Вибрационная конусная дробилка

 

Вибрационная конусная дробилка включает кольцевую раму, несущую кольцо, конус, устройство, генерирующее круговые колебания в горизонтальной плоскости, опору для конуса и ряд анкерных болтов, присоединяющих раму к опоре конуса. Центр тяжести конуса и его опоры и центр тяжести рамы и элементов, которые она поддерживает, расположены в плоскости сил вибрации или в непосредственной близости от указанной плоскости. Изобретение позволяет подавить или значительно уменьшить вертикальную вибрацию, которая нарушает работу данных дробилок. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к вибрационным конусным дробилкам.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является вибрационная конусная дробилка, включающая в себя конус, и окружающее конус кольцо, между которыми материал дробится, причем оси конуса и кольца вертикальны, кольцевую камеру, несущее кольцо, вибрационное устройство, выполненное с возможностью генерировать круговые колебания в горизонтальной плоскости, опору для конуса, несколько анкерных болтов, соединяющих раму и опору конуса, соединительные звенья, которые размещены, с одной стороны, между концами анкерных болтов и, с другой стороны, рамой и опорой конуса и которые обеспечивают относительное горизонтальное перемещение рамы и опоры, упругие элементы, посредством которых узел дробилки опирается на грунт или фундаменты (1).

Недостатком дробилки является то, что в ней создаются не только горизонтальные колебания рамы, несущей кольцо и опоры конуса, когда дробилка находится в процессе эксплуатации, но и вертикальные колебания, амплитуда которых увеличивается от центра к периферии дробилки. Данные вертикальные колебания оказывают вредное воздействие, изменяя поток материалов в дробильной камере и создавая механические напряжения, которые являются вредными для механической прочности деталей дробилки, данные механические напряжения вследствие вертикального ускорения возрастают с увеличением габаритов дробилки; такие вертикальные колебания могут также передаваться на фундаментальную плиту или фундамент, что создает неудобства и в некоторых случаях является даже опасным. Вибрация делает процесс нестабильным (низкочастотные колебания скорости потока и потребления энергии) в результате взаимодействия между потоком материалов, подаваемых в камеру, и вертикальной вибрацией.

Задача изобретения состоит в том, чтобы удалить данные недостатки путем подавления или, по крайней мере, значительного уменьшения вертикальной вибрации, которая нарушает работу дробилок.

Указанная задача достигается тем, что в вибрационной конусной дробилке, включающей конус и окружающее конус кольцо, между которыми материал дробится, причем оси конуса и кольца вертикальны, кольцевую камеру, несущее кольцо, вибрационное устройство, выполненное с возможностью генерировать круговые колебания в горизонтальной плоскости, опору для конуса, несколько анкерных болтов, соединяющих раму и опору конуса, соединительные звенья, которые размещены, с одной стороны, между концами анкерных болтов и, с другой стороны, рамой и опорой конуса и которые обеспечивают относительное горизонтальное перемещение рамы и опоры, упругие элементы, посредством которых узел дробилки опирается на грунт или на фундаменты, центр тяжести кольцевой рамы, несущей указанное кольцо и вибрационное устройство, и центр тяжести конуса и его опоры расположены в плоскости (P - P) сил вибрации, генерируемых указанным вибрационным устройством, или в непосредственной близости от указанной плоскости, а именно в пределах пространства, определенного двумя плоскостями, простирающимися параллельно указанной плоскости (P-P) и отдаленными от нее на величину ± 15/2% максимального диаметра (D) конуса.

Центры тяжести могут быть расположены в пределах сферы, центр (О) которой расположен в точке, определенной пересечением оси конуса и плоскости (P - P) сил вибрации, когда устройство находится в состоянии покоя, а диаметр сферы равен 15% максимального диаметра (D) конуса.

Рама может включать юбку, окружающую опору конуса, а упругие элементы размещены между основанием юбки и грунтом или фундаментами.

Рама может включать юбку, окружающую опору конуса, а упругие элементы размещены между указанной опорой и грунтом или фундаментами.

Могут быть предусмотрены дополнительные упругие элементы для присоединения опоры конуса к юбке.

К вершине конуса может быть прикреплен утяжеленный колпак.

Юбка может быть снабжена грузами.

Конус может быть установлен через подшипники на втулке с заплечиками, выполненной с возможностью скольжения по валу, сам вал имеет заплечик, причем внутри втулки между заплечиками вала и втулкой образована герметичная камера, в валу просверлен канал для подачи жидкости под давлением в указанную камеру.

Рама может быть выполнена в виде сосуда без днища, в котором закреплено кольцо и который имеет основание с установленным на нем вибрационным устройством и юбку, прикрепленную своим верхним концом к кромке основания.

