ПОМОЛЬНО-СМЕСИТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКОЙ

Полезная модель относится к устройствам для измельчения различных материалов и может быть использована в строительной, химической и других отраслях промышленности.
Известна центробежная мельница по патенту РФ №2183991, В02С 17/08, авторов Денисова М.Г., Березняка В.М., Носикова Г.М., Ляхова Н.З., опубликованного 27.06.2002. Центробежная мельница содержит платформу, трубные помольные камеры с загрузочными и разгрузочными горловинами, жестко закрепленные на водилах, свободно соединенных с эксцентриковым шейками приводного вала. Водила мельницы выполнены в виде одноуровневых площадок для крепления трубных помольных камер.
Недостатком мельницы является недостаточная эффективность измельчения, сложность монтажа, а так же отсутствие возможности балансировки мельницы в процессе ее работы.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является помольно-смесительный агрегат по патенту РФ №2277973, В02С 17/08, авторов Гридчина A.M., Лесовика B.C., Севостьянова B.C., Уральского В.И., Синицы Е.В..
Помольно-смесительный агрегат содержит станину с вертикальными направляющими, на которых подвижно установлены ползуны, связанные с плоской рамой. На раме размещены три помольные камеры, и рама связана с эксцентриковым валом. Эксцентриковый вал установлен посредством опор в опорных стойках и с двух сторон снабжен противовесами. Противовесы выполнены с возможностью ручного перемещения и установки в нужное положение.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность конструктивных признаков прототипа: помольно-смесительный агрегат включающий станину, закрепленные на ней вертикальные колонки с ползунами, прямоугольную раму несущую три помольные камеры и соединенную шарнирно с ползунами и эксцентриковым валом, установленным с возможностью вращения в опорных стойках и снабженным с двух сторон противовесами.
Недостатками прототипа является большое потребление энергии при работе агрегата, а так же невозможность получения высокой производительности.
Указанные недостатки связаны с тем, что для обеспечения динамической устойчивости помольно-смесительного агрегата в процессе помола необходимо останавливать агрегат, вручную перемещать противовесы, закреплять их и затем возобновлять процесс помола, что занимает много времени и отрицательно сказывается на производительности.
Повышенное потребление электроэнергии помольно-смесительного агрегата связано с большими пусковыми токами электродвигателя.
Сущность полезной модели заключается в том, что помольно-смесительный агрегат включает станину, закрепленные на ней вертикальные колонки с ползунами, прямоугольную раму, несущую три помольные камеры и соединенную шарнирно с ползунами и эксцентриковым валом, установленным с возможностью вращения в опорных стойках и снабженным с двух сторон противовесами. Агрегат содержит два модуля перемещений противовесов, каждый из которых помещен в корпус и включает две направляющие, жестко установленные в поперечных отверстиях эксцентрикового вала, размещенный на них противовес, имеющий центральное отверстие со встроенной в него гайкой, и исполнительный механизм постоянной скорости, установленный на поперечной штанге, с противоположной стороны противовеса, связывающей направляющие и соединенный через компенсирующую муфту с ходовым винтом, а так же датчик положения противовеса, конечные выключатели и токосъемные кольца. При этом агрегат снабжен блоком управления, связанным с модулями перемещения противовесов, и содержащим контактирующие с токосъемными кольцами щеточные контакты, соединенные с блоком питания, трехпозиционным реле и, через модуль ввода, с контроллером, который в свою очередь связан с блоком питания, с трехпозиционным реле через модуль вывода и, через модуль ввода, с датчиком вибрации, контактирующим с одной из опорных стоек.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание помольно-смесительного агрегата с высокой производительностью и низкой энергоемкостью, за счет технического эффекта выражающегося в обеспечении перемещения противовесов в ходе технологического процесса помола для автоматической балансировки агрегата.
