Барабанно-валковий активатор

Реферат: Винахід належить до обладнання для механічної активації зволожених дрібнокускових та порошкоподібних сипких матеріалів. Барабанно-валковий активатор містить обертовий барабан зі змонтованими у ньому валком із пристроєм притискання, скребком-розпушувачем та ножемскидачем. Він споряджений конвеєром безперервної дії, що проходить крізь барабан і має додаткові пристрої розвантаження й завантаження, розміщені усередині барабана, причому пристрій розвантаження виконаний керованим двопозиційним. UA 109961 C2 (12) UA 109961 C2 UA 109961 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до обладнання для механічної активації зволожених дрібнокускових та порошкоподібних сипких матеріалів, насамперед сировинних сумішей на основі мінеральних в'яжучих речовин перед їх використанням (далі - сумішей), а саме для переробки шляхом багаторазового ущільнення прокатуванням товстого шару суміші під валком та наступного розпушення шару скребком-розпушувачем. Нарощування якісних показників означених сумішей звичайно пов'язують із відкриттям активних поверхонь часток суміші в процесі інтенсивного взаємного тертя під час прокатування під валком. Для механічної активації широко використовуються бігуни, які містять валки й скребки, що рухаються відносно чаші [1]. Загальновизнаними недоліками відносно тихохідних бігунів є великі металомісткість, габарити та трудомісткість обслуговування. Більш досконалими є швидкохідні барабанно-валкові агрегати, барабан яких обертається з надкритичною швидкістю, що дає змогу значно покращити перелічені вище показники. До цього класу машин належить вибраний як прототип барабанно-валковий активатор циклічної дії (далі - БВА), що містить обертовий барабан зі змонтованими у ньому валком із пристроєм притискання, скребком-розпушувачем та ножем-скидачем [2]. Розвантаження вибраного як прототип БВА передбачене пересувним бункером. Продуктивність БВА як машини циклічної дії залежить від маси порції суміші та тривалості циклу, вагома складова якого - тривалість розвантаження. Для кожного розміру БВА існує оптимальна порція суміші, активація якої проходить найбільш ефективно. Пересувний бункер не в змозі вмістити цю оптимальну порцію навіть у разі використання такої його форми, що забезпечує найбільшу місткість без шкоди надійному розвантаженню. Зменшення порції суміші у порівнянні з оптимальною, разом із використанням двократного розвантаження, яке нарощує тривалість циклу, знижують продуктивність БВА. Даним винаходом розв'язується задача підвищення продуктивності БВА за рахунок прискорення розвантажування. Поставлена задача розв'язується тим, що БВА, який містить обертовий барабан зі змонтованими у ньому валком із пристроєм притискання, скребком-розпушувачем та ножемскидачем, згідно з винаходом, споряджений конвеєром безперервної дії, що проходить крізь барабан і має додаткові пристрої розвантаження й завантаження, розміщені усередині барабана, причому пристрій розвантаження виконаний керованим двопозиційним. Наявність конвеєра безперервної дії, який проходить крізь барабан, з розташованими на кінцях означеного конвеєра основними пристроями завантаження й розвантаження, забезпечує завантаження на нього у заданому темпі потрібної порції суміші від стороннього джерела, транспортування означеної порції до БВА та від БВА після активації для наступного використання. Наявність у конвеєрі безперервної дії, крім основних, ще й додаткових пристроїв розвантаження й завантаження, і розміщення цих пристроїв усередині барабана дає змогу подавати означену порцію суміші з конвеєра безперервної дії у барабан та повертати її на конвеєр після завершення активації. Керованість двопозиційного розвантажувача дозволяє рознести розвантажування та завантажування у часі, тобто забезпечує необхідну послідовність операцій завантажування й розвантажування БВА. Сукупність означених ознак дає нову якість суттєве підвищення продуктивності за рахунок забезпечення швидкого завантажування в БВА і розвантажування з неї такої порції суміші, процес активації якої може відбуватися найбільш ефективно. У разі високої пластичності суміші доцільним варіантом БВА є виконання конвеєра безперервної дії у вигляді стрічкового живильника, додатковий пристрій розвантаження якого виконаний у вигляді однобічного плужного скидача, а додатковий пристрій