АГРЕГАТ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПОРОД ОТВАЛОВ К УТИЛИЗАЦИИ Российский патент 2020 года по МПК B02C19/22 

Область техники

Заявляемое изобретение относится к области обработки почвы, в частности, к отрасли рекультивации и утилизации пород отвалов, и может быть использовано как в горнодобывающей промышленности, так и сельском хозяйстве при получении конструктозема (искусственно сконструированная почва, см. Постановление Правительства г. Москвы № 623-ПП от 06-08. 2000г.).

Уровень техники

Породы строительных котлованов, выбираемых ниже гумусового горизонта почв, и разрезов добывающих предприятий представляют собой бесструктурную массу, имеют плотную упаковку частиц и не обладают плодородием. Состав отвальных пород нестабилен по физико-химическим свойствам, поэтому их использование весьма затруднено. Накапливание питательных веществ для растений длится многие годы. Поэтому задача рекультивации безжизненных пород отвалов строительных котлованов и разрезов добывающих предприятий в искусственную почву (конструктозём), на которой может произрастать культурная растительность, и годную для выращивания сельскохозяйственных культур, представляется крайне важной.

Известна система для сухой сепарации и обогащения, раскрытая в патенте РФ №2577343, включающая в себя входное устройство материала, фрикционный вибрационный сепаратор и установку для сухой сепарации и обогащения. Входное устройство установлено над фрикционным вибрационным сепаратором, под которым установлены два транспортных желоба материала, над вышеуказанной установкой для сухой сепарации и обогащения установлены два транспортных устройства для материала. С данными транспортными устройствами соединяются два входных отверстия для материала.

Данная система отличается технологической сложностью эксплуатации.

Из уровня техники известно также различное дробильно-сортировочное оборудование (https://regionvtormet.ru/prochee/drobilno-sortirovochnoe-oborudovanie-dlya-izmelcheniya-gornyh-porod-vidy-ustanovok-i-ih-osobennosti.html), выполненное, например, на основе

- конусных дробилок, используемых преимущественно для дробления руды;

- щековых дробилок, рабочий механизм которых состоит из массивной неподвижной и такой же подвижной плиты; такие дробилки вполне пригодны для дробления скальных пород;

- центробежные дробилки, включающие в состав грохоты различной конструкции (инерционные, колосниковые, вибрационные, барабанные); такие дробилки активно используются для сепарации или иной обработки песка.

Известное дробильное оборудование, как правило, представляет собой сложнотехническое сооружение, поскольку применяется, в основном, для измельчения твердых пород.

Раскрытие изобретения

Для обеспечения качественной рекультивации необходимо подготовить почву таким образом, чтобы при дальнейшем внесении удобрений получить их равномерное распределение во всем объеме рекультивируемой породы. Для этого важно очистить породу от нежелательных примесей, раздробить крупные агрегаты и обеспечить примерно равный размер частиц породы.

Техническая проблема, решаемая посредством заявляемого изобретения, заключается в преодолении недостатков, присущих указанным аналогам и прототипу за счет создания агрегата, обеспечивающего подготовку пустых безжизненных пород отвалов строительных котлованов и разрезов добывающих предприятий утилизации к эффективной рекультивации.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в упрощении конструкции дробильного, измельчающего породу агрегата, обеспечении тем самым подготовки породы к насыщению органическим веществом и полезными микроэлементами, что способствует повышению плодородия почвы.

Поставленная техническая проблема решается тем, что заявляемый агрегат подготовки пород отвалов к рекультивации, согласно техническому решению включает открытый корпус, в котором установлен и горизонтально ориентирован шнековый рыхлитель, выполненный с возможностью дробления породы, под которым вдоль его протяженности размещен двухъярусный транспортер с сетчатой лентой, при этом шнековый рыхлитель выполнен в виде набора расположенных с равным шагом дисковых ободов, жестко закрепленных к центральному валу, установленному с возможностью вращения, и снабжен замкнутой цепью, подвижно закрепленной на направляющих, установленных на стенке корпуса и ориентированных вдоль вала шнека, при этом на звеньях цепи между ободами рыхлителя радиально к его валу установлены пальцы, а сетчатая лента транспортера закреплена на изогнутых держателях, торцы которых установлены в звеньях приводной цепи. Дисковые обода рыхлителя выполнены профилированными с заостренными торцами. Диаметр пальцев не превышает расстояния между соседними дисками, а длина пальцев не превышает радиуса дискового обода. Агрегат может быть дополнительно снабжен ленточным транспортером, установленным под транспортером с сетчатой лентой для обеспечения возможности отгрузки подготовленной породы. Также, агрегат может быть снабжен емкостями для сбора обломочного материала, установленными по торцам агрегата. Приводная цепь транспортера приводная цепь установлена на опорные элементы, при этом каждый опорный элемент представляет собой центральную втулку с закрепленными к ней расходящимися штырями, на концах которых установлены подвижные ролики, выполненные с возможностью перемещения по направляющим с поперечными планками. Верхний ярус транспортера выполнен вогнутым, а нижний выпуклым.

