Устройство для измельчения влажных материалов

(51) 02 19/16 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ производстве стройматериалов и переработке техногенных продуктов. Задачей полезной модели является интенсификация процесса измельчения и повышение степени измельчения. Для этого устройство для измельчения влажных материалов содержит раму, рабочую камеру, рабочее оборудование в виде гирляндной цепной завесы и привод, который выполнен в виде кривошипношатунного механизма, а цепная завеса свободно провисает в рабочей камере, а величина провисания составляет 0,5-3,0 расстояния между точками подвеса отрезков цепей цепной завесы на противоположных стенках рабочей камеры. Технический результат полезной модели заключается в снижении затрат на измельчение и повышении надежности оборудования, а также улучшении условий работы обслуживающего персонала.(72) Сиваченко Леонид АлександровичРовский Александр МихайловичРеутский Игорь АлександровичКусебаев Уалихан Кажякбарович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ВЛАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Предлагаемая полезная модель для измельчения влажных материалов относится к оборудованиям для первичной обработки карьерного сырья и других материалов при Предлагаемая полезная модель относится к оборудованию для измельчения сырьевых материалов карьерной влажности и может быть использовано для предварительной переработки преимущественно мела, мергеля, глины, трепела и других горных пород перед осуществлением их последующего измельчения,сушки или приготовления суспензий и смесевых композиций. Известна конструкция дробилки ударного действия с вертикально установленным ротором,смонтированным в опорах внутри цилиндрической рабочей камерой и связанной с приводом, причм на валу ротора поярусно закреплены на дисках шарнирно подвешенные на осях била(см. Сиваченко Л.А. Технологические аппараты адаптивного действия / Л.А. Сиваченко и др. Минск Изд. центр БГУ, 2008 - 375 с. - С. 314-315,рис. 7.1). Такая дробилка является хорошей измельчительной машиной при переработке стабильного по исходному питанию продукта и влажностью, например, по глине до 16-17, однако она не пригодна для работы на карьерных породах повышенной влажности с наличием крупных прочных включений, так как их эксплуатация в таких условиях приводит к поломкам ударных элементов и забиванию рабочего пространства влажным сырьевым материалом. Известен также глинорыхлитель СМ-1031 А,предназначенный для измельчения глиняной массы и состоящий из корпуса-бункера, бильного вала и привода, причем в нижней части корпуса имеется плоская рама-решетка, образованная продольными балками и неподвижными поясами(см. Строительные машины. Справочник. Том 2,Под ред. Баумана В.А., Лапира Ф.А. Москва Машиностроение, 1977. - 496 с. - С. 131-132,рис. 130). Использование такого агрегата позволяет производить только грубую первичную переработку сырьевой массы с малой степенью измельчения,причем конструкция, отличающаяся достаточной сложностью и низкой эксплуатационной наджностью, не предусматривает его работу с продуктами,имеющими крупные прочные включения, например, валуны, кремнистые жевлаки или куски бетона. Это является недостатком такого оборудования и ограничивает его технологическое применение. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является устройство для измельчения сыпучих материалов, содержащее размольную камеру с рабочими органами в виде гирляндной цепной завесы из расположенных параллельными рядами цепей с режущими звеньями, закрепленных на противоположных стенках размольной камеры в горизонтальной плоскости и привод, причем цепная завеса снабжена расположенной под ней перпендикулярно к рядам цепей штангой, шарнирно соединенный с каждой из цепей в нижней точке е провисания, а привод состоит из двух вибраторов,закрепленных по концам штанги. (см. А.с. СССР 2 1409326 Устройство для измельчения сыпучих материалов Авторы Л Сиваченко,В.В. Моисеенко, И.И. Аладьев. Мкл. В 02 С 19/16,опубл. 