Спосіб самоздрібнювання кускових крихких матеріалів

1. Спосіб самоздрібнювання кускових крихких матеріалів, який включає подачу кускового матері C2 2 (19) 1 3 78054 4 вони витрачають придбану кінетичну енергію на тя матеріалу об матеріал. Внаслідок цього розкливзаєморуйнування при зіткненні один з одним. нення супроводжуються виникнення великих зуРуйнування також відбувається внаслідок зсувосиль на контактних майданчиках при невеликих вих деформацій внаслідок обертального руху шаприкладених зусиллях, що призводить при малих ру. Недоліком способу є недостатня продуктиврозмірах контактних майданчиків до виникнення ність, зумовлена неефективним використанням високих контактних напружень, які перевищують робочого об'єму з взаємодією шматків між собою в межу міцності матеріалу. Цим забезпечується руйлокальному просторі замкненого робочого об'єму нування матеріалу у всьому об'ємі. У зв'язку з хаона його периферії. Цим обумовлюються інші недотичністю процесу періодично виникають розклиліки способу: використання енергетично найменше нення одного шматка одночасно в декількох вигідної лінійної схеми навантаження при руйнунапрямах, а у випадку послідовних одиночних розванні і лише частково-площинної деформації, що клинень, їх напрям безперервно міняється, що в додатково з'являється в результаті зсувової декомплексі створює об'ємне навантаження і об'ємформації, виникаючої при обертанні шару; зношуний напружений стан, при якому знижуються енерючий вплив матеріалу на робочі органи внаслідок говитрати на подрібнення. Руйнування матеріалу його прослизання на їх поверхнях; недостатньо під прикладеним навантаженням відбувається високий рівень кінетичної енергії шматків матеріапоетапно: виникають пружні деформації, що перелу для ефективного руйнування при їх зіткненні, ростають в деформації руйнування після зростанслідством чого є велика частка пружних деформаня напружень вище за межу міцності матеріалу. цій, що супроводжується перекладом підведеної При нестачі підведеної енергії розвиваються тільенергії в теплову; значна частка силових контактів ки пружні деформації без руйнування матеріалу, шматків по майданчиках з великою площею контаякі після зняття навантаження релаксують з перекту з тими ж наслідками. Внаслідок перерахованих ходом підведеної енергії в теплову з розсіванням в причин знижується ефективність і продуктивність просторі. Релаксація відбувається протягом певнодроблення. го періоду, з певною швидкістю, специфічною для Задачею винаходу є удосконалення способу різних матеріалів, що залежить від природи матесамоздрібнювання кускових крихких матеріалів ріалів, але що має один і той же порядок. Циклічшляхом підвищення його ефективності за рахунок ний вплив на матеріал з циклом, істотно меншим перенесення процесу подрібнення з локального релаксації напружень пружних деформацій, допростору робочого об'єму камери на весь об'єм. зволяє виключити розсівання енергії, яка підвоПоставлена задача досягається тим, що відодиться в простір, оскільки до моменту завершення мий спосіб самоздрібнювання кускових крихких циклу релаксації наступає новий цикл навантаматеріалів, який включає в себе подачу в замкнеження. У результаті вся енергія, що підводиться, ний робочий об'єм кускового матеріалу, розділензатрачується на руйнування. Швидкісний режим ня його на шари, переміщення шарів відносно дроблення-подрібнення, здійсненний за способом, один одного і взаємодію їх при цьому між собою що пропонується, дозволяє здійснити цю схему, для подрібнення кускових матеріалів, із застосущо забезпечує зниження енерговитрат і підвищенванням обертального руху, відповідно до винахоня ККД процесу. Виникаючий при обертанні рободу, замкнений робочий об'єм повністю заповнюють чого органу (органів) відцентровий і вентиляційний матеріалом і забезпечують поворот кожного шматефекти використовують для розділення продукту ка, подрібнення здійснюють в момент розклинення по фракціях і виділення некондиційної фракції з шматків у всьому об'ємі, при цьому використовуповерненням її в зону подрібнення на подальшу ють виникаючий відцентровий і вентиляційний доробку. Це також дозволяє знизити загальні енеефекти для відділення некондиційної фракції прорговитрати, підвищити продуктивність, якість продукту з поверненням її в зону подрібнення на додукту. робку і сепарації кондиційного продукту по фракціях. Переміщення шарів відносно один одного Суть винаходу, що заявляється, пояснюється здійснюють з швидкістю, при якій