| JP01266862 | ECCENTRIC GRINDING EQUIPMENT |
| WO/2002/005963 | COMMINUTION OF GRANULATED MATERIAL |
| WO/2010/150752 | HOUSING DISASSEMBLING DEVICE AND DISASSEMBLING METHOD USING SAME |
ИВАНОВ Анатолий Михайлович (ул. Рудная, д. 14 Железногорск, Курская обл, 0 Zheleznogorsk, 307170, RU)
IVANOV, Alexandr Anatolyevich (ul. Rudnaya, 14Zheleznogors, Kurskaya obl. 0, 307170, RU)
ИВАНОВ, Александр Анатольевич (ул. Рудная, д. 14 Железногорск, Курская обл, 0 Zheleznogorsk, 307170, RU)
ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "KВAPЦ" (ул. Ленина, д. 6A а/я 5, Железногорск, Курская обл, 3 Zheleznogorsk, 307173, RU)
IVANOV, Anatoly Mikhailovich (ul. Rudnaya, 14Zheleznogors, Kurskaya obl. 0, 307170, RU)
ИВАНОВ Анатолий Михайлович (ул. Рудная, д. 14 Железногорск, Курская обл, 0 Zheleznogorsk, 307170, RU)
IVANOV, Alexandr Anatolyevich (ul. Rudnaya, 14Zheleznogors, Kurskaya obl. 0, 307170, RU)
| ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ тонкого дробления кускового материала в мельнице дискового типа, включающий транспортировку исходного материала за счет силы тяжести и центробежных сил в зону дробления между двумя вращающимися в одном направлении дисками, оси вращения которых расположены под углом друг к другу и которые имеют каждый рабочую поверхность в форме внутреннего конуса, разрушение кусков материала в зоне сближения дисков и вывод дробленого продукта за счет центробежных сил, отличающийся тем, что используют диски, вращающиеся синхронно с обеспечением дополнительного принудительного транспортирования кусков материала, связанных дисками, в зону сближения дисков. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно измельчают дробленый продукт путем направления кусков материала, выходящих из устройства за счет центробежных сил, на бронефутеровку. 3. Устройство для тонкого дробления кусковых материалов, содержащее неподвижную опорную стойку и установленную на ней вращающуюся часть, включающую первый диск, имеющий центральное загрузочное отверстие, и нижний диск, ось вращения которого наклонена к оси вращения первого диска, причем оба диска имеют каждый рабочую поверхность в форме внутреннего конуса, отличающееся тем, что оба диска жестко связаны между собой с обеспечением их синхронного вращения. 4. Устройство по п.З, отличающееся тем, что второй диск закреплен на песте с опорной сферической поверхностью, первый диск и пест со вторым диском установлены на массивном шкиве- маховике таким образом, что пест опирается своей опорной сферической поверхностью на опорную внутреннюю сферическую поверхность шкива-маховика, на которой установлен палец- поводок, входящий в расположенный по оси паз на сферической поверхности песта для обеспечения жесткой силовой связи двух дисков и синхронности их вращения. 5. Устройство по п. 3 отличающееся тем, что первый диск закреплен на пакете из двух плит, между которыми расположены пружины сжатия с возможностью перемещения в вертикальном направлении за счет сжатия пружины при попадании недробимых тел. 6. Устройство по п. 3 отличающееся тем, что содержит укрытие в виде корпуса, содержащего коническую загрузочную течку и брони, установленные по периметру корпуса против разгрузочной щели между дисками для ударного доизмельчения продукта. 7. Устройство по п. 3 отличающееся тем, что диски выполнены с выступами и впадинами зубчатой формы, причем выступы верхнего диска входят во впадины нижнего диска. 8. Устройство по п. 4 отличающееся тем, что соотношение радиуса дисков к длине песта находится в диапазоне 1 :1,5 - 1 :4, а величина угла между осями вращения дисков находится в диапазоне 0,5°- f . |
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к технологии дробления твердых материалов и может быть использовано в горнорудной, строительной, химической, металлургической и других отраслях промышленности для тонкого дробления кусковых материалов мелкой фракции 30-10 мм любой крепости.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ Известны несколько способов дробления кускового материала.
