КОНУСНАЯ ЭКСЦЕНТРИКОВАЯ ДРОБИЛКА Российский патент 2009 года по МПК B02C2/02 

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

Существующие в мировой практике технологические линии для дробления и измельчения материалов требуют последовательной установки 4÷6 машин. В частности, конусных дробилок и стержневых или шаровых 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, исключив мельницы. Однако за последние 150 лет существования конусных дробилок их степень дробления удалось увеличить с 4 до 7, хотя для упомянутого выше сокращения количества оборудования требуется степень дробления не менее 30.

Дробление в 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, подобная кривошипно-шатунному приводу как у парового локомотива, позволяет эффективно дробить материал только в тонком слое, что приводит к снижению производительности и к возможности поломки дробилки при перегрузках. Попытка установить большой разгрузочный зазор между конусами приводит к малой деформации слоя материала и к снижению степени дробления в условиях вынужденно постоянной амплитуды конуса.

Известна принимаемая за аналог эксцентриковая дробилка типа "Symons" (патент США №3302896, В02С, 14.11.1965 г.), содержащая корпус с наружным конусом и размещенным на сферической опоре внутренним конусом, на валу которого с помощью подшипника размещен приводной эксцентрик, установленный в подшипниковой втулке корпуса и соединенный зубчатой парой с двигателем.

В известной дробилке не регулируется дробящая сила. Степень дробления можно поднять лишь до 5 только за счет установки малого разгрузочного зазора путем вращения в резьбе наружного конуса, что неизбежно приводит к снижению производительности. Кроме того, при этом для исключения снижения степени дробления материал загружают в дробилку дозированно, не допуская переполнения дробящей полости. Другим недостатком известной дробилки является невозможность ее пуска или остановки при полностью заполненной камере дробления во избежание поломки приводного механизма дробилки, а также невозможность поддержания стабильной степени дробления в процессе абразивного износа дробящих конусов.

Известна конусная эксцентриковая дробилка с гидравлической регулировкой положения внутреннего конуса по высоте для изменения величины разгрузочного зазора (патент США №3456889, B02C, 10.04.1967 г.).

Дробилка содержит корпус с наружным конусом и внутренний конус с приводным эксцентриком на его валу, установленным в подшипниковой втулке корпуса. Внутренний конус верхней частью вала установлен в шарнире корпуса, а нижней частью оперт через сферическую опору на поршень гидроцилиндра, управляющего его положением по вертикали, то есть величиной разгрузочной щели между конусами.

Так же как в первом аналоге, в известной дробилке не регулируется дробящая сила, но имеется возможность стабилизации размера разгрузочного зазора между конусами путем непрерывной компенсации абразивного износа броней конусов за счет автоматически работающей гидравлической системы регулировки положения внутреннего конуса. Тем самым ценой большей сложности конструкции достигается более высокая степень дробления, чем в первом аналоге, равная 6.

Известна принимаемая за прототип конусная дробилка (патент США №4339087, В02С, 8.09.1980 г.), содержащая корпус с наружным конусом, средствами его резьбовой регулировки по высоте, опорой для внутреннего конуса с валом и размещенным на нем с помощью подшипника приводным эксцентриком, установленным внутри подшипниковой втулки корпуса 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. Для пропуска недробимого тела дробилка снабжена предохранительными механизмами.

Задачей настоящего изобретения является создание конусной эксцентриковой дробилки, имеющей регулируемую степень дробления от 5 до 30 при одновременном повышении производительности.

Другой задачей настоящего изобретения является создание условий для селективного дробления по слабым поверхностям минерала за счет самоизмельчения минерала в толстом слое в сочетании с управлением дробящей силой.

Следующей задачей настоящего изобретения является создание конструкции, позволяющей включать и останавливать дробилку под нагрузкой и регулировать износ броней конусов путем самозавинчивания наружной брони в резьбе за счет использования дробящей силы.

