Устройство для механического разделения конгломератов, состоящих из материалов с разными плотностями и/или консистенциями
Изобретение относится к устройству для механического дробления конгломератов. Устройство содержит разделительную камеру с загрузочным отверстием 14 на первом конце и разгрузочным отверстием 10 на втором конце, где разделительная камера содержит по меньшей мере две секции 7, 8, 9, расположенные последовательно в осевом направлении и окруженные стенкой 2 разделительной камеры в форме цилиндра или усеченного конуса. В каждой секции 7, 8, 9 расположен по меньшей мере один ротор 4, 5, 6 с кожухом 17, 18, 19 ротора и ударными инструментами 20, 21, 22, 23, 24, 25. Ударные инструменты проходят в радиальном направлении от кожуха 17, 18, 19 ротора в разделительную камеру. Радиус кожухов 17, 18, 19 самих роторов 4, 5, 6 в последовательных секциях 7, 8, 9 увеличивается от первого конца ко второму концу. Разница между радиусом соответствующего кожуха 4, 5, 6 ротора и радиусом стенки 2 разделительной камеры уменьшается от первого конца ко второму концу. При этом направление вращения ротора 6 в секции 9, обращенной ко второму концу, может быть противоположно направлению вращения ротора 5 в секции 8, расположенной перед ней в направлении первого конца, а скорости вращения роторов 4, 5, 6 в секциях 7, 8, 9 увеличиваются от первого конца ко второму концу. В устройстве обеспечивается дробление конгломератов материалов, обладающих различными плотностями и/или консистенциями. 17 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к устройству для механического измельчения конгломератов материалов с разными плотностями и/или консистенциями. Подобное устройство, например, может использоваться при утилизации отходов. Шлаки от выплавки металлов и другие шлаки и зольные остатки от утилизации отходов обычно содержат железо и другие металлы. Они могут находиться в виде окалины или содержаться в своей естественной форме в минеральных шлаках. Эти металлы могут быть эффективно восстановлены из соответствующих конгломератов, если эти металлы высвобождены или отделены от их композитов или образований окалины таким образом, чтобы их можно было впоследствии разделить от потока материалов с помощью магнитов или отделителей цветных металлов.
Согласно известному уровню техники подобные шлаки разбивают молотковыми дробилками или ударными дробилками и впоследствии подают в отделители магнитных и цветных металлов для фактического отделения. С помощью молотковых и ударных дробилок является возможным и сравнительно эффективным измельчение и извлечение металлов с размером частиц более 20 мм. Для измельчения металлических частиц меньшего размера с помощью этих дробилок необходимо предоставить отделители с очень малым размером зазоров, таким как менее 20 мм, что приводит к существенному увеличению размалывающего дробления за счет ударного дробления. Как следствие, мягкие цветные металлы будут измельчены до такой степени, что они не смогут быть отделены с помощью отделителя цветных металлов. По этой причине возможно лишь ограниченное извлечение частиц металла малых размеров, присутствующих в шлаках в своей естественной форме, с помощью вышеупомянутых измельчителей агломератов известного уровня техники.
Следовательно, целью изобретения является предоставление устройства для механического дробления конгломератов материалов, обладающих различными плотностями и/или консистенциями, также позволяющего выполнять механическое дробление или отделение мелких и мельчайших частиц, содержащихся в шлаках в своей естественной форме. Кроме этого, предлагаемое устройство должно подходить для измельчения других конгломератов материалов, обладающих различными плотностями и/или консистенциями.
Эту проблему решают согласно изобретению с помощью устройства, содержащего признаки, указанные в независимом пункте формулы изобретения. Преимущественные конструкции и дополнительные варианты развития изобретения являются результатом признаков, указанных в зависимых пунктах формулы изобретения.
Устройство согласно изобретению содержит разделительную камеру с загрузочным отверстием на первом конце и разгрузочным отверстием на втором конце. Разделительная камера окружена стенкой разделительной камеры в форме цилиндра или усеченного конуса, которая обычно находится в вертикальном положении, при этом загрузочный конец расположен сверху, а разгрузочный конец расположен снизу. При таком вертикальном размещении материал можно подавать сверху гравиметрическим способом.
В направлении оси цилиндра, образованной цилиндрической формой стенки разделительной камеры, разделительная камера содержит по меньшей мере две, предпочтительно три последовательные секции. В каждой из трех секций расположен по меньшей мере один ротор, каждый из которых содержит кожух ротора, и ударные инструменты, при этом ударные инструменты проходят в радиальном направлении от кожуха ротора в разделительную камеру по меньшей мере в ходе эксплуатации устройства. Если в качестве ударных инструментов используются, например, цепи, эти цепи, разумеется, проходят в разделительную камеру в радиальном направлении, только если соответствующий ротор вращается с достаточной скоростью. Для целей формулы изобретения подобные ударные инструменты также будут обозначены как ударные инструменты, проходящие в радиальном направлении от кожуха ротора в разделительную камеру. С помощью ударных инструментов возможно - вероятно, в сочетании с отражательными плитами, расположенными на стенке разделительной камеры, которые будут описаны далее - дробить конгломераты описанным далее образом.
