Результат интеллектуальной деятельности: Вибрационная щековая дробилка

Заявляемое изобретение относится к устройствам для дробления твердых материалов и может быть использовано в горнорудной, металлургической и строительной отраслях промышленности.

Наиболее перспективным способом переработки твердых материалов является вибрационный способ дезинтеграции и созданные на его основе вибрационные щековые дробилки.

Известны вибрационные щековые дробилки с вертикальной камерой дробления. Производительность таких дробилок определяется объемом призмы выпадения раздробленного материала за время раскрытия щели. Выпадение материала происходит только за счет сил гравитации без взаимодействия с дробящими щеками.

К таким дробилкам относится щековая вибрационная дробилка по авторскому свидетельству СССР №202724, опубл. 14.09.1967. Дробилка имеет самосинхронизирующиеся дебалансные вибраторы, расположенные в корпусе машины, который совершает колебания по вертикали. Через упругие наклонные рессоры корпус передает колебания дробящим щекам, образующим вертикальную камеру дробления с разгрузочной щелью, ширина которой при работе дробилки колеблется от нуля (при ударе щек в нижней точке друг о друга и воздействии на материал), до определенного значения, определяемого крупностью материала. Разгрузка материала через щель меняющегося во времени пропускного сечения осуществляется только под действием силы тяжести, что является недостаточным для увеличения пропускной способности машины

В другой дробилке, также с вертикальной камерой дробления, описанной в АС СССР №380345, опубл. 15.05.1973, самосинхронизирующиеся вибраторы расположены в охватывающем дробящие щеки корпусе, колебания которым передаются через пружины. Конструкция имеет те же недостатки, что присущи щековым дробилкам с вертикальной камерой дробления.

Известны щековые дробилки с наклонной камерой дробления.

Так в эксцентриковой щековой дробилке фирмы «Крупп» [К.М. Рундквист. Ударные щековые дробилки // Обогащение руд, №1, 1961, с. 21-24] применено наклонное положение рабочей камеры, при этом активной (подвижной) щекой является нижняя. Она закреплена сверху на оси и приводится в движение с помощью шатунного механизма. Это способствует ускоренному продвижению материала за счет исключения трения о неподвижную верхнюю щеку в момент отхода от последней. Однако эксцентриковый привод не позволяет поднять скоростные режимы в динамически неуравновешенной машине, что ограничивает ее измельчающую способность и производительность.

Известны также щековые дробилки, которые кроме своей основной функции - измельчение материала, осуществляют одновременно разделение полученного при дроблении материала по крупности. В патенте РФ на полезную модель №98941, опубл. 10.11.2010, описана щековая дробилка, которая состоит из корпуса с жестко закрепленной на нем неподвижной верхней щекой, подвижной нижней щекой, выполненной в виде набора продольных колосников, закрепленных на многоэксцентриковом валу со смещением соседних колосников на угол 180° друг относительно друга и приводящихся во вращение через шкиф-маховик привода. При дроблении происходит одновременное транспортирование измельчаемого материала по всей длине колосников, а полученный продукт просыпается в межколосниковые пространства и выводится в отдельный бункер, предназначенный для мелкой фракции материала. Вновь образованные куски материала, попадая в межколосниковые пространства подвижной нижней щеки, подвергаются вторичному, более мелкому дроблению между смежными боковыми гранями соседних колосников. Оставшаяся часть материала на подвижной нижней щеке перемещается в конец рабочей камеры и выгружается в бункер, предназначенный для крупной фракции готового продукта. Описанная в патенте дробилка, как уже отмечено выше, позволяет одновременно с измельчением материала, осуществлять его сортировку по крупности. Но это определяет и ее недостаток - в процессе дробления велика вероятность забивания материалом наклонных каналов, которые расположены в дробящей щеке.

В качестве прототипа выбрана Вибрационная щековая дробилка, описанная в заявке на изобретение №2006135403, опубл. 20.04.2008. Дробилка имеет раму, на которой с помощью упругих пружин установлен дробящий механизм, включающий верхнюю активную щеку, в которую встроен дебалансный вибратор, и нижнюю реактивную щеку. Щеки закреплены в разъемных хомутах с помощью многогранных торсионов. Между стенками корпуса дробилки и щеками образована наклонная камера дробления. Дробление материала и его перемещение происходит по наклонной поверхности за счет вибрации, развиваемой дебалансным вибратором. Недостатком конструкции является низкая эффективность дробления, вызванная тем, что колебания верхней и нижней щек происходят в фазе, при этом нижняя реактивная щека совершает колебания с меньшей амплитудой, чем верхняя. При ударе нижняя реактивная щека отходит от активной щеки и при этом происходит подпрессовывание дробящегося материала.

В основу изобретения поставлена задача расширения арсенала средств и создание усовершенствованной конструкции вибрационной щековой дробилки, обладающей повышенной эффективностью дробления. Достигаемый технический результат - обеспечение процесса дробления без подпрессовывания материала. Поставленная задача решается изменением конструкции.

Заявляемая вибрационная щековая дробилка имеет рамную подпружиненную опору, на которой установлен корпус. Дробилка также имеет дебалансный вибратор и две дробящие щеки, между которыми и стенками корпуса образована наклонная камера дробления. От прототипа дробилка отличается тем, что дополнительно снабжена вторым дебалансным вибратором. Активной щекой дробилки является нижняя щека, которая выполнена единым целым с корпусом. Корпус имеет полый выступ, в котором размещена верхняя щека, установленная подпружиненно относительно корпуса. Одна из стенок выступа корпуса параллельна поверхности верхней щеки, противолежащей рабочей поверхности этой щеки. Оба дебалансных вибратора установлены в этой наклонной стенке выступа корпуса. При этом дебалансные вибраторы выполнены с обеспечением возможности синхронного вращения в противоположных направлениях, и обеспечено совместное движение щек в противофазе. Система подпружинивания верхней щеки может быть реализована любым приемлемым для этих целей образом.

