УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
LOOSE MATERIAL GRINDER

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться для измельчения сыпучих материалов, например зерна.
Известно устройство для измельчения сыпучих материалов, в частности зерна (Патент RU №2116721, МПК 6 A01F 29/02, В02С 13/20. Дробилка зерна), снабженное выгрузным и загрузочным патрубками с шибером, по крайней мере, одной цилиндрической камерой с расположенными в ней измельчающими элементами, закрепленными на роторе соединенным с приводом.
Недостатком данного устройства является ручное регулирование подачи материала посредством шибера, что не позволяет эффективно реагировать на изменение свойств материала, например влажности, т.к. необходимо увязывать физико-механические свойства материала с рабочими процессами машин (Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. - М.: Колос, 1978 г., с. 66). При изменении влажности материала целесообразно изменить режим работы устройства и расход материала посредством шибера в загрузочном патрубке. При ручном регулировании одним шибером настройка расхода ведется не только с запаздыванием, но смещение шибера приводит к тому, что смещается струя материала, например, от центра вращения ротора, за счет чего материал неравномерно распределяется в камере и возникают динамические нагрузки и увеличивается потребляемая мощность устройства (Герасимов Д.Л., Ковальчук А.Н. Исследование влияния дисбаланса ротора на энергетические затраты молотковой кормодробилки. Материалы VI международной научно-практической конференции «Аграрная наука-сельскому хозяйству». Барнаул 2011. Книга III. С. 21-23). Кроме того, при ширине щели меньше двух размеров зерновки, т.е. при малом открытии заслонки происходит сводообразование (И.Н.Шубин, М.М.Свиридов, В.П.Таров. Технологические машины и оборудование. Сыпучие материалы и их свойства: Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. С.13). При неверной настройке снижается качество измельчения и производительность устройства, кроме того, устройство имеет сложную конструкцию и большую материалоемкость.
Известно устройство для измельчения сыпучих материалов (Патент RU №2266160, МПК 7 В02С 13/04. Устройство для измельчения фуражного зерна), снабженное выгрузным и загрузочным патрубками с шибером, цилиндрической камерой с расположенными в ней измельчающими элементами, закрепленными на роторе, соединенном с приводом.
При более простой конструкции, недостатком данного устройства является также ручное регулирование подачи материала посредством шибера, что приводит к некачественному измельчению материала.
Наиболее близким по своей технической сущности является устройство для измельчения сыпучих материалов (Патент RU №2415715, МПК В02С 13/04. Молотковая дробилка), снабженное выгрузным и загрузочным патрубками с шибером, цилиндрической камерой с расположенными в ней измельчающими элементами, закрепленными на роторе, соединенным с приводом.
Данное устройство также более простое по конструкции. Недостатком данного устройства является низкое качество измельчения при ручном регулировании подачи материала по вышеизложенным причинам, что снижает в целом эффективность работы.
Технической сущностью заявляемого изобретения является повышение эффективности работы.
Настоящая техническая сущность достигается тем, что устройство для измельчения сыпучих материалов, содержащее раму, цилиндрическую камеру с установленными на ней загрузочным патрубком с шиберной заслонкой, вертикальный вал, ротор с измельчающими элементами, деку, выгрузной патрубок, привод, дополнительно содержит блок управления и соединенные с ним датчики влажности, частоты вращения и расхода материала, а также исполнительные механизмы регулирования подачи материала и привода ротора, при этом загрузочный патрубок снабжен второй шиберной заслонкой, установленной со стороны, противоположной основной, заслонки выполнены вогнутой формы с внутренними равнобедренными угловыми вырезами на обращенных друг к другу гранях и соединены между собой посредством шарнирного четырехзвенника. Шарнирный четырехзвенник образован попарно соединенными через шиберные заслонки штангами. Шиберные заслонки подпружинены.
На фиг.1 дана функциональная схема устройства для измельчения сыпучих материалов (вид сбоку).
На фиг.2 - вид сверху установки шиберных заслонок в загрузочном патрубке.