В последовательных секциях роторов находится кожух ротора, радиус которого увеличивается в направлении второго конца разделительной камеры, где разница между радиусом соответствующего кожуха ротора и радиусом разделительной камеры уменьшается от первого конца ко второму концу. Соответственно, форма кожухов роторов является более или менее конической в последовательных секциях, при этом радиус каждого конуса увеличивается от первого конца ко второму концу. Таким образом достигают того, что конгломераты материалов, подаваемые через загрузочное отверстие, расположены ближе к наружной стороне в радиальном направлении по мере их продвижения с ускорением в разделительную камеру, где скорость ударных инструментов соответственно выше, чем в областях, расположенных ближе к внутренней части. Упомянутый конус может иметь диаметр, непрерывно увеличивающийся ко второму концу, или диаметр, увеличивающийся ступенчато, например, в форме каскада. Радиус стенки разделительной камеры может оставаться неизменным или может увеличиваться от загрузочного отверстия к разгрузочному отверстию, что также приведет к тому, что скорости частиц, движущихся через разделительную камеру, будет увеличиваться по мере увеличения пройденного расстояния внутри разделительной камеры. Также возможно, что радиус стенки разделительной камеры будет уменьшаться от первого конца ко второму концу. Если радиус стенки разделительной камеры увеличивается ко второму концу, обычно расположенному в нижней части, то радиус может изменяться либо непрерывно, либо ступенчато. В любом случае, радиус соответствующего кожуха ротора и радиус стенки разделительной камеры с этой целью будут отрегулированы таким образом, чтобы разница между этими двумя радиусами уменьшалась в осевом направлении от первого конца ко второму концу. Это приведет к тому, что объем разделительной камеры будет уменьшаться по мере продвижения материала в осевом направлении через разделительную камеру, что приведет к увеличению плотности частиц и, таким образом, к увеличению ударов частиц друг о друга и об ударные инструменты или отражательные плиты. Помимо этого, направление вращения роторов в соответствующих соседних секциях предпочтительно является взаимно противоположным. Таким образом достигают того, что частицы, ускоренные ударными инструментами в одной из секций, будут ударяться во встречном направлении с ударными инструментами, вращающимися в противоположную сторону, в следующей секции. Таким образом, скорости вращения являются суммой скорости частиц и скорости ударных инструментов. Благодаря этому достигают чрезвычайно высоких скоростей удара металлических частиц об ударные инструменты и/или отражательные плиты на стенке разделительной камеры, что приводит к дроблению конгломератов, поскольку внутри них содержатся материалы, обладающие различными плотностями и/или консистенциями, например различными значениями упругости. Кроме этого, скорости вращения роторов в разных секциях от первого конца ко второму концу разделительной камеры предпочтительно увеличиваются. Также, таким же образом можно достичь увеличения скоростей ударов в диапазоне увеличения плотности частиц в направлении второго конца разделительной камеры из-за того, что также увеличиваются скорости вращения роторов и, следовательно, скорости ударных инструментов.
Таким образом, комбинация технических признаков, описанных выше, приводит к тому, что, с одной стороны, скорость конгломератов, подаваемых через загрузочное отверстие в разделительную камеру, значительно увеличивается к разгрузочному отверстию, и в то же время увеличивается плотность частиц. Это может привести к тому, что конгломераты в последней секции перед разгрузочным отверстием разделительной камеры будут ударяться об отражательные плиты или ударные инструменты со скоростями, например, превышающими 200 м/с. Таким образом можно достичь разрушения конгломератов материалов без их измельчения в порошок обычными молотковыми дробилками или ударными дробилками. В частности, металлические частицы, содержащиеся в конгломератах, могут быть высвобождены без нежелательного уменьшения их размера.
Таким образом, предложенное устройство позволяет отделять металлы, например железо или цветные металлы, от шлаков или образований окалины таким образом, который был бы невозможен при использовании обычных молотковых дробилок или ударных дробилок. В этом процессе предложенное устройство обладает конструкцией, достигающей максимального увеличения энергии удара измельчаемых конгломератов об ударные инструменты и/или отражательные плиты, без разбивания металлических частей на фрагменты. Как следствие, возможно измельчать и отделять даже мельчайшие металлические частицы в шлаках экономически выгодным образом. Таким образом, с помощью данного изобретения можно достичь чрезвычайно высоких скоростей удара отделяемых конгломератов, что приводит к дроблению конгломератов с небольшим эффектом растирания в пыль.
Предпочтительно, чтобы ротор в каждой секции обладал своим собственными приводом, которым можно управлять и который можно регулировать независимо от привода или приводов по меньшей мере в одной другой секции. Таким образом, скорости вращения роторов могут быть адаптированы к разным отделяемым конгломератам.
Кожух ротора предпочтительно выполнен в форме усеченного конуса. Это приводит к тому, что конгломераты и металлические частицы перемещаются в области разделительной камеры, расположенные ближе к наружной стороне, без существенного уменьшения интенсивности падения. Кожухи роторов самих роторов в последовательных секциях разделительной камеры предпочтительно образуют усеченный конус, в котором диаметры усеченных конусов, расположенных непосредственно друг за другом, в концах, обращенных друг к другу, являются предпочтительно одинаковыми в каждом случае, так что кожухи разных роторов вместе образуют форму конуса или усеченного конуса. Таким образом, во всей разделительной камере может происходить перемещение подаваемых металлических частиц и конгломератов материалов в области, расположенные снаружи в радиальном направлении, без существенного уменьшения пропускной способности применительно к материалу, проходящему в осевом направлении разделительной камеры. Тем не менее также возможно реализовать ступенчатое увеличение диаметра кожуха ротора или кожухов роторов, при этом в каждой секции сформированы предпочтительно одна или несколько осевых областей с постоянным диаметром кожуха ротора, при этом кожух ротора содержит последовательные ступени областей с большей величиной диаметров. Этот вариант обладает недостатком, заключающимся в большем количестве помех для пропускной способности применительно к материалу, проходящему через разделительную камеру в осевом направлении.
