МАШИНА ДЛЯ СЛОИСТОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
MACHINE FOR LAMINAR BREAKAGE OF ROCK

Изобретение относится к устройствам для дробления или измельчения различных материалов, в частности горных пород. Особенностью предлагаемого устройства является требование к готовому продукту: измельчение должно давать преимущественное наличие чешуйчатой фракции, т.е. плоских частиц заданного размера.
Это условие, по мнению авторов, можно выполнить воздействием на частицы породы тангенциальными касательными усилиями. Для решения поставленной задачи авторами были рассмотрены известные конструкции дробильной и измельчительной техники.
Известна зубчатая мельница [1]. Изобретение предназначено для измельчения мягких горных пород. Зубчатая мельница состоит из корпуса, в котором соосно установлены две пары зубчатых колес, находящиеся попарно в зацеплении, при этом валы одной пары зубчатых колес помещены в полых валах второй пары зубчатых колес, причем концы валов ведомых валов с одной из сторон соединены жестко, соответствующие концы валов ведущих колес соединены напрягающей муфтой, позволяющей предварительную регулируемую закрутку валов на некоторый угол, а поверхности впадин зубчатых колес имеют наклонные выточки, образующие с торцевой поверхностью зубчатого колеса угол. Изобретение позволяет повысить степень измельчения материала, эффективность и снизить энергоемкость.
Недостаток устройства в том, что оно предназначено только для мягких пород, выход чешуйчатой фракции мал.
Известна машина для исправления формы зерен щебня [2]. Изобретение предназначено для производства нерудных строительных материалов. Машина для исправления формы зерен щебня включает кинематически связанный с приводом валок, подпружиненное устройство для его положения, рабочую камеру, выполненную из установленных с охватом и с зазором по отношению к валку и под углом друг к другу загрузочного и разгрузочных желобов, сочлененных сменной жесткой плитой из износостойкого материала, причем верхний желоб выполнен с волнистым поперечным профилем и снабжен крышкой, а нижний, разгрузочный, желоб установлен к горизонту под углом, большим угла трения щебня по этому желобу, а вал валка размещен с возможностью смещения его ползунов в направляющих, ориентированных параллельно биссектрисе угла между желобами. Плита может быть подпружинена к раме и кинематически связана с источником вибраций. Изобретение позволяет повысить эффективность операции исправления зерен лещадной или игловатой формы.
Недостаток устройства в том, что кроме получения чешуйчатых форм машина ломает плоские лещадные и игловатые формы и получает большую долю граненных фракций.
Известно устройство для измельчения крупногабаритных полимерных материалов [3], которое содержит установленные в корпусе центральные и периферийные валы с режущими дисками. Между валами расположены распорные втулки. Устройство содержит калибрующую решетку. Центральные валы установлены с возможностью встречного вращения. Периферийные валы смонтированы выше центральных валов и параллельно им. Режущие диски каждого вала размещены в промежутках между режущими дисками соседнего вала. Каждый центральный вал кинематические связан с соседним периферийным валом посредством зубчатой передачи. Отношение диаметра распорной втулки центрального вала к ширине режущего элемента диска выбрано из соотношения 0,4 KZ<D/l<0,64 KZ, где К - передаточное число зубчатой передачи, Z - число режущих элементов диска периферийного вала, D - диаметр распорной втулки центрального вала, l - ширина режущего элемента. Изобретение сокращает продолжительность процесса измельчения материала, а также упрощает конструкцию устройства.
Недостаток устройства в ударной составляющей усилий измельчения, что приводит к дроблению материала и получению округленной фракции. Плоских частиц продукта получается мало.
Известна дробилка валковая [4]. Изобретение предназначено для дробления твердых материалов, в частности горных пород. Дробилка валковая содержит неподвижный корпус, броневую решетку, рабочий орган валкового типа с режущими инструментами, расположенными по винтовой линии, причем загрузочный люк исходного материала выполнен над рабочим органом со стороны привода рабочего органа, выпускной люк для удаления требуемого продукта выполнен на всю длину рабочего органа под ним, а выпускной люк для удаления побочных материалов расположен в боковой стенке корпуса дробилки с противоположной стороны от загрузочного люка, при этом боковые стенки корпуса дробилки выполнены в виде шпальтовой решетки. Изобретение позволяет исключить переизмельчение исходного материала и отделить побочные продукты.
