УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ
DEVICE FOR PRIMARY PROCESSING OF CLAYING MATERIAL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к устройствам, предназначенным для рыхления и грубого измельчения глины с одновременным выделением камней и недробимых включений.
Уровень техники
Известно устройство, содержащее параллельно расположенные валы с многогранными дисками, размещенный над ними шнековый вал с лопастями и устройство очистки дисков в виде гребенки на внутренней стенке кожуха (см. патент RU 2297286, МПК: B07B 1/16, опубл. 20.04.2007). Валы с дисками образуют просеивающую поверхность, через которую проходит мелкая фракция материала, а камни и крупные фракции, транспортируются дисками к выходному желобу.
Существенным недостатком упомянутого аналога является то, что вращающиеся с одной скоростью и в одном направлении валы с дисками практически не оказывают на материал измельчающего воздействия. Шнек, состоящий из двух встречно-вращающихся частей, служит только для сужения потока материала
В случае использования этого устройства для обработки глинистых материалов, недостаток измельчающего воздействия ведет к тому, что при определенной влажности сырья наблюдается эффект «окатывания» крупных кусков глины в процессе их перемещения с вала на вал. Образующийся «окатыш» выводится вместе с остальными камнями в отход, но в действительности он не является недробимым включением и при соответствующем воздействии может быть разрушен.
Более того, при работе с глинистым сырьем, особенно в случае его повышенной влажности, устройство подвержено быстрому «зарастанию» просеивающей поверхности вследствие плохо организованной очистки дисков.
Известны устройства измельчения, содержащие пару параллельных встречно вращающихся валов с зубчатыми дисками, установленными на валах с угловым смещением друг относительно друга по винтовой линии (см. патент SU 1366203, МПК: B02C 4/08, опуб. 15.01.88; патент RU 2342194, МПК: B02C 4/18, опубл. 27.12.2008 г).
Недостатком таких устройств является невозможность качественной очистки материала от инородных включений, в частности карьерной глины. Засоряющие глину включения подвергаются сильному разрушающему воздействию со стороны мощных зубьев дисков и практически полностью разрушаются, засоряя готовый продукт.
Еще одним недостатком упомянутых измельчителей являются высокие энергозатраты на преодоление трения между дисками и очищающими гребенками, закрепленными на внутренней поверхности корпуса. Зубья гребенок, размещенные в пространствах между дисками, взаимодействуют с дисками непрерывно и одновременно, образуя своего рода «тормоз» для дисковых валов.
В качестве наиболее близкого, по наличию сходных конструктивных признаков, аналога для заявляемого технического решения принята конструкция, раскрытая в материалах патента на изобретение RU 2317864, МПК: B07B 1/16, опубл. 27.02.2008 г.
Признаки ближайшего аналога, сходные с существенными признаками предлагаемого технического решения, следующие: наличие несущей рамы, в которой параллельно установлены с возможностью вращения валы с многогранными дисками, наличие шнека, установленного над валами с зазором относительно дисков, и наличие средства очистки дисков, включающего совокупность скребков (зубьев), выполненных с возможностью вхождения в междисковое пространство и возможностью очистки поверхности сразу двух соседних дисков.
Недостатком ближайшего аналога, как и других известных грохотов, является недостаточно высокое качество очистки выводимых камней от налипшего на них материала, обусловленное недостатком измельчающего воздействия со стороны сонаправлено вращающихся дисковых валов. Установка вдоль валов с дисками шнека способствует некоторому повышению интенсивности разрыхления материала, однако не решает вышеупомянутую проблему полностью, что ведет к выносу части материала в отход в вместе с камнями.
Еще одним недостатком ближайшего аналога является повышенный расход энергии на преодоление трения между дисками и жестко закрепленными скребками, размещенными в пространствах между дисками.
Раскрытие изобретения
Заявляемое техническое решение направлено на повышение эффективности работы устройства.
Достигаемый технический результат заключается в повышении интенсивности измельчения глинистого материала с одновременным обеспечением его качественной очистки от инородных включений без разрушения последних, что позволяет повысить качество и выход готового продукта, исключить вынос материала вместе с камнями.