Схема организации процесса дробления в них включает процессы подачи исходного материала в зону дробления, разрушения куска (кусков) и транспорта готового продукта за пределы дробилки. При этом в существующих способах дробления реализуются преимущественно два основных вида разрушения кусков материала
- раздавливание или «cвoбoдный yдap», а транспорт материала осуществляется посредством силы тяжести или центробежных сил.
Так в щековых и конусных дробилках («Cпpaвoчник по обогащению pyд» т. 1 M. 1972 г. с. 122-148), разрушение куска происходит путем его квазистатического раздавливания между рабочими поверхностями (щеки, конусы) при горизонтальном направлении действия нагрузок. При этом подача исходного материала и вывод готового продукта осуществляется в вертикальном направлении за счет действия силы тяжести. Схематично это показано на фиг. Ia. Использование известных способов для тонкого дробления ограничивается низкой производительностью этих процессов на мелкой фракции, связанной, в основном, с зависимостью скорости прохождения материала в зоне дробления от действия силы тяжести. В конечном итоге именно эта зависимость определяет предельную частоту качаний подвижных элементов (щек, конуса) и, соответственно, предельную производительность дробления. Кроме этого, неэффективным для тонкого дробления эти способы оказываются и по конструктивным соображениям. По этой причине в существующих промышленных схемах переработки помол фракции 30- 10мм материалов средней и высокой крепости осуществляется обычно в шаровых или стержневых барабанных мельницах. Процесс разрушения материалов в таких мельницах носит сугубо вероятностный характер и сопровождается значительными энергозатратами, которые на 1-2 порядка выше энергозатрат на дробление аналогичного класса крупности в дробилках. Это существенно сказывается на общей себестоимости конечного продукта.
Аналогична структура схемы организации процесса дробления в способе дробления материалов валковыми дробилками (роллер- прессами) высокого давления (патент США N° 4.357.287), который заключается в создании в проходящем между двумя валками материале напряженного состояния высокой интенсивности (Фиг. 16).
Основное отличие данной схемы от предыдущей состоит в том, что создаваемое напряженное состояние имеет объемный характер, а воздействие направлено на поток кускового материала, что подразумевает существенное увеличение производительности дробления. Недостатком способа является ограниченность применения его для дробления материалов повышенной крепости. Среди способов дробления, реализующих нагружение «cвoбoдным yдapoм», можно выделить дробление аппаратами центробежно-ударного действия, молотковыми и роторными дробилками. Дробилки роторного и молоткового типа предназначены для дробления материалов невысокой прочности.
В способе дробления аппаратами центобежно-ударного действия (см., например, патент США JV» 4.921.173) (фиг. lв) куски исходного продукта подаются в рабочее пространство вертикально за счет свободного падения, затем в быстровращающемся разгонном устройстве им придается высокая скорость в радиальном направлении. Разрушение куска происходит за счет свободного удара куска о броню. Вывод готового класса осуществляется также за счет свободного падения кусков. Недостатками данного способа является низкая эффективность его применения для дробления материалов мелкого класса крупности (ниже 15-20 мм), особенно для материалов средней и высокой прочности, в силу малой массы куска и, следовательно, низкой его кинетической энергии.
