Агрегат для измельчения руды
Полезная модель относится к устройствам рудоподготовки и может быть использована, в частности, в качестве агрегата для измельчения руды.
Сущностью технического решения полезной модели является повышение производительности агрегата для измельчения руды за счет использования в качестве исполнительного механизма гидравлического устройства и в качестве измерительного устройства датчика частоты вращения мельницы, образующих жесткую систему регулирования частоты вращения барабана мельницы, что обеспечивает поддержание запаса (объемного заполнения) близким к критическому и, следовательно, энергетически наиболее выгодный режим работы.
Согласно данному техническому решению были изготовлены макеты свободнопоршневого дизельного гидронасоса и гидромотора, объединенные в агрегат для регулирования скорости вращения нагрузки по сигналу датчика частоты вращения. Тестирование агрегата показало, что возможно повышение производительности по готовому классу на 15%.
Заявляемая полезная модель относится к устройствам рудоподготовки и может быть использована, в частности, в качестве агрегата для измельчения руды.
Известен агрегат для измельчения руды (см. Богданов, В.А. Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы Текст. / О.С.Богданов, В.А.Олевский, 2-е изд., доп. - М.: Недра, 1982. - 366 с., рисунок IV.7). Недостатком этого агрегата является отсутствие устройства, обеспечивающего регулирование частоты вращения мельницы для выбора скоростного режима движения измельчающих тел (каскадного, водопадного, смешанного, со сверхкритической скоростью).
Наиболее близким по назначению и технической сущности решением, выбранным в качестве прототипа, является агрегат для измельчения руды с использованием экстремального регулятора (см. Тараненко, М.Е. Автоматизированная система управления технологическим процессом измельчения руды в мельницах мокрого самоизмельчения. - СТИ МИСиС. - Старый Оскол, 2010, рисунок 1.18), содержащий мельницу с зубчатым венцом, приводную шестерню, находящуюся в зацеплении с указанным венцом, муфту, выходной вал которой механически связан с приводной шестерней, электродвигатель, выходной вал которого соединен с входным валом муфты, измерительное устройство в цепи электропитания электродвигателя, приемник жесткого гамма-излучения, выходной сигнал которого поступает на вход преобразователя, регулятор, первый вход которого соединен с выходом измерительного устройства, второй вход - с выходом преобразователя, а выход - с исполнительнвм механизмом, который дозирует руду, поступающую в мельницу. Недостатки известного агрегата для измельчения руды заключаются в следующем. Управляющее воздействие на исполнительный механизм создается на основании сигналов от двух датчиков с использованием косвенных методов оценки внутримельничного рудного заполнения, которые не обеспечивают необходимой точности измерений. Неудовлетворительная точность измерений усугубляется нелинейной зависимостью производительности по готовому классу на выходе от внутримельничного рудного заполнения, а также нелинейной зависимостью мощности, потребляемой приводным двигателем, от внутримельничного рудного заполнения.
Технический результат, который достигается при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в повышении производительности агрегата для измельчения руды за счет использования в качестве исполнительного механизма гидравлического устройства и в качестве измерительного устройства датчика частоты вращения мельницы, образующих жесткую систему регулирования внутримельничного рудного заполнения, что обеспечивает поддержание запаса (объемного заполнения) близким к критическому и, следовательно, энергетически наиболее выгодный режим работы.
Кроме того, предлагаемая полезная модель расширяет арсенал известных средств аналогичного назначения.
Технический результат достигается тем, что в агрегат для измельчения руды, содержащий мельницу с зубчатым венцом, приводную шестерню, находящуюся в зацеплении с указанным венцом, муфту, выходной вал которой механически связан с приводной шестерней, регулятор, введены свободнопоршевой дизельный гидронасос (СПДГН), гидромотор, силовой вход которого соединен с выходом СПДГН, выходной вал соединен с входным валом муфты, а управляющий вход соединен с выходом регулятора, датчик частоты вращения мельницы, выход которого соединен со входом регулятора.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где
- на фиг.1 представлена структурная схема агрегата для измельчения руды;
- на фиг.2 представлена структурная схема СПДГН;
- на фиг.3 представлена структурная схема управления гидромотором;
- на фиг.4 представлена структурная схема ДЧВ.
