Результат интеллектуальной деятельности: РОТОРНОЕ ДРОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к дробилкам и может быть использовано для измельчения материалов.

Известен способ дробления хрупких материалов в конусной дробилке, при котором кусок дробится между конусами, один из которых неподвижный, а другой вращается относительно собственной оси, а его ось вращается вокруг оси неподвижного конуса относительно точки гирации, то есть точки, в которой пересекаются оси конусов (см. Масленников В.А. Дробилки, разрушающие материал сжатием // Изв. вузов. Горный журнал. 1996. №10-11. С. 128, рис. 6). Дробимый материал подается в камеру дробления, образуемую внутренней поверхностью неподвижного конуса и наружной поверхностью вращающегося конуса, сверху под действием гравитационных сил. Попадая в рабочую зону, материал подвергается неоднократному сжатию рабочими поверхностями конусов, разрушается и под действием гравитационных сил опускается вглубь камеры дробления до тех пор, пока размеры вновь образуемых кусков не окажутся меньше ширины разгрузочной щели и не создадутся условия для удаления их из дробилки.

Этот способ реализуется в дробилке, содержащей неподвижный конус, закрепленный в корпусе, и вращающийся конус, верхняя цапфа которого в закреплена в конусной втулке, катающейся в расточке траверсы, а нижняя расположена в эксцентриковом стакане, помещенном в патрубке, закрепленном в корпусе дробилки, ось которого совпадает с осью неподвижного конуса (см. там же, строки 13-8 снизу).

Наиболее близким из известных технических решений к заявляемому является способ дробления хрупких материалов в конусной дробилке, при котором кусок дробится между конусами, один из которых неподвижный, а ось другого расположена параллельно оси неподвижного конуса, и за счет эксцентричного движения вращающегося конуса относительно неподвижного конуса происходит периодическое сближение рабочих поверхностей конусов, при этом происходит процесс дробления (см. Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки, конструкция, расчет, особенности эксплуатации. - М.: Машиностроение, 1990, с.114, рис.3.6-3.1.1). Дробимый материал подается в камеру дробления, образуемую внутренней поверхностью неподвижного конуса и наружной поверхностью вращающегося конуса, сверху под действием гравитационных сил. Попадая в рабочую зону, материал подвергается неоднократному сжатию рабочими поверхностями конусов, разрушается и под действием гравитационных сил опускается вглубь камеры дробления до тех пор, пока размеры вновь образуемых кусков не окажутся меньше ширины разгрузочной щели и не создадутся условия для удаления их из дробилки.

Этот способ реализуется в дробилке, содержащей неподвижный конус, закрепленный в корпусе, и вращающийся конус, цапфа которой помещена во вращающейся эксцентриковой втулке, расположенной на запрессованной в корпус консольной оси, при этом ось наружной поверхности втулки совпадает с осью неподвижного конуса, а ось вращающегося конуса расположена параллельно ей (см. там же, стр.117).

Недостатками известного способа является высокий расход энергии на единицу готовой продукции, так как при попадании в камеру дробления материал разрушается за счет его сжатия между конусами, при этом в кусках дробимого материала возникают нормальные напряжения, а также малая производительность, так как процесс дробления идет только в зоне сближения конусов, то есть на половине длины окружности подвижного конуса.

Задача изобретения заключается в создании способа и устройства для его осуществления, позволяющего уменьшить расход энергии на единицу готовой продукции и повысить производительность дробилки.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе дробления в дробилке, включающем подачу дробимого материала в зазор между рабочими поверхностями неподвижного и вращающегося внутреннего конусов, кусок дробят за счет создания в нем касательных напряжений, возникающих при взаимодействии куска и боковых поверхностей ребер, расположенных на рабочих поверхностях конусов, при этом в кусках дробимого материала возникают касательные напряжения, предел прочности которых в два раза меньше, чем при действии нормальных напряжений, следовательно, сила, потребная для разрушения, тоже в два раза меньше (см. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. - М.: Наука, 1965, с.181). Таким образом, расход энергии на единицу готовой продукции при дроблении в роторной дробилке по сравнению с дроблением в конусной дробилке в два раза меньше.

