ВИБРАЦИОННЫЙ ГРОХОТ
VIBRATING SCREEN

Изобретение относится к горно-обогатительному оборудованию, а именно к устройствам для разделения сыпучих материалов по крупности, и может быть использовано в горной, металлургической и строительной отраслях промышленности.
Известен вибрационный многодечный грохот для сортировки мелкозернистых материалов по патенту РФ на полезную модель (RU 130887 U1, В07В 1/40, 10.08.2013). Он содержит установленный через упругие элементы короб с просеивающими поверхностями и вибровозбудитель направленного действия в виде блока из двух инерционных вибраторов. Привод вибровозбудителя выполнен в виде двух электродвигателей, связанных упругими муфтами с синхронизированными через зубчатую передачу валами вибраторов. Блок вибраторов установлен на коробе с возможностью перемещения и последующей фиксации по дуге окружности с центром, лежащим на оси, проходящей через центр масс короба, что обеспечивает возможность изменять угол направления колебаний, а это обеспечивает прямолинейность колебаний короба при возможности настройки грохота на достижение улучшенных технологических показателей.
Недостатком этого известного устройства является невозможность изменять положение линии действия вынуждающей силы вибровозбудителя в фиксированных точках траектории его перемещения, что ограничивает функциональные возможности грохота.
Известен также вибрационный грохот по патенту РФ на полезную модель (RU 154504 U1, В07В 1/40, 27.08.2015). Он содержит установленный на опорах через упругие элементы короб с одной или несколькими просеивающими поверхностями и вибровозбудитель с приводом, приводной вал которого связан карданной передачей с двигателем привода, размещенным на имеющем две боковые кромки подвижном основании с возможностью фиксированного (с помощью болтового соединения) перемещения по цилиндрической неподвижной направляющей. Вибровозбудитель установлен на коробе с возможностью фиксированного перемещения по дуге окружности в двух криволинейных направляющих, жестко связанных с боковыми стенками короба. Вибровозбудитель выполнен в виде оснащенного дебалансом спаренного симметричного зубчато-планетарного механизма, размещенного в стакане с возможностью поворота относительно геометрической оси центральных зубчатых колес и последующей фиксации с помощью поворотно-фиксирующего механизма, установленного у торца неприводной части корпуса вибровозбудителя. Дебаланс вибровозбудителя зафиксирован на общем валу сателлитов. Каждая опорная часть корпуса проходит через пазы направляющих вибровозбудителя и зафиксирована на них с помощью крепежного узла. Крепежный узел выполнен в виде двух прилегающих к направляющим с двух сторон накладок с тремя отверстиями - центральным, охватывающим опорную часть корпуса вибровозбудителя, и двумя боковыми для прохода крепежных винтов. Грохот снабжен механизмом дугового перемещения вибровозбудителя совместно с его приводом. Этот механизм содержит поворотную Н-образную раму, кинематически связанную с гидроцилиндром двухстороннего действия и оснащенную контактными элементами, входящими в зацепление с опорными частями корпуса вибровозбудителя и с ближней к коробу кромкой подвижного основания и выполненными соответственно в виде вилки и в виде двух цилиндрических упоров.
Недостатком этого известного устройства является сложная конструкция грохота. Это обусловлено наличием цилиндрической направляющей для перемещения привода; наличием двух криволинейных направляющих для перемещения вибровозбудителя; наличием механизма дугового перемещения вибровозбудителя совместно с его приводом, расположенного под просеивающей поверхностью грохота в подрешетном пространстве.
Это ведет к повышению технологических и эксплуатационных затрат на изготовление, монтаж и эксплуатацию грохота, к увеличению габаритов грохота и ограничению пространства под грохотом, в котором размещаются устройства для распределения потоков отсортированного материала. Кроме этого, в известном устройстве недостаточная точность изменения и установка положения вынуждающей силы вибровозбудителя, продиктованная требованием остановки и затратами времени на регулирование вибровозбудителя.
