Роздрібнювач

Изобретение относится к устройствам для измельчения кусковых и сыпучих материалов и может быть использовано для измельчения минерального сырья, твердого топлива и други х материалов. Известен измельчитель материалов, содержащий кольцо с внутренней конической поверхностью и эксцентрично расположенные в нем шесть роликов, имеющих форму усеченных конусов [1]. Недостатком такого измельчителя являются низкая эффективность при измельчении ввиду малого диаметра измельчающих роликов и недостаточной жесткости конструкции. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является измельчитель материалов [2], включающий установленное на роликовых опорах кольцо с внутренней конической поверхностью, эксцентрично расположенный в кольце валок, имеющий форму усеченного конуса, загрузочный желоб и разгрузочный узел. Недостатком этого технического решения является низкая производительность при измельчении материалов, что объясняется следующим. При постоянстве диаметров валка и кольца вдоль длины валка имеют место и одинаковые условия захвата материала при измельчении, при этом наиболее крупные куски исходного материала вначале в зону дробления и измельчения могут быть не захвачены до тех пор, пока не уменьшат свои размеры при проворачивании в пространстве и взаимодействии с соседними кусками материала, а также с поверхностями валка и кольца. Поэтому в зоне дробления происходит накапливание крупных кусков, что снижает производительность устройства. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать конструкцию измельчителя, в которой новое выполнение и расположение загрузочного узла и измельчающего материала инструмента позволит обеспечить оптимальные условия захвата материала различной крупности, что приведет к увеличению производительности устройства. Для решения поставленной задачи в измельчителе материалов, содержащем установленное на роликовых опорах кольцо с внутренней конической поверхностью, эксцентрично расположенный в кольце валок, имеющий форму усеченного конуса, загрузочный желоб и разгрузочный узел, желоб расположен над валком и выполнен с выпускной щелью в его днище, расширяющейся в направлении раскрытия конуса валка, а углы наклона образующи х наружной поверхности валка и внутренней поверхности кольца составляют 3 - 16°, при этом отношение среднего диаметра валка к среднему диаметру внутренней поверхности кольца ровно 0,3 - 0,8. На фиг.1 приведена схема предлагаемого измельчителя (разрез по осям валка и кольца); на фиг.2 разрез А - А на фиг.1; на фиг.3 - узел 1 на фиг.2. Измельчитель включает кольцо 1 с внутренней конической поверхностью (с углом конуса 2a), установленное на роликовых опорах 2 и эксцентрично расположенный валок 3, имеющий форму усеченного конуса (с углом 2a), загрузочный 4 и разгрузочный 5 узлы. Загрузочный узел 4 снабжен желобом 6 с выпускной щелью 7, шириной H x, увеличивающейся в направлении раскрытия конуса валка. В желобе 6 размещается устройство для перемещения исходных материалов вдоль его оси (например, шнек 8 с приводом 9). Привод валка 3 осуществляется от мотора 10 через редуктор 11. Привод кольца 1 производится от валка 3 с помощью зубчатой передачи с внутренним зацеплением, при этом шестерня 12 соединена с валком 3, а зубчатый венец 13 нарезан на внутренней поверхности кольца 1. Привод кольца 1 может осуществляться также за счет передачи крутящего момента от приводных опорных роликов 2. Измельчитель работает следующим образом. Материалы с различной крупностью кусков подаются в бункер 4 загрузочного узла измельчителя и затем попадают в желоб 6, продвигаясь по которому (например, с помощью шнека 8) последовательно проваливаясь через выпускную щель 7 на коническую поверхность вращающегося валка 3, сбрасываются в полость между наружной поверхностью валка 3 и внутренней поверхностью кольца 1, где под воздействием сил трения они втягиваются в уменьшающееся по высоте пространство, дробятся и выходят из зоны сжатия. Продолжая движение вместе со стенкой кольца 1 измельченные материалы подымаются на некоторую высоту и затем под воздействием собственных сил тяжести скатываются назад, при этом ввиду наличия конусности внутренней поверхности кольца 1 измельченные материалы при скатывании назад переместятся на некоторое расстояние в направлении разгрузочного узла. Будучи подхваченными движущимися вместе со стенкой кольца 1 материалами, ранее измельченные и скатившиеся назад материалы вновь будут подыматься до определенной высоты, пока не сваляться назад, перемещаясь при этом на некоторое расстояние в направлении раскрытия конуса внутренней поверхности корпуса. Таким образом совершая зигзагообразное движение, измельченные материалы выдаются на разгрузочный узел 5 устройства для измельчения. Наличие в желобе 6 выпускной щели 7 с увеличивающейся шириной Hx в направлении раскрытия конуса валка, а также использование кольца 1 с внутренней конической поверхностью и эксцентрично расположенного валка, имеющего форму усеченного конуса, при расположении меньших оснований усеченных конусов вала и вн утренней поверхности кольца в сторону загрузочного узла, обеспечивает оптимизацию условий захвата исходных материалов различной крупности и увеличение производительности за счет того, что по мере увеличения размеров подаваемых на измельчение кусков материала диаметры