час між окреминаступними фігурами графічного зображення: ми почерговими силовими взаємодіями шматка Фіг.1 - загальна схема реалізації способу: матеріалу з одного шару з шматками суміжного Фіг.1а - схема з незаповненим замкненим об'шару менше часу релаксації пружних деформацій ємом; в матеріалі, що подрібнюється. Фіг.1б - схема розділення матеріалу повністю Зв'язок між сукупністю істотних ознак і технічзаповненого замкненого об'єму на взаємодіючі ним та економічним ефектом, що досягається, шари. зумовлений таким чином. За рахунок повного заФіг.2 - схема взаємодії шарів матеріалу: повнення замкненого робочого об'єму матеріалом Фіг.2а - загальна схема; і придання окремим шарам переміщення відносно Фіг.2б - схема взаємодії окремих шматків взаодин одного, відбувається поворот шматків в поємодіючих шарів. верхні розділу шарів внаслідок їх взаємодії з шмаФіг.3 - схема повороту і виникнення розклитками суміжного шару. Це викликає неврегульованення окремого шматку: ні повороти шматків в глибині шару, що зумовлено Фіг.3а, Фіг.3б, Фіг.3в - послідовні стадії взаєїх довільною формою. Внаслідок повного заповмодії шматків, повороту і розклинення. нення замкненого об'єму, повороти обмежені взаФіг.4 - загальна схема сепарації продукту по єморозклиненням з довільною орієнтацією об'єму, фракціях з використанням відцентрового і вентиз контактом гострокутними вершинами по малих ляційного ефектів. майданчиках і кутом розклинення менше кута тер 5 78054 6 Фіг.5 - схема взаємодії окремого шматка з диційної фракції на доробку в повітряному потоку, шматками сусіднього шару в швидкісному режимі що є слідством відцентрового і вентиляційного подрібнення. ефектів від робочого органу, що обертається. ПоРеалізація способу в загальному вигляді поясвітряний потік з частинками продукту направляють нюється Фіг.1, де на Фіг.1а представлений замкнев сепараційний пристрій 21, де за допомогою віний об'єм до заповнення матеріалом, а на Фіг.1б домих прийомів і пристроїв продукт виділяють з в процесі подрібнення. Замкнений об'єм 1 утвореповітряного потоку, розділяють по фракціях і виваний торцевими поверхнями нерухомого 2 робочого нтажують через розвантажувальні пристрої 22 в органу і робочого органу 3, що обертається. У приймальні бункери 23. При цьому на початку сепроцесі роботи його повністю заповнюють матеріпараційного тракту виробляють відділення неконалом 4, що подрібнюється, який поступає із завандиційної частини продукту і повертають його по тажувального бункера 5 через завантажувальні тракту 24 в завантажувальний бункер 5 на доробелементи 6. За допомогою робочого органу 3, що ку. На схемі Фіг.4 стрілками позначені напрями обертається, матеріал в замкненому об'ємі роздіруху повітряної суміші, відділеної з неї некондиції, ляється на взаємодіючі між собою шари 7 и 8 по продукту, розділеного по фракціях і відділеного від поверхні розділу 9. Взаємодія шарів зображена на продукту повітря. На Фіг.5 зображена схема взаєФіг.2а і Фіг.2б, де показана теоретична 10 і фактимодії шматків матеріалу в умовах швидкоцикловочна поверхня розділу і взаємодія окремих шматків го навантаження. Шматок матеріалу 25, розміщев шарах (Фіг.2б). При русі шару 12 відносно неруний на колі радіуса R належить нерухомому шару. хомого шару 13 шматок 14 жвавого шару, зустріШматки 26, розташовані на тому ж колі жвавого чаючись з шматком 15 нерухомого шару, поверташару, що обертається з швидкістю "w" по черзі ється в напрямі, вказаному стрілкою. У свою чергу, взаємодіє з шматком 25 нерухомого шару. Для шматок 15 під впливом шматка 14 також повертазниження енерговитрат на подрібнення жвавому ється в напрямі, позначеному стрілкою. Такі ж пошару додають швидкість „w", при якій час "t" провороти відбуваються у інши х шматків в поверхні ходження по дузі кроку по шматках "S" менше часу розділу шарів. Їх поворот викликає поворот шматрелаксації напружень в матеріалі "t". Час "t" є цикків в глибині шарів, наприклад, шматка 16 в налом почергової взаємодії шматків. Взаємодія прямі стрілки в глибині нерухомого шару 13 під окремого шматку жвавого шару з почерговим впливом поворотів шматків 15 і 17 (Фіг.2б). Оскільшматком суміжного нерухомого шару відбувається ки поворот відбувається в обмежених умовах попо тій же схемі. Визначення необхідної частоти вністю заповненого замкненого об'єму, то він не обертання для задоволення цієї умови наведено в може відбуватися до стану щільної упаковки шмаприкладі №1. тків в шарі, умовою якої є контакт між