Дезінтегратор мінеральної сировини

1. Дезінтегратор мінеральної сировини, що містить установлену вертикально робочу камеру циліндричної форми з кришкою і розташованим у її нижній частині ротором із радіально установленими лопатками, при цьому внутрішні поверхні робочої камери і кришки оснащені ребристою футерівкою, а бічна частина робочої камери має розвантажувальний отвір, оснащений заслінкою, який відрізняється тим, що нижня частина корпуса - роторний корпус - виконана циліндричної форми і має тангенціально встановлений витяжний патрубок і кільцеве поглиблення - накопичувач - у нижній частині, при цьому у роторному корпусі розміщена планшайба, яка виконана у вигляді співвісно розташованих паралельних верхнього кільця і нижнього диска, у просторі між якими встановлені радіально ребра жорсткості - крильчатки, площини яких орієнтовані вертикально, причому C2 2 (19) 1 3 природного родовища, який знаходиться на значному віддаленні від основного збагачувального виробництва. Технічне рішення ефективно може бути використаний як елемент збагачення сировини шляхом гравітаційного поділу порожньої породи і корисного компонента з різною питомою вагою. Відомий пристрій для збагачення сировини з металевими включеннями. Пристрій містить корпус із розташованим усередині нього елементом, що дробить, а також завантажувальний і розвантажувальний отвори [АС СРСР №700975, опубл. Бюл. №24, 1983p.]. Недоліком відомого пристрою є те, що при його роботі дрібна і велика фракції сировини перебувають у загальному об'ємі нерозділеними. Після виконання технологічного циклу дроблення потрібні додаткові роботи з поділу великих і дрібних фракцій. Пристрій характеризується низькою якістю збагачення вихідного продукту через необхідність повторного циклу збагачення недодробленої великої фракції, що представляє собою, як правило, породні зростки, що утримують частки корисного компонента. Застосування відомого пристрою доцільно тільки для зменшення гранулометричного складу вихідної сировини. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним, як найближчий аналог, є дезінтегратор мінеральної сировини, що містить установлену вертикально робочу камеру циліндричної форми з кришкою і розташованим у її нижній частині ротором з радіально установленими лопатками, при цьому внутрішні поверхні робочої камери і кришки оснащені ребристою футерівкою, а бічна частина робочої камери має розвантажувальний отвір, оснащений заслінкою [Євразійський патент №006010, за заявкою №200401024 від 12.09.2004p.]. Недоліком відомого пристрою є те, що в процесі його роботи недостатній вплив циркуляційних потоків повітря, які забезпечують вплив на частки сировини, що приводить до зменшення циклів руйнування часток для їхнього заданого здрібнювання і виносу з корпусу дезінтегратора. Зниження швидкості руху часток призводить до їхнього інтенсивного осідання на робочі органи дезінтегратора і засміченню щілинних просторів між обертовими вузлами, що сприяє їхньому інтенсивному зношуванню і утрудненому пуску пристрою після зупинки або ремонту. Вплив на частки сировини тільки здрібнюючими елементами призводить до подовження строку технологічного циклу, особливо, якщо вихідна сировина характеризується крупнокусковою масою. Відомий пристрій не передбачає попереднє дроблення шматків до необхідного гранулометричного складу. Завданням винаходу є вдосконалення конструкції дезінтегратора мінеральної сировини за рахунок: - виконання роторної частини корпуса циліндричної форми з тангенціально приєднаним витяжним патрубком і виконання вентиляційного кільця С-подібної форми з похилими наскрізними пазами; 92022 4 - розміщення на роторі комбінованого сполучення елементів, що дроблять і здрібнюють; - виконанням планшайби із двох паралельно розташованих кільця і диска із циркуляційним отвором і ребрами жорсткості, що виконують роль крильчатки; - виконанням опорного кільця ротора із закріпленими до нього радіально розміщеними лопатками у вигляді ребристих тіл, площини яких орієнтовані вертикально; - виконанням лопаток