В предпочтительных вариантах осуществления ударные инструменты зафиксированы в разъемах, предоставленных на роторе, для их легкой замены. Также с целью предоставления возможности легкой замены кожухи роторов предпочтительно выполнены одинаковым образом из нескольких заменяемых элементов кожухов роторов, установленных на роторе. При перемещении частиц материалов из конгломерата через кожухи роторов в области разделительной камеры, расположенные снаружи в радиальном направлении, кожухи роторов подвергаются определенному износу из-за большого количества ударов, так что замена лишь отдельных поврежденных элементов кожухов роторов является существенно экономичнее замены всего ротора.
В качестве примера, предложенное устройство описано далее на основании разделительной камеры с тремя секциями. Устройство также может быть реализовано лишь с двумя секциями или с четырьмя, или более секциями и будет функционировать в основном таким же образом. Первая секция разделительной камеры, обращенная к первому концу или загрузочному отверстию, в дальнейшем будет обозначена термином «камера предварительной обработки». Вторая секция, следующая за этой камерой предварительной обработки по направлению ко второму концу, будет обозначена термином «ускорительная камера». Оставшаяся третья секция, обращенная ко второму концу или разгрузочному отверстию, будет обозначена термином «камера высокоскоростных ударов».
В преимущественном варианте развития изобретения два или более разъема для ударных инструментов, смещенные в осевом направлении, расположены в первой и/или, второй, и/или третьей секции разделительной камеры. Таким образом, возможно регулировать количество ударных инструментов на одну секцию разделительной камеры в пределах широкого диапазона, что в первых двух секциях приводит к улучшению ускорения частиц и конгломератов, и в третьей секции увеличивает возможность управляемого столкновения конгломерата или частиц об ударный инструмент. По меньшей мере во второй секции кожух ротора может содержать подъемные тяги, проходящие в осевом и радиальном направлении в разделительную камеру. Эти подъемные тяги увлекают за собой частицы материалов, перемещающиеся дальше внутрь области кожуха ротора, и ускоряют их в областях разделительной камеры, расположенных дальше в радиальном направлении наружу, так что эти частицы могут более эффективно дробиться ударными инструментами камеры высокоскоростных ударов. Этот характерный признак применим для основополагающей идеи изобретения, согласно которой кинетическая энергия всех частиц в разделительной камере, насколько это возможно, должна увеличиваться до достижения удара частиц или конгломератов об ударные инструменты или отражательные плиты со скоростями, составляющими приблизительно 200 м/с. Как выяснилось, при подобных скоростях ударов можно достичь очень надежное дробящее и управляемое измельчение конгломератов без разбивания металлических компонентов. Тем не менее в данном процессе скорости наиболее быстрых концов ударных инструментов не должны превышать скорости звука.
Для увеличения количества столкновений частиц или конгломератов в разделительной камере на стенке разделительной камеры могут быть расположены отражательные плиты, проходящие в осевом направлении и в радиальном направлении к внутренней части. Таким образом, частицы, ускоренные ударными инструментами, могут ударяться об эти отражательные плиты и затем дробиться.
Когда описанное устройство используют по назначению, результатом является поток материалов, представляющих собой конгломерат или частицы, из загрузочного отверстия к разгрузочному отверстию или от первого конца ко второму концу. В предпочтительных вариантах осуществления описанного устройства в секции разделительной камеры, следующей в направлении подачи потока материалов, расположено больше ударных инструментов, чем в секции, находящейся перед ней. Это предоставляет преимущество, заключающееся в том, что большее число столкновений частиц и ударных инструментов перемещается к секции, в которой ударные инструменты имеют более высокую скорость. Таким образом, количество ударных инструментов в камере предварительной обработки может быть еще меньше, например, поскольку цель камеры предварительной обработки заключается в транспортировке частиц конгломерата в радиальном направлении наружу, так что они могут попасть в область действия ударных инструментов следующей ускорительной камеры. Следовательно, в ускорительной камере должно находиться больше ударных инструментов. Более того, в камере предварительной обработки на кожухе ротора дополнительно могут быть сформированы подъемные тяги для реализации эффективной транспортировки частиц в область, расположенную дальше в радиальном направлении наружу.
В ускорительной камере, следующей за камерой предварительной обработки в направлении потока материалов, предпочтительно предоставлено существенно больше ударных инструментов, чем в камере предварительной обработки. Эти ударные инструменты используются для ускорения частиц, присутствующих с большей плотностью возле второго конца, по направлению наружу и ко второму концу, т.е., обычно вниз, в направлении камеры высокоскоростных ударов. Кожух ротора в ускорительной камере также может быть оснащен подъемными тягами, которые также могут служить для перемещения частиц в области, расположенные дальше по направлению наружу. Там их значительно ускоряют более многочисленные ударные инструменты в ускорительной камере и одновременно с этим частицы перемещаются к камере высокоскоростных ударов.
Большинство ударных инструментов предпочтительно расположены в третьей секции, т.е. в камере высокоскоростных ударов. Цель этих ударных инструментов заключается в дроблении частиц с высокой долей вероятности в данной секции разделительной камеры, при этом частицы присутствуют в камере высокоскоростных ударов, обладая повышенной плотностью частиц из-за увеличенного радиуса кожуха ротора. Скорость вращения ударных инструментов и соответствующего ротора предпочтительно является наибольшей в камере высокоскоростных ударов. Она может быть выбрана таким образом, чтобы скорость ударных инструментов в наружных областях превышала 200 м/с, но предпочтительно не превышала 300 м/с, т.е. была меньше скорости звука. Увеличенное количество ударных инструментов и увеличенная скорость вращения в последовательных секциях ко второму концу в сочетании с противоположными направлениями вращения приводят к увеличению энергии ударов, в частности, в переходных зонах из одной секции в следующую.