Последней задачей изобретения является обеспечение условий освобождения дробящей полости от недробимого тела без использования предохранительных устройств и остановки дробилки.

Эти и другие задачи изобретения реализуются в дробилке, содержащей корпус с наружным конусом и средствами регулировки его положения по высоте, сферическую опору для внутреннего подвижного конуса с валом и размещенным на последнем с помощью подшипника приводным эксцентриком, который смонтирован внутри подшипниковой втулки упомянутого корпуса, а также приводную трансмиссию эксцентрика, соединенную с электродвигателем, в которой в соответствии с настоящим изобретением эксцентрик размещен свободно относительно подшипниковой втулки для перемещения в радиальном направлении относительно корпуса и упомянутой подшипниковой втулки.

Целесообразно также, чтобы подшипниковая втулка была выполнена в виде звена трансмиссии и соединена с эксцентриком приводным элементом, компенсирующим угловые и радиальные перемещения эксцентрика.

В предлагаемой дробилке эксцентрик размещен свободно относительно подшипниковой втулки, так чтобы он мог свободно перемещаться внутри нее в радиальном направлении при своем вращении на валу внутреннего конуса, который под действием центробежной силы эксцентрика получает гирационное перемещение на сферической опоре вплоть до контакта броней конусов при отсутствии дробимого материала.

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

Заявляемая дробилка обеспечивает разрушение кусков материала друг о друга в собственном толстом слое, что в свою очередь приводит к повышению степени дробления с 5-6 до 20-30. Это позволяет заменить стадию мелкого дробления и первую стадию измельчения (стержневую мельницу).

В частности, реализация заявляемой дробилки с конусом диаметром 2200 мм и специальной камерой дробления, принимающей 85% кусков гранита мельче 120 мм, позволит получать продукт, содержащий 85% частиц мельче 5 мм, при производительности 350 т/ч и установленной мощности двигателя 320 кВт. Степень дробления - 24, а по среднему размеру частиц в питании и в продукте - 32.

На чертеже показана в продольном разрезе конструктивная схема предлагаемой конусной эксцентриковой дробилки, которая содержит корпус 1 с наружным конусом 2 и сферической опорой 3 для внутреннего конуса 4, имеющего вал 5, на котором с помощью подшипника 6 размещен приводной эксцентрик 7, установленный свободно внутри подшипниковой втулки 8 на ее сферической пяте 9. Втулка 8 смонтирована в корпусе 1 с помощью радиального подшипника 10 и упорного подшипника 11. На упомянутой втулке 8 жестко закреплена зубчатая шестерня 12, которая входит в зацепление с другой шестерней 13, соединенной через эластичную муфту 14 с электродвигателем 15. Вал 16 шестерни 13 размещен в подшипниках 17 корпуса 1. Втулка 8 соединена с эксцентриком 7 посредством компенсационной вращающейся кулисы 18, которая совместно со втулкой 8 и эксцентриком 7 образует кривошипно-шатунный механизм. Для свободного перемещения в радиальном направлении эксцентрика 7 внутри втулки 8 минимальный зазор 19 между их поверхностями в горизонтальной плоскости принимается, по крайней мере, в 1,5 раза большим, чем максимальный разгрузочный зазор 20 между конусами 2 и 4. Внутри эксцентрика 7 установлены сменные грузы 21. Наружный конус 2 сопряжен с корпусом 1 с помощью резьбы 22. Корпус 1 установлен на опору с помощью упругих амортизаторов 23.

Дробилка работает следующим образом.

