ГРОХОТ СТЕРЖНЕВОЙ
ROD SCREEN

Изобретение относится к устройствам для грохочения пород, строительных материалов при подготовке к транспортировке, для выполнения дробильно-сортировочных операций, а также для классификации строительных материалов.
Известен барабанный грохот (а.с. СССР №613830, кл. B07B 1/22, 1976 г.), содержащий просеивающую поверхность, привод, загрузочное и разгрузочное приспособления.
Недостатком известного грохота является ограниченные технологические возможности из-за низкой производительности в виду слабой интенсивности смешивания, так как при вращении барабана имеет место скольжение грохотимой массы по внутренней поверхности барабана, забивание отверстий сит и необходимость дополнительных работ по их очистке, а также большие габариты грохота по длине.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является барабанный грохот (патент США №2804975, кл. 209-287, опубл. 1957 г.), включающий вращающийся цилиндрический барабан, загрузочные и разгрузочные приспособления, привод и механизм для сообщения колебательных движений барабану во время вращения.
Недостатком известного барабанного грохота являются низкие технологические возможности, сложность конструкции и эксплуатации.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей, упрощение конструкции и эксплуатации.
Техническое решение достигается тем, что в грохоте стержневом, содержащем вращающийся цилиндрический барабан, загрузочные и разгрузочные приспособления, привод и рабочий орган в виде механизма для сообщения колебательных движений барабану во время вращения, рабочий орган выполнен в виде не связанных между собой стержней-катков, смонтированных внутри цилиндрического перфорированного барабана с возможностью свободного вращения путем перекатывания внутри перфорированного цилиндрического барабана, но при этом ограниченных в продольном перемещении и изготовленных из направляющих элементов в виде трех прямоугольных полос, скрученных в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии, затем изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых под углом попеременно в противоположные стороны по надрезам, выполненным под углом 60° друг к другу, и к продольным кромкам полос с образованием по длине полосы равносторонних треугольников, расположенных попеременно в противоположные стороны, при этом полосы соединены под углом одна с другой по продольным кромкам с образованием по наружному периметру стержней катков трех ломаных винтовых линий основного направления и двух ломаных винтовых линий противоположного направления с шагом меньше, чем шаг ломаных винтовых линий основного направления, в точках излома которых расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого грохота стержневого.
Новизна предполагаемого изобретения заключается в том, что за счет выполнения рабочего органа в виде не связанных между собой стержней-катков, по наружному периметру которых образованы три ломаные винтовые линии основного направления и две ломаные винтовые линии противоположного направления с шагом, меньше чем шаг ломаных винтовых линий основного направления, в точках излома которых расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников увеличивается общая площадь контакта стержней-катков с перфорированной цилиндрической поверхностью вращающегося барабана и с частицами грохотимого материала, что расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что изготовление стержней- катков в виде направляющих элементов, расположенных по периметру стержней-катков по винтовым линиям, позволяет не только значительно увеличить длину контакта рабочих органов с внутренней цилиндрической поверхностью барабана, но и сообщить частицам грохотимого материала дополнительные перемещения вдоль винтовых линий, т.е. продольное перемещение вдоль оси барабана, и обеспечить их движение к выгрузному отверстию без дополнительных устройств.
Новизна обусловлена тем, что ввиду отказа от принудительного привода рабочих органов стержней-катков увеличиваются технологические возможности грохота стержневого.
Новизна обусловлена также тем, что за счет выполнения рабочих органов в виде не связанных между собой стержней-катков и увеличения мощности и частоты контактов многогранных винтовых поверхностей друг с другом и с частицами грохотимых материалов обеспечивается их интенсивное грохочение, что расширяет технологические возможности грохота стержневого.
Новизна обусловлена тем, что рабочий орган в виде стержней катков выполнен многозаходным, с тремя ломаными винтовыми линиями по наружному периметру стержней-катков, что обеспечивает транспортировку грохотимого материала от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении грохота стержневого.
Новизна заключается в том, что скручивание каждой полосы по надрезам со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, обеспечивает дополнительное искривление поверхности стержней-катков по периметру, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещения частиц грохотимых материалов в соседних участках вращающегося цилиндрического барабана, поэтому частицы материалов движутся по сложным траекториям, увеличивая число столкновений друг с другом и с перфорированными стенками перфорированного цилиндра, что интенсифицирует процесс грохочения и обеспечивает самоочистку.
Новизна заключается в том, что такое конструктивное оформление рабочего органа позволяет обеспечить осевое перемещение частиц грохотимого материала от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси вращения вращающегося перфорированного цилиндрического барабана, что упрощает эксплуатацию в связи с отсутствием уклона грохота.
