ВОРОШИТЕЛЬ
AGITATOR

Ворошитель предназначен для механического разделения слежавшегося или слипшегося фракционного материала, превращенного в ком для получения отдельных фракций его составляющих, и придания ему свойств сыпучести. Ворошитель может быть использован в деревообрабатывающей, энергетической, химической и металлургической промышленности при использовании опилок в качестве топлива или изготовления полет, накопления измельченного сырья перед гранулированием, для обеспечения непрерывной и равномерной подачи сырья в дозатор гранулятора, а также при утилизации отходов производств и т.д.
Известен ворошитель, представляющий собой установленный сбоку бункера вращающийся профиль. См. описание к авторскому свидетельству SU №1692843 от 23.05.89. Однако данный ворошитель имеет локальное воздействие на поступающий материал и не исключает возможность образования свода над ним.
Известен ворошитель, выполненный в виде шнека, который установлен при помощи втулки и шарнирного кардана сверху на валу механизма привода, расположенного снизу бункера. Снизу шнека на втулке расположена крыльчатка, а сверху шнека закреплен каток, опирающийся на бункер. При этом каток связан с механизмом регулирования сцепления катка с бункером, а механизм регулирования установлен на крышке бункера на валу, ось вращения которого совпадает с осью вращения вала механизма привода. Шнек ворошителя выполнен двухзаходным с зубчатой и сплошной навивками, при этом число лопастей крыльчатки равно числу заходов шнека. См. описание к авторскому свидетельству SU №1722968 от 06.03.90. Представленный ворошитель воздействует по всему объему бункера и исключает возможность образования свода над ним. Однако этот ворошитель имеет сложную конструкцию и завязан при эксплуатации с конструкцией бункера и рассчитан на мелкую фракцию. При попадании в бункер крупных твердых включений его работа может застопориться по двум причинам. Застрять в шнеке или в промежутке между выходным отверстием бункера и элементами установки и вращения ворошителя. Кроме этого, например, в случае смерзания опилок в бункере по каким-то причинам, механизм привода должен иметь достаточную мощность, для того чтобы стронуть смерзшуюся массу с места, что практически невозможно при развитой площади соприкосновения ворошителя с загруженной массой. Увеличиваются энергетические затраты при постоянной транспортировке загружаемой сверху массы снизу на верх.
Известен принятый за прототип ворошитель, выполненный из цельной трубы в виде ротора, соединенного нижним концом посредством шарнира с приводом, и расположенными на нем по винтовой линии лопастями. При этом лопасти выполнены в виде цилиндрических штырей, масса которых увеличивается от места соединения ротора с приводом к свободному концу и которые на одном витке винтовой линии имеют одинаковую массу. См. описание к авторскому свидетельству SU №1742163 от 23.07.90.
Указанный ворошитель имеет простую конструкцию и работоспособен при попадании в бункер крупных твердых включений. Но расположение элементов вращения ротора, включая привод, под выходным отверстием бункера перекрывает это отверстие и препятствует свободному прохождению подаваемой массы и доступу транспортного средства под загрузку этой массы. При этом необходимо располагать привод с условием, что перемещаемая масса не будет мешать работе привода. Кроме этого, в случае смерзания опилок в бункере по каким-то причинам механизм привода должен увеличивать мощность, для того чтобы стронуть смерзшуюся массу с места, а потом опять выходить на рабочий режим. Рассматриваемая конструкция не исключает возможности соприкосновения свободных торцов штырей со стенкой бункера, и это обстоятельство снижает эффективность от работы ворошителя.
Задачей изобретения является более рациональное использование ворошилки и расширение ее функциональных возможностей за счет придания ей возможности дополнительных перемещений.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности и устойчивости работы устройства при осложняющихся обстоятельствах. Снижение энергетических затрат при работе, изготовлении и монтаже.