завантаження - у вигляді лотка з бортами, один з яких має проріз. Стрічковий живильник, як це загально визнано, на відміну від інших конвеєрів безперервної дії (наприклад, скребкових та гвинтових), здатний надійно транспортувати пластичні суміші. Доповнення стрічкового живильника плужним скидачем і лотком із бортами, розміщеними усередині барабана, забезпечує суміщення завантажувача й розвантажувача усередині барабана БВА без значного нарощування діаметра барабана і, відповідно, габаритів та металоємності усього БВА. Виконання плужного скидача однобічним разом із наявністю прорізу в одному з бортів для розміщення плужного скидача і проходження суміші в барабан дає можливість завантаження суміші саме у зону перед валком, запобігаючи накопичуванню пухкої суміші за валком, яке може призвести до зниження якості активованої суміші. Таким чином, сукупність стрічкового живильника з розташуванням усередині барабана однобічного плужного скидача та лотка з бортами і прорізом у одному з них, дає нову якість - забезпечення завантаження-розвантаження БВА без зниження ефективності виконання основної функції - активації суміші. 1 UA 109961 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для прискорення розподілення суміші по довжині барабана й підвищення змішувальної спроможності БВА, на робочій поверхні скребка-розпушувача доцільно змонтувати напрямні елементи, що здатні до створення струменів розпушеної суміші, у траєкторії яких присутня компонента осьового руху. Тим самим нарощується інтенсивність взаємного руху часток суміші, як під час польоту у зонах перетинання струменів, так і в процесі прокатування валком масиву пухкої суміші зі штучно створеними зонами різної густини. У разі використання сумішей, зволоження яких до потрібного для ефективної активації рівня призводить до ускладнення їх завантажування, зокрема втрати сипучості та налипання на елементи додаткових пристроїв завантажування й розвантажування, усередину барабана доцільно вводити трубопровід із перфорацією, який дасть можливість додаткового зволоження суміші в процесі активації. У такому варіанті вихідну суміш можна готувати й завантажувати у барабан зволоженою тільки до того рівня, на якому шкідливі властивості (втрата сипучості, ступінь налипання) - ще не стають надмірними, а додаткове зволоження виконувати безпосередньо у барабані БВА, як на початку процесу активації, так і під час його протікання у міру відкриття нових поверхонь часток суміші. У разі, якщо перероблювана суміш має можливість природного твердіння, доцільне виконання робочої поверхні барабана рифленою і спорядження скребка-розпушувача регульованим упором, який забезпечує відстань між робочою кромкою скребка-розпушувача і поверхнею барабана, не меншу 1 % діаметра барабана. Наявність рифлення та зазору між робочою поверхнею барабана й ножем-скидачем дає можливість отримати футерівку робочої поверхні барабана або спеціальним матеріалом, або тієї самою сумішшю, що активується. Величина зазору, не менша 1 % діаметра барабана, гарантує отримання достатньо міцної футерівки навіть у разі суттєвих відхилень у формі барабана. Наявність регулювання упора забезпечує підтримування товщини футерівки на постійному рівні, не залежно від ступеня зношування скребка-розпушувача Разом усі перелічені ознаки дозволяють отримати футерівку, яка практично не зношується. Нижче наведено приклад конкретного виконання БВА з посиланнями на креслення, де на Фіг.1 зображено фронтальну проекцію БВА, на Фіг.2 - горизонтальну проекцію (із умовно не показаним барабаном), на Фіг.3 - переріз А-А на Фіг. 1. БВА містить обертальний барабан 1 (Фіг.1), що спирається на раму 2 за допомогою двох пар опорних 3 і привідних 4 котків, останні з яких зв'язані з двигуном 5 клинопасовою передачею 6. У барабані 1 змонтовано валок 7 на підшипниках із можливістю обертання навколо осі, жорстко закріпленої на поворотній рамі 8, яка шарнірно зв'язана із штоком пневмоциліндра 9 притискання. До поверхні барабана 1 з певним зазором примикають робочі кромки скребкарозпушувача 10 та ножа-скидача 11. Скребок-розпушувач 10 закріплений держаками 12 (Фіг.2) на поворотній осі 13, що спирається на підшипникові опори 14, винесені за межі обертального барабана 1. Вісь 13 важелем 15 (Фіг.1) зв'язана зі штоком пневмоциліндра 16. Ніж-скидач 11 аналогічним чином закріплений на поворотній