Результат интеллектуальной деятельности: ГРОХОТ СТЕРЖНЕВОЙ

Изобретение относится к устройствам для грохочения пород, строительных материалов при подготовке к транспортировке, для выполнения дробильно-сортировочных операций, а также для классификации строительных материалов.

Известен барабанный грохот (а.с. СССР №613830, кл. B07B 1/22, 1976 г.), содержащий просеивающую поверхность, привод, загрузочное и разгрузочное приспособления.

Недостатком известного грохота является ограниченные технологические возможности из-за низкой производительности в виду слабой интенсивности смешивания, так как при вращении барабана имеет место скольжение грохотимой массы по внутренней поверхности барабана, забивание отверстий сит и необходимость дополнительных работ по их очистке, а также большие габариты грохота по длине.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является барабанный грохот (патент США №2804975, кл. 209-287, опубл. 1957 г.), включающий вращающийся цилиндрический барабан, загрузочные и разгрузочные приспособления, привод и механизм для сообщения колебательных движений барабану во время вращения.

Недостатком известного барабанного грохота являются низкие технологические возможности, сложность конструкции и эксплуатации.

Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей, упрощение конструкции и эксплуатации.

Техническое решение достигается тем, что в грохоте стержневом, содержащем вращающийся цилиндрический барабан, загрузочные и разгрузочные приспособления, привод и рабочий орган в виде механизма для сообщения колебательных движений барабану во время вращения, рабочий орган выполнен в виде не связанных между собой стержней-катков, смонтированных внутри цилиндрического перфорированного барабана с возможностью свободного вращения путем перекатывания внутри перфорированного цилиндрического барабана, но при этом ограниченных в продольном перемещении и изготовленных из направляющих элементов в виде трех прямоугольных полос, скрученных в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии, затем изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых под углом попеременно в противоположные стороны по надрезам, выполненным под углом 60° друг к другу, и к продольным кромкам полос с образованием по длине полосы равносторонних треугольников, расположенных попеременно в противоположные стороны, при этом полосы соединены под углом одна с другой по продольным кромкам с образованием по наружному периметру стержней катков трех ломаных винтовых линий основного направления и двух ломаных винтовых линий противоположного направления с шагом меньше, чем шаг ломаных винтовых линий основного направления, в точках излома которых расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого грохота стержневого.

Новизна предполагаемого изобретения заключается в том, что за счет выполнения рабочего органа в виде не связанных между собой стержней-катков, по наружному периметру которых образованы три ломаные винтовые линии основного направления и две ломаные винтовые линии противоположного направления с шагом, меньше чем шаг ломаных винтовых линий основного направления, в точках излома которых расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников увеличивается общая площадь контакта стержней-катков с перфорированной цилиндрической поверхностью вращающегося барабана и с частицами грохотимого материала, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что изготовление стержней- катков в виде направляющих элементов, расположенных по периметру стержней-катков по винтовым линиям, позволяет не только значительно увеличить длину контакта рабочих органов с внутренней цилиндрической поверхностью барабана, но и сообщить частицам грохотимого материала дополнительные перемещения вдоль винтовых линий, т.е. продольное перемещение вдоль оси барабана, и обеспечить их движение к выгрузному отверстию без дополнительных устройств.

Новизна обусловлена тем, что ввиду отказа от принудительного привода рабочих органов стержней-катков увеличиваются технологические возможности грохота стержневого.

Новизна обусловлена также тем, что за счет выполнения рабочих органов в виде не связанных между собой стержней-катков и увеличения мощности и частоты контактов многогранных винтовых поверхностей друг с другом и с частицами грохотимых материалов обеспечивается их интенсивное грохочение, что расширяет технологические возможности грохота стержневого.

Новизна обусловлена тем, что рабочий орган в виде стержней катков выполнен многозаходным, с тремя ломаными винтовыми линиями по наружному периметру стержней-катков, что обеспечивает транспортировку грохотимого материала от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении грохота стержневого.

Новизна заключается в том, что скручивание каждой полосы по надрезам со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, обеспечивает дополнительное искривление поверхности стержней-катков по периметру, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещения частиц грохотимых материалов в соседних участках вращающегося цилиндрического барабана, поэтому частицы материалов движутся по сложным траекториям, увеличивая число столкновений друг с другом и с перфорированными стенками перфорированного цилиндра, что интенсифицирует процесс грохочения и обеспечивает самоочистку.

Новизна заключается в том, что такое конструктивное оформление рабочего органа позволяет обеспечить осевое перемещение частиц грохотимого материала от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси вращения вращающегося перфорированного цилиндрического барабана, что упрощает эксплуатацию в связи с отсутствием уклона грохота.