Устройство для измельчения сыпучих материалов состоит из рамы 1, на которой установлена цилиндрическая камера 2 с выгрузным и загрузочным патрубками 3 и 4 соответственно, причем последний снабжен двумя криволинейными шиберными заслонками 5 и 6 со штангами 7, 8, 9 и 10, установленными на осях 11 и 12, причем штанги 7, 8 и 9, 10 попарно шарнирно соединены между собой через шиберные заслонки 5 и 6 соответственно, а штанги 8 и 9 закреплены свободными концами на общей оси 13 механизма привода 14 шиберов 5 и 6, образуя в совокупности известный четырехзвенник (Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука. 1988. - 640 с. С. 40-44). Штанги 7 и 10 соединены пружиной 15, обеспечивающей возможность самозакрытия шиберных заслонок 5 и 6. Обращенные друг к другу грани шиберных заслонок 5 и 6 имеют внутренние угловые равнобедренные вырезы 16 и 17, обеспечивающие при взаимоналожении заслонок 5 и 6 на участке взаимодействия заданной формы отверстия (например, в виде квадрата). В цилиндрической камере 2 с декой 18 на вертикальном валу 19 установлен ротор 20 с шарнирно закрепленными измельчающими элементами 21, соединенный с приводом 22. Загрузочный патрубок 4 снабжен датчиком влажности материала 23, соединенным с одним из входов блока управления 24, к другим входам которого подключен датчик частоты вращения привода ротора 25 и расхода материала 26, причем выходы блока управления 24, через исполнительные механизмы 27 и 28 регулирования подачи материала и привода ротора, соединены с приводами 14 шиберов 5 и 6 загрузочного патрубка 4 и приводом 22 ротора 20 соответственно.
Работает устройство для измельчения сыпучих материалов следующим образом.
При включении привода 22 приводится во вращение ротор 20 с измельчающими элементами 21 и сигнал от датчика частоты вращения привода ротора 25 поступает на блок управления 24, который вырабатывает сигнал управляющего воздействия и подает его через исполнительный механизм 27 на привод 14, регулирующий степень открытия криволинейных шиберных заслонок 5 и 6. Материал самотеком по загрузочному патрубку 4 поступает в камеру 2, где за счет центробежной силы равномерно распределяется по периферии и попадает под воздействие измельчающих элементов 21 на деку 18. Измельченный материал опускается к выгрузному патрубку 3.
При изменении свойств материала, в частности влажности, (например, ее повышение) текучесть материала на входе изменяется в сторону уменьшения, соответственно уменьшается и производительность (И.Н.Шубин, М.М.Свиридов, В.П.Таров. Технологические машины и оборудование. Сыпучие материалы и их свойства: Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. С. 11). Датчик расхода материала 26 подает сигнал на вход блока управления 24. Последний сравнивает сигнал с сигналом задатчика и в зависимости от величины и знака сигнала рассогласования вырабатывает сигнал управляющего воздействия и подает его через исполнительный механизм 27 на привод 14, увеличивая одновременно степень открытия криволинейных шиберных заслонок 5 и 6, поворачиваясь вокруг осей 11 и 12 соответственно. При этом центр загрузочного отверстия, образованного шиберными заслонками 5 и 6, всегда совпадает с остью вращения ротора, что позволяет равномерно распределить материал в камере 2 и избежать возникновения динамических нагрузок. Аналогичный принцип действия происходит и при уменьшении влажности и повышении сыпучести материала.
При увеличении количества материала в камере 2 увеличивается сопротивление ротора 20 и его обороты снижаются, что определяется датчиком частоты вращения привода ротора 25, который подает сигнал на блок управления 24, где сравнивает сигнал с сигналом задатчика, и в зависимости от величины и знака сигнала рассогласования блок управления 24 вырабатывает сигнал управляющего воздействия и подает его через исполнительные механизмы 27 на привод 14, уменьшая степень открытия шиберных заслонок 5 и 6, или через исполнительный механизм 28, увеличивая мощность на привод 22.