валка и кольца также возрастают, что в свою очередь обуславливает снижение углов встречи материала со стенками валка и кольца, соответствующее улучшению захватывающей способности и увеличение производительности устройства. Принятые оптимальные значения углов наклона образующих наружной поверхности валка 3 и внутренней поверхности кольца 1, а также оптимальные отношения их средних диаметров объясняются следующим. Исследованиями установлено, что с увеличением отношения диаметра валка Д1 к внутреннему диаметру Д2 кольца захватывающая способность устройства возрастает, а с увеличением среднего относительного диаметра d/Д1 (d - средний диаметр куска измельчаемого материала) ухудшается. При использовании конического валка и кольца с внутренней поверхностью конической формы в направлении раскрытия конуса валка отношение диаметров Д1/Д2 возрастает, что может быть проиллюстрировано следующим примером. Пусть диаметр меньшего основания вала равен 250мм, а большего - 500мм. При максимальном зазоре между валком и внутренней поверхностью кольца в 250мм значение отношения Д1/Д2 в сечениях по краям бочки валка составит: со стороны меньшего основания со стороны большего основания Следовательно, величина отношения Д1/Д2 в направлении раскрытия конусов кольца и валка изменяется от 0,5 до 0,667, что обеспечивает увеличение захватывающей способности инструмента на 25 - 50%. Последнее компенсирует ухудшение условий захвата инструмента в направлении раскрытия конуса валка за счет увеличения крупности кусков измельчаемого материала. Поэтому условия захвата материала по длине бочки валка в устройстве будут одинаковы, что позволит исключить пробуксовку материала в зоне захвата, снизить износ инструмента и насыщение измельчаемого материала железом, повысить качество измельчения и производительность труда, снизить расход электроэнергии. Принятые оптимальные значения углов наклона a = 3 - 16° обеспечивают изменение отношения Д1/Д2 по длине устройства на 10 - 35%, что позволяет оптимизировать условия захвата материалам повысить производительность при измельчении. Заявляемые оптимальные пределы 3 - 16° углы наклона образующих поверхностей валка и кольца объясняются следующим. С увеличением угла наклона образующей a увеличивается скорость удаления измельченного материала из устройства, т.е. производительность измельчителя, а также возрастает интенсивность увеличения отношения Д1/Д2 в направлении раскрытия конуса валка, что улучшает условия захвата исходных материалов различной крупности. Однако при углах a, превышающи х углы трения измельчаемых материалов о стенку стального кольца, последние могут скатываться в направлении разгрузочного узла частично или полностью минуя операцию измельчения. По данным (3) коэффициента трения и углы трения измельчаемых материалов по стали составляют: твердые горные породы f = 0,3 - 0,35; b = 16,7 - 19,3°; мягкие материалы f = 0,4 - 0,6; b = 21,8 - 31°; Для исключения полного скатывания кусков измельчаемого материала угол наклона должен быть меньше угла трения, т.е. a < b. Нами максимальное значение угла a принято равным 16°, что удовлетворяет условию a 0,8 размещение желоба в пространстве между валком и кольцом становится невозможным. При Д1/Д2 < 0,3 существенно снижается захватывающая способность инструмента типа валок-кольцо, что ведет к уменьшению эффективности измельчителя, а также обуславливает интенсивный износ рабочей поверхности валка в сравнении с износом поверхности кольца. При значениях Д1/Д2 = 0,3 - 0,8 обеспечиваются оптимальные условия захвата материала инструментом, размещения желоба загрузочного узла и достаточно равномерное распределение износа рабочих поверхностей валка и кольца. Испытание предлагаемого технического решения производили на измельчителе, содержащем стальной (сталь УВА) со шлифованной конической (с углом конусности 2a) поверхностью валок со средним диаметром Д1 и стальное (сталь УВА) кольцо с конической (угол конусности 2a) шлифованной внутренней поверхностью со средним диаметром 42мм и длиной 50мм. Привод валка осуществлялся от мотора мощностью 1,5кВт через червячный редуктор, что обеспечило частоту вра щения валка 0,33 1/с. Привод кольца осуществлялся от валка посредством зубчатой передачи с внутренним зацеплением. Измельчитель оборудован загрузочным устройством, содержащим бункер, желоб с расширяющимся в направлении продвижения материалов выпускной щелью, ширина которой изменялась от 2мм на входе измельчителя до 10мм на выходе из него. Измельчению подвергали сыпучие материалы (доменный шлак) с величиной частиц 2 - 8мм. Путем смены валка и кольца в опытах изменяли угол наклона образующих и соотношение диаметров Д1/Д 2. Результаты испытания приведены в таблице. Из опытных данных, приведенных в таблице, видно, что заявляемые параметры обеспечивают оптимальные условия работы измельчителя. Предлагаемое устройство может быть использовано для дробления и измельчения рудных и нерудны х материалов различной крупности. При этом в сравнении с прототипом увеличение производительности составит 35 - 50% и снижение расхода электроэнергии на 15 - 20%. Кроме того, за счет исключения накапливания и вращения кусков материала в зоне захвата снижается износ рабочих поверхностей валка и кольца на 8 - 12% с соответствующим уменьшением насыщения измельченного продукта металлами.