Агрегат для измельчения руды (фигура 1) содержит мельницу 1 с зубчатым венцом 2, который находится в зацеплении с приводной шестерней
3. Выходной вал муфты 4 механически соединен с приводной шестерней 3, а входной вал муфты механически соединен с выходным валом гидромотора 5. Силовой вход гидромотора 5 соединен с выходом СПДГН 6, а управляющий вход соединен с выходом регулятора 7, вход которого соединен с выходом ДЧВ 8.
Работает агрегат следующим образом. При включении СПДГН 6 создается необходимое давление в гидравлической системе, приводится во вращение выходной вал гидромотора 5, который передает вращение муфте 4. Муфта 4 вращает приводную шестерню 3, находящуюся в зацеплении с зубчатым венцом 2, Поскольку зубчатый венец 2 имеет жесткую связь с мельницей 1, последняя также приводится во вращение. Частота вращения мельницы измеряется индукционным датчиком 8, выходной сигнал которого поступает на вход регулятора 7. С выхода регулятора 7 сигнал отрицательной обратной связи поступает на управляющий вход гидромотора 5, благодаря чему обеспечивается управление частотой вращения мельницы в зависимости от внутримельничного рудного заполнения.
Свободнопоршневой дизельный гидронасос 6 выполнен по структурной схеме, приведенной на фигуре 2, где 1 - цилиндр компрессора, 2 - синхронизирующий механизм (рейка и шестерня), 3 - коллектор первой ступени нагнетания воздуха, 4 - сопло электора, 5 - воздуховодяной радиатор, 6 - колесо газовой турбины, 7 - колесо компрессора, 8 - воздухофильтр, 9 - всасывающие окна компрессора, 10 - полость компрессора, 11 - аккумуляторы буфера, 12 - аккумуляторы полости гидронасоса, 13 - клапан гидронасоса, 14 - полость буфера, 15 - ступенчатый плунжер, 16 - нагнетательный клапан компрессора, 17 - компрессорный поршень, 18 - дизельный поршень, 19 - продувочный коллектор, 20 - продувочная коробка, 21 - нерабочая полость компрессора.
СПДГН выполнен с двухступенчатым наддувом воздушного заряда, где первая ступень представляет собой свободный турбокомпрессор. Энергия выхлопных газов передается на колесо турбины, на одном валу с которой размещено колесо компрессора, нагнетающего воздух в цилиндр поршневого компрессора. Сжатый воздух поступает далее к продувочным окнам.
Давление воздуха в рабочем объеме цилиндра повышается в момент закрытия выхлопных окон. Воздушный заряд дизеля увеличивается, что дает возможность впрыскивать в цилиндр большее количество топлива и, следовательно, повышать мощность двигателя.
Энергия расширяющихся продуктов сгорания топливовоздушной смеси расходуется на сжатие воздуха в компрессоре 1, аккумулирование энергии в полостях 14 и аккумуляторах 11 и 12 для сжатия воздуха в дизельном цилиндре и обеспечения работы плунжера 15 гидронасоса. Энергия выхлопных газов в данной схеме не используется, в связи с чем отпадает необходимость в высоком давлении наддува. При этом давление воздуха в продувочном коллекторе 19 должно быть выше атмосферного на значение потерь в продувочных окнах и выхлопном коллекторе.
Компрессор 7 нагнетает воздух, предварительно очищенный в воздушном фильтре 8, в коллектор 3. Последний сообщается с полостью компрессора 20 через окна 9, выполненные в цилиндре компрессора 1. Конструкция компрессорной полости существенно упрощается благодаря наличию окон 9 и отсутствию всасывающих клапанов. При движении поршней к внутренней мертвой точке поршень 17 вытесняет воздух из полости 20 через окна 9 в полость компрессора 10, повышая наполнение компрессора. При обратном ходе после перекрытия поршнем 17 окон 9 воздух нагнетается через клапаны 16 в продувочный коллектор 19 и далее в продувочную коробку 20, которая охватывает продувочные окна дизельного цилиндра. Выхлопные газы после прохождения колес 6 турбины поступают в сопла 4 эжектора, который охлаждается воздухом из водяного радиатора 5.
