УСТРОЙСТВО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ
GRINDING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к оборудованию для измельчения твердых минеральных материалов, а именно к вертикальным молотковым дробилкам, и может быть использовано в энергетической, химической, строительной и других отраслях промышленности.
Уровень техники
Из уровня техники известны вертикальные молотковые дробилки с верхним или нижним расположением привода (например, см. патенты SU 837402, МПК: В02С 13/16, опубл. 15.06.1981, RU 2021854, МПК: В02С 13/16, опубл. 30.10.1994, ЕР 2415526, МПК: В02С 13/16, 08.02.2012), содержащие цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками и ротор с шарнирно установленными молотками. Вал ротора закреплен в самоустанавливающихся подшипниках качения, расположенных в верхней и нижней крышках корпуса, и предназначенных для работы при значительном перекосе внутреннего кольца относительно наружного, вызванном несоосностью посадочных мест или прогибом вала от действия нагрузок.
Недостатком всех известных дробилок является быстрый выход из строя подшипниковых узлов, особенно нижнего, так как ресурс работы подшипников в условиях повышенной запыленности, высоких температур и влажности очень мал. Пылевидный материал проникает внутрь подшипникового узла и уплотняется, принимая камнеподобное состояние, в результате чего узел перегревается, заклинивает и выходит из строя.
Известен вертикальный измельчитель (см. патент JPS 54159770, МПК: В02С 13/04, 17.12.1979), содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и с загрузочным и разгрузочным патрубками, ротор с шарнирно установленными молотками, верхнюю и нижнюю опоры вала ротора, и нижний привод, выполненный в виде клиноременной передачи. Нижняя опора установлена под днищем корпуса, что ограничивает попадание пылевидного материала в подшипниковый узел. Однако полностью исключить проникновение пыли невозможно, так как между валом ротора и днищем имеется зазор.
В качестве наиболее близкого к заявляемому устройству аналога, по наличию сходных конструктивных признаков, принята вертикальная молотковая мельница (см. патент RU 102540 U1, МПК: В02С 13/14, опубл. 10.03.2011), содержащая вертикальный цилиндрический корпус, крышку с загрузочным патрубком, наклонное днище с разгрузочным патрубком, ротор с молотками, вал которого закреплен в верхней и нижней опорах, и электродвигатель. Мельница характеризуется высокой эффективностью измельчения материалов.
Недостатком прототипа является невозможность работы с горячим материалом, например, с магнезитом после обжига. Поскольку верхняя опора вала ротора расположена в объеме мельницы, происходит значительный нагрев подшипникового узла и быстрый выход его из строя.
Раскрытие сущности изобретения
Заявляемым изобретением решается задача повышения эксплуатационной надежности и увеличения срока службы устройства за счет уменьшения вредного воздействия агрессивной среды на опоры вала ротора.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве измельчения, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, крышку с загрузочным патрубком, наклонное днище с разгрузочным патрубком, ротор с молотками, вал которого закреплен в верхней и нижней опорах, электродвигатель и зону пониженного давления, расположенную в центральной части ротора, согласно заявляемому изобретению, в наклонном днище соосно ротору смонтирована втулка, сквозь которую свободно с зазором пропущен нижний конец вала ротора, причем верхний край втулки соединен с зоной пониженного давления.
При вращении ротора за счет центробежной силы в его центральной части возникает зона пониженного давления, в которую посредством втулки через зазор подсасывается воздух из нижней части корпуса, расположенной под наклонным днищем, что препятствует проникновению пылевидного материала к нижней опоре вала ротора.
Благодаря этому повышается эксплуатационная надежность и увеличивается срок службы нижней опоры вала ротора, а значит и всей конструкции в целом.
Крышку предпочтительно выполнить в форме усеченного конуса, а верхнюю опору вала ротора - в виде роликового конического двухрядного подшипника, установленного в сферической опоре.
За счет конусной формы крышки удалось расположить установленную на ней верхнюю опору вала ротора дальше от зоны измельчения. Кроме того, стало возможным уменьшить толщину крышки, так как конусная крышка имеет большую жесткость, чем плоская. Вместе с тем, под крышкой образовался дополнительный воздушный объем, способствующий охлаждению вала при вращении ротора. Благодаря этому удалось повысить эффективность охлаждения вала ротора, уменьшить теплопередачу от корпуса устройства к верхней подшипниковой опоре и, тем самым, увеличить срок ее службы.
В отличие от прототипа, в заявляемом устройстве тела качения верхней опоры вала ротора работают в условиях чистого качения, тогда как у других подшипников при перекосах происходит периодическое (при больших частотах вращения -высокочастотное) перемещение тел качения по поверхности, сопровождающееся усиленным износом. Примененный в конструкции роликовый конический двухрядный подшипник, установленный в сферической опоре, позволяет воспринимать большие радиальные и осевые нагрузки.