Сначала дробилку загружают материалом самотеком из бункера, обеспечивая давление его на входе в дробящую камеру не менее 0,7 т/м², затем включают дробилку. Эксцентрик 7 получает вращение от электродвигателя через муфту 14, шестерни 12 и 13, втулку 8 и кулису 18. При вращении эксцентрика 7 развивается центробежная сила, заставляющая внутренний конус 4 совершать гирационные движения на сферической опоре 3, обкатываясь по слою дробимого материала и деформируя его на величину, пропорциональную величине центробежной силы эксцентрика 7 и внутреннего конуса 4. Таким образом, в зоне максимального сближения конусов образуется слой, соответствующий установленной дробящей силе и сопротивлению слоя материала. Величина отклонения корпуса 2 от оси дробилки зависит от момента инерции корпуса 1: чем больше его масса и момент инерции, тем больше деформация слоя материала. Соответственно, чем больше масса неуравновешенной части эксцентрика 7, то есть чем больше его статический момент, тем больше центробежная сила, амплитуда внутреннего конуса 4, деформация слоя материала и степень дробления.

В предлагаемой дробилке выполняются условия второго закона Ньютона о динамическом взаимодействии свободно движущихся тел, когда действие равно противодействию МА=ma, где М и m - массы тел, соответственно А и а - ускорения этих тел. М и А - характеристики корпуса 1, а m и а - характеристики внутреннего конуса 4 в сумме с эксцентриком 7. Суммарная центробежная (дробящая) сила внутреннего конуса 4 определяется формулой F=F_c+F_e=ω²(m_c·l_c+m_е·l_е), где F_c и F_e - соответственно центробежные силы внутреннего конуса 4 и эксцентрика 7; ω- угловая скорость вращения эксцентрика; m_c - масса внутреннего конуса 4; m_е - масса неуравновешенной части эксцентрика 7; l_c - амплитуда центра тяжести внутреннего конуса 4; l_e - расстояние от центра тяжести эксцентрика 7 до оси внутреннего конуса 4.

Таким образом, из формулы F видно, что увеличение числа оборотов эксцентрика в 2 раза позволяет поднять дробящую силу в 4 раза, а увеличение массы внутреннего конуса, его амплитуды и массы неуравновешенной части эксцентрика позволяет увеличивать дробящую силу в прямой зависимости.

Свободное перемещение эксцентрика 7 внутри втулки 8 соответственно создает условия для свободного перемещения внутреннего конуса 4 внутри наружного 2. Благодаря этому дробилка может включаться под нагрузкой, постепенно увеличивая амплитуду внутреннего конуса. По этой же причине при попадании недробимого тела в дробящую полость внутренний конус 4 сместится в противоположную сторону и пропустит недробимое тело без поломки механизма привода.

Таким образом, приведенные в формуле отличительные признаки являются необходимыми и достаточными для реализации всех поставленных задач.

Изобретение относится к дробилкам и может быть использовано для дробления руд, строительных и металлических материалов. Дробилка содержит корпус с наружным конусом и средствами регулировки его положения по высоте, сферическую опору для внутреннего подвижного конуса с валом и размещенным на последнем с помощью подшипника приводным эксцентриком, который смонтирован внутри подшипниковой втулки упомянутого корпуса, а также приводную трансмиссию эксцентрика, соединенную с электродвигателем. Эксцентрик размещен свободно относительно подшипниковой втулки для перемещения в радиальном направлении относительно корпуса и упомянутой подшипниковой втулки. Изобретение повышает производительность работы дробилки и ее надежность. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Конусная эксцентриковая дробилка, содержащая корпус с наружным конусом и средствами регулировки его положения по высоте, сферическую опору для внутреннего подвижного конуса с валом и размещенным на последнем с помощью подшипника приводным эксцентриком, который смонтирован внутри подшипниковой втулки упомянутого корпуса, а также приводную трансмиссию эксцентрика, соединенную с электродвигателем, отличающаяся тем, что эксцентрик размещен свободно относительно подшипниковой втулки для перемещения в радиальном направлении относительно корпуса и упомянутой подшипниковой втулки.2. Дробилка по п.1, отличающаяся тем, что подшипниковая втулка выполнена в виде звена трансмиссии и соединена с эксцентриком вращающейся кулисой, компенсирующей угловые и радиальные перемещения эксцентрика.