осі 17 (Фіг.2), яка важелем зв'язана з шатуном 18 та ексцентриковою втулкою 19 привода повільного руху 20. Шатун 18 виконаний із можливістю зміни довжини для регулювання кінцевого положення робочої кромки ножа-скидача 11. Пара умовно не показаних на кресленнях датчиків Д1 і Д2 положення робочої кромки ножа-скидача 11 змонтована на рамі 2 для фіксації двох крайніх положень означеної робочої кромки ножа-скидача 11 - відповідно, максимального наближення та - найбільшого віддалення. Крізь барабан 1 походить конвеєр безперервної дії 21 (Фіг.3) із основними кінцевими завантажувальним 22 та розвантажувальним 23 пристроями, доповнений додатковими пристроями розвантаження 24 й завантаження, розміщеними усередині барабана 1, причому додатковий пристрій розвантаження 24 виконаний керованим двопозиційним - переведення з однієї позиції у іншу виконується за допомогою пневмоциліндра 25. У приведеному варіанті конкретного виконання конвеєр безперервної дії виконаний у вигляді стрічкового живильника 21 з привідним 26 та натяжним 27 кінцевими барабанами, а також із основними завантажувальним лотком 22 біля натяжного барабана 27 та розвантажувальною лійкою 23 біля кінцевого привідного барабана 26. Додатковий пристрій розвантажування стрічкового живильника 21 усередині барабана 1 виконаний у вигляді однобічного плужного скидача 24, змонтованого на поворотній осі 28, яка важелем 29 пов'язана зі штоком пневмоциліндра 25, змонтованого на рамі 2. Додатковий пристрій завантажування стрічкового живильника 21 усередині барабана 1 виконано у вигляді додаткового завантажувального лотка, утвореного двома бортами 30 та 31 (Фіг.1), останній з яких має більшу висоту. У борті 31 виконаний проріз 32 (Фіг.2) для розміщення 2 UA 109961 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 плужного скидача 23 і проходження суміші зі стрічки в барабан 1. Таке виконання лотка й плужного скидача забезпечує суміщення додаткових завантажувача й розвантажувача конвеєра безперервної дії усередині барабана 1 без значного нарощування діаметра останнього. На робочій поверхні скребка-розпушувача 10 змонтовані напрямні елементи 33, розташовані під кутом β до площини перерізу, перпендикулярного осі барабана 1. Усередину барабана 1 паралельно й нижче осі 13 скребка-розпушувача 10 уведений перфорований трубопровід 34 (Фіг.1), з'єднаний із системою водопостачання, причому отвори у трубопроводі направлені у бік робочої поверхні барабана 1, у зону, нижчу робочої кромки скребкарозпушувача 10. Скребок-розпушувач 10 споряджений регульованим упором 35, який взаємодіє із закріпленим на осі 13 важелем 36 і забезпечує відстань між робочою кромкою скребкарозпушувача 10 і рифленою поверхнею барабана 1, не меншу 1 % діаметра барабана 1. До стрічкового живильника 21 пристикований зовнішній конвеєр 37 чи інший пристрій для подачі порції вихідної суміші у основний завантажувальний лоток 22 та конвеєр 38 відбирання суміші від БВА для подальшого виробничого використання. БВА працює таким чином. Барабан 1 від двигуна 5 (Фіг.1) через передачу 6 та привідні котки 4 обертається з надкритичною швидкістю. Рифлена поверхня барабана 1 заздалегідь футерована спеціальним матеріалом, наприклад бетонною сумішшю з додаванням фібри або тієї самою сумішшю, що активується, причому товщина футерівки «δ» виконана не меншою 1 % діаметра барабана 1. Валок 7 котиться по поверхні футерівки барабана 1, обертаючись навколо осі під дією власної ваги та ваги поворотної рами 8, зв'язаної зі штоком пневмоциліндра 9 притискання, обидві порожнини якого з'єднані з атмосферою - стиснуте повітря в жодну з них не подається. Робоча кромка скребка-розпушувача 10 підведена до футерівки барабана 1 з мінімальним зазором, виставленим регульованим упором 35, до якого штоком пневмоциліндра 16 притискається закріплений на осі 13 важіль 36. Робоча кромка ножа-скидача 11, закріпленого на поворотній осі 17, відведена від поверхні футерівки барабана 1 шатуном 18 дією ексцентрикової втулки 19 привода повільного руху 20 на відстань, більшу товщини ущільненого шару суміші, яка активується. Конвеєр безперервної дії, наприклад, стрічковий живильник 21(Фіг.3), працює у холостому режимі - натягнута барабаном 27 стрічка рухається за рахунок обертання привідного барабана 26. Додатковий розвантажувач конвеєра безперервної дії усередині барабана 1 однобічній плужний