Двухкамерная щековая дробилка
TWO-CHAMBER JAW CRUSHER

Изобретение относится к области тяжелого машиностроения, к дробильно-измельчительному оборудованию, предназначенному для механического воздействия на твердые материалы с целью их разрушения и получения в результате фракций меньшего размера; и может быть использовано в технологических процессах строительной и горнообогатительной отраслей промышленности.
Щековые дробилки, также как и валковые (роликовые) дробилки, это машины предназначенные для дробления материалов.
Из уровня техники известно, что щековые дробилки это дробильные агрегаты, в которых для разрушения материала используют специальные плоские поверхности, называемые дробящими поверхностями или щеками. Одна дробящая поверхность при этом неподвижная, друга - подвижна, а дробление происходит за счет приближения подвижной щеки к неподвижной. Дробящие поверхности при этом располагаются под небольшим углом друг относительно друга и сближаются в нижней части.
Рабочее пространство дробилки, которое принято называть камерой дробления, образовано двумя дробящими поверхностями и устроено в форме клина, сужающегося книзу.
Подвижная дробящая поверхность щековой дробилки (дробящий ролик) совершает возвратно-поступательные движения, тем самым попеременно уменьшая или увеличивая зазор между щеками, что приводит к возникновению больших напряжений сжатия и сдвига, которые разрушают материал.
Крупные фракции измельчаемого материала подаются сверху в камеру дробления между щеками дробилки при сжимающей нагрузке, и при приближении подвижной щеки к неподвижной разрушаются на более мелкие. Во время отвода подвижной щеки от неподвижной, уже измельченные фракции материала опускаются вниз, а более крупные фракции, остающиеся выше, в свою очередь опускаются на освободившееся место и повторно измельчаются при следующем цикле приближения подвижной щеки. Выдробленный материал проходит в разгрузочную течку, располагающуюся непосредственно под разгрузочным зазором. Регулируя ширину зазора между щеками и частоту их сближения можно влиять производительность и на конечную крупность выдробленного материала.
Таким образом, щековые дробилки относятся к группе машин с прерывным нажатием и свободной разгрузкой продуктов дробления под влиянием силы тяжести.
Характер движения подвижной щеки зависит от кинематических особенностей механизма привода. Все виды приводов подразделяется на простые траектории движения точек подвижной щеки, и сложные траектории. Сложные траектории движения точек подвижной щеки представляют собой замкнутые кривые, чаще всего эллипсы, получающиеся за счет эксцентрикового привода.
Из уровня техники известно, что щековые дробилки, ввиду особенностей их конструкции, преимущественно используются на первой стадии технологического процесса дробления материалов.
Выдробленный щековой дробилкой материал имеет различную крупность фракций, поэтому для получения готового продукта требуемого однородного размера необходимо пропустить материал через следующие стадии дробления. Для организации второй стадии дробления, необходимо отобрать материал на выходе из разгрузочной течки щековой дробилки и провести его через процесс сортировки, например через просеивающий грохот. Грохот просеивает материал и разделяет его на различные по крупности фракции. Отсортированные фракции крупнее заданного размера отбираются и подаются на вторую стадию дробления, а прошедшие сортировку мелкие фракции выводятся из дробящего цикла и направляются далее по технологическому процессу.
Для организации второго и следующих стадий дробления требуются дробилки с другим принципом работы. Непосредственно щековые дробилки не используются для второй стадии дробления. Дробимый материал целесообразно пропускать через нее только один раз, то есть щековые дробилки известных конструкций не используется в замкнутом цикле дробления. Количество дробящих стадий зависит от требуемой крупности фракций готового продукта, после достижения которого материал выводится из дробящего цикла.
Известно изобретение «Эксцентриковая роликовая дробилка" приоритетные данные: DE 201210110331, «Eccentric roller crusher" дата приоритета 29.10.2012, WO 2014/067867A1, которое принимается за прототип.