Это обеспечивает особенно эффективное механическое измельчение конгломератов. После разгрузки из разделительной камеры через разгрузочное отверстие конгломераты, измельченные на отдельные составляющие, могут быть отделены друг от друга известным в настоящее время образом, например, в обычных сегрегационных камерах или разделительных камерах, например, в циклонных, магнитных или вихретоковых сепараторах. Скорость вращения ротора в одной из секций может иметь соотношение от 1:1 до 5:1, предпочтительно соотношение от 2:1 до 4:1 относительно скорости вращения ротора в секции, расположенной перед ней по направлению к первому концу. Оказывается, что можно максимизировать как скорость удара, так и вероятность удара металлической частицы или частицы, содержащей металл, об ударный инструмент. Таким образом, скорость вращения ротора в последней секции, обращенной ко второй секции, предпочтительно должна быть отрегулирована таким образом, чтобы абсолютная скорость наружных кромок ударных инструментов составляла от 100 м/с до 300 м/с, предпочтительно от 130 м/с до 200 м/с, или от 200 м/с до 300 м/с.
Соотношение радиуса кожуха ротора к радиусу стенки разделительной камеры в первой секции предпочтительно составляет от 0,15 до 0,5. Во второй секции соотношение радиуса кожуха ротора к радиусу стенки разделительной камеры предпочтительно составляет от 0,34 до 0,65. В третьей секции соответствующее соотношение предпочтительно составляет от 0,55 до 0,85. Подобные соотношения радиусов кожуха ротора и стенки разделительной камеры предоставляют особенно эффективное управление передачей частиц в область, расположенную дальше в радиальном направлении наружу, в сочетании с полезным увеличением плотности частиц ко второму концу. В то же время расширение кожуха ротора не будет слишком сильно влиять на поток частиц, даже если радиус стенки разделительной камеры не увеличивается в том же соотношении, что и радиусы кожухов роторов. В результате это приводит к увеличению плотности частиц и увеличению энергии удара, поскольку в областях, лежащих дальше в направлении наружу, скорость ударных инструментов выше, чем в областях, лежащих дальше в направлении внутрь.
В обычных случаях диаметры кожухов роторов в разделительной камере могут увеличиваться сверху вниз, например, от 500 мм или 600 мм до 1400 мм или 1500 мм. Вместе с тем диаметр стенки разделительной камеры может увеличиваться от приблизительно 1200 мм или 1300 мм вверху до приблизительно 1900 мм внизу, или он может оставаться неизменным в диапазоне от 1700 мм до 1900 мм. В любом случае, расстояние между соответствующим кожухом ротора и стенкой разделительной камеры уменьшается от первого конца ко второму концу. Возможно, будет достаточно, если данное уменьшение будет происходить, по меньшей мере, в среднем на определенном расстоянии вдоль оси разделительной камеры. Тем не менее является безопасным, если расстояние между кожухом ротора и стенкой разделительной камеры увеличивается локально к разгрузочному отверстию разделительной камеры в отдельных случаях, например, в области ступени каскадного расширения стенки разделительной камеры, или если стенка разделительной камеры содержит один или несколько возможно полезных выступов. Возможные скорости вращения роторов в описанном примере, содержащем три секции, могут составлять, например, 500 об/мин или 600 об/мин для ротора в первой секции, 900 об/мин или 1000 об/мин для ротора во второй секции, и 1400 об/мин или 1500 об/мин для ротора в третьей секции. Согласно изобретению ротор в третьей секции вращается в направлении, противоположном вращению роторов в первой и второй секции, в то время, как роторы в первой и во второй секции вращаются в одинаковом направлении. Таким образом, можно реализовать скорости ударных инструментов в наружных областях третьей секции, т.е. в камере высокоскоростных ударов, превышающие 140 м/с. Благодаря взаимно противоположным направлениям ускорения частиц в камере предварительной обработки и ускорительной камере можно реализовать скорости удара, превышающие 200 м/с.
Таким образом, скорость удара и, следовательно, энергию удара металлических частиц или частиц конгломерата, содержащего металл, можно регулировать и максимизировать в разумных, физически возможных пределах, при ударе об ударные инструменты и/или отражательные плиты.
Ударные инструменты могут быть сформированы, например, цепями и/или отражательными плитами или могут содержать цепи и/или отражательные плиты. Подобные ударные инструменты известны, например, из публикации DE 10 2005 046 207 A1.
Устройство предпочтительно содержит загрузочный бункер на первом конце разделительной камеры и/или разгрузочный бункер на втором конце разделительной камеры. С помощью разгрузочного бункера механически измельченный материал можно направить, например, на конвейерную ленту или разделительное устройство.
Очевидно, что описанное устройство не ограничено дроблением металлических частиц в шлаках. Вместо этого оно может быть использовано для дробления всех других типов конгломератов материалов, состоящих из материалов, обладающих различной плотностью и/или упругостью.
В обычных вариантах осуществления описанного устройства стенка разделительной камеры и/или ударные инструменты и/или кожухи роторов предпочтительно состоят из твердых, ударопрочных материалов, таких как металлы, или металлокерамических композитных материалов.
Согласно данному изобретению, в одной или в нескольких или во всех секциях разделительной камеры может быть предоставлен не один ротор, а два или более роторов последовательно по оси. Кроме этого, количество секций может варьироваться, и, в частности, может быть предоставлено две, три, четыре или даже больше секций.
