Конусная дробилка с пневмоамортизатором
CONE CRUSHER WITH PNEUMATIC SHOCK ABSORBER

Изобретение относится к области тяжелого машиностроения, к дробильному измельчительному оборудованию, в частности к любым конусным дробилкам, и может быть использовано в технологических процессах строительной и горно-обогатительной отраслях промышленности.
Из уровня техники известно, что любая конусная дробилка содержит корпус с наружным конусом и размещенным внутри него внутренним дробящим конусом, обращенные друг к другу поверхности которых образуют камеру дробления. Внутренний дробящий конус установлен на опору конуса, например, сферическую, и имеет приводной вал, соединенный с приводной трансмиссией. Приводная трансмиссия приводит в движение внутренний дробящий конус. Из камеры дробления дробимый материал под действием собственного веса поступает в зону выгрузки готовой продукции, расположенную внутри корпуса. Таким образом, в упомянутой зоне выгрузки неизбежно и постоянно образуется поток твердых частиц различного размера, от элементов мельчайшей пыли до крупных частей дробимого материала. Все подвижные элементы макамеры работают с использованием масляных смазок.
Конусная дробилка относится к агрегатам с повышенной вибрационной нагрузкой, а также имеет собственный значительный вес. Повышенная вибрационная нагрузка выражается в значительных колебаниях собственно корпуса дробилки, и отдельных элементов ее конструкции, а также в опасности возникновения резонансного эффекта. Что приводит к нежелательным отклонениям реальных рабочих характеристик агрегата от расчетных. В связи с этим конусная дробилка должна быть установлена на специальный фундамент через амортизаторы. Основными задачами амортизаторов является функция компенсации колебаний корпуса при любых рабочих нагрузках и на холостом ходу. Чем лучше амортизационная система выполняет свои функции, тем меньше вибро нагрузка на фундамент, и тем выше показатели надежности дробилки.
В настоящее время распространение получили достаточно простые конструкции амортизаторов, выполненные в виде классических пружин или в виде опор из эластичных материалов, например, из резиновых смесей.
Известно изобретение «Конусная инерционная дробилка с модернизированным приводом», патент РФ №2587704, приоритет 13.03.2015, которое принимается за прототип.
Согласно этому изобретению, известная конструкция конусной инерционной дробилки содержит корпус, опертый на фундамент через эластичные амортизаторы. Амортизаторы выполнены в виде полых цилиндров из резиновой смеси с гофрированными стенками. По меньшей мере, четыре амортизатора установлены как отдельно стоящие опоры между корпусом дробилки и фундаментом, по четырем углам, как показано на фигуре 1, включенной в описание. Конкретный расчет прочности и эластичности производится в зависимости от типоразмера дробилки. Данное решение достаточно простое и экономичное.
Однако на практике такое техническое решение имеет ряд существенных недостатков.
Эластичные цилиндрические амортизаторы из резиновой смеси недолговечны - резина быстро теряет свои эластичные свойства в сложных условиях эксплуатации дробилки. Характеристики эластичности резины непостоянны - они постепенно изменяются в сторону ухудшения амортизирующих качеств. Потеря эластичных качеств амортизаторов происходит неравномерно, в зависимости от конкретных условий, ввиду чего невозможно точно рассчитать количество часов, в течение которых амортизационные характеристики будут находиться в рабочих диапазонах.
Существенным ограничением является факт невозможности регулировать рабочие характеристики амортизаторов: Нет возможности поддерживать параметры на заданном уровне, изменять их под конкретные условия эксплуатации. Иначе говоря, нет возможности влиять на параметры амортизаторов.
Проблема неоднородности амортизации: Необходимость использования по меньшей мере четырех отдельных амортизаторов, установленных по углам корпуса, приводит к тому, что каждый из амортизаторов меняет свои свойства независимо от других. Это приводит к нерегулируемым колебаниям корпуса дробилки, что в свою очередь сказывается на показателях надежности агрегата.
В процессе эксплуатации любой конусной дробилки возникает необходимость снятия-установки корпуса. При монтаже, учитывая значительный вес корпуса, требуется приложить значительные усилия, чтобы установить его точно на амортизирующие опоры. Эта операция является сложной, трудоемкой, требующей специальное оборудование и инструменты, а также высокую квалификацию обслуживающего персонала.