Новизна обусловлена также тем, что форма поперечного сечения стержней-катков - неправильный четырехугольник, который по длине стержня-катка меняет не только свою форму и размеры сторон, но и их расположение относительно оси вращения, что нарушает стационарность движения частиц грохотимого материала и способствует интенсификации грохочения, при этом векторы скорости движения частиц грохотимого материала при транспортировки их от загрузке к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации грохочения и расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что по периметру стержней-катков образованы три ломаные винтовые поверхности основного направления и две ломаные винтовые поверхности противоположного направления, что интенсифицирует процессы грохочения и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что ломаные винтовые поверхности по периметру стержней-катков основного и обратного направления, различные по размерам, усугубляют нарушение стационарности потоков движения частиц грохотимого материала и расширяют технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что при одних и тех же диаметрах вращающегося цилиндрического барабана в предлагаемой конструкции грохота стержневого три винтовые поверхности и винтовые линии основного направления направляют потоки частиц грохотимого материала от загрузки к выгрузке, а две винтовые поверхности и две ломаные винтовые линии противоположного направления направляют эти потоки в противоположном направлении, обеспечивая при этом не только их интенсивное грохочение, но и преимущественное движение частиц грохотимого материала от загрузки к выгрузке, так как винтовых поверхностей основного направления и ломаных винтовых линий больше (три), чем винтовых поверхностей и ломаных винтовых линий противоположного направления (два), поэтому длина пути прохождения частиц грохотимого материала по сравнению с известными конструкциями грохота значительно больше, что представляет возможность сократить габариты цилиндрического барабана как по длине, так и по диаметру, а также способствует интенсификации грохочения и расширяет технологические возможности.
Новизна заключатся также в том, что по периметру стержней-катков образованы направленные навстречу не только друг другу под углом, но и к оси их вращения плоские грани, что обеспечивает нарушение стационарности движения потоков частиц материалов цилиндрического перфорированного барабана, при этом скорость частиц грохотимого материала в каждой точке их потоков хаотически пульсирует, поэтому частицы материалов внутри цилиндрического перфорированного барабана совершают неустановившиеся беспорядочные движения по сложным траекториям, расширяют технологические возможности, обеспечивает самоочистку перфорированного барабана.
Новизна заключается в том, что скручивание каждой полосы по надрезам со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, обеспечивает дополнительное искривление поверхности стержней-катков по периметру, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещения частиц грохотимых материалов в соседних участках вращающегося цилиндрического барабана, поэтому частицы материалов движутся по сложным траекториям, увеличивая число столкновений друг с другом и с перфорированными стенками перфорированного цилиндра, что интенсифицирует процесс грохочения, и обеспечивает самоочистку.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что за счет выполнения рабочего органа в виде не связанных между собой стержней-катков, по периметру которых установлены направляющие элементы в виде многозаходных винтовых поверхностей увеличивается общая площадь контакта рабочих органов с частицами грохотимого материала, что обеспечивает расширение технологических возможностей.
Новизна заключается также в том, что изготовление стержней-катков в виде направляющих элементов, расположенных по периметру стержней-катков по винтовым линиям, позволяет не только значительно увеличить длину контакта рабочих органов с внутренней цилиндрической поверхностью барабана в зависимости от величины шага винтовых линий и количества заходов, но и сообщить частицам грохотимого материала дополнительные перемещения вдоль винтовых линий, т.е. их продольное перемещение вдоль оси барабана и обеспечить их движение к выгрузному отверстию без дополнительных устройств.
Новизна обусловлена также тем, что за счет выполнения рабочих органов в виде не связанных между собой стержней-катков и увеличения мощности и частоты контактов многогранных винтовых поверхностей друг с другом и с частицами грохотимых материалов обеспечивается их интенсивное грохочение, что расширяет технологические возможности грохота.
На фиг.1 изображен грохот стержневой, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - стержень каток, общий вид, вид спереди; фиг.4 - вид А на фиг.3; на фиг.5 - сечение С-С на фиг.3; на фиг.6 - часть одной из трех полос с разметкой прямых линий сгиба; на фиг.7 - сечение Б-Б фиг.6; на фиг.8 - часть одной из трех полос после скручивания в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной продольной оси; на фиг.9 - вид части одной из трех полос, изогнутой по винтовой линии в поперечном направлении и согнутой на оправке по надрезам со скошенными стенками; на фиг.10. - сечение Ф-Ф на фиг.9; на фиг.11 - выносной элемент 1 на фиг.3; на фиг.12 - сечение Е-Е на фиг.3; на фиг.13 - сечение Ж-Ж на фиг.3; на фиг.14 - сечение 3-3 на фиг.3; на фиг.15 - сечение К-К на фиг.3.