Задачей изобретения является упрощение конструкции грохота, снижение технологических затрат на изготовление и эксплуатацию, с возможностью изменять положение зоны генерирования вынуждающей силы вибровозбудителя без прекращения работы при одновременном повышении точности его установки, что повышает производительность грохочения и расширяет эксплуатационные, технологические и функциональные возможности.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата предлагаемый вибрационный грохот содержит установленный на опорах через упругие элементы короб по крайней мере с одной просеивающей поверхностью и вибровозбудитель направленного действия. Приводной вал вибровозбудителя связан карданной передачей с двигателем привода. Двигатель привода размещен на имеющем две боковые кромки подвижном основании с возможностью фиксированного перемещения по неподвижной направляющей. Вибровозбудитель установлен на коробе с возможностью перемещения по двум направляющим, жестко связанным с боковыми стенками короба. Вибровозбудитель выполнен в виде оснащенного дебалансом спаренного симметричного зубчато-планетарного механизма, размещенного в стакане. Стакан установлен в корпусе вибровозбудителя с возможностью поворота вокруг геометрической оси центральных зубчатых колес и последующей фиксации с помощью поворотно-фиксирующего механизма. Поворотно-фиксирующий механизм установлен у торца неприводной части корпуса вибровозбудителя. Каждая опорная часть корпуса проходит через пазы направляющих вибровозбудителя и зафиксирована на них с помощью крепежного узла. При этом вибровозбудитель с приводом имеет механизм перемещения, контактные элементы которого входят в зацепление с опорными частями корпуса вибровозбудителя и с ближней к коробу боковой кромкой подвижного основания соответственно. Дебаланс вибровозбудителя зафиксирован на общем валу сателлитов.
Предложенное решение дополнительно снабжено расположенным на удаленной от короба кромке подвижного основания по крайней мере одним фиксатором в виде гидроцилиндра одностороннего действия. Шток гидроцилиндра одностороннего действия снабжен шарнирно связанным с ним башмаком с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью неподвижной направляющей. Неподвижная направляющая выполнена плоской и ориентирована параллельно просеивающей поверхности. Механизм перемещения вибровозбудителя с приводом выполнен в виде пары гидроцилиндров двухстороннего действия со штоком, размещенным по обе стороны от поршня. Штоки гидроцилиндров ориентированы параллельно просеивающей поверхности и зафиксированы своими концами соответственно на боковых стенках короба. Контактные элементы размещены в средней части корпусов гидроцилиндров. Крепежный узел выполнен в виде торообразных гидравлических камер из эластичного материала, размещенных на опорных частях корпуса вибровозбудителя с возможностью взаимодействия через плоские кольца с направляющими вибровозбудителя.
Поставленная задача достигается тем, что перемещение вибровозбудителя и его привода осуществляется по плоским, а не криволинейным, направляющим. Механизм дугового перемещения вибровозбудителя совместно с его приводом заменен на механизм прямолинейного перемещения и вынесен из подрешотного пространства за боковые габариты короба.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображен вибрационный грохот, фронтальный вид с частичным разрезом;
на фиг. 2 - вид А на фиг. 1;
на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1;
на фиг. 4 - вибровозбудитель направленного действия планетарно-зубчатого типа, продольное сечение (кинематическая схема);
на фиг. 5 - выносной элемент В на фиг. 3, часть бокового вида с частичным разрезом (крепежный для фиксации вибровозбудителя в направляющих короба и связь механизма перемещения с подвижным основанием электродвигателя привода вибровозбудителя);
фиг. 6 - часть разреза Д-Д на фиг. 5;
на фиг. 7 и 8 - траектория движения центра масс дебаланса вибровозбудителя в зависимости от размера угла β фиксации стакана относительно корпуса соответственно (поперечные проекции кинематической схемы вибровозбудителя);
на фиг. 9 и 10 - схемы настройки направления линии действия возбуждающей силы вибровозбудителя при различных положениях фиксации вибровозбудителя в направляющих короба (с прохождением линии действия возбуждающей силы через центр масс короба и вне его соответственно).
1
2
3
На фиг. 9 и 10. L=0 - крайнее левое положение вибровозбудителя, начало отсчета; L - расстояние от крайнего левого положения до вибровозбудителя в базовом положении; L - крайнее правое положение вибровозбудителя; L - текущее положение вибровозбудителя.
Изобретение представляет собой вибрационный грохот (фиг. 1…6), содержащий короб 1 по крайней мере с одной просеивающей поверхностью 2 с ячейками 2а и вибровозбудитель 3 направленного действия с приводом 4 (предпочтительно электрическим), состоящим из двигателя 4а и карданной передачи 4б.
Просеивающая поверхность 2 выполнена в виде плоского сита с ячейками 2а, форма и размер которых зависит от требуемого фракционного разделения подлежащего грохочению сыпучего материала.