Ввиду того, что амортизаторы устанавливаются по углам основания корпуса, и приподнимают сам корпус над уровнем фундамента на свою собственную высоту,  образуется значительное свободное пространство между основанием корпуса и фундаментом. Через это пространство в процессе выгрузки готовой продукции мелкие части выдробленного материала в виде пыли проникают в окружающую среду. Это явление представляет собой серьезную проблему, так как создает высокий уровень загрязненности значительной части пространства около работающего агрегата, мешает работе персонала и другого оборудования, кроме того загрязняет окружающую среду в целом.
Таким образом, традиционно применяемые амортизаторы являются недостаточно эффективными, ненадежными в использовании и недолговечными в работе.
Целью настоящего изобретения является создание специальной конструкции амортизирующего узла, которая позволяет:
- Компенсировать вибрационные нагрузки на агрегат,
- Управлять параметрами амортизации в процессе работы,
- Упростить процесс монтажа - демонтажа корпуса дробилки,
- Точно настроить амортизационные характеристики, удовлетворяющие конкретным условиям работы,
- Выполнять изолирующие функции препятствующие проникновению частиц выдробленного материала в окружающую среду.
Поставленная цель может быть достигнута за счет принципиального изменения системы амортизации дробильного агрегата. Для целей амортизации предлагается использовать пневматический амортизатор, иначе говоря, пневмоамортизатор, который представляет собой сплошную замкнутую в кольцо торообразную камеру, выполненную из эластичного материала. Во внутренней полости камеры пневмоамортизатора предлагается поддерживать избыточное давление, за счет изменений которого можно будет осуществлять регулировку параметров амортизации.
Согласно настоящему изобретению, конусная дробилка с пневмоамортизатором содержит:
опертый на фундамент через систему амортизации корпус,
наружный конус и размещенный внутри него на сферической опоре внутренний дробящий конус, образующие между собой камеру дробления, соединенную с зоной выгрузки готовой продукции,
внутренний конус приводится в движение приводной трансмиссией, которая в свою очередь приводится в движение двигателем.
Конусная дробилка отличается тем что:
В нижней части корпуса расположен фланец корпуса.
Система амортизации корпуса включает пневмоамортизатор, представляющий собой замкнутую в кольцо горообразную камеру, ориентированную горизонтально.
Торообразная камера пневмоамортизатора выполнена из эластичного материала, во внутренней полости которой создается избыточное давление.
Пневмоамортизатор имеет штуцер через который подсоединен воздушный компрессор, соединенный с управляющим компьютером.
Корпус дробилки устанавливается непосредственно на пневмоамортизатор, так что фланец корпуса приходится на верхнюю поверхность пневмоамортизатора.
Собственно пневмоамортизатор установлен на основание пневмоамортизатора, которое в свою очередь установлено на стационарный фундамент.
Диаметр камеры пневмоамортизатора согласуется с диаметром фланца корпуса таким образом, что вся камера пневмоамортизатора находится под нижней плоскостью фланца.
Основание пневмоамортизатора представляет собой кольцо, по внешнему периметру которого расположены по меньшей мере две проушины креплений.
Со стороны внутреннего периметра кольца основания пневмоамортизатора выполнены по меньшей мере три вертикальные стационарные опоры.
Фланец корпуса, пневмоамортизатор и основание пневмоамортизатора согласованы друг с другом таким образом, что оси симметрии упомянутых деталей совпадают с центральной осью дробилки.
На корпусе дробилки установлен по крайней мере один датчик вибрации, соединенный с управляющим компьютером.
Конусная дробилка имеет следующие дополнительные отличительные признаки.
С наружной части корпуса выполнены по меньшей мере три ребра жесткости.
На верхней поверхности основания пневмоамортизатора по всей окружности выполнена выемка таким образом, чтобы нижняя поверхность торообразной камеры пневмоамортизатора помещалась в нее без зазоров.
Геометрия выемки на основании пневмоамортизатора в разрезе представляет собой сегмент окружности, радиус которой равен или больше радиуса торообразной камеры пневмоамортизатора, находящегося под рабочим давлением.
На нижней поверхности фланца корпуса, по всей окружности выполнена выемка таким образом, чтобы верхняя поверхность торообразной камеры пневмоамортизатора помещалась в нее без зазоров.
Геометрия выемки на фланце корпуса в разрезе представляет собой сегмент окружности, радиус которой равен или больше радиуса торообразной камеры пневмоамортизатора, находящегося под рабочим давлением.
По крайней мере один датчик вибрации устанавливается на внешнем торце фланца корпуса.
