КОЛЬЦЕВОЙ ВИБРАЦИОННЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ С КЛАССИФИКАТОРОМ Российский патент 2003 года по МПК B02C19/16 

Изобретение относится к измельчению твердых горных пород, а именно к устройствам вибрационного разрушения, и может быть использовано при переработке минерального сырья, например, кимберлитовой руды.

Известен вибрационный измельчитель (см. а.с. СССР 1782659, В 02 С 19/16, опуб. БИ 47, 1992), содержащий корпус с наружным дробящим конусом, внутренний дробящий конус, и вибровозбудитель механических колебаний, выполненный в виде гидропульсатора, состоящего из выполненной в корпусе кольцевой гидрокамеры с отверстием для подключения гидронасоса и присоединенной посредством мембраны с внутренним дробящим конусом.

Недостатком известного технического решения является ограниченная производительность и возможность разрушения кристаллов алмазов ударными нагрузками.

Наиболее близкой по технической сущности является щековая вибрационная дробилка (см. а.с. СССР 1072902, В 02 С 19/16 опубл. БИ 6 1984), содержащая опорную раму, по меньшей мере, две наружные дробящие щеки с вибровозбудителями и центрально смонтированный внутренний дробящий орган, который снабжен приводом и опорами вращения вокруг центральной вертикальной оси и выполнен в виде конуса со спиральным рифлением, а наружные щеки имеют конически вогнутые дробящие поверхности.

Недостатком известного технического решения является разрушение кристаллов алмазов ударными нагрузками при дроблении кимберлитовой руды.

Технической задачей при создании изобретения является повышение эффективности разрушений кимберлитовой руды при сохранении кристаллов алмазов, за счет разрушения кимберлитовой руды пульсирующими, истирающими нагрузками одновременно в трех плоскостях, достаточными для разрушения непрочного кимберлита, в то же время не разрушающими прочные кристаллы алмаза, и удаление мелкой фракции в процессе измельчения.

Поставленная задача решается следующим образом.

Кольцевой вибрационный измельчитель с классификатором включает опорную раму, наружный измельчительный элемент, закрепленный на опорной раме, вибровозбудитель, упругие элементы, центральный разрушающий орган с рифлениями, снабженный приводом для вращения вокруг вертикальной оси, и разгрузочная щель.

Согласно техническому решению, наружный измельчительный элемент выполнен в виде полого цилиндра, набранного из колец, установленных одно над другим с зазором для прохода воздуха в рабочее пространство, чтобы удалять пылевидные частицы, и закрепленных к раме с возможностью колебательного перемещения вокруг вертикальной оси посредством закрепленного на них вибровозбудителей, причем смежные кольца присоединены в противофазе колебаний между собой.

Упругие элементы каждого из колец закреплены на опорной раме с возможностью обеспечения их колебаний вокруг вертикальной оси.

Внутренняя поверхность каждого из колец выполнена с рабочей поверхностью, снабженной рифлениями.

Центральный разрушающий барабан выполнен центральным разрушающим барабаном, выполненным с боковой разрушающе-классифицирующей рабочей поверхностью в виде прямоугольных стержневых элементов, установленных с вертикальными щелевыми зазорами между собой для пропуска песковой фракции в полость барабана, и прямоугольные стержневые элементы закреплены по образующей барабана на его каркасе под углом к нормалям, обеспечивающим образование прямоугольными кромками стержневых элементов разрушающих рифлений на рабочей поверхности барабана, а внутренняя полость барабана через верхнюю торцевую часть, снабженную патрубком, соединена с отсасывающим устройством, а внизу полость заканчивается воронкой, снабженной патрубком с затвором для вывода песковой фракции, и центральный разрушающий барабан установлен коаксиально внутри полого цилиндра с образованием кольцевого рабочего пространства, между рабочими поверхностями колец полого цилиндра и боковой разрушающе-классифицирующей рабочей поверхностью центрального разрушающего барабана.

Центральный разрушающий барабан снабжен диском, жестко закрепленным на его нижнем наружном торце, при этом периферийная часть диска размещена под последним кольцом полого цилиндра с образованием кольцевой разгрузочной щели, перекрываемой измельченной рудой под углом естественного откоса, размещенной на плоскости периферийной части диска и снабженной устройством для разгрузки измельченной руды, выполненным в виде плужка, закрепленного на опорной раме с возможностью фиксированного регулирования его положения относительной разгрузочной щели.