Грохот стержневой состоит из двух торцевых щек 1 (фиг.1) между которыми смонтирован цилиндрический перфорированный барабана 2. Грохот снабжен загрузочным 3 и разгрузочным 4 и 5 приспособлениями. На одной из щек имеется венцовая шестерня 6. Цилиндрический перфорированный барабана 2 установлен на опорных роликах 7. Грохот оборудован приводом 8 с шестерней 9, которая находится в зацеплении с шестерней 6. Внутри цилиндрического перфорированного барабана 2 смонтированы не связанные между собой стержни-катки 10 с возможностью свободного вращения путем перекатывания внутри перфорированного цилиндрического барабана 2, но при этом ограниченных в продольном перемещении.
Стержни-катки 10 (фиг.3, фиг.4) изготовлены из трех прямоугольных полос 11, 12, 13 с образованием по наружному периметру стержня-катка 10 (фиг.3) трех винтовых линий 14-15-16-17-18-19; 20-21-22-23-24; 25-26-27-28-29 с треугольным профилем ломаных винтовых выступов по наружному периметру стержня-катка 10 (фиг.12, фиг.13, фиг.14, фиг.15) с внутренним углом j (фиг.5). На всех полосах 11, 12, 13 (фиг.6) под углом 60° к продольным кромкам 30 и 31 выполнены попеременно с противоположных сторон надрезы 32 и 33 со скошенными стенками (фиг.7), расположенными попарно под углом один к другому посредством фрезерования, обработкой давлением и т.п. с образованием равносторонних треугольников 34.
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
Геометрия и величины углов λ, φ, ώ, ψ, α, β скосов надрезов 32 и 33 (фиг.7) и их взаимное расположение определяют углы наклона равносторонних треугольников 34 друг к другу по периметру стержня-катка 10. Полосы 11, 12, 13 свернуты в вертикальной плоскости (фиг.8) в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы, а затем изогнуты по винтовым линиям в поперечном направлении (фиг.9, фиг.10) и согнуты по надрезам 32 и 33 со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, как, например, полоса 11 на фиг.6, фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10. На фиг.8 показана одна из полос, например 11, скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси с боковыми кромками 30 и 31. Предварительно скрученную в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосу, например 11, помещают на оправку 35 (фиг.9, фиг.10) и изгибают так, чтобы кромки 30 и 31 разместились по винтовым линиям и в поперечном направлении. После изгиба в поперечном направлении каждая из полос 11, 12, 13 повернута относительно продольной оси стержня-катка 10 так, что их кромки образуют и в поперечном направлении полос винтовые линии с одинаковым шагом для всех полос. После этого полосу 11 снимают с оправки 35 либо фиксируют на оправке 35. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы, например 12 и 13. После сгиба полос, например, полосы 11 (фиг.6, фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10.) надрезы 14-20, 30-15, 15-21, 21-16, 16-22, 22-17, 17-23, 23-18, 18-24, 24-19 сваривают и в результате образуются ребра жесткости. После сгиба полосы 11, 12, 13 соединяют одна с другой по продольным кромкам 30 и 31 под углом j (фиг.5). Такое соединение трех полос 11, 12, 13 становится возможным, так как после сгиба полос 11, 12, 13 по прямым линиям сгиба 32 и 33 (фиг.8, фиг.9) под углом попеременно друг к другу в противоположные стороны (фиг.3) на полосе образуются грани в виде равносторонних треугольников 34 (фиг.6), расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны с образованием по продольным кромкам полос 11, 12, 13, точнее по наружному периметру стержень-катка 10 трех ломаных винтовых линий основного направления 14-15-16-17-18-19; 20-21-22-23-24; 25-26-27-28-29 с шагом S, одна из которых показана на фиг.3 утолщенной линией 14-15-16-17-18-19 и двух ломаных винтовых линий противоположного направления 24-28-17-22-26-15-20 и 29-18-23-27-16-21-25, одна из которых на фиг.3 показана утолщенной линией 24-28-17-22-26-15-20 с шагом 0,25 S. На фиг.3 показана утолщенной линией 14-15-16-17-18-19 одна из трех ломаных винтовых линий основного направления с шагом S, в каждой из точек излома которой в вершинах ломаных винтовых линий основного направления (фиг.3, фиг.11) расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников T, Т, Т, Т, Т, Т. Например, в точке 17 (фиг.11) сходятся стороны 36, 37, 38, 39, 40, 41 шести равносторонних треугольников T, Т, Т, Т, T, Т. Соединение полос 11, 12, 13 может быть осуществлено известными методами, например сваркой.
Внутренняя полость стержней-катков 10 может оставаться пустотелой, а может и быть заполнена материалом, например залита металлом фиг.12, фиг.13, фиг.14, фиг.15, что увеличивает вес, а значит и энергоемкость взаимодействия стержней-катков 10 друг с другом и с грохотимым материалом.