Существо настоящего изобретения поясняется следующими фигурами.
На фиг. 1 показана схема конусной инерционной дробилки в поперечном разрезе, установленной на пневмоамортизатор.
На фиг. 2 показано устройство конусной инерционной дробилки в трехмерной проекции, установленной на пневмоамортизатор.
Устройство конструктивно реализовано следующим образом.
Как показано на фиг. 1 и 2, дробилка имеет корпус 1 в котором расположены наружный конус 2 и внутренний дробящий конус 3 с установленной на нем внутренней дробящей броней 6, которые образуют между собой дробящую камеру. Внутренний дробящий конус 3 оперт на сферическую опору 4. Наружный конус 2 закреплен в регулировочном кольце 15. Сверху установлен приемный бункер 13, в который подается дробимый материал. Регулировочное кольцо 15 в свою очередь, с помощью основного кольца 8, закреплено в корпусе 1. Контргайка 9 предотвращает проворот регулировочного кольца 15 вокруг своей оси. Дробимый материал из приемного бункера 13 поступает через камеру дробления в зону выгрузки готовой продукции и течки 25. Зона выгрузки готовой продукции является технологическим продолжением камеры дробления и расположена внутри корпуса 1 дробилки.
На главном валу 22 внутреннего дробящего конуса 3 установлена втулка скольжения дебаланса и дебаланс 23. Втулка соединена с трансмиссионной муфтой 24. Трансмиссионная муфта 24 соединена через зубчатое колесо и шестерню с узлом приводного вала 7 через который передается крутящий момент от двигателя.
Как показано на Фиг. 2, корпус 1 дробилки представляет собой усеченный конус, диаметр которого увеличивается книзу, в том числе с целью придания дополнительной устойчивости. В нижней части корпуса 1 расположен нижний фланец корпуса 18. С наружной части корпуса 1 выполнены ребра жесткости 19 для усиления прочности фланца 18.
Корпус 1 дробилки устанавливается на пневмоамортизатор 11.
Пневмоамортизатор 11 представляет собой замкнутую в кольцо торообразную камеру, выполненную из эластичного материала. Во внутренней полости камеры пневмоамортизатора 11 создается избыточное давление.
Давление воздуха во внутренней полости пневмоамортизатора 11 нагнетается с помощью компрессора, который подсоединяется через штуцер 17. Режим работы компрессора регулируется центральным компьютером.
Диаметр камеры пневмоамортизатора 11 согласуется с диаметром нижнего фланца 18 корпуса таким образом, что вся камера находится под нижней плоскостью фланца 18.
Диаметр окружности сечения тора определяется исходя из веса дробилки, иначе говоря, в зависимости от требуемой несущей способности пневмоамортизатора.
В нижней поверхности фланца 18, по всей окружности выполняется специальная выемка 26 таким образом, чтобы верхняя поверхность торообразной камеры пневмоамортизатора 11 помещалась в нее без зазоров. Геометрия выемки 26 в разрезе представляет собой сегмент окружности, радиус которой равен или больше радиуса торообразной камеры пневмоамортизатора 11, находящегося под рабочим давлением.
Собственно пневмоамортизатор 11 устанавливается на основание пневмоамортизатора 12, которое в свою очередь устанавливается на стационарный фундамент 14.
Основание 12 пневмоамортизатора представляет собой кольцо с расположенными по внешнему периметру проушинами креплений 10, при помощи которых основание 12 крепиться к фундаменту 14 анкерными болтами 16.
Со стороны внутреннего периметра кольца основания 12 выполнены три или более вертикальные стационарные опоры 20.
На верхней поверхности основания 12 пневмоамортизатора по всей окружности выполняется выемка 27 таким образом, чтобы нижняя поверхность торообразной камеры пневмоамортизатора 11 помещалась в нее без зазоров. Геометрия выемки 27 в разрезе представляет собой сегмент окружности, радиус которой равен или больше радиуса торообразной камеры пневмоамортизатора 11, находящегося под рабочим давлением.
Нижний фланец 18 корпуса, пневмоамортизатор 11 и основание 12 пневмоамортизатора согласованы друг с другом таким образом, что оси симметрии упомянутых деталей совпадают с центральной осью 5 дробилки.
Датчик вибрации 21 может быть установлен на корпусе дробилки в любом месте, где возможно обеспечить его соединение с управляющим компьютером. Датчиков вибрации может быть более одного, при этом все датчики подсоединяются к управляющему компьютеру. Чем больше датчиков передают информацию, тем выше точность собираемых измерений.