скидач 24, - знаходиться у позиції розвантаження, тобто опущений на стрічку дією штока пневмоциліндра 25 через важіль 29 на поворотну вісь 28. Задана порція підготовленої у змішувачі до активації зволоженої до необхідного рівня суміші зовнішнім конвеєром 37 чи іншим пристроєм завантажується у основний завантажувальний лоток 22 стрічкового живильника 21 і далі на стрічку. Зі стрічки живильника 21 суміш розвантажується у порожнину барабана 1 додатковим розвантажувачем - однобічним плужним скидачем 24 крізь проріз 32 (Фіг.2) у борті 31. Суміш потрапляє на поверхню футерівки барабана 1 (Фіг.1) у зону перед валком 7 і розподіляється по довжині барабана 1 прокатуванням під валком 7 під дією його власної ваги та ваги поворотної рами 8. Однобічність плужного скидача 24 і виконання прорізу 32 у потрібному борту 31 забезпечує завантаження суміші саме у зону перед валком 7, запобігаючи накопичуванню пухкої суміші за валком. Завдяки надкритичній швидкості барабана 1, попередньо ущільнений прокаткою під валком 7 шар суміші поверхнею футерівки барабана 1 транспортується до скребка-розпушувача 10, і з його робочої кромки розпушеними струменями летить до поверхні валка 7. Наявність напрямних елементів 33 (Фіг.2), розташованих під кутом β на робочій поверхні скребкарозпушувача 10, корегує напрямок руху окремих струменів - вносить в їх траєкторію компоненту осьового руху вздовж барабана 1. Тим самим суміш швидше розподіляється по довжині барабана 1, а також нарощується інтенсивність взаємного руху часток суміші під час польоту в зонах перетинання струменів, тобто підсилюється змішувальна спроможність БВА. Пухка суміш з-під скребка-розпушувача 10 разом із засипаною однобічним плужним скидачем 24 сумісно затягуються під валок 7 (Фіг.1) і прокатуються. Процес повторюється до завершення розвантаження зі стрічкового живильника 21 у БВА всієї порції суміші, про що сигналізує спеціальне, не показане на кресленнях, реле часу Р1. По сигналу від реле часу Р1 однобічний плужний скидач 24 (Фіг.3) відводиться від стрічки з першої у другу позицію - піднімається угору від стрічки стрічкового живильника 21 дією штока пневмоциліндра 25 на поворотну вісь 28 для підготовки до наступного завантаження суміші на стрічковий живильник 21 із БВА. Паралельно стиснуте повітря керованого тиску подається у робочу порожнину пневмоциліндра 9 (Фіг. 1) притискання валка 7 і починається активація суміші - багаторазове ущільнення прокатуванням товстого шару суміші під валком 7 та наступне 3 UA 109961 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 розпушування шару скребком-розпушувачем 10. Пневмоциліндр 9 створює під валком 7 тиск, оптимальний для найбільш ефективного здійснення активації суміші з певними властивостями. Взаємне тертя часток суміші під час прокатування під валком супроводжується відкриттям активних поверхонь означених часток і призводить до нарощування якісних показників суміші, зокрема підвищенню міцності виробів, сформованих із активованої суміші. Інтенсивність взаємного тертя часток і ступінь гомогенізації суміші підвищуються за рахунок прокатування валком 7 масиву пухкої суміші із зонами різної густини, штучно створеними за допомогою напрямних елементів 33 (Фіг.2), розташованих під кутом β на робочій поверхні скребка-розпушувача 10. У міру відкриття нових поверхонь часток суміші під час активації може виконуватись додаткове зволоження із застосуванням перфорованого трубопроводу 34 (Фіг.1), уведеного всередину барабана 1 та з'єднаного із системою водопостачання. Вода по заданій програмі, яка забезпечує найбільш ефективну активацію, через отвори у трубопроводі 34, уведеному паралельно осі скребка-розпушувача 10, подається у бік робочої поверхні барабана 1, у зону, нижчу робочої кромки скребка-розпушувача 10-у зону інтенсивного взаємного руху і перетинання струменів часток суміші після розпушування ущільненого шару скребкомрозпушувачем 10. Необхідна тривалість процесу активації задається спеціальним, не показаним на кресленнях, реле часу Р2, яке, по завершенні активації, подає сигнал на здійснення перевантаження активованої суміші з БВА на конвеєр безперервної дії. По сигналу від реле Р2 починається рух до поверхні ущільненого шару суміші робочої кромки ножа-скидача 11, закріпленого на поворотній осі 17, під дією шатуна 18 та ексцентрикової втулки 19 від привода