Измельчитель материалов

 

Изобретение относится к технологическим процессам по измельчению материалов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства: строительной, пищевой, машиностроительной и др. Сущность изобретения: измельчитель материалов содержит установленный на раме тороидальный корпус с загрузочным и выгрузочным люками, размещенный в нем рабочий орган в виде спирали и материалопровод, соединяющий по хорде загрузочный и выгрузочный люки, загрузочный люк снабжен регулируемым дозатором, а выгрузочный люк снабжен ситом, выполненным в виде упругого перфорированного элемента, выпуклого в полость тороидального корпуса. При этом часть спирали рабочего органа, сопряженная с материалопроводом и ситом, выполнена эксцентрично оси рабочего органа, тороидальный корпус соединен с материалопроводом с возможностью взаимного перемещения в плоскости, продольной оси тора корпуса, причем хордовая жесткость тороидального корпуса составляет 0,5 1,4 поперечной жесткости части спирали рабочего органа, сопряженного с материалопроводом и ситом. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технологическим процессам по измельчению материалов и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, например в строительной, машиностроительной, пищевой и других.

Известно устройство для измельчения материалов, содержащее пустотелый тороидальный корпус с загрузочным и выгрузочным люками, размещенный в нем рабочий орган в виде спирали, кинематически при помощи валов и шестерен связанный с приводом [1] Недостатком известного устройства является его низкая эффективность при получении требуемой фракции измельчаемого материала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является растератель-смеситель, содержащий установленный на раме пустотелый тороидальный корпус с загрузочным и выгрузочным люками, размещенный в нем рабочий орган в виде спирали и материалопровод, соединяющий по хорде загрузочный и выгрузочный люки [2] Указанный прототип, решая задачу повышения эффективности при получении заданной фракции измельчения материалов путем многократного перепуска материалов через рабочий орган, обладает тем существенным недостатком, что имеет низкую производительность. Данное обстоятельство обусловлено тем, что загрузка и выгрузка измельчаемого материала происходит дискретно.

Цель изобретения повышение производительности устройства путем обеспечения непрерывности процесса измельчения материала.

Это достигается тем, что в известном измельчителе материалов, содержащем установленный на раме пустотелый тороидальный корпус с загрузочным и выгрузочным люками, размещенный в нем рабочий орган в виде спирали и материалопровод, соединяющий по хорде загрузочный и выгрузочный люки, загрузочный люк снабжен регулируемым дозатором, а выгрузочный люк снабжен ситом, выполненным в виде упругого перфорированного элемента, выпуклого в полость тороидального корпуса, при этом часть спирали рабочего органа, сопряженная с материалопроводом и ситом, выполнена эксцентрично оси рабочего органа, причем тороидальный корпус соединен с материалопроводом с возможностью взаимного перемещения в плоскости продольной оси тора корпуса. Для согласования гармоник колебаний корпуса, сита и спирали рабочего органа хордовая жесткость тороидального корпуса составляет 0,5-1,4 поперечной жесткости части спирали рабочего органа, сопряженного с материалопроводом и ситом.

Введение в измельчитель регулируемого дозатора и выпуклого в полость корпуса упругого сита с выполнением эксцентричности рабочего органа, сопряженного с ситом, с одновременным выполнением кинематической развязки материалопровода относительно корпуса позволяет комплексно решить задачу повышения производительности работы устройства путем обеспечения непрерывности процесса измельчения материала.

На фиг.1 показана схема измельчителя; на фиг.2 цикличность работы измельчителя в его поперечном разрезе в зоне сита; на фиг.3 график зависимости относительной производительности измельчителя в зависимости от отношения жесткости тороидального корпуса к поперечной жесткости части рабочего органа, сопряженного с ситом.

Использованы следующие обозначения: η- относительная производительность; EI_х^корп. хордовая жесткость тороидального корпуса; EI_х^сп поперечная жесткость части рабочего органа, сопряженной с ситом.

Измельчитель материалов содержит пустотелый тороидальный корпус 1 с загрузочным люком 2 и выгрузочным люком 3. В корпусе 1 размещен рабочий орган 4 в виде спирали, например круглой или плоской пружины. Материалопровод 5 соединяет загрузочный 2 и выгрузочный 3 люки. Между люком 3 и тороидальным корпусом 1 размещено сито 6, выполненное из перфорированного упругого материала и закрепленное подвижными планками 7 в корпусе 1. Часть 8 рабочего органа 4 выполнена с эксцентриситетом "е" относительно оси рабочего органа. Материалопровод 5 снабжен подвижным уплотнением 9, обеспечивающим герметизацию полости тороидального корпуса 1 и его подвижность относительно материалопровода 5. Привод 10 вращает рабочий орган 4 в сторону закрутки спирали. Корпус 1 крепится штативом 11 к опоре 12 с выполненным в ней приемным бункером 13. Рабочий орган 4 укреплен в тороидальном корпусе 1 втулками 14 и связан с приводом 10. Загрузочный люк 2 снабжен регулируемым дозатором 15.