Известны способы дробления кусковых материалов с использованием дисковых мельниц. Наиболее близким к способу по технической сущности изобретением является техническое решение по патенту США JVb 5.836.523 (фиг. Ir) в котором реализуется нагружение «cвoбoдным yдapoм». Разрушение материала осуществляется здесь с помощью двух дисков, расположенных один над другим и вращающихся в одном направлении с большой скоростью. Исходный материал через отверстие в верхнем диске попадает на нижний диск, после чего он отбрасывается центробежными силами на верхний конический диск. Разрушение куска происходит за счет возникающих при ударе напряжений в куске. Готовый класс удаляется также центробежными силами через регулируемый зазор между вращающимися дисками. В способе удается обеспечить значительные скорости подачи дробимого материала в зону разрушения, а также высокую скорость разгрузки готового класса за счет использования центробежных сил. Недостатком способа является неэффективная организация процесса разрушения в силу его вероятностного характера. Возникающие в ходе ударных воздействий напряжения недостаточно высоки, это ограничивает применимость способа рамками относительно слабых материалов.
Наиболее близким к устройству по технической сущности является устройство для дробления (патент США JM° 1.072.193), включающее систему двух вращающихся валов, один из которых пустотелый, другой цельный. Цельный вал размещен внутри пустотелого таким образом, что оси вращения валов не совпадают.
Валы соединяются с помощью шарового соединения, которое позволяет реализовать однонаправленное вращение валов. На концах валов установлены диски, являющиеся рабочими органами дробилки. Общими признаками указанного изобретения с заявляемым устройством являют вращение дисков в одном направлении, расположение осей вращения дисков под углов друг к другу.
Недостатками известного устройства являются: 1. Значительные габариты устройства, - длина устройства в 6÷7 раз больше диаметра рабочего органа. Это, по-видимому, связано с уровнем развития техники того времени и, соответственно, необходимостью увеличения соотношения рычагов усилий. Плоскоременная передача не может обеспечить передачу моментов, необходимых для разрушения горных пород крепостью более 10-12 ед. по шкале Протодьяконова.
2. Техническая сложность устройства, не удовлетворяющая современным требованиям надежности, ремонтопригодности и высокие эксплуатационные затраты при переработке больших объемов материалов.
3. Отсутствие системы предохранения устройства от поломок при попадании недробимых тел. 4. Отсутствие герметичного разгрузочного корпуса, предотвращающего распространение пыли за пределы устройства.
5. Устройство не предусматривает использование высокой энергии разгружающегося с большой скоростью материала для его ударного разрушения.
6. Устройство не обеспечивает синхронность вращения измельчающихся органов, что резко снижает эффективность дробления, а также делает невозможным применение измельчающих органов со сложным профилем, например зубчатым.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков, повышение производительности тонкого дробления кусковых материалов различной крепости, снижение расхода электроэнергии на процессы тонкого дробления, создание простой в техническом исполнении конструкции устройства для тонкого дробления кускового материала. Поставленная задача решается тем, что в способе тонкого дробления кускового материала в мельнице дискового типа, включающем транспортировку исходного материала за счет силы тяжести и центробежных сил в зону дробления между двумя вращающимися в одном направлении дисками, оси вращения которых расположены под углом друг к другу и которые имеют каждый рабочую поверхность в форме внутреннего конуса, разрушение кусков материала в зоне сближения дисков и вывод дробленого продукта за счет центробежных сил, отличающийся тем, что используют диски, вращающиеся синхронно с обеспечением дополнительного принудительного транспортирования кусков материала, связанных дисками, в зону сближения дисков.
Целесообразно дополнительно измельчать дробленый продукт путем направления кусков материала, выходящих из устройства за счет центробежных сил, на бронефутеровку.
Поставленная задача также решается устройством для тонкого дробления кусковых материалов, содержащим неподвижную опорную стойку и установленную на ней вращающуюся часть, включающую первый диск, имеющий центральное загрузочное отверстие, и нижний диск, ось вращения которого наклонена к оси вращения первого диска, причем оба диска имеют каждый рабочую поверхность в форме внутреннего конуса, в котором согласно изобретению оба диска жестко связаны между собой с обеспечением их синхронного вращения.
