Конусная инерционная дробилка с приспособлением для фиксации дебаланса
CONICAL INERTIA CRUSHER WITH DEVICE FOR FIXATION OF DEBALANCE

Изобретение относится к области тяжелого машиностроения, к дробильному измельчительному оборудованию, в частности к конусным дробилкам, и может быть использовано в технологических процессах строительной и горно-обогатительной отраслей промышленности.
Из уровня техники известно, что конусная инерционная дробилка содержит корпус с наружным конусом и размещенным внутри него внутренним дробящим конусом, обращенные друг к другу поверхности которых образуют камеру дробления. На главном приводном валу внутреннего дробящего конуса установлен дебаланс приводимый во вращение трансмиссией. При вращении дебаланса создается центробежная сила, заставляющая внутренний конус обкатываться по наружному конусу без зазора, если в камере дробления нет перерабатываемого материала (на холостом ходу); или через слой дробимого материала.
Для соблюдения динамического равновесия конструкция дробилки содержит противодебаланс, иначе говоря дополнительный неуравновешенный дебаланс, который устанавливается в противофазе к дебалансу, и генерирует свою собственную центробежную силу, направленную противоположно центробежным силам внутреннего дробящего конуса и его дебаланса. Упомянутые силы компенсируют друг друга, что приводит к снижению вибрационных нагрузок на элементы дробилки. Из камеры дробления дробимый материал под действием собственного веса попадает в зону выгрузки.
Усовершенствованная конструкция конусной инерционной дробилки известна из изобретения «Конусная инерционная дробилка с модернизированным приводом», патент РФ на изобретение №2587704, приоритет 13.03.2015.
Одной из задач является обслуживание конусной дробилки. По мере износа брони дробящего конуса, требуется ее замена. Для этих целей дробильный агрегат разбирается начиная с верхних элементов конструкции. Внутренний дробящий конус с главным валом, с установленной на конусе броней, необходимо полностью извлечь из корпуса дробилки. После этого необходимо демонтировать изношенную броню, установить новую броню. После чего необходимо вернуть дробящий конус на прежнее место так, чтобы главный вал занял свое место во втулке дебаланса.
Перед началом такого сервисного обслуживания, дробимый материал полностью выдрабливается из агрегата, дробилка останавливается. При этом внутренний дробящий конус вместе с главным валом, который установлен во втулке дебаланса, останавливается в любом случайном положении. Главный вал может оказаться под определенным углом наклона от вертикальной оси дробилки, так как находится под действием веса дебаланса. Это обусловлено особенностями конструкции конусных инерционных дробилок.
Для целей сервисного обслуживания дробилки, необходимо обеспечить безопасное извлечения внутреннего дробящего конуса с главным валом, и возвращение его на место. Для этого необходимо привести главный вал внутреннего дробящего конуса, втулку дебаланса и собственно дебаланс в строго вертикальное положение, в соответствии с вертикальной осью дробилки. Необходимо зафиксировать дебаланс в вертикальном положении, удерживать дебаланс от опрокидывания при вынутом конусе и сохранять в этом положении до возврата конуса на рабочее место.
Для достижения этой цели необходимо использовать специальные устройства, предназначенные для центрирования и для фиксации дебаланса.
Известны различные устройства и приспособления, предназначенные для решения упомянутых задач.
Известно изобретение по патенту РФ №2665104 «Конусная дробилка с устройством для фиксации дебаланса», приоритет 06.07.2017, которое принимается за прототип.