Существенными отличиями предлагаемого изобретения являются:
Наружный измельчительный элемент выполнен в виде полого цилиндра, набранного из колец, установленных одно над другим с зазором для прохода воздуха в рабочее пространство для удаления пылевидных частиц и закрепленных к раме с возможностью колебательного перемещения вокруг вертикальной оси посредством закрепленного на них вибровозбудителей, причем смежные кольца присоединены в противофазе колебания между собой, а упругие элементы каждого из колец закреплены на опорной раме с возможностью обеспечения их колебаний вокруг вертикальной оси, а внутренняя поверхность каждого из колец выполнена с рабочей поверхностью, снабженной рифлениями.

Вышеуказанное позволяет в рабочем пространстве измельчителя создавать сдвиговые пульсирующие нагрузки с помощью вибровозбудителя и сдвиговые постоянно действующие нагрузки с помощью рифлений медленно вращающегося центрального разрушающего барабана. Кроме того, сдвиговые перетирающие нагрузки осуществляются за счет включения в противофазу колебаний каждого из смежных колец. На плоскости соприкосновения смежных колец в кимберлитовой руде ведутся сдвигово-перетирающие нагрузки, что так же значительно повышает эффективность разрушения.

Эффективность процесса увеличивается за счет удаления образующихся пылевидных частиц, путем прососа воздуха, поступающего через зазоры между кольцами, через рабочее пространство.

Разрушение кимберлитовой руды производится сдвигом и перетеранием, что обеспечит сохранность кристаллов алмаза, которые не разрушаются под действием этих нагрузок, находясь в непрочном кимберлите. Кроме того, кристаллы алмазов, находясь в рабочем пространстве измельчителя, способствуют разрушению непрочной кимберлитовой руды.

Причем размеры рабочего пространства должны обеспечивать свободный проход кристаллов алмазов и не создавать условий для их разломов.

Скорости, создаваемые пульсирующей нагрузкой, не должны достигать значений, при которых будет происходить разрушение кристаллов алмаза.

Перетирающее воздействие относительно мелкой кимберлитовой руды будут способствовать очистке граней алмазов от частиц кимберлита.

Для создания пульсирующих нагрузок могут быть использованы вибровозбудители электромагнитные, электромеханические, дебалансные, гидравлические, пневматические, а так же кривошипно-шатунные механизмы. В настоящее время созданы вибровозбудители с возмущающим усилием от сотен до десятков тысяч ньютонов с частотой от нескольких герц до 100 Гц и выше. Исследованиями можно подобрать необходимое возмущающее усилие и частоту эффективного разрушения кимберлитовых руд, не нарушая целостности кристаллов алмаза.

Для снижения расхода энергии целесообразно подобрать упругие элементы для закрепления каждого из колец, обеспечивающие околорезонансный режим работы.

При этом центральный разрушающий орган выполнен центральным разрушающим барабаном с боковой разрушающе-классифицирующей рабочей поверхностью в виде прямоугольных стержневых элементов, установленных между собой с вертикальными щелевыми зазорами для пропуска песковой фракции в полость барабана и прямоугольные стержневые элементы закреплены по образующей барабана на его каркасе под углом к нормалям, обеспечивающим образование прямоугольными кромками стержневых элементов разрушающих рифлений рабочей поверхности барабана.

Это позволяет в процессе измельчения руды освобождаться от мелкой песковой фракции через вертикальные щелевые зазоры между стержневыми элементами, что значительно увеличивает эффективность процесса измельчения.

Использование стержневых элементов для создания рифлений упрощает конструкцию и создает возможность их замены при износе, что повышает работоспособность.

Совмещение операций разрушения и классификации снижает энергоемкость процесса и увеличивает производительность.

Процессу классификации способствует пульсирующие нагрузки в рабочем пространстве, создаваемые вибровозбудителями посредством колец с их рифленой рабочей поверхностью.

Внутренняя полость барабана через верхнюю торцевую часть, снабженную патрубком, соединены с отсасывающим устройством.

Отсос мелкой пылевидной фракции из полости барабана и через вертикальные щели между прямоугольными стержневыми элементами из рабочего пространства измельчителя повышает эффективность измельчения руды.

Кроме того, обеспечивает санитарно-гигиенические условия работы измельчителя. Получаемая при работе пылевидная фракция отсасывается из рабочего пространства в процессе ее образования и удаляется отсасывающим устройством для дальнейшей переработки.

