ВИБРОИМПУЛЬСНАЯ КОНУСНАЯ ДРОБИЛКА

Полезная модель относится к устройствам для дробления и измельчения материалов, в частности - к конусным дробилкам с виброимпульсным приводом внутреннего дробящего конуса. Она может быть наиболее широко и эффективно использована вместо шаровых мельниц для измельчения цементного клинкера.
Повсеместно используемые в мировой практике конусные дробилки с эксцентриковым приводом внутреннего конуса за 130 лет с момента первого появления в промышленности не претерпели принципиальных изменений, кроме повышения степени дробления с 4 до 5.
Такая низкая степень дробления приводит к необходимости использования после них нескольких барабанных мельниц, которые потребляют от 30 до 40 кВтч на 1 тонну руды или клинкера.
Это приводит к тому, что 20% всей вырабатываемой электроэнергии поглощается процессами дробления и измельчения.
Виброимпульсные конусные дробилки имеют степень дробления 6-10, что обеспечивает снижение энергозатрат мельниц примерно на 10%, однако не позволяет их заменять.
Оба типа дробилок успешно используются для производства дорожного щебня. Преимущество виброимпульсных дробилок в способности работать в открытом цикле и производить щебень с кубовидностью до 92%.
Применение существующих виброимпульсных конусных дробилок для процессов измельчения невозможно из-за ограничения дробящей силы их конструктивными особенностями.
Известна виброимпульсная конусная дробилка (патент США №4592517, В02С, от 03.06.1986 г.), содержащая корпус с наружным конусом и сферической опорой для внутреннего конуса с валом, на котором с помощью подшипника размещен вибратор 8 виде дебалансного груза. Вибратор шарнирно подвешен к сферической опоре, через которую масло подается в полость, образованную подвесом вибратора, валом конуса, самим конусом и его сферической опорой. Таким образом, из одной полости масло под давлением попадает на подшипник сферической опоры, подшипник шарнирного подвеса вибратора и в подшипник вибратора. Такая конструкция создает неопределенность в снабжении смазкой одного или двух подшипников одновременно. В самом тяжелом
положении находится подшипник вибратора, вращение которого создает центробежную силу, препятствующую подаче в него масла. Работоспособность этого подшипника определяет допустимую величину дробящей силы, обеспечивающую надежность дробилки и ее технологические параметры. Таким образом, известная конусная виброимпульсная дробилка не может применяться в качестве мельницы.
Известна виброимпульсная конусная дробилка (патент США №4452401, В02С, от 05.06.1984 г.), содержащая корпус с наружным конусом и сферической опорой для внутреннего конуса с валом, на котором с помощью подшипника смонтирован вибратор, подвешенный посредством стержня к валу внутреннего конуса. Масло поступает в подшипник вибратора через сферическую опору, тело внутреннего конуса, его вал и подвесной стержень.
Расход масла в сферической опоре конуса определяет количество его поступления в подшипник вибратора, что создает неопределенность работоспособности подшипника. Кроме того, износ масляных пазов головки подвесного стержня также определяет величину объема масла, поступающего в подшипник.
Таким образом, в известной дробилке дробящая сила для процесса дробления достаточна, но не достаточна для процесса измельчения сырья из-за упомянутых выше конструктивных ограничений.
Известна принимаемая за прототип виброимпульсная конусная дробилка (патент Франции №2467017, В02С, от 14.08.1981 г.), содержащая корпус с наружным конусом и сферической опорой для внутреннего конуса с валом, на котором с помощью подшипника смонтирован дебалансный груз, опертый на приводной шарнирный вал и снабженный средствами подачи смазки в подшипник.
Смазка попадает в подшипник через сферическую опору, тело конуса и вал конуса. Здесь имеет место только одна неопределенность - расход масла на сферической опоре конуса. Однако такой неопределенности достаточно, чтобы исключить использование дробилки для целей измельчения, так как выход ее из строя весьма реален на нестационарных режимах ее работы: неравномерность питания, проход не дробимого тела, освобождение дробящей полости от перерабатываемого материала. В этих режимах сила, действующая на подшипник, возрастает в 3 и более раз, что в условиях плохой смазки выводит его из строя.
Таким образом, в известной дробилке также имеет место ограничение в развиваемой вибратором дробящей силе, а, следовательно, и ограничение в технологических параметрах, в частности в степени дробления в пределах 10.
Задачей настоящей полезной модели является создание конусной виброимпульсной дробилки со степенью измельчения до 30, способной при работе в замкнутом цикле заменять барабанные шаровые мельницы вместе с установленными перед ними дробилками.
Другой задачей является повышение надежности дробилки.
Следующей задачей является упрощение конструкции и эксплуатации дробилки.
Поставленные задачи решаются тем, что в конусной виброимпульсной дробилке, содержащей корпус с наружным конусом и сферической опорой для внутреннего конуса с валом, на котором с помощью подшипника смонтирован дебалансный груз, опертый вместе с подшипником на шарнирный приводной вал, снабженный средством подачи смазки в подшипник, в соответствии с настоящим изобретением средство подачи смазки выполнено в виде осевого канала, проходящего через шарнирный приводной вал, при этом наружная поверхность подшипника выполнена эксцентричной относительно вала конуса, на нее своей цилиндрической расточкой установлен груз, наружная поверхность которого также выполнена эксцентричной относительно расточки, а фиксатор груза выполнен в виде конической зубчатой пары, зубчатое колесо которого жестко и соосно закреплено на грузе, а шестерня смонтирована на подшипнике с возможностью вращения вокруг своей оси и средствами стопорения от произвольного вращения.