Согласно этому изобретению конусная дробилка известной конструкции дополнительно оборудуется специальным устройством для удержания главного вала в центральном положении. На корпусе конусной дробилки известной конструкции устанавливается устройство для фиксации дебаланса - фиксатор, который как показано на фигуре 4, включенной в комплект описания прототипа, состоит из следующих элементов. Два рычага соединены между собой дистанционной вставкой, каждый из рычагов оканчивается цилиндрическим пальцем. Рычаги опираются на стойку фиксатора, которая располагается между рычагами, так чтобы рычаги располагались между верхним и нижним ползунами. Рычаги удерживаются на стойке при помощи верхнего и нижнего ползунов, перемещающихся вдоль шпильки. Шпилька удерживается на стойке посредством верхнего и нижнего креплений шпильки. Шпилька имеет разнонаправленную резьбу с одинаковым шагом, так что при вращении шпильки в одну сторону верхний и нижний ползуны двигаются или навстречу друг другу, а при вращении шпильки в другую сторону - в противоположном друг от друга направлении. Ползуны двигаются с одинаковой скоростью. В дебалансе выполняются два специальных приемных отверстия под пальцы, отвечающие им по диаметру и глубине. Отверстия в дебалансе должны быть выполнены на высоте, расположенной в рабочем диапазоне перемещения рычагов.
Устройство работает следующим образом: после остановки дробилки и выгрузки готовой продукции начинается установка фиксирующего устройства на дробилку, в створе сервисного люка. Сначала дебаланс поворачивается в определенное положение. Затем, болты удерживающие люк на корпусе, откручиваются, люк демонтируется, открывая доступ к внутреннему рабочему пространству. Затем начинается монтаж фиксатора. Для этого, стойка фиксатора закрепляется на корпусе дробилки, в створе специального сервисного люка. Рычаги устанавливаются в дебаланс, и поскольку дебаланс находится под углом наклона α от вертикальной оси дробилки, то рычаги оказываются под углом α к горизонтальной плоскости. Между рычагами помещается стойка фиксатора так, чтобы рычаги оказались между ползунами. Стойка фиксатора закрепляется на корпусе дробилки, в створе сервисного люка.
После приводится во вращение шпилька, имеющая разнонаправленную резьбу, которая в свою очередь приводит в движение ползуны, которые постепенно смещаются по направлению друг к другу таким образом, чтобы рычаги были зажаты между ползунами. Конструкция шпильки в сборе с креплениями шпильки, которые удерживают ее на стойке, реализована таким образом, что обеспечивает не только собственно фиксацию рычагов на стойке, но именно фиксацию их в строго горизонтальном положении.
Дебаланс, жестко связанный с рычагами, следует за их перемещениями, и также оказывается зафиксированным в определенном положении. Поскольку главный вал расположен во втулке дебаланса, то он изменяет свое положение в пространстве вместе с самим дебалансом. Когда рычаги оказываются в строго горизонтальном положении, то главный вал занимает строго вертикальное положение, в соответствии с вертикальной осью дробилки. После жесткой фиксации дебаланса, связанной с ним втулки дебаланса, и приведения главного вала в положение, совпадающее с вертикальной осью дробилки, главный вал вместе с внутренним дробящим конусом может быть свободно поднят вверх и извлечен из втулки и из дробилки.
Прототип имеет следующие недостатки.
Основные части фиксатора не находятся в дробилке все время, их необходимо монтировать каждый раз перед использованием, и демонтировать после использования. Для монтажа/демонтажа фиксатора необходимо отвинтить большое количество болтов и снять крышку люка.
При снятом люке, дробилка остается открытой, на длительное время необходимое для обслуживания. Вследствие этого, во внутреннее рабочее пространство масляного тумана проникает грязь и пыль, что приводит к загрязнению масла и ухудшению рабочих характеристик. Поэтому, для предотвращения этого, необходимо закрывать внутренне пространство временными заглушками.
Между применениями элементы фиксатора необходимо хранить отдельно от дробилки.
Эти недостатки создают значительные неудобства в условиях реальной эксплуатации дробильного оборудования. Таким образом, предложенное в прототипе решение оказывается на практике излишне сложным и недостаточно надежным.
На основании сказанного выше, целью настоящего изобретения является создание конструкции для фиксации дебаланса дробилки, которая одновременно удовлетворяла бы следующим основным условиям.