15.07.88. Бюл. 26). Однако практическое использование этого устройства для измельчения не позволяет эффективно измельчать влажные сырьевые материалы, например, мел или глину. Прежде всего,это обусловлено низкой интенсивностью колебаний элементов цепной завесы, что связано с невозможностью придания основной рабочей части цепных рабочих органов колебаний с большими амплитудами перемещений по сложным пространственным траекториям. Наличие в конструкции штанги с вибраторами, установленной в нижней части цепной завесы, затрудняет взаимные колебания элементов цепной завесы, что в итоге уменьшает производительность установки. Кроме того, техническое исполнение устройства для измельчения сыпучих материалов не предусматривает изменение геометрии цепной завесы, а это сказывается на потенциальных возможностях по измельчению материалов с различными физико-механическими свойствами. Задачей предлагаемой полезной модели является интенсификация процесса измельчения влажных материалов, прежде всего сырьевых карьерных пород, и повышение степени измельчения при работе с неоднородными, налипающими и крупнокусковыми средами. Техническая идея создания предлагаемой полезной модели заключается в том, что днище рабочей камеры выполнено из набора цепней с режущими элементами, совершающих сложное движение и обеспечивающих адаптивное взаимодействие с перерабатываемой средой,исключающих забивание рабочей поверхности влажным материалом и заклинивание крупных прочных включений между различными элементами рабочего оборудования. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для измельчения влажных материалов,содержащем раму, рабочую камеру, рабочее оборудование, выполненное в виде гирляндной цепной завесы и привод со штангой, согласно изобретению, привод выполнен в виде кривошипношатунного механизма, оси шарнирных элементов которого параллельны оси штанги, свободный конец шатуна шарнирно связан со штангой и расположен перпендикулярно е оси, причем ось шатуна составляет с горизонтальной плоскостью угол,находящийся в пределах от 30 до -30, а цепная завеса свободно провисает в рабочей камере и величина провисанияН составляет 0,5-3,0 расстоянияВ между точками подвеса отрезков цепей цепной завесы на противоположных стенках рабочей камеры. Вариантами реализации предлагаемой полезной модели для измельчения влажных материалов также предусмотрено, что на внутренней поверхности гирляндной цепной завесы смонтированы интенсификаторы процесса измельчения,выполненные в виде пластин с заострнными кромками и проушинами, шарнирно закрепленных в звеньях цепной завесы, а рабочая камера с одной из сторон перпендикулярно оси штанги снабжена боковой стенкой. Для ряда практических применений в конструкции целесообразно,чтобы противоположные концы отрезков цепной завесы в плане были смещены, по меньшей мере, на один шаг относительно положения,соответствующего условию, когда каждый из отрезков цепей расположен в плоскости, перпендикулярной оси штанги. Заслуживают внимания также признаки,касающиеся того, что рабочая поверхность цепной завесы установлена под углом к горизонту в вертикальной плоскости, проходящей через ось штанги, а длина цепных отрезков цепной завесы монотонно изменяется от одного конца рабочей камеры к другому. Причинно-следственная связь, определяющая наличие положительных эффектов применения разработки от использования в ней технических решений,соответствующих отличительным признакам, прежде всего определяется выполнением привода в виде кривошипно-шатунного механизма оси шарнирных элементов которого параллельны оси штанги,что позволяет придавать измельчающим элементам цепной завесы не только значительные перемещения по сложным траекториям, но и создавать наиболее эффективные механизмы разрушения путем сдвига и среза с одновременным удалением измельченной фракции из рабочей зоны как за счет подпора, создаваемого массой загруженного материала, так и за счет инерционных сил от колебаний всей системы. Условия, касающиеся того, что ось шатуна составляет прямой угол с осью штанги, а с горизонтальной плоскостью угол, находящийся в пределах от 30 до -30, предопределены необходимостью наиболее эффективно передавать силовые воздействия от шатуна на силовой элемент - штангу. При этом диапазон выбранных углов дополнительно определяется конструктивными условиями, зависящими от расположения привода, геометрических размеров конструкции, амплитуды перемещения штанги и степени провисания цепной завесы. От степени, а точнее величины свободного провисания цепной завесы, зависит интенсивность колебаний рабочих элементов. Так, при значении Нменее 0,5 отношения величины провисания к расстоянию между точками подвеса концовотрезков цепейВ колебания цепной завесы становятся неэффективными, а при значении этого отношения более 3 неоправданно увеличивается часть цепной завесы, которая не участвует в процессе измельчения, так как материал заполняет только ее нижнюю часть, а верхняя е служит балластом. Интенсификаторы процесса измельчения в виде пластин с заостренными кромками необходимы для концентрации напряжений в кусках измельчаемого материала, а их шарнирное закрепление в звеньях цепной завесы с помощью проушин упрощает сборку рабочего оборудования и исключает поломки при работе с крупными и прочными включениями. Боковая стенка, установленная с одной из сторон рабочей камеры перпендикулярно оси штанги,исключает просыпание в этой зоне недоизмельченных частиц материала,что способствует более эффективной работе агрегата в целом. Обеспечение эффективного отделения из объема измельчаемой массы крупных и прочных недробимых включений и одновременного их удаления из рабочей камеры осуществляется в предлагаемом устройстве тремя техническими приемами. Первый из них касается смещения отрезков цепей в плане относительно точек их закрепления, т.