ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ДРОБИЛКА С РАЗДЕЛЕНИЕМ ПРОДУКТА ПО ФРАКЦИЯМ

Предложение относится к оборудованию для дробления и измельчения полезных ископаемых, точнее к электрогидравлическим (ЭГ) дробилкам для получения щебня.
Употребляемые ниже термины и выражения имеют следующее толкование.
Дробильная решетка - в ЭГ дробилке решетка, на которую загружается подлежащее дроблению сырье. Размер ячейки дробильной решетки определяет максимальный размер зерен готового продукта.
Решетка-классификатор - это решетка или сетка, служащая для выделения зерен продукта, крупнее, чем размер отверстий в ней.
Выходной конец конвейера, или разгрузочный конец, это верхний, выступающий из воды конец конвейера электрогидравлической дробилки, с которого ссыпается извлеченный из воды продукт. Чем выше выходной конец конвейера над накопительной площадкой, то есть чем длиннее конвейер, тем больше щебня можно запасти в конусе под ним.
Накопительная площадка - участок карьера, расположенный под выходным концом конвейера дробилки, служащий для накопления готового продукта перед его отгрузкой.
Конус (накопительный конус) - гора или куча щебня, образующаяся при его насыпании из одной точки, например с выходного конца конвейера или транспортного лотка. В другом понимании термин «конус» в тексте данной заявки употребляться не будет.
Известны устройства для получения щебня, рассеянного по фракциям, содержащие механическую дробилку и грохот, осуществляющий разделение продукта дробления на размерные фракции [Е.Е.Андреев. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. - М.: «Недра», 1980]. Известные грохота представляют собой отдельные самостоятельные агрегаты с собственным электроприводом, служащим для встряхивания решеток-классификаторов, на которых рассеивается продукт. Их недостатками являются относительно высокая стоимость, наличие движущихся изнашиваемых частей,
шум, пыль, потребление энергии и быстрый износ решеток, обусловленный тем, что зерна щебня проходя по ним, совершают возвратно-поступательные движения. Кроме того, для отвода выделенных фракций продукта грохота должны комплектоваться конвейерами.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату, свободной от вышеуказанных недостатков, является ЭГ дробилка с разделением продукта по фракциям, содержащая, по меньшей мере, один конвейер, корпус с электродами, установленную внутри корпуса под электродами дробильную решетку, и, по меньшей мере, одну расположенную под ней наклонную решетку-классификатор с лотками для отвода разделенного по фракциям продукта [Патент РФ №2090265, кл. В 02 С 19/18, заявл. 25.03.96]. Но известная дробилка обладает рядом своих недостатков.
Решетки-классификаторы труднодоступны для замены или обслуживания, визуальный контроль их состояния невозможен.
Известная дробилка может выпускать продукт, рассеянный не более чем на две фракции. В принципе, в ней можно рассеивать продукт более чем на две фракции, но на практике это не применяется, потому что вывод из дробилки продукта, рассеянного более чем на две фракции, требует дополнительного конвейера. А конвейеры являются наиболее сложной и ненадежной частью механического оборудования ЭГ дробилок и увеличение их количества крайне нежелательно.
3
Известная дробилка нуждается в частом удалении готового продукта из-под конвейера, так как его разгрузочный конец располагается на сравнительно небольшой высоте над накопительной площадкой. ЭГ дробилки имеют сравнительно небольшую, - порядка 20 м/час, производительность, которая значительно ниже производительности ковшовых погрузчиков, используемых для удаления готового продукта. Для того, чтобы не держать погрузчик постоянно у дробилки, где он простаивал бы большую часть времени, желательно складировать готовый продукт в конусах вблизи дробилки и вызывать погрузчик, например, только два раза в смену. Поэтому для рационального использования оборудования карьера выходной конец конвейера должен быть как можно выше над накопительной площадкой. Это означает, что дробилка должна иметь длинный конвейер. Но такой конвейер становится несоразмерным дробилке, удорожает ее, затрудняет обслуживание и транспортировку.