Во-первых, система крепления должна выполнять функцию жесткого фиксирования дебаланса при вынутом главном вале, и обеспечивать строго вертикально положение главного вала дробилки.
Во-вторых, устройство фиксации должно вписываться в конкретную конструкцию конусной инерционной дробилки с модернизированным приводом в виде дисковой муфты. Оно должно быть компактным и занимать место, оставленное для него в пространстве корпуса дробилки.
В-третьих, необходимо создать такой фиксатор, который бы являлся постоянной частью конструкции дробилки, не требовал демонтажа между применениями, не требовал открытия и снятия люка; и при этом не мешал бы основной работе агрегата.
Одновременное достижение указанных целей сделает устройство простым и надежным в использовании.
Поставленные цели достигаются в настоящем изобретении.
Конусная инерционная дробилка с приспособлением для фиксации дебаланса, которая содержит опертый на фундамент через эластичные амортизаторы корпус, наружный конус и размещенный внутри него на сферической опоре внутренний дробящий конус, образующие между собой камеру дробления,
на приводном валу внутреннего дробящего конуса с помощью втулки скольжения смонтирован дебаланс с возможностью регулировки его центра тяжести относительно оси вращения,
втулка скольжения дебаланса соединена с трансмиссионной дисковой муфтой, которая соединена с зубчатым колесом и противодебалансом, которые в свою очередь установлены на втулку скольжения таким образом, что упомянутые зубчатое колесо, противодебаланс и втулка скольжения образуют единый подвижный «динамический узел», который через опорный диск установлен на опертую на фланец неподвижную ось вращения,
фланец жестко закреплен в донной части корпуса дробилки,
а корпус дробилки имеет по крайней мере один сервисный люк на уровне расположения дебаланса, в створе которого имеется приспособление для фиксации дебаланса;
отличающаяся тем, что
приспособление для фиксации включает
центральную и две боковые трубки, соединенные между собой двумя несущими перемычками,
направляющие трубки, закрепленные на корпусе и соединенные между собой двумя направляющими перемычками,
причем центральная и боковые трубки вставлены в соответствующие направляющие трубки с возможностью продольного перемещения в них;
на дебалансе установлен кронштейн с тремя коническими фиксаторами, расположение которых в вертикальной плоскости повторяет расположение направляющих трубок;
а в крышке люка имеется отверстие с установленной резьбовой втулкой, в которую вставлен ходовой винт и закреплен при помощи гайки.
Конусная инерционная дробилка имеет следующие дополнительные отличия.
Конусная инерционная дробилка отличающаяся тем, что центральная и боковые трубки соединены между собой несущими перемычками, расположенными по краям трубок, а направляющие трубки соединены между собой направляющими перемычками, расположенными по краям направляющих трубок.
Конусная инерционная дробилка отличающаяся тем, что направляющие перемычки и несущие перемычки имеют одинаковый профиль кривизны.
Конусная инерционная дробилка отличающаяся тем, что направляющие трубки расположены перпендикулярно центральной оси дробилки.
Конусная инерционная дробилка отличающаяся тем, что центральная и боковые трубки имеют одинаковую длину и одинаковый наружный диаметр, равный внутреннему диаметру направляющих трубок, при этом три направляющие трубки имеют одинаковые диаметры и одинаковую длину, меньшую чем длина центральной трубки.
Конусная инерционная дробилка отличающаяся тем, что со стороны центральной трубки, обращенной к люку, имеется цилиндрическая внутренняя заглушка с внутренней резьбой, соответствующей наружной резьбе ходового винта, а с другой стороны центральной трубки имеется заглушка с полостью, соответствующей форме конического фиксатора.
Конусная инерционная дробилка отличающаяся тем, что внутри центральной трубки установлен ползун на пружине для фиксации ходового винта.
Конусная инерционная дробилка отличающаяся тем, что боковые трубки с каждой стороны имеют заглушки с полостью, соответствующей форме конического фиксатора.
