ВИБРАЦИОННЫЙ ГРОХОТ
VIBRATION SCREEN

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к вибрационному грохоту, используемому для разделения твердых материалов, содержащему емкость для просеивания весом в несколько тонн, внутри которой размещено средство просеивания. Емкость для просеивания располагается под небольшим наклоном относительно горизонтальной плоскости и выполняется с возможностью вращения и вибрации с высокой угловой скоростью.
Предпосылки создания изобретения
Известны вибрационные грохоты, используемые для разделения твердых материалов. Известные вибрационные грохоты содержат емкость для просеивания прямоугольной формы и весом в несколько тонн, внутри которой размещено средство просеивания, расположенную на соответственной плоскости просеивания, наклоненной под заданным углом относительно горизонтальной плоскости колебаний. Емкость для просеивания опирается на неподвижную опорную конструкцию, содержащую поддерживающие опоры, расположенные по углам емкости для просеивания. Каждая поддерживающая опора содержит амортизаторы, выполненные из эластомерного материала.
Емкость для просеивания перемещается вибрационным образом относительно неподвижной опорной конструкции посредством вращающегося вала с угловой скоростью, находящейся в пределах примерно от 100 об/мин до 300 об/мин, содержащего в концевой части эксцентрик, с которым взаимодействует нижняя часть емкости для просеивания. Данное взаимодействие между эксцентриком и емкостью для просеивания осуществляется посредством пригодных механических соединительных элементов.
Вращающийся вал является частью конструкции, содержащей регулируемый противовес, действующий как уравновешивающая масса, и перемещается посредством пригодного приводного средства.
Эксцентрик обычно размещен в соответствии с центральной зоной нижней части емкости для просеивания.
В оптимальном режиме колебательное движение корпуса осуществляется в горизонтальной плоскости просеивания, так что во время колебательного движения стенки корпуса остаются параллельными относительно вертикальной плоскости.
Один недостаток таких вибрационных грохотов заключается в том, что высокие нагрузки, вызываемые напряжениями как статического, так и динамического типа вследствие колебания емкости, которая имеет очень большую массу, с очень высокими угловыми скоростями, препятствуют сохранению упомянутого оптимального режима колебания, таким образом, они вызывают нежелательные колебания, то есть за пределами горизонтальной плоскости колебаний, а также неравномерные условия нагрузки, которые быстро изменяются со временем по разным опорным элементам, снижая их срок службы.
Упомянутые нежелательные колебания могут иметь место в двух разных и перпендикулярных вертикальных плоскостях: одна из которых является продольной (колебания относительно поперечной оси), а другая - поперечной (колебания относительно продольной оси). Данные нежелательные колебания вызывают невосстановимое повреждение конструкции емкости для просеивания.
Другой недостаток заключается в том, что вследствие упомянутых напряжений постепенный износ зависит от амортизаторов, изготовленных из эластомерного материала, расположенных на поддерживающих опорах емкости для просеивания. Это делает техническое обслуживание амортизаторов очень дорогим не только вследствие высокой стоимости используемого эластомерного материала, но и вследствие частых вмешательств во время технического обслуживания и замены.
Известный вибрационный грохот описан в патенте Германии 214999 и содержит две емкости для просеивания, расположенные на четырех эксцентриковых цапфах, соединенных с коленчатым валом и содержащих две шаровые опоры, расположенные попарно вдоль сторон емкости. Эксцентриковые цапфы не только поддерживают емкости для просеивания, но также определяют их колебательное движение.
В патенте Франции 323693 описан другой вибрационный грохот, имеющий емкость для просеивания, поддерживаемую в каждом из четырех углов опорами, в которой вращающийся вал и эксцентрик выполнены как одно целое в соединении с соответственным углом емкости для обеспечения ее принудительной вибрации. В данном случае также опора и колебания определяются по существу самими элементами и в таком же положении, в четырех углах емкости.
Оба решения, описанные выше, имеют недостаток, который заключается в том, что они вызывают чрезмерное механическое напряжение в эксцентриковых механизмах и, следовательно, они не обеспечивают точного вращательного и/или колебательного движения.
В патенте Франции 2685879 раскрыто другое известное решение, имеющее вибрационный грохот с подвижной емкостью для просеивания, перемещаемый во время вращения одним эксцентриковым механизмом, расположенным в одном конце емкости. Эксцентриковый механизм содержит основной центральный противовес, закрепленный на валу для передачи вращения, и два противовеса на сторонах центрального противовеса, которые вращаются в противоположном направлении, которые уравновешивают только центробежные силы, но не нейтрализуют изгибающие моменты, возникающие от приложения центробежных сил. Напротив эксцентрикового механизма расположены подвески, изготовленные из слоистых эластомеров.
