УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННОГО БАЛЛАСТА И ЕГО СОРТИРОВКИ Российский патент 2002 года по МПК E01B27/10 

Изобретение относится к путевому хозяйству железных дорог, в частности к устройствам для очистки и сортировки загрязненного балласта, доставляемого с перегона, где производится вырезка излишнего слоя балластной призмы, например, на электрифицированных участках по условию нормативного расстояния от головки рельса до контактного провода.

Широко известны устройства для механической сортировки исходной массы по крупности с отделением отходов (загрязнителей), такие, например, как барабанные и роликовые грохоты. Плоские грохоты - качающиеся и вибрационные (М. И. Гальперин и др. Строительные машины. - М.: Высшая школа, 1980, с.256, рис.9.13).

Барабанные грохоты имеют два недостатка - малая удельная производительность и низкая эффективность грохочения Е=m_1н•100/m_н, где m_1н - масса зерен низшего класса, кг; m_н - масса зерен этого же класса, содержащихся в исходном материале, кг (Сергеев В.П. Строительные машины и оборудование. - М.: Высшая школа, 1987, с.80).

Роликовые грохоты применяются для предварительного грохочения крупных материалов повышенной абразивности и, чаще всего, в качестве питателей дробилок и транспортеров. Они имеют довольно сложную конструкцию и практически не годятся для работы с зерновой массой балластной призмы железнодорожного пути.

Грохоты с качающимися и вибрационными просеивающими поверхностями повсеместно применяются в качестве основных устройств для сортировки исходной массы с зерновым составом, применяемым в балластных призмах железнодорожного пути, но которые, с точки зрения удельной энергоемкости, не могут рассматриваться как законченное техническое решение в системе механической сортировки по той причине, что значительная часть энергии расходуется на вибрацию самих сит и рам, в которых они установлены.

Другим недостатком этих устройств является высокий уровень шума и пылеобразования, что связано с большими затратами на борьбу с ними.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является щебнеочистительное устройство, применяемое в щебнеочистительных машинах в виде бесконечной сетчатой ленты, движущейся со скоростью порядка 12-14 м/с, как ротор в вертикальной плоскости, на внутреннюю поверхность которого подается загрязненный балласт (Соломонов С.А. Машины и механизмы для путевого хозяйства. - М.: Транспорт, 1984, с.254).

Под действием центробежных сил зерна, размеры которых меньше, чем размеры ячейки сетчатой ленты, выбрасываются за пределы устройства, а очищенный балласт подается на укладку в балластную призму.

Использование этого устройства для очистки загрязненного балласта в стационарных условиях нецелесообразно по нескольким причинам. Как показала практика, такие устройства не обеспечивают требуемого качества очистки балласта от загрязнителей из-за того, что центробежные силы как бы "прессуют" слой балласта на сетчатой ленте, из-за чего ухудшается качество очистки балласта.

Устройство не может сортировать исходную массу на несколько фракций по крупности и при работе его имеет место высокий уровень шума и пылеобразования.

Ставится задача повышения качества очистки и сортировки загрязненного балласта, снижения удельной энергоемкости, уровня шума и пылеобразования, при котором можно было бы изготовить устройство из недефицитных материалов силами механических мастерских железной дороги.

Поставленная задача решается следующим образом.

В известном устройстве, содержащем главный рабочий орган, состоящий из сетчатой ленты и привода, лента выполнена в виде сетчатого ленточного конвейера, над которым дополнительно установлен, с возможностью контакта с очищаемым балластом, приводной ворошитель, выполненный в виде цепного конвейера из бесконечных сварных калиброванных цепей, причем скорость движения цепного конвейера больше скорости ленточного конвейера и направлена в ту же сторону.

Таким выполнением устройства, в котором цепной конвейер имеет большую скорость, чем сеточный ленточный конвейер, несущий очищаемый балласт, обеспечивается интенсивное перемешивание зерен балласта на ленточном конвейере. В результате не происходит прессование слоя балласта на ленточном конвейере и все зерна, размеры которых меньше ячеек на ленте конвейера, проходят через эти ячейки. Этим самым повышается качество очистки и сортировки.

Одинаковый вектор скорости цепного конвейера и сетчатой ленты снижает сопротивление движению цепного конвейера и не нарушает форму поперечного сечения балласта на сетчатой ленте. При необходимости получения нескольких фракций из очищаемого балласта устройство может быть укомплектовано несколькими парами - сетчатый и цепной конвейеры, размещаемыми по вертикали одна над другой, с разными размерами ячеек сетчатых лент.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства для очистки загрязненного балласта и его сортировки; на фиг.2 - фрагмент рабочего органа устройства, вид сверху; на фиг.3 - сечение I-I на фиг.1; на фиг.4 - сечение II-II на фиг.1.

Устройство содержит пространственную раму 1, ленточный конвейер 2, подающий на очистку загрязненный балласт, с приводом 3, установленным на раме 1, верхний 4 и нижний 5 цепные ворошители, каждый из которых выполнен в виде цепной ленты из бесконечных сварных калиброванных цепей 4 (фиг.2), с общим приводом 6, установленным на раме 1, верхний 7 и нижний 8 конвейеры с сетчатыми лентами (ситами) 9 (фиг.2), установленными в раме 1 соответственно под ворошителями 4 и 5 с общим приводом 10, ленточный транспортер 11 для выдачи из устройства крупной фракции очищенного балласта, поступающего с конвейера 8, и ленточный транспортер 13 для выноса за пределы устройства загрязнителей, поступающих на него в результате просеивания балласта на сетчатых лентах конвейеров 7 и 8.