Короб 1 опирается на две пары опор 5 и 5а (имеющие разную высоту при α>0) через упругие элементы 6, например в виде пружин сжатия. Боковые стороны 7 короба 1 в своей верхней части снабжены двумя прямолинейными направляющими 8 в виде пластин с пазом 9 для взаимодействия с вибровозбудителем 3. Пазы 9 ориентированы параллельно просеивающей поверхности 2.
1
Вибровозбудитель направленного действия 3 (фиг. 4 и 7) выполнен в виде спаренного симметричного зубчато-планетарного механизма 10 с дебалансом 11, зафиксированным на общем валу 12 сателлитов 13, имеющих диаметр d делительной окружности 14 в два раза меньшей диаметра D делительной окружности 15 центральных зубчатых колес 16 внутреннего зацепления, т.е. d=0,5 D. При этом проекция С центра масс С дебаланса 11 находится на делительной окружности 14 сателлитов 13, водила 17 и 17а снабжены противовесами 18. На валу 12 сателлитов 13 по обе стороны от дебаланса 11 установлены контактирующие с беговыми дорожками 19 опорные колеса 20, которые имеют диаметр, равный диаметру делительной окружности 14 сателлитов 13, а их беговые дорожки 19 имеют диаметр, равный диаметру делительной окружности центральных зубчатых колес 16. Сам планетарный механизм размещен в стакане 21, установленном в корпусе 22 вибровозбудителя 3 с возможностью поворота относительно геометрической оси 23 центральных зубчатых колес 16 и последующей фиксации с помощью поворотно-фиксирующего механизма 24. Водило 17 зафиксировано на приводном валу 25 вибровозбудителя 3, а водило 17а опирается на вал 26 стакана 21, образуя вращательную пару 27. Приводной вал 25 и вал 26 стакана 21 образуют вращательные пары 28 и 29 с опорными частями 30 и 30а, соединенного со съемным фланцем 30б, корпуса 22 соответственно. Опорные части 30 (30а) корпуса 22 выполнены цилиндрическими, проходят через пазы 9 прямолинейных направляющих 8 короба 1 и зафиксированы на них с помощью крепежного узла 31 (фиг. 2 и 5).
Поворотно-фиксирующий механизм 24 стакана 21 в корпусе 22 вибровозбудителя 3 (фиг. 4) включает рычаг 32, жестко связанный одним концом с валом 26 стакана 21, а другим концом - с помощью разъемного соединения 33 в виде кругового ряда отверстий 33а на съемном фланце 30б у торца неприводной опорной части 30а корпуса 22 и вводимого в одно из них подпружиненного стержня 33б, размещенного в рукоятке 34 рычага 32. Возможна модификации соединения 33, например, винтового типа (на чертеже не показано).
Привод 4 включает электродвигатель 4а и карданную передачу 4б (фиг. 2, 3 и 5). Электродвигатель 4а установлен на подвижном основании 35 и кинематически связан (с помощью карданной передачи 4б) с приводным валом 25 вибровозбудителя 3. Подвижное основание 35 снабжено двумя параллельными вертикальными боковыми кромками 35а, 35б и кронштейном 35в и установлено с возможностью фиксированного направленного перемещения по неподвижной направляющей 36 Т-образного поперечного сечения и его плоской наружной поверхности 36а. Неподвижная направляющая 36 с плоской наружной поверхностью 36а и с внутренней поверхностью 36б имеет две концевые вертикальные опоры 37. Фиксация такого перемещения возможна с помощью одного или двух прижимов 38, выполненных в виде гидроцилиндров одностороннего действия. Штоки 39 прижимов 38 образуют сферические кинематические пары 39а с предпочтительно фрикционной рабочей поверхностью элементами 40 в виде башмаков, которые контактируют с внутренней поверхностью 36б направляющей 36. Прижимы 38 установлены на кронштейне 35в бокового удаленного от короба 1 боковой кромки 35а подвижного основания 35.
Вибрационный грохот снабжен механизмом перемещения 41 вибровозбудителя 3 с приводом 4 (фиг. 1, 2, 3 и 5). Этот механизм выполнен в виде пары гидроцилиндров 42 двустороннего действия со штоками 43, размещенными по обе стороны от поршней 44, зафиксированными своими концами на боковых стенках 7 короба 1 и ориентированными параллельно просеивающей поверхности 2. Корпус 45 каждого из гидроцилиндров 42 в своей средней части снабжен выступом 46, несущим контактный элемент в виде предпочтительно поворотной вилки 47 или кольца (на чертеже не показано), входящего в зацепление с опорной частью 30 корпуса 22 вибровозбудителя 3. Корпус 45 гидроцилиндра 42, расположенного со стороны направляющей 36 подвижного основания 35 привода 4 вибровозбудителя 3, в своей средней части снабжен контактным элементом в виде выступа 48 (предпочтительно цилиндрического), входящим в зацепление с пазом 49 ближней боковой кромки 35б основания 35. От смещения вверх основание 35 ограничено с помощью двух соосно расположенных выступающих концов винтов 50, ввинченных в боковые кромки 36а и 35б подвижного основания 35 в средней его части.