повільного руху 20. Одночасно обидві порожнини пневмоциліндра 9 притискання валка 7 з'єднуються з атмосферою - прокатування шару суміші знову здійснюється тільки під дією власної ваги валка 7 та ваги поворотної рами 8. Після торкання шару ніж-скидач 11 зрізує з нього стружку заданої товщини й направляє потік рихлої активованої суміші на конвеєр безперервної дії - у додатковий завантажувальний лоток стрічкового живильника 21, який борти 30 і 31 утворюють усередині барабана 1. Таким чином, активована суміш перевантажується із барабана 1 БВА у додатковий завантажувальний пристрій стрічкового живильника 21. Зі стрічки активована суміш розвантажується (з кінцевого привідного барабана 26 (Фіг.3) через розвантажувальну лійку 23) на конвеєр 38 відбирання суміші від БВА для подальшого виробничого використання. Перевантаження активованої суміші з БВА на конвеєр безперервної дії - стрічковий живильник 21, - завершується після досягнення робочою кромкою ножа-скидача 11 (Фіг.1) максимального наближення до футерівки барабана 1, яке підбирається регулюванням довжини шатуна 18. Про завершенні розвантаження сигналізує датчик Д1 максимального наближення робочої кромки ножа-скидача 11 до футерівки барабана 1. Подальше обертання ексцентрикової втулки 19 відводить робочу кромку ножа-скидача 11 у крайнє положення найбільшого віддалення від футерівки барабана 1, у якому привод повільного руху 20 зупиняється по сигналу від датчика Д2 (найбільшого віддалення). По сигналу від датчика Д1 (максимального наближення) після необхідної витримки, яка задається не показаним на кресленнях реле часу Р3, паралельно виконуються дві дії: однобічний плужний скидач 24 (Фіг.3) змінює позицію - опускається до стрічки стрічкового живильника 21 дією штока пневмоциліндра 25; від зовнішнього живильника 37 починається подача на конвеєр безперервної дії наступної порції підготовленої до активації суміші - у основний завантажувальний лоток 22 на стрічку стрічкового живильника 21. Далі цикл повторюється. По завершенні роботи БВА перед тривалою зупинкою упор 35 регулюється таким чином, щоб робоча кромка скребка-розпушувача 10 підвелася до футерівки барабана 1 для компенсації зношування скребка-розпушувача 10. Із футерівки знімається свіжоутворений додатковий шар ще не затверділої суміші - товщина футерівки відновлюється. Як свідчить аналіз результатів попередніх замірів на напівпромисловому зразку, використання запропонованого БВА дозволяє нарощувати продуктивність БВА за рахунок прискорення розвантажування у порівнянні з прототипом мінімум на 20 %. Додатковий позитивний ефект проявляється у підвищенні надійності БВА через відсутність налипання суміші на елементи пристроїв завантаження-розвантаження. 1. Ковтун И.П. Активизированные растворы, бетоны и изделия из доменных шлаков /И.П.Ковтун - К., Госстройиздат УССР, 1962. - 326 с. 2. Патент України №72480. Опублікований 15.03.2005. Бюл. №3, В02С15/06. 60 4 UA 109961 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 1. Барабанно-валковий активатор, що містить обертальний барабан зі змонтованими у ньому валком із пристроєм притискання, скребком-розпушувачем та ножем-скидачем, який відрізняється тим, що споряджений конвеєром безперервної дії, що проходить крізь барабан і має додаткові пристрої розвантаження й завантаження, розміщені усередині барабана, причому додатковий пристрій розвантаження виконаний керованим двопозиційним. 2. Барабанно-валковий активатор за п. 1, який відрізняється тим, що конвеєр безперервної дії виконаний у вигляді стрічкового живильника, додатковий пристрій розвантаження якого виконаний у вигляді однобічного плужного скидача, а додатковий пристрій завантаження - у вигляді лотка з бортами, один з яких має проріз. 3. Барабанно-валковий активатор за п. 1, який відрізняється тим, що на робочій поверхні скребка-розпушувача змонтовані напрямні елементи. 4. Барабанно-валковий активатор за п. 1, який відрізняється тим, що усередину барабана уведений трубопровід із перфорацією. 5. Барабанно-валковий активатор за п. 1, який відрізняється тим, що робоча поверхня барабана має рифлення, а скребок-розпушувач споряджений регульованим упором, який забезпечує відстань між робочою кромкою скребка-розпушувача і поверхнею барабана, не меншу 1 % діаметра барабана. 5 UA 109961 C2 6 UA 109961 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7