Технические задачи, решаемые настоящим предложением, состоят:
- в упрощении обслуживания и контроля состояния решеток-классификаторов и лотков ЭГ дробилки;
- в создании технически и практически осуществимой возможности разделения продукта на более чем две фракции.
Дополнительно, настоящее предложение решает следующие технические задачи:
- повышение объема запасаемого на накопительной площадке щебня без увеличения длины конвейера;
- повышение качества фракций рассеянного продукта;
- сокращение расхода воды и предотвращение потерь песка;
- распределение фракций щебня по накопительной площадке.
Эти задачи решаются тем, что в известной электрогидравлической дробилке с разделением продукта по фракциям, содержащей конвейер, корпус с электродами и дробильной решеткой, и, по меньшей мере, одну наклонную решетку-классификатор с лотками и приспособлениями для отвода разделенного по фракциям продукта, решетки-классификаторы с лотками и приспособлениями для отвода разделенного по фракциям продукта установлены под выходным концом конвейера и скреплены с дробилкой.
Кроме того, угол наклона решеток-классификаторов к горизонту лежит в пределах 15...45 градусов, а угол наклона к горизонту лотков равен или превышает 15 градусов.
Кроме того, верхняя решетка-классификатор выполнена в виде крыши с несколькими скатами.
Кроме того, дробилка дополнительно снабжена возвратным конвейером, а верхняя решетка-классификатор выполнена односкатной и установлена с уклоном в его сторону.
Кроме того, дробилка дополнительно содержит устройство для орошения водой верхней решетки-классификатора.
Кроме того, устройство для орошения водой верхней решетки-классификатора выполнено таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть выходящей из него воды омывала нисходящую часть ленты конвейера.
Установка решеток-классификаторов и лотков (далее: рассеивающего устройства) под выходным концом конвейера обеспечивает попадание на них продукта, подлежащего рассеву.
Установка рассеивающего устройства под выходным концом конвейера делает его легко доступным для визуального контроля и обслуживания, в частности позволяет быстро заменять решетки-классификаторы, при необходимости изменить размеры выделяемых фракций. Такое расположение делает также возможным дооснащение предложенным устройством уже находящихся в эксплуатации дробилок.
Скрепление рассеивающего устройства, лотков и приспособлений для отвода разделенного по фракциям продукта с дробилкой позволяет, используя вибрацию дробилки, обеспечить эффективные рассев и транспортировку продукта, уменьшить вертикальный габарит устройства за счет уменьшения угла наклона решеток-классификаторов и отводящих лотков к горизонту. Уменьшение вертикального габарита позволяет увеличить высоту, а, следовательно, емкость накопительных конусов без увеличения длины конвейера. Вибрация ЭГ дробилок под воздействием ударной волны от следующих с частотой 10...40 Гц разрядов настолько сильна, что простого механического соединения рассеивающего устройства с дробилкой вполне достаточно для обеспечения работоспособности предложенного устройства на электрогидравлических дробилках любого исполнения. При этом рассеивающее устройство работоспособно независимо от того, с каким именно механическим элементом дробилки - корпусом, опорной рамой, кожухом конвейера или конвейером, оно соединено.
Установка решеток-классификаторов и лотков под углом к горизонту, близким к 15 градусам, позволяет увеличить объем запасаемого в конусах продукта благодаря уменьшению высоты рассеивающего устройства. Несмотря на то, что угол в 15 градусов намного меньше угла, при котором щебень начинает соскальзывать или катиться по неподвижным решеткам-классификаторам, устройство работает эффективно благодаря скреплению с вибрирующей дробилкой. При угле меньшем 15 градусов зерна надрешетной фракции залеживаются на решетках, мешая проваливаться через них зернам более мелких фракций, и качество рассева недопустимо снижается. Установка решеток-классификаторов под углом, превышающим 45 градусов не обеспечивает полного отделения мелких фракций продукта от крупных и чрезмерно увеличивает вертикальный габарит устройства.