Краткое описание чертежей

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 схематично изображён вид сбоку на агрегат.

На фиг. 2 схематично изображён вид спереди на агрегат.

На фиг. 3 схематично изображён фрагмент вида сверху на агрегат.

Позициями обозначены:

1. Корпус агрегата.

2. Шнековый рыхлитель.

3. Направляющая замкнутой цепи.

4. Замкнутая цепь.

5. Приводная цепь.

6. Направляющая приводной цепи.

7. Опорный элемент.

8. Стержень.

9. Лента транспортёра.

10. Ролики.

Осуществление изобретения

Заявляемый агрегат представляет собой комплексное устройство, монтируемое, при необходимости, в едином корпусе. Агрегат также может комплектоваться средствами загрузки породы для обработки и выгрузки измельченного продукта, например, в виде дополнительных ленточных транспортеров, а также отдельными емкостями для сбора обломочного материала. Агрегат представляет собой стационарную конструкцию, устанавливаемую на месте предварительной подготовки и сортировки породы для дальнейшей рекультивации. Агрегат предназначен в том числе для отбора из породы мелкозема, для дальнейшего его смешения с различными удобрениями, например, гуматами или торфогелем.

Агрегат смонтирован в открытом сверху и снизу корпусе 1, в котором установлен шнековый рыхлитель (шнек) 2, состоящий из центрального вала, закрепленного к стенкам корпуса с возможностью вращения от внешнего привода, и жестко закрепленных к нему дисковых ободов. Количество дисковых ободов определяется длиной вала и, соответственно, габаритами всего агрегата. При этом для обеспечения эффективности измельчения породы обода монтируют с шагом не более 10 см, наиболее оптимальным является шаг 6-7 см, обеспечивающий возможность измельчения породы до агрегатов требуемого размера. Диаметр ободов составляет 50-70 см и определяется необходимой мощностью агрегата. Обода шнека профилированы и соединены с осью вращения спицами. Профилирование ободов может быть выполнено в виде утолщения, выполненного по окружности по одной стороне обода. Также торцы ободов выполнены заостренными. К стенке корпуса вдоль шнекового рыхлителя закреплена направляющая 3, в которой установлена замкнутая цепь 4. Звенья цепи снабжены радиально направленными к оси шнека пальцами, концы которых заходят между ободами рыхлителя. Таким образом, цепь с пальцами расположена вдоль шнека с одной его стороны, при этом пальцы выполнены с частичным заведением между ободами шнека. Пальцы выполнены стальными, имеют диаметр, сравнимый с шагом между ободами и обеспечивают дополнительное измельчение породы, растирая ее о стенку корпуса. Кроме того, при перемещении замкнутой цепи с пальцами обеспечивается удаление не измельчаемых фракций к торцу агрегата с последующим их удалением в отдельные емкости для сбора обломочных материалов (на фиг. не показаны). Перемещение цепи с пальцами обеспечивается посредством вращения шнека, обода которого толкают пальцы и заставляют их смещаться поступательно. Под рыхлителем вдоль его протяженности установлен транспортер с сетчатой лентой. Ячейка сетки выбрана размером 2-2,5 см, при этом верхний ярус полотна сетки ориентирован горизонтально, а нижний наклонно. Сетка закреплена на изогнутых стержнях 8 диаметром 10-12 мм, что делает полотно верхнего яруса вогнутым, а нижнего выпуклым. Радиус прогиба полотна сетки составляет 65-70 см. Стержни выполняют функцию держателей и с обеих сторон (торцов) зафиксированы в звеньях приводной цепи 5. Приводная цепь установлена на опорные элементы 7, каждый из которых выполнен в виде центральной втулки, к которой в виде расходящихся под равным углом лучей закреплены три штыря, имеющие на концах ролики. Опорные элементы установлены на беговых дорожках в соответствующих направляющих. На беговых дорожках нанесены поперечные выступы в виде небольших планок, создающих препятствие для плавного движения по дорожке ролика опорного элемента. Поперечные планки могут быть размещены симметрично по обеим беговым дорожкам, установленным с противоположных сторон сетки или асимметрично, что обеспечит дополнительную неравномерную вибрацию сетчатой ленты, или с равным/неравным шагом, что также обеспечивает дополнительное вибрационное воздействие на породу, попавшую на сетчатую ленту.