Внизу торцевая полость заканчивается воронкой, снабженной патрубком с затвором для вывода песковой фракции.

Вышеуказанное позволяет производить непрерывный вывод тонко измельченной руды и направить ее для дальнейшей переработки, что увеличивает производительность измельчителя.

Центральный разрушающий барабан установлен коаксиально внутри полого цилиндра с образованием кольцевого рабочего пространства между рабочими поверхностями колец полого цилиндра и боковой разрушающе-классифицирующей рабочей поверхностью центрального разрушающего барабана, причем центральный разрушающий барабан снабжен диском, жестко закрепленным на его нижнем наружном торце, при этом периферийная часть диска размещена под последним кольцом полого цилиндра с образованием кольцевой разгрузочной щели, перекрываемой измельченной рудой под углом естественного откоса, размещенной на плоскости периферийной части диска и снабжено устройством для разгрузки измельченной руды с выполненным в виде плужка, закрепленного на опорной раме с возможностью фиксированного регулирования его положения относительно разгрузочной щели.

Размеры кольцевой разгрузочной щели обеспечивают проход кристаллов алмаза без застревания, а для того, чтобы создать необходимый подпор кимберлитовой руды в рабочем пространстве измельчителя, предложен затвор из измельченной кимберлитовой руды, расположенной под углом естественного откоса на плоскости под кольцевой разгрузочной щелью.

Данный затвор обеспечивает надежное перекрытие кольцевой разгрузочной щели при повышенном напряженно-деформированном состоянии измельченной кимберлитовой руды. В то же время обеспечивает проход крупных кристаллов, соизмеримых с размерами рабочего пространства.

Для того чтобы выгрузить измельченный материал с плоскости под кольцевой разгрузочной щелью, на которой расположен откос из кимберлитовой руды, эта плоскость выполнена вращающейся совместно с центральным разрушающим барабаном. Это упрощает конструкцию устройства для удаления измельченной кимберлитовой руды, которое выполнено в виде плужка с возможностью фиксирования его положения относительно разгрузочной щели.

За счет закрепления с фиксацией плужка на раме обеспечивается его положение относительно кольцевой разгрузочной щели. Это позволяет регулировать величину разгрузки за каждый оборот диска и, поэтому, производительность кольцевого вибрационного измельчителя с классификатором.

Пример выполнения кольцевого вибрационного измельчителя с классификатором показан на фиг.1-4:
где на фиг. 1 показана принципиальная схема кольцевого вибрационного измельчителя с классификатором - вертикальный разрез;
фиг.2 - схема установки колец на телах качения;
фиг.3 - сечение I-I (фиг.1);
фиг. 4 - схема закрепления прямоугольных стержневых элементов на каркасе барабана по его боковой рабочей поверхности.

Кольцевой вибрационный измельчитель состоит из опорной рамы 1 (фиг.1), в которой смонтирован полый цилиндр 2, набранный из колец 3, установленных на раме 1 с возможностью колебательного перемещения вокруг вертикальной оси 4. Кольца 3 установлены между собой с зазором для удаления пылевидных частиц при работе измельчителя, выполненным, например, на телах качения как показано на фиг.2. Набранный из колец полый цилиндр выполнен, например, подвешенным на стержнях 6 через упругие элементы. Внутренняя часть каждого кольца выполнена с рабочей поверхностью 7, снабженная рифлениями 8. Каждое кольцо 3 снабжено элементом 9 присоединения вибровозбудителя 10 (фиг.3).

Для того чтобы повысить эффективность кольцевого вибрационного измельчителя целесообразно одновременно использовать несколько вибровозбудителей 10. В приведенном примере показано одновременное использование четырех вибровозбудителей или на каждые два кольца 3 по одному вибровозбудителю 10, а схема подобрана таким образом, чтобы кольца 3 чередовались между собой от разных вибровозбудителей 10. Это обеспечивает во время работы вибрационное перемещение соседних колец в противофазе колебаний. Каждое кольцо 3 снабжено упорами 11 и упругими элементами 12, через которые закреплено на стойках 13, соединенных с рамой 1 (присоединение не показано). Упругие элементы 12 обеспечивают вибрационное перемещение колец 3 вокруг вертикальной оси 4.

