Способ измельчения зернового материала и дробилка для его осуществления
METHOD FOR GRINDING GRAIN MATERIAL AND A CRUSHER

Изобретение относится к способам и устройствам для измельчения зернового материала преимущественно для технологических линий приготовления кормов в промышленном животноводстве.
Известен способ измельчения материала, включающий подачу материала в рабочую камеру, разрушение материала путем механического воздействия рабочих органов и выгрузку измельченного материала [1].
Изобретение предназначено преимущественно для измельчения полиминеральных рудных материалов, содержащих драгоценные камни. Способ включает сложный алгоритм его реализации, требующий селективного (избирательного) измельчения материала одним или несколькими поверхностями рабочего органа.
Известен способ измельчения материала, заключающийся в том, что осуществляют подачу материала в рабочую камеру, измельчают материал путем механического воздействия рабочих органов и выгружают измельченный материал [2].
Этот способ предназначен для измельчения материала, состоящего из различных по прочности компонентов. Недостатком данного способа следует считать его периодическую работу. При его реализации осуществляется постепенное измельчение исходного материала, двигающегося по замкнутому контуру с постоянным удалением их него мелкой пылевидной фракции.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, заключающийся в том, что загружают зерновой материал в загрузочный бункер, вращают ротор дробилки с рабочими органами с необходимой частотой, подают зерновой материал в рабочую камеру дробилки, измельчают его за счет ударного воздействия рабочих органов ротора и выгружают готовый продукт [3].
Недостатком способа следует считать неоднородность гранулометрического состава полученного измельченного продукта и сложность реализации, поскольку выполнение способа разделено на две ступени. На первой ступени повреждают упругие свойства материала, а на второй ступени окончательно измельчают зерновой материал.
Целью изобретения является сокращение времени измельчения, обеспечение выровненного гранулометрического состава, интенсификация выделения измельченного материала через сепарирующую поверхность и снижение энергозатрат.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе загружают зерновой материал в загрузочный бункер. Вращают ротор с рабочими органами с необходимой частотой, которую преобразуют в изменяющуюся по синусоидальному закону с явно выраженными максимумами при нахождении рабочих органов ротора в зонах расположения дек с противорезами и минимумами в зонах входа зернового материала в рабочую камеру и выхода из нее готового продукта. Подают зерновой материал в рабочую камеру дробилки. Измельчают его за счет ударного воздействия рабочих органов ротора, истирающего и скалывающего воздействия дек с противорезами, разделяют измельченный материал на фракции через сепарирующую поверхность, и выгружают готовый продукт.
Максимальная частота вращения ротора при нахождении рабочих органов ротора в зонах расположения дек с противорезами обеспечивает наибольшую скорость рабочих органов ротора и активное разрушение зернового материала, приводящее к сокращению времени измельчения. Применение дек с противорезами позволяет реализовать при разрушении зернового материала не только чистый удар рабочего органа ротора, но также скол на противорезах и истирание на деках. Замедление частоты вращения ротора с рабочими органами в зонах входа зернового материала в рабочую камеру дробилки и выхода из нее готового продукта при работе дробилки приводит к нарушению однородности воздушно - продуктового слоя, облегчает условия разделения зерновой дерти и прохода готового продукта через сепарирующую поверхность дробилки. Заявленные признаки способа позволяют сократить время измельчения зернового материала, выровнять гранулометрический состав, решить проблему его переизмельчения, следовательно, повысить качество готового продукта и снизить удельные энергозатраты.
Таким образом, совокупность существенных признаков способа является новой, отвечает «критерию «изобретательский уровень» и обеспечивает достижение технического результата: интенсификацию процесса разделения зерновой дерти на сепарирующей поверхности, выравнивание ее гранулометрического состава на выходе из рабочей камеры дробилки и снижение удельных энергозатрат на процесс измельчения.
Известна дробилка для измельчения зерновых материалов [4], содержащая, корпус с расположенными внутри деками, ротор с рабочими органами, загрузочный бункер, выгрузное устройство.
Данный устройство не имеет сепарирующей поверхности, поэтому не способно обеспечить выравненный гранулометрический состав готового продукта заданного размера.
Известна дробилка для измельчения зерновых материалов [5], содержащая, корпус с расположенными внутри сепарирующими поверхностями и ротором с рабочими органами, загрузочный бункер, выгрузное устройство, двигатель и кинематическую передачу.