В патенте США 3444999 раскрыт свободно движущийся вибрационный грохот, не управляемый механическим эксцентриком, амортизированный воздушной камерой, подобной камере автомобиля, на котором расположен вибрирующий элемент.
Целью настоящего изобретения является создание вибрационного грохота, который позволяет эффективно поддерживать оптимальный режим колебаний и точно синхронизировать вращательное и/или колебательное движение и который, следовательно, не подвержен быстрому износу и/или невосстановимому повреждению самых нагруженных компонентов, особенно системы соединения между эксцентриком и емкостью для просеивания и подвесками, соединенными с поддерживающими опорами и самой емкостью для просеивания.
Автор изобретения придумал, испытал и осуществил настоящее изобретение для устранения недостатков известного уровня техники и достижения данных и других целей и преимуществ.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение изложено и сформулировано в прилагаемой формуле изобретения, а в зависимых пунктах формулы изобретения описаны другие характеристики изобретения или варианты основной идеи изобретения.
В соответствии с упомянутой целью вибрационный грохот содержит емкость для просеивания, внутри которой размещено средство просеивания, расположенную на заданной плоскости просеивания, совпадающей или расположенной под наклоном относительно горизонтальной плоскости колебаний, колебательное средство, способное перемещать емкость для просеивания относительно неподвижной опорной конструкции, так что емкость для просеивания совершает колебательное движение по управляемой круговой траектории, находящейся в горизонтальной плоскости колебаний. Колебательное средство содержит первое устройство для перемещения, содержащее первый вращающийся вал, соединенный с первым эксцентриком, взаимодействующим с емкостью для просеивания.
В соответствии с отличительным признаком настоящего изобретения неподвижная опорная конструкция содержит на периферии поддерживающие опоры, отделенные от колебательного средства, способные поддерживать емкость для просеивания и содержащие соответственное средство для подвески и амортизации гидравлического или маслодинамического типа, расположенное между поддерживающими опорами и емкостью для просеивания.
Колебательное средство также содержит второе устройство для перемещения, содержащее, по меньшей мере, второй вращающийся вал, содержащий второй эксцентрик, взаимодействующий с емкостью для просеивания и выровненный с первым эксцентриком вдоль продольной оси, по существу совпадающей с центральной линией нижней поверхности емкости для просеивания.
Средство передачи способно соединять первый вращающийся вал и второй вращающийся вал друг с другом, так что они имеют одинаковую угловую скорость.
При использовании настоящего изобретения эксцентрики передают только пригодное вращательное/колебательное движение и поддерживают синхронность упомянутого движения, что происходит без механических ударов и без риска тепловых расширений, поскольку все механические напряжения и тепловые расширения влияют на поддерживающие опоры неподвижной опорной конструкции.
Предпочтительно, величина эксцентриситета первого эксцентрика относительно первого вращающегося вала равна величине эксцентриситета второго эксцентрика относительно второго вращающегося вала.
Таким образом, на емкость для просеивания передается только вращательное движение, так что ее боковые стенки остаются всегда параллельными продольной оси, проходящей через оси вращения упомянутых двух вращающихся валов.
Кроме того, предпочтительно, величина каждого из двух эксцентриситетов может изменяться, так что амплитуда круговой траектории может определяться по выбору.
В соответствии с одним вариантом выполнения величины двух эксцентриситетов могут отличаться друг от друга, чтобы передавать емкости для просеивания перемещение поперечного колебания и вращательное движение.
Вибрационный грохот, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, благодаря использованию двух эксцентриков и их особому расположению, выровненному вдоль центральной линии емкости для просеивания, позволяет поддерживать оптимальный режим колебаний, при этом емкость для просеивания находится в горизонтальной плоскости, предотвращая нежелательные вертикальные колебания как продольные (колебания относительно поперечной оси), так и поперечные (колебания относительно продольной оси), а также колебания, которые смещают емкость для просеивания из параллельного состояния ее стенок.
Кроме того, благодаря разграничению между поддерживающими опорами, которые поддерживают емкость для просеивания, и эксцентриками, которые перемещают емкость, вибрационный грохот, выполненный таким образом, не подвержен быстрому износу и/или невосстановимому повреждению его самых нагруженных компонентов, особенно системы соединения между эксцентриками и емкостью для просеивания.