Выполнение верхней решетки-классификатора в виде крыши с несколькими скатами, позволяет формировать несколько накопительных конусов наиболее крупной фракции, суммарная емкость которых больше, чем была бы у конуса, образующегося без разделения потока, при той же длине конвейера.
Дополнение дробилки возвратным конвейером, питаемым щебнем, скатывающимся по установленной с уклоном в его сторону верхней решетке-классификатору, увеличивает долю более ценных мелких фракций в готовом продукте.
Введение в дробилку устройства для орошения водой верхней решетки-классификатора (далее: омывателя) увеличивает количество воды, попадающей на рассеивающее устройство, позволяя тем самым транспортировать содержащую песок вязкую мелкую фракцию продукта на большее расстояние, за счет создания возможности установки транспортных лотков (труб) под меньшим уклоном к горизонту. Разнесение точек выгрузки фракций повышает объем запасаемого в конусах щебня без увеличения длины конвейера. Кроме того, вода, промывая скатывающийся по решеткам продукт, предотвращает унос части песка, прилипающего к поверхности зерен крупных фракций, то есть повышает качество рассева.
Выполнение устройства для орошения водой верхней решетки-классификатора так, чтобы, по меньшей мере, часть выходящей из него воды омывала нисходящую часть ленты конвейера, уменьшает общее потребление воды дробилкой. Вода удаляет с ленты и ковшей прилипшие к ним песчинки и мелкий щебень, предотвращает их возврат в дробилку и потерю как части продукта. Далее эта вода вместе со смытым песком падает на рассеивающее устройство и облегчает транспортировку мелкой фракции. Количество воды, требуемое для омывания конвейера примерно равно количеству, требуемому для облегчения транспортировки по лоткам и трубам мелкой фракции, то есть одна и та же вода выполняет две функции. Омывание нисходящей части ленты конвейера уменьшает скорость накопления осадка на дне дробилки, то есть позволяет реже промывать ее. Расход воды на промывку, хотя и осуществляемую циклически, значительно больше расхода воды на омывание ленты, особенно, когда сырье содержит много песка. Поэтому общее потребление воды дробилкой сокращается.
Существо предложения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен вид на предложенную дробилку сбоку.
На фиг.2 изображены фронтальный вид на выходную часть конвейера и разрез рассеивающего устройства, в котором верхняя решетка-классификатор выполнена в виде двускатной крыши.
На фиг.3 изображены фронтальный вид на выходную часть конвейера и разрез рассеивающего устройства, в котором верхняя решетка-классификатор выполнена односкатной.
Предложенная ЭГ дробилка состоит из корпуса 1, на крышке которого 2 установлены рабочие электроды 3. Под рабочими электродами 3 установлена дробильная решетка 4, под которой расположены наклонные лотки 5. Нижней частью лотки 5 сходятся к загрузочному концу конвейера 6. Конвейер 6 помещен в кожух 7 и содержит ленту 8, на которой укреплены ковши, или карманы 9, служащие для предотвращения смыва продукта. Корпус дробилки и кожух конвейера заполнены водой.
У выступающего из воды выходного, или разгрузочного, конца конвейера 6 установлено устройство 10 для орошения водой верхней решетки-классификатора (омыватель). На чертежах это устройство изображено в исполнении для попутного смывания нисходящей части ленты 8 и ковшей 9. Устройство 10 может быть выполнено в виде трубы с продольной щелью или рядом отверстий (сопел) 11 (фиг.2), расположенных в одну или несколько линий по ее образующей. Сама же труба располагается в поперечном по отношению к ленте конвейера направлении. Длина устройства 10 приблизительно равна ширине ленты конвейера. Устройство 10 соединено с источником воды, подаваемой под небольшим давлением. Устройство 10 может быть установлено с возможностью поворота вокруг своей оси для подбора наилучшего направления водяных струй.