Данный устройство обеспечивает заданную крупность, но измельчение происходит за счет удара зерен рабочим органом и частично путем истирания зерновой дерти о сепарирующую поверхность. Поэтому неизбежны переизмельчение зернового материала и высокая энергоемкость процесса измельчения.
Наиболее близким по технической сущности является дробилка для измельчения зернового материала [3], включающее корпус с загрузочным бункером и выгрузным устройством, установленные в рабочей камере корпуса ротор с валом и рабочими органами, деки, двигатель и кинематическую передачу, соединяющую двигатель с валом ротора.
Данная дробилка осуществляет двухступенчатое измельчение зернового материала, поэтому она является более сложным техническим средством. Регулирование степени измельчения достигается настройкой первой ступени и подбором частоты вращения ротора. Дробилка не способна обеспечить выравненный гранулометрический состав в соответствии с зоотехническими требованиями и не может полностью исключить переизмельчение зерновой дерти. При отсутствии сепарирующего устройства из вращающегося воздушно - продуктового слоя в первую очередь выводятся из рабочей камеры наиболее крупные частицы зернового материала, в том числе и прошедшие только плющение на первой ступени, а мелкие частицы, продолжая вращаться в центральной части рабочей камеры, дополнительно переизмельчаются.
Целью изобретения является разработка дробилки по предлагаемому способу измельчения зернового материала способной сократить время измельчения, интенсифицировать разделяющий эффект через сепарирующую поверхность, выровнять гранулометрический состав, и снизить энергоемкость процесса измельчения.
Указанная цель достигается тем, что дробилка по предлагаемому способу измельчения зернового материала содержит корпус с загрузочным бункером, выгрузное устройство, двигатель и кинематическую передачу, соединяющую двигатель с валом ротора с рабочими органами. На деках дробилки размещены противорезы, а в рабочей камере корпуса установлена сепарирующая поверхность. Кроме того, кинематическая передача дробилки снабжена энергоаккумулятором и эллиптической парой шестерен, установленных после энергоаккумулятора перед ротором с рабочим органами так, чтобы направления минимальных радиусов эллиптической шестерни, закрепленной на валу ротора, совпадали с направлениями расположения его рабочих органов.
Использование дек с противорезами реализует при разрушении зернового материала не только чистый удар рабочего органа ротора, но также скол на противорезах и истирание на деках, а сепарирующая поверхность гарантирует заданный гранулометрический состав измельченного материала.
Размещение эллиптической пары шестерен в кинематической передаче энергии от приводного электродвигателя к ротору дробилки после энергоаккумулятора перед ротором с рабочими органами так, чтобы направления минимальных радиусов эллиптической шестерни, закрепленной на валу ротора, совпадали с направлениями расположения его рабочих органов, позволяет преобразовать частоту вращения ротора приводного электродвигателя в изменяющуюся по синусоидальному закону с двумя выраженными максимумами при нахождении рабочих органов ротора дробилки в зонах расположения дек с противорезами. Это обеспечит в зонах активного разрушения зернового материала (зоны дек с противорезами) наибольшую скорость рабочих органов ротора и приведет к сокращению времени измельчения. Замедление частоты вращения ротора с рабочими органами (двумя минимумами в зонах входа зернового материала в рабочую камеру дробилки и выхода из нее готового продукта) сопровождается нарушением однородности воздушно - продуктового слоя, а также созданием внешней побудительной силы - вибрации, которая воздействует на корпус измельчителя и его сепарирующую поверхность. Так как оси вращения ротора измельчителя, энергоаккумулятора и приводного электродвигателя лежат в одной плоскости вибрация, порождаемая циклическим ускорением - замедлением ротора с рабочими органами при работе измельчителя будет наиболее интенсивно воздействовать на корпус измельчителя по двум осям, перпендикулярным третьей, которая совпадает с осью вращения ротора дробилки. Все это в совокупности приводит к интенсификации процесса сепарации зерновой дерти на сепарирующей поверхности дробилки.
Снабжение дробилки энергоаккумулятором и размещение эллиптической пары шестерен в кинематической передаче после него делает более явно выраженными экстремумы скорости ротора, а также позволяет сглаживать пульсации частоты вращения, передаваемые ременной передачей на ротор приводного электродвигателя, за счет энергии его маховых масс.