Может быть преимущественно, если стенка разделительной камеры будет содержать несколько кольцевых периферических выступов, направленных внутрь для отклонения материала, падающего вниз вдоль стенки разделительной камеры, обратно в направлении внутренней разделительной камеры, с тем, чтобы этот материал снова попал в область действия ударных инструментов. Таким образом, падающий материал будет возвращен в область действия ударных инструментов и, следовательно, будет эффективно предоставлен для измельчения.
Далее описан примерный вариант осуществления изобретения на основании фигур 1 - 6. На графических материалах:
на фиг. 1 изображено частичное продольное сечение устройства для измельчения конгломератов материала, обладающих различными плотностями и/или консистенциями в варианте осуществления изобретения с тремя роторами;
на фиг. 2 изображено продольное сечение фрагмента устройства согласно фиг. 1;
на фиг. 3 изображено поперечное сечение еще одного фрагмента данного устройства с подвеской ударного инструмента;
на фиг. 4 изображен вид сверху этой же подвески;
на фиг. 5 изображен чертеж в разрезе еще одного фрагмента устройства согласно фиг. 1; и
на фиг. 6 изображена принципиальная схема измельчения конгломерата, которое может быть реализовано данным устройством.
На фиг. 1 изображено частичное продольное сечение устройства 1 для механического отделения конгломератов от материалов, обладающих различными плотностями и/или консистенциями. Устройство 1 содержит разделительную камеру с цилиндрической стенкой 2 разделительной камеры, расположенной вертикально и обладающей неизменным диаметром. Тем не менее указанный диаметр также может увеличиваться, например, сверху вниз. Ротор 3 в сборе расположен по центру внутри стенки 2 разделительной камеры. Ротор в сборе содержит три ротора 4, 5, и 6, расположенные поверх друг друга, которые можно приводить в движение по отдельности.
Между роторами 4, 5, и 6 и секциями, расположенными на соответствующем уровне цилиндрической стенки 2 разделительной камеры, сформирована первая секция 7, вторая секция 8 и третья секция 9 разделительной камеры. Верхняя первая секция 7 разделительной камеры является камерой предварительной обработки, расположенная в центре вторая секция 8 является ускорительной камерой, и третья, нижняя секция 9, расположенная перед разгрузочным отверстием 10, является камерой высокоскоростных ударов.
Каждый из роторов 4, 5, и 6 может быть приведен в движение по отдельности с помощью одного из трех соосно направленных валов 11, 12, 13. Каждый вал 11, 12, 13 соединен с приводом (не изображен здесь), расположенным в верхнем конце устройства. На своем верхнем конце разделительная камера образует загрузочное отверстие 14 с загрузочным бункером 15 для конгломерата, который необходимо разделить и который подают как насыпной материал.
В нижнем конце разделительной камеры, сформированном секциями 7, 8, 9, расположен разгрузочный бункер 16, служащий для передачи раздробленного и механически измельченного насыпного материала, например, на ленточный конвейер.
Каждый из роторов 4, 5, 6 содержит кожух 17, 18, 19 ротора в форме усеченного конуса. Кожухи 17, 18, 19 роторов расположены концентрически относительно соответствующего ротора 4, 5, 6 и обладают диаметром, увеличивающимся сверху вниз, так что ротор 3 в сборе, или точнее, форма, образованная тремя кожухами 17, 18, 19 роторов, имеет общую форму усеченного конуса. В дальнейшем отдельные роторы и секции пронумерованы сверху вниз в направлении потока материалов. Первый ротор 4 содержит два ряда ударных инструментов 20, 21, смещенных в осевом направлении относительно друг друга по длине окружности, и соединенных с первым ротором 4, при этом способ соединения будет подробнее описан далее. Подобным образом второй ротор 5 содержит третий и четвертый ряд ударных инструментов 22, 23, подобным образом смещенных относительно друг друга в осевом направлении. Наконец, третий ротор 6 также содержит два ряда ударных инструментов 24, 25, смещенных в осевом направлении относительно друг друга. Эти ударные инструменты 20, 21, 22, 23, 24, 25 представляют собой цепи и/или металлические стержни, обладающие твердой металлической ударной кромкой, расположенной на их внешнем конце и на их передней стороне в направлении вращения.
Диаметр кожухов 17, 18, 19 роторов 3 в сборе непрерывно увеличивается подобно усеченному конусу сверху вниз. С другой стороны, в настоящем примерном варианте осуществления диаметр стенки 2 разделительной камеры является постоянным.
На внутренней стороне стенка 2 разделительной камеры содержит несколько кольцевых периферических выступов 26, смещенных в осевом направлении относительно друг друга. Эти выступы 26 служат для отклонения частиц, падающих вниз вдоль стенки разделительной камеры в направлении внутренней части, т.е. в направлении ротора 4, 5 или 6, и таким образом подают их для эффективного механического измельчения. Эти выступы 26 могут быть скошены (образом, не показанным здесь) от наружной части вверху до внутренней части внизу. Таким образом можно достичь улучшенного направляющего эффекта. Если, в отличие от случая, изображенного здесь, радиус стенки 2 разделительной камеры увеличивается сверху вниз, в кольцевых выступах 26 нет необходимости.
Внутренний диаметр стенки 2 разделительной камеры может составлять, например, 1800 мм, в то время как внутренний диаметр кольцевых периферических выступов 26 меньше и может составлять, например, 1700 мм. Диаметр кожуха 17 первого ротора в верхнем конце может составлять, например, 700 мм, в то время как нижний диаметр кожуха 19 третьего нижнего ротора может составлять, например, 1300 мм. Соответственно, зазор между стенкой 2 разделительной камеры и кожухами 17, 18, 19 роторов уменьшается от верхнего конца к нижнему концу от 550 мм до 250 мм.