Под выходным концом конвейера 6, ниже устройства 10 установлено рассеивающее устройство 12, состоящее из наклонных решеток-классификаторов 13 и 14, наклонных лотков 15, и приспособлений для отвода рассеянного по фракциям продукта, выполненных, например, в виде патрубков 16 и 17. К патрубкам 16 и 17 могут присоединяться наклонные трубы 18 для отвода фракций продукта на необходимое расстояние. Рассеивающее устройство 12 скреплено с корпусом 1 дробилки или кожухом 7 конвейера 6, может быть
установлено на опорной раме дробилки или подвешено на самом конвейере. На фиг.1 в качестве примера, показано рассеивающее устройство, укрепленное на консолях 19, скрепленных с кожухом 7.
В зависимости от потребности в тех или иных размерных фракциях, рассеивающее устройство 12 может быть выполнено, по меньшей мере, в двух вариантах. На фиг.1 и 2 изображено рассеивающее устройство 12, в котором верхняя решетка-классификатор 13 выполнена в виде двускатной крыши, конек которой направлен в сторону конвейера 6. Такое исполнение целесообразно, когда все фракции продукта являются товарными. Если же для повышения производительности дробилки и выхода мелких фракций наиболее крупную выходную фракцию целесообразно отправлять обратно в дробилку на домол, то верхняя решетка-классификатор выполняется с одним скатом (фиг.3), наклоненным к возвратному конвейеру 20. Верхняя решетка-классификатор 13 может быть выполнена и в виде трехскатной крыши, с третьим скатом, обращенным от конвейера. В этом случае крупная фракция рассеянного продукта будет распределяться по трем сторонам, образуя три конуса. Если под наклонным кожухом конвейера достаточно места, то верхняя решетка-классификатор 13 может быть выполнена в виде четырехскатной крыши. Возможно исполнение рассеивающего устройства, в котором верхняя решетка-классификатор 13 выполнена в виде двухскатной крыши, как на фиг.2, а расположенная под ней решетка-классификатор 14, служащая для выделения более мелкой фракции установлена с уклоном от конвейера. Тогда крупная фракция будет распределяться по двум конусам справа и слева от конвейера, а средняя будет образовывать один конус впереди конвейера. Мелкая же фракция, содержащая песок может отводиться на достаточно большое расстояние от дробилки по трубам или лоткам.
Угол В наклона решеток-классификаторов к горизонту составляет 15...45°. Угол С наклона лотков к горизонту равен или превышает 15°.
Для увеличения длины пути, проходимого рассеиваемым продуктом по второй (и последующими, если они есть) решетке-классификатору 14, рассеивающее устройство 12 может содержать дополнительные лотки 21, установленные так, чтобы направлять продукт на верхнюю часть решетки-классификатора 14.
В изображенном на фиг.1 и 2 варианте решетка-классификатор 14 и лотки 15 выполнены в виде перевернутых четырехгранных пирамид, вершины
которых соединены с приспособлениями для отвода рассеянного по фракциям продукта, выполненными, например, в виде патрубков 16 и 17. В изображенном на фиг.3 варианте решетка-классификатор 14 нижним краем примыкает к сборнику 22, имеющему наклонное дно 23, соединенное в нижней части с приспособлениями 16 и 17 для отвода рассеянного по фракциям продукта. Для предотвращения потерь воды лотки 15 и дно 23 выполняются сплошными, например, из металлического листа.
Предложенная дробилка работает следующим образом.
В корпус 1 на дробильную решетку 4 загружается подлежащее дроблению сырье, корпус заполняется водой, и на рабочие электроды 3 подаются импульсы высокого напряжения 4. По мере измельчения сырья возникающей при разрядах ударной волной, готовый продукт, представляющий собой смесь разных фракций щебня с максимальным размером зерен, равным размеру отверстий дробильной решетки 4, по лоткам 5 попадает на ленту 8 конвейера 6 и выносится из воды. Наиболее мелкие фракции щебня и песок в значительном количестве, особенно в холодное время, прилипают к ленте 8 и ковшам 9. Для того чтобы они после разгрузки конвейера не возвращались обратно в воду и не забивали кожух 7 конвейера, начало нисходящей ветви ленты конвейера омывается струями воды 24 (фиг.2 и 3) из устройства 10. Падая вниз, отраженная от ленты и ковшей конвейера вода увлекает с собой смытый ею песок и вместе с продуктом, ссыпающимся с разгрузочного конца конвейера, попадает на расположенное под разгрузочным концом рассеивающее устройство 12, точнее, на верхнюю решетку-классификатор 13. Небольшое количество воды добавляют на рассеивающее устройство ковши 9.