Упомянутые результаты достигаются благодаря тому, что в предлагаемом устройстве для первичной обработки глинистого сырья, содержащем несущую раму, параллельно установленные в ней с возможностью вращения валы с многогранными дисками, установленный над валами с зазором относительно дисков шнек и средство очистки дисков, включающее скребки, согласно заявляемому изобретению, валы установлены с возможностью встречного вращения, диски на каждом валу установлены с угловым смещением друг относительно друга и образованием их вершинами винтовых линий с направленностью, противоположной винтовым линиям соседнего вала, при этом шнек выполнен с независимым приводом вращения, обеспечивающим возможность вращения шнека со скоростью, меньшей скорости вращения валов.
В отличие от ближайшего аналога, в предлагаемом устройстве диски установлены на каждом валу с последовательным угловым смещением друг относительно друга, обеспечивающим образование их вершинами - углами многогранных дисков - винтовых линий, а гранями дисков - дискретных винтовых поверхностей, направленных на одном валу по часовой стрелке, а на другом - против нее.
Благодаря такому размещению дисков и возможности встречно направленного вращения, валы работают как два встречно вращающихся шнека, обеспечивая захват материала и его направление в пространство между валами, где под действием углов встречно вращающихся дисков материал интенсивно разрушается и измельчается.
В отличие от известных дробилок, характеризующихся аналогичным размещением дисков на валах и встречно направленным вращением последних (например, см. патент RU 2342194, опубл. 27.12.2008 г.), в предлагаемом устройстве диски не имеют явно выраженных зубьев, благодаря чему на материал оказывается умеренное ударное воздействие, что обеспечивает измельчение глинистого материала, но исключает дробление засоряющих его твердых включений.
Не захватываемые дисками крупные комья глины и недробимые включения, размер которых превышает междисковое расстояние, транспортируются вдоль валов к разгрузочному концу, также за счет образованных дисками дискретных винтовых поверхностей, и при этом они попадают под действие шнека, размещенного над валами.
В отличие от ближайшего аналога, в предлагаемом устройстве, шнек вращается сонаправлено (попутно) движущемуся вдоль валов потоку материала и с меньшей скоростью, по сравнению со скоростью вращения валов с дисками.
Вследствие разницы скоростей вращения шнека и валов с дисками обеспечивается получение эффекта растирания материала, попавшего в зазор между лопастью шнека и дисками, в результате чего крупные агломераты глинистого сырья разрушаются, а недробимые инородные включения дополнительно очищаются от налипшего материала.
Вместе с тем, шнек, вращающийся медленнее валов с дисками, обеспечивает задержку транспортируемого сырья в рабочей зоне, в результате чего увеличивается время воздействия дисков на материал, что способствует дополнительному измельчению материала и более качественной очистке недробимых включений от налипшего на них сырья.
Таким образом, все существенные признаки предлагаемого технического решения работают в совокупности, обеспечивая повышение интенсивности измельчения глинистого материала и его качественную очистку от инородных включений без разрушения последних, что позволяет практически полностью исключить вынос сырья в отход вместе с камнями.
Шнек может быть расположен по всей длине валов, однако более целесообразно, когда шнек установлен со стороны разгрузочного конца валов и размещен только над частью их длины. Нескольких витков шнека, размещенных над выходной частью валов, достаточно для временной задержки материала в рабочей зоне и получения вышеупомянутого технического результата, при этом существенно облегчается конструкция и снижается металлоемкость устройства, обеспечивается экономия энергоресурсов. Шнек в этом случае может быть закреплен консольно.
В предпочтительном примере реализации устройства скребки закреплены на осях, установленных в несущей раме параллельно соответствующему валу и с возможностью встречного с ним вращения, при этом скребки разнесены вдоль каждой оси по винтовой линии.
В процессе своего свободного вращения скребки оказывают на материал, проходящий через зазоры между дисками и валами, ударно-разрушающее воздействие, выполняя функции бил. В процессе очистки дисков на снимаемый с их поверхности материал оказывается растирающее воздействие со стороны скребков.