Эксцентриковая роликовая дробилка, согласно этому изобретению, имеет корпус дробилки 1, в котором установлен приводной вал 2, как показано на фигурах, иллюстрирующих изобретение. Центральная часть приводного вала 2 имеет эксцентриситет по отношению к его оси вращения D (эксцентричная часть вала 2). Дробящий ролик 3 свободно одет на эксцентричную часть вала 2 с возможностью вращения вокруг него. Выходной зазор А образован дробящим роликом 3 и дробящей щекой 4. Дробящая щека 4 установлена в корпусе 1 таким образом, что она имеет возможность поворачиваться вокруг оси поворота S для регулировки выходного зазора А. Над щекой 4 расположен направляющий элемент 5, который жестко закреплен на корпусе 1 дробилки. Между направляющим элементом 5 и роликом 3 образуется входной зазор Е. Перед входным зазором Е, над дробящим роликом 3, с противоположной стороны от щеки 4, расположено сито 10. Сито 10 установлено наклонно и предназначено для приема дробящего материала и отсеивания мелких частиц и/или частиц размером меньше размера разгрузочного зазора А.
Взаимное расположение деталей в корпусе дробилки таково, что соединительная линия V между осью вращения D приводного вала 2 и осью щеки S находится под углом (а), составляющим менее 45 градусов с горизонтальной плоскостью корпуса, как это показано на схеме продольного разреза эксцентриковой валковой дробилки, входящей в описание изобретения.
Работа дробилки происходит следующим образом, как показано на Фиг. 1. Дробимый материал подается в приемный бункер, после чего просеивается сквозь сито 10. В зависимости от параметров крупности сита 10, мелкие фракции отсеиваются через сито 10 и проходят сквозь дробилку вниз с нерабочей (левой на Фиг. 1) стороны от дробящего ролика 3, не подвергаясь дроблению.
Крупные фракции скатываются под действием собственного веса по наклонно расположенному ситу 10 и через входной зазор Е и направляющий элемент 5 поступают в камеру дробления.
Вал 2 получает вращательный момент от двигателя. Вал 2 имеет эксцентриситет по отношению к его оси вращения D. Ролик 3 свободно одет на эксцентричную часть вала 2 с возможностью вращения вокруг него. За счет эксцентричного движения ролика 3, его наружная дробящая поверхность В совершает движение по эллипсоидной траектории, приближаясь и удаляясь от дробящей щеки 4, тем самым попеременно увеличивая или уменьшая объем камеры дробления. Траектория движения дробящей поверхности ролика 3 показана позицией В на Фиг. 1. Вращение может быть направлено по часовой стрелке.
Дробимый материал в камере дробления сжимается, что приводит к его разрушению (дроблению). После чего выдробленный материал высвобождается и покидает камеру дробления через выходной зазор А. Возможность регулировать выходной зазор А позволяет получить дробимый материал определенной крупности. Крупность готового продукта можно регулировать также за счет изменения крупности сита 10.
Достоинством предложенного решения является простота конструкции и снижение габаритной высоты дробилки.
К недостаткам прототипа следует отнести недостаточную эффективность процесса дробления: в условиях реальной производственной линии данная конструкция обладает недостаточной пропускной способностью, поскольку работает только одна сторона дробящего ролика, только одна камера дробления и только один выходной зазор.
К недостаткам всех известных конструкций щековых дробилок в целом следует отнести тот факт, что на выходе из дробящего цикла выдробленный материал имеет очень неоднородный размер фракций, что обусловлено особенностями используемого принципа дробления.
Как следствие этого, существует необходимость организации следующий дробящих стадий для получения более однородного продукта необходимой крупности.
Для этой цели необходимо собрать выдробленный материал после разгрузочной течки щековой дробилки, дополнительно отсортировать его, разделить по крупности фракций и распределить на другие дробильные агрегаты. Это требует организации сложной дополнительной технологической линии с использованием сортировочных грохотов.
В связи с изложенным выше, целью настоящего изобретения является усовершенствование конструкции известной щековой дробилки, которое позволило бы увеличить эффективность процесса дробления, улучшить технологические параметры дробления, повысить степень дробления и упростить процесс сортировки выдробленного материала.
Поставленные задачи могут быть решены за счет создания одновременно двух камер дробления в одной щековой дробилке, при некотором увеличении габаритов дробилки.