Ниже, описывается действие дробилки с взятыми в качестве примера конкретными размерами отверстий в решетках. Пусть размер отверстий в дробильной решетке 4 равен 40 мм, размер отверстий в верхней решетке-классификаторе 13 равен 22 мм и размер отверстий в нижней решетке-классификаторе 14 равен 15 мм. Именно это соотношение размеров целесообразно для выделения сравнительно узкой фракции (+ 15-22 мм), используемой для верхнего отделочного слоя, рассыпаемого по поверхности автодорог.
Наиболее крупная фракция (на чертежах это фракция (+ 22-40 мм)) скатывается по верхней решетке-классификатору 13 и рассыпается на две стороны (в варианте фиг.2) или ссыпается на возвратный конвейер 20 (в варианте
фиг.3), который возвращает ее на домол. Находясь на решетке 13 зерна крупной фракции, орошаются водой, которая смывает с них прилипший песок, повышая тем самым качество фракции. Разделение потока крупного щебня надвое (фиг.2) позволяет образовывать не один, как обычно, а два конуса 25 этой фракции, что практически вдвое повышает количество запасаемого в конусах щебня без увеличения высоты разгрузочного конца конвейера, то есть без увеличения его длины.
Щебень более мелких фракций пройдя решетку-классификатор 13, попадает на решетку-классификатор 14 и, скатываясь по ней, разделяется на среднюю (+ 15-22 мм) и мелкую (-15 мм) фракции. За время нахождения на решетке 14 и дополнительных лотках 21, щебень средней фракции ополаскивается водой, что способствует лучшему отделению его от более мелких фракций и песка, то есть повышает эффективность рассева и качество фракции. Благодаря тому, что лотки 15 выполнены сплошными, вся попадающая на них вода стекает в патрубок 17 увлекая с собой наиболее вязкую мелкую песчано-щебенчатую фракцию. Разбавление мелкой фракции водой позволяет транспортировать ее на достаточно большое расстояние за счет установки трубы 18 под небольшим углом к горизонту. Более крупные, свободные от песка и потому менее вязкие, фракции ссыпаются под собственным весом. Вибрация отводящих труб или лотков облегчает транспортировку. Это позволяет распределить рассеянный по фракциям продукт в достаточно широких пределах накопительной площадки 26 (фиг.1) и, тем самым, увеличить запасаемый объем продукта без увеличения длины конвейера 6.
В варианте фиг.3 мелкие фракции щебня, ссыпаясь с решетки классификатора 14 и лотка 15, попадают вначале в сборник 22, число секций которого равно числу мелких фракций. По наклонному дну 23 сборника 22 эти фракции скатываются к устройствам для отвода рассеянного продукта.
Для уменьшения высоты рассеивающего устройства, его решетки-классификаторы и лотки устанавливаются под сравнительно небольшими - от 15 и более градусов, углами к горизонту. Несмотря на столь небольшие углы, рассеивание и транспорт щебня в предложенной дробилке возможны из-за сильной вибрации корпуса 1, кожуха конвейера 7 и конвейера 6, создаваемой частыми электрическим разрядами. Для того чтобы вибрация передавалась на рассеивающее устройство, оно скрепляется с дробилкой, например, с конвейером 6 или его кожухом 7, консолями 19.
