Результат интеллектуальной деятельности: ЩЕКОВАЯ ДРОБИЛКА С ВЫСОКОЙ СТЕПЕНЬЮ ДРОБЛЕНИЯ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ

Изобретение относится к горному делу, переработке и обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в горнорудной промышленности при производстве щебня и цемента.

По сравнению с другими дробилками щековые дробилки создают наибольшее раздавливающее давление на дробимый материал, поэтому они незаменимы для дробления прочных, крупных абразивных материалов. Вследствие этого на рудных обогатительных фабриках и заводах по выпуску щебня и цемента щековые дробилки устанавливаются в начале производственного процесса, на первой стадии дробления, где необходимо наиболее высокое раздавливающее давление крупных прочных кусков исходного материала, потому что от их стабильной работы зависит производительность всего производства.

Щековые дробилки с простым качанием подвижной щеки считаются типовыми, так как все отечественные и зарубежные дробилки с простым качанием щеки имеют аналогичную конструкцию и отличаются только размерами деталей и некоторыми не принципиальными конструктивными изменениями отдельных узлов [1]. Принцип работы также аналогичен: при вращении эксцентрикового вала шатун получает возвратно-поступательные движения в вертикальной плоскости, которые с помощью распорных плит передаются подвижной щеке. При этом угол между распорными плитами постоянно изменяется, назовем его углом распирания плит.

Но все щековые дробилки имеют низкую степень дробления в пределах i=4-6 и цикличный режим работы. Из-за низкой степени дробления на производстве, где требуется мелкое дробление, применяют три и даже четыре стадии дробления [2]. Это резко удорожает процесс дробления, вследствие эксплуатации большого количества дробилок и высокого расхода электроэнергии.

Для упрощения многостадиальных схем дробления в горной промышленности предложены несколько щековых дробилок с высокой степенью дробления.

Известна щековая дробилка двойного дробления (патент RU №2347616, опубл. бюл. №6, 2009 г.), в которой степень дробления в 5 раз больше степени дробления типовых дробилок, но в ней нарушен принцип действия рычага, поэтому она может дробить только мягкие хрупкие материалы.

Известна щековая дробилка с высокой степенью дробления (патент RU №2458740, опубл. бюл. №23, 2012 г.), в которой степень дробления в 5 раз больше степени дробления типовых дробилок и используется принцип рычага в обеих камерах. Поэтому она обеспечивает дробление прочных материалов с высокой степенью дробления, но по производительности данная дробилка не имеет преимуществ над типовыми дробилками.

Известна щековая дробилка ударно-раздавливающего действия с высокой степенью дробления (патент RU №2539505, опубл. бюл. №2, 2015 г.), которая предназначена для дробления высокопрочных материалов, но по производительности данная дробилка также не имеет преимуществ над типовыми дробилками.

В связи с тем, что последняя дробилка имеет общность конструктивных узлов, принимаем ее за прототип.

В щековых дробилках с простым качанием щеки производительность сдерживается тем, что при одном обороте эксцентрикового вала шатун совершает один цикл движения вверх и вниз. При этом шатуном производится одно распирание распорных плит до угла ≈170°. Именно в этот момент возникает между дробящими щеками максимальное раздавливающее давление, которое дробит исходный материал.

Вполне логично, если сконструировать такой механизм дробилки, при котором при одном цикле движения шатуна вверх и вниз произойдет двукратное максимальное сжатие материала между дробящими щеками, то производительность дробилки увеличится в 2 раза.

Целью настоящего изобретения является разработка конструкции щековой дробилки для дробления прочных абразивных материалов с высокой степенью дробления и производительностью, превышающей производительность известных щековых дробилок.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в конструкции новой дробилки увеличен эксцентриситет эксцентрикового вала, который обеспечивает увеличение хода цикла движения шатуна вверх и вниз в вертикальной плоскости, что увеличивает угол распора между распорными плитами до 180° с продолжением движения его дальше, как вверх, так и вниз на 9-10°, что увеличивает в два раза количество раздавливающих движений подвижной щеки в обеих камерах и, как следствие, в два раза увеличивается работа и производительность дробилки. Экспериментально установлено, что максимальное сжатие материала, находящегося между дробящими щеками дробилки, происходит в момент, когда угол между распорными плитами достигает 180°, но для завершения каждого раздавливающего движения подвижной щеки требуется продолжение увеличения угла между распорными плитами еще на 9-10°. При этом распорные плиты должны иметь одинаковую длину, а оба конца их должны быть снабжены шарнирами с углом качания не менее 90°, способные работать на сжатие и растяжение.

Вследствие увеличенного эксцентриситета эксцентрикового вала при движения шатуна вверх произойдет максимальный распор плит при угле 180° и возникнет максимальное раздавливающее давление между дробящими щеками. При продолжении движения шатуна вверх угол между распорными плитами начнет уменьшаться и раздавливающее давление между щеками уменьшится. После достижения шатуном верхней точки он начнет опускаться вниз, при этом угол между распорными плитами начнет увеличиваться и достигнет вновь величины 180°, но теперь уже при движении шатуна вниз.

Таким образом, при увеличении эксцентрика эксцентрикового вала до величины, при которой шатун при каждом цикле движения его вверх и вниз производит двукратное доведение угла между распорными плитами до 180°, обеспечивает увеличение в два раза количество раздавливающих движений подвижной щеки и, как следствие, увеличивается в два раза производительность дробилки.