Поставленная задача решается за счет снабжения помольно-смесительного агрегата двумя модулями перемещений противовесов, каждый из которых помещен в корпус и включает две направляющие, жестко установленные в поперечных отверстиях эксцентрикового вала, размещенный на них противовес, имеющий центральное отверстие со встроенной в него гайкой, и исполнительный механизм постоянной скорости, установленный на поперечной штанге, с противоположной стороны противовеса, связывающей направляющие, и соединенный через компенсирующую муфту с ходовым винтом, а так же датчик положения противовеса, конечные выключатели и токосъемные кольца, при этом агрегат снабжен блоком управления, связанным с модулями перемещения противовесов и содержащим контактирующие с токосъемными кольцами щеточные контакты, соединенные с блоком питания, трехпозиционным реле и, через модуль ввода, с контроллером, который в свою очередь связан с блоком питания, с трехпозиционным реле через модуль вывода и, через модуль ввода, с датчиком вибрации, контактирующим с одной из опорных стоек.
Возможность автоматической балансировки агрегата обеспечивается наличием в его конструкции модулей перемещения противовесов и блока управления.
Снабжение помольно-смесительного агрегата модулями перемещения противовесов дает возможность автоматического перемещения противовесов для обеспечения динамической устойчивости агрегата без его остановки. Применение в модулях исполнительных механизмов постоянной скорости обеспечивает простоту управления за счет отсутствия контроля скорости вращения, что в совокупности позволяет значительно повысить производительность.
Управление модулями перемещения противовесов осуществляется блоком управления. Он обеспечивает своевременную реакцию на изменение вибрации помольно-смесительного агрегата, например, из-за изменения массы загруженного материала, и подачу питания нужной полярности на исполнительные механизмы посредством трехпозиционного реле и блока питания, что обеспечивает непрерывный режим работы агрегата и ведет к снижению энергоемкости.
Предлагаемая конструкция помольно-смесительного агрегата поясняется графическим материалом.
На фиг.1 представлен продольный разрез помольно-смесительного агрегата (общий вид), на фиг.2 представлен фрагмент помольно- смесительного агрегата с модулями перемещения противовесов и блоком управления.
Помольно-смесительный агрегат содержит станину 1 с жестко закрепленными на ней вертикальными колонками 2. На вершинах колонок 2 через ползуны 3 установлена подвижная прямоугольная плоская рама 4, на которой смонтированы три помольные камеры 5. Помольные камеры 5' связаны между собой соединительными патрубками 6, а загрузка и выгрузка материала производится соответственно через загрузочный 7 и разгрузочный 8 патрубки.
В конструкцию помольно-смесительного агрегата входит эксцентриковый вал 9, размещенный в опорных стойках 10, с возможностью вращения, и жестко соединенный с прямоугольной рамой 4. На эксцентриковом валу 9 с двух сторон установлены модули 11 перемещения противовесов 12. Каждый из модулей 11 помещен в защитный корпус 13 и включает две направляющие 14 (например, цилиндрические), жестко закрепленные в поперечных отверстиях эксцентрикового вала 9 и связанные между собой с двух сторон поперечными штангами 15.
С одной стороны на направляющих 14 подвижно установлен противовес 12 (фиг.2), имеющий центральное отверстие, в которое встроена гайка 16 передачи «винт-гайка». С другой стороны направляющих, на поперечной штанге 15 закреплен исполнительный механизм 17 постоянной скорости, что обеспечивает простоту управления за счет отсутствия контроля скорости вращения. Исполнительный механизм 17 связан через компенсирующую муфту 18 с ходовым винтом 19 передачи «винт-гайка». Ходовой винт 19, проходящий через поперечное отверстие эксцентрикового вала 9, контактирует с гайкой 16 и имеет опору на поперечной штанге 15. Таким образом, обеспечивается возможность перемещения противовеса 12 по направляющим 14. Для ограничения длины перемещения противовеса 12 служат два концевых выключателя 20, встроенные в силиконовые ограничители хода, связанные с токосъемными кольцами 21, размещенными на эксцентриковом валу 9 и изолированные от «тела» вала, а для определения положения противовеса 12 установлен датчик 22 положения противовеса, который также связан с токосъемными кольцами 21.