Вибрационное устройство может быть выполнено в виде свободно сбалансированных валов, оси которых вертикальны, каждый вал несет два свободно сбалансированных груза, расположенных с двух сторон основания таким образом, чтобы силы вибрации, создаваемые вращением свободно сбалансированных валов, были расположены в горизонтальной плоскости (P - P), совпадающей со средней плоскостью основания или вблизи нее.

Дробилка, в которой указанное вибрационное устройство выполнено в виде свободно сбалансированных валов с вертикальными осями, соединенными друг с другом и с двигателем через систему механической передачи, в которую вмонтировано устройство сдвига по фазе, устройство сдвига по фазе выполнено в виде подъемного механизма вращательного действия, в котором корпус или вращательный элемент непосредственно присоединены к одному из свободно сбалансированных валов, по меньшей мере, другой свободно сбалансированный вал присоединен к вращательному элементу или к корпусу подъемного механизма, соответственно, с помощью шкива и ременного привода.

На фиг. 1 изображен общий вид вибрационной конусной дробилки, в сечении.

На фиг. 2 - поперечное сечение подъемного механизма вращательного действия, которое составляет часть устройства сдвига по фазе в системе создания колебаний.

Дробилка, показанная на фиг. 1, имеет раму 10, которая выполнена из резервуаров без днища или сосуда 12, имеющего круглое поперечное сечение и вертикальную ось; предусмотрено основание 14 и юбка 16, закрепленная под основанием на его кромке. Юбка опирается на фундаменты через резиновые подушечки амортизаторов 18, которые поддерживают дробилку.

Грузы 79 могут быть закреплены под основанием юбки.

Кольцо 22 установлено соосно внутри сосуда. Кольцо представляет собой взаимозаменяющую деталь, подверженную износу, которая удерживается в сосуде фланцем и болтами.

Так называемый "конусный" элемент 24, который взаимодействует с кольцом 22, фактически образован деталью 28, подверженной износу и имеющей общую форму конусной детали с переменным углом наклона, данная деталь установлена на опоре 30 такой же формы и удерживается на ней фланцем и винтами; она оканчивается колпаком 32.

Конус установлен на втулке (34) с заплечиками и антифрикционными подшипниками для того, чтобы обеспечить возможность свободного вращения вокруг оси. Втулка 34 установлена подвижно на валу 38 с заплечиками. Вертикальная ось является общей для конуса, втулка и вал совпадают с осью кольца 22, когда дробилка находится в состоянии покоя.

Уплотнения устанавливаются между втулкой и валом, над и под заплечиками, в результате чего между ними создается непроницаемая камера 40. Канал 41, просверленный в валу, дает возможность присоединить данную камеру к источнику жидкости под давлением. При впуске жидкости в камеру или при ее выпуске из камеры положение поршня конуса по высоте по отношению к кольцу и, следовательно, зернистость раздробленного продукта изменяется.

Опора 44 конуса состоит из втулки 46, в которую входит вал 38 и кожух 48, присоединенный к втулке вертикальными ребрами жесткости 50; пространство, имеющееся между втулкой и кожухом, обеспечивает возможность выпуска дробленого материала. Опора подвешена к раме 10 соединительными штангами или анкерными болтами 52, концы которых присоединены соединительными звеньями к основанию 14 рамы и к кольцевой плите 54, объединенной в одно целое с кожухом 48. На чертеже показан только один анкерный болт, однако очевидно, что дробилка имеет несколько анкерных болтов, например четыре, которые регулярно распределены по оси дробилки. Плита 54 присоединена к юбке 16 резиновыми подушечками 55 амортизатора, которые принимают на себя, по крайней мере, часть веса конуса и его опоры. Герметичность между рамой 10 и опорой конуса 44 обеспечивается металлической юбкой 51 и деформируемым уплотнением 53. Герметичность между опорой 44 и втулкой 34 обеспечивается деформируемым уплотнением 57.

Вибрационное устройство дробилки выполнено несколькими вертикальными свободно сбалансированными валами 56, установленными на раме 10; на чертеже показан только один из них. Каждый вал 56 установлен на основании 14 на антифрикционных подшипниках и содержит две свободно сбалансированные массы 58, расположенные на любой стороне основания; благодаря такому расположению силы, создаваемые свободно сбалансированными массами на раме 10, когда валы 56 вращаются, находятся в горизонтальной плоскости P - P, которая расположена очень близко к средней плоскости основания и может совпадать с ней.

Один из свободно сбалансированных валов соединен через удлинитель двойного шарнирного соединения с ведущим валом 60; другие свободно сбалансированные валы приводятся в движение от первого вала механическим шкивом и ременным приводом, в который встроено устройство сдвига по фазе для регулирования углового смещения или сдвига одной группы свободно сбалансированных валов по отношению к другим, с целью изменения амплитуды равнодействующей центробежных сил, создаваемых вращением свободно сбалансированных валов.