Новизна обусловлена также тем, что форма поперечного сечения стержней-катков - неправильный четырехугольник, который по длине стержня-катка меняет не только свою форму и размеры сторон, но и их расположение относительно оси вращения, что нарушает стационарность движения частиц грохотимого материала и способствует интенсификации грохочения, при этом векторы скорости движения частиц грохотимого материала при транспортировки их от загрузке к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации грохочения и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что по периметру стержней-катков образованы три ломаные винтовые поверхности основного направления и две ломаные винтовые поверхности противоположного направления, что интенсифицирует процессы грохочения и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что ломаные винтовые поверхности по периметру стержней-катков основного и обратного направления, различные по размерам, усугубляют нарушение стационарности потоков движения частиц грохотимого материала и расширяют технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что при одних и тех же диаметрах вращающегося цилиндрического барабана в предлагаемой конструкции грохота стержневого три винтовые поверхности и винтовые линии основного направления направляют потоки частиц грохотимого материала от загрузки к выгрузке, а две винтовые поверхности и две ломаные винтовые линии противоположного направления направляют эти потоки в противоположном направлении, обеспечивая при этом не только их интенсивное грохочение, но и преимущественное движение частиц грохотимого материала от загрузки к выгрузке, так как винтовых поверхностей основного направления и ломаных винтовых линий больше (три), чем винтовых поверхностей и ломаных винтовых линий противоположного направления (два), поэтому длина пути прохождения частиц грохотимого материала по сравнению с известными конструкциями грохота значительно больше, что представляет возможность сократить габариты цилиндрического барабана как по длине, так и по диаметру, а также способствует интенсификации грохочения и расширяет технологические возможности.

Новизна заключатся также в том, что по периметру стержней-катков образованы направленные навстречу не только друг другу под углом, но и к оси их вращения плоские грани, что обеспечивает нарушение стационарности движения потоков частиц материалов цилиндрического перфорированного барабана, при этом скорость частиц грохотимого материала в каждой точке их потоков хаотически пульсирует, поэтому частицы материалов внутри цилиндрического перфорированного барабана совершают неустановившиеся беспорядочные движения по сложным траекториям, расширяют технологические возможности, обеспечивает самоочистку перфорированного барабана.

Новизна заключается в том, что скручивание каждой полосы по надрезам со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, обеспечивает дополнительное искривление поверхности стержней-катков по периметру, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещения частиц грохотимых материалов в соседних участках вращающегося цилиндрического барабана, поэтому частицы материалов движутся по сложным траекториям, увеличивая число столкновений друг с другом и с перфорированными стенками перфорированного цилиндра, что интенсифицирует процесс грохочения, и обеспечивает самоочистку.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что за счет выполнения рабочего органа в виде не связанных между собой стержней-катков, по периметру которых установлены направляющие элементы в виде многозаходных винтовых поверхностей увеличивается общая площадь контакта рабочих органов с частицами грохотимого материала, что обеспечивает расширение технологических возможностей.

Новизна заключается также в том, что изготовление стержней-катков в виде направляющих элементов, расположенных по периметру стержней-катков по винтовым линиям, позволяет не только значительно увеличить длину контакта рабочих органов с внутренней цилиндрической поверхностью барабана в зависимости от величины шага винтовых линий и количества заходов, но и сообщить частицам грохотимого материала дополнительные перемещения вдоль винтовых линий, т.е. их продольное перемещение вдоль оси барабана и обеспечить их движение к выгрузному отверстию без дополнительных устройств.

Новизна обусловлена также тем, что за счет выполнения рабочих органов в виде не связанных между собой стержней-катков и увеличения мощности и частоты контактов многогранных винтовых поверхностей друг с другом и с частицами грохотимых материалов обеспечивается их интенсивное грохочение, что расширяет технологические возможности грохота.

На фиг.1 изображен грохот стержневой, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - стержень каток, общий вид, вид спереди; фиг.4 - вид А на фиг.3; на фиг.5 - сечение С-С на фиг.3; на фиг.6 - часть одной из трех полос с разметкой прямых линий сгиба; на фиг.7 - сечение Б-Б фиг.6; на фиг.8 - часть одной из трех полос после скручивания в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной продольной оси; на фиг.9 - вид части одной из трех полос, изогнутой по винтовой линии в поперечном направлении и согнутой на оправке по надрезам со скошенными стенками; на фиг.10. - сечение Ф-Ф на фиг.9; на фиг.11 - выносной элемент 1 на фиг.3; на фиг.12 - сечение Е-Е на фиг.3; на фиг.13 - сечение Ж-Ж на фиг.3; на фиг.14 - сечение 3-3 на фиг.3; на фиг.15 - сечение К-К на фиг.3.