Поставленная цель достигается тем, что ворошитель, состоящий из ротора, соединенного посредством шарнира с приводом, имеет ротор, который состоит из набора труб, установленных вертикально на одной оси, и винта, головка которого размещена в верхней трубе с возможностью ее вертикального перемещения внутри трубы в пределах ее длины, а соединенная с ней снизу средняя труба внутри имеет резьбу, соответствующую резьбе винта и вместе с ним образует винтовую пару, при этом конец винта имеет цилиндрическую часть, на которой выполнена выточка, образующая выступ на его конце, на котором с помощью разборного фланца установлена нижняя труба, при этом соединение труб произведено с помощью торцевых фланцев, установленных неразъемным соединением на их торцах, а на конце нижней трубы установлен отбойник, при этом шарнир состоит из вилки кардана и его крестовины.
На фиг.1  представлен общий вид ворошителя.
На фиг.2  представлена конструкция винта.
Ворошитель содержит ротор 1, соединенный через шарнир 2 с валом 3 рабочего органа, вращение которого осуществляется приводом 4.
Ротор 1 состоит из набора труб, установленных вертикально на одной оси и соединенных между собой с помощью торцевых фланцев 5, установленных неразъемным соединением на их торцах. В верхней трубе 6 размещена головка 7 (см. фиг.2) винта 8 (см. фиг.1) с возможностью ее вертикального перемещения внутри трубы 6 в пределах ее длины, а соединенная с ней снизу труба 9 внутри имеет резьбу, соответствующую резьбе винта 8, и вместе с ним образует винтовую пару.
Винт 8 на конце перед резьбой имеет цилиндрическую часть с буртиком 10 (см. фиг.2), образованным сделанной на ней выточкой для установки в ней, например, разборного фланца 11 (см. фиг.1), состоящего из двух половинок с внутренним диаметром, соответствующим диаметру выточки, и внешними размерами, соответствующими торцевому фланцу 5 трубы 12. Ширина выточки равна толщине разборного фланца 11.
Между головкой 7 винта 8 и резьбовой его частью имеется проточка 13, длина которой определяется размером ΔL - длиной перемещения винта 8 вдоль оси набора труб. Проточка 13 по внешнему диаметру охватывается вторым разборным фланцем 11 с внутренним диаметром, соответствующим диаметру проточки 13, и внешними размерами, соответствующими торцевым фланцам 5 труб 6 и 9.
Конец цилиндрической части винта 8 с буртиком 10 выступают из-под нижнего торца трубы 9, не имеющего фланца. В проточку, образующую выступ 10, вставляется разборный фланец 11, и при помощи его труба 12, длина которой зависит от высоты бункера 14, подвешена к винту 8.
К свободному концу нижней трубы 12, к его нижнему фланцу, крепится при помощи болтов 15 отбойник 16, который представляет собой шайбу с диаметром, превышающим диаметр торцевого фланца 5, и толщиной не менее чем в полтора раза больше чем толщина фланца 5.
По всей длине труб ротора 1 могут быть расположены грузовые фланцы 17, к которым крепятся цепи с грузами на конце различной формы (не показаны). Цепи с грузами на конце могут крепиться и к торцевым фланцам 5 труб ротора 1.
Привод 4 устанавливается сверху бункера 14 при помощи кронштейна 18, являющегося одновременно и опорой привода 4.
Изготавливается вращающаяся часть ворошителя в основном из стали марки Ст.3, винт 8 из стали марки Ст 45 и собирается с использованием стандартных узлов и деталей. Так, в качестве привода взят мотор-редуктор SEW EURODRIVE SA 67DV112М4 с N=4кВт, n=188 об/мин, М=188Н·М. Шарнир 2 состоит из вилки кардана 64221-2201010 и крестовины кардана 64221-2201010 от МАЗа, выпуск которых освоен промышленностью. Трубы ротора 1 изготовлены из труб 102×3,5 с соответствующими фланцами, при этом длина набора всех труб, входящих в состав ротора, определяет длину ротора 1 и составляет длину L+ΔL в мм, и в нашем конкретном исполнении составляет длину, равную 5,3 метра.