е. под некоторым углом к оси штанги, чем обеспечивается получение осевой составляющей движения загрузки и, таким образом,выделение этих включений и сброс с цепного полотна, второй - установкой рабочей камеры под углом к горизонту, а третий - тем, что длина цепных отрезков делается разной и, таким образом,изменяется сечение рабочей камеры и создается дополнительное осевое перемещение обрабатываемого материала. Представленная совокупность отличительных признаков является новой и ранее в таком виде не рассматривалась ни в одном из известных устройств. Она обладает практической воспроизводимостью и в полной мере обеспечивает решение поставленной задачи. Сущность полезной модели поясняется графическими материалами. На фиг.1 представлен общий вид устройства, на фиг.2 - фрагмент цепного полотна с соединением отрезков цепей с помощью стяжек, на фиг.3 - схема установки рабочего оборудования и привода, на фиг.4 - вариант выполнения интенсификаторов процесса измельчения с установкой их на элементах цепной завесы, на фиг.5 - разрез А-А на фиг.4, на фиг.6 установка рабочей камеры под углом к горизонту,на фиг.7 - установка отрезков цепей со смещением в плане, на фиг.8 - расположение балок для подвеса цепной завесы под углом друг к другу. Устройство для измельчения влажных материалов содержит раму 1, рабочую камеру 2,рабочее оборудование 3, выполненное в виде гирляндной цепной завесы 4 и привод 5 со штангой 6. Основой привода является кривошипношатунный механизм 7, шатун 8 которого шарнирно соединен со штангой 6. Цепная завеса образована набором отрезков цепей 9, соединенных между собой стяжками 10. Для интенсификации процесса измельчения на цепной завесе 4 в звеньях цепей 11, 12 установлены пластины 13 с заостренными кромками 14 и проушинами 15, в которых для устранения выпадения пластин имеются оси 16 со шплинтами 17. Отрезки цепей 9 своими концами закреплены в балках 18, 19 для их подвеса. Для устранения просыпи материала с одной из сторон рабочей камеры 2 установлена боковая стенка 20. Рабочий процесс в устройстве для измельчения осуществляется следующим образом. Включается электропривод 5 и посредством кривошипношатунного механизма 7 через шатун 8 на штангу 6 передается силовое усилие в виде периодических перемещений. Штанга 6, связанная со всеми отрезками цепей 9, приводит в сложные движения всю цепную гирляндную завесу 4 на которую сверху непрерывным потоком подается подлежащий измельчению влажный сырьевой крупнокусковый материал. Попадая в зону действия рабочего оборудования 3, имеющего большое число зон активного воздействия, особенно с учетом интенсификаторов в виде пластин 13 с режущими кромками 14, сырье интенсивно измельчается за счет многочисленных ударов, истирания сколов и срезов, и когда размеры частиц достигают определенного размера,позволяющего им проходить между звеньями 11, 12 цепей, просыпаются между ними в виде готового для последующего использования продукта. В качестве факторов способствующих улучшению как собственно процесса измельчения,так и движения обрабатываемой массы в аппарате предусмотрено,что шатун 8 работает преимущественно в горизонтальной плоскости, от которой не отклоняется в ту или иную сторону на угол более 30, отрезки цепей могут быть смещены в зонах закрепления на определенный шаг, а рабочее оборудование установлено под углом к горизонту или выполнено из отрезков цепей разной длины. Работа шатуна 8 преимущественно в горизонтальной плоскости улучшает работу всего приводного механизма и способствует созданию наиболее оптимальных рабочих перемещений элементов рабочего оборудования 3, а другие факторы управления рабочим процессом позволяют отделять крупные и прочные включения с последующим их сбросом с цепной гирляндной завесы 4. Устройство наилучшим образом работает под завалом, так как большая масса находящегося в рабочей камере 2 материала только способствует усилению процесса разрушения частиц, которые принудительно подаются