В качестве вибровозбудителей 10 могут быть использованы электромеханические, электромагнитные, гидравлические, пневматические вибровозбудители и кривошипно-шатунные механизмы.

Внутри собранного из колец полого цилиндра 2 коаксально смонтирован разрушающий орган в виде центрального разрушающего барабана 14. Центральный разрушающий барабан 14 выполнен с боковой разрушающе-классифицирующей рабочей поверхностью 15 в виде прямоугольных стержневых элементов 16, установленных между собой вертикальными щелевыми зазорами 17 для пропуска песковой фракции в полость 18 барабана 14 (фиг.4). Прямоугольные стержневые элементы закреплены по образующей 19 барабана 14 на его каркасе 20 под углом ∞ к нормали 21, обеспечивающим образование прямоугольными кромками стержневых элементов 16 разрушающих рефлений 22 рабочей поверхности 15 центрального разрушающего барабана 14.

Внутренняя полость 18 центрального разрушающего барабана 14 через верхний торец, снабженный патрубком 23 (фиг.1), соединена с отсасывающим устройством (отсасывающее устройство не показано).

Внизу полость 18 заканчивается воронкой 24 с каналом и патрубком 25 с затвором 26 для вывода песковой фракции из центрального разрушающего барабана.

Центральный разрушающий барабан 14 снабжен приводом 27 (показана только приводная шестерня) и выполнен с подшипниковым узлом 28 в раме 1.

Центральный разрушающий барабан 14 снабжен диском 29, жестко закрепленным на его нижнем торце, при этом периферийная часть 30 диска размещена под последним кольцом 3 сборного полого цилиндра 2 с образованием кольцевой разгрузочной щели 31, перекрываемой измельченной рудой 32 под углом естественного откоса, размещенной на плоскости периферийной части 32 диска 29. Для разгрузки измельченной руды с плоскости периферийной части диска выполнено устройство в виде плужка 33, закрепленного на опорной раме 1 с возможностью фиксированного регулирования его положения относительно разгрузочной щели 31.

Проходное сечение кольцевой разгрузочной щели 31 больше чем проходное сечение рабочего пространства 7.

Под разгрузочным плужком 33 установлен лоток 34 для приема измельченной руды.

Загрузка измельчителя ведется посредством питателя 35, установленного с возможностью регулирования производительности.

Кольцевой вибрационный измельчитель с классификатором работает следующим образом.

Включают в работу привод 27 центрального разрушающего барабана 14 и вибровозбудители 10, затем включают питатель 35 для подачи кимберлитовой руды.

Кимберлитовая руда под действием собственного веса поступает в кольцевое рабочее пространство. Заполнению рабочего пространства способствует образующийся откос 30 под кольцевой разгрузочной щелью 31, вращение центрального разрушающего барабана 14 и колебания рабочих поверхностей 7 колец 3.

При движении кимберлитовой руды в рабочем пространстве на нее воздействуют пульсирующие нагрузки, создаваемые вибровозбудителями 10. Рабочая поверхность каждого кольца создает около своих рифлений зоны сдвижения под углом внутреннего трения (руда по руде).

Кимберлитовая руда в рабочей зоне будет находиться в сложном нагружении за счет медленно вращающего разрушающего барабана и в руде создаются статические нагружения. В районе каждого кольца за счет колебаний рифлениями рабочей поверхности на руду будут накладываться пульсирующие нагрузки. Кроме того, кольца 3 колеблются в противофазе, что создает дополнительно перетирания на плоскости между смежными кольцами. За счет этих сложных деформаций производится разрушение слабого кимберлита, в то же время кристаллы алмаза, находящиеся в относительно слабом материале кимберлита, не разрушаются этими нагрузками, находящиеся в относительно слабом материале кимберлита.

По мере разрушения кимберлитовой руды песковая фракция через вертикальные щели 16 между прямоугольными стержневыми элементами 17 поступает в полость 18 и через воронку 24 и патрубок 25 к разгрузочному затвору 25.

Процесс пропуска песковой фракции через щели 16 активируется пульсирующими воздействиями рабочей поверхности 7 колец 3 и вращением центрального разрушающего барабана 14.

Кроме того, через измельчаемую руду, находящуюся в постоянном перемещении просасывается воздух (фиг.2) посредством всасывающего устройства через патрубок 23 (фиг. 1). Это позволяет эффективно удалять образующиеся пылевидные частицы в процессе их образования.