Кроме того, второй диск может быть закреплен на песте с опорной сферической поверхностью, первый диск и пест со вторым диском установлены на массивном шкиве-маховике таким образом, что пест опирается своей опорной сферической поверхностью на опорную внутреннюю сферическую поверхность шкива-маховика, на которой установлен палец-поводок, входящий в расположенный по оси паз на сферической поверхности песта для обеспечения жесткой силовой связи двух дисков и синхронности их вращения.
Кроме того, первый диск предпочтительно закреплен на пакете из двух плит, между которыми расположены пружины сжатия с возможностью перемещения в вертикальном направлении за счет сжатия пружины при попадании недробимых тел. Устройство может также содержать укрытие в виде корпуса, содержащего коническую загрузочную течку и брони, установленные по периметру корпуса против разгрузочной щели между дисками для ударного доизмельчения продукта.
Кроме того, диски могут быть выполнены с выступами и впадинами зубчатой формы, причем выступы верхнего диска входят во впадины нижнего диска.
Предпочтительно, чтобы соотношение радиуса дисков к длине песта находилось в диапазоне 1 : 1,5 - 1 :4, а величина угла наклона осей вращения дисков - в диапазоне 0,5°- ЗР. В предлагаемом способе тонкого дробления кускового материала в мельнице дискового типа (фиг. lд), включающем процессы подачи исходного материала в междисковое пространство за счет силы тяжести TPIg, транспорта исходного материала в зону дробления посредством центробежных сил в горизонтальном направлении ТРlц.с, и вывода дробленого продукта также с помощью центробежных сил TP2ц.c. дополнительно вводится процесс транспорта куска в связанном состоянии ТРсв, а разрушение кусков осуществляется за счет усилий, имеющих направление перпендикулярное к поверхностям рабочих органов и возникающих в фазе сближения двух синхронно вращающихся, связанных в единую систему дисков, оси вращения которых расположены под углом друг к другу. Транспорт кусков, жестко закрепленных между рабочими органами дробилки, реализуемый за счет синхронности вращения и жесткой взаимосвязи вращающихся дисков, обеспечивает принудительное «втягивaниe» кусков материала в зону дробления, и таким образом позволяет организовать наиболее эффективное интенсивное динамическое воздействие на кусок, в ходе которого кусок разрушается.
Таким образом, связанность и цикличность вращательного движения дисков позволяет составить систему одинаково эффективных элементов процесса дробления и получить в итоге высокоскоростной замкнутый конвейер взаимосвязанных, согласованных во времени процессов транспорта и разрушения кусков материала. Исполнение всех необходимых функций при этом оказывается локализованным по зонам (фиг. 2). Так, исполнение функции транспорта исходного продукта ТРlц.с преимущественно осуществляется в зоне А, зона Б является зоной связного движения куска Трсв и дробления Дрl и зона В-зоной разгрузки TP2ц.c. Все указанные процессы протекают параллельно, при этом производительность как отдельных элементов процесса дробления, так и всего процесса в целом определяется числом оборотов системы дисков, и может ограничиваться только чисто техническими причинами.
Синхронность вращения дисков позволяет использовать рабочие поверхности зубчатой формы с обеспечением вхождения выступов верхнего диска во впадины нижнего, что дает возможность существенно повысить эффективность дробления кускового материала за счет формирования в куске изгибных напряжений. Кроме этого, для наиболее полного использования кинетической энергии кусков дробленного материала, вылетающих с высокой скоростью из устройства, в нем предусмотрена установка по периметру кожуха специальных броней, позволяющих додрабливать за счет ударных нагрузок куски готового продукта Дp2, ослабленные в ходе операции дробления Дрl .
Важным преимуществом предложенной в способе схемы организации процесса дробления является возможность реализации повышенных углов захвата куска и следовательно высоких степеней дробления. Связанное состояние куска, как показывает опыт, может реализовываться при углах α раскрытия рабочих органов до 45°.
ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.l (а-г) изображены схемы известных способов дробления, на фиг.lд - схема предлагаемого способа дробления. На фиг.2 показаны зоны диска, на которых проходят процессы транспорта (зона А), связанного движения (зона Б) и разгрузки (зона В) материала.