на рабочие элементы и также активно отводятся через цепную гирлянду 4 как за счет инерционных сил, создаваемых приводным механизмом, так и за счет подпора материала, находящегося на рабочей поверхности. Рабочий процесс в устройстве характеризуется тем, что наиболее активно в процессе измельчения участвует только нижняя часть цепной завесы,составляющей от 0,8 до 0,3 длины отрезков цепей в зависимости от конструкции агрегата, который может быть также использован для селективного дробления различных материалов малой и средней прочности, например, известняка, калийной руды,цеолита, туфа, мрамора и др. Настройка на переработку различного по своим характеристикам влажного сырья легко обеспечивается геометрическими параметрами 4 элементов цепной завесы и амплитудно-частотными режимами работы приводного механизма. Использование предлагаемой полезной модели в сравнении с известными устройствами аналогичного назначения характеризуется повышенной технологической универсальностью,что выражается в способности агрегата одновременно производить не только измельчение влажного материала до определенной крупности, но и удалять из рабочей камеры крупные прочные и недробимые включения. Важным положительным качеством нового оборудования является его высокая работоспособность и ремонтопригодность. Это обусловлено отсутствием в конструкции рабочих органов таких элементов,которые могут разрушиться под воздействием крупных кусков,входящих в исходное сырь. Простота конструкции и, следовательно, низкая стоимость е изготовления определена тем, что цепная завеса легко собирается из широко используемых в технике элементов - цепей, скоб,крючьев, зубьев, пластин и других. Это, в свою очередь,позволяет снизить затраты на эксплуатацию, так как уменьшаются различного рода поломки и отказы, не требуется производить трудомкие чистки рабочего пространства и выполнять другие профилактические работы. Предлагаемый агрегат для измельчения влажных материалов можно использовать в стадиях первичной обработки влажного карьерного сырья на предприятиях по производству цемента, извести,керамических изделий, а также при переработке торфа, трепела, угля, лигнина и других материалов. Такие агрегаты могут проектироваться на производительность от 1 до 200 тонн в час и способны переработать сырьевые массы любой карьерной влажности и крупностью кусков до 1 метра. При этом их изготовление можно производить с использованием известных элементов, например, цепей от цепных завес цементных печей и выбракованных канатов землеройных и грузоподъемных машин. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Устройство для измельчения влажных материалов, содержащее раму, рабочую камеру,рабочее оборудование, выполненные в виде гирляндной цепной завесы и привод со штангой,отличающееся тем, что привод выполнен в виде кривошипно-шатунного механизма, оси шарнирных элементов которого параллельны оси штанги,свободный конец шатуна шарнирно связан со штангой и расположен перпендикулярно е оси,причм ось шатуна составляет с горизонтальной плоскостью угол, находящийся в пределах от 30 до -30, а цепная завеса свободно провисает в рабочей камере и величина провисаниясоставляет 0,5-3,0 расстояния В между точками подвеса отрезков цепей цепной завесы на противоположных стенках рабочей камеры. 2. Устройство для измельчения влажных материалов по п.1 отличающееся тем, что на внутренней поверхности гирляндной цепной завесы смонтированы интенсификаторы процесса измельчения, выполненные в виде пластин с заостренными кромками и проушинами, шарнирно закрепленных в звеньях цепей цепной завесы. 3. Устройство для измельчения влажных материалов по п.1 отличающееся тем, что рабочая камера с одной из сторон перпендикулярно оси штанги снабжена боковой стенкой. 4. Устройство для измельчения влажных материалов по п.п.1, 2 отличающееся тем, что противоположные концы отрезков цепной завесы в плане смещены по меньшей мере на один шаг относительно положения соответствующего условию, когда каждый из отрезков цепей расположен в плоскости перпендикулярной оси штанги. 5. Устройство для измельчения влажных материалов по п.п.1-4 отличающееся тем, что рабочая поверхность цепной завесы установлена под углом к горизонту в вертикальной плоскости,проходящей через ось штанги. 6. Устройство для измельчения влажных материалов по п.п.1-3 отличающееся тем, что длина цепных отрезков цепной завесы монотонно изменяется от одного конца рабочей камеры к другому, а балки для подвеса отрезков цепей цепной завесы образуют между собой угол, вершина которого обращена в сторону отрезков цепей меньшей длины.