Если используется один датчик вибрации 21, то предпочтительнее установить его в точке корпуса с наибольшей амплитудой вибрации, а именно на внешнем торце фланца 18. Датчик 21 подсоединяется к управляющему компьютеру любым возможным способом, проводным или беспроводным. Если используется несколько датчиков, то целесообразно разнести их по корпусу дробилки, например, один устанавливается в верхней части дробилки, а другой в нижней.
Устройство работает следующим образом.
При первоначальной установке дробилки на фундамент 14, в пневмоамортизатор 11 подается начальное давление, установленное в зависимости от расчетного снаряженного веса дробилки и дробимого материала. После чего давление нагнетается до рабочего значения.
Вибронагрузка на работающий агрегат изменяется в зависимости от различных режимов работы, в зависимости от характеристик дробимого материала, в зависимости от уровня материала в приемном бункере 13. Вибронагрузка может изменятся также от условий окружающей среды.
С датчика 21 снимаются показания об амплитуде вибрации дробилки и передаются в управляющий компьютер. Показания снимаются постоянно и непрерывно, с определенной периодичностью и в автоматическом запрограммированном режиме. Показания датчика 21 обрабатываются управляющим компьютером и сравниваются с заранее заданными оптимальными характеристиками. По результатам сравнения компьютер управляет давлением в пневмоамортизаторе 11 с целью привести вибронагрузку к оптимальным показателям. Управление давлением осуществляется через компрессор, который по сигналу компьютера повышает или понижает давление во внутренней полости пневмоамортизатора 11. Оптимальные показатели рассчитываются индивидуально для каждой конкретной дробилки, находящейся в конкретных условиях эксплуатации, и обрабатывающей определенный дробимый материал. Для защиты от аварии предусматриваются минимально и максимально допустимое значение показателей.
Для наиболее эффективной работы устройства, контроль за вибронагрузкой должен быть постоянным и автоматическим, то есть исключающим влияние человеческого фактора. В управляющем компьютере предусматривается система аварийного оповещения, которая может активировать автоматическую остановку дробилки, если верхнее или нижнее давление выходит за пределы установленных ограничений, что позволяет предотвратить серьезную аварию или иную нештатную ситуацию.
Стационарные опоры 20 предназначены для осуществления функции удержания корпуса 1 дробилки при монтаже, демонтаже, или сервисном обслуживании агрегата.
При возникновении необходимости провести обслуживание дробилки, дробимый материал выдрабливается. Агрегат останавливается.
При помощи компрессора давление во внутренней полости пневмоамортизатора 11 снижается до такой степени, что геометрия его торообразной камеры изменяется, в частности, высота уменьшается, и корпус 1 под действием собственного веса проседает и нижний фланец 18 опирается на опоры 20.
Таким образом, корпус 1 неподвижно стоит на стационарных опорах 20, что позволяет эффективно проводить любые монтажные или сервисные работы.
Минимальное количество стационарных опор - три, так как это дает стабильное расположение нижней плоскости фланца 18 на трех точках опоры.
Для оптимизации распределения нагрузки количество опор 20 может быть любым, в зависимости от веса корпуса 1. Конкретный расчет прочностных характеристик опор 20 и их количества проводится в зависимости от типоразмера дробилки.
Пневмоамортизатор 11 также предназначен для выполнения функции уплотнения, иначе говоря, функции изоляции внутренней среды дробилки от окружающей среды. Функция уплотнения реализуется за счет того, что пневмоамортизатор 11 плотно прилегает с одной стороны к фланцу корпуса 18, с другой стороны к основанию пневмоамортизатора 12 по всей окружности. Дополнительная плотность прилегания достигается за счет полукруглых выемок 26 и 27, выполненных на обеих упомянутых деталях и повторяющих геометрию торообразной камеры пневмоамортизатора 11, находящейся под рабочим давлением.
В результате такого технического решения, частицы дробимого материала из течки 25 не имеют возможности проникать во внешнюю среду.
Предложенная система амортизации обладает следующими достоинствами.
Универсальность: система может быть установлена на конусных дробилках любого принципа работы и типоразмера.
Дополнительная функция уплотнения - изоляции внутренней среды дробилки от внешней.
Возможность настраивать и регулировать параметры амортизации с высокой точностью под определенные условия работы агрегата.
Длительное время работы одной установленной системы без необходимости замены отдельных элементов.