Благодаря тому, что скребки разнесены вдоль каждой оси по винтовой линии, при вращении они взаимодействуют с дисками не все сразу, а поочередно, что позволяет существенно уменьшить возникающие в процессе очистки реактивные силы трения, за счет чего уменьшить энергопотребление устройства.
Предпочтительное конструктивное исполнение средства очистки дисков обеспечивает дополнительное повышение интенсивности измельчения и более рациональный расход энергоресурсов, что также способствует повышению эффективности работы устройства.
С целью повышения качества очистки и дальнейшего снижения сил трения, каждая ось может быть выполнена с приводом вращения от вала с дисками через понижающую передачу.
Скребки на оси могут быть закреплены посредством радиальных держателей, например, выполненных в виде пластин или стержней.
Каждый вал с дисками, предпочтительно, выполнен с индивидуальным приводом вращения, что обеспечивает возможность вращения валов навстречу друг другу с разной скоростью. В конкретном примере осуществления скорости вращения валов составляют 150 и 130 оборотов в минуту (об/мин).
Небольшая, порядка 20-30 об/мин, разница скоростей вращения валов ведет к получению эффекта растирания материала между встречно вращающимися дисками, что позволяет дополнительно повысить интенсивность измельчения, улучшить качество переработки материала и исключить заклинивание (закусывание) кусков материала между валами.
Краткое описание чертежей
Возможность промышленной осуществимости предлагаемого технического решения подтверждается приведенным ниже примером и чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - предлагаемое устройство, общий вид, продольный разрез;
на фиг. 2 - показаны валы в сборке с дисками;
на фиг. 3 - вид A с фиг. 1, вид в плане, повернуто;
на фиг. 4 - сечение B-B с фиг. 1.
Осуществление изобретения
Устройство для первичной обработки глинистого сырья (см. фиг. 1) содержит несущую раму 1, в которой посредством подшипниковых опор 2 параллельно установлены валы 3 с многогранными дисками 4, оси 5 со скребками 6 и шнек 7.
Многогранная форма диска 4 может быть получена из круглой заготовки, например путем сегментных срезов по краям, в результате которых образуются грани на боковой поверхности диска. Количество граней может быть любое, предпочтительно 6-8.
Диски 4 разнесены на каждом валу друг относительно друга на заданное расстояние, обусловленное размером недробимых включений, подлежащих удалению, и установлены с последовательным угловым смещением, обеспечивающим образование их вершинами 8 винтовых линий, направленных на одном валу по часовой стрелке, а на другом - против нее (см. фиг. 2).
Валы 3 установлены друг относительно друга так, что диски 4 каждого из валов частично размещены в междисковых пространствах другого вала, что обеспечивает частичное перекрытие рабочих зон дисков.
Каждый вал 3 выполнен с индивидуальным приводом вращения от соответствующего электродвигателя 9 через клиноременную передачу 10 (см. фиг. 3).
Шнек 7 закреплен консольно в раме 1, со стороны разгрузочного конца валов 3 и выполнен с приводом вращения от независимого мотор-редуктора 11 через клиноременную передачу 12.
Оси 5 выполнены с приводом вращения от соответствующего вала 3 через цепную понижающую передачу с передаточным отношением 1:3-1:5.
Скребки 6 закреплены на оси 5 посредством радиальных держателей 13.
Держатель 13 может быть выполнен в виде пластины, на одном конце которой выполнено отверстие для оси, а на другом конце - жестко закреплен скребок 6 (см. фиг. 4).
Для предотвращения проворачивания оси 5 (как и валы 3) могут быть выполнены с поперечным сечением в форме многогранника, в приведенном примере - шестигранника. На ось 5 надевают пластины-держатели 13, имеющие отверстие ответной формы, причем каждую последующую платину поворачивают относительно предыдущей, что обеспечивает разнесение скребков 6 вдоль оси 5 по винтовой линии.