Предлагаемый измельчитель материалов работает следующим образом.

Материал, подготовленный к измельчению, загружают в загрузочный люк 1, снабженный регулируемым дозатором 15, настроенным на требуемый расход обрабатываемого материала. Материал по материалопроводу 5 поступает в нижнюю часть корпуса 1. Привод 14 вращает рабочий орган 4, выполненный в виде спирали, на витках которого вследствие разности расстояний между ними в зонах внутренней и внешней частей тора корпуса 1 происходит измельчение материала. Одновременно рабочий орган 4, вращаясь, выполняет роль шнека, подающего материал к верхней части корпуса 1. Данный цикл, повторяясь многократно, доводит обрабатываемый материал до требуемой фракции измельчения. По мере достижения веществом требуемой фракции оно через сито 6 и выгрузочный люк 3 поступает в приемный бункер 12. Часть 8 рабочего органа 4, сопряженная с ситом 6 и материалопроводом 5, выполнена с эксцентриситетом "е" относительно оси рабочего органа. На фиг.2 показана цикличность взаимодействия части рабочего органа 4 с ситом 6 и подвижным относительно корпуса 1 материалопроводом 5. В положении I эксцентричная часть 8 рабочего органа перемешает материалопровод 5, подавая за счет инерционных сил материал из материалопровода в начальную рабочую полость над ситом 6, одновременно давая возможность упругому ситу прогибаться внутрь корпуса 1. В положении II сито максимально выгнуто и принимает в свои перфорированные каналы требуемую фракцию измельченного материала. В положении III происходит возврат материалопровода в исходное положение и продавливание материала продольным (шнековым) движением рабочего органа. В положении IV сито 6 максимально прогибается эксцентричной частью 8 рабочего органа в сторону выгрузочного люка, расширяя свои перфорированные каналы в сторону люка и высыпая требуемую фракцию измельченного вещества. Данные циклы повторяются с частотой оборотов привода 10.

На фиг.3 показана расчетная зависимость, подтвержденная экспериментально относительной производительности устройства от отношения жесткости тороидального корпуса к поперечной жесткости части рабочего органа, сопряженного с ситом. Расчеты показывают, что выполнение отношения указанных жесткостей менее 0,5 приводит к динамической задержке возвратного перемещения материалопровода и как следствие к рассогласованию гармоник колебаний тороидального органа, упругого сита и спирали рабочего органа. Выполнение данного отношения более 1,4 может привести при определенных характеристических параметрах элементов устройства и обрабатываемого материала к заклиниванию рабочего органа в зоне эксцентриситета.

Проведенные экспериментальные исследования опытных образцов предлагаемого измельчителя материалов подтверждают повышение производительности устройства путем обеспечения непрерывности процесса измельчения материала не менее, чем на 25-30% (в зависимости от прочностных характеристик обрабатываемого материала).

Предполагается изготовление предлагаемого устройства трех типоразмеров: бытового (для использования в домашних условиях), полупромышленного (для использования в фермерских хозяйствах, садоводческих товариществах и т.д.) и промышленного (для использования в колхозах, совхозах, перерабатывающих комбинатах и т.д.).

Формула изобретения

1. ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ МАТЕРИАЛОВ, содержащий установленный на раме тороидальный корпус с загрузочным и выгрузочным люками, размещенный в нем рабочий орган в виде спирали и материалопровод, соединяющий по хорде загрузочный и выгрузочный люки, отличающийся тем, что загрузочный люк снабжен регулируемым дозатором, а выгрузочный люк снабжен ситом, выполненнным в виде упругого перфорированного элемента, выпуклого в полость тороидального корпуса, при этом часть спирали рабочего органа, сопряженная с материалопроводом и ситом, выполнена эксцентрично оси рабочего органа, причем тороидальный корпус соединен с материалопроводом с возможностью взаимного перемещения в плоскости продольной оси тора корпуса.

2. Измельчитель по п.1, отличающийся тем, что хордовая жесткость тороидального корпуса составляет 0,5 1,4 поперечной жесткости части спирали рабочего органа, сопряженного с материалопроводом и ситом.