Ворошитель может собираться непосредственно на кронштейне 18 сверху бункера 14 с установки привода 4 в сборе с шарниром 2 и последующей установки к свободному концу шарнира 2 при помощи болтов ротора 1 в сборе или сборкой отдельных деталей ротора 1 в бункере 14. В любом случае сборка ворошителя в основном связана со сборкой ротора 1, которая осуществляется следующим образом. К свободному концу шарнира 2 крепится при помощи болтового соединения верхняя труба 6 с приваренными фланцами 5 на концах. Затем в верхнюю трубу 6 вставляется головка 7 винта 8 с навернутой на винт 8 средней трубой 9, таким образом, чтобы головка 7 винтовой пары выступала над фланцем 5 трубы 9 и при этом чтобы проточка 13 находилась между фланцами 5 труб 6 и 9 с зазором между ними. В этот зазор с двух сторон вставляются две половинки разборного фланца 11, внутренний диаметр собранного такого разборного фланца 11 равен диаметру проточки 13. Совмещают отверстия фланцев 5 трубы 6 и 9 и разборного фланца 11, вставляют в эти отверстия болты и при помощи гаек с граверными шайбами стыкуют трубы 6 и 9 между собой через разборный фланец 11. Теперь если застопорить вращение шарнира 2 в сборе с валом 3 рабочего органа привода 4, то, вращая винт 8 против часовой стрелки, он будет вращаться до соприкосновения нижней части головки 7 с верхней поверхностью разборного фланца 11. Можно на верхнюю поверхность разборного фланца 11 установить фторопластовую прокладку, т.е. установить ее между фланцем 5 трубы 6 и верхней поверхностью разборного фланца 11, то тогда, вращая винт 8 против часовой стрелки, он будет вращаться до соприкосновения нижней части головки 7 с верхней поверхностью фторопластовой прокладки (не показана). Фторопластовая прокладка устанавливается аналогично установке разборного фланца 11 и соответствует его размерам и конструкции.
Если вращать винт 8 по часовой стрелке, то головка 7 будет перемещаться вверх и величина хода ΔL будет уменьшаться. Величину хода ΔL рационально оставить такой, чтобы фланцевое кольцо 19, которое отличается от фланца 5 только меньшим внутренним диаметром, который соответствует диаметру цилиндрической части на конце винта 8, можно было надвинуть снизу винта 8 за выточку. А так как диаметр выточки в нашем случае равен диаметру проточки 13 и ширина выточки равна толщине разборного фланца 11, то, установив половинки разборного фланца 11 в выточку и совместив отверстия разборного фланца 11 и фланцевого кольца 19, вставляем сверху два болта в совмещенные отверстия. Тем самым фланцевое кольцо 19 уложено сверху на разборный фланец 11 и не может опуститься ниже, а разборный фланец 11 не может разделиться на две части и тем самым выйти из выточки, т.е. потерять опору буртика 10. Эти два болта устанавливают в средних отверстиях половинок разборного фланца 11, и тем самым они  расположены противоположно относительно вертикальной оси симметрии
Теперь снизу стыкуют к полученной конструкции трубу 12 с фланцами 5 на торцах. Для этого вначале совмещают отверстия фланца 5 трубы 12 с отверстиями, из которых выступают концы установленных двух болтов, и пропускают их через отверстия фланца 5 трубы 12 и на выступающие из этих отверстий кончики болтов наживляют соответствующие гайки. Учитывая, что, как правило, фланцы 5, разборные фланцы 11 и другие фланцы имеют по шесть или восемь отверстий, то вначале в оставшиеся свободные совмещенные отверстия, расположенные противоположно относительно вертикальной оси симметрии, вставляют снизу болты и на выступающий конец теперь сверху наживляют гайку с граверной шайбой. Таким образом устанавливают вторую пару болтов. Затем меняют установку двух первых болтов. Теперь все гайки расположены сверху. Затем заворачивают их окончательно с определенным усилием. Это делается для того, чтобы во время планового осмотра можно было увидеть, что каждое болтовое соединение выполняет свою функцию, т.е. стоит на месте, и гайка не отвернулась. А если она отвернулась, то болт упадет вниз и сверху и снизу можно будет увидеть отверстие и устранить неполадку. Если болт установлен головкой сверху и гайка отвернулась и упала вместе с шайбой, то сверху этого не увидишь, а снизу трудно заметить, так как сам болт может находиться в отверстиях фланцев. В этом случае потеря нескольких гаек может привести к негативным последствиям. Необходимо отметить, что это фланцевое соединение может быть использовано в случае изготовления на винте 8 двух противоположных выступов 10 с использованием двух лысок, сделанных с двух сторон вместо проточки. В этом случае разборные половинки фланцев 11 изготавливаются с учетом установки их в эти лыски, сделанные по ширине проточки. Установкой нижней трубы 12 и отбойника 16 завершается сборка ворошителя.