В другом примере исполнения устройства держатель 13 может быть выполнен в виде стержня, установка и закрепление которого на оси 5 могут быть выполнены любым известным из уровня техники способом.
Закрепление скребка 6 на держателе 13 может быть выполнено жестким, например, посредством сварки или разъемным. В последнем случае обеспечивается возможность замены скребка 6 в случае его повреждения, что упрощает и удешевляет ремонтные работы.
Устройство работает следующим образом.
Через загрузочное отверстие 14 на вращающиеся навстречу друг другу валы 3 подается глинистое сырье.
Образованные гранями и вершинами дисков 4 дискретные винтовые поверхности обеспечивают захват материала и направляют его в пространство между валами 3, где под действием углов встречно вращающихся дисков 4 материал разрушается и измельчается. Мелкие фракции сырья проваливаются через зазоры между валами 3 и дисками 4 вниз, где попадают в бункер-приемник (на чертежах не показан).
Благодаря тому, что диски 4 не имеют явно выраженных зубьев, обеспечивается измельчение только глинистого материала и исключается дробление засоряющих глину инородных твердых включений.
Индивидуальный привод вращения позволяет установить для каждого вала 3 собственную скорость вращения: в конкретном примере - 150 и 130 об/минуту.
Благодаря тому, что валы 3 с дисками 4 вращаются навстречу друг другу с разной скоростью, на попавший между дисками кусок материала с разных сторон оказывается неодинаковое воздействие, что ведет к возникновению эффекта растирания материала и исключает его заклинивание между дисками.
Не захватываемые дисками крупные комья глины и недробимые включения, размер которых превышает междисковое расстояние, транспортируются вдоль валов 3 к разгрузочному концу, где попадают под действие шнековой лопасти.
В результате совокупного действия лопасти шнека 7 и дисков 4 крупные комья глины, попавшие в зазор между ними, разрушаются на более мелкие фракции, которые могут быть захвачены дисками 4, а недробимые инородные включения дополнительно очищаются от налипшего на них материала.
Шнек 7 вращается попутно транспортируемому в сторону выгрузки материалу, но с более низкой скоростью, чем измельчающие валы 3, в результате чего он образует подобие затвора и способствует задержке материала в зоне переработке. Более длительное измельчающее воздействие дисков 4 способствует тому, что весь глиняный материал успевает разрыхлиться и измельчится.
При этом «затвор» неглухой, т.к. шнек 7 вращается попутно потоку материала, что обеспечивает гарантированный вывод недробимых включений.
Прошедшая через зазоры между дисками 4 и валами 3 мелкая фракция материала попадает под измельчающее воздействие расположенных ниже скребков 6, вращающихся на осях 5, что способствует дополнительному измельчению материала.
За счет того что скребки 6 установлены на осях 5 с угловым смещением по винтовой линии (веером), они поочередно входят в контакт с очищаемыми дисками 4, что способствует снижению сил трения и уменьшению нагрузок на приводы валов.
Каждый скребок одновременно очищает поверхности двух рядом стоящих дисков и междисковый промежуток от налипшего материала.
Оси 5 со скребками 6 вращаются навстречу соответствующему валу 3, диски 4 которого они очищают. Привод вращения оси 5 может быть выполнен от любого из валов. В конкретном примере осуществления оси 5 приводятся во вращение от противоположно расположенного вала 3 посредством цепной передачи 15, передаточное отношение которой определяет разницу скоростей вращения рабочих и чистящих валов.
Благодаря тому, что ось 5 вращается в 3-5 раз медленнее вала 3, контакт скребка 6 с диском 4 осуществляется на протяжении 3-5 оборотов диска 4, что способствует его качественной очистке.
Кроме того, разница скоростей вращения скребков 6 и дисков 4, позволяет уменьшить площадь захвата скребка 6 (его размеры), и за счет этого дополнительно снизить реактивные силы трения, возникающие в процессе очистки. В этом случае скребок 6 производит очистку диска 4 за несколько оборотов последнего, двигаясь по спирали. Качество очистки диска при этом сохраняется, и обеспечивается дополнительная экономия энергоресурсов.