Настоящее изобретение не требует применения амортизаторов, изготовленных из эластомерного материала, и позволяет использовать средство для подвески и амортизации гидравлического или маслодинамического типа, размещенное между соответственными поддерживающими опорами неподвижной опорной конструкции и емкостью для просеивания, которое является упрощенным и менее дорогим по сравнению с известным уровнем техники и которое, кроме того, не подвержено износу и невосстановимому повреждению. В результате точной синхронизации, обеспечиваемой эксцентриками, и опоры и амортизации, обеспечиваемых поддерживающими опорами и соответственным средством для подвески и амортизации, емкость для просеивания "плавает", совершая свое вращательное и/или колебательное движение, без какого-либо нарушения в его траектории.
В соответствии с предпочтительным вариантом средство для подвески и амортизации содержит емкость, например чашу, закрепленную на соответственной поддерживающей опоре, и опорный и скользящий элемент, такой как блок, выполненный как одно целое с емкостью для просеивания и способный скользить, отслеживая вращательное и/или колебательное движение емкости для просеивания, по поверхности скольжения емкости. Каждый опорный и скользящий элемент содержит в нижней части вставку, выполненную из материала с низким коэффициентом трения, такого как тефлон, и способную скользить по поверхности скольжения.
Кроме того, каждый опорный и скользящий элемент содержит в своей нижней части гнездо, обращенное к поверхности скольжения, в которое под давлением может подаваться текучая среда, вода и/или масло для создания поддерживающей силы и гидравлической или маслодинамической амортизации емкости для просеивания.
Каждая емкость содержит впускную трубу, способную передавать сжатую текучую среду на поверхность скольжения в соответствии с опорным и скользящим элементом и в соответствующую трубу для выпуска текучей среды.
В соответствии с другим признаком настоящего изобретения на оси с первым эксцентриком первого устройства для перемещения закреплены два противовеса, соответственно один ниже, другой выше емкости для просеивания, которые, выполняя функцию уравновешивающих масс, нейтрализуют центробежные силы и изгибающие моменты, возникающие от приложения упомянутых сил, и стабилизируют колебательное движение самой емкости для просеивания.
Краткое описание чертежей
Эти и другие характеристики станут понятными из приведенного ниже описания предпочтительного варианта осуществления, приведенного в качестве не ограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:
фиг.1 изображает вид сбоку вибрационного грохота в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.1а изображает первую увеличенную деталь фиг.1;
фиг.1b изображает вторую увеличенную деталь фиг.1;
фиг.2 изображает вид спереди вибрационного грохота, показанного на фиг.1;
фиг.3 изображает вид сверху опорной рамы и двух устройств для перемещения вибрационного грохота, показанного на фиг.1.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
Как показано на фиг.1, вибрационный грохот 10 содержит емкость 12 для просеивания, на которой закреплено устройство 11 подачи для подачи просеиваемого материала и устройство 19 для выпуска просеянного материала.
В целом грохот 10 имеет вес, который может изменяться от 2 тонн до 20 тонн, например, он может весить 4,6 тонны.
Емкость 12 содержит нижнюю поверхность 13 и соответствующую верхнюю поверхность, по существу прямоугольные, и четыре вертикальные стенки.
Например, размер емкости 12 без устройства 11 подачи и выпускного устройства 19 равен 4100 мм в длину, 1500 мм в высоту и 2700 мм в ширину.
Емкость 12 опирается на шесть поддерживающих опор 14 опорной рамы 15, из которых четыре опоры 14 расположены в соответственных углах С опорной рамы 15, и две промежуточные опоры. Очевидно, что количество опор 14 может быть меньшим, минимум три, или большим, в соответствии с необходимостью. Например, может быть четыре опоры 14 в четырех углах С опорной рамы 15. Могут быть использованы две опоры 14 в двух углах С на одной стороне и третья опора 14 в центре противоположной стороны.
Каждая поддерживающая опора 14 содержит соответственные гидродинамические подвески 16, которые в данном описании будут подробно проиллюстрированы ниже.
Внутри емкости 12 расположены средства для просеивания известного типа и не показанные на чертежах, которые находятся в соответственной плоскости Р просеивания, наклонной относительно горизонтальной плоскости Х колебаний (фиг.1) на заданный угол α, например, равный примерно 6 градусам. Для целей настоящего изобретения отклонение плоскости Р просеивания от горизонтальной плоскости Х колебаний может даже отсутствовать, так что плоскость Р просеивания совпадает с горизонтальной плоскостью Х колебаний.
