Результат интеллектуальной деятельности: ДЕЗИНТЕГРАТОР НЕРАВНОМЕРНОГО ДРОБЛЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам для дробления, тонкого измельчения, смешивания, механоактивации, поверхностной механомодификации материалов, может быть использовано в различных отраслях промышленности преимущественно в строительстве, металлургии, и других, где применяется дезинтеграторное оборудование.

Известна «Центробежная дробилка многократного динамического воздействия» (патент RU №2314874, дата публикации 20.01.2008, МПК В02С 13/20), содержащая усеченный конус и имеющая разгонный диск-распределитель, отбойные элементы, закрепленные вдоль наклонной образующей. На нижнем основании рабочего органа имеется разгонная горизонтальная кольцевая поверхность с направляющими ребрами.

Основным недостатком данной дробилки является ограничение функциональных возможностей дробления (используется в основном для дробления и измельчения весьма хрупких материалов), что ведет к снижению эффективности дробилки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому дезинтегратору неравномерного дробления, взятому в качестве прототипа, является «Центробежный конусный измельчитель» (патент RU №2193474, дата публикации 27.11.2002, МПК В02С 13/20). Центробежный конусный измельчитель включает в себя цилиндрический корпус с вертикально установленными верхним и нижним встречно вращающимися рабочими органами. Нижний рабочий орган представляет собой усеченный конус, с ребрами V-образной формы, установленными вдоль образующих конусных поверхностей, на верхнем основании которого расположены разгонные ребрышки. Верхний рабочий орган имеет форму конического углубления, внутренняя поверхность которого, как и коническая часть нижнего рабочего органа, выполнена из ребер V-образной формы. Зазор между конусными поверхностями рабочих органов образует рабочую камеру.

Данное устройство имеет следующие существенные недостатки:

1. Консольное расположение рабочих органов вызывает неустойчивость с точки зрения динамики процесса и возникновение больших сил реакций опор, что снижает производительность.

2. Возникновение вибрации при больших оборотах рабочих органов, что может привести к резонансу и большим разрушительным силам в подшипниковых опорах, что снижает надежность установки.

3. Невозможность дробления твердых пород, не более 4-5 шкалы по Мооса, что ограничивает функциональные возможности установки.

4. Невозможность изменение частоты вращения рабочих органов, что снижает качество механоактивации. Ведет к снижению эффективности установки.

Решаемой задачей изобретения является повышение эффективности и надежности установки за счет повышения производительности, расширения функциональных возможностей и повышения качества механоактивации.

Техническим результатом от использования заявляемого изобретения является создание высокоэффективной и надежной установки дезинтегратора, обеспечивающей повышение производительности, расширение функциональных возможностей, в частности возможности производить дробление твердых материалов, а также повышение его качества путем изменения частоты дроблений.

Технический результат достигается тем, что в дезинтеграторе неравномерного дробления, содержащем корпус, с верхним загрузочным и нижним разгрузочным отверстиями, с вертикально установленными рабочими органами в виде усеченных, внутреннего и внешнего встречно вращающихся конусов, установленных консольно и расположенных соосно, и рабочую камеру, образованную в виде зазора между внутренним и внешним конусом, причем по образующим их боковых поверхностей расположены зубчатые ребра, введены две пары кривошипов и пара шатунов, а шаговый двигатель установлен на корпусе внутреннего и внешнего конусов, каждый из которых установлен на двух опорах, причем вал шагового электродвигателя, каждой из сторон соединен кинематически со своими ведущими кривошипами через шатуны с ведомыми кривошипами, оси шарниров ведущих и ведомых кривошипов выполнены скрещивающимися с возможностью встречно вращающихся в противоположных направлениях конусов, причем внутренний конус соединен с правым концом вала шагового электродвигателя посредством верхнего параллелограммного механизма, образованного последовательно из шарнирно соединенных правого ведущего пространственного кривошипа через правый пространственный шатун с правым ведомым пространственным кривошипом, с положительным углом скрещивания осей его шарниров, а внешний конус соединен с левым концом вала шагового электродвигателя посредством нижнего антипараллелограммного механизма, образованного из последовательного шарнирно соединенных левого ведущего пространственного кривошипа через левый пространственный шатун с левым ведомым пространственным кривошипом, с отрицательным углом скрещивания осей его шарниров, при этом для отвода обработанного материала введен желоб и установлен в нижней части корпуса, наклонно к горизонту под заданным углом, превышающим угол трения материала, зависящий от свойств конкретного обрабатываемого материала, на 5-15°, обеспечивающим разгрузку в многорежимном процессе работы.

Технический результат достигается тем, что в дезинтеграторе неравномерного дробления углы скрещивания осей шарниров ведущих и ведомых кривошипов выполнены одинаковыми, т.е. α_{ведущий}=α_{ведомый} и в пределах 15°…75°, обеспечивающими работоспособность.

Технический результат достигается тем, что в дезинтеграторе неравномерного дробления углы скрещивания осей шарниров левых и правых кривошипов выполнены одинаковыми, но разнонаправленными, т.е. α_правый=α_левый.

Для обеспечения многорежимной работы и расширения функциональных возможностей дезинтегратора в качестве электропривода возможно применить шаговый электродвигатель через контроллер, управляемый компьютером.

