Ротационно-вероятностный грохот

 

Изобретение относится к усовершенствованию конструкции ротационно-вероятностного грохота и может быть использовано для классификации сыпучих материалов различной степени влажности по границе крупности 2 - 15 мм. В грохоте, имеющем корпус, загрузочное и разгрузочные приспособления, течки для сбора продуктов разделения, вертикальный вал с закрепленными на нем стержневыми просеивающими поверхностями в виде дисков, состоящих из концентрично расположенных колец, стержни кольца наименьшего диаметра подвижно закреплены. Один конец закреплен шарнирно, а другой, свободный, вибрирует при работе грохота, в результате чего повышается надежность в работе за счет ликвидации налипания на участке просеивающей поверхности и повышается эффективность грохочения за счет более рационального использования просеивающей поверхности. 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

Ротационно-вероятностный грохот предназначен для классификации сыпучих материалов по границе крупности 2-15 мм и может быть использован в горнорудной, угольной промышленности, промышленности строительных материалов, для зернопереработки, разделения влажных речных песков и других отраслях народного хозяйства.

Известен ротационно-вероятностный грохот "Ро-Про", предназначенный для разделения углей с массовой долей влаги 8-14% [1] Принцип работы грохота основан на воздействии центробежных сил на частицы классифицируемого материала при плавном увеличении размера отверстий вращающейся просеивающей поверхности.

При такой конструкции грохота его просеивающая поверхность используется нерационально, так как значительная ее центральная часть является нерабочей. Это приводит к снижению эффективности классификации и производительности, так как длина просеивающей поверхности, а значит, и время нахождения материала на ней невелики.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является ротационно-вероятностный грохот, имеющий корпус, загрузочно-разгрузочные патрубки, течки для сбора продуктов разделения, вертикальный вал с закрепленными на нем стержневыми просеивающими поверхностями в виде дисков, состоящих из концентрично расположенных колец. На вертикальном валу закреплен также конусообразный колпак и еще одна просеивающая стержневая поверхность в виде усеченного конуса. Под стержнями просеивающего кольца наибольшего диаметра закреплены спиральные распределительные элементы [2] Недостатком данного грохота является низкая эффективность использования просеивающей поверхности кольца наименьшего диаметра. Например, минимальное расстояние между стержнями этого участка для промышленного аппарата составляет 0,7 мм, что значительно меньше диаметра частиц граничного зерна. В результате вероятность попадания частиц материала крупностью, близкой к крупности частиц граничного зерна, в подрешетный продукт на данном кольцевом участке оказывается значительно меньше, чем на других кольцевых участках просеивающей поверхности. Кроме того, этот участок залипает при классификации влажного зернистого материала.

Задача повышения эффективности процесса грохочения различных сыпучих материалов с различной влажностью за счет более рационального использования просеивающей поверхности и повышения надежности работы аппарата решается изобретением, сущность которого заключается в следующем.

В ротационно-вероятностном грохоте, включающем корпус, загрузочные и разгрузочные приспособления, течки для сбора продуктов разделения, вертикальный вал с закрепленными на нем стержневыми просеивающими поверхностями в виде дисков, состоящих из концентрично расположенных колец, причем под стержнями просеивающего кольца наибольшего диаметра установлены спиральные распределительные элементы, стержни просеивающей поверхности кольца наименьшего диаметра выполнены подвижными. Подвижность обеспечивается шарнирным закреплением стержней с одного конца, при этом другой конец остается свободным. Свободные концы стержней опираются на роликоопоры, закрепленные в корпусе грохота, и при вращении вала передают колебания стержням в вертикальной плоскости. Средняя часть стержней находится в пазах дополнительного кольца, вращающегося вместе с просеивающей поверхностью.

Существенными признаками заявляемого устройства являются корпус грохота, загрузочное и разгрузочные приспособления, течки для сбора продуктов разделения, вертикальный вал с закрепленными на нем стержневыми просеивающими поверхностями в виде дисков, состоящих из концентрично расположенных колец, под стержнями просеивающего кольца наибольшего диаметра установлены спиральные распределительные элементы, подвижные стержни просеивающего кольца наименьшего диаметра, один из концов которых шарнирно закреплен, а другой свободный.