Устройство работает следующим образом.

Доставленный с перегона загрязненный балласт с равномерной интенсивностью подается на ленточный конвейер 2, который со скоростью V₁ выгружает балласт на конвейер 7, сетчатая лента которого движется со скоростью V₂, причем скорость V₂ больше, чем скорость V₁ и ее величина определяются по известной формуле
V₂=V₁•F₁/F₂,
где F₁ - площадь поперечного сечения балласта на ленте транспортера 2,
а F₂ - площадь поперечного сечения балласта на сетчатой ленте конвейера 7.

Площадь F₁ (фиг. 3) представляется равнобедренным треугольником, основанием которого является активная ширина ленты "В" транспортера 2, и высотой h = f(B,ϕ), где ϕ - динамический угол откоса балласта.

При известных величинах "В" и ϕ скорость V₁ определится V₁=П_т/F₁, где П_т - заданная производительность транспортера 2.

Площадь F₂ (фиг.4) представляется прямоугольником, длинная сторона которого равна активной ширине ленты транспортера 2 (В), а короткая сторона принимается равной наибольшему размеру зерна очищаемого балласта δ, т.е. F₂ = B•δ.
Поступающий на конвейер 7 загрязненный балласт с помощью цепного ворошителя 4, скорость которого V₃ больше скорости сетчатой ленты конвейера 7, принимает требуемую форму поперечного сечения по всей рабочей длине конвейера 7. Поскольку скорость цепного ворошителя 4 больше скорости сетчатой ленты конвейера 7, то в минимально возможной толщине слоя балласта δ происходит активное "ворошение" - перемещение каждой частицы балласта относительно цепей ворошителя, сетчатой ленты и относительно друг друга по всей рабочей длине ворошителя 4, что гарантирует разрушение слипшихся комков балласта и полное просеивание частиц, размеры которых меньше, чем размеры ячейки сетчатой ленты 9. Оптимальная скорость движения цепной ленты ворошителя V₃ устанавливается в зависимости от характеристики загрязненного балласта и всегда должна быть больше, чем скорость сетчатой ленты и одного с ней направления. Этим условием дополнительно достигается и возможность уменьшить сопротивление движению цепной ленты 4.

Очищенный балласт крупной фракции с конвейера 7 выдается на транспортер 11, который транспортирует чистый балласт по назначению. Просеянный через конвейер 7 балласт вместе с загрязнителями попадает на конвейер 8, расположенный под конвейером 7, где осуществляется разделение поступающей массы на чистый балласт мелкой фракции, который выдается конвейером 8 на транспортер 12 с последующим транспортированием по назначению, и на загрязнители (отходы), которые, просеиваясь, через конвейер 8 попадают на отвальный транспортер 13.

Основными положительными особенностями предлагаемого устройства по сравнению с известными того же назначения являются следующие:
1. При гарантируемом высоком качестве очистки и сортировки загрязненного балласта устройство отличается простотой конструкции и может быть изготовлено силами дорожной мастерской из недефицитных узлов и материалов. В качестве сетчатой ленты для конвейеров 7 и 8 может быть использована типовая плетеная лента, применяемая в типовых щебнеочистительных машинах (Соломонов С. А. Машины и механизмы для путевого хозяйства. - М.: Транспорт, 1984, с. 228, рис.7.7).

2. Уровень шума и пылеобразования при работе устройства сведены до минимума.

3. Устройство в ряду механических средств для сортировки исходной массы наименее энергоемкое.

4. Срок службы сетчатых лент по сравнению с виброситами увеличивается в несколько раз, поскольку интенсивность перемещений зерен балласта относительно сетчатой ленты в несколько раз меньше, чем в виброситах.

Изобретение относится к путевому хозяйству железных дорог и может быть использовано на предприятиях, которые занимаются сортировкой неоднородного по крупности материала, такого как щебень или гравий. Устройство для очистки загрязненного балласта и его сортировки содержит головной рабочий орган, который состоит из бесконечной сетчатой ленты и привода. Лента выполнена в виде сетчатого ленточного конвейера и дополнительно снабжена приводным ворошителем. Ворошитель выполнен в виде цепного конвейера из бесконечных сварных калиброванных цепей и установлен параллельно над ленточным конвейером с возможностью контакта с очищаемым балластом. Причем скорость движения цепного конвейера больше скорости сетчатого ленточного конвейера и направлена в ту же сторону. Задачей изобретения является повышение качества очистки и сортировки, снижение удельной энергоемкости процесса, уровня шума и пылеобразования. 4 ил.

Устройство для очистки загрязненного балласта и его сортировки, содержащее головной рабочий орган, состоящий из бесконечной сетчатой ленты и привода, отличающееся тем, что лента выполнена в виде сетчатого ленточного конвейера и дополнительно снабжена приводным ворошителем, выполненным в виде цепного конвейера из бесконечных сварных калиброванных цепей и установленным параллельно над ленточным конвейером с возможностью контакта с очищаемым балластом, причем скорость движения цепного конвейера больше скорости сетчатого ленточного конвейера и направлена в ту же сторону.