Известны другие валковые дробилки, описанные в книге [5]. Например, отечественная двухвалковая дробилка с раздельным приводом валков (см. рис.4.5, стр.183-184), причем один ее валок гладкий, другой - рифленный. В верхней части корпус и рама связаны между собой предохранительным механизмом, состоящим из системы тяг и пружин, позволяющим регулировать зазор между валками. Привод валков осуществляется от электродвигателей.
Дробилка по характеру процесса осуществляет раздавливание породы, а также ее «фрезерование», т.е. осуществляя срезающий, отслаивающий эффект. За счет этого образуются плоские формы, но доля их в основной массе продукта недостаточна.
По своей технической сущности последнее изобретение наиболее близко предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа.
Задачей, стоящей перед авторами, является повышение выхода продукта плоской чешуйчатой формы.
Поставленная задача решается в конструкции машины для слоистого измельчения горных пород, содержащей корпус, два параллельных валка, приводы вращения валков. Валки снабжены кольцевыми выступами и впадинами с возможностью регулируемого вхождения выступов во впадины соседних валков, кроме того, валки снабжены индивидуальными электрическими приводами с регуляторами скорости вращения, каждый валок установлен на двух сферических подпружиненных в горизонтальном поперечном направлении опорах, а одна из которых выполнена плавающей и смонтирована на продольной горизонтальной направляющей, машина снабжена профильной плитой, подвешенной вертикально и установленной в зазоре между валками.
Выступы и впадины валков выполнены идентичными, размещены на валках с одинаковым шагом, имеют одинаковый геометрический профиль в поперечном сечении и у взаимодействующих валков смещены на полшага, т.е. выступы одного валка входят во впадины другого валка. Выступы и впадины валков и плиты в поперечном сечении могут иметь трапецеидальный, синусоидальный и т.п. профиль. Рабочие поверхности валков могут быть снабжены насечкой, например, в виде твердосплавных наплавок. На рабочих поверхностях валков могут быть выполнены углубления.
На фиг.1 представлен общий вид машины, на фиг.2 - машина, снабженная профильной плитой, на фиг.3 - общий вид сверху, на фиг.4 представлена схема взаимодействия валков с профильной плитой.
Машина для слоистого измельчения горных пород содержит корпус 1, параллельные валки 2 и 3, приводы 4 и 5 вращения валков 2 и 3. Валки 2 и 3 снабжены кольцевыми выступами 6 и впадинами 7 с возможностью регулируемого вхождения выступов во впадины соседних валков, валки снабжены индивидуальными электрическими приводами 4 и 5 с регуляторами 8 скорости вращения (например, в виде коробок скоростей). Валки 2 и 3 установлены на сферических опорах 9, 10, 11 и 12, каждый валок установлен на двух сферических опорах, которые смонтированы на горизонтальных направляющих 13 и подпружинены в горизонтальном направлении пружинами 14, одна из сферических опор валка выполнена плавающей, кроме того, машина снабжена профильной плитой 15, подвешенной вертикально и установленной в зазоре между валками 2 и 3. Выступы 6 и впадины 7 валков выполнены идентичными, имеют одинаковый геометрический профиль в поперечном сечении и у взаимодействующих валков смещены на полшага. Выступы 6 и впадины 7 валков 2 и 3 и плиты 15 в поперечном сечении могут иметь трапецеидальный, синусоидальный, треугольный и т.п. профиль.
Рабочие поверхности валков также могут быть снабжены насечкой, например, в виде твердосплавных наплавок. На рабочих поверхностях валков могут быть выполнены углубления.
Устройство работает следующим образом. С помощью электрических приводов 4 и 5 приводят во вращение валки 2 и 3. Причем, регулируя скорости вращения приводов 4 и 5, можно добиться разного соотношения взаимных линейных скоростей рабочих поверхностей валков 2 и 3. В результате возникает истирающее тангенциальное усилие, которое отслаивает плоские частицы породы. Вибрации поглощаются пружинами 14. Эффект истирания увеличивается, когда частицы материала попадают в углубления на рабочих поверхностях, удерживаются там и обрабатываются соседней сопряженной поверхностью. Готовый продукт проваливается в зазор между рабочими поверхностями валков.
Заявителем изготовлено опытное устройство, которое показало возможность решения поставленной задачи.
Перечень использованной литературы
1. Пат. РФ №2149056, 1998. Зубчатая мельница.
2. Пат. РФ №2167717, 1999. Машина для исправления формы зерен щебня.
3. Пат. РФ №2158181, 1999. Устройство для измельчения крупногабаритных полимерных материалов.
4. Пат. РФ №2151002, 1996. Дробилка валковая.
5. Клушанцев Б.В., Дробилки // М., Машиностроение, 1990, с.183-184 (прототип).