Предпочтительной реализацией является конструкция, в которой верхняя щека снабжена центрирующим стержнем, проходящим через отверстие в стенке корпуса, в которой установлены дебалансные вибраторы. При этом стержень расположен по оси возвратно-поступательных колебаний, создаваемых дебалансными вибраторами.

В предпочтительном варианте исполнения разгрузочный конец нижней щеки выполнен в виде продольно выступающей пластины с отверстиями, и эта пластина является решеткой грохота.

Также в предпочтительном варианте питающая воронка представляет собой элемент корпуса.

Для того чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности изобретения, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации.

Пример реализации иллюстрируется чертежами, на которых представлено: Фиг. 1 - заявляемое устройство, изометрия с поперечным сечением, Фиг. 2 - поперечное сечение устройства.

На пружинных элементах 1 установлена рамная опора 2, на которой закреплен фигурный корпус дробилки. Нижняя щека 3 является активной, верхняя щека 4 - пассивной. Между щеками 3, 4 и стенками корпуса образована наклонная камера дробления 5. Нижняя щека 3 выполнена единым целым с корпусом, то есть является его частью. Питатель также выполнен как часть корпуса и образован его выступающими стенками, образующими воронку 6, неразрывно соприкасающуюся с нижней щекой 3 и разделенной неширокой щелью с верхней щекой 4.

Со стороны верхней щеки 4 корпус имеет боковой полый выступ коробчатой формы, образованный наклонными по отношению к вертикали стенками. В наклонной стенке 7 выступа корпуса, которая параллельна поверхности 8 верхней щеки 4, противолежащей рабочей (дробящей) поверхности этой щеки, установлены два идентичных дебалансных вибратора 9, 10. Таким образом, соединяющая дебалансные вибраторы воображаемая прямая также находится в плоскости, параллельной поверхности 8. Дебалансные вибраторы 9, 10 при работе дробилки встречно синхронно вращаются, передавая колебания нижней щеке, делая ее тем самым активной щекой. Сам полый выступ корпуса охватывает верхнюю щеку 4, за исключением ее рабочей поверхности, а щека 4 дистанцирована от стенок корпуса при помощи упругих торцевых прокладок 11. На упомянутой поверхности 8 верхней щеки 4 закреплен центрирующий стержень 12, проходящий через отверстие в наклонной стенке 7 корпуса. Между стенкой 7 корпуса и верхней щекой 4 расположены пружины 13, которые зафиксированы при помощи шпилек 14, установленных на щеке 4 и проходящих сквозь отверстия в стенке 7. Шпильки 14 другим концом зафиксированы при помощи гаек 15 на внешней пластине 16, параллельной стенке 7. Поверхность 8 является опорной поверхностью для пружин 13. Центрирующий стержень 12 расположен в пространстве между пружинами 13 и ориентирован по оси возвратно-поступательных колебаний, создаваемых дебалансными вибраторами, его свободный конец пропущен через отверстие во внешней пластине 16.

Разгрузочный конец нижней щеки выполнен в виде продольно выступающей пластины 17 с отверстиями. Таким образом, пластина 17 является частью корпуса, и при этом выполняет функцию решетки грохота.

Вибрационная щековая дробилка работает следующим образом. Подлежащий дроблению материал подается в питающую воронку 6. Колебания корпуса, создаваемые дебалансными вибраторами 9, 10, передаются на воронку, что способствуют свободному прохождению крупных кусков материала без застревания в приемном отверстии. Куски материала поступают в наклонную камеру дробления 5 на рабочую поверхность нижней активной щеки 3. Вибрация корпуса также передается щекам, при этом нижней щеке 3 напрямую. При максимальном сближении щек, движущихся в противофазе, происходит удар, вызывающий разрушение материала. Подпружиненная верхняя щека 4 при отходе не оказывает сопротивления движению материала по нижней щеке 3. Материал перемещается по наклонной вибрирующей поверхности нижней щеки и при движении подвергается интенсивному встряхиванию, которое способствует его дальнейшему разрыхлению. При этом пустоты между крупными кусками заполняются мелкими кусками, что способствует их быстрому скольжению по наклонной плоскости, что приводит к повышению пропускной способности дробилки. Разгрузка материала осуществляется во время отхода верхней щеки от нижней щеки. После чего щеки снова начинают сближаться, разрушая разрыхленный материал. Куски массы материала, находящейся в разрыхленном состоянии без подпрессовки, разрушаются значительно легче, чем в уплотненном состоянии, что способствует повышению измельчающей способности.

Раздробленный материал поступает на решетку грохота. Под действием вибрации мелкий продукт проходит сквозь решетку грохота, а крупная фракция, продвигаясь по решетке, разгружается в отдельную емкость.

Благодаря виброударному воздействию на материал в наклонной камере дробления наблюдаются процессы избирательного разрушения, транспортирования и сегрегации. Перемещение материала в камере дробления рассматривается как вибротранспортирование по наклонной плоскости с различными видами перемещения (полетом в результате подбрасывания нижней щекой, скольжением по наклонной плоскости, относительной неподвижностью, когда зажат между щеками). Свободное без подпрессовки расположение кусков материала в камере дробления позволяет повысить эффективность их разрушения и скорость перемещения в направлении разгрузки.

Наличие наклонной решетки (продолжение нижней щеки) на выходе дробильной камеры позволяет совместить в заявляемом устройстве функцию дробления и функцию грохочения, превращая его в дробильно-сортировочный агрегат.