Сепаратор твердых материалов
SOLID MATERIAL SEPARATOR

Изобретение относится к устройствам в области строительства.
Может быть использовано в строительной, горнодобывающей и других отраслях промышленности для разделения твердых материалов по крупности.
Основная проблема разделения твердых материалов по крупности заключена в том, что частицы материала, преимущественно, неправильной формы, застревают в отверстиях решет. Это вынуждает периодически останавливать процесс разделения и заниматься трудоемкой очисткой решет. Многие изобретатели, пытались решить проблему, совершенствуя просеивающее полотно. Известны различные конструкции решет сепараторов для разделения твердых материалов по крупности (грохотов): сито Курилова, содержащее просеивающее полотно с участками, имеющими большее и меньшее сечение ячеек, последние из которых расположены с пересечением друг с другом (патент RU №2015750, бюл. №13, опубл. 15.07.1994); сито в виде профилированных полос (а.с. SU №1384347, бюл. №12, 30.03.88); сито с ячейками овальной формы, расположенными «в елочку» (а.с. SU №1279681, бюл. №48, 30.12.86); сито с эластичными элементами (а.с. SU №1033226, бюл. №29, 07.08.83); струнное сито (а.с. SU №1045952, бюл. №37, 07.10.83), (патент RU №2541350, бюл. №4, опубл. 10.02.2015); щелевое сито с расширением щелей (а.с. SU №1450886, бюл. №2, 15.01.89); сито с дополнительными выемками, расположенными на другой стороне рабочей поверхности (а.с. SU №1132986, бюл. №1, 07.01.85); сито с эластичными лентами (а.с. SU №1577878, бюл. №26, 15.07.90); сито, в котором имеются параллельно установленные в опорах эластичные элементы с периодическими выступами, размещенными с двух сторон эластичного элемента и сдвинутых относительно друг друга на полшага (а.с. SU №1033226, бюл. №29, 07.08.83); сито с гибкими элементами и колосниками, расположенными периодично по длине сита с участками просевающей поверхности (а.с. SU №1411054, бюл. №27, 23.07.88).
Другие изобретатели, пытались решить проблему, применяя: шаровую очистку (патент RU №2670109, бюл. №29, опубл. 18.10.2018); очистку путем перемещения каждого колосника в двух взаимно перпендикулярных направлениях (а.с. №508278, бюл. №12, 30.03.76); сепарирующий конвейер с ситоочистителями, выполненными в виде подпружиненных двуплечих рычагов (а.с. SU №1470358, бюл. №13, 07.04.89); решето в виде многогранных дисков (патент RU №2683731, бюл. №10, опубл. 01.04.2019); барабанный грохот (патент RU №2424066, бюл. №20, опубл. 20.07.2011). Несмотря на многочисленные попытки, проблему самоочистки решет полностью не удалось решить. Перемещение сортируемого материала посредством сепарирующего конвейера, многогранных дисков, внутри сепарирующего барабана обусловлено большими затратами энергии. Кроме этого, процесс разделения твердых материалов сопровождается шумом и пылением. Эти проблемы также не решены.
Наиболее близким техническим решением является просеивающее устройство (а.с. №994040, бюл. №5, 07.02.1983), содержащее корпус, загрузочный бункер, расположенный в корпусе рабочий орган, выполненный в виде спирали, внутри которой размещен консольно закрепленный стержень, сборники отдельных фракций, привод. Концы спирали жестко закреплены на корпусе, а центральные витки ее соединены с приводом посредством эксцентрикового механизма, причем свободный конец стержня расположен в полости загрузочного барабана. Кроме того, витки спирали выполнены полыми.
Недостатком просеивающего устройства является малая пропускная способность, обусловленная конструкцией спирали.
Задачей изобретения является создание сепаратора твердых материалов для разделения по крупности с самоочищающейся просевающей поверхностью, пониженной шумностью, отсутствием пыления и возможностью регулирования размера фракций.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемый сепаратор твердых материалов, содержащий рабочий орган, выполненный в виде спирали, сборники отдельных фракций, помещен в кожух, покрытый изнутри шумоизолятором, оснащенный системой отсоса пыли и содержащий легко заменяемое решето, имеющее форму спирали, причем контур оси проволоки спирали в проекции на плоскость, перпендикулярную оси решета, близок к прямоугольному. При работе на спираль воздействуют гидровибраторы, при этом зазоры между витками спирали можно регулировать гидроцилиндрами управления решетом.