ротора зі східчастим вирізом і розміщенням на ньому опорного кільця з елементами, що здрібнюють та дроблять, робочі поверхні яких з боку робочої камери виконані під кутом; - виконанням виступаючих елементів - молотків, що дроблять, - молотків, зі зносостійкого удароміцного матеріалу, діаметрально розташованих стосовно осі ротора; - виконанням вентиляційного кільця із внутрішнім кільцевим пазом з утворенням верхнього і нижнього виступів, а також наскрізними пазами, виконаними під кутом до горизонтальної площини. У порівнянні із найближчим аналогом, заявлений дезінтегратор забезпечує високу ефективність дроблення і здрібнювання мінеральної сировини у широкому діапазоні гранулометричного складу і фізико-механічних властивостей. Висока ефективність дезінтеграції досягається за рахунок сполучення механічного і пневматичного впливу на сировину, що переробляється. Механічний вплив полягає за рахунок комплексного багаторазового впливу на частки сировини елементів, що здрібнюють і дроблять. Пневматичний вплив полягає в забезпеченні циркулюючого руху часток сировини від донної (роторною) частини дезінтегратора до його верхньої частини і назад. Крім того, пневматичний вплив на частки забезпечує ефективний винос пилоподібної і здрібненої фракції з корпуса дезінтегратора через його роторну частину для наступної переробки. Конструкція дезінтегратора дозволяє забезпечити збагачення або попередню підготовку вихідної сировини за рахунок керованого технологічного процесу отримання продукту, який містить корисний компонент із заданим гранулометричним складом. Заявлена конструкція дозволяє регламентувати і направляти потоки повітря від щілинного простору між ротором і корпусом, а також запобігти утворенню застійних зон у підроторному просторі, попереджаючи скупчування дрібної високоабразивної маси. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що дезінтегратор мінеральної сировини, що містить установлену вертикально робочу камеру циліндричної форми з кришкою і розташованим у її нижній частині ротором з радіально установленими лопатками, при цьому внутрішні поверхні робочої камери і кришки оснащені ребристою футерівкою, а бічна частина робочої камери має розвантажувальний отвір, оснпщений заслінкою, відповідно до винаходу, нижня частина корпуса роторний корпус - виконана циліндричної форми і 5 має тангенціально встановлений витяжний патрубок і кільцеве поглиблення - накопичувач - у нижній частині, при цьому у роторному корпусі розміщена планшайба, яка виконана у вигляді співвісно розташованих паралельних верхнього кільця і нижнього диска, у просторі між якими встановлені радіально ребра жорсткості - крильчатки, площини яких орієнтовані вертикально, причому на верхньому кільці планшайби з боку робочої камери виконаний східчастий виріз, на якому розміщене опорне кільце ротора із закріпленими до нього радіально розміщеним лопатками ротора у вигляді ребристих тіл, площини яких орієнтовані вертикально, при цьому з боку робочої камери лопатки ротора оснащені східчастим вирізом, на якому розміщене опорне кільце елементів, що здрібнюють і дроблять, робочі поверхні яких з боку робочої камери виконані під кутом, а верхня границя елементів, що здрібнюють, з боку стінки робочої камери розташована вище нижнього рівня прорізу розвантажувального отвору, при цьому на опорному кільці елементів, що здрібнюють і дроблять, діаметрально стосовно осі ротора і виступаючи над рівнем елементів, що здрібнюють, розташовані елементи - ударні тіла - молотки, що дроблять зі зносостійкого удароміцного матеріалу, при цьому у роторному корпусі розміщене вентиляційне кільце, із внутрішньої сторони якого виконаний кільцевий паз, що утворює верхній і нижній виступи, при цьому нижній виступ примикає із зазором до верхнього кільця планшайби, а верхній виступ примикає із зазором до опорного кільця елементів, що здрібнюють та дроблять і має наскрізні пази, які виконані під кутом 15-90 до горизонтальної площини. Для ефективної розвантаження часток корисного компонента і зниження частки пилоподібної