Регулирование мощности двигателя производится изменением впрыскиваемого в цилиндр объема топлива. При фиксированной мощности скорость вращения вала гидромотора определяется давлением газа в буфере, которое изменяют подпиткой гидравлической полости буфера рабочей жидкостью.
В качестве гидромотора использована аксиально-поршневая гидромашина с наклонным блоком цилиндров, обеспечивающая широкий диапазон регулирования рабочим органом (начиная с нуля). Управление частотой вращения гидромотора обеспечивается схемой с электрической обратной связью по положению регулирующего органа гидромотора, показанной на фигуре 3,а, где 1 и 2 - корректирующие устройства, 3 - сравнивающее устройство, 4 - датчик расхода, 5 - электронный усилитель, 6 - электромагнит, 7 - гидроусилитель, 8 - регулируемый гидромотор, 9 - нагрузка, 10 - датчик давления, 11 - сравнивающее устройство, 12 - датчик положения магнита, 13 - сравнивающее устройство.
Работает схема следующим образом. Сигнал U2, пропорциональный заданной частоте вращения гидромотора, сравнивается в устройстве 3 с сигналом от датчика расхода 4 (т.е. с положением регулирующего органа). При наличии рассогласования 
U2 сигнал управления увеличивается электронным усилителем 5, затем через электромагнит 6 и гидроусилитель 7 изменяет положение регулирующего органа гидромотора 8. Коррекция сигнала U2 в зависимости от момента нагрузки 9 на валу гидромотора возможна с помощью обратной связи от датчика давления 10 в устройство 11, которое вырабатывает сигнал коррекции U1. Характеристики корректирующего устройства 2 и электронного усилителя 5 обеспечивают автоколебательный (релейный) закон управления, необходимые быстродействие и стабильность характеристик благодаря сигналу обратной связи от датчика положения магнита 12 в устройство 13.
Механизм управления выполнен с золотниковым распределителем и пропорциональным управлением. На фигуре 3, б показана регулировочная характеристика, где U BX - входное напряжение электронного усилителя, UТ.Г - выходное напряжение датчика на валу гидромотора, UВЫХ.Д.З. - выходное напряжение датчика положения золотника. Регулируемый гидромотор обеспечивает характеристики по частоте вращения и по времени изменения частоты вращения от минимального до максимального значений.
Датчик частоты вращения барабана мельницы 8 выполнен по структурной схеме, приведенной на фигуре 4, где
1. кронштейн крепления;
2. сердечник;
3. зубчатый венец барабана мельницы;
4. выводы обмотки 8;
5. уплотнитель;
6. постоянный магнит;
7. корпус;
8. обмотка.
Индуктивный датчик представляет собой сердечник из магнитомягкого материала 2, с расположенной вокруг него обмоткой 8. Принцип действия датчика следующий, при последовательном прохождении зубцов и впадин мимо сердечника 2, в нем происходит изменение магнитного потока рассеяния, это изменение потока вызывает изменение электродвижущей силы в обмотке 8, вследствие чего в обмотке датчика формируется электрический импульс. По количеству импульсов в секунду можно судить о частоте вращения барабана мельницы.
Таким образом, предлагаемый агрегат для измельчения руды позволяет обеспечить повышение производительности рудоподготовки благодаря поддержанию объемного заполнения мельницы близким к критическому.
Промышленная реализация предлагаемой полезной модели сложностей не представляет.
Агрегат для измельчения руды, содержащий мельницу с зубчатым венцом, приводную шестерню, находящуюся в зацеплении с указанным венцом, муфту, выходной вал которой механически связан с приводной шестерней, регулятор, введены свободнопоршневой дизельный гидронасос (СПДГН), гидромотор, силовой вход которого соединен с выходом СПДГН, выходной вал соединен с входным валом муфты, а управляющий вход соединен с выходом регулятора, датчик частоты вращения мельницы, выход которого соединен со входом регулятора.