Предлагаемая дробилка в продольном разрезе показана на рис.1.
На рис.2 показан узел В рисунка 1, а на рис.3 показано сечение А-А рисунка 2.
Дробилка (рис.1) содержит установленный на опоре 1 через упругие амортизаторы 2 корпус 3 с наружным конусом 4 и сферической опорой 5 для внутреннего конуса 6 с валом 7, на котором размещен подшипник 8, наружная поверхность 9 которого выполнена эксцентричной относительно его оси - вала 7. На поверхности 9 (рис.2 и 3) подшипника 8 установлен дебалансный груз 10 с возможностью поворота относительно подшипника 8. наружная поверхность 11 груза 10 выполнена эксцентричной относительно оси вала 7. На грузе 10 соосно с валом 7 закреплено коническое зубчатое колесо 12, входящее в зацепление с конической шестерней 13, ось которой закреплена на подшипнике 8 и снабжена стопором 14 для возможности фиксации своего положения относительно подшипника 8 и зубчатого колеса 12. На подшипнике 8 жестко закреплена шлицевая втулка 15 шарнирного приводного вала 16, нижняя шлицевая втулка которого выполнена в виде промежуточного вала 17, установленного в подшипниках 18 корпуса 3. В шарнирном валу 16 и в промежуточном валу 17 выполнено осевое отверстие (канал) 19 для подачи масла в подшипник 8. В нижней части вала 17 с помощью подшипников 20 смонтирована трубка 21 для подачи масла. Трубка 21 закреплена в кронштейне 22 корпуса
3. На конце вала 17 закреплен ведомый шкив 23, соединенный клиновыми ремнями 24 с ведущим шкивом 25 приводного электродвигателя 26.
Дробилка работает следующим образом.
Крутящий момент электродвигателя 26 через шкивы 25 и 23 с помощью ремней 24 передается промежуточному валу 17, шарнирному валу 16, подшипнику 8 с дебалансным грузом 10. Последний развивает центробежную силу, передающуюся через вал 7 внутреннему конусу 6, который получает гирационное движение на сферической опоре 5.
Масло в подшипник 8 поступает под давлением через трубку 21 и отверстия 19 в промежуточном валу 17 и канал в шарнирном валу 16. Вращение подшипника 8 создает эффект фрикционного насоса, поэтому масло, поступающее в его нижнюю часть из отверстия 19 свободно поступает на рабочую поверхность подшипника 8. Об этом свидетельствует снижение показаний манометра на 0,1 МПа в сравнении с давлением масла при остановленной дробилке. Чем больше скорость вращения подшипника, тем выше насосный эффект и тем большую центробежную силу может развивать дебалансный груз 10. Упомянутая сила может регулироваться не только числом оборотов груза 10, но и изменением положения его центра тяжести относительно оси вращения.
Максимальная центробежная сила может быть достигнута, когда эксцентриситет груза 10 совпадает с эксцентриситетом подшипника 8. Любое другое положение груза снижает силу вплоть до нуля, если упомянутые эксцентриситеты разведены на 180°. Поворот груза 10 относительно подшипника 8 осуществляется вращением закрепленного на грузе 10 зубчатого колеса 12 через шестерню 13. После завершения поворота на требуемую технологией величину шестерня 13 фиксируется стопором 14 относительно подшипника 8.
Материал, поступающий в камеру, образованную наружным конусом 4 и внутренним конусом 6, в момент сближения конусов подвергается деформации сжатия и сдвига. Измельчение материала происходит по принципу внутрислойного самоизмельчения, поскольку подача его в камеру осуществляется без питателя, самотеком из бункера под действием собственной массы.
Благодаря надежной подаче масла в подшипник 8 скорость вращения груза в сравнении с прототипом может быть увеличена на 30%.
Центробежная (дробящая) сила дебалансного груза определяется по формуле:
2
F=m·r·ω,
где m - масса неуравновешенной относительно оси части груза;
r - расстояние центра тяжести груза относительно его оси вращения;
ω - скорость вращения груза.
Понятно, что переход, например, от 1000 оборотов груза в минуту к 1300 позволяет увеличить силу дробления-измельчения на 69%. Сочетание увеличения числа воздействий на слой материала с увеличением силы воздействия позволяет поднять степень измельчения до 30. Это означает, что виброимпульсная дробилка с производительностью 100 т/ч, принимающая куски минерала крупностью до 100 мм, позволяет получать продукт мельче 4 мм с содержанием в нем частиц мельче 100 мкм до 40%. Такой гранулометрический состав соответствует продукту стержневой барабанной мельницы. При работе такой дробилки в замкнутом цикле достигается получение продукта мельче 120 мкм 50 т/ч, что эквивалентно продукту шаровой мельницы, тоже работающей в замкнутом цикле. Однако мельницы могут принимать куски с исходной крупностью не более 20, поэтому перед ними нужно устанавливать дробилки, способные кусок 100 мм раздробить до 20 мм.
Заявляемая виброимпульсная дробилка заменяет дробилку и шаровую мельницу, что снижает капитальные затраты на такую линию измельчения в 5 раз, энергозатраты - в 7-10 раз и расход мелющих тел - в 40-50 раз.
Таким образом, заявленная конструкция виброимпульсной конусной дробилки позволяют существенно повысить технологические показатели дробилки, в частности увеличить степень измельчения до 30 одновременно с увеличением надежности ее работы в сравнении с прототипом и упрощением эксплуатации путем повышения удобства регулировки дробящей силы.