Величина давлений внутри рабочего пространства регулируется количеством отгружаемой измельченной руды посредством плужка 34.

Можно подобрать режим, при котором можно до минимума уменьшить разгрузку из кольцевой разгрузочной щели 22. При этом вся подводимая энергия будет тратиться на измельчение кимберлитовой руды и проталкивание через классифицирующую поверхность центрального барабана. Кристаллы алмаза будут сохраняться и будут способствовать перетиранию минералов кимберлита.

Рабочее пространство должно быть на 15-20% больше самого крупного кристалла алмаза в линейном измерении. Это обеспечит свободный проход их по рабочему пространству, не создавая условий для разлома и выхода измельченной руды под углом естественного откоса без застреваний.

Изобретение предназначено для измельчения твердых горных пород. Кольцевой вибрационный измельчитель с классификатором включает вибровозбудитель, упругие элементы, центральный разрушающий орган, наружный измельчительный элемент, выполненный в виде полого цилиндра, набранного из колец, установленных одно над другим, с зазором для прохода воздуха в рабочее пространство для удаления пылевидных частиц и закрепленных в раме с возможностью колебательного перемещения вокруг вертикальной оси, причем смежные кольца присоединены в противофазе колебаний между собой. Внутренняя часть каждого из колец выполнена с рифлениями. Центральный разрушающий орган выполнен в виде барабана с боковой разрушающе-классифицирующей рабочей поверхностью в виде прямоугольных стержневых элементов, установленных между собой с вертикальными щелевыми зазорами и закрепленных по образующей барабана на его каркасе под углом к нормали. Внутренняя полость барабана через верхнюю торцевую часть, снабженную патрубком, соединена с отсасывающим устройством. Центральный разрушающий барабан установлен коаксиально внутри полого цилиндра и снабжен диском, при этом периферийная часть которого снабжена устройством для разгрузки измельченной руды. Изобретение позволяет повысить эффективность разрушения кимберлитовой руды. 4 ил.

Кольцевой вибрационный измельчитель с классификатором, включающий опорную раму, наружный измельчающий элемент, закрепленный на опорной раме, вибровозбудитель, упругие элементы, центральный разрушающий орган, снабженный приводом для вращения вокруг вертикальной оси, и разгрузочную щель, отличающийся тем, что наружный измельчающий элемент выполнен в виде полого цилиндра, набранного из колец, установленных один над другим с зазором для прохода воздуха в рабочее пространство для удаления пылевидных частиц и закрепленных к раме с возможностью колебательного перемещения вокруг вертикальной оси посредством закрепленных на них вибровозбудителей, причем смежные кольца присоединены в противофазе колебаний между собой, а упругие элементы каждого из колец закреплены на опорной раме с возможностью обеспечения их колебаний вокруг вертикальной оси, а внутренние части каждого из колец выполнены с рабочей поверхностью, снабженной рифлениями, при этом центральный разрушающий орган выполнен центральным разрушающим барабаном с боковой разрушающе-классифицирующей рабочей поверхностью в виде прямоугольных стержневых элементов, установленных между собой с вертикальными щелевыми зазорами для пропуска песковой фракции в полость барабана, прямоугольные стержневые элементы закреплены по образующей барабана на его каркасе под углом к нормалям, обеспечивающими образование прямоугольными кромками стержневых элементов разрушающих рифлений рабочей поверхности барабана, а внутренняя полость барабана через верхний торец, снабженный патрубком, соединена с отсасывающим устройством, а внизу полость заканчивается воронкой, снабженной патрубком с затвором для вывода песковой фракции, центральный разрушающий барабан установлен коаксиально внутри полого цилиндра, набранного из колец с образованием кольцевого рабочего пространства между рабочими поверхностями колец полого цилиндра и боковой разрушающе-классифицирующей рабочей поверхностью центрального разрушающего барабана, причем центральный разрушающий барабан снабжен диском, жестко закрепленным на его наружном нижнем торце, при этом периферийная часть диска размещена под последним кольцом полого цилиндра с образованием кольцевой разгрузочной щели, перекрываемой измельченной рудой под углом естественного откоса, размещенной на плоскости периферийной части диска и снабженной устройством для разгрузки измельченной руды, выполненным в виде плужка, закрепленного на опорной раме с возможностью фиксированного регулирования его положения относительно кольцевой разгрузочной щели.