Грохот стержневой состоит из двух торцевых щек 1 (фиг.1) между которыми смонтирован цилиндрический перфорированный барабана 2. Грохот снабжен загрузочным 3 и разгрузочным 4 и 5 приспособлениями. На одной из щек имеется венцовая шестерня 6. Цилиндрический перфорированный барабана 2 установлен на опорных роликах 7. Грохот оборудован приводом 8 с шестерней 9, которая находится в зацеплении с шестерней 6. Внутри цилиндрического перфорированного барабана 2 смонтированы не связанные между собой стержни-катки 10 с возможностью свободного вращения путем перекатывания внутри перфорированного цилиндрического барабана 2, но при этом ограниченных в продольном перемещении.

Стержни-катки 10 (фиг.3, фиг.4) изготовлены из трех прямоугольных полос 11, 12, 13 с образованием по наружному периметру стержня-катка 10 (фиг.3) трех винтовых линий 14-15-16-17-18-19; 20-21-22-23-24; 25-26-27-28-29 с треугольным профилем ломаных винтовых выступов по наружному периметру стержня-катка 10 (фиг.12, фиг.13, фиг.14, фиг.15) с внутренним углом j (фиг.5). На всех полосах 11, 12, 13 (фиг.6) под углом 60° к продольным кромкам 30 и 31 выполнены попеременно с противоположных сторон надрезы 32 и 33 со скошенными стенками (фиг.7), расположенными попарно под углом один к другому посредством фрезерования, обработкой давлением и т.п. с образованием равносторонних треугольников 34.

Геометрия и величины углов λ, φ, ώ, ψ, α, β скосов надрезов 32 и 33 (фиг.7) и их взаимное расположение определяют углы наклона равносторонних треугольников 34 друг к другу по периметру стержня-катка 10. Полосы 11, 12, 13 свернуты в вертикальной плоскости (фиг.8) в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы, а затем изогнуты по винтовым линиям в поперечном направлении (фиг.9, фиг.10) и согнуты по надрезам 32 и 33 со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, как, например, полоса 11 на фиг.6, фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10. На фиг.8 показана одна из полос, например 11, скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси с боковыми кромками 30 и 31. Предварительно скрученную в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосу, например 11, помещают на оправку 35 (фиг.9, фиг.10) и изгибают так, чтобы кромки 30 и 31 разместились по винтовым линиям и в поперечном направлении. После изгиба в поперечном направлении каждая из полос 11, 12, 13 повернута относительно продольной оси стержня-катка 10 так, что их кромки образуют и в поперечном направлении полос винтовые линии с одинаковым шагом для всех полос. После этого полосу 11 снимают с оправки 35 либо фиксируют на оправке 35. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы, например 12 и 13. После сгиба полос, например, полосы 11 (фиг.6, фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10.) надрезы 14-20, 30-15, 15-21, 21-16, 16-22, 22-17, 17-23, 23-18, 18-24, 24-19 сваривают и в результате образуются ребра жесткости. После сгиба полосы 11, 12, 13 соединяют одна с другой по продольным кромкам 30 и 31 под углом j (фиг.5). Такое соединение трех полос 11, 12, 13 становится возможным, так как после сгиба полос 11, 12, 13 по прямым линиям сгиба 32 и 33 (фиг.8, фиг.9) под углом попеременно друг к другу в противоположные стороны (фиг.3) на полосе образуются грани в виде равносторонних треугольников 34 (фиг.6), расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны с образованием по продольным кромкам полос 11, 12, 13, точнее по наружному периметру стержень-катка 10 трех ломаных винтовых линий основного направления 14-15-16-17-18-19; 20-21-22-23-24; 25-26-27-28-29 с шагом S, одна из которых показана на фиг.3 утолщенной линией 14-15-16-17-18-19 и двух ломаных винтовых линий противоположного направления 24-28-17-22-26-15-20 и 29-18-23-27-16-21-25, одна из которых на фиг.3 показана утолщенной линией 24-28-17-22-26-15-20 с шагом 0,25 S. На фиг.3 показана утолщенной линией 14-15-16-17-18-19 одна из трех ломаных винтовых линий основного направления с шагом S, в каждой из точек излома которой в вершинах ломаных винтовых линий основного направления (фиг.3, фиг.11) расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников T₁, Т₂, Т₃, Т₄, Т₅, Т₆. Например, в точке 17 (фиг.11) сходятся стороны 36, 37, 38, 39, 40, 41 шести равносторонних треугольников T₁, Т₂, Т₃, Т₄, T₅, Т₆. Соединение полос 11, 12, 13 может быть осуществлено известными методами, например сваркой.

Внутренняя полость стержней-катков 10 может оставаться пустотелой, а может и быть заполнена материалом, например залита металлом фиг.12, фиг.13, фиг.14, фиг.15, что увеличивает вес, а значит и энергоемкость взаимодействия стержней-катков 10 друг с другом и с грохотимым материалом.