Тот факт, что расстояние между кожухами 17, 18, 19 роторов и соответствующей секцией стенки 2 разделительной камеры уменьшается сверху вниз и смещено в радиальном направлении наружу, является значительным аспектом устройства 1, изображенного на фиг. 1. Это способствует эффективному измельчению подаваемых конгломератов. Как следствие, объем разделительной камеры 2 уменьшается к нижней части для каждого расстояния, в результате чего плотность материала в разделительной камере увеличивается. Кроме этого, подаваемый материал перемещается в радиальную область разделительной камеры устройства 1, расположенную дальше в направлении наружу, где скорость ударных инструментов 20, 21, 22, 23, 24, 25 выше.
Первые два ротора 4 и 5 приводят в движение таким образом, чтобы они вращались в одном направлении, в то время как третий ротор 6 вращается в противоположном направлении. Материал, ускоренный ударными инструментами 22, 23 второго ротора 5, ударяется об ударные инструменты 24, 25 третьего ротора 6, вращающиеся в противоположном направлении. Как результат, скорость ускоренных частиц подаваемого конгломерата суммируется со скоростью ударных инструментов 24, 25. Это может развивать скорости удара частиц об ударные инструменты 24, 25, превышающие 200 м/с, что приводит к относительно надежному измельчению композитов материалов, состоящих из материалов, обладающих различными плотностями и/или консистенциями.
В настоящем примерном варианте осуществления три ротора 4, 5, 6 приводятся в движение сверху посредством концентрически расположенных валов 11, 12, 13 с помощью приводов. В качестве альтернативы валы 11, 12, 13 также могут проходить вниз и приводиться в движение снизу. Подобным образом возможно размещать приводы внутри кожухов 17, 18, 19 роторов, соответствующих роторам 4, 5, 6, так что больше нет необходимости в том, чтобы валы выходили за пределы разделительной камеры.
Вместо трех последовательных секций 4, 5, 6, расположенных на одной оси, предоставленных в настоящем варианте осуществления согласно фиг. 1, также могут быть предоставлены две или четыре и более секций. Подобным образом, предоставление загрузочного бункера 15 и разгрузочного бункера 16 является необязательным. Кроме этого, диаметры кожухов 17, 18, 19 роторов и, возможно, стенки 2 разделительной камеры увеличиваются не непрерывно, как показано здесь, а ступенчато.
На фиг. 2 изображен пример фрагмента верхнего первого ротора 4 устройства 1 согласно фиг. 1. Первый ротор содержит три дисковых разъема 27, 28, 29, присоединенных невращающимся образом к соответствующему валу 11 (не изображен здесь) и вращающихся вместе с валом. Верхний дисковый разъем 27 имеет меньший наружный диаметр, чем дисковые разъемы 28 и 29, расположенные под ним. Вырезы 30 расположены во внешней периферии двух верхних дисковых разъемов 27, 28, в которые вставлены первые звенья 31 ударных цепей, при этом каждое из этих звеньев зафиксировано с помощью одного болта 32. С данной целью в дисковых разъемах 27, 28 предоставлены карманы 33. Это изображено на фиг. 4 на основании примера дискового разъема 28 и одного из ударных инструментов 21. Вышеупомянутые ударные цепи образуют часть соответствующего ударного инструмента 20 или 21.
Все дисковые разъемы 27, 28, 29 ротора 4 содержат вертикальные отверстия, в которые могут быть вставлены болты 34, 35. Между каждыми двумя дисковыми разъемами 27, 28 и 28, 29 расположены элементы 36, 37 кожухов роторов, также содержащие вертикальные отверстия 38, расположенные на одной линии с отверстиями в дисковых разъемах 27, 28, 29. Ограничители 39, 40, 31перемещения, обращенные к элементам 36, 37 кожухов роторов, выполнены на нижней стороне верхнего дискового разъема 27 и на верхней стороне дискового разъема 28, расположенного под ним, а также на нижней стороне этого дискового разъема 28. На этих ограничителях перемещения расположена сторона горизонтальных опорных стенок элементов 36, 37 кожухов роторов, обращенная к валу 11. Таким образом, элементы 36, 37 кожухов роторов выровнены по центру и зафиксированы, и поддерживаются в правильном положении относительно ротора 4. Элементы 36, 37 кожухов роторов затем прикрепляют к ротору 4 в поддерживаемом положении с помощью болтов 34, 35. Если элементы 36, 37 кожухов роторов необходимо заменить, это можно легко выполнить путем извлечения болтов 34, 35 и путем замены соответствующих элементов 36, 37 кожухов роторов.
Элемент 37 кожуха ротора, расположенный ниже, содержит подъемную тягу 42, проходящую в радиальном и осевом направлении наружу от наружной поверхности элемента 37 кожуха ротора, имеющей форму усеченного конуса. Подъемная тяга 42 предоставлена для ускорения частиц, попадающих в область кожуха 17 ротора в радиальном направлении наружу, для их перемещения в область, где ударные инструменты 20, 21, 22, 23, 24, 25 обладают большими скоростями. В частности, эти подъемные тяги 42 также предоставлены на соответствующих элементах кожуха второго ротора 5. Кроме этого, нижний элемент 37 кожуха ротора содержит наружную кромку 43, частично перекрывающую нижний дисковый разъем 29 ротора 4 и опирающуюся на дисковый разъем 29, и таким образом способствующую присоединению в нужном положении соответствующего элемента 37 кожуха ротора к ротору 4 образом, подобным образу действия ограничителей 39, 40, 41 перемещения, при этом затем элемент кожуха ротора фиксируют с помощью болтов 35.
