Конусная дробилка
Конусная дробилка может найти применение в производстве строительных материалов, металлургии, химической, нерудной промышленности. Дробилка содержит станину, внешний футерованный неподвижный конус, главный вертикальный вал, расположенный внутри корпуса станины, и подвижный футерованный дробящий конус, жестко посаженный на главный вертикальный вал и опирающийся на сферический подпятник. На нижнем конце вертикального вала в центральном стакане станины свободно установлен эксцентриковый вал, который через трансмиссию соединен с электродвигателем. Внешний конус сопряжен со станиной с помощью опорного цилиндроконического кольца, нижняя цилиндрическая часть которого соединена с корпусом станины посредством резьбы. А сам внешний неподвижный конус смонтирован на верхней конической части опорного кольца с помощью амортизационных пружин на шпильках, расположенных по всему периметру внешнего конуса. На каждую шпильку надето по две амортизационные пружины, одна из которых является основной, другая - дополнительной. Пружины заключены в стаканы регулируемой высоты. Оси основных и дополнительных амортизационных пружин совпадают с направлением вектора результирующей силы дробления. За счет упругой подвески внешнего конуса и исключения непосредственного контакта с сопрягаемыми поверхностями снижается эффект подпрессовки материала в процессе дробления и повышается качество готового продукта. 1 н. и 1 з.п.ф-лы, 1илл.
Полезная модель относится к дробильному оборудованию, а именно к конусным эксцентриковым дробилкам и может найти применение в металлургии, химической и нерудной промышленности, а также в производстве строительных материалов.
Из уровня техники известна конусная дробилка по патенту на полезную модель RU 91298, МПК В02С 2/02, опубл. 10.02.2010. Эта дробилка содержит неподвижный конус, соединенный со станиной посредством мощных пружин, и подвижный конус, смонтированный на главном вертикальном валу. Нижний конец главного вертикального вала установлен в эксцентриковой втулке, на которой закреплено зубчатое коническое колесо, находящееся в зацеплении с конической шестерней, установленной на приводном валу. Рабочие поверхности неподвижного и подвижного конусов футерованы дробящими плитами из марганцевой стали, причем на футеровке подвижного конуса, на образующей его боковой поверхности выполнен спиралевидный выступ.
Спиралевидный выступ позволяет принудительно «толкать» материал вниз камеры дробления (эффект «мясорубки»). Это позволяет получить эффект дробления каменного материала в дробилке «под завалом» без чрезмерной нагрузки на элементы дробилки. Кроме этого, имеющиеся в исходном материале и образующиеся в процессе дробления зерна лещадной формы, как механически наиболее слабые, разрушаются. Что приводит к высокому проценту получения кубовидного щебня (85-90%).
Однако применение данной конструкции дробилок не позволяет в полной мере получать заданный гранулометрический состав, поскольку процесс дробления неизбежно сопровождается переизмельчением дробимого материала, вследствие чего прослеживается повышенный расход энергии, а также данная конструкция не предусматривает беспрепятственный вывод недробимого тела в случае попадания его в камеру дробления.
Известна также конусная эксцентриковая дробилка по патенту на изобретение RU 2284858, МПК В02С 2/04, опубл. 10.10.2006. Конусная эксцентриковая дробилка содержит корпус с наружным дробящим конусом, внутри которого размещен внутренний дробящий конус с валом и с смонтированным на нем приводным эксцентриком, имеющим возможность вращения вокруг вала. Эксцентрик установлен внутри подшипниковой цилиндрической втулки, смонтированной в расточке корпуса, с радиальным зазором, превышающим размер разгрузочной щели между конусами. Цилиндрическая втулка сопряжена с электродвигателем через зубчатую пару.