Таким образом, совокупность существенных признаков заявляемой дробилки является новой, отвечает критерию «изобретательский уровень» и обеспечивает достижение технического результата: интенсификацию процесса разделения зерновой дерти на сепарирующей поверхности, выравнивание ее гранулометрического состава на выходе из рабочей камеры дробилки и снижение удельных энергозатрат на процесс измельчения зернового материала.
Данное изобретение поясняется чертежом.
На фиг. 1 изображена схема дробилки.
На фиг. 2 изображен общий вид кинематической передачи крутящего момента от приводного электродвигателя к ротору дробилки.
Дробилка состоит из корпуса 1, в котором установлен на подшипниковом узле вал 11 ротора дробилки с рабочими органами 2, приводимые во вращение через эллиптическую пару шестерен 9, от энергоаккумулятора 8, который посредством, например, ременной передачи соединен с приводным электродвигателем 10. Эллиптическая пара шестерен 9 установлена так, что направления минимальных радиусов эллиптической шестерни, закрепленной на валу 11, совпадают с направлениями расположения рабочих органов 2 ротора. На внутренней поверхности корпуса 1 размещены деки 3 с противорезами 4 и сепарирующая поверхность 5, в совокупности образующие рабочую камеру. В верхней части корпуса 1 установлен дозатор 6 с загрузочным бункером 7. В нижней части корпуса размещено выгрузное устройство 13 с перекидной заслонкой 12.
Дробилка работает следующим образом. Зерновой материал, подлежащий измельчению, поступает в загрузочный бункер 7. Затем, запускается в работу приводной электродвигатель 10, который через ременную передачу, энергоаккумулятор 8 и пару эллиптических шестерен 9 приводит во вращение вал 11 ротора с рабочими органами 2 с частотой, изменяющейся по синусоидальному закону. После выхода на установившийся режим, в работу включается дозатор 6. Зерновой материал, подлежащий измельчению, поступает из загрузочного бункера 7, через дозатор 6 в рабочую камеру корпуса 1, где осуществляется его измельчение вращающимися с переменной частотой валом 11 совместно с ротором и рабочими органами 2 относительно дек 3 с противорезами 4. Разрушение зернового материала осуществляется за счет многократного соударения и истирания частиц между собой, ударов о вращающийся ротор с рабочими органами 2, скола на противорезах 4 и истирание на деках 3. Дерть зерна интенсивно разделяется на сепарирующей поверхности 5 под действием внешней побудительной силы (вибрации) и выносится воздушным потоком через выгрузной механизм 13 при соответствующем положении заслонки 12 из рабочей камеры корпуса 1.
Использование предлагаемой дробилки обеспечит выравнивание гранулометрического состава зерновой дерти и снижение удельных энергозатрат на процесс измельчения зерновых материалов.
Литература
1. Пат. №2464097 РФ, МПК В02С 13/00. Способ дробления-измельчения полимерных рудных материалов, содержащих драгоценные камни, и дробильно-измельчительная машина для его осуществления (варианты) / А.С Лалиев, Н.М. Табакаев, Н.О. Тихонов (РФ).- №2011106437/13 Заявлено 21.02.2011: Опубликовано 20.11.2012.
2. А.С. №1556736 СССР, МПК A 01 J 7/00. Способ избирательного измельчения руды / В.И. Ниценко, В.В. Сапешко, Л.В. Стрельский, И.И. Умрейко (РФ).- №4358363/23-33: Заявлено 04.01.1988: Опубликовано 15.04.1990.
3. Пат. № 2598909 РФ, МПК В 02 С 13/00 Способ и устройство измельчения зерна / А.М. Семенихин, Л.А. Гуриненко, В.Н Шкондин (РФ).- № 2014147577/13: Заявлено 24.11.2014: Опубликовано 10.06.2016.
4. Пат. 2119821 РФ, МПК A 01 J 7/00. Дробилка молотковая безрешетная / Б.Г. Зиганшин, И.Е. Волков, Н.З. Хисметов, Р.Р. Валеев(РФ). - №971077118/13: Заявлено 27.03.1997: Опубликовано 10.10.1997.
5. А.С. №426695 СССР, МПК В 02 С 13/00. Дробилка кормов / А.С. Клебан, Ю.А. Фаянс (РФ).- №1829380/30-15: Заявлено 19.09.1972: Опубликовано 05.05.1974.