На фиг. 2 также изображен дисковый разъем 44 второго ротора 5. Из-за большего диаметра этого второго ротора 5 по сравнению с диаметром первого ротора 4 разъем 45 для соответствующих ударных инструментов 22 и отверстие для соответствующего болта 46 смещены в радиальном направлении ближе к наружной стороне.
На основании примера дискового разъема 28 на фиг. 3 и 4 изображено соединение между дисковыми разъемами 27, 28, 44 и ударными инструментами 20, 21, 22, 23, 24, 25, выполненными в виде ударных цепей. Каждый из ударных инструментов 20, 21, 22, 23, 24, 25 содержит первое звено 31 цепи, обращенное к соответствующему ротору 4, 5 или 6, при этом в данное звено вваривают вертикальный болт 32. Первое звено 31 цепи сцеплено со вторым, наполовину разомкнутым звеном 47 цепи, в которое вваривают другую часть ударного инструмента 20, 21, 22, 23, 24, 25, изготовленного из высокопрочной стали. Несколько (например, до восьми) карманов 33, выполненных с помощью фрезерования и распределенных по периметру, расположены в дисковых разъемах 27, 28, 29, и данные карманы будут сцеплены с болтами 32 ударных инструментов. Кроме этого, на фиг. 3 изображен один из кольцевых периферических выступов 26 стенки 2 разделительной камеры, при этом данный выступ расположен напротив ударного инструмента 21. Эти выступы 26 также могут быть скошенными на верхнем конце для улучшения их способности направлять падающие частицы в область ударных инструментов 21, 22, 23, 24, 25. На фиг. 4 также изображены два отверстия 48 для болтов 34 и 35.
На фиг. 5 изображен фрагмент устройства 1 согласно фиг. 1, поясняющий способ присоединения ударного элемента 49 к стенке 2 разделительной камеры. Ударный элемент 49 содержит ударную поверхность 50, служащую в качестве ударной поверхности для материала, ускоренного ударными инструментами 20, тем самым предоставляя возможность измельчать конгломераты материалов с ее помощью. Очевидно, конгломераты также измельчаются непосредственно ударными инструментами 20 и другими ударными инструментами 21, 22, 23, 24, 25. Направление вращения ротора 4 с ударным инструментом 20 обозначено стрелкой на фиг. 5.
На стенке 2 разделительной камеры расположены «зубья», выступающие в разделительную камеру с роторами 4, 5, 6, при этом «зубья» образованы ударными элементами 49, проходящими в осевом и радиальном направлении внутрь разделительной камеры. Ударные элементы 49 вставлены в карманы 51, предоставленные с данной целью, при этом данные карманы распределены по периферии стенки 2 разделительной камеры. Соответственно, например, четыре, или восемь, или значительно больше карманов 51 с ударными элементами 49 могут быть распределены по периметру. Ударные элементы 49 могут быть вставлены в эти карманы 51 снаружи и затем могут быть прикреплены болтами к наружной части стенки 2 разделительной камеры. Сторона ударного элемента 49, обращенная в направлении вращения и выступающая в разделительную камеру 2, образует упомянутую ударную поверхность 50. Если необходима гладкая цилиндрическая стенка 2 разделительной камеры без каких-либо подобных ударных поверхностей 50, в эти карманы 51 могут быть вставлены заглушки 52. Заглушки 52 обладают такой же толщиной, что и стенка 2 разделительной камеры, включая профиль 53 износа стенки 2 разделительной камеры. Следовательно, заглушки 52 находятся на одной линии с внутренней частью стенки разделительной камеры, в результате чего получают непрерывную гладкую цилиндрическую внутреннюю часть 54 стенки 2 разделительной камеры. С другой стороны, ударные элементы 49 выступают в разделительную камеру. На фиг. 6 схематически изображен способ работы устройства 1 с разделительным устройством согласно настоящему изобретению. Конгломераты 55, состоящие из металлических частиц 56 и шлаковых остатков 57, ускоряются ударными инструментами 20, 21, 22, 23 устройства 1. В результате, они достигают скорости v2. В следующей секции 9 разделительной камеры они ударяются об ударные инструменты 24, 25, вращающиеся с высокой скоростью в противоположном направлении. При ударе скорость v2 конгломератов 55 и скорость v1 ударных инструментов 24, 25 суммируются, что приводит к несомненному дроблению конгломератов, которые таким образом отделяются от своих отдельных компонентов, т.е. на металлические частицы 56 и шлаковые остатки 57. Таким образом, с помощью описанного способа возможно достичь скоростей удара, равных 200 м/с и более. Энергия, высвобождаемая в данном процессе с высокой вероятностью, приводит к измельчению даже плотно спекшихся конгломератов.
Разумеется, также возможны изменения описанного примерного варианта осуществления. Например, количество и распределение ударных инструментов 20, 21, 22, 23, 24, 25 может отличаться от описанного примера. Возможно использовать другие ударные инструменты, в частности цепи и отражательные плиты. Намного больше ударных инструментов, чем в первой секции 7 могут быть распределены по периметру в рядах ударных инструментов 23, 24 в третьей секции 9 разделительной камеры. Это приводит к увеличению вероятности столкновений в области третьей секции 9, т.е. в камере высокоскоростных ударов. Сектор стенки 2 разделительной камеры может быть открыт, так что его можно использовать для доступа к разделительной камере 2, например, для выполнения технического обслуживания. Таким образом упрощается замена деталей, подверженных износу и срабатыванию, в частности, замена профилей 53 износа, ударных инструментов 20, 21, 22, 23, 24, 25 или элементов 36, 37 кожухов роторов; разумеется, кожухи 18, 19 других роторов 5, 6 имеют соответствующим образом выполненные элементы кожухов роторов.
