Результат интеллектуальной деятельности: ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ-КЛАССИФИКАТОР

Изобретение относится к технике измельчения и классификации горных пород, строительных и других материалов.

Известна стержневая мельница (измельчитель), используемая для измельчения различных твердых материалов, содержащая вращающийся барабан, внутри которого размещен рабочий элемент в виде дистанционно соединенных колец, удерживающих стержневую загрузку [1].

Недостатком данной мельницы являются увеличенные затраты времени на измельчение материала до заданной фракции, поскольку в процессе измельчения стержневая загрузка, расположенная внутри дистанционно соединенных колец, локально воздействует на материал, т.е. на ограниченную площадь поверхности барабана, что значительно снижает производительность мельницы и увеличивает ее энергозатраты. Кроме того, измельченный материал необходимо классифицировать на дополнительном оборудовании.

Известен грохот барабанного типа, используемый в коммунальном хозяйстве для разрушения и классификации бытовых отходов, включающий вращающийся перфорированный барабан, установленный на приводных и поддерживающих роликах, внутри которого установлен рабочий элемент в виде шнека со стержнями [2].

Недостатком данного технического решения является невозможность его использования для одновременного разрушения и классификации материалов повышенной твердости.

Задачей изобретения является повышение производительности и энергоэффективности процесса измельчения с одновременной классификацией за счет комплексного воздействия на материал со стороны перфорированного барабана и рабочего элемента, вследствие чего разрушаемый материал, наряду с одноосным сжатием, подвергается сдвиговым (тангенциальным) напряжениям, за счет разницы окружных скоростей между рабочим элементом и перфорированным барабаном.

Это достигается тем, что измельчитель-классификатор, включающий вращающийся перфорированный барабан, установленный на приводных и поддерживающих роликах, с размещенным внутри него рабочим элементом, отличающийся тем, что рабочий элемент снабжен индивидуальным приводом и выполнен в виде вала-измельчителя со сменными рабочими рельефными накладками, установленного с регулируемым по высоте зазором относительно внутренней поверхности барабана, величина зазора пропорциональна размеру отверстий перфорированного барабана, при этом вал-измельчитель и перфориванный барабан посредством индивидуальных приводов имеют возможность измения частоты и направления вращения, а ось вращения вала-измельчителя расположена на вертикальной оси поперечного сечения барабана.

На фиг.1 схематически изображен измельчитель-классификатор, общий вид. На фиг.2 - разрез А-А. Измельчитель-классификатор содержит загрузочное устройство (1), вращающийся перфорированный барабан (2), с отверстиями (перфорациями) (3), опирающийся на приводной (4) и поддерживающий (5) ролики. Внутри перфорированного барабана (2) размещен рабочий элемент в виде вала-измельчителя (6), установленный с технологическим зазором (7) пропорциональным размеру отверстий перфорированного барабана (3). Вал-измельчитель (6) снабжен сменными рабочими рельефными накладками (8)конфигурация которых изображена на фиг.3. Перфорированный барабан (2) и вал-измельчитель (6) снабжены реверсивными индивидуальными приводами (9, 10), соответственно. Под перфорированным барабаном расположено разгрузочное устройство (11).

Устройство работает следующим образом.

Предварительно подготовленный по размеру к измельчению в данном агрегате исходный материал, через загрузочное устройство (1) попадает на внутреннюю поверхность перфорированного барабана (2), вращающегося и опирающегося на приводные (4) и поддерживающие (5) ролики. Окружная скорость перфорированного барабана (2) отличается от окружной скорости вала-измельчителя (6) за счет использования индивидуальных приводов (9, 10). Попадающий в зазор (7) между валом-измельчителем (6) и перфорированным барабаном (2) материал подвергается высокоэффективному измельчению и через отверстия перфорированного барабана (перфорации) (3) попадает в разгрузочное устройство (11).

Повышенная эффективность разрушения материала достигается за счет наличия разницы в окружных скоростях вращающегося вала-измельчителя и перфорированного барабана, вследствие чего измельчаемый материал подвергается одновременно как нормальным, так и сдвиговым (тангенциальным) напряжениям. Эта особенность разрушения положительно влияет на энергетические затраты и производительность агрегата, т.к. все природные и искусственные каменные материалы хорошо противостоят одноосному сжатию, тогда как способность их противостоять разрушению на сдвиг составляет 8-12% от предела прочности на сжатие.

Кроме того, разница в окружных скоростях вала-измельчителя и перфорированного барабана приводит к появлению различных направлений движения отдельных слоев материала относительно друг друга, что положительно влияет на процесс классификации. Использование на внутренней поверхности перфорированного барабана и поверхности вала-измельчителя футеровок с повышенными фрикционными свойствами относительно измельчаемого материала, позволяет создать условия, при которых внешнее трение будет превышать внутреннее в слое, что положительно скажется как на процессе разрушения, так и на процессе классификации.

Использование регулируемого зазора обусловлено повышением эффективности процесса грохочения. Из теории и практики грохочения известно, что материал с размером частиц ≤0.85 В (где В - размер отверстия просеивающей поверхности) является легкогрохотимым, величина зазора прямо пропорциональна данному критерию.

Применение сменных рабочих рельефных накладок на поверхности вала-измельчителя позволяет интенсифицировать процесс разрушения за счет повышенных удельных напряжений при контакте с разрушаемым материалом. Рельеф и размер рабочих накладок выбирается исходя из конкретных физико-механических свойств материала. Так, например, для хрупких горных пород и материалов рекомендуется применять гладкую поверхность накладки вала-измельчителя или снабженную полусферами, расположенными в шахматном порядке, для вязких и пластичных - накладки выполненные в виде винта или штырей, расположенных в шахматном порядке. Расположение элементов в шахматном порядке обусловлено увеличением рабочей поверхности вала-измельчителя.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР SU 1722574 А1, 23.04.1990, публикация 30.03.1992, бюллютень №12.

2. Патент РФ №2198746, 12.02.2001, публикация 20.02.2003.