Углы В и С в 15 градусов к горизонту, как было экспериментально установлено, является минимальным, при котором рассев продукта в условиях вибрации от работающей дробилки происходит эффективно, а транспортировка щебня устойчива. При угле В меньше 15° зерна мелких фракций плохо просеиваются через решетки, забитые крупными зернами, их содержание в более крупных фракциях растет. При небольших углах В из-за снижения эффективности работы устройства полный остаток после контрольного рассева на сите с диаметром отверстий, равном наименьшему размеру зерен фракции, становится меньшим 90%, что, согласно ГОСТ 8267-93, недопустимо.
При угле В>45°, продукт под воздействием своего веса слишком быстро скатывается по сеткам-классификаторам и разделяется по фракциям лишь частично. Кроме того, увеличивается высота рассеивающего устройства, что снижает объем продукта, запасаемого в конусах. Поэтому указанные углы являются граничными в диапазоне возможных углов установки решеток. В зависимости от конкретного конструктивного решения устройства, угол С может не иметь ограничения сверху (см. лоток на правой стороне устройства, изображенного на фиг.3), если только это не влечет чрезмерного увеличения высоты рассеивающего устройства. По конструктивным соображениям углы между разными решетками или лотками и горизонтом могут быть установлены различными, но в указанном диапазоне, как это показано, например, на фиг.2.
Таким образом, применение предложенной дробилки позволяет получать продукт, рассеянный по нескольким фракциям, без применения специального грохота, без затрат энергии на рассев и транспортировку. При этом рассеивающее устройство располагается вне корпуса дробилки, что облегчает его обслуживание. Качество рассева настолько высокое, что каждая фракция содержит не более 2% по массе зерен более мелких фракций.
Дополнение предложенной дробилки устройством для подачи воды на верхнюю решетку-классификатор, позволяет, за счет гидротранспорта стабильно отводить разбавленную водой смесь песка и мелкой фракции на расстояние, в 3,5 раза превышающее высоту конвейера над накопительной площадкой. Увеличение расстояния достигается за счет уменьшения углов наклона транспортных лотков и труб к горизонту.
Под разгрузочным концом конвейера складируется только крупная фракция, в ЭГ продукте составляющая не более 45...50% от общего выхода, притом разделенная по двум-четырем конусам. А мелкие фракции отводятся с
помощью труб 18 в стороны. Хотя рассеивающее устройство несколько снижает максимально возможную высоту накопительных конусов, все же общая емкость накопительной площадки значительно увеличивается. Испытания показали, что при высоте конвейера от площадки 3,5 метра, разведении крупной фракции по двум сторонам (как на фиг.2) и отводе мелкой фракции по трубе на 6 метров в сторону, емкость площадки увеличивается приблизительно в 2,5...3 раза считая до момента, когда уровень вершин конусов сравняется с нижним краем решеток.
Орошение верхней решетки и омывание нисходящей части ленты требует определенного расхода воды, но поскольку из-за прекращения возврата песка в дробилку ее реже требуется промывать, общее потребление воды дробилкой сокращается: если сырье - рваный камень, то на 10...15%, а если валунно-гравийно-песчаная смесь, то на 20...30%. Вода, подаваемая в омыватель, исполнив свою задачу по удалению прилипшего к ленте песка, не пропадает далее бесполезно, но еще и служит для повышения эффективности рассева продукта и транспортировки мелкой фракции.
Опыт эксплуатации предложенного устройства показал, что долговечность решеток-классификаторов, измеряемая объемом прошедшего продукта, в 4-5 раз выше, чем у точно таких же, но установленных в механических грохотах. Это объясняется тем, что зерна щебня в процессе рассева проходят по решетке только один раз и в одном направлении. Кроме того, возможно, вода играет роль смазки.
Еще одним достоинством настоящего предложения является то, что оно может быть применено для модернизации уже действующих дробилок, не только без переделок их внутреннего устройства, но и практически без остановки основного производства. Трудоемкость изготовления рассеивающего устройства в условиях карьера, то есть простейшим инструментом, не превышает четырех человеко-дней для дробилки производительностью 20 кубометров в час. Трудоемкость присоединения такого устройства к дробилке не превышает двух человеко-часов.