Отличительными признаками изобретения от известного является подвижное выполнение стержней просеивающей поверхности кольца наименьшего диаметра, обеспечиваемое шарнирным закреплением одного конца стержней, при этом другой конец остается свободным.

Подвижная конструкция стержней позволяет производить самоочистку этого участка просеивающей поверхности от частиц налипающего материала и увеличить вероятность проникновения в подрешетный продукт частиц крупностью, близкой к граничной крупности.

С целью получения основной зависимости, включающей конструктивные и режимные параметры аппарата, рассмотрим физику процесса.

Пусть частица сферической формы диаметром d_o находится на вращающейся просеивающей поверхности грохота (фиг. 1). Относительная скорость частицы вдоль оси Х, перпендикулярной стержням просеивающей поверхности, V_отн.=V_окр V_к. Под влиянием этой скорости и силы тяжести частица проходит через щель между стержнями при условии, что траектория движения центра ее тяжести пересекает центр стержня, имеющего диаметр D_c.

Координаты точки 0₁ равны (1) (2) где l ширина щели между стержнями на рассматриваемом участке просеивающей поверхности, м; v_к скорость частицы материала на просеивающей поверхности (тангенциальная составляющая), м/с; v_окр окружная скорость стержней на рассматриваемом участке, м/с; t время движения частицы из точки 0 в точку 0₁, с.

Из вторых уравнений систем (1). (2) выразим t: t = (3) Приравнивая правые части первых уравнений систем (1), (2), подставляя полученное выражение для t (3), производят преобразования: l d_o/2-D_c/2+(v_окр-v_к)
v_окр-v_к
Подставляя известное выражение для v_окр в полученное выражение, окончательно имеют
n +v (4) где r радиус точки нахождения частицы материала на просеивающей поверхности, м;
n число оборотов просеивающей поверхности, об/мин.

Как видно из формулы (4), при изменении числа оборотов просеивающей поверхности n изменяется и граница разделения d_o, что является несомненным достоинством аппарата. Формула (4) не является удобной для инженерных расчетов (из-за трудностей определения v_к), однако позволяет более обоснованно определять конструктивные параметры аппарата, особенно при числе просеивающих поверхностей, закрепленных на вертикальном валу, больше одной.

На фиг. 2 показана схема прохождения зерна через просеивающую поверхность с вибрацией стержней. При подъеме стержня на высоту у₂частица, попав в точку О₂, может направляться в подрешетный продукт по траектории О₂Р. При этом ширина щели между стержнями l увеличивается (гипотенуза больше катета).

На фиг. 3 показан вид сверху на просеивающую поверхность кольца наименьшего диаметра. Если стержень А поднят, то частица, имеющая тангенциальную скорость v_к, может попадать в подрешетный продукт в расширяющуюся щель между стержнями А и Б по механизму, показанному на фиг. 2. Между стержнями Б и В осуществляется известный механизм прохождения зерна, показанный на фиг. 1.

Таким образом, фиг. 2 и 3 показывают, что наличие вибраций стержней увеличивает вероятность попадания в подрешетный продукт частиц крупностью, близкой к граничному зерну.

Частицы классифицируемого материала движутся по просеивающей поверхности от места подачи до периферии под действием центробежной силы. Ступенчатая форма профиля просеивающей поверхности и наличие вибраций у стержней кольца наименьшего диаметра позволяют наиболее крупным частицам при ударе о стержни очиститься от налипших мелкодисперсных частиц.

На фиг. 4 показан общий вид ротационно-вероятноcтного грохота; на фиг. 5 вид сверху на просеивающую поверхность; на фиг. 6 представлены стержни кольца наименьшего диаметра.

Ротационно-вероятностный грохот включает загрузочное приспособление 1, распределительный конус 2, вращающуюся просеивающую поверхность 3, роликоопоры 4,5, дополнительное кольцо с пазами 6, вертикальный вал 7, конические шестерни 8, мотор-редуктор 9. Грохот снабжен течками 10 сбора крупного продукта с разгрузочными патрубками 11 и течкой 12 сбора мелкого продукта с разгрузочным патрубком 13.

