Электрогидравлическая дробилка для переработки бетонных отходов
ELECTRO-HYDRAULIC CRUSHER FOR CONCRETE WASTE RECYCLING

Изобретение относится к оборудованию для дробления и измельчения различных материалов с использованием электрогидравлического эффекта и может быть применено в строительной и других отраслях промышленности.
Известна электрогидравлическая установка (патент RU 2090265, опубл. 20.09.1997), которая содержит корпус с электродами и расположенные под ними разгрузочную решетку и лоток, введены дополнительные наклонные решетчатые лотки с раздельным отводом фракций, выделяющихся на каждом лотке. Решетки выполнены наклонными с выходными отверстиями в нижней части, размещенными в зоне выхода дробленого материала для его фракционирования. Задачей изобретения является снижение энергозатрат.
Недостатком установки является наличие зон, удаленных от оси разряда, в которых дробление щебня практически не происходит. Замена разгрузочной решетки, если требуется дробить щебень через решетку с ячейками другого размера, обслуживание и ремонт установки сопряжены с ее полной остановкой, разгрузкой большого количества щебня и воды из рабочей полости.
Известна электрогидравлическая дробилка с разделением продукта по фракциям (патент RU 2317856, опубл. 27.02.2007), которая содержит конвейер, корпус с электродами и дробильную решетку и, по меньшей мере, одну наклонную решетку-классификатор с лотками и приспособлениями для отвода разделенного по фракциям продукта, устройство для смывания водой нисходящей части ленты конвейера, установленное у выходного конца конвейера. Решетки-классификаторы с лотками и приспособлениями для отвода разделенного по фракциям продукта скреплены с дробилкой и установлены под выходным концом конвейера. Электрогидравлическая дробилка обеспечивает упрощение обслуживания рассеивающего устройства, создает возможность разделения продукта на более чем две фракции, распределение фракций готового продукта по накопительной площадке, сокращение расхода воды и предотвращение потерь песка, уменьшение достаточной длины конвейера.
Известна электрогидравлическая дробилка (патент RU 2259235, опубл. 27.08.2005) содержащая дробильную камеру с рабочими электродами и решеткой, загрузочный бункер, наклонные приемные лотки и наклонный конвейер с кожухом, соединенный с нижней частью приемных лотков. Общее основание для дробильной камеры и конвейера выполнено в виде жесткой рамы с проемом под конвейером, опора нижней части конвейера выполнена с возможностью поворота конвейера в вертикальной плоскости. В рабочем положении нижняя часть кожуха конвейера находится ниже опорной поверхности общего основания. Изобретение позволяет уменьшить габариты дробилки, облегчить извлечение конвейера из кожуха, снизить капитальные затраты на подготовку рабочей площадки для дробилки в карьере.
Известна многоэлектродная электрогидравлическая дробилка (патент RU 2259885, опубл. 10.09.2005), которая содержит дробильную камеру, решетку, над которой установлены рабочие электроды, и общее для продукта дробления от всех электродов приемное устройство, расположенное под решеткой, при этом в продольном направлении решетка составлена, по меньшей мере, из двух отдельных секций, с различными площадями проходных отверстий, отличающихся друг от друга в 1,4 … 9 раз. Дробилка позволяет приготовить щебень с заданным фракционным составом и минимальным содержанием лещадных зерен при наивысшей производительности дробилки.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является электрогидравлическая дробилка (патент RU 2533020, опубл. 20.11.2014), которая содержит дробильную камеру в виде загрузочного бункера, в котором происходит операция дробления, с расположенными в нем рабочими электродами и опорной решеткой, наклонные приемные лотки, установленные под решеткой, и установленный на опорах наклонный конвейер с кожухом. Электрогидравлическая дробилка обеспечивает возможность переработки железобетонных отходов и иных строительных отходов, содержащих металлические элементы, и обогащения железных руд.