Предлагаемое решение конструкции приводного узла позволяет эксцентрику, а следовательно и внутреннему конусу совершать круговые колебания с относительно свободной амплитудой и траекторией, которые ограничены размером разгрузочной щели между внутренним и внешним конусами. Возможность увеличения размера разгрузочной щели до максимально допустимого приводит к увеличению количества перерабатываемого исходного материала, т.е. дает возможность работать на толстом слое, что обеспечивает более эффективный процесс его внутрислойного разрушения, и, в свою очередь, приводит к увеличению степени дробления и производительности процесса дробления.
Однако завышенный ход в нижней зоне камеры дробления приводит к чрезмерному уплотнению дробимого материала, а возникшая подпрессовка материала повышает энергоемкость дробления и нагрузку на узлы привода, а также способствует износу броней конусов.
Известная конусная дробилка среднего и мелкого дробления 
2343000 RU МПК В02С 2/02, опубл. 10.01.2009, которая принята за прототип, содержит станину, подвижный внутренний конус, неподвижный внешний конус, опорное кольцо неподвижного конуса, эксцентрик, приводную трансмиссию вращения эксцентрика, соединенную с электродвигателем.
Неподвижный конус установлен с возможностью регулирования его положения по высоте, для этого корпус неподвижного внешнего конуса имеет упорную наружную резьбу, которая сопрягается с опорным кольцом.
Подвижный дробящий конус опирается на сферическую опору и жестко посажен на вал. Хвостовик вертикального вала монтируется в отверстии эксцентрика, который, в свою очередь, монтируется в центральной расточке станины.
Станина установлена на опору с помощью упругих амортизаторов.
Привод вращения эксцентрикового стакана осуществляется от горизонтального приводного вала через коническую зубчатую передачу, колесо которой жестко закреплено в верхней части эксцентрика. Эксцентрик смонтирован внутри подшипниковой втулки и размещен свободно.
Недостатком прототипа, как и прочих конусных дробилок, изготавливаемых по конструктивной схеме с верхней точкой гирации, является излишне большой ход в нижней зоне камеры дробления. Это приводит к чрезмерному уплотнению дробимого материала (подпрессовке) и дальнейшему его переизмельчению. В результате возрастает количество щебня мелких фракций. На подпрессовку материала тратится значительное количество энергии. Кроме того, подпрессовка способствует неизбежному дополнительному износу броней конусов. Работать же в режиме, исключающем данное явление, конусные дробилки с верхней точкой гирации не могут в силу кинематики подвижного конуса.
Задача, на достижение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы сократить энергопотребление, увеличить ресурс рабочие поверхностей дробилки, а также свести к минимуму износ основных деталей и узлов, повысить качество готового продукта.
Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в снижении эффекта подпрессовки материала в процессе дробления путем обеспечения упругой подвески внешнего неподвижного конуса и исключения непосредственного его контакта с сопрягаемыми поверхностями.
Технический результат достигается следующим образом. Как и в прототипе, конусная дробилка содержит: станину, внешний неподвижный конус, установленный с возможностью регулирования его положения по высоте, опорное кольцо внешнего неподвижного конуса, сопряженное с корпусом станины, подвижный дробящий конус, расположенный внутри корпуса станины, жестко посаженный на главный вертикальный вал и опирающийся на сферический подпятник.
Рабочие поверхности конусов, как и в прототипе, футерованы. В нижней части станины, как и в прототипе, имеется эксцентриковый вал, в отверстии которого установлен нижний конец вертикального вала, а сам эксцентриковый вал размещен свободно в цилиндрической втулке, запрессованной в центральном стакане станины. Дробилка содержит трансмиссию для передачи вращения эксцентриковому валу от электродвигателя.
В отличие от прототипа, опорное кольцо неподвижного внешнего конуса имеет цилиндрическую нижнюю часть и коническую верхнюю. На внутренней поверхности цилиндрической части имеется упорная резьба, с помощью которой опорное кольцо сопрягается с верхней частью станины, что обеспечивает регулирование положения неподвижного конуса по высоте, а, следовательно, и регулирование размера разгрузочной щели.