Для осуществления автоматической балансировки в помольно-смесительном агрегате включен блок управления, связанный с эксцентриковым валом 9 через датчик вибрации 23 (ДВ), установленный на одной из опорных стоек 10.
Датчик вибрации 23 соединен через модуль ввода с контроллером 24 для передачи ему сигнала, пропорционального уровню вибраций, возникающих при работе помольно-смесительного агрегата. Информация о месте расположения противовеса 12 в каждый момент времени передается в контроллер 24 так же через модуль ввода от щеточных контактов 25, контактирующих с токосъемными кольцами 21, связанными, в свою очередь, с датчиком 22 положения противовеса.
Через модуль вывода контроллер 24 соединен с трехпозиционным реле 26 (ТР), которое связано через токосъемные кольца 21 с исполнительным механизмом 17. Для энергоснабжения всех потребителей тока (ДВ, ТР, контроллера 24, исполнительного механизма 17) служит блок питания 27 (БП).
Помольно-смесительный агрегат работает следующим образом.
Через загрузочный патрубок 7 засыпается исходный материал, например, кварцитопесчаник, включается привод вращения (на чертежах не показан) эксцентрикового вала 9, установленного в опорных стойках 10, закрепленных на станине 1. За счет конструкции эксцентрикового вала 9, его жесткой связи с рамой 4 и связи рамы 4 с подвижными ползунами 3, размещенными на вертикальных колонках 2, она совместно с закрепленными на ней помольными камерами 5 совершает сложное пространственное движение. В помольных камерах 5 находятся мелющие тела, (например, шарики), которые осуществляют процесс помола материала. Из верхней помольной камеры 5 материал по соединительным патрубкам 6 перемещается в среднюю, а затем в нижнюю помольную камеры и через разгрузочный патрубок 8 удаляется из помольно-смесительного агрегата.
В процессе работы помольно-смесительного агрегата и перетекания материала из камеры в камеру дисбаланс агрегата может повышаться, что вызывает дополнительные вибрации, вследствие изменения положения центра масс и коэффициента загрузки материала, а также при выборе другого режима помола, что отрицательно сказывается на работе агрегата и, в конечном счете, на качестве обработанного материала. Для уменьшения влияния дисбаланса в помольно-смесительный агрегат введены модули 11 перемещения противовесов, заключенные в защитные корпуса 13, т.к. работа помольно-смесительного агрегата осуществляется в запыленных условиях. На одной из опорных стоек 10 закреплен датчик 23 вибрации, с которого снимается сигнал, пропорциональный уровню вибрации. Этот сигнал передается на контроллер 24. На контроллер 24 через токосъемные кольца 21 и соответствующие щеточные контакты 25 также поступает информация с датчика 22 положения противовеса о расстоянии, на котором находится противовес 12. Полученные данные обрабатываются контроллером 24, где в соответствии с алгоритмом слежения с использованием статической характеристики объекта управления (зависимость «положение противовеса - амплитуда вибрации») формируется управляющее воздействие, направленное на уменьшение уровня вибрации, подаваемое на вход трехпозиционного реле 26 с выхода контроллера 24 с помощью модуля вывода. Трехпозиционное реле 26 в соответствии с управляющим воздействием коммутирует на исполнительный механизм 17 напряжение с блока питания 27 нужной (необходимой) полярности, что влечет за собой включение исполнительного механизма 17 через соответствующие щеточные контакты 25 и обеспечивает поступательное движение (перемещение) противовесов 12 по направляющим 14. Поступательное движение передается на противовес 12 от исполнительного механизма 17 через компенсирующую муфту 18, ходовой винт 19 и гайку 16, встроенную в центральное отверстие противовеса 12. Если управляющее воздействие, подаваемое на трехпозиционное реле 26, больше нуля, то противовесы 12 перемещаются в одном направлении. Если управляющее воздействие меньше нуля, то противовесы 12 перемещаются в противоположном направлении. При нахождении уровня управляющего воздействия с контроллера 24 в зоне нечувствительности трехпозиционного реле 26 исполнительный механизм 17 не включается.