КОПЕР ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛОЛОМА И ШЛАКА (ВАРИАНТЫ)
SCRAP BREAKER FOR CRUSHING METAL SCRAP AND SLAG (VERSIONS)

Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при переработке вторичных черных и цветных металлов на предприятиях, перерабатывающих лом, в копровых цехах металлургических заводов для разделки лома и шлаковых отходов и при авторециклинге.
Известно устройство для дробления лома (см. авт. свид. №1593801 А1, МКИ B23D 31/00), содержащее подвижную и неподвижную траверсы и установленные на них ломатели, с сечением в форме трехлучевой звезды.
Недостатком устройства является его низкая эффективность при дроблении стального лома и крупных кусков шлакометаллических смесей.
Ближайшим аналогом заявляемого устройства как по технической сущности, так и по достигаемому результату, является копер по авторскому свидетельству №1409419 А1, МКИ4 B23D 31/00, 1988 г. Копер содержит раму, ударный груз с подъемным механизмом и бойное место.
Недостатком устройства является недостаточная энергия удара и как следствие низкая эффективность работы при процессе разрушения, так как большая часть энергии поглощается фундаментом и расходуется на его разрушение. На необходимость увеличения энергии при разрушении металлолома указано в работе Gert Schubert. Mechanische Zerkleinerung der Guβeisenschrotte. Teil II: Zerkleinerung in Fallwerken, Neue Hütte, №7, 1975, S.428-435. Однако копры используют уже с массой ударного груза до 10-20 тонн и высотой подъема до 20 м, дальнейшее увеличение этих параметров значительно увеличивает стоимость оборудования, что делает его применение невозможным.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении эффективности процесса разрушения массивов металлолома и шлака.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности процесса разрушения массивов металлолома и шлака за счет того, что удар по заготовке наносится одновременно несколькими грузами с различными направлениями движения. Кроме того, подвергаемая разрушению заготовка, может быть присоединена к одному из грузов и перемещаться совместно с ним до столкновения с другими грузами. Грузы можно использовать различной массы, например, принимать массу одного груза равной массе второго груза совместно с заготовкой для уменьшения энергии диссипации в конструкции фундамента и копра.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в копере для разрушения металлолома и шлака, содержащем раму и разрушающий механизм, включающий ударный груз с механизмом его подъема и бойное место, согласно изобретению разрушающий механизм выполнен в виде маятниковых рычагов, установленных с возможностью вращения относительно общей оси, которая совпадает с осью их качения, на концах которых закреплены ударные грузы, механизм подъема ударных грузов выполнен в виде цепного конвейера или с электромагнитными захватами.
Согласно второму варианту ударные грузы снабжены роликами, а копер дополнительно содержит направляющие, форма которых соответствует траекториям движения ударных грузов. Направляющие выполнены в виде рельс.
Целесообразно выполнять разрушающий механизм в виде ударных грузов, установленных на маятниковых рычагах с возможностью вращения относительной общей оси, т.к. этим достигается технический результат, а именно в момент нанесения удара ударными грузами во взаимно перпендикулярных направлениях, заготовка остается в равновесии и вся энергия, прикладываемая ударными грузами, направлена на разрушение заготовки. Чтобы повысить производительность процесса разрушения, ударные грузы могут быть выполнены с клиновыми участками, которые при встречном движении грузов углубляются в заготовку, осуществляя ее деформирование и разрушение.
Использование механизма подъема в виде цепного конвейера и электромагнитных захватов необходимо для поднятия ударных грузов во взведенное состояние на одну высоту и фиксации их в этом положении.
Для массивных заготовок целесообразно использовать установку копра по второму варианту выполнения, что снизит нагрузку на рычаги, вследствие необходимости применения ударных грузов большой массы.
Выполнение направляющей по форме, соответствующей траектории движения ударных грузов, обеспечивает разрушение заготовки в запланированном месте, что повысит эффективность разрушения.
Кроме того, выполнение направляющих в виде рельс обеспечивает строгую фиксацию траектории перемещения ударных грузов и уменьшение контактных поверхностей трения.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен копер для разрушения металлолома и шлака по первому варианту; на фиг.2 - копер для разрушения металлолома и шлака по второму варианту.
