СПОСОБ ДРОБЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА В КОНУСНОЙ ДРОБИЛКЕ И КОНУСНАЯ ДРОБИЛКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА. Российский патент 1999 года по МПК B02C2/02 

Изобретение относится к способам среднего и мелкого дробления материалов в конусных дробилках и к устройствам для его осуществления. Оно может быть использовано для дробления руд, строительных и металлических материалов.

Существующие в мировой практике технологические линии для дробления и измельчения материала требуют последовательной установки 2-4 машин, в частности конусных дробилок и мельниц.

В связи с тем, что коэффициент полезного действия мельниц не превышает 1%, а у дробилок он близок к 20%, имеется тенденция переноса основной части работы измельчения на дробилки. Однако за 140 лет существования конусных дробилок удалось их степень дробления увеличить с 4 до 7, хотя для упомянутого выше сокращения количества оборудования требуется дробления не менее 30.

Способ дробления к конусных дробилках осуществляется деформацией сжатия и сдвига, однако уровень этих деформаций определяется амплитудой внутреннего конуса, которая имеет определенную величину, равную эксцентриситету приводного эксцентрика внутреннего конуса. Жесткая кинематическая связь между дробящими конусами позволяет эффективно дробить материал только в тонком слое, что приводит к снижению производительности и к возможности поломки дробилки. Попытка установить большой разгрузочный зазор между конусами приводит к малой деформации слоя материала и к снижению степени дробления в условиях постоянной амплитуды конуса.

Известен способ дробления материала, осуществляемый в конусной эксцентриковой дробилке типа "Symons" (патент США N 3302896, 14.11.1965 г., B 02 C). Способ включает установку гарантированного разгрузочного зазора между внутренним и охватывающим его наружным коническими дробящими телами, пуск дробилки, загрузку дробящей камеры перерабатываемым материалом и его дробление.

В известном способе не регулируется дробящая сила и степень дробления, которые можно поднять лишь до 5-6 только за счет установки малого разгрузочного зазора, что неизбежно приводит к снижению производительности. Кроме того, для исключения снижения степени дробления материал загружают в дробилку дозированно, не допуская переполнения дробящей полости. Другим недостатком известного способа является невозможность пуска или остановки дробилки с полностью заполненной камерой дробления во избежание поломки механизма дробилки, а также невозможность поддержания стабильной степени дробления в процессе абразивного износа дробящих конусов.

Известен принимаемый за прототип способ дробления материала, осуществляемый в конусной эксцентриковой дробилке с гидравлической регулировкой положения внутреннего конуса по высоте и величины разгрузочного зазора (патент США N 3456889, 10.04.1967 г., B 02 C).

Способ включат установку разгрузочного зазора внутренним и охватывающим его наружным коническими дробящими телами, пуск дробилки и придание внутреннему конусу гирационного движения относительно оси дробилки, а затем загрузку дробилки перерабатываемым материалом и его дробление.

Так же, как в аналоге в известном способе не регулируется дробящая сила, но имеется возможность стабилизации размера разгрузочного зазора путем непрерывной компенсации абразивного износа конусов за счет автоматически работающей гидравлической системы регулировки положения внутреннего конуса. Тем самым достигается более высокая степень дробления, чем в аналоге, равная 6-8. В прототипе другие недостатки аналога сохраняются.

Таким образом, существующие способы дробления в конусных дробилках не позволяют достигнуть высокой степени дробления, которая могла бы позволить заменить одной дробилкой несколько машин. Главной причиной этого недостатка конусных эксцентриковых дробилок является жесткая кинематическая связь конусов, обеспечивающая определенность их движения друг относительно друга и необходимость установки определенного разгрузочного зазора. Иными словами в известных способах дробления в конусных эксцентриковых дробилках невозможно дробить толстый слой материала с заданной его деформацией, с заданной силой так, чтобы материал разрушался, главным образом, внутри своего слоя друг о друга, обеспечивая тем самым высокую степень дробления и высокую производительность.

Целью предлагаемого способа является сокращение стадий дробления и измельчения путем объединения его в одном агрегате.

Задачей упомянутого способа является организация такой последовательности операций и введение новых операций, которые обеспечивают высокую степень дробления без ущерба для других технологических параметров.

