ИНЕРЦИОННАЯ КОНУСНАЯ ДРОБИЛКА Российский патент 2001 года по МПК B02C2/04 

Изобретение относится к конусным дробилкам мелкого дробления, а также к мельницам грубого измельчения и может быть наиболее широко использовано в промышленности стройматериалов для производства дорожного щебня или цемента.

Традиционные конусные дробилки с эксцентриковым приводом внутреннего конуса имеют жесткий кинематический привод и соответственно определенную величину амплитуды внутреннего конуса. Из-за своей динамической неуравновешенности они имеют жесткие ограничения по числу качаний упомянутого конуса и поэтому отличаются низкой степенью дробления, не превышающей 7. Это приводит к необходимости использования многостадиального дробления и применения мельниц, если требуется тонкое измельчение.

Новое поколение конусных дробилок - это инерционные конусные дробилки, в которых вместо приводного эксцентрика применен дебалансный ротор-вибратор, центробежная сила которого регулируется и соответственно регулируется амплитуда внутреннего конуса. Такая схема привода является динамической и не имеет препятствий для сжатия слоя дробимого материала кроме сопротивления самого слоя, поэтому степень дробления таких дробилок достигает 20. Этому способствует почти двукратное увеличение числа качаний внутреннего конуса и отсутствие повреждений привода даже при заклинивании конуса. Однако технологические возможности этих дробилок сдерживаются еще недостаточным совершенством их динамики и конструкции, доработка которых могла бы обеспечить степень дробления до 40.

Известна инерционная конусная дробилка (патент США N 4592517, В 02 С 2/04, 3 июня 1986 г.), содержащая опертый на фундамент через эластичные амортизаторы корпус с наружным конусом и размещенным внутри него на сферической опоре внутренним конусом, на валу которого с помощью подшипников смонтирован приводной неуравновешенный ротор, шарнирно подвешенный к сферической опоре внутреннего конуса и соединенный с двигателем через компенсационную муфту.

Недостатками такой дробилки являются: отсутствие ее динамического уравновешивания, потеря 15% дробящей силы из-за малого момента инерции корпуса относительно центра сферической опоры внутреннего конуса (отсутствие массивного дна корпуса) и невозможность оптимальной регулировки дробящей силы.

Известна инерционная конусная дробилка (патент США N 4452401, В 02 C 2/04, 5 июня 1987 г.), содержащая так же, как и предыдущая дробилка, опертый на фундамент через эластичные амортизаторы корпус, снабженный наружным конусом и размещенный внутри него на сферической опоре внутренний конус, на валу которого с помощью подшипника смонтирован приводной неуравновешенный ротор, подвешенный с возможностью вращения к валу внутреннего конуса и соединенной компенсационной муфтой с приводным двигателем.

При упрощении конструкции за счет устранения крупногабаритного шарнирного подвеса неуравновешенного ротора к сферической опоре внутреннего конуса упомянутая дробилка сохранила все недостатки, присущие предыдущему аналогу.

Известна принимаемая за прототип инерционная конусная дробилка (патент США N 4073446, В 02 C 2/04, 14 февраля 1997 г.), содержащая опертый на фундамент через эластичные амортизаторы корпус с наружным конусом и размещенный внутри него на сферической опоре внутренний конус, на валу которого с помощью подшипников смонтирован приводной неуравновешенный ротор с возможностью регулировки положения его центра тяжести относительно оси вращения, соединенный через шаровую опорно-компенсационную муфту и через размещенный в подшипниках корпуса промежуточный вал, сочлененный с приводным шкивом и двигателем.

Известная дробилка имеет меньшие потери дробящей силы благодаря повышенному моменту инерции (наличие наиболее удаленного от центра сферической опоры конуса дна корпуса) и выполнению роли наковальни в более полном объеме. Кроме того, реакция приводной муфты, действующая через ее нижнюю часть и промежуточный вал на корпус, направлена в сторону, противоположную направлению сил неуравновешенного ротора и внутреннего конуса, что способствует частичному динамическому уравновешиванию системы и поэтому повышает КПД дробилки. Наряду с некоторым совершенствованием конструкции сохраняются такие недостатки, как низкий уровень динамического уравновешивания, потери дробящей силы из-за действия суммарных дробящих сил и реактивных сил в разных плоскостях. Как следствие конструктивных и динамических недостатков возникают и технологические недостатки: низкая производительность и степень дробления.

Цель настоящего изобретения - повышение технологических параметров дробилки: производительности и степени дробления. Поставленная цель может быть реализована при решении следующих задач:
- введение в конструкцию дробилки противовибратора, то есть дополнительного неуравновешенного ротора, генерирующего силу, направленную противоположно центробежным силам внутреннего конуса и его приводного неуравновешенного ротора;
- реализация конструктивными средствами возможности регулировки величины центробежных сил роторов, а также положения их векторов;
- обеспечение динамического уравновешивания дробилки, то есть создание таких условий ее работы в стационарном режиме, когда сумма действующих в ней сил и моментов была бы близка к нулю.