На фиг.З - принципиальная схема устройства для осуществления способа дробления. На фиг.4 - подробная схема предлагаемого устройства, осевой разрез. ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ тонкого дробления кускового материала осуществляется следующим образом (фиг. 3). Материал, попав на нижний диск 4 под действием центробежных сил перемещается по его поверхности в сторону периферии до того места, где размер куска и размер зазора между дисками 4 и 5 оказываются одинаковыми. После чего, двигаясь в связке с синхронно вращающимися дисками, кусок принудительно направляется в зону сближения дисков (зону дробления), где происходит его интенсивное сдавливание и разрушение. В процессе разрушения размер куска становится меньше величины зазора, это позволяет куску продолжить движение под действием центробежных сил в радиальном направлении к периферии дисков 4 и 5 до того места, где размер куска и расстояние между дисками снова совпадут. По мере сближения дисков кусок повторно зажимается и разрушается. Так повторяется несколько раз. Достигнув размера, меньшего расстояния между краями дисков, дробленый материал выводится центробежными силами из зоны дробления. После этого он с высокой скоростью отбрасывается за пределы дробящего устройства и, ударяясь об установленные напротив разгрузочной щели брони 14, подвергается дополнительному разрушению. Таким образом, происходит доизмельчение ослабленных кусков материала за счет интенсивных ударных нагрузок.
Следует отметить, что характер взаимодействия куска, находящегося в связанном состоянии, с вращающимися синхронно дисками позволяет реализовать гармоническую кривую развертывания напряжения во времени с минимизацией сдвиговых напряжений, обеспечивает гарантированное разрушение куска, а также позволяет существенно снизить износ рабочих органов. Кроме этого динамический характер воздействия позволяет достичь высоких степеней дробления.
Наиболее эффективно предлагаемый способ тонкого дробления кускового материала можно реализовать в предлагаемом устройстве (фиг. 4).
Устройство состоит из станины 22, на которой установлена вертикальная опорная стойка 1, являющаяся также подшипником скольжения всей вращающейся системы устройства. В опорную стойку 1 запрессована подшипниковая втулка 16 из антифрикционного материала. На опорной стойке 1 вращается шкив-маховик 2, в который вставлен пест 3, опирающийся опорной сферической поверхностью на внутреннюю сферическую поверхность шкива-маховика 2. Цилиндрическая часть песта 3 вставлена в подшипниковую втулку 16, ось которой наклонена к оси устройства (оси верхнего диска 7) на угол β°. при этом ось песта 3 и ось устройства пересекаются в точке 0, совпадающей с центром опорных сферических поверхностей песта 3 и шкива-маховика 2. На верхней плоскости песта 3 установлен и закреплен подвижный нижний диск 4, имеющий рабочую поверхность в форме внутреннего конуса. Конический выступ в центре диска 4 предназначен для лучшего распределения материала при загрузке. В сферической поверхности шкива-маховика 2 впрессован палец- поводок 19, входящий в паз песта 3 на его сферической поверхности по скользящей посадке. На шкив-маховик 2 через дистанционные втулки 12 с помощью высокопрочных шпилек 8 установлен пакет из опорной плиты 5, пружин 11 и поджимной плиты 6. Пакет собран с помощью болтов 10 и затянут гайками 9 на шпильки.