Новые существенные признаки:
- кожух сепаратора твердых материалов имеет выдвижную стенку, при этом кожух и выдвижная стенка покрыты изнутри шумоизолятором;
- к кожуху присоединены: шкаф гидроаппаратуры, шкаф управления, два циклона с дозаторами, напорный трубопровод, всасывающий трубопровод, электродвигатель привода вентилятора, гофрированный фартук, лотки прохода, лотки схода, фартук;
- к раме вверху присоединен зонт и диаметральный вентилятор, с одного края - рамка с гидроцилиндрами управления решетом;
- в отверстия рамы входит ось, положением которой посредством рычагов управляют гидроцилиндры поворота;
- к оси присоединены направляющие, на которых расположено решето с делителем;
- решето имеет форму спирали, причем контур оси проволоки спирали в проекции на плоскость, перпендикулярную оси решета, близок к прямоугольному, длинные стоны спирали перпендикулярны оси решета, а на них установлены ролики и ролики направляющие;
- к оси также присоединены два склиза и две пары бортов, при этом одна пара бортов установлена над спиралью решета, вторая - внутри спирали, один склиз расположен внутри спирали решета, второй - под спиралью;
- на другой стороне рамы установлены два гидровибратора, у которых вибровозбудители упираются в решето;
- к раме также присоединены два гидроцилиндра для управления роликами встряхивающими;
- в кронштейнах рамы установлены оси зацепов;
- к осям зацепов приварены зацепы и поводки, внутри поводков установлены пружины, а на концах поводков - оси роликов с роликами зацепа.
Совокупность известных и отличительных существенных признаков заявляемого изобретения не известна из уровня техники и не вытекает из него очевидным образом.
Новый технический результат заключается в том, что использование предлагаемого сепаратора твердых материалов обеспечит их разделение без очистки решета, так как проход частиц материала осуществляется через зазоры, которые не являются статическими отверстиями, а динамически меняются в процессе вибрации витков спирали. Процесс разделения твердых материалов не сопровождается шумом и пылением.
На фиг. 1 показана схема сепаратора твердых материалов, вид спереди; на фиг. 2 - схема сепаратора твердых материалов, вид сверху; на фиг. 3 - вид А; на фиг. 4 - разрез Б - Б; на фиг. 5 - разрез В - В; на фиг. 6 - разрез Е - Е; на фиг. 7 - разрез Д - Д; на фиг. 8 - разрез Г - Г; на фиг. 9 - разрез Ж - Ж; на фиг. 10 - вид З; на фиг. 11 - разрез И - И; на фиг. 12, 13, 14 - схема сепарации; на фиг. 15 - схема действия зацепа; на фиг. 16 - схема воздействия на решето ролика встряхивающего; на фиг. 17 - схема замены решета.
Кожух 2 сепаратора твердых материалов (фиг. 1, 2) имеет выдвижную стенку 1 (фиг. 1). Кожух и выдвижная стенка покрыты изнутри шумоизолятором 12. К кожуху присоединены (фиг. 1, 2): шкаф гидроаппаратуры 3, шкаф управления 4, два циклона 8 с дозаторами 7, напорный трубопровод 9, всасывающий трубопровод 10, электродвигатель привода вентилятора 11, гофрированный фартук 13, лотки прохода 5 (фиг. 1, 2, 3), лотки схода 6, фартук 25 (фиг. 4). К раме 14 вверху присоединен зонт 22 и диаметральный вентилятор 23, с одного края - рамка 27 (фиг. 4, 5) с гидроцилиндрами управления решетом 26. В отверстия рамы входит ось 29, положением которой посредством рычагов 28 управляют гидроцилиндры поворота 30. К оси присоединены направляющие 20 (фиг. 4, 5, 6, 7, 8), на которых расположено упругое решето 15 с делителем 24. Решето имеет форму спирали (фиг. 8), причем контур оси проволоки спирали в проекции на плоскость, перпендикулярную оси решета, близок к прямоугольному. При этом длинные стоны спирали перпендикулярны оси решета (фиг. 5) и на них установлены ролики 31 (фиг. 7) и ролики направляющие 32 (фиг. 6). К оси также присоединены два склиза 16 (фиг. 4, 5, 8) и две пары бортов 21. Одна пара бортов установлена над спиралью решета, вторая - внутри спирали. Один склиз расположен внутри спирали решета, второй - под спиралью. На другой стороне рамы установлены два гидровибратора 19 (фиг. 4, 5), у которых вибровозбудители упираются в решето. К раме также присоединены два гидроцилиндра 18 (фиг. 4, 5, 8) для управления роликами встряхивающими 17. В кронштейнах рамы установлены оси зацепов 34 (фиг. 9, 10, 11). К ним приварены зацепы 33 и поводки 35. Внутри поводков установлены пружины 37, а на концах поводков - оси роликов 38 с роликами зацепа 36. В лотки схода и лотки прохода входят выдвижные части 39 (фиг. 17).