В такой конструкции по длине стержня-катка 10 каждое поперечное сечение - проходное сечение отличается от предыдущего не только формой сечения (фиг.12, фиг.13, фиг.14, фиг.15), но и их расположением относительно друг друга, что нарушает стационарность движения частиц грохотимого материала, увеличивает интенсивность их взаимодействия, расширяет технологические возможности. В такой конструкции стержня-катка 10 образованы по наружному периметру ломаные выступы с треугольным профилем по винтовым линиям основного направления 14-15-16-17-18-19; 20-21-22-23-24; 25-26-27-28-29 и винтовым линиям противоположного направления 24-28-17-22-26-15-20 и 29-18-23-27-16-21-25. Эти выступы не только обеспечивают перемещение частиц грохотимого материала от загрузки к выгрузке, но и обеспечивают интенсивное их грохочение и расширяют технологические возможности.

Внутри барабана 2 свободно уложены во всю длину рабочие органы в виде стержней-катков 10 с направляющими элементами в виде многозаходных винтовых поверхностей. Количество стержней-катков 10 устанавливается в зависимости от скорости вращения барабана 2, его диаметра, диаметра стержней-катков 10 и степени загрузки стержнями-катками 10. Стержни катки 10 не связаны друг с другом и свободно перекатываются внутри барабана 2. Выполнение рабочего органа в виде не связанных между собой стержней-катков позволяет увеличить длину контакта, где происходит смешивание материалов, и упростить конструкцию в виду отказа от принудительного привода рабочих органов - стержней-катков. Для предотвращения продольного перемещения стержней-катков 10 внутри барабана 2 смонтированы известные приспособления (на чертежах не показаны).

Изготовление стержней-катков 10 с направляющих элементов, расположенных по периметру стержней-катков по винтовым линиям, позволяет не только значительно увеличить длину контакта рабочих органов с цилиндрической поверхностью барабана 2 в зависимости от величины шага винтовых линий и количества заходов, но и сообщить частицам грохотимого материалам дополнительного перемещения вдоль винтовых линий, т.е. продольное перемещение вдоль оси барабана 2 и обеспечить движение к выгрузному устройству.

Грохот стержневой работает следующим образом. В барабана 2 через средств загрузки 3 беспрерывно загружаются частицы грохотимого материала. При вращении барабана 2 частицы материалов захватываются внутренней поверхностью барабана 2 и в направлении вращения поднимаются вверх. При достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса частицы материалов движутся вниз. Одновременно с частицами материалов за счет центробежной силы и сил трения стержни-катки 10 смещаются на некоторый угол в направлении вращения и тоже поднимаются вверх. При достижении определенной высоты под действием сил тяжести они скатываются вниз в направлении, обратном вращению барабана 2. При вращении стержней 10 частицы материалов осуществляют движение по их винтовым линиям, перемещаются вдоль горизонтальной оси. В зависимости от видов грохотимого материала скорость вращения барабана 2 рассчитывается такой, чтобы обеспечить не только « мягкий режим работы», когда происходит только скатывание стержней-катков, и не должна превышать значения, когда может произойти отрыв стержней-катков 10 от стенок барабана 2, но и «жесткий режим работы», когда происходит их отрыв и возникают жесткие удары стержней-катков о слои грохотимого материала и друг с другом. При скатывании каждый стержень получает вращение обратное вращению барабана 2 и таким образом классифицируемый материал совершает сложное пространственное движение, происходит классификация материала по крупности и его интенсивная сегрегация. Этому способствуют ребра стержней-катков 10, которые при вращении играют также роль подъемников частиц материалов. Поэтому при вращении барабана 2 имеет место не простое скольжение грохотимой массы по внутренней поверхности барабана 2, а каскадное перемещение и перемешивание внутри барабана 2. Кроме того, так как по длине стержня-катка форма и размеры сторон поперечного сечения меняются, усугубляется упорядоченность процесса движения материала, что приводит к повышению эффективности грохочения. Разгрузка фракций материалов происходит в разгрузочные приспособления 4 и 5. Процесс грохочения непрерывен.

Технико-экономические преимущества возникают за счет увеличения длины контакта рабочих органов в виде стержней-катков, участвующих рабочем процессе, увеличении частоты взаимодействия частиц материалов не только друг с другом, но и со стенками барабана и с винтовыми поверхностями стержней-катков, что не только расширяет технологические возможности и обеспечивает перемещение частиц материалов от загрузки и выгрузки при горизонтальном расположении оси вращения барабана, но и усложняет траекторию движения частиц материалов, интенсифицирует сам процесс грохочения и расширяет технологические возможности.