Поставленные задачи решает Двухкамерная щековая дробилка, которая содержит опертый на фундамент корпус, приводной вал, на эксцентричной части которого смонтирован с возможностью свободного вращения дробящий ролик, на внешнем периметре которого установлена дробящая броня, с одной стороны от дробящего ролика установлена первая дробящая щека с возможностью ее поворота вокруг центра D, рабочее пространство между дробящей щекой и дробящим роликом образует первую камеру дробления с регулируемым разгрузочным зазором А, над дробящей щекой закреплен направляющий элемент так, что расстояние между направляющим элементом и дробящим роликом образует входной зазор Е, отличающаяся тем, что дробилка дополнительно содержит вторую дробящую щеку, которая установлена с противоположной от первой дробящей щеки стороны дробящего ролика, вторая дробящая щека имеет возможность поворота вокруг центра G, рабочее пространство между второй щекой и дробящим роликом образует вторую камеру дробления с регулируемым разгрузочным зазором F, размер разгрузочного зазора F второй камеры дробления выбирают меньшим, чем размер разгрузочного зазора А первой камеры дробления, над второй камерой дробления установлена колосниковая решетка с возможностью регулирования угла наклона, под каждой камерой дробления, ниже уровня разгрузочного зазора расположена отдельная разгрузочная течка, при этом разгрузочные течки наклонены в противоположные друг относительно друга стороны.
На Фиг. 1 представлена конструкция двухкамерной щековой дробилки в разрезе с использованием колосниковой решетки.
На Фиг. 2 представлен один из вариантов конструкции двухкамерной щековой дробилки.
Изобретение конструктивно реализовано следующим образом.
Двухкамерная щековая дробилка, Фиг. 1, имеет корпус 1 на фундаменте 13, в котором установлен приводной вал 2 с центральной осью вращения С.
Центральная часть приводного вала 2 имеет эксцентриситет по отношению к его оси вращения С.
Дробящий ролик 3 смонтирован на эксцентричную часть вала 2 с возможностью свободного вращения вокруг него. На внешнем периметре дробящего ролика 3 одета дробящая броня 9.
Первая дробящая щека 4 установлена в корпусе 1 с правой стороны от дробящего ролика 3.
Рабочее пространство между щекой 4 и дробящим роликом 3 образует первую (правую) камеру дробления.
На щеке 4 со стороны камеры дробления смонтирована дробящая броня 10. Расстояние между нижним краем дробящей щеки 4 и дробящим роликом 3 образуют разгрузочный зазор А.
Дробящая щека 4 подвижна, имеет возможность поворота вокруг поворотного центра щеки S, что дает возможность изменения размера разгрузочного зазора А.
Вторая дробящая щека 6 установлена в корпусе 1 с противоположной (левой) стороны от дробящего ролика 3.
Рабочее пространство между щекой 6 и дробящим роликом 3 образует вторую (левую) камеру дробления.
На щеке 6 со стороны камеры дробления смонтирована дробящая броня 8.
Расстояние между нижним краем щеки 6 и дробящим роликом 3 образуют разгрузочный зазор F.
Щека 6 подвижна, имеет возможность поворота вокруг поворотного центра щеки G, что дает возможность изменения размера разгрузочного зазора F.
Над дробящей щекой 4 расположен направляющий элемент 5, который жестко закреплен на корпусе 1 дробилки. Расстояние между направляющим элементом 5 и дробящим роликом 3 образует входной зазор Е.
Над левой камерой дробления и над дробящим роликом 3 установлена колосниковая решетка 11 с возможностью регулирования угла ее наклона.
Под каждой камерой дробления ниже уровня разгрузочного зазора располагается разгрузочная течка, смонтирована отдельно для каждой камеры дробления. Под разгрузочным зазором А смонтирована течка 17, под разгрузочным зазором F смонтирована течка 16.
Течки расположены под некоторым углом наклона, в противоположные друг от друга стороны.
Изобретение работает следующим образом.
От двигателя 15 крутящий момент передается на приводной вал 2.
Приводной вал 2 начинает вращение и приводит в движение дробящий ролик 3.
Вращение приводного вала 2 может быть направлено в любую сторону.
За счет наличия эксцентриситета приводного вала 2, внешний контур дробящего ролика 3 двигается по овальной траектории В, по очереди приближаясь и удаляясь от дробящих щек 4 и 6.
Дробимый материал поступает сверху из накопителя (не показан на фигуре) на колосниковую решетку 11, которая предназначена для разделения материала на крупные и мелкие фракции. Колосниковая решетка 11 устанавливается под углом, необходимым и достаточным для того, чтобы дробимый материал проходил в обе камеры дробления под тяжестью собственного веса.
Мелкие фракции проходят вниз сквозь зубья колосниковой решетки 11 и попадают в левую камеру дробления, как это показано на Фиг. 1.