3
Работает ворошитель следующим образом. Бункер объемом 90 м заполняется в течение смены отходами деревообрабатывающего производства. При заполнении бункера щеповоз встает под загрузку. Снизу бункер открывается, и если отходы слежались и не поступают в щеповоз, то включается привод 4 и ротор 1 начинает вращаться вокруг своей вертикальной оси, и при этом эта вертикальная ось за счет шарнира 2 описывает конус. При вращении отбойник касается цилиндрической части снизу бункера, создавая вибрацию, что способствует поступлению отходов на погрузку. Если вдруг отходы вначале не высыпаются из бункера, они слиплись или даже смерзлись, то нижняя часть ротора 1 под трубой 9 начинает при работе привода 4 перемещаться вдоль оси ротора вверх или вниз в зависимости от направления вращения привода 4 по часовой стрелке (прямой ход) или против нее (обратный ход). При прямом ходе нижняя часть ротора 1, которая не может вращаться, перемещается вверх, и если нагрузки превышают допустимые, то вращение меняется на обратное и нижняя часть ротора 1 опускается. По силе тока определяются нагрузки, и меняется направление вращения ротора. При этом необходимо отметить, что переход от остановки вращения к движению вдоль оси вращения сопровождается ударной нагрузкой, что способствует возможности стронуть с места ротор 1. При движении головки винта 8 внутри верхней трубы 6 с нижней трубой 12 на конце винта 8 вдоль оси ротора создается эффект винтового домкрата, как при движении вверх, так и движении вниз. При этом происходит стремление нижней части ротора 1 совершать вращение вокруг оси ротора1 в ту или иную сторону. Такие движения происходят до тех пор, пока ротор 1 не будет вращаться, описывая при этом конус, и не будет опорожнен бункер 14. Величина хода ротора вдоль оси его вращения ΔL находится в пределах 200-210 мм, и преодолевается нагрузка до пяти тонн по ходу его движения.
Расположение грузовых фланцев 17, длина цепей и конструкция грузов на их конце определяются характером отходов и практики возникновения сводов. Поэтому в результате эксплуатации установка цепей к грузовым фланцам 17 может меняться по вертикали, а сами грузовые фланцы 17 устанавливаются заранее на уровне предполагаемых высот образования сводов. При эксплуатации ворошителя необходимо через определенные промежутки его работы или в случае возникновения постороннего шума останавливать работу ворошителя и вести профилактический осмотр крепления его фланцевых соединений и желательно вести журнал установки выпавших болтов, их замены и установки.
Предлагаемая конструкция ворошителя позволяет расширить его функциональные возможности за счет придания ей возможности дополнительных перемещений, повысить надежность и устойчивость работы устройства при осложняющихся обстоятельствах. При этом снижаются энергетические затраты при его работе, изготовлении и монтаже.