Для пояснения технической сущности предлагаемого дезинтегратора неравномерного дробления рассмотрим чертежи: на фиг. 1 - представлена структурная схема дезинтегратора; на фиг. 2 - зубчатые ребра рабочих поверхностей конусов по сечению А-А; на фиг. 3 - фронтальная и профильная проекции осей шарниров (здесь точки L и D являются геометрическим центром шарниров кривошипа 3, точки Е и А являются геометрическим центром шарниров кривошипа 4); на фиг. 4 - фронтальная и профильная проекции осей шарниров (здесь точки К и С являются геометрическим центром шарниров кривошипа 9, точки F и В являются геометрическим центром шарниров кривошипа 10); где:

1 - корпус; 2 - шаговый двигатель; 3 - ведущий правый пространственный кривошип; 4 - ведомый правый пространственным кривошипом; 5 - правый пространственный шатун; 6 - внутренний конус; 7, 8 - подшипниковые опоры внутреннего конуса; 9 - ведущий левый пространственный кривошип; 10 - ведомый левый пространственный кривошипом; 11 - левый пространственный шатун; 12 - внешний конус; 13, 14 - подшипниковые опоры внешнего конуса; 15 - загрузочное отверстие; 16 - отгрузочное отверстие; 17 - зубчатое ребро внутреннего конуса; 18 - зубчатое ребро внешнего конуса; 19 - рабочая камера; 20 - желоб; 21 - бункер.

Дезинтегратор неравномерного дробления состоит: из корпуса 1, на который установлен шаговый двигатель 2, с двумя рабочими концами вала (правый и левый). Правый конец вала соединен с правым ведущим пространственным кривошипом 3, шарнирно связанным с ведомым правым пространственным кривошипом 4, через правый пространственный шатун 5. Правый ведомый пространственный кривошип 4 кинематически связан с внутренним конусом 6, который установлен на подшипниковых опорах 7 и 8, что исключает возникновение больших сил реакций опор, уменьшает вибрацию и обеспечивает надежную бесперебойную динамику работы.

Левый конец вала соединен с ведущим левым пространственным кривошипом 9, шарнирно связанным с ведомым левым пространственным кривошипом 10, через левый пространственный шатун 11. Ведомый левый пространственный кривошип 10 кинематически связан с внешним конусом 12, который установлен на подшипниковых опорах 13 и 14, нижнего привода, что исключает возникновение больших сил реакций опор, уменьшает вибрацию и обеспечивает надежную бесперебойную динамику работы. На верхнем и нижнем основании внешнего конуса 12 предусмотрены загрузочные и отгрузочные отверстия 15 и 16.

При этом внутренний конус 6 расположен внутри внешнего конуса 12. Внутренний конус 6 выполнен в виде усеченного конуса, по образующим которого расположены зубчатые ребра 17 из высокостойкого материала. Внешний конус 12 выполнен в виде конического углубления. Внутри внешнего конуса 12 также по образующим установлены зубчатые ребра 18 из высокостойкого материала для дробления песчинок. Зазор между внутренним конусом 6 и внешним конусом 12 образует рабочую камеру 19. Величина этого зазора зависит от диаметров оснований конусов и их относительного расположения. Этот зазор можно регулировать изменив размеры конусов (например, заменив эти конусы на сменные с другими диаметрами) или перемещением внутреннего конуса 6 вдоль его оси вращения относительно внешнего конуса 12 перед началом работы дезинтегратора неравномерного дробления, в зависимости от требуемого качества механоактивации и размеров раздробленного материала (фракции).

В дезинтеграторе неравномерного дробления углы скрещивания осей шарниров левых и правых кривошипов выполнены одинаковыми, но разнонаправленными, т.е. α_правый=α_левый, структурные схемы представлены на фиг. 3 и на фиг. 4

В нижней части корпуса 1, под внешним конусом 12 и внутренним конусом 6 наклонно к горизонту под заданным углом, превышающим угол трения материала, зависящий от свойств конкретного обрабатываемого материала, на 5-15°, обеспечивающим разгрузку в многорежимном процессе работы, установлен желоб 20. По желобу 20 активированный материал отводится в бункер 21.

Дезинтегратор неравномерного дробления (фиг. 1) работает следующим образом.

В дезинтегратор материал подается через загрузочное отверстие 15 в рабочую камеру 19, в которой идет процесс дробления, смешения и активации поверхности измельчаемого материала, как хрупкого, так и твердого. Для увеличения скорости измельчения, качества и интенсивности механоактивации материала внутренний конус 6 и внешний конус 12 вращаются в противоположенных направлениях. Измельченный материал из рабочей камеры 19 проходит в нижнюю часть корпуса 1 и через отгрузочное отверстие 16 попадает в желоб 20. В результате измельченный, смешанный активированный материал (обработанный) в рабочей камере отгружается в желоб 20 под заданным углом, превышающим угол трения материала на 5-15°, зависящий от свойств конкретного обрабатываемого материала, и затем попадает в бункер 21.

Обеспечивается многорежимность работы и предотвращение потери энергии в начале запуска, влияющей на производительность дезинтегратора, путем плавного регулирования частоты вращения рабочих органов за счет шагового электродвигателя дезинтегратора неравномерного дробления, снабженного контроллером, управляемым через компьютер (на схеме не указан).

По сравнению с известными мировыми аналогами заявляемый дезинтегратор неравномерного дробления является высокоэффективным, надежным, обеспечивающим, за счет новых конструктивных особенностей, повышение производительности, расширение функциональных возможностей и повышение качества механоактивации путем изменения частоты дроблений.