Крепежный узел 31 (фиг. 5) для фиксации корпуса 22 вибровозбудителя 3 в пазу 9 каждой из двух закрепленных на коробе 1 направляющих 8 выполнен в виде двух торообразных гидравлических камер 51 из эластичного материала, размещенных на опорных частях 30 и 30а корпуса 22 вибровозбудителя 3 с возможностью взаимодействия через плоские кольца 52 с направляющими 8. Рабочие поверхности колец 52 могут иметь фрикционное покрытие.
Опоры 5 (5а) расположены на раме 53 грохота или непосредственно на строительном перекрытии 54 места его монтажа.
Перед началом работы производят настройку механизмов вибрационного грохота с коробом 1, установленного на опорах 5, 5а посредством упругих элементов 6, в зависимости от гранулометрического состава сортируемого материала и требований технологического процесса (фиг. 9 и 10).
м
На первом этапе, если определена необходимость получения одинаковой амплитуды колебаний по всей площади просеивающей поверхности, то вибровозбудитель 3 устанавливается в одном из положений в пазах 9 направляющих 8 так, чтобы линия действия возбуждающей силы F проходила через центр тяжести грохота О, фиг. 9.
2
Если требуется обеспечить номинальную производительность грохота, то вибровозбудитель 3 устанавливается на базовом расстоянии L=L от крайнего левого положения паза, фиг. 9.
1
2
2
3
Если требуется обеспечить производительность грохота ниже номинальной, то рабочее положение вибровозбудителя может быть установлено на расстоянии L от крайнего левого положения паза, равном L≤L≤L, что способствует снижению скорости транспортирования сортируемого материала вдоль сита. Если требуется обеспечить производительность грохота выше номинальной, то рабочее положение вибровозбудителя может быть установлено на расстоянии L от крайнего левого положения паза, равном L≤L≤L, что способствует увеличению скорости транспортирования сортируемого материала вдоль сита.
м
На втором этапе, если технологически определена необходимость получения неодинаковой амплитуды колебаний по длине просеивающей поверхности, то вибровозбудитель 3 устанавливается в одном из положений в пазах 9 направляющих 8 так, чтобы линия действия возбуждающей силы F проходила слева, справа от центра тяжести грохота О, или вдоль плоскости просеивающей поверхности 2, фиг. 10.
м
n
м
Если требуется превышение значения амплитуды в загрузочной части грохота, то линия действия возбуждающей силы должна проходить слева от центра тяжести грохота О. В этом случае создается правый момент M, равный , где  - высота перпендикуляра от центра масс грохота О на линию действия возбуждающей силы F.
м
м
Если требуется превышение значения амплитуды в разгрузочной части грохота, то линия действия возбуждающей силы должна проходить справа от центра тяжести грохота О. В этом случае создается левый момент Мл, равный , где  - высота перпендикуляра от центра масс грохота О на линию действия возбуждающей силы F, фиг. 10.
Если требуется обеспечить сортировку материала без подбрасывания, то линия действия возбуждающей силы должна проходить параллельно плоскости просеивающей поверхности 2, фиг. 10.
1
2
3
м
1
2
м
3
Изменение угла β положения вектора F возбуждающей силы находится в диапазоне 0°≤β≤360°, где отсчет идет от перпендикуляра к направляющей 8 (к пазу 9) или к вертикали под углом 90° - α, где α - угол наклона просеивающей поверхности 2 к горизонту. При этом возможны два случая настройки по углу β в зависимости от прохождения линии действия Л вектора F возбуждающей силы. В первом случае линии действия Л, Л, Л вектора F возбуждающей силы проходят через центр массы О короба 1 (фиг. 9). Во втором случае линии действия Л, Л вектора F возбуждающей силы проходят вне центра массы О (фиг. 10), в том числе и параллельно просеивающей поверхности 2, по линии Л (фиг. 10).