Частицы твердого материала по трубе Тр (фиг. 1) через загрузочное окно ЗО (фиг. 2) проходят сквозь поток воздуха, перемещающийся из всасывающего трубопровода в диаметральный вентилятор (фиг. 4), и поступают на делитель, который их разделяет на два приблизительно равных потока. Один поток попадает на поверхность спирали решета (фиг. 12, 13, 14), другой - внутрь спирали. Спираль решета периодически сжимается и разжимается от воздействия вибраторов. Для уменьшения затрат энергии частота колебаний, создаваемая гидровибратором, должна соответствовать собственной частоте колебаний спирали. Частицы материала, размером меньше зазора «с» между витками спирали, проходят сквозь решето, скользят по склизу и выходят через лоток прохода на транспортер Т (фиг. 1, 2). Витки спирали при их сжатии выталкивают вверх частицы материала, размером больше зазора «с» (фиг. 12, 13, 14). Они не проходят сквозь решето, создавая на его поверхности псевдоожиженный слой, и сходят с решета через лоток схода на транспортер К (фиг. 2). Поток воздуха (фиг. 4) подхватывает частицы пыли из загружаемого материала и через зонт. Диаметральный вентилятор направляет пыль через напорные трубопроводы в циклон. В циклоне воздух отделяется от пыли и большая часть воздуха возвращается по всасывающему трубопроводу. Осевшую пыль дозатор направляет в пневмотранспортер ПТ (фиг. 1). Часть воздуха выходит с пылью из сепаратора в пневмотранспортер, поэтому в сепараторе создается разрежение. Недостаток воздуха проникает через лотки схода и лотки прохода навстречу движению материала, чем предотвращается выход пыли из сепаратора в окружающее пространство. Шум при сепарации поглощает шумоизолятор. Оператор может наблюдать процесс сепарации через окно О (фиг. 1). При таком конструктивном решении застревание частиц твердого материала между витками спирали маловероятно. Чтобы его полностью исключить, периодически гидроцилиндры поочередно переводят ролики, встряхивающие сначала из положения I в положение II (фиг. 8). При этом спираль решета поочередно кратковременно выгибается вправо-влево (фиг. 16а, б, в). Затем гидроцилиндры одновременно переводят ролики, встряхивающие из положения II в положение I (фиг. 8). При этом спираль решета сначала кратковременно выгибается вверх (фиг. 16г, д), а затем падает на направляющие (фиг. 16е).
Размер частиц твердого материала, проходящих через решето, то есть зазор «с», изменяют гидроцилиндрами управления решетом (фиг. 12) путем сжатия витков спирали или их ослабления. Одновременно перемещают загрузочное окно ЗО (фиг. 2, 4). При этом гофрированный фартук и фартук обеспечивают герметичность пространства сепаратора.
В процессе работы решето изнашивается. Однако участки Р (фиг. 13) остаются вне потока материала. Для увеличения срока эксплуатации решета его разворачивают на 180°. При этом сначала смещают в сторону выдвижную стенку III (фиг. 17). После задвигают выдвижные части в лотки схода и лотки прохода IV, гидроцилиндрами поворота поворачивают ось с направляющими, решетом, бортами и склизами немного вверх V, затем вниз VI на 135°. Вынимают решето VII, разворачивают на 180°, вновь надвигают и гидроцилиндрами поворота возвращают решето в исходное положение. При работе сепаратора концы направляющих лежат на зацепах (фиг. 15а). Когда гидроцилиндры поворота поворачивают ось с направляющими немного вверх, концы направляющих воздействуют на ролики зацепов (фиг. 15б, в, г). При повороте вниз (фиг. 15д, е, ё) направляющие воздействуют на ролики зацепов сверху, сжимая пружины в поводках. При возврате решета в исходное положение концы направляющих воздействуют на ролики зацепов снизу (фиг. 15ж), сжимая пружины в поводках. При дальнейшем подъеме направляющих пружины в поводках распрямляются, а зацепы фиксируют направляющие (фиг. 15з). Если развернутое решето износится, его можно перевернуть, а затем вновь развернуть на 180°. Этим долговечность решета увеличивается в 4 раза.