Крупные фракции не проходят сквозь зубья, а скатываются вдоль наклонной колосниковой решетки 11 и попадают в правую камеру дробления через входной зазор Е.
Камеры дробления построены таким образом, что входной зазор Е всегда больше чем разгрузочный зазор А, то есть площадь сечения камеры дробления сужается от входного зазора к выходному. Дробимый материал проходит по обеим камерам дробления вниз под тяжестью собственного веса, к разгрузочным зазорам А и F.
Дробящий ролик 3 совершает возвратно-поступательные движения по траектории В, тем самым попеременно уменьшая или увеличивая зазор между дробящей броней 9 валика 3 и щеками 4 и 6.
Это приводит к возникновению больших напряжений сжатия и сдвига в камерах дробления, которые разрушают материал.
Таким образом, в правой камере дробления с дробящей щекой 4 разрушаются более крупные фракции дробимого материала, а в левой камере с дробящей щекой 6 разрушаются более мелкие фракции, прошедшие через колосниковую решетку 11.
Размер фракций готового продукта регулируется отдельно для каждой из камер дробления за счет поворота дробящих щек 4 и 6, что дает возможность изменения размеров площади сечения камер дробления и разгрузочных зазоров А и F.
Чем меньше размер разгрузочного зазора соответствующей камеры дробления, тем меньше фракция разрушенного в данной камере материала. Поскольку через левую камеру дробления благодаря колосниковой решетке 11 проходят более мелкие фракции исходного материала, то очевидно что разгрузочный зазор F устанавливается меньшего размера, чем разгрузочный зазор А правой камеры дробления; и меньшего размера чем разгрузочный зазор колосниковой решетки 11.
Выдробленный материал под действием силы тяжести выходит через разгрузочные зазоры в разгрузочные течки. Более крупные фракции через разгрузочный зазор А проходят в разгрузочную течку 17; более мелкие фракции через разгрузочный зазор F проходят в разгрузочную течку 16.
За счет наличия двух отдельных изолированных друг от друга разгрузочных течек, на выходе из двухкамерной щековой дробилки осуществляется практическое разделение выдробленного материала на два отдельных потока с разной крупностью фракций.
Далее каждый из двух потоков может использоваться отдельно, в зависимости от целей и задач установленного технологического цикла дробления, в частности, от требуемой крупности готового продукта.
Поток мелких фракций выдробленного материала из разгрузочный течки 16 может быть сразу направлен на следующие этапы технологического цикла.
Поток крупных фракций выдробленного материала из разгрузочный течки 17 направляется на повторное дробление для получения более мелких фракций.
В качестве агрегата для повторного дробления может выступать эта же двухкамерная щековая дробилка.
Для организации замкнутого цикла могут использоваться любые подходящие вспомогательные устройства, например, система конвейеров.
Поток выдробленного материала из разгрузочной течки 17 поступает на систему конвейеров, которая принимает выдробленный материал, поднимает его и снова подает в питатель (приемный бункер) данной щековой дробилки, образуя вторичный поток.
Вторичный поток смешивается в питателе с вновь поступающим на дробление материалом, снова проходит через колосниковую решетку 11, снова сортируется на две камеры дробления в зависимости от крупности фракций, выдрабливается, выходит через соответствующую разгрузочную течку и весь процесс повторяется.
Дополнительные приспособления на пути вторичного потока для разделения его по крупности фракций, в виде грохотов или других сепараторов не требуются, поскольку функцию разделителя фракций выполняет сама двухкамерная щековая дробилка.
Таким образом, предложенная конструкция щековой дробилки дает возможность организовать непрерывный замкнутый цикл дробления, при котором поток материала постоянно находится в процессе дробления, из него по мере готовности выводятся более мелкие фракции заданного размера, а более крупные фракции подаются на повторный цикл дробления через эту же двухкамерную щековую дробилку.
Одновременное наличие в конструкции щековой дробилки колосниковой решетки, двух отдельных камер дробления с возможностью выбора крупности готового продукта, и двух отдельных разгрузочных течек приводит к высокой эффективности процесса дробления и существенном увеличении степени дробления.
Из уровня техники не известна конструкция щековой дробилки, которая имела бы две отдельные камеры дробления с различными настройками, могла бы осуществлять разделение выдробленного материала на два отдельных потока по крупности фракций, после чего можно было бы направлять часть выдробленного материала в замкнутый цикл дробления.