Вибрационный грохот 10 содержит первое средство 18 для перемещения, расположенное в центральном положении и непосредственно соединенное с нижней поверхностью 13 емкости 12. Средство 18 для перемещения способно определять колебательное движение по круговой траектории, находящейся в горизонтальной плоскости Х колебаний емкости 12 (фиг.1).
В частности, средство 18 для перемещения содержит вращающийся вал 20, выборочно выполненный с возможностью вращения вокруг вертикальной оси Y при помощи соответственного электродвигателя 22. В данном случае вращающийся вал 23 электродвигателя 22 кинематически соединяется посредством приводного ремня с вращающимся валом 20.
Эксцентрик 24 соединен с вращающимся валом 20 и расположен на оси Y′, параллельной вертикальной оси Y и удаленной от нее на эксцентриситет Е1, имеющий заданную величину, в данном случае находящуюся в пределах от 20 мм до 60 мм.
Эксцентрик 24 взаимодействует с нижней поверхностью 13 емкости 12, определяя упомянутое колебательное движение емкости 12 относительно горизонтальной плоскости Х.
Грохот 10 также содержит второе средство 26 для перемещения, выровненное с первым средством 18 для перемещения вдоль продольной оси Х′ (фиг.3), совпадающей с линией пересечения горизонтальной плоскости Х с вертикальной плоскостью, проходящей через центральную линию вибрационного грохота 10.
Второе средство 26 для перемещения (фиг.1b) содержит вал 40, вращающийся вокруг своей собственной вертикальной оси Z и содержащий в нижнем конце ведомый шкив 38. Ведомый шкив 38 кинематически соединяется посредством приводного ремня 30 с вращающимся валом 20 первого средства 18 для перемещения. Следовательно, два вращающихся вала 20 и 40 способны вращаться синфазно и с одинаковой угловой скоростью, находящейся в пределах примерно от 150 об/мин до 250 об/мин и которая в данном случае равна 200 об/мин.
Вал 40 поддерживается рамой с пластинами 36 и соответственными выступами 42. Вал 40 в верхнем конце содержит также вращающуюся пластину 44, на которой закреплен второй эксцентрик 28, расположенный на оси Z′, параллельной вертикальной оси Z и отстоящей от нее на эксцентриситет Е2, имеющий заданную величину, в данном случае также находящуюся в пределах от 20 мм до 60 мм.
Второй эксцентрик 28 соединен с элементом 48 верхней поверхности 13 емкости 12 при помощи стержня 46. Таким образом, второй эксцентрик 28 также способен сообщать емкости 12 соответствующее колебательное движение, синхронизированное с колебательным движением, сообщаемым первым эксцентриком 24, и с той же самой угловой скоростью.
В частности, второй эксцентрик 28 выровнен с первым эксцентриком 24 средства 18 для перемещения вдоль продольной оси Х′ (фиг.3), чтобы определять колебательное движение емкости 12 без нежелательных колебаний, помимо колебаний, создаваемых в горизонтальной плоскости, и в условиях параллельности стенок емкости 12.
Величина эксцентриситета Е1 первого эксцентрика 24 относительно вращающегося вала 20 и величина эксцентриситета Е2 второго эксцентрика 28 относительно вращающегося вала 40 могут изменяться отдельно по выбору, в соответствии с траекторией колебаний, которая должна создавать емкость 12 для просеивания. В варианте осуществления, описанном в данном документе, величина обоих эксцентриситетов Е1 и Е2 равна 45 мм.
Для дополнительной стабилизации колебательного движения емкости 12 первый противовес 32 (фиг.1 и 2) закреплен на первом эксцентрике 24, а второй противовес 34 закреплен в верхнем конце 35 вертикального вала 31, проходящего через внутреннюю часть емкости 12 и коаксиального с вертикальной осью Y′ и, следовательно, также с первым эксцентриком 24.
Оба противовеса 32 и 34 закреплены в одинаковом угловом положении и на стороне, диаметрально противоположной стороне обоих эксцентриситетов Е1 и Е2 (фиг.3), так что при синхронном вращении они функционируют как уравновешивающие массы.
В частности, верхний конец 35 вала 31 выступает на заданную длину за пределы емкости 12, так что второй противовес 34 также выступает за пределы емкости 12.