Перемещение вибровозбудителя 3 вдоль короба 1, просеивающей поверхности 2, боковых стенок 7, направляющих 8 по пазам 9 осуществляется следующим образом. В торообразные гидравлических камерах 51 из эластичного материала, расположенных между корпусом 22 вибровозбудителя 3 и плоским кольцом 52, снижается давление и снимается фиксация корпуса 22. Освобождаются крепежные винты 50 на боковых кромках 35а и 35б. Штоком 39 гидроцилиндра одностороннего действия снимается усилие прижатия на прижим 38 в сферической кинематической паре 39а и на башмаки 40. При этом снимается фиксация подвижного основания 35 по боковым кромкам 35а и 35б с приводом 4 (двигателем 4а и карданной передачей 4б). Ослабленный прижим 38 опирается на кронштейн 35в, а неподвижная направляющая 36 Т-образного поперечного сечения, с плоской наружной поверхностью 36а и внутренней поверхностью 36б, освобожденная от усилия прижатия, опирается на концевые вертикальные опоры 37.
Освобожденные от фиксации вибровозбудитель 3 с подвижным основанием 35 посредством механизма перемещения 41 и гидроцилиндров 42 (с корпусами 45, штоками 43 и поршнем 44) передвигаются в любое положение вдоль паза 9 короба 1. На корпусе каждого гидроцилиндра 45 имеются выступы 46 с вилками 47 и выступы 48 в пазе 49, которые при движении корпусов гидроцилиндров 45 передвигают синхронно опорные части 30 (с торцевой частью 30а и съемным фланцем 30б) и подвижное основание 35, фиг. 5 и 6.
м
Направление действия возбуждающей силы F и ее расстояние от центра массы грохота О устанавливают посредством крепежного узла 31, поворотом рычага 32, разъемного соединения 33 рукояткой 34 и установкой подпружиненного стержня 33б в одном из отверстий кругового ряда 33а.
После настройки механизмов выполняется их фиксация, в порядке, описанном выше.
Процесс сортировки материала осуществляется при работе вибровозбудителя 3 и создании заданной амплитуды и частоты колебаний короба 1 с просеивающей поверхностью 2 на упругих элементах 6 опор 5 и 5а.
Материал в коробе 1 под действием вибрации распределяется по просеивающей поверхности 2 и движется вдоль нее, разделяясь на подрешетный и надрешетный продукт. Дойдя до края просеивающей поверхности 2, подрешетный и надрешетный продукт поступает каждый в воронки для последующей транспортировки в соответствующие сборные емкости (на чертеже не показано). При необходимости без остановки технологического процесса с помощью совокупности гидравлических механизмов 31, 38 и 41 можно менять зону генерирования возбуждающей силы вибровозбудителя 3 (аналогично вышеуказанной стационарной настройке, предшествующей работе).
1
Работа вибровозбудителя 3 осуществляется от привода 4, состоящего из двигателя 4а и карданной передачи 4б, которая передает вращение приводному валу 25, при фиксированном положении стакана 21 и корпуса 22 во вращательных парах 28 и 29. При вращении приводного вала 25 начинают вращаться вокруг геометрической оси 23, водила 17 и 17а, противовесы 18 и общий вал 12. Водило 17а на валу 26 стакана 21 вращается посредством вращательной пары 27. На противоположном конце вала 26 закреплен поворотно-фиксирующий механизм, с помощью которого осуществляется поворот стакана и изменение направления действия возбуждающей силы F поворотно-фиксирующим механизмом 24. При вращении общего вала 12 вокруг геометрической оси 23 сателлиты 13 обкатываются по центральным зубчатым колесам 16 по делительным окружностям 14 (d) и 15 (D), а центр массы (ЦТ, фиг. 4) дебаланса 11, закрепленного на общем валу 12, совершает движение вдоль диаметра центрального зубчатого колеса 16 по линии Л, (фиг. 7, 8), создает возбуждающую силу F и колебания короба 1. Через опорные колеса 20 возбуждающая сила F передается беговой дорожке 19 и далее стакану 21 спаренного симметричного зубчато-планетарного механизма 10, направляющим 8 короба 1 и упругим элементам 6 опор 5 и 5а. Усилия, воспринимаемые опорами 5 (5а), передаются на раму 53 грохота или непосредственно на строительное перекрытие 54.
Предлагаемая полезная модель предоставляет возможность, не прерывая процесса грохочения, менять зону генерирования возбуждающей силы дистанционно с повышенной точностью установки, что увеличивает производительность, при этом возможность изменять вектор возбуждающей силы вибровозбудителя в стационарном состоянии сохраняется.