В одном из вариантов осуществления изобретения, описанного в качестве примера, дробилка включает в себя четыре вертикальных свободно сбалансированных вала, расположенных в углах квадрата. Свободно сбалансированный вал диагонально противоположный свободно сбалансированному валу 56, который непосредственно соединен с ведущим валом 60, вращается посредством ремня 63, проложенного по шкивам 64, закрепленным шпонками на двух указанных свободно сбалансированных валах, и по натяжным шкивам обратного хода на двух других свободно сбалансированных валах. Последние вращаются посредством второго ремня 65, проложенного по двум шкивам, прикрепленным шпонками к данным валам, по шкиву 66, прикрепленному шпонками к втулке 67, которая выполнена за одно целое с корпусом подъемного механизма 68 вращательного действия, установленного на валу 56, и по натяжным шкивам обратного хода на четвертом свободно сбалансированном валу.

Подъемный механизм вращательного действия, показанный на фиг. 2, включает в себя цилиндрический корпус 69, закрытый с концов концевыми частями 70 и 71. Вал 72 расположен по направлению оси в корпусе подъемного механизма; вал проходит через концевую часть 70, где он установлен на подшипнике, принимающем на себя осевые напряжения, которым может подвергаться вал, с целью предотвращения его осевого движения по отношению к корпусу подъемного механизма.

Муфта 73 прикреплена шпонками к валу. Поршень 74 установлен в корпусе подъемного механизма; он включает в себя юбку, помещенную между стенкой корпуса подъемного механизма и муфтой 73. Ролик 75, установленный на штифте на корпусе подъемного механизма, подается в винтовую канавку 76, механически обработанную на поршне таким образом, чтобы любое осевое смещение поршня в корпусе подъемного механизма сопровождалось вращением поршня по отношению к последнему. Аналогичным образом ролик 77, установленный на штифте на юбке поршня, помещен в винтовую канавку 78, механически обработанную в муфте таким образом, чтобы любое осевое смещение поршня в корпусе подъемного механизма вызывало вращение вала 72. Направление канавок 76 и 78 выбирается таким образом, чтобы вращение поршня и вала происходило совместно. Подача жидкости под давлением в одну или другую камеру подъемного механизма вызывает вращение валов в одном или другом направлении по отношению к корпусу подъемного механизма. Уплотнения устанавливаются на поршень и на вал в точке, где он проходит через концевую часть 70.

Вместо использования ролика и винтовой канавки для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение, спиральные зубья могут механически изготавливаться на поршне и валу, данные зубья входят в зацепление соответственно с шестернями, прикрепленными к корпусу подъемного механизма, и юбкой поршня.

Корпус подъемного механизма прикреплен к втулке 67, и нагруженный конец вала установлен в отверстии в валу 56 и прикреплен шпонками к нему.

Подъемный механизм питается маслом под давлением через вращающееся соединение и через трехпозиционный клапан, который обеспечивает возможность питать одну или другую камеру для вращения вала 72 в одном или другом направлении и изолировать обе камеры путем поддерживания в них давления масла для того, чтобы предотвратить вращение вала по отношению к корпусу подъемного механизма и объединить их в одно целое.

В процессе работы при клапане в заблокированном положении (камеры подъемного механизма изолированы) все свободно сбалансированные валы вращаются с одинаковой скоростью и амплитуда, возникающая в результате силы вибрации, зависит от относительного углового положения свободно сбалансированных валов. Для изменения данной амплитуды приводится в действие клапан, вызывающий вращение вала 72 подъемного механизма, что приводит к относительному вращению двух валов одной группы по отношению к валам другой группы; такая регулировка может производиться в процессе эксплуатации.

Бункерное загрузочное устройство 62 неподвижно закреплено на сосуде 12.

Различные детали дробилки имеют такие размеры, чтобы центр тяжести узла, образованного рамой 10 и деталями, которые она поддерживает, в частности кольцо 22 и свободно сбалансированные валы 56, и центр тяжести конуса 24 и его опоры 44 были расположены в плоскости сил вибрации P - P или в непосредственной близости от указанной плоскости. Данное условие может быть удовлетворено, в частности, путем соответствующего выбора размеров и веса юбки 16, грузов 79 и колпака 32. Более точно, данные центры тяжести остаются в пределах предполагаемой сферы с центром в точке О, которая определяется пересечением вертикальной оси конуса и плоскости P - P, когда устройство находится в состоянии покоя и его диаметр равен 15% максимального диаметра D конуса при всех условиях эксплуатации дробилки. Как было указано выше, такое расположение дает возможность устранить крутящие моменты при наклонном положении и, следовательно, вертикальную вибрацию. Следует отметить, что максимальный диаметр D является диаметром полезной части конуса, то есть части, эффективно используемой для дробления. Как следует из фиг. 1, конус может быть удлинен в нижнем направлении деталью, имеющей диаметр, который больше диаметра D, что не должно приниматься во внимание.