Отличием является также то, что заявляемая конусная дробилка содержит группы парных амортизационных пружин, каждая пара установлена соосно на соответствующей ей шпильке в стаканах регулируемой высоты, причем в каждой группе, одна пружина является основной и воспринимает усилия, возникающие при дроблении, другая выполняет вспомогательную функцию и является дополнительной, благодаря которой обеспечивается постоянство сил дробления, что в свою очередь позволяет избежать подпрессовки материала в камере.
Тело внешнего конуса, расположенное внутри опорного кольца, смонтировано на верхней, конической части опорного кольца посредством амортизационных и дополнительных пружин на шпильках, которые установлены по периметру внешнего конуса и их оси совпадают с направлением вектора результирующей силы дробления. Стаканы, в которых установлены пружины, выполнены раздвижными и снабжены регулировочными гайками, тем самым можно осуществлять предварительное поджатие амортизационных пружин.
Среди известных источников информации не обнаружено конструкций конусных дробилок в той совокупности существенных признаков, которыми характеризуется заявляемая полезная модель, что, подтверждает ее новизну.
Такое конструктивное исполнение сопряжения опорное кольцо - внешний конус обеспечивает упругую подвеску внешнего конуса без его непосредственного контакта с сопрягаемыми поверхностями.
Упругая подвеска внешнего конуса обеспечивает постоянство сил дробления, достаточных для разрушения дробимого материала и не превышающих критического значения сил, при котором происходит подпрессовка материала, что позволяет получать готовый продукт с повышенным содержанием зерен кубовидной формы, сократить энергозатраты на дробление за счет сокращения потребления энергии на переизмельчение, повысить производительность конусной дробилки. А также предотвратить износ или разрушение деталей дробилки в связи с отсутствием жесткого их контакта. При такой конструкции, в процессе нормальной работы дробилки, когда явление подпрессовки не наблюдается, процесс дробления в камере осуществляется как в традиционных конусных дробилках, однако в момент возникновения подпрессовки, когда усилия, возникающие в камере дробления, превышают усилия предварительно поджатых пружин и вес внешнего конуса, какую-то часть хода сжатия внутренний и внешний конусы совершают совместно, тем самым, обеспечивая неизменность усилий дробления. С началом отхода внутреннего конуса от внешнего нагрузки снижаются, и конусы возвращаются совместно в нижнее положение, без резких динамических ударов и подклинивания, начинается разгрузка материала из камеры.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом, где изображена схема заявляемого устройства.
Позиции на чертеже обозначают следущее: 1 - внешний неподвижный конус; 2 - подвижный дробящий конус; 3 - вертикальный вал дробящего конуса; 4 - распределительная тарелка; 5 - футеровка подвижного дробящего конуса; 6 - футеровка неподвижного внешнего конуса; 7 - опорное кольцо; 8 - станина с упорной наружной резьбой; 9 - амортизационные пружины внешнего конуса; 10 - осевые шпильки амортизационных пружин; 11 - стаканы установки амортизационных пружин; 12 - приемная коробка, 13 - дополнительные пружины, 14 - приводной горизонтальный вал, 15 - сферический подпятник, 16 - эксцентриковый вал, 17 - коническая шестерня эксцентрикового вала, 18 - коническая шестерня приводного вала, 19 - цилиндрическая втулка.
Подвижный конус 2, футерованный сменным дробящим конусом 5, жестко посажен на главный вертикальный вал 3. Корпус подвижного конуса опирается на сферический подпятник 15, воспринимающий массу конуса 2, вала 3 и усилия дробления.
В центре нижней части станины 8 на конце вертикального вала 3 расположен эксцентриковый вал 16, который своей наружной поверхностью вращается в цилиндрической втулке 19, запрессованной в центральном стакане станины 8, и опирается на подпятник. Трансмиссия эксцентрикового вала 16, содержит приводной горизонтальный вал 14, установленный на подшипниках качения, подшипники горизонтального вала запрессованы в корпусе. К эксцентриковому валу 16 прикреплена коническая шестерня 17, находящаяся в зацеплении с конической шестерней приводного вала 18.