Шнековый рыхлитель и транспортёр приводятся в работу отдельными электромеханическими приводами.

Под сетчатыми лентами транспортера может быть установлено средство отгрузки измельченной породы для дальнейшей рекультивации. По бокам транспортера могут быть установлены емкости для сбора неотсортированной породы.

Заявляемый агрегат работает следующим образом.

Порода из отвалов, поступающая на утилизацию и рекультивацию, имеет комковатую структуру и может содержать отдельные некондиционные фракции или обломочный материал. Для обеспечения эффективности рекультивации породу необходимо подготовить к внесению минеральных веществ или удобрений. Для этого из породы необходимо удалить все обломочные включения, камни и т.д., а также измельчить породу до определенного размера агрегатов, что позволит максимально полно обогатить рекультивируемую почву при внесении удобрений.

Электромеханические приводы приводят во вращение шнековый рыхлитель агрегата и транспортер с сетчатой лентой. Вращающиеся обода шнека скользят по пальцам, установленным в звеньях замкнутой цепи и вызывают их продольное перемещение. При этом одни пальцы на выходе теряют контакт с ободами шнека, а другие входят в контакт. Поступающую на переработку породу, имеющую комковатую форму с плотно упакованными частицами, загружают в агрегат через открытый сверху корпус. При загрузке агрегата порода падает на заострённые торцы ободов вращающегося шнека, от чего кусковые фракции разрушаются. Мелкие фракции породы проваливаются между ободами шнека, а крупные куски шнек растирает о стенку корпуса агрегата и пальцы звеньев замкнутой цепи. Крупные твёрдые включения шнек с пальцами перемещают вдоль оси (вала) шнека до его торца, после чего включения удаляются из агрегата, например, в соответствующую емкость. В случаях налипания породы или заклинивания твёрдых включений между ободами шнека, пальцы, перемещаясь, очищают их. Разрыхлённая шнеком порода падает на верхний ярус вибрирующей сетчатой ленты транспортёра. Электромеханический привод приводит в движение цепь транспортера. При этом сетка, закреплённая на изогнутых держателях, постоянно встряхивается и вибрирует, т.к. опорные элементы приводной цепи, катаясь на роликах, периодически натыкаются на поперечные планки направляющих и останавливаются, в то время как центральные втулки находятся в постоянном движении. Это создаёт опрокидывающий момент, при котором втулки проворачиваются, вызывая резкий подъём и опускание стержней. Степень вибрации определяется частотой размещения и величиной выступов, а также скоростью движения цепи.

Отсеянные верхним ярусом сетки предметы сбрасываются в соответствующую емкость, а просеянная порода и случайно попавшие предметы попадают на сетку нижнего яруса где повторно просеиваются, а случайно попавшие предметы соскальзывают в стороны по наклонной поверхности выпуклого полотна нижнего яруса сетки. Измельченная и просеянная таким образом порода падает сквозь сетку транспортера и попадает либо на дополнительный транспортер, либо в кузов автомобиля, либо в иное средство отгрузки породы.

Пример конкретного выполнения

В качестве опытного образца для подтверждения технической возможности его реализации, а также подтверждения возможности достижения технического результата изготовлен агрегат, предназначенный для измельчения и просеивания грунта при проведении рекультивационных работ в городских условиях.