шматками по Приклад №1 поверхнях з великою площею. У цих умовах повоЗіставлення часу силової взаємодії шматків рот закінчується взаєморозклиненням шматків між матеріалу і часу релаксації напружень в матеріалі, собою гострокутними вершинами по майданчиках що подрібнюється. з малою площею з кутом заклинення менше кута Нехай діаметр робочих дисків, що створюють тертя матеріалу, що дробиться по ньому ж. При взаємодію шарів D=900мм, частота обертання малих кутах розклинення на майданчиках контакту n=3000мін -1. Розглянемо дві точки на діаметрі дисшматків виникають великі розклинюючі зусилля ків: посередині (D1=500мм) і на периферії при малих прикладених зусиллях, що спричиняють (D2=900мм). Нехай середній діаметр шматків на розклинення. Виникаючі великі зусилля в контакдіаметрі 500мм - 30мм; таким же буде і крок по тах шматків в поєднанні з малими площами конташматках S. Час проходження певного шматка з ктів створюють умови для отримання високих конодного шару відстані між двома шматками з сусідтактних напружень, що призводять до руйнування нього шару (тобто, кроку по шматках) складе: матеріалу. Схема поетапного повороту окремого t1=S/V1oкp, де шматка, виникнення розклинення і розклинюючих V1=pD1n/1000×60=p500×3000/1000×60»78м/с зусиль зображена на Фіг.3а, Фіг.3б, Фіг.3в. Шматок окружна швидкість на діаметрі 500мм. 18, зустрічаючись з рухомим шматком 19 з протиТоді t1=0,03м/78м/с=0,0004с=4×10-4с. лежного шару, заклинюється на його поверхні На периферії дисків знаходяться вже подріб(Фіг.3а), внаслідок чого починається його поетапнені шматки. Приймемо їх розмір 5мм=0,005м ний поворот (Фіг.3б), що закінчується остаточним (S2=0,005м). Окружна швидкість на діаметрі 900мм розклиненням між шматком 19 і іншими шматками складе: в шарі, що не показані на схемі (їх протидія умовно V2окр=p900.3000/1000.60»141м/с. позначена штриховкою 20). Сумарна реакція N, Час між взаємодіями шматків складе: перпендикулярна контактним поверхням шматків, t2=0,005/141=0,000036 с=0,36×10-4с. розкладається на складові - привідне зусилля Р1 і Час релаксації напружень залежить від прироруйнуюче з усилля Р2 реакції шару. Кут розклиненди матеріалу, але для більшості матеріалів має ня "a" менше кута тертя, що є умовою розклиненодин порядок. Приймемо всередньому час релакня, а кут тертя для більшості матеріалів, що дробсації 10-3с. З приведених розрахунків видно, що ляться знаходиться в межах до 20...25°, отже, кут час релаксації напружень перевищує час циклів розклинення "a" малий. Це забезпечує отримання силової взаємодії шматків, отже, воно відбуваєтьвеликих руйнуючи х зусиль при малих привідних, ся при нерозвантаженому стані матеріалу від пооскільки Р2=P1/tga. переднього силового впливу на шматок і матеріал На Фіг.4 представлена загальна схема сепазнаходиться в напруженому стані від попередньорації подрібненого продукту і повернення неконго силового впливу на нього. До залишкових на 7 78054 8 пружень додаються додаткові напруження від нощо обертаються у зустрічних напрямах. У цьому вого циклу впливу, внаслідок чого потрібно підвевипадку при частоті обертання обох дисків 3000хв1 дення меншої енергії для створення напружень в час між черговими взаємодіями шматків скороматеріалі, що перевищують його межу міцності. титься в 2 рази і складе відповідно для шматків по Крім того, при такій частоті силового впливу на середині дисків і на периферії 2×10-4 с та 0,18×10-4с. матеріал не буде відбуватися часткове "заживленВисновок: швидкісний режим самоздрібнювання" тріщин, що утворюються від навантажень у ня за способом з обертальним рухом шарів крім зв'язку з більш повільним розвитком цього процеінших переваг може забезпечувати самоздрібнюсу. Цим виключається розсіяння (дисипація) енервання без дисипації енергії, що підводиться для гії, що підводиться через її перетворення в теплоруйнування матеріалу в простір у вигляді теплової ву. Отже, швидкісне подрібнення по способу, що енергії, яка перетворюється з механічної при прузаявляються, забезпечує зниження енергоспожижних деформаціях матеріалу, що дробиться і "завання на дроблення. гоєнні" тріщин. Тим самим, нарівні з іншими чинниРозрахунок вироблений в припущенні, що з ками, також забезпечується зниження частотою 3000хв-1 обертається один шар матеріаенергоспоживання на подрібнення. лу, а другий шар нерухомий. Схемами реалізації способу передбачається варіант з двома шарами, Комп’ютерна в ерстка Т.Чепелева Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601