Конусная инерционная дробилка отличающаяся тем, что на крышке люка со стороны внутренней полости дробилки, установлены два конических фиксатора, расположение которых в вертикальной плоскости повторяет расположение боковых трубок.
Конусная инерционная дробилка отличающаяся тем, что фиксатор находится в холостом положении когда центральная и боковые трубки расположены вплотную к крышке люка, а фиксаторы находятся в заглушках боковых трубок.
Конусная инерционная дробилка отличающаяся тем, что фиксатор находится в рабочем положении, когда центральная и боковые трубки находятся вплотную к кронштейну дебаланса, конические фиксаторы расположены в заглушках трубок, а дебаланс, втулка дебаланса и установленный в ней главный вал дробилки занимают строго вертикальное положение, соответствующее вертикальной оси дробилки.
Существо настоящего изобретения поясняется следующими фигурами.
На фиг. 1 показана схема конусной инерционной дробилки в поперечном разрезе с установленным фиксатором в холостом положении.
На фиг. 2 показана схема конусной инерционной дробилки в поперечном разрезе с установленным фиксатором в рабочем положении.
На фиг. 3 показана схема конусной инерционной дробилки в поперечном разрезе с фиксатором в рабочем положении.
На фиг. 4 показана схема конусной дробилки с зафиксированным дебалансом.
На фиг. 5 показано взаимное расположение элементов фиксатора по отношению к элементам дробилки.
На фиг. 6 представлено строение фиксатора в разрезе.
Изобретение конструктивно реализовано следующим образом.
Как показано на фиг. 1, корпус 1 установлен на фундамент 9 через эластичные амортизаторы 10. Наружный конус 2 и внутренний дробящий конус 3, на который установлена внутренняя дробящая броня 15, образуют между собой дробящую камеру. Внутренний дробящий конус 3 оперт на сферическую опору 4. Наружный конус 2 жестко закреплен в регулировочном кольце. Сверху установлен приемный бункер, в который подается дробимый материал. На главном валу 5 внутреннего дробящего конуса 3 установлена втулка скольжения дебаланса 12 и дебаланс 6. Втулка соединена с трансмиссионной муфтой 13. Трансмиссионная муфта 13 соединена с «динамическим узлом», включающим зубчатое колесо 20, противодебаланс 11 и втулку скольжения 14. «Динамический узел» установлен на неподвижную ось вращения 23 через опорный диск, с возможностью вращения вокруг нее. Ось вращения 23 включает фланец, который жестко закреплен в донной части корпуса 1 при помощи крепежных болтов. Ось вращения 23 и фланец могут быть выполнены как две разные детали, жестко соединенные друг с другом, или как одна цельная деталь, выполняющей роль несущей неподвижной опоры для подвижного «динамического узла». «Динамический узел» в свою очередь соединен через зубчатое колесо 20 и шестерню 19 с узлом приводного вала 17 через который передается крутящий момент от двигателя.
На корпусе 1 дробилки, в створе люка 25, установлено приспособление для фиксации дебаланса - фиксатор 16 .
В крышке люка 25 имеется отверстие с установленной резьбовой втулкой 27.
Ходовой винт 34 вставляется в отверстие и закрепляется в резьбовой втулке 27 при помощи гайки 26, как показано на Фиг. 3
Фиксатор 16, как показано на фиг. 6, включает центральную трубку 31, и две боковые трубки 37, каждая из которых вставлена в соответствующую ей направляющую трубку 32. Трубки вставлены друг в друга по скользящей посадке с гарантированным зазором.
Центральная 31 и боковые 37 трубки соединены между собой несущими перемычками 38, расположенными по краям трубок.
Направляющие трубки 32 также соединены между собой направляющими перемычками 39, расположенными по краям трубок.
Профиль кривизны всех направляющих перемычек 39 и всех несущих перемычек 38 одинаковый.