Для опоры дробилки могут использоваться другие схемы расположения. Например, опора конуса может опираться на грунт или фундаменты через упругие подушечки амортизатора, при этом рама и ее нагрузка опираются или непосредственно на грунт, или на фундаменты, как в варианте осуществления изобретения, описанном выше, или на опору конуса на подушечках амортизатора, аналогичных подушечкам 18 или 55.

Литература 1. WO 94/21380 A1, 29.091994.

Формула изобретения

1. Вибрационная конусная дробилка, включающая конус и окружающее конус кольцо, между которыми материал дробится, причем оси конуса и кольца вертикальны, кольцевую раму, несущее кольцо, вибрационное устройство, выполненное с возможностью генерировать круговые колебания в горизонтальной плоскости, опору для конуса, несколько анкерных болтов, соединяющих раму и опору конуса, соединительные звенья, которые размещены, с одной стороны, между концами анкерных болтов и, с другой стороны, рамой и опорой конуса, и которые обеспечивают относительное горизонтальное перемещение рамы и опоры, упругие элементы, посредством которых узел дробилки опирается на грунт или на фундаменты, отличающаяся тем, что центр тяжести кольцевой рамы, несущей указанное кольцо и вибрационное устройство, и центр тяжести конуса и его опоры расположены в плоскости (Р - Р) сил вибрации, генерируемых указанным вибрационным устройством, или в непосредственной близости от указанной плоскости, а именно в пределах пространства, определенного двумя плоскостями, простирающимися параллельно указанной плоскости (Р - Р) и отделенными от нее на величину равную ± 15/2% максимального диаметра (D) конуса.

2. Дробилка по п.1, отличающаяся тем, что центры тяжести расположены в пределах сферы, центр (О) которой расположен в точке, определенной пересечением оси конуса и плоскости (Р - Р) сил вибрации, когда устройство находится в состоянии покоя, а диаметр сферы равен 15% максимального диаметра (D) конуса.

3. Дробилка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что рама включает юбку, окружающую опору конуса, а упругие элементы размещены между основанием юбки и грунтом или фундаментами.

4. Дробилка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что рама включает юбку, окружающую опору конуса, а упругие элементы размещены между указанной опоры и грунтом или фундаментами.

5. Дробилка по п.3 или 4, отличающаяся тем, что предусмотрены дополнительные упругие элементы для присоединения опоры конуса к юбке.

6. Дробилка по любому из п.1 - 5, отличающаяся тем, что к вершине конуса прикреплен утяжеленный колпак.

7. Дробилка по любому из пп.1 - 6, отличающаяся тем, что юбка снабжена грузами.

8. Дробилка по любому из пп.1 - 7, в которой конус установлен на вращающейся опоре на вертикальном валу, прикрепленном к опоре, отличающаяся тем, что конус установлен через подшипники на втулке с заплечиками, выполненной с возможностью скольжения на валу, тем, что сам вал имеет заплечик, причем внутри втулки, между заплечиками вала и втулкой образована герметичная камера, а также тем, что в валу просверлен канал для подачи жидкости под давлением в указанную камеру.

9. Дробилка по любому из пп.1 - 8, отличающаяся тем, что рама выполнена в виде сосуда без днища, в котором закреплено кольцо и который имеет основание с установленным на нем вибрационным устройством, и юбку, прикрепленную своим верхним концом к кромке основания.

10. Дробилка по п.9, отличающаяся тем, что вибрационное устройство выполнено в виде свободно сбалансированных валов, оси которых вертикальны, и тем, что каждый вал несет два свободно сбалансированных груза, расположенных с двух сторон основания таким образом, чтобы силы вибрации, создаваемые вращением свободно сбалансированных валов, были расположены в горизонтальной плоскости (Р - Р), совпадающей со средней плоскостью основания или вблизи нее.

11. Дробилка по любому из пп.1 - 10, в которой указанное вибрационное устройство выполнено в виде свободно сбалансированных валов с вертикальными осями, соединенными друг с другом и с двигателем через систему механической передачи, в которую вмонтировано устройство сдвига по фазе, отличающаяся тем, что устройство сдвига по фазе выполнено в виде подъемного механизма вращательного действия, в котором корпус или вращательный элемент непосредственно присоединены к одному из свободно сбалансированных валов, а также тем, что, по меньшей мере, другой свободно сбалансированный вал присоединен к вращательному элементу или к корпусу подъемного механизма, соответственно, с помощью шкива и ременного привода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2