На опорную плиту 5 установлена и закреплена болтами неподвижная бронь 7, имеющая рабочую поверхность в форме внутреннего конуса и центральное отверстие для загрузки материала. Шайба 20, установленная на нижнем торце песта 3, закреплена болтами и служит для предотвращения перемещения песта и всей вращающейся системы в вертикальном направлении. Привод устройства осуществляется посредством клиноременной (фиг. 4) или зубчатой передачи от электродвигателя. Шкив-маховик 2, клиноременная передача и шкив электродвигателя изолированы от остального пространства устройства герметичным кожухом 15. Устройство укрыто корпусом 13 с укрепленной на нем конической течкой для подачи материала, подлежащего измельчению. На корпусе 13 напротив щели измельчающих органов закреплены по всему периметру брони 14 (бронефутеровка), предназначенные для ударного доразрушения кусков материала, разгружаемых из измельчающих органов с высокой скоростью. В плите станины устройства имеются окна (фиг. 4), соединенные в нижней части плиты в единую течку и служащие для выгрузки готового продукта из устройства на дальнейшую переработку.
Устройство работает следующим образом. При включении электродвигателя вращательное движение посредством клиноременной передачи передается шкиву-маховику 2, который вращается на неподвижной вертикальной опорной стойке 1. Совместно со шкивом-маховиком вращаются все связанные с ним детали. Палец-поводок 19 передает вращение песту 3, обеспечивая синхронное со шкивом-маховиком 2 вращение нижнего диска 5. Синхронно со шкивом-маховиком 2 вращается также опорная плита 5, на которой установлен верхний диск 7. Синхронность вращения нижнего 4 и верхнего 7 дисков создает эффект принудительного транспорта кусков материала в зону дробления Б, а жесткая кинематическая связь этих дисков обеспечивает полноценную передачу разрушающей нагрузки от рабочих органов кускам материала. В связи с тем, что цилиндрическая часть песта 3 установлена в эксцентрично расположенной подшипниковой втулке 16, а сферическая его часть опирается на внутреннюю сферическую поверхность шкива-маховика 2, ось вращения песта 3 оказывается смещенной на заданный угол β относительно оси вращения шкива- маховика 2. По этой причине расстояние между поверхностями нижнего и верхнего дисков 4 и 7 в ходе их вращения оказывается неодинаковым и изменяется на периферии дисков 4 и 7 от минимального b до максимального В значения (фиг.З). Разрушающие напряжения возникают при перемещении находящегося в связанном состоянии куска в зону Б - зону сближения дисков (фиг. 2). Величины возникающих при этом нагрузок определяются соотношением К радиуса R дисков 4,7 к длине L песта 3 (K= R/L), а также углом β. Как показала практика, оптимальным является соотношение К в диапазоне от 1 :1,5 до 1 :4. При соотношении меньшем 1 : 1 ,5 не удается обеспечить реализацию разрушающих усилий, при соотношении большем 1 :4 резко снижается степень дробления материала. Величина угла β находится в диапазоне 0,5° - f и зависит от габаритных размеров устройства и требуемого гранулометрического состава готового продукта.
Для подтверждения работоспособности данного способа измельчения был изготовлен рабочий образец устройства с диаметром рабочих органов 200 мм,
В качестве опытного материала были взяты гранит Павловского месторождения крепостью 15 ед. по шкале проф. Протодьяконова и железистые кварциты Михайловского ГОКа крепостью до 20 ед. по шкале проф. Протодьяконова. Результаты испытаний сведены в таблицу 1. Анализ проб выполнялся в центральной лаборатории ОАО «Mиxaйлoвcкий ГOK».
Испытания показали (таблица 1), что устройство работоспособно, причем его производительность практически не зависит от крепости материала. Полученные фактические данные по расходу электроэнергии, производительности и степени измельчения практически совпадают с теоретическими расчетами. ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Аппроксимируя полученные результаты, можно сделать вывод, что данное устройство, воспроизведенное в промышленном масштабе с диаметром рабочего органа
600 мм при п = 720 об/мин может заменить мельницу I стадии измельчения типа MШP-3,2xЗ,l. При этом вес устройства составит не более 8 т, что более чем в 10 раз ниже веса указанной мельницы, а установленная мощность двигателя составит не более 90 кВт (против 630 кВт на двигателе привода указанной мельницы).
Next Patent: SUPPORT GRID FOR THE FUEL ASSEMBLY OF A NUCLEAR REACTOR