В предлагаемом способе дробления материала в конусной дробилке, включающем установку разгрузочного зазора в разгрузочной зоне между внутренним и охватывающим его наружным коническими дробящими телами, затем осуществляют пуск дробилки и первому из конусов придают гирационное движение относительно оси дробилки, после чего перерабатываемый материал загружают в кольцевую камеру дробления, образованную рабочими поверхностями конусов, которые осуществляют дробление при своем сближении и разгрузку раздробленного материала при своем расхождении, в соответствии с настоящим изобретением в разгрузочной зоне устанавливают односторонний контакт конусов и усилие их прижатия пропорционально прочности дробимого материала и требуемой степени дробления, затем загружают материал самотеком в камеру дробления непосредственно из бункера под давлением массы материала на входе в камеру дробления более 0,7 т/м², затем включают дробилку и осуществляют дробление.

Оптимальные признаки заявляемого способа обеспечивают разрушение кусков материала друг о друга в собственном толстом слое, что в свою очередь приводит к повышению степени дробления с 5-8 до 20-30. Таким образом, способ позволяет заменить стадию мелкого дробления и первую стадию измельчения.

Реализацию способа в 7-футовой эксцентриковой конусной дробилке со специальной камерой дробления, принимающей 85% кусков гранита мельче 120 мм, позволила получить продукт, содержащий 85% частиц мельче 5 мм при производительности 350 т/ч и установленной мощности двигателя 320 кВт. Степень дробления - 24.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства, основные признаки которого совпадают с признаками традиционных эксцентриковых конусных дробилок.

Известна конусная эксцентриковая дробилка (патент США N 3481548, 23.01.1967 г. , B 02 C), содержащая корпус с наружным конусом, сферической опорой для внутреннего корпуса, снабженного средствами гидравлической регулировки своего положения по высоте и валом с размещенным на нем с помощью подшипника приводным эксцентриком, установленным в собственном корпусе с помощью подшипника и соединенным трансмиссией с электродвигателем.

Недостатком известного изобретения является наличие жесткой кинематической связи между внутренним конусом и наружным. Корпус эксцентрика жестко соединен с корпусом дробилки, поэтому при вращении эксцентрика внутренний конус получает гирационные колебания, соответствующие величине эксцентриситета эксцентрика. Поэтому слой дробимого материала не может быть деформирован на величину большую, чем величина эксцентриситета. Отсюда степень дробления такой машины не превышает 7. Кроме того, такая машина не может включаться и останавливаться под нагрузкой во избежание поломки приводного механизма.

Известна принимаемая за прототип конусная дробилка (патент США N 4339087, 8.09.1980 г., B 02 C) содержащая корпус с наружным конусом, средствами его регулировки по высоте, опорой для внутреннего конуса с валом и размещенным на нем с помощью подшипника приводным эксцентриком, снабженным собственным корпусом и соединенным трансмиссией с электродвигателем.

В предлагаемом устройстве в соответствии с заявляемым способом корпус эксцентрика размещен свободно относительно корпуса дробилки и оба корпуса снабжены упругой связью друг с другом и опорой устройства, имеющего средства регулировки дробящей силы.

Отличительные признаки заявляемого устройства позволяют управлять амплитудой внутреннего конуса и взаимным перемещением конусов относительно друг от друга, а также регулировать силу дробления и величину деформации слоя дробимого материала.

На фиг. 1 показана в продольном разрезе конструктивная схема варианта выполнения устройства, которое содержит корпус 1 с наружным конусом 2 и сферической опорой 3 для внутреннего конуса 4, имеющего вал 5, на котором с помощью шарнира 6 размещен приводной эксцентрик 7, установленный в подшипнике 8 корпуса 9. Последний установлен на опору 10 через пружинные элементы и сопряжен с корпусом 1 опорным амортизаторами 11 и радиальными амортизаторами 12 с регулируемой жесткостью. Амортизаторы могут быть выполнены в виде пневмооболочек с регулируемой подачей сжатого воздуха и воды для регулировки жесткости. Наружный конус 2 сопряжен с корпусом 1 с помощью резьбы 13. Приводной эксцентрик 7 через зубчатую пару 14 соединен с электродвигателем.