Общим недостатком вышеуказанных дробилок, из-за которого на сегодняшний день не выпускается ни одной промышленной установки подобного вида, является изменение свойств рабочей жидкости в процессе дробления материала, меняющих ее электрические свойства и механические свойства. Непосредственно перед пробоем жидкого диэлектрика наблюдается расслоение жидкости. Все это приводит к изменению плотности, диэлектрической проницаемости среды, удельной электропроводности.
От величины удельной электропроводности зависит ряд характеристик электрического разряда, например, электрический КПД. В качестве наиболее часто применяющейся рабочей жидкости используется вода. Так, изменение удельного сопротивления воды от 100 до 1 Ом⋅м, приводит к уменьшению электрического КПД от значения близкого 1 до величины 0,01. В свою очередь электрический КПД связан с длиной разрядного промежутка. Поэтому либо предлагается вести обработку в потоке рабочей жидкости, что требует сложной трубопроводной системы, затрат большого количества рабочей жидкости, ее постоянной очистки. Либо в процессе дробления периодически вручную менять электрические параметры для стабилизации работы установки. Кроме того, наблюдается быстрый износ рабочих органов - электродов.
Технической проблемой является создание компактной, эффективной, простой в обслуживании электрогидравлической дробилки, лишенной указанного недостатка существующих дробилок и обеспечивающей получение щебня заданного фракционного состава.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении производительности, упрощении настройки параметров и обслуживании электрогидравлической дробилки для переработки бетонных отходов.
Технический результат достигается тем, что электрогидравлическая дробилка для переработки бетонных отходов, содержащая загрузочный бункер, дробильный реактор с классификационной решеткой, приемный контейнер, рабочий электрод, согласно изобретению снабжена ленточным конвейером, посредством которого исходный материал засыпается в загрузочный бункер, наклонный шнековый конвейер, соединенный с нижней частью приемного контейнера и расположенный в герметичном корпусе, а дробильный реактор выполнен с разрядной камерой, при этом электрогидравлическая дробилка дополнительно содержит автоматический манипулятор перемещения рабочего электрода в разрядной камере, выполненный в виде шагового актуатора.
Это позволяет автоматически поддерживать заданный режим работы дробилки, увеличивая время непрерывной работы в заданном режиме и, как следствие, повышает среднюю производительность дробилки, экономит расход рабочей жидкости и электроэнергии.
На чертеже представлена заявляемая электрогидравлическая дробилка, состоящая из загрузочного бункера 1, в который засыпается исходный материал, ленточного конвейера 2, дробильного реактора 3 с разрядной камерой (не показана чертеже), автоматического манипулятора 4 с электродом, установленного на крышке реактора и датчиков 5 уровня рабочей жидкости. В нижней части реактора 3 установлена заземленная классификационная решетка (не показана на чертеже). Предпочтительно, реактор 3 выполнен в форме перевернутой усеченной пирамиды. Электрогидравлическая дробилка также содержит приемный контейнер 6, куда попадает раздробленный материал и систему выгрузки готовой продукции, состоящей из наклонного шнекового конвейера 7, соединенного с нижней частью приемного контейнера 6 и расположенного в герметичном корпусе. На крышке дробильного реактора находится шаговый актуатор (не показан на чертеже), закрепленный при помощи кронштейна (не показан на чертеже). Актуатор подключен к системе управления дробилкой. В представленном варианте электрогидравлическая дробилка так же содержит систему циркуляции рабочей жидкости, например, технической воды, состоящую из трубопроводов (на чертеже не указаны), циркуляционного насоса (на чертеже не указан) и устройства для очищения рабочей жидкости (на чертеже не указано), и отстойника 8. Заявляемое изобретение работает следующим образом.