Следовательно, емкость 12 приводится в колебательное движение в горизонтальной плоскости между двумя противовесами 32 и 34, значительно увеличивающее стабилизирующий эффект.
Стабилизирующий эффект, определяемый использованием двух выровненных эксцентриков 24 и 28 и, предпочтительно, двух противовесов 32 и 34, позволяет выполнить гидродинамические подвески 16, предпочтительно гидравлические или маслодинамические, упрощенным способом.
В частности, каждая из гидродинамических подвесок 16 содержит емкость или чашу 50 типа цилиндра, закрепленную в верхней части на соответственной поддерживающей опоре 14 (фиг.1а). В нижней части каждой чаши 50 выполнена поверхность 54 скольжения, расположенная горизонтально, с такой доводкой поверхности, чтобы сделать ее очень гладкой. Опорный элемент или блок 52, который соединяется с емкостью 12, опирается с возможностью скольжения на поверхность 54.
Блок 52 имеет диаметр, например, равный примерно 120 мм, и содержит в нижней части вставку 53, выполненную из материала с низким коэффициентом трения и/или самосмазывающегося, например, из полимерного материала, такого как тефлон, для обеспечения по существу скольжения с малым трением по поверхности 54.
Кроме того, блок 52 содержит в верхней части шаровой элемент 56 (фиг.1а), который вставляется с возможностью скольжения нижней частью в сопрягаемую полусферическую полость 57, выполненную в верхней части в блоке 52, а верхней частью - в другую полусферическую полость 59, выполненную в элементе 58 для соединения с емкостью 12. Соединительный элемент 58 прочно прикреплен к нижней поверхности 13 емкости 12.
Таким образом, блок 52 скользит по поверхности 54, повторяя колебательное движение емкости 12, всегда оставаясь удерживаемым на поверхности 54 скольжения внутри чаши 50. Данное перемещение блока 52 показано на фиг.1а, на котором показаны два разных положения блока 52, соответственно, штриховой линией и сплошной линией.
Скользящее геометрическое соединение шарового элемента 56 с блоком 52 и с соединительным элементом 58 функционирует как шарнирная точка и делает расположение емкости 12, наклоненной под упомянутым углом α, совместимым с нахождением блока 52 на горизонтальной поверхности 54.
Кроме того, благодаря шаровому элементу 56 можно определять минимальные регулировки угла наклона емкости 12, компенсирующие возможные небольшие нарушения непрерывности опорной плоскости.
Для уменьшения трения, действующего на блок 52, и для создания поддерживающей силы и маслодинамической амортизации в поверхность 54 скольжения емкости 50 вводится смазочное масло при давлении, находящемся в пределах от примерно 0,1 МПа до примерно 5 МПа, при помощи вводной трубы 60, связанной с непрерывно работающей схемой 63, забирающей масло из емкости для масла, не показанной на чертеже.
В частности, смазочное масло вводится по центру на поверхность 54 скольжения в соответствии с пазом 61, выполненным в упомянутой вставке 53.
Введение масла под давлением в паз 61 определяет маслодинамическую поддерживающую силу и образование тонкой пленки масла между поверхностью 54 и вставкой 53, которая действует как маслодинамическая опора для блока 52.
Благодаря колебательному движению блока 52 масло распределяется из паза по всей поверхности 54 и возвращается в соответственный кольцевой аккумулирующий канал 55, из которого оно выпускается при давлении окружающей среды при помощи соответствующей выпускной трубы 62, также являющейся частью схемы 63.
Предпочтительный вариант осуществления вибрационного грохота 10 предполагает, что он выполнен в модульном виде, в значительной части использующем элементы конструкции, свинчиваемые вместе, так что он может удобно перевозиться и быстро собираться.
Очевидно, что в вышеописанном вибрационном грохоте 10 могут быть выполнены модификации и/или дополнения деталей без отхода от сущности и объема настоящего изобретения.
Например, движение может передаваться в два средства 18 и 26 для перемещения посредством одного электродвигателя, соединенного с валом 40, а не с валом 20, или посредством двух независимых электродвигателей: одного, соединенного с валом 20, а другого - с валом 40, с синхронизированным управлением.
Очевидно также, что хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на конкретные примеры, специалист в данной области техники, конечно, сможет создать множество других эквивалентных вариантов вибрационного грохота, имеющих характеристики, изложенные в формуле изобретения и, следовательно, попадающих в определяемую ею область охраны.