фракції у товарному продукті, робоча камера має завантажувальний патрубок, який оснащений запірним клапаном, кінематично пов’язаним із заслінкою розвантажувального отвору у бічній частині робочої камери. Заявлений пристрій представлений схемами, де на Фіг.1 показана вертикальна проекція пристрою; на Фіг.2 - переріз А-А Фіг.1; на Фіг.3 - переріз Б-Б Фіг.1. Дезінтегратор мінеральної сировини містить робочу камеру 1 циліндричної форми. У нижній частині камери 1 розташований ротор з радіально встановленими лопатками 2. Верхня частина робочої камери оснащена кришкою 3 у вигляді, наприклад, порожнистого зрізаного конуса. Внутрішня поверхня робочої камери 1 і кришки 3 мають ребристу футерівку 4. У бічній частині робочої камери 1 виконаний розвантажувальний отвір 5 із заслінкою. Нижня частина робочої камери 1 є роторним корпусом 6, що має циліндричну форму, тангенціально встановлений витяжний патрубок 7 і кільцеве поглиблення 8 - накопичувач. У роторному корпусі 6 розміщена планшайба, яка виконана у вигляді співвісно розташованих паралельних верхнього кільця 9 і нижнього диска 10, площини яких орієнтовані горизонтально. У просторі між кільцем 9 і диском 10 розміщені радіальні ребра жорсткості 11. Ребра жорсткості 11 виконують функцію криль 92022 6 чатки, за рахунок того що орієнтовані вертикально або під кутом до горизонтальної площини. На верхньому кільці 9 планшайби в східчастому вирізі розміщене нижнє опорне кільце 12 ротора з радіально розміщеними лопатками 2. З боку робочої камери 1 лопатки 2 мають східчастий виріз, на якому розміщене верхнє опорне кільце 13 для кріплення елементів, що здрібнюють 14 і дроблять 15. Верхнє опорне кільце 13 має монтажні отвори для кріплення елементів, що дроблять 15 і здрібнюють 14. Робочі поверхні елементів 15 і 14 з боку робочої камери 1 виконані під кутом, який може збігатися з кутом нахилу верхніх площин ребер лопаток 2. Верхня границя елементів, що здрібнюють 14, з боку стінки робочої камери 1 розташована вище нижнього рівня прорізу розвантажувального отвору 5. На опорному кільці 13, діаметрально стосовно осі ротора і виступаючи над рівнем елементів 14, що здрібнюють, розташовані елементи - молотки 15, що дроблять, зі зносостійкого удароміцного матеріалу. У роторному корпусі 6 розміщене вентиляційне кільце 16, із внутрішньої сторони якого виконаний кільцевий паз із верхнім 17 і нижнім 18 виступами. Нижній виступ 18 примикає із зазором до верхнього кільця 9 планшайби. Верхній виступ 17 примикає із зазором до верхнього опорного кільця 13 і має похилий скіс від 15 до 60 від внутрішнього діаметра до зовнішнього. Крім того, верхній виступ 17 має наскрізні пази 19, спрямовані убік обертання ротора і виконані під кутом 15-90 до горизонтальної площини. У центральній частині ротора лопатки 2 з'єднані із чашею 20, що дозволяє кріпити ротор до вала 21 за допомогою сполучного елемента, наприклад, гайки 22. Верхнє кільце 9 і нижній диск 10 планшайби, крім ребер жорсткості 11 крильчатки, з'єднані між собою втулкою 23, що як і ротор взаємодіє з валом 21, що спирається на підшипниковий вузол 24 і з'єднаний за допомогою муфти 25 із приводом (на малюнках не показаний). Осьовий отвір втулки 23 може бути виконано конусним для більшого зчеплення з валом. Завантаження сировини може здійснюватися, наприклад, через завантажувальний патрубок 26, установлений у кришці 3 робочі камери 1. Завантажувальний патрубок 26 може бути оснащений запірним клапаном 27, кінематично пов'язаним із заслінкою розвантажувального отвору 5 у бічній частині робочої камери 1. Залежно від конструкції привода може додатково застосовуватися понижувальний або підвищувальний редуктор. Пристрій працює в такий спосіб. По своїй конструкції пристрій може працювати як при циклічному, так і при безперервному завантаженні вихідної сировини. Як правило, завантаження сировини здійснюється зверху через патрубок 26 кришки 3 у робочу камеру 1 при обертанні ротора на номінальних режимах. Під дією сил гравітації, шматки сировини падають на обертовий ротор. Дрібні