Направляющие трубки 32 прикреплены изнутри к корпусу 1 перпендикулярно центральной оси симметрии дробилки, и предназначены для фиксации центральной 31 и боковых 37 трубок в определенном положении внутри дробилки с возможностью их продольного перемещения.
Фиксатор 16 должен быть расположен таким образом, чтобы в рабочем цикле дробилки он не соприкасался с дебалансом 6 в точке его наибольшего отклонения от центральной оси дробилки, то есть не мешал его работе; а в нерабочем цикле выполнял функции фиксации дебаланса 6.
Центральная 31 и боковые 37 трубки имеют одинаковую длину и одинаковый наружный диаметр, равный внутреннему диаметру направляющих трубок 32.
Три направляющие трубки 32 имеют одинаковые диаметры и одинаковую длину, меньшую, чем длина центральной трубки 31.
С одной стороны центральной трубки 31, обращенной к люку 25, имеется цилиндрическая внутренняя заглушка 33 с резьбой 35, фиг. 6. Заглушка 33 предназначена для того, чтобы ходовой винт 34 мог войти внутрь центральной трубки 31, как это показано на Фиг. 3.
С другой стороны центральной трубки 31 имеется заглушка 30 с полостью, повторяющей форму конического фиксатора 21, чтобы он мог полностью войти внутрь трубки 31.
Внутри центральной трубки 31 установлен ползун 28 на пружине 29 для фиксации ходового винта 34.
Каждая боковая трубка 37 с каждой стороны имеет аналогичные заглушки 30, чтобы каждый конический фиксатор 22 и 24 мог полностью войти внутрь соответствующей ему боковой трубки 37.
На дебалансе 6 имеется специальный кронштейн 18 с тремя коническими фиксаторами 21 и 22, расположение которых в вертикальной плоскости повторяет расположение направляющих трубок 32, а следовательно центральной 31 и боковых 37 трубок.
На вертикальной плоскости крышки люка 25 со стороны внутренней полости дробилки, установлены два конических фиксатора 24, расположение которых в вертикальной плоскости повторяет расположение боковых трубок 37.
В собранном состоянии, ходовой винт 34 ввинчен до упора в центральную трубку 31, таким образом центральная трубка 31 плотно прилегает к крышке люка 25 с внутренней стороны, а конические фиксаторы 24 крышки люка входят в боковые трубки 37.
Изобретение работает следующим образом.
Дробимый материал полностью выдрабливается и выгружается, дробильный агрегат останавливается. Главный вал 5 при этом останавливается в любом случайном положении и оказывается под углом наклона к вертикальной оси дробилки, находясь под действием веса дебаланса, фиг. 1.
Обслуживающий персонал поворачивает дебаланс 6 вокруг своей оси таким образом, чтобы кронштейн 18 на дебалансе 6 был направлен строго к сервисному люку 25 и к фиксатору 16. В этом положении дебаланс 6 оказывается максимально отклоненным в сторону крышки люка 25.
Изначально фиксатор 16 находится в холостом положении, максимально отдаленном от дебаланса 6, и вплотную приближенном к крышке люка 25, а конические фиксаторы 24 полностью расположены в заглушках 30 соответствующих им боковых трубок 37. Ходовой винт 34 полностью вкручен в центральную трубку 31, его конец упирается в ползун 28.
Далее, для начала работы фиксатора, приводится во вращение ходовой винт 34, при помощи ручного или механизированного инструмента.
Ходовой винт 34 вращается в резьбе 35 заглушки 33 центральной трубки 31, благодаря чему собственно заглушка 33, центральная трубка 31 и жестко связанные с ней перемычками 38 боковые трубки 37 начинают продвижение от крышки люка 25 в сторону дебаланса 6.
При этом три направляющие трубки 32 остаются зафиксированными на месте, поскольку они жестко закреплены на корпусе 1.