Конструктивно нижняя опора вала ротора выполнена в виде упругой втулочно-пальцевой муфты, закрепленной на валу электродвигателя, и предназначенной для соединения соосных валов при передаче крутящего момента и уменьшения динамических нагрузок.
Исполнение днища корпуса наклонным позволило удлинить нижний конец вала ротора, при этом центр тяжести ротора, а значит, и место приложения основных радиальных нагрузок, сместился к его верхнему концу, к верхней опоре вала ротора. Замена клиноременной передачи, сила натяжения которой дополнительно нагружает вал, на эластичную муфту, соединяющую вал ротора с валом электродвигателя, позволила исключить радиальное смещение ротора и уменьшить пусковые нагрузки на привод. Повысилась надежность привода за счет снижения динамических нагрузок. Благодаря этому появилась возможность убрать нижнюю подшипниковую опору вала ротора.
При этом устойчивость конструкции придает гироскопический эффект. Создается он центробежной силой, возникающей при вращении ротора. Ротор всегда устанавливается так, что ость его вращения и направление силы тяжести совпадают.
Втулка удерживает нижний конец вала ротора от радиальных смещений во время установки молотков и в момент запуска электродвигателя.
Другим возможным вариантом является выполнение нижней опоры вала ротора в виде самоустанавливающегося подшипника качения. В этом случае вал электродвигателя может быть связан с валом ротора посредством клиноременной передачи.
Целесообразно на боковой поверхности корпуса под наклонным днищем диаметрально противоположно разгрузочному патрубку выполнить люк, предназначенный для обслуживания муфты.
Для отвода запыленного воздуха устройство снабжено аспирационным патрубком.
Краткое описание чертежей
Устройство поясняется следующими чертежами, на которых представлено:
на фиг. 1 - заявляемое устройство, продольный разрез;
на фиг. 2 - вид А на фиг. 1;
на фиг. 3 - заявляемое устройство, продольный разрез, вариант выполнения привода в виде клиноременной передачи.
Осуществление изобретения Устройство измельчения содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2, выполненной в форме усеченного конуса. На внутренней поверхности корпуса смонтированы корпусные била 3. Била размещены таким образом, что в сочетании образуют несколько уровней. В корпусе, соосно ему, установлен ротор с шарнирно подвешенными молотками 4, приводимый во вращение посредством электродвигателя 5. Молотки 4 распределены по высоте ротора с учетом размещения корпусных бил 3 по определенным уровням с обязательным выполнением условия чередования корпусных бил и молотков.
Корпус 1 устройства имеет наклонное днище 6, в котором соосно ротору смонтирована втулка 7, сквозь которую свободно с зазором 8 пропущен нижний конец вала 9 ротора. Верхний край втулки 7 соединен с зоной пониженного давления, расположенной в центральной части ротора.
Ротор закреплен в верхней опоре 10, смонтированной на крышке 2 и выполненной в виде роликового конического двухрядного подшипника, установленного в сферической опоре.
Нижняя опора вала ротора выполнена в виде упругой втулочно-пальцевой муфты 11 (см. фиг. 1), закрепленной на валу электродвигателя 5.
Также нижняя опора вала ротора может быть исполнена в виде самоустанавливающегося подшипника качения 12 (см. фиг. 3). В этом случае вал электродвигателя 5 возможно связать с валом 9 ротора посредством клиноременной передачи (не показана).
Корпус 1 устройства снабжен загрузочным 13, разгрузочным 14 и аспирационным 15 патрубками.
На боковой поверхности корпуса 1 под наклонным днищем 6 диаметрально противоположно разгрузочному патрубку 14 выполнен люк 16.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Запускают электродвигатель 5, который приводит во вращение вал 9 ротора.
Подвергаемый измельчению материал поступает в корпус 1 устройства через загрузочный патрубок 13 и попадает на вращающиеся с большой окружной скоростью поверхности молотков 4, осуществляющих его дробление. При этом от удара молотков частицы материала отбрасываются к стенке корпуса и попадают на корпусные била 3, от воздействия которых материал также измельчается.
Частично измельченный на верхнем уровне материал проходит на нижерасположенный ярус молотков и корпусных бил. Переработанный материал, пройдя последовательно сверху вниз все ступени измельчения, удаляется из устройства через разгрузочный патрубок 14.
При вращении ротора в его центральной части возникает зона пониженного давления, в которую посредством втулки 7 через зазор 8 устремляется воздух из нижней части корпуса, расположенной под наклонным днищем 6, что препятствует проникновению пылевидного материала к нижней опоре вала ротора.
Запыленный воздух отводится из устройства через аспирационный патрубок 15.
Заявляемое устройство позволяет повысить эксплуатационную надежность конструкции и увеличить срок ее службы за счет уменьшения вредного воздействия агрессивной среды на верхнюю и нижнюю опоры вала ротора.