шматки попадають на елементи 14,що здрібнюють, а великі взаємодіють із елементами 15, що дроблять. При 7 зіткненні шматків із елементами що дроблять 15 і здрібнюють 14, вони одержують значне руйнуюче динамічне навантаження і розпадаються на більш дрібні частки. Ці частки, відбившись від елементів ротора і отримуючи відцентрове прискорення, направляються убік ребристої футеровки 4 камери 1 і кришки 3. Мала площа поверхні зіткнення зубців (ребер) футеровки 4 призводить до додаткового здрібнювання шматків. Ці шматки, відбившись від ребристої футеровки 4, надходять під дією сил гравітації на обертові елементи ротора, піддаючись додатково їхньому руйнівному впливу. Створення повітряних потоків забезпечується двоступінчастою системою, утвореною радіально встановленими лопатками 2 ротора і планшайби. Ротор при обертанні створює циркулюючі і спрямовані повітряні потоки. Циркулюючі потоки забезпечують багаторазове підведення часток до ротора, а спрямовані - вивід часток з роторного корпуса 6 у витяжний патрубок 7 у систему осадження, виконану у вигляді, наприклад, циклонів, звідки здрібнений продукт надходить по транспортному тракту на подальшу переробку. З боку осьової частини ротора лопатки 2 закріплюють до чаші 20, що за допомогою гайки 22 кріпиться до вала 21, а з іншої сторони лопатки кріплять до верхнього 13 і нижнього 12 опорних кілець. Таке кріплення дозволяє не тільки забезпечити необхідну жорсткість конструкції, але і ефективно закріпити до опорного кільця 13 елементи 14, що здрібнюють, у вигляді пластин або брусків із гладкою або ребристою поверхнею. Крім елементів 14, що здрібнюють, до опорного кільця 13 закріплюють виступаючі елементи 15, що дроблять. Вони мають значну масу, тому найбільш доцільним є їхнє розміщення на роторі діаметрально. Це запобігає биттю ротора при обертанні і знижує динамічні навантаження на систему: вал 21 - підшипниковий вузол 24 - муфта 25 - привод. Друга ступінь створення повітряних потоків забезпечується при обертанні планшайби, що жорстко з'єднана з нижнім опорним кільцем 12 ротора. Спрямованість повітряного потоку забезпечується за рахунок того, що планшайба являє собою осьовий вентилятор і складається із двох паралельних кільця 9 та диску 10, між якими розташовані лопатки 11 - ребра жорсткості, які кріпляться до втулки 23. Планшайба підсилює циркуляційні потоки усередині робочого корпуса і виводить з роторного корпуса здрібнений продукт. Виведення здрібненого продукту забезпечується після його взаємодії зі елементами 14, що здрібнюють. Створюване планшайбою розрідження над ротором і надлишковий тиск у роторному корпусі 6 дозволяє перенести дрібні частки у вивідний патрубок 7 для наступного транспортування або завантаження в прийомну посудину. При зупинці пристрою завантаженого сировиною або при здрібнюванні сировини, що містить високоміцні частки, може відбутися заклинювання цими частками ротора. Це ускладнює пуск пристрою і збільшення енерговитрат при виводі на експлуатаційні режими. Запобігає заклинюванню частками ротора вентиляційне кільце 16, виконане із внутрішнім кіль 92022 8 цевим пазом - кільцевою камерою - кільце 16 свідомо запобігає виникненню заклинювального ефекту здрібненими частками. У процесі роботи у кільцевому пазу ротор створює тиск повітря, що через пази 19 спрямовується в робочу камеру 1, ворушачи частки. Цей повітряний потік є напрямним для часток, що рухаються. Дрібні частки піднімаються з повітрям у верхню зону робочої камери 1 і з повітрям переміщаються у низ. Вентиляційне кільце 16 не стикається з жодною обертовою деталлю, крім свого посадкового місця в корпусі робочої камери 1. Верхній виступ 17 вентиляційного кільця примикає до верхнього опорного кільця 13 ротора, а нижній - виступ 18 примикає до верхнього кільця 9 планшайби. Запобігання заклинювання частками відбувається за рахунок того, що повітря, що нагнітається ротором, циркулює в кільцевому каналі і виривається нагору через похилі щілинні канали - пази 19, нахилені убік обертання ротора. Цей повітряний потік піднімає частки