Устройство работает следующим образом. Наружный конус 2 с помощью резьбы 13 опускают до одностороннего контакта с внутренним конусом 4. При этом ось корпуса 1 смещаются от оси дробилки в сторону контакта на амортизаторах 11 и 12. Затем радиальным амортизатором 12 придается жесткость, необходимая для внутрислойного дробления материала заданной прочности. После этого дробилку загружают материалом самотеком из бункера, обеспечивая давление его на входе в дробящую камеру не менее 0,7 г/м², затем включают дробилку. При вращении эксцентрика 7 внутренний конус 4 получает гирационные движения, обкатываясь по слою дробимого материала, сопротивление деформации которого отжимает его от наружного конуса 2. Таким образом, в зоне установки контакта конусов образуется зазор, соответствующий установленной дробящей силе и сопротивлению слоя материала. Величина отклонения корпуса 3 от оси дробилки зависит от жесткости амортизаторов 12 и момента инерции корпуса (чем больше его масса и момент инерции, тем больше деформируется слоя материала). Если амортизаторы 11 и 12 сделать абсолютно жесткими, то машина превращается в прототип и степень дробления не может быть больше 7.

В предлагаемом варианте выполняются условия второго закона Ньютона о динамическом воздействии свободно движущихся тел, когда действие равно противодействию MA - ma, где M и m - массы тел, соответственно A и a - ускорения этих тел.

На фиг. 2 показана в продольном разрезе конструктивная схема другого выполнения предлагаемого устройства без отклонения от отличительных признаков.

Отличие его от первого варианта состоит в выполнении эксцентрика 7, который в данном случае передает внутреннему конусу 4 центробежную силу которая регулируется количеством грузов 15 в неуравновешенной части эксцентрика. Для передачи эксцентрику 7 крутящего момента от зубчатой пары 14 используется шарнирный вал 16 (аналогичный по работе карданному валу), который одновременно является опорой эксцентрика. Кроме того, эксцентрик 7 снабжен ограничителем амплитуды внутреннего конуса, который выполнен в виде втулки 18, установленной с помощью подшипников 17 в корпусе 9.

Таким образом, во втором варианте выполнения устройство имеет дополнительную возможность регулировки дробящей силы и может быть приведено к варианту 1, если обеспечить контакт эксцентрика 7 с втулкой 18.

Предлагаемый способ реализуется в описанных устройствах, конкретное выполнение которых не ограничивается только представленными двумя вариантами.

Изобретение предназначено для среднего и мелкого дробления материалов в конусных дробилках. Сущность способа состоит в том, что внутреннему конусу придают колебания со свободной амплитудой, зависящей от сопротивления слоя материала, а не от величины эксцентриситета. Для этого первоначально в разгрузочной зоне устанавливают односторонний контакт конусов и регулируют усилие их прижатия пропорционально прочности дробимого материала и требуемой степени дробления. Затем загружают материал самотеком из бункера, создавая его давление на входе в камеру дробления более 0,7 т/м², а после этого включают дробилку под нагрузкой и производят дробление материала. Сущность изобретения заключается в том, что корпус приводного эксцентрика размещен свободно относительно корпуса дробилки и оба конца снабжены упругой связью друг с другом и опорой, а также средствами регулировки дробящей силы. Изобретение позволяет повысить степень дробления материала 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ дробления материала в конусной дробилке, включающий установку разгрузочного зазора в разгрузочной зоне между внутренним и охватывающим его наружным конусами, пуск дробилки, придание первому из конусов гирационного движения относительно оси дробилки, загрузку перерабатываемого материала в кольцевую камеру дробления, образованную рабочими поверхностями конусов, для осуществления дробления при своем сближении и разгрузки раздробленного материала при своем расхождении, отличающийся тем, что в разгрузочной зоне устанавливают односторонний контакт конусов и регулируют усилие их прижатия пропорционально прочности дробимого материала и требуемой степени дробления, затем материал загружают самотеком в камеру дробления непосредственно из бункера под давлением массы материала на входе в камеру дробления более 0,7 т/м², затем включают дробилку и осуществляют дробление. 2. Конусная дробилка для осуществления способа, содержащая корпус с наружным конусом, средствами его регулировки по высоте, опорой для внутреннего конуса с валом и размещенным на нем с помощью подшипника приводным эксцентриком, снабженным собственным корпусом и соединенным трансмиссией с электродвигателем, отличающаяся тем, что корпус эксцентрика размещен свободно относительно корпуса дробилки и оба корпуса снабжены упругой связью друг с другом и устройством регулировки дробящей силы, выполненным с опорой.