Копер для разрушения металлолома и шлака содержит раму 1 в виде металлоконструкции, включающей общую ось вращения 2 маятниковых рычагов 3 и 4. На маятниковых рычагах 3 и 4 установлены ударные грузы 5 и 6 соответственно, которые движутся при работе относительно оси вращения 2. Рабочие поверхности грузов 5 и 6 выполнены клиновыми. Ударные грузы 5 и 6 связаны с механизмом подъема, например, в виде цепного конвейера 7 и удерживаются в крайнем положении относительно вертикали 8 электромагнитным захватом 9. Бойное место копра выполнено в виде плиты 10 из немагнитного материала, на которую устанавливают заготовку металлолома или шлака 11.
Выполнение копра по второму варианту аналогично, за исключением того, что ударные грузы 5 и 6, и плита 10 снабжены роликами 12 и установлены на направляющих 13, которые выполнены, например, в виде рельс.
о
Копер работает следующим образом. Заготовку 11 устанавливают на плите 10, при этом груз 5 на рычаге 3 повернут вокруг оси 2 относительно вертикали 8 на угол α=5÷15°, так же как и груз 6 на рычаге 4, чтобы они не препятствовали установке заготовки 11 на плиту 10. Заготовку 11 можно закрепить легкими прижимами либо расположить на плите 10 свободно. Далее при помощи цепного конвейера 7 производят подъем грузов 5 и 6 на рычагах 3, 4 вращением их вокруг общей оси 2 относительно вертикали 8 на угол α=60÷90°, после чего общая энергия двух грузов 5 и 6 будет равна
где Е - энергия грузов, Дж;
m - масса грузов 5 и 6, кг;
2
g - ускорение свободного падения, м/с;
R - длина рычагов 3 и 4, соответствующая радиусу движения грузов, м;
о
α- угол отклонения рычага от вертикали.
Освобождение грузов 5, 6 осуществляется отключением тока в электромагнитных захватах 9, и происходит падение грузов 5, 6. При этом они наносят удар по заготовке 11 в противоположных направлениях (или близких к этому, под углами до 5÷10°). При встречном движении клиновые участки ударных грузов внедряются в заготовку 11, осуществляя ее деформирование и разрушение. При необходимости, последняя операция повторяется многократно вплоть до разрушения заготовки 11 на два (или большее количество) кусков. В заключение остатки разрушенной заготовки удаляют с плиты 10.
2
2
1
2
3
Во втором варианте при расположении грузов на роликах 12, они скатываются по направляющим 13 и сталкиваются с заготовкой 11. Используемые в этом случае направляющие строго фиксируют траекторию движения, минимизируя ее величину, и, следовательно, дополнительные потери энергии. В то же время рядом с грузом 5 массой m можно установить заготовку 11 на плите 10, снабженной роликами 12, укрепив ее легкими захватами. Если масса заготовки 11 - m, то масса груза 6 должна быть равной m=m+m, чтобы обеспечить равенство импульса
,
1
где m - масса ударного груза 6, кг;
2
m - масса заготовки 11, кг;
3
m - масса ударного груза 5, кг;
1
2
V, V - скорости ударных грузов 5 и 6, м/с;
;
где h - высота подъема груза, м;
2
g - ускорение свободного падения, м/с.
Данный вариант обеспечивает уменьшение потерь энергии на совместное движение грузов при их подъеме и после удара.
Использование второго варианта выполнения копра целесообразно при разрушении металлолома и шлака массой порядка 1200±100 кг. В случае отклонений массы заготовки от оптимальной, необходимо скорректировать ее с применением механических средств воздействия.
Для крупных заготовок можно осуществить ударное их нагружение не двумя, а четырьмя грузами (во взаимно перпендикулярных направлениях), либо использовать большее число грузов. Можно наносить удары грузами не только за счет их падения, но перемещая их принудительно двигателями (пневмоцилиндрами, типа молотов) перемещая грузы навстречу друг другу.
Конструкция обеспечивает достижение технического результата, определяемого повышением эффективности разделения заготовок за счет реализации их нагружения ударом нескольких грузов, которые перемещаются на встречу друг другу, благодаря чему энергия удара увеличивается по меньшей мере в два раза.
Устройство находится на стадии технического предложения.