В такой конструкции по длине стержня-катка 10 каждое поперечное сечение - проходное сечение отличается от предыдущего не только формой сечения (фиг.12, фиг.13, фиг.14, фиг.15), но и их расположением относительно друг друга, что нарушает стационарность движения частиц грохотимого материала, увеличивает интенсивность их взаимодействия, расширяет технологические возможности. В такой конструкции стержня-катка 10 образованы по наружному периметру ломаные выступы с треугольным профилем по винтовым линиям основного направления 14-15-16-17-18-19; 20-21-22-23-24; 25-26-27-28-29 и винтовым линиям противоположного направления 24-28-17-22-26-15-20 и 29-18-23-27-16-21-25. Эти выступы не только обеспечивают перемещение частиц грохотимого материала от загрузки к выгрузке, но и обеспечивают интенсивное их грохочение и расширяют технологические возможности.
Внутри барабана 2 свободно уложены во всю длину рабочие органы в виде стержней-катков 10 с направляющими элементами в виде многозаходных винтовых поверхностей. Количество стержней-катков 10 устанавливается в зависимости от скорости вращения барабана 2, его диаметра, диаметра стержней-катков 10 и степени загрузки стержнями-катками 10. Стержни катки 10 не связаны друг с другом и свободно перекатываются внутри барабана 2. Выполнение рабочего органа в виде не связанных между собой стержней-катков позволяет увеличить длину контакта, где происходит смешивание материалов, и упростить конструкцию в виду отказа от принудительного привода рабочих органов - стержней-катков. Для предотвращения продольного перемещения стержней-катков 10 внутри барабана 2 смонтированы известные приспособления (на чертежах не показаны).
Изготовление стержней-катков 10 с направляющих элементов, расположенных по периметру стержней-катков по винтовым линиям, позволяет не только значительно увеличить длину контакта рабочих органов с цилиндрической поверхностью барабана 2 в зависимости от величины шага винтовых линий и количества заходов, но и сообщить частицам грохотимого материалам дополнительного перемещения вдоль винтовых линий, т.е. продольное перемещение вдоль оси барабана 2 и обеспечить движение к выгрузному устройству.
Грохот стержневой работает следующим образом. В барабана 2 через средств загрузки 3 беспрерывно загружаются частицы грохотимого материала. При вращении барабана 2 частицы материалов захватываются внутренней поверхностью барабана 2 и в направлении вращения поднимаются вверх. При достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса частицы материалов движутся вниз. Одновременно с частицами материалов за счет центробежной силы и сил трения стержни-катки 10 смещаются на некоторый угол в направлении вращения и тоже поднимаются вверх. При достижении определенной высоты под действием сил тяжести они скатываются вниз в направлении, обратном вращению барабана 2. При вращении стержней 10 частицы материалов осуществляют движение по их винтовым линиям, перемещаются вдоль горизонтальной оси. В зависимости от видов грохотимого материала скорость вращения барабана 2 рассчитывается такой, чтобы обеспечить не только « мягкий режим работы», когда происходит только скатывание стержней-катков, и не должна превышать значения, когда может произойти отрыв стержней-катков 10 от стенок барабана 2, но и «жесткий режим работы», когда происходит их отрыв и возникают жесткие удары стержней-катков о слои грохотимого материала и друг с другом. При скатывании каждый стержень получает вращение обратное вращению барабана 2 и таким образом классифицируемый материал совершает сложное пространственное движение, происходит классификация материала по крупности и его интенсивная сегрегация. Этому способствуют ребра стержней-катков 10, которые при вращении играют также роль подъемников частиц материалов. Поэтому при вращении барабана 2 имеет место не простое скольжение грохотимой массы по внутренней поверхности барабана 2, а каскадное перемещение и перемешивание внутри барабана 2. Кроме того, так как по длине стержня-катка форма и размеры сторон поперечного сечения меняются, усугубляется упорядоченность процесса движения материала, что приводит к повышению эффективности грохочения. Разгрузка фракций материалов происходит в разгрузочные приспособления 4 и 5. Процесс грохочения непрерывен.
Технико-экономические преимущества возникают за счет увеличения длины контакта рабочих органов в виде стержней-катков, участвующих рабочем процессе, увеличении частоты взаимодействия частиц материалов не только друг с другом, но и со стенками барабана и с винтовыми поверхностями стержней-катков, что не только расширяет технологические возможности и обеспечивает перемещение частиц материалов от загрузки и выгрузки при горизонтальном расположении оси вращения барабана, но и усложняет траекторию движения частиц материалов, интенсифицирует сам процесс грохочения и расширяет технологические возможности.