В верхней части дробилки имеется неподвижный внешний конус 1 со сменной футеровкой 6.
Неподвижный конус 1 смонтирован в опорном кольце 7 при помощи специальных амортизационных 9 и дополнительных 13 пружин, которые установлены в соответствующих стаканах 11 в направлении вектора результирующей силы дробления по периметру внешнего неподвижного конуса 1. Крепление пружин осуществляется шпильками 10.
Опорное кольцо 7 имеет упорную внутреннюю резьбу, которая сопрягается с ответной частью резьбы, выполненной на станине 8 дробилки. Неподвижный внешний конус 1 можно перемещать вниз или вверх, путем проворачивания опорного кольца 7 по резьбе, тем самым, регулируя разгрузочную щель дробилки.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Материал, подлежащий дроблению, из приемной коробки 12 поступает на распределительную тарелку 4, закрепленную на валу дробящего конуса 2. При качании тарелки загружаемый материал ссыпается в рабочее пространство дробилки, где он дробится поверхностями футеровок подвижного 2 и неподвижного 1 конусов.
Приводной вал 14 через пару конических шестерен 17, 18 передает вращение эксцентриковому валу 16. При вращении эксцентрикового вала 16 дробящий конус 2, совершает качание относительно неподвижной точки - центра сферы подпятника 15.
Поскольку неподвижный внешний конус 1 смонтирован в опорном кольце 7 посредством амортизационных 9 и дополнительных 13 пружин, установленных в направлении вектора результирующей силы дробления, в момент, когда силы дробления приближаются к критическим значениям, при которых начинается переизмельчение материала, внешний конус 1 начинает отклоняться совместно с дробящим конусом 2, тем самым, сохраняя силы дробления на одном уровне, благодаря этому снижается эффект подпрессовки, повышается качественные показатели готового продукта.
Пропуск недробимых тел через камеру дробления в заявляемом устройстве, осуществляется быстро и с меньшими усилиями.
Возврат конуса в исходное положение осуществляется без соударений сопрягаемых деталей.
Таким образом, приведенное устройство может применяться в практике с целью снижения эффекта подпрессовки и улучшения технических показателей работы дробилки.
Реализация устройства не вызывает трудностей у специалистов данной области. Имеется возможность его многократного изготовления и при реализации получение указанного технического результата. Это подтверждает промышленную применимость полезной модели.
1. Конусная дробилка, содержащая станину, внешний неподвижный конус, установленный с возможностью регулирования его положения по высоте, опорное кольцо внешнего неподвижного конуса, сопряженное с корпусом станины, подвижный дробящий конус, расположенный внутри корпуса станины, жестко посаженный на главный вертикальный вал и опирающийся на сферический подпятник, причем рабочие поверхности конусов футерованы, помимо этого, содержащая эксцентриковый вал, в отверстии которого установлен нижний конец вертикального вала, а сам эксцентриковый вал размещен свободно в цилиндрической втулке, запрессованной в центральном стакане станины, и трансмиссию для соединения эксцентрикового вала с электродвигателем, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит группы парных амортизационных пружин, причем в каждой группе одна пружина является основной, а другая дополнительной, каждая пара установлена соосно на соответствующей ей шпильке в стаканах регулируемой высоты, при этом нижняя часть опорного кольца внешнего неподвижного конуса, которая выполнена цилиндрической, посредством резьбы соединена с корпусом станины, а на верхней части опорного кольца, которая выполнена конической, с помощью упомянутых амортизационных пружин на шпильках смонтирован внешний неподвижный конус, причем амортизационные пружины установлены по периметру внешнего конуса и их оси совпадают с направлением вектора результирующей силы дробления.
2. Конусная дробилка по п.1, отличающаяся тем, что для регулирования высоты стаканов, в которых установлены амортизационные пружины, они снабжены регулировочными гайками и выполнены раздвижными.