В результате упомянутого выше продвижения, центральная 31 и боковые 37 трубки упираются в кронштейн 18 на дебалансе 6, как это показано на фиг. 3. При этом, центральная трубка 31 упирается в соответствующий ей конический фиксатор 21, а две боковые трубки 37 упираются в конический фиксатор 22, и каждый фиксатор постепенно входит в отведенную ему полость в заглушке соответствующей трубки.
Ходовой винт 34 продолжает вращение, соответственно центральная 31 и боковые 37 трубки продолжают движение, в результате трубки нажимают на дебаланс 6, заставляя его изменять свое положение.
Дебаланс 6 под нажимом трубок начинает движение и в конечном итоге занимает строго вертикальное положение, соответствующее центральной оси дробилки.
Поскольку главный вал 5 расположен во втулке дебаланса 12, то вал 5 изменяет свое положение в пространстве вместе с дебалансом 6.
Когда трубки 31 и 37 достигают такого положения, что втулка дебаланса 12 и размещенный внутри него главный вал 5 занимают строго вертикальное положение, в соответствии с вертикальной осью дробилки, дебаланс 6 оказывается жестко зафиксирован в вертикальном положении.
После жесткой фиксации дебаланса 6, связанной с ним втулки дебаланса 12, и приведения главного вала 5 в положение, совпадающее с вертикальной осью дробилки, главный вал 5 вместе с внутренним дробящим конусом 3 может быть свободно поднят вверх и извлечен из втулки 12 и из дробилки. При этом дебаланс 6 и втулка дебаланса 12 остаются зафиксированными на своем месте.
Длина центральной трубки 31 и боковых трубок 37, а также длина направляющих трубок 32, выбирается исходя из типоразмера и конфигурации корпуса конкретного дробильного агрегата.
Соотношение длины центральной 31 и направляющих 32 трубок выбирается таким образом, чтобы в холостом положении перемычка 38 упиралась в люк 25, а несущая и направляющая перемычки соприкасались друг с другом со стороны дебаланса 6 фиг. 1, а в зафиксированном положении они соприкасались со стороны люка 25, фиг. 3.
Запас прочности конструкции фиксатора 16 рассчитывается конкретно для каждого типоразмера дробилки и должен выдерживать соответствующий вес дебаланса 6.
Работа фиксатора 16 в обратном порядке происходит аналогично. Вал 5 сверху вставляется во втулку 12 и занимает свое рабочее положение. Ходовой винт 34 вращается в обратную сторону, центральная трубка 31 и связанные с ней боковые трубки 37 продвигаясь в сторону люка 25 отходят от дебаланса 6, конические фиксаторы 21 и 22 выходят из трубок. По мере продвижения трубок от дебаланса 6, главный вал 5 постепенно занимает положение, отклоненное от центральной оси дробилки и обусловленное действием веса дебаланса 6.
В конечном итоге, центральная 31 и боковые 37 трубки занимают изначальное холостое положение вплотную к крышке люка 25, конические фиксаторы 24 помещаются в соответствующие полости заглушек 30 боковых трубок 37, а ходовой винт 34 упирается в подпружиненный ползун 28 в полости центральной трубки 31. Дробильный агрегат готов к работе.
К преимуществам предложенной конструкции относится следующее.
Простота механической конструкции фиксатора, не содержащая электрических и/или гидравлических приводов.
Несъемный принцип конструкции фиксатора является его основным преимуществом. Фиксатор монтируется в корпусе дробилки однажды и навсегда, благодаря чему отсутствует необходимость монтировать /демонтировать фиксатор перед каждым использованием. Также исключается риск проникновения внутрь дробилки грязи и пыли, поскольку отсутствует необходимость открывать крышку люка.
Надежность фиксатора, обусловленная перечисленными выше факторами.
Низкая стоимость самого фиксатора, и его обслуживания.
Отсутствие специальных требований к обслуживающему персоналу.
Фиксатор может быть использован при производстве дробилок, для их первоначальной сборки.