Поставленные задачи решаются в инерционной конусной дробилке, содержащей опертый на фундамент через эластичные амортизаторы корпус с наружным конусом и размещенный внутри него на сферической опоре внутренний конус, на валу которого с помощью подшипника смонтирован приводной неуравновешенный ротор с возможностью регулировки его центра тяжести относительно оси вращения, соединенной через шаровую опорно-компенсационную муфту и через размещенный в подшипниках корпуса промежуточный вал с приводным шкивом и двигателем, в которой в соответствии с настоящим изобретением корпус подшипника ротора и корпус шкива выполнены с цилиндрическими поверхностями, эксцентричными относительно оси вращения, шкив снабжен неуравновешенным грузом, и упомянутые неуравновешенные грузы также выполнены эксцентричными и установлены с возможностью полного поворота на ответных эксцентрических цилиндрических поверхностях подшипника ротора и шкива и возможностью фиксации их в необходимом положении относительно эксцентриситета упомянутых поверхностей и друг друга.

Такое конструктивное решение позволяет решить поставленные задачи, а следовательно, достичь реализации поставленной цели.

На чертеже в продольном разрезе показана схема предлагаемой инерционной конусной дробилки, которая содержит опертый на фундамент 1 корпус 2 с наружным конусом 3 и размещенным внутри него на сферической опоре 4 внутренним конусом 5, на валу 6 которого с помощью подшипника 7 смонтирован приводной неуравновешенный ротор 8. Наружная цилиндрическая поверхность 9 подшипника 7 выполнена эксцентричной относительно его оси вращения 10. Наружная поверхность 11 ротора 8 также выполнена эксцентричной относительно оси 10 и его цилиндрической внутренней расточки 12, которой он посажен на ответную поверхность 9 подшипника 7. Ротор 8 имеет продольный разрез 13 толстой эксцентричной части и снабжен стяжным болтом 14, который может сжимать разрез ротора 8, после того как он установлен в оптимальном положении относительно подшипника 7. Последний соединен шаровой опорно-компенсационной муфтой 15 с промежуточным валом 16, который размещен в подшипниках 21 корпуса 2 и снабжен шкивом 17. На корпусе шкива 17 так же, как и на подшипнике 7, выполнена цилиндрическая посадочная поверхность 18, размещенная эксцентрично оси вращения 19, на которой смонтирован эксцентричный груз 20 с возможностью поворота и фиксации относительно поверхности 18. Конструкция груза 20 аналогична конструкции ротора 8.

Дробилка работает следующим образом. Крутящий момент от шкива 17 передается через промежуточный вал 16 и шаровую опорно-компенсационную муфту 15 ротору 8. Последний развивает центробежную силу F₁ и заставляет внутренний конус 5 совершать на сферической опоре 4 гирационные движения с центром качаний в центре сферы "C". При таких маятниковых круговых качаниях внутренний конус 5 также развивает центробежную силу F₂. Однако векторы сил F₁ и F₂ размещены в разных плоскостях, в частности угловое опережение силой F₁ силы F₂ в реальных условиях находится в пределах 30-90^o в зависимости от момента инерции конуса 5 и сопротивления его обкатки по слою дробимого материала. Вектор реакции R₁ корпуса 2 отстает от результирующей силы F сил F₁ и F₂ также на 30-90^o. Чем больше момент инерции корпуса 2, тем меньше этот угол. Величина реакции R₁ также зависит от амплитуды, массы и частоты качаний корпуса 2. Сила R₂ генерируется грузом 20 шкива 17 и направлена как и реакция R₁ в направлении, противоположном силе F, однако R₁ и R₂ размещены в разных плоскостях и их результирующей является сила R. Чтобы уравновесить дробилку, необходимо поворотом ротора 8 относительно подшипника 7 и поворотом груза 20 относительно шкива 17 добиться такого их положения, чтобы силы F и R оказались в одной плоскости и были бы равны. Кроме того, необходимо чтобы сумма моментов от сил F и R относительно центра "C" сферической опоры 5 также были бы равны. В таких условиях потерь дробящей силы почти нет, что способствует повышению производительности и степени дробления предлагаемой дробилки на 20-30%. Затраты энергии растут при этом лишь на 10-12%, так как ранее лишний расход энергии шел на нагрев резиновых амортизаторов и подшипниковой смазки из-за неравномерных условий их работы.

Дробилка предназначена для дробления дорожного щебня или цемента. Инерционная конусная дробилка содержит корпус с наружным конусом и размещенным внутри него внутренним конусом, с валом и смонтированным на нем с помощью подшипника неуравновешенным ротором, соединенным с помощью шаровой опорно-компенсационной муфты с установленным в подшипниках корпуса валом с приводным шкивом. Шкив и подшипник ротора снабжены эксцентричными относительно оси вращения цилиндрическими поверхностями, на которых смонтированы эксцентричные грузы с возможностью полного поворота по соответствующим цилиндрическим поверхностям и фиксации в требуемом для динамического уравновешивания дробилки положении. Изобретение позволяет повысить производительность и степень дробления материалов. 1 ил.

Инерционная конусная дробилка, содержащая опертый на фундамент через эластичные амортизаторы корпус с наружным конусом и размещенный внутри него на сферической опоре внутренний конус, на валу которого с помощью подшипника смонтирован приводной неуравновешенный ротор с возможностью регулировки его центра тяжести относительно оси вращения, соединенной через шаровую опорно-компенсационную муфту и через размещенный в подшипниках корпуса промежуточный вал с приводным шкивом и двигателем, отличающаяся тем, что корпус подшипника ротора и корпус шкива выполнены с цилиндрическими поверхностями, эксцентричными относительно оси вращения, шкив снабжен неуравновешенным грузом и упомянутые неуравновешенные груз и ротор также выполнены эксцентричными и установлены с возможностью полного поворота на ответных эксцентрических цилиндрических поверхностях подшипника и шкива и фиксации их в необходимом положении относительно эксцентриситета упомянутых поверхностей и друг друга.