Исходный материал засыпается в загрузочный бункер 1 и с помощью ленточного конвейера 2 поступает в дробильный реактор 3 с рабочей камерой, заполненный рабочей жидкостью. Исходный материал, продвигаясь вместе с водой сверху вниз по дробильному реактору 3, попадает в зону действия высоковольтного электрического разряда, между рабочим разрядником (не показан на чертеже) и классификационной решеткой (не показана на чертеже) в разрядной камере (не показана на чертеже), расположенной внизу дробильного реактора 3. Подвергается воздействию действующих факторов электрогидравлического эффекта (высокие и сверхвысокие давления, сопровождаемые кавитационными явлениями в жидкости, возникающие в момент самого электрического разряда). Воздействия факторов электрического разряда в рабочей жидкости приводят к разрушению исходного материала до фракции способной пройти сквозь классификационную решетку, которая выполнена с отверстиями, размер которых соответствует заданной фракции щебня. Дробление исходного материала происходит до тех пор, пока все его частицы не пройдут сквозь классификационную решетку. Сверхвысокие давления при дроблении исключают при этом засорение классификационной решетки. В процессе эксплуатации чистка решетки не требуется.
Далее раздробленный материал попадает в приемный контейнер 6, а через него в систему выгрузки готовой продукции. Датчики 5, установленные на крышке дробильной камеры 3, обеспечивают постоянный уровень рабочей жидкости в системе. Автоматический манипулятор 4 по заданной программе обеспечивает необходимый режим работы дробилки. Для перемещения электрода используется шаговый актуатор. Актуатор с помощью специального переходника позволяет перемещать электрод в вертикальном направлении по сигналу с управляющего узла блока системы управления дробилки.
Актуатор представляет собой шаговый двигатель с удлиненным валом с резьбой (винтом). Вал существенно удлинен (в соответствии с необходимой длиной хода) и на него нанесена резьба. При вращении ротора двигателя и винта актуатора вдоль него перемещается внешняя гайка, выполненная из полимерных материалов. Преобразование вращательного движения в поступательное осуществляется с помощью гайки, перемещающейся вдоль винта-вала двигателя. Сам винт линейного перемещения не выполняет. При использовании такого шагового актуатора можно сразу подбирать исполнение, характеристики которого удовлетворяют заданным требованиям. При вращении каждый оборот вала двигателя соответствует линейному перемещению актуатора, равному шагу его винта. При выполнении дискретного углового перемещения вала двигателя происходит линейное перемещение, которое зависит от величины шага винта. Поскольку заданный программой алгоритм работы актуатора должен предусматривать несколько режимов скоростей, определено максимальное усилие для всех режимов, и выбран актуатор с шаговым двигателем. Подбор параметров актуаторов должен быть сделан с учетом того, что, так как 200 шагов соответствуют одному полному обороту, то минимальное угловое перемещение вала составляет 0,1125°. В этом случае погрешность шага винта не будет превышать 0,015 мм.
Далее готовый материал шнековым транспортером подается в грузовую тележку 9 и отвозится в место хранения.
Система циркуляции рабочей жидкости очищает отработанную рабочую жидкость и поддерживает уровень воды в дробилке, обеспечивающий стабильную работу рабочего разрядника.
Особенностью данной электрогидравлической дробилки является то, что разряды происходят в небольших объемах в разрядной камере на стыке сегментов, а роль отрицательного электрода играет классификационная решетка, установленная в нижней части разрядной камеры. Такое положение разрядной камеры на стыке сегментов позволяет организовать оптимальное распределение дробимого материала в зоне разряда.
Форма и продолжительности импульса тока в разрядном канале подбираются по специальной программе автоматически за счет перемещения электрода в разрядной камере. Фракционный состав регулируется при необходимости установкой разных классификационных решеток в разрядной камере, в зависимости от требуемого соотношения фракций в готовом продукте.
Оптимальная производительность системы в пересчете на один разряд для каждого дробимого материала есть величина постоянная, при неизменных электрических параметрах рабочей жидкости. Если эти параметры меняются, то меняется и производительность, а также срок службы электродов, характер воздействия. Применение автоматического перемещения электрода для регулирования величины разрядного промежутка в процессе дробления, увеличивает время работы дробилки до остановки с целью регулирования режима работы или смены отработанного электрода.
Таким образом, заявленное изобретение обеспечивает повышение производительности, упрощение настройки параметров и обслуживание электрогидравлической дробилки для переработки бетонных отходов.