссылкой на фиг. 2. Выступ образует карман на передней стенке камеры для
гидросмеси. Внешняя часть стенки наклонена к радиусу, как описано со ссылкой на фиг. 4, для обеспечения более раннего движения суспензии и гальки внутрь в цикле вращения, а внутренняя часть каждой
стенки является радиальной. Таким образом, когда камера подъёмника гидросмеси поднимается, суспензия и галька движутся радиально внутрь, но часть материала остаётся в камере, задерживаясь на передней стенке камеры, когда внутренний сегмент стенки достигает положения 9:00 ч. При дальнейшем вращении подъёмника гидросмеси материал будет двигаться наружу, удаляясь от конуса. При перемещении
вниз по передней стенке, материал попадает на выступ, который выполнен с образованием кармана. Материал попадает в карман и удерживается там, не возвращаясь в накопительную область камеры. Материал в кармане начнёт выходить из кармана, когда внутренний сегмент стенки достигнет положения
-3-
021403
примерно 3:00 ч, но в этой точке сползание материала в накопительную область не даёт материалу из
кармана выходить наружу вне конуса.
Понятно, что изобретение не ограничивается конкретным описанным вариантом и что в нем могут
быть выполнены изменения в пределах объема изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения, в соответствии с принципами существующего права, включая доктрину эквивалентов или любой другой принцип, который расширяет имеющий силу объем формулы изобретения за пределы буквальной формулировки. Если контекст не указывает на иное, упоминание в пункте формулы изобретения
нескольких элементов, будь это ссылка на один элемент или на более чем один элемент, требует, по
меньшей мере, указанного числа элементов, но не исключает из объема формулы конструкцию или способ, имеющие большее количество элемента, чем указано. Термин "содержит" или его производные используются в формуле изобретения в неисключительном смысле, который не предполагает исключение
присутствия других элементов или шагов в заявленной конструкции или способе.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Подъёмник гидросмеси для установки в роторной мельнице, содержащий переднюю стенку (4) и
заднюю стенку (2) по отношению к вращению мельницы, которые ограничивают камеру (1) подъёмника
гидросмеси, и решётку, обеспечивающую возможность прохождения суспензии в радиально внешнюю
накопительную область камеры подъёмника гидросмеси для выпуска из мельницы через радиально
внутреннюю выпускную область указанной камеры, отличающийся тем, что задняя стенка имеет Sобразный изгиб между радиально внешним концом и радиально внутренним концом, такой что радиальное положение максимального наклона задней стенки изменяется во время вращения подъёмника гидросмеси.
2. Подъёмник гидросмеси для установки в роторной мельнице, содержащий переднюю стенку (4) и
заднюю стенку (2) по отношению к вращению мельницы, которые ограничивают камеру (1) подъёмника
гидросмеси, и решётку, выполненную с отверстиями, обеспечивающими возможность прохождения суспензии в радиально внешнюю накопительную область подъёмника гидросмеси для выпуска из мельницы
через радиально внутреннюю выпускную область, причём отверстия в решётке распределены так, что
область решётки ближе к задней стенке имеет существенно меньше отверстий, чем область решётки
ближе к передней стенке, причём решётка и задняя стенка образуют карман для удержания суспензии
при вращении мельницы и подъёме камеры подъёмника гидросмеси от нижнего положения к верхнему
положению, отличающийся тем, что задняя стенка имеет радиально внешний конец и радиально внутренний конец и наклонена относительно радиуса подъёмника, так что радиально внутренний конец задней стенки находится позади при вращении относительно радиально внешнего конца задней стенки.
Фиг. 1A-C
Фиг. 2А
Фиг. 2В
-4-
021403
Фиг. 2С
Фиг. 2D
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 6
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
-5-