При этом распорные плиты должны быть равными по длине, а оба конца распорных плит должны иметь шарниры с углом качания не менее 90°, способные работать на сжатие и растяжение.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1).

Предлагаемая щековая дробилка с высокой степенью дробления и производительностью состоит из неподвижной щеки 1, подвижной щеки 2, шатуна 3, маховика 4, распорных плит 5 и 6, станины 7, эксцентрикового вала 8, узла 9 шарнирного соединения распорной плиты с подвижной щекой, узла 10 шарнирного соединения распорной плиты 6 со станиной 7, узлов 11 шарнирного соединения шатуна с распорными плитами, электродвигателя 12, клиноременной передачи 13, оси подвеса подвижной щеки 14, загрузочного отверстия исходным материалом 15 и разгрузочного отверстия дробленного продукта 16.

Обе дробящие щеки ниже оси подвеса подвижной щеки имеют изгиб в сторону неподвижной щеки под углом 150° к вертикали. Ось подвеса разделяет дробилку на верхнюю и нижнюю камеры. Подвижная щека 2 напротив оси подвеса 14 имеет с внутренней стороны углубление 17 с глубиной, равной не менее двух диаметров наиболее крупных кусков, поступающих в нижнюю камеру. Это углубление предотвращает забивку дробилки в момент перехода материала из верхней камеры в нижнюю камеру.

Неподвижная щека 1 закреплена в станине дробилки 7 вертикально. Подвижная щека 2 подвешена на оси 14, которая закреплена в подшипниках, установленных в боковых стенках станины, на высоте снизу, равной ¼ ее длины.

Дробилка работает следующим образом.

Исходный материал подается через загрузочное отверстие 15 в верхнюю камеру дробилки. Подвижная щека 2 приводится в движение, получая усилие от эксцентрикового механизма, в состав которого входит маховик 4, эксцентриковый вал 8, шатун 3, распорные плиты 5 и 6. Маховик получает вращательное движение от электродвигателя 12 через клиноременную передачу 13.

При движении шатуна 3 вверх угол между распорными плитами 5 и 6 увеличивается. При этом распорная плита 6 упирается одним концом в шатун 3, а другим - в неподвижную станину 7. Распорная плита 5 упирается одним концом в шатун 3, а другим концом - в верхний конец подвижной щеки 2. Поэтому под действием громадного давления распорной плиты 5 верхний конец подвижной щеки 2 сближается с неподвижной щекой 1. В этот момент происходит крупное дробление в верхней камере. Одновременно с этим нижний конец подвижной щеки 2 в нижней камере удаляется от неподвижной щеки 1. При этом разгрузочное отверстие 16 увеличивается и дробленый продукт под действием гравитационной силы выгружается из нижней камеры.

Максимальное давление на дробимый материал достигается в момент, когда угол между распорными плитами становится равным 180°. При дальнейшем движении шатуна 3 вверх угол между распорными плитами начнет уменьшаться и давление на материал в верхней камере начнет снижаться. Но при этом начнет приближаться нижний конец подвижной щеки к неподвижной щеке в нижней камере. В момент, когда угол между распорными плитами достигнет минимального значения, в нижней камере подвижная щека 2 приблизится к неподвижной щеке 1 на минимальное расстояние и создаст максимальное давление на дробимый материал. В этот момент в нижней камере происходит мелкое дробление.

Шатун 3, достигнув своего верхнего положения, начнет опускаться вниз. При этом угол между распорными плитами 5 и 6 начнет увеличиваться. В момент, когда угол между распорными плитами достигнет 180°, в верхней камере снова подвижная щека создаст максимальное давление на дробимый материал, но уже при движении шатуна вниз. В это время в нижней камере подвижная щека удалится от неподвижной щеки на максимальное расстояние и из нее под действием гравитационной силы выгрузится дробленный материал.

Вследствие этого при одном цикле движения шатуна 3 вверх и вниз подвижная щека 2 делает два раздавливающих движения в сторону неподвижной щеки 1 в верхней и нижней камере. Следовательно, подвижной щекой будет выполнена в два раза больше работы по дроблению материала, чем в типовых щековых дробилках, вследствие чего производительность дробилки также увеличится в два раза.

Если принять степень дробления в обеих камерах предлагаемой дробилки равной 5 (как в типовых щековых дробилках), то общая степень дробления новой дробилки составит i_общ=5·5=25.

Таким образом, предлагаемая щековая дробилка работает без холостого хода, совершая попеременно дробление то в верхней, то в нижней камере, имеет высокую степень дробления (в 5 раз большую по сравнению с типовыми щековыми дробилками) и высокую производительность (в 2 раза большую, по сравнению с типовыми щековыми дробилками).

Кроме этого в обеих камерах при дроблении используется принцип действия рычага: в верхней камере создаваемый шатуном и распорными плитами (рычаг второго рода), в нижней камере - плечами подвижной щеки выше оси подвеса и ниже оси подвеса (рычаг первого рода). Это снижает нагрузку на вращающиеся детали дробилки, а отсутствие вертикальной составляющей движения дробимого материала в момент его дробления увеличивает срок службы.

Несомненно, что указанные технические и технологические преимущества предлагаемой дробилки при внедрении ее в производство обеспечат ей высокую конкурентоспособность.

Литература

1. Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки, конструкции, расчет, особенности эксплуатации. - М.: Машиностроение, 1990.

2. Андреев Е.Е., Тихонов О.Н. Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению. - СПБ.: СПБГТУ, 2007.