Способ осуществляется в роторной дробилке, содержащей корпус, закрепленный в нем неподвижный конус и вращающийся внутренний конус с приводом, при этом конусы имеют общую ось, а ребра, расположенные на рабочих поверхностях конусов по их образующим, имеют трапецеидальное сечение, при этом высота ребер составляет 0,1-0,5 от величины зазора между поверхностями неподвижного и вращающегося конусов в любом сечении зоны дробления, а боковые поверхности ребер наклонены к основанию под углом 45-90°.

Отличие предлагаемого способа от известного состоит в том, что в способе дробления в дробилке, включающем подачу дробимого материала в зазор между рабочими поверхностями неподвижного и вращающегося внутреннего конусов, кусок дробят за счет создания в нем касательных напряжений, возникающих при взаимодействии куска и боковых поверхностей ребер, расположенных на рабочих поверхностях конусов, а устройство для его осуществления содержит корпус, закрепленный в нем неподвижный конус и вращающийся внутренний конус с приводом, при этом конусы имеют общую ось, а ребра, расположенные на рабочих поверхностях конусов по их образующим, имеют трапецеидальное сечение, при этом высота ребер составляет 0,1-0,5 от величины зазора между поверхностями неподвижного и вращающегося внутреннего конусов в любом сечении зоны дробления, а боковые поверхности ребер наклонены к основанию под углом 45-90°.

Способ дробления осуществляется в представленном на чертежах (фиг.1 и 2) устройстве.

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного заодно с неподвижным конусом и расположенного соосно с ним вращающегося внутреннего конуса 2 с приводом 3. Вращающийся внутренний конус установлен в радиальных подшипниках 4 и опирается на упорный подшипник 5. На рабочих поверхностях конусов по их образующим расположены ребра 6. В верхней части корпуса 1 имеется течка 7 для подачи материала, а в нижней - разгрузочные окна 8.

Способ дробления в соответствии с поставленной задачей осуществляется следующим образом. Кусок дробимого материала 9 через течку 7 подается в зону дробления, образованную рабочими поверхностями конусами 1 и 2. При вращении внутреннего конуса 2 ребра 5, расположенные на рабочих поверхностях конусов, периодически располагаются напротив друг друга и образуют каналы, в которые под действием сил гравитации кусок 9 проваливается на глубину, на которой его поперечный размер равен величине зазора между поверхностями неподвижного и вращающегося внутреннего конусов 1 и 2. При дальнейшем вращении внутреннего конуса 2 кусок 9 зажимается между боковыми поверхностями ребер 6 и за счет возникновения в нем касательных напряжений развивается деформация сдвига и кусок разрушается.

При работе дробилки по окружности конусов образуются несколько каналов, в которых происходит одновременное разрушение кусков, то есть процесс дробления идет по всей окружности конусов, что повышает производительность роторной дробилки по сравнению с конусной.

Размеры ребра характеризуются следующими параметрами: высотой ребра h и углом наклона боковой поверхности ребра к основанию α. Их значения определяются следующим образом. Высота ребра h не должна быть больше, чем 0,5 от величины зазора между поверхностями неподвижного и вращающегося внутреннего конусов, чтобы обеспечить возможность вращения вращающегося внутреннего конуса, и не меньше чем 0,1, так как в этом случае может произойти проход куска через ребра без разрушения из-за его упругой деформации. Угол наклона α не должен быть больше чем 90°, так как тогда у основания ребра появится подрезка, что ослабит сечение и может привести к поломке ребра в процессе работы дробилки. При α=90° разрушение дробимого куска происходит под действием только касательных напряжений. С уменьшением угла α в дробимом куске помимо касательных напряжений возникают также нормальные напряжения, что приводит к образованию в куске сложного напряженного состояния, при котором прочность оценивается через эквивалентное напряжение, предел прочности которого больше, чем при действии только касательных напряжений, и при угле α, равном и меньше 45°, нормальные напряжения становятся больше по величине, чем касательные напряжения, что приводит к увеличению силы, потребной для разрушения дробимого куска, и, соответственно, к увеличению расхода энергии на единицу готовой продукции.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет уменьшить расход энергии на единицу готовой продукции и повысить производительность дробилки.