Просеивающая поверхность (фиг.5) разделена на ряд кольцевых участков II, III, IV. Центральный участок I закрыт распределительным конусом 2. Кольцевые участки II, III, IV выполнены из набора радиально расположенных стержней 14. При этом стержни участков III, IV могут иметь отклонение от радиального направления, что в соответствии с рассмотренной физикой процесса обеспечивает большее время нахождения частиц между стержнями и, следовательно, увеличивает вероятность прохождения частиц через просеивающую поверхность. Под стержнями кольцевого участка наибольшего диаметра IV закреплена спиралеобразная проволока 15.

Кольцевой участок наименьшего диаметра II имеет конструкцию, представленную на фиг. 6, где 16 кольцо из прутка, 17 вибрирующие стержни, 18 роликоопоры, 19 кольцо из металлической полосы с пазами. Стержни одним концом шарнирно закреплены за прутковое кольцо 16, лежат в пазах кольца 19, свободным концом ударяются о роликоопоры 18.

Грохот (фиг. 4) работает следующим образом.

Исходный материал (ИМ) через загрузочное приспособление 1 подается на вращающийся распределительный конус 2 и самотеком ссыпается на вращающуюся просеивающую поверхность 3. Под действием центробежной силы частицы материала перемещаются к периферии просеивающей поверхности, при этом крупные частицы попадают в течку 10 крупного продукта. Во время своего движения по просеивающей поверхности частицы материала, имеющие крупность, достаточную для вероятного прохождения сквозь заданные отверстия (щели) между стержнями, под действием гравитационной силы просеиваются через вращающуюся просеивающую поверхность. Несмотря на то, что на различных участках просеивающей поверхности ширина щели различна (увеличивается от центра к периферии), за счет различной окружной скорости вероятность прохождения частиц заданной крупности близка по значению.

Чем больше разница между окружной скоростью просеивающей поверхности в данной точке и тангенциальной составляющей скорости частицы, тем меньше вероятность просеивания при прочих равных условиях.

В предлагаемом грохоте процесс разделения осуществляется c постоянной частотой вращения просеивающей поверхности, и на нем можно точно разделить материал на два класса крупности.

Разбиение просеивающей поверхности на ряд кольцевых участков с различным количеством и шагом расположения стержней позволяет, увеличив их диаметр, усилить жесткость конструкции просеивающей поверхности, улучшить ремонтопригодность аппарата, так как кольцевые участки легкосъемные.

Разработана конструкторская документация на аппарат производительностью 30 т/ч для классификации влажных речных песков по границе разделения 2,5 мм.

Техническая характеристика грохота:
Производитель-
ность, т/ч 30
Граница разделения, мм 2-6
Эффективность классифика-
ции, 75
Площадь просеивающей
поверхности, м² 0,7
Диаметр стержней просеи-
вающей поверхности, мм 8
Диаметр просеивающей
поверхности, м 1
Количество кольцевых
участков, шт. 2
Расстояния между
стержнями
кольца наименьшего
диаметра, мм min 5
max 10
кольца наибольшего
диаметра, мм, min 2,4
max 10
Высота грохота, м 1
Диаметр грохота, м 1,25
Число оборотов просеи-
вающей поверхности,
об/мин 40-90
Мощность электродвига-
теля, кВт 2
Количество роликоопор
под подвижными стерж-
нями, шт. 3

Формула изобретения

1. РОТАЦИОННО-ВЕРОЯТНОСТНЫЙ ГРОХОТ, включающий корпус, загрузочное и разгрузочные приспособления, течки сбора продуктов разделения, вертикальный вал с закрепленными на нем стержневыми просеивающими поверхностями в виде дисков, состоящих из концентрично расположенных колец, под стержнями просеивающего кольца наибольшего диаметра установлены спиральные распределительные элементы, отличающийся тем, что стержни просеивающего кольца наименьшего диаметра выполнены подвижно, один конец которых шарнирно закреплен, а другой свободный.

2. Грохот по п.1, отличающийся тем, что под свободными концами подвижных стержней расположены роликоопоры, закрепленные в корпусе.

3. Грохот по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве второй точки опоры подвижных стержней могут быть использованы пазы дополнительного кольца или роликоопоры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6