1. Устройство для механического дробления конгломератов материалов, обладающих различными плотностями и/или консистенциями, содержащее разделительную камеру с загрузочным отверстием (14) на первом конце и разгрузочным отверстием (10) на втором конце, где разделительная камера содержит по меньшей мере две последовательные секции (7, 8, 9), расположенные на одной оси и окруженные стенкой (2) разделительной камеры в форме цилиндра или усеченного конуса, где в каждой секции (7, 8, 9) расположен по меньшей мере один ротор (4, 5, 6) с кожухом (17, 18, 19) ротора и ударными инструментами (20, 21, 22, 23, 24, 25), при этом ударные инструменты проходят в радиальном направлении от кожуха (17, 18, 19) ротора в разделительную камеру, где радиус кожухов (17, 18, 19) самих роторов (4, 5, 6) в последовательных секциях (7, 8, 9) увеличивается от первого конца ко второму концу, и разница между радиусом соответствующего кожуха (4, 5, 6) ротора и радиусом стенки (2) разделительной камеры уменьшается от первого конца ко второму концу, и где роторы (4, 5, 6) могут быть приведены в движение таким образом, что направление вращения ротора (6) в секции (9), обращенной ко второму концу, противоположно направлению вращения ротора (5) в секции (8), расположенной перед ней в направлении первого конца, и таким образом, что скорости вращения роторов (4, 5, 6) в секциях (7, 8, 9) увеличиваются от первого конца ко второму концу.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для каждой из упомянутых секций (7, 8, 9) оно содержит отдельный привод для приведения в движение ротора (4, 5, 6) соответствующей секции (7, 8, 9), при этом данным приводом можно управлять и регулировать его независимо от по меньшей мере одного привода для ротора/роторов (4, 5, 6) по меньшей мере одной другой секции (7, 8, 9).
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что кожух (17, 18, 19) ротора выполнен в форме усеченного конуса.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что кожухи (17, 18, 19) роторов (4, 5, 6) вместе образуют усеченный конус в последовательных секциях (7, 8, 9).
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый конец разделительной камеры направлен вверх таким образом, что ось разделительной камеры расположена перпендикулярно.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ротор (4, 5, 6) содержит разъемы (30), в которых зафиксированы и могут быть заменены ударные инструменты (20, 21, 22, 23, 24, 25).
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что по меньшей мере в одной из секций (7, 8, 9) по меньшей мере два разъема (30), смещенных в осевом направлении, предусмотрены среди упомянутых разъемов (30) для ударных инструментов (20, 21, 22, 23, 24, 25).
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кожух (17, 18, 19) ротора выполнен из нескольких элементов (36, 37) кожуха ротора, при этом данные элементы кожуха ротора присоединены к ротору (4, 5, 6) с возможностью замены.
9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кожух (17, 18, 19) ротора содержит подъемные тяги (42) по меньшей мере в предпоследней секции (8) по направлению ко второму концу, при этом данные подъемные тяги проходят в осевом и радиальном направлениях в разделительную камеру.
10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере в одной из секций (7, 8, 9) расположены ударные поверхности (50), проходящие в осевом и радиальном направлениях внутрь от стенки (2) разделительной камеры.
11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере один ротор (5, 6) в секции (8, 9) из упомянутых секций (7, 8, 9), следующей в направлении ко второму концу, содержит больше ударных инструментов (22, 23, 24, 25), чем по меньшей мере один ротор (4, 5) в предшествующей секции (7, 8).
12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отношение скорости вращения ротора (5, 6) в одной из секций (8, 9) к скорости вращения ротора (4, 5) в секции (7, 8), расположенной перед ней в направлении к первому концу, составляет от 1 до 5, предпочтительно от 2 до 4.
13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что скорость вращения ротора (6) в последней секции (9), обращенной ко второму концу, выбрана таким образом, чтобы абсолютная скорость наружных кромок ударных инструментов (24, 25) в данной секции составляла от 100 м/с до 300 м/с, предпочтительно от 130 м/с до 200 м/с.
14. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит загрузочный бункер (15), расположенный над разделительной камерой, и/или разгрузочный бункер (16), расположенный под разделительной камерой.
15. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отношение радиуса кожуха (17) ротора к радиусу стенки (2) разделительной камеры в первой секции (7), направленной к первому концу, составляет от 0,15 до 0,5 в конце, направленном к загрузочному отверстию (14), и отношение радиуса кожуха (19) ротора к радиусу стенки (2) разделительной камеры в последней секции (9), направленной ко второму концу, составляет от 0,55 до 0,85 в конце, направленном к разгрузочному отверстию (10).
16. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ударные инструменты (20, 21, 22, 23, 24, 25) сформированы цепями и/или отражательными плитами или содержат цепи и/или отражательные плиты.
17. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диаметр разделительной камеры или стенки (2) разделительной камеры увеличивается от первого конца ко второму концу.
18. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что среди упомянутых секций (7, 8, 9) разделительной камеры есть по меньшей мере одна камера предварительной обработки, по меньшей мере одна ускорительная камера и по меньшей мере одна камера высокоскоростных ударов, каждая из которых образована одной из секций (7, 8, 9).