Двухкамерная щековая дробилка теоретически может иметь вариант реализации, не включающий в конструкцию колосниковую решетку, как это показано на Фиг. 2.
В этом случае изобретение конструктивно реализовано следующим образом.
Привод дробилки аналогичен описанному выше, корпус 1 установлен на фундаменте 13, приводной вал 2, центральная часть которого имеет эксцентриситет по отношению к оси его вращения С.
Дробящий ролик 3 смонтирован на эксцентричную часть вала 2 с возможность свободного вращения вокруг него. На внешнем периметре дробящего ролика 3 одета дробящая броня 9.
Дробящие щеки установлены в корпусе 1 симметрично относительно дробящего ролика 3. Первая (правая) дробящая щека 4 установлена с одной стороны от дробящего ролика 3. Рабочее пространство между щекой 4 и дробящим роликом 3 образует первую (правую) камеру дробления.
Расстояние между нижним краем щеки 4 и дробящим роликом 3 образуют разгрузочный зазор А. Щека 4 подвижна, имеет возможность поворота вокруг поворотного центра щеки S, что дает возможность регулировки размера выходного зазора А.
Над щекой 4 расположен направляющий элемент 5, который жестко закреплен на корпусе 1 дробилки. Расстояние между направляющим элементом 5 и дробящим роликом 3 образует входной зазор Е.
Вторая (левая) дробящая щека 6 установлена с противоположной стороны от дробящего ролика 3. Рабочее пространство между щекой 6 и дробящим роликом 3 образует вторую (левую) камеру дробления.
На щеке 6 со стороны камеры дробления смонтирована дробящая броня 8.
Расстояние между нижним краем щеки 6 и дробящим роликом 3 образуют разгрузочный зазор F.
Щека 6 подвижна, имеет возможность поворота вокруг поворотного центра щеки G, что дает возможность регулировки размера выходного зазора F.
Над щекой 6 расположен направляющий элемент 7, который жестко закреплен на корпусе 1 дробилки. Расстояние между направляющим элементом 7 и дробящим роликом 3 образует входной зазор Н.
Таким образом, в данном варианте реализации изобретения, конструкция дробящих щек и камер дробления идентичны друг другу.
Дробимый материал поступает в верхний накопительный бункер (не показан на фигурах), после чего проходит в обе камеры дробления под тяжестью собственного веса.
Камеры дробления построены так, что входные зазоры Е и Н всегда больше чем соответствующие разгрузочные зазоры А и F, то есть площадь сечения камеры дробления сужается от входного зазора к выходному.
Дробящий ролик 3 за счет наличия эксцентриситета совершает возвратно-поступательные движения по траектории В, тем самым попеременно уменьшая или увеличивая зазор между дробящей броней 9 валика 3 и щеками 4 и 6.
Дробимый материал проходит по камерам дробления вниз под тяжестью собственного веса, к разгрузочным зазорам А и F.
Размер готового продукта можно регулировать за счет изменения размеров разгрузочных зазоров А и F. Чем меньше размер зазора, тем меньше фракции выдробленного материала. Размеры разгрузочных зазоров могут быть выбраны равными друг другу, а могут быть разными. Такой вариант конструкции целесообразно использовать в том случае, когда поступающий на дробление материал в большей степени имеет однородную фракционность.
Предложенная конструкция щековой дробилки с колосниковой решеткой будет особенно эффективен, когда дробимый материал поступает сильно неоднородного размера.
Основными преимуществами предлагаемой конструкции дробилки является качественное повышение эффективности процесса дробления, за счет того что:
- одновременно работают обе стороны дробящего ролика, и две дробящие щеки вместо одной, что позволяет существенно повысить степень дробления.
- наличие двух отдельных камер дробления, которые работают одновременно и с помощью колосниковой решетки настраиваются на обработку двух раздельных потоков материала с различной крупностью фракций.
- возможность выбора крупности готового продукта, за счет независимой регулировки каждой камеры дробления и возможность разделения потоков выдробленного материала по двум отдельным разгрузочным течкам.
- возможность направлять часть выдробленного материала с заданной крупностью фракций в замкнутый цикл дробления, с использованием этой же щековой дробилки в замкнутом цикле дробления, без необходимости применять дополнительные сепараторы для организации вторичного потока.