В одном металлическом корпусе были смонтированы шнековый рыхлитель и транспортёр с сетчатой лентой. Рыхлитель установлен в корпусе горизонтально, снабжен независимым приводом, при этом шнек (вал шнека) имеет длину 1,5 м, диаметр дисковых профилированных заостренных ободов 60 см. Профилирование выполнено в виде утолщений по окружности обода с одной его стороны (см. фиг.3). Скорость вращения вала с ободами составляет 40 оборотов в минуту. Обода шнека установлены с шагом 6 см. Между ободами шнека расположены стальные пальцы (диаметр 40 мм) звеньев замкнутой цепи. Цепь закреплена в направляющей, установленной по стенке корпуса вдоль шнекового рыхлителя. Цепь приводится в движение за счет вращения ободов шнека, скользящих по пальцам звеньев цепи. Под шнековым рыхлителем установлен транспортер с сетчатой лентой. Сетчатая поверхность выполнена из сетки-рабицы с ячейкой размером 2 см. Сетка закреплена на гнутых по радиусу 65 см прутках-держателях, торцами зафиксированных в опорных элементах приводной цепи. Приводная цепь приводится в движение независимым приводом.

При загрузке агрегата комки породы падали на заострённые торцы ободов шнека. Мелкие куски породы проваливались между ободами на сетку транспортера, а крупные растирались между корпусом агрегата и пальцами. Кроме того, пальцы очищали зазоры между ободами от застрявших в них твёрдых включений (обломков), которые с крупными включениями, непригодными к переработке, обода шнека при вращении удаляли из агрегата с торцевой его стороны. Разрыхлённая шнеком порода падает вниз и попадает на верхний ярус вибрирующей сетчатой ленты транспортёра, а затем – на нижний. Вибрирующая сетка не только просеивает породу, но и измельчает её. Не просеянные включения в породе транспортёр выносит за пределы агрегата за счет изогнутой сетчатой поверхности (выгнутая поверхность) нижнего яруса сетки. Готовая измельченная порода просыпается вниз или может быть собрана, например, ленточным транспортером, установленным под агрегатом и отгружена для дальнейшего использования.

Изобретение относится к области обработки почвы, в частности, к отрасли рекультивации и утилизации пород отвалов, и может быть использовано как в горнодобывающей промышленности, так и сельском хозяйстве при получении конструктозема. Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в упрощении конструкции дробильного, измельчающего породу агрегата, обеспечении тем самым подготовки породы к насыщению органическим веществом и полезными микроэлементами, что способствует повышению плодородия почвы. Поставленная техническая проблема решается тем, что заявляемый агрегат подготовки пород отвалов к рекультивации включает открытый корпус, в котором установлен и горизонтально ориентирован шнековый рыхлитель, выполненный с возможностью дробления породы, под которым вдоль его протяженности размещен двухъярусный транспортер с сетчатой лентой, при этом шнековый рыхлитель выполнен в виде набора расположенных с равным шагом дисковых ободов, жестко закрепленных к центральному валу, установленному с возможностью вращения, и снабжен замкнутой цепью, подвижно закрепленной на направляющих, установленных на стенке корпуса и ориентированных вдоль вала шнека, при этом на звеньях цепи между ободами рыхлителя радиально к его валу установлены пальцы, а сетчатая лента транспортера закреплена на изогнутых держателях, торцы которых установлены в звеньях приводной цепи. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Агрегат подготовки пород отвалов к утилизации, включающий открытый корпус, в котором установлен и горизонтально ориентирован шнековый рыхлитель, выполненный с возможностью дробления породы, под которым вдоль его протяженности размещен двухъярусный транспортер с сетчатой лентой, при этом шнековый рыхлитель выполнен в виде набора расположенных с равным шагом дисковых ободов, жестко закрепленных к центральному валу, установленному с возможностью вращения, и снабжен замкнутой цепью, подвижно закрепленной на направляющих, установленных на стенке корпуса и ориентированных вдоль вала шнекового рыхлителя, при этом на звеньях цепи между ободами рыхлителя радиально к его валу установлены пальцы, а сетчатая лента транспортера закреплена на изогнутых держателях, торцы которых установлены в звеньях приводной цепи.

2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что дисковые обода рыхлителя выполнены профилированными с заостренными торцами.

3. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что диаметр пальцев не превышает расстояния между соседними дисками, а длина пальцев не превышает радиуса дискового обода.

4. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен ленточным транспортером, установленным под транспортером с сетчатой лентой для обеспечения возможности отгрузки подготовленной породы.

5. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен емкостями для сбора обломочного материала, установленными по торцам агрегата.

6. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что приводная цепь установлена на опорные элементы, при этом каждый опорный элемент представляет собой центральную втулку с закрепленными к ней расходящимися штырями, на концах которых установлены подвижные ролики, выполненные с возможностью перемещения по направляющим с поперечными планками.