уздовж поверхні ротора нагору, звідки вони під дією сил гравітації і спадного потоку повітря багаторазово надходять на елементи, що здрібнюють 14. Тиск повітря, створюваний обертовим ротором і планшайбою, дозволяє періодично піднімати в повітря дрібні частки, відводячи і підводячи їх до елементів, що здрібнюють 14. Після здрібнювання до заданого ступеня, дрібні частки виносяться назовні, а великі частки, наприклад, крупніше 1015мм, якщо вони не зруйнувалися після багаторазового зіткнення з елементами, що дроблять і здрібнюють, а також рикошету від ребер футеровки 4, видаляють через розвантажувальний отвір 5 у бічній стінці робочої камери 1. Великі частки, в основному, є металовмісними (це визначає їхню високу міцність), тому їх витягають для наступної переробки. Виймання здійснюється через розвантажувальний отвір 5 у бічній стінці корпуса за рахунок відцентрового прискорення, що надається часткам при взаємодії з ротором. Дослідження показали, що оптимальний режим для переміщення часток сировини в зоні обертового ротора досягається, коли у верхньому виступі 17 вентиляційного кільця 16 виконують похилий скіс від внутрішнього діаметра до зовнішнього під кутом 15-60 , а пази 19 під кутом 90-15 стосовно горизонтальної площини. Ці параметри забезпечують високу швидкість висхідних потоків повітря при широкому діапазоні кутової швидкості ротора, обумовленою фізико-механічними властивостями сировини і її гранулометричним складом після здрібнювання. У випадку, коли окремі здрібнені частки мають велику питому вагу і їхня швидкість польоту більше швидкості повітряного потоку, створюваного ротором і планшайбою, вони не виносяться у витяжний патрубок, а осідають у кільцевому поглибленні 8 роторного корпуса 6, а звідки віддаляються у міру нагромадження. Дослідженнями встановлено, що оптимальним для виносу великих часток, що перебувають вище ротора через розвантажувальний отвір 5, є розташування верхньої границі елементів 14, що здріб 9 нюють, вище нижнього рівня прорізу розвантажувального отвору 5. Зниження динамічного впливу на привод при роботі пристрою забезпечують за допомогою еластичної муфти 25. Робоча камера 1 може мати завантажувальний патрубок 26, який має запірний клапан 27, що кінематично пов'язаний із заслінкою розвантажувального отвору 5 у бічній частині робочої камери 1. Цім забезпечують можливість ефективного розвантаження часток корисного компонента і зниження частки пилоподібної фракції у товарному продукті. Зниження пилоподібних часток у товарному продукті досягається тим, що частки із корисним компонентом, який має велику питому вагу, за рахунок відцентрових сил переміщуються через розвантажувальний отвір 5 у робочій камері 1. При цьому закритим запірним клапаном 27 і відкритою заслінкою 5 формують потік повітря, направлений у зворотному напрямку - у робочу камеру 1 і пилоподібні частки повертаються теж у робочу камеру 5 і виносяться крізь її донну частину - роторний корпус 6. 92022 10 Дослідно-промислові випробування пристрою показали високу ефективність його роботи при дезінтеграції вихідної сировини, представленої кусковою гірською масою широкого діапазону гранулометричного складу. Застосування елементів, що дроблять і здрібнюють, дозволяє виконувати двоступінчастий вплив на кускову сировину, забезпечуючи високий ступінь розкриття породних зростків і виділення часток корисного компонента. Конструкція ротора в сполученні із планшайбою дозволяє при зменшенні обертів привода забезпечити високий напір повітряного потоку з роторного корпуса і, відповідно, пневмодоставку здрібнених часток. Циркуляція потоку повітря в робочій камері за рахунок конструкції вентиляційного кільця забезпечує можливість багаторазового впливу на куски, що здрібнюються, і повністю запобігає, заклинюванню ними ротора при зупинці дезінтегратора, попереджаючи тим самим пікові навантаження і перевитрату електроенергії при запуску дезінтегратора. 11 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 92022 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601