Выбор схемы грохота с самоочищающейся криволинейной просеивающей поверхностью Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

СЕМИНАР 8

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 99" МОСКВА, МГГУ, 25.01.99 - 29.01.99

Г.А. Доброборский, проф., д.т.н., В.С. Перевалов, Е.Б. Бусыгина,

МГГУ МГГУ МГГУ

Выбор схемы грохота с самоочищающейся криволинейной просеивающей поверхностью

Широко применяемые в промышленности стройматериалов, а также горной химической, сельском хозяйстве и других отраслях грохоты с криволинейными просеивающими поверхностями (дуговые, винтовые, шаровые и другие) отмечаются надежностью, высокой эффективностью (при достаточно большой длине просеивающей поверхности) и экономичностью. Наиболее простые в изготовлении и эксплуатации дуговые грохоты с неподвижной просеивающей поверхностью из так называемой шпальтовой сетки имеют следующие оптимальные параметры: радиус изгиба сита R = 1,25... 1,5 м, центральный угол а=60...65°, начальная скорость исходного продукта при поступлении на сито ио=2,4...2,8 м/с, влажность грохотимого материала не более 1,5...2 %. [1]

Однако эффективность такого грохота с одним ситом невелика, поэтому обычно устанавливают два, три или четыре сита в каскаде, что позволяет довести эффективность грохочения до 95%, хотя и увеличивает значительно вертикальный размер установки.

Недостатком указанных грохотов является то, что при мокрой классификации материала по крупности просеивающая поверхность забивается «трудно грохотимыми» зернами, а при сухой классификации материалов с повышенной адгезионной способностью, в том числе при влажности свыше 1,5...2%, кроме того еще и замазывается мелкими частицами, что резко ухудшает процесс грохочения, уменьшает его эффективность. Забивание и замазывание сита наиболее сильно проявляется в нижней его части и может привести к образованию там «по-

8 і 1999

рога» и, как результат, к полной остановки материала на сите, т.е. к «заваливанию» нижнего участка просеивающей поверхности грохотимым материалом. Именно поэтому центральный угол сита не может превышать 60...650, а иногда 45°, что значительно снижает эффективность грохочения на одном сите. Существующие механические устройства для очистки сита либо малоэффективны, либо очень сложны конструктивно, либо требуют остановки процесса грохочения или применения ручного труда.

Таким образом, выбор наиболее эффективного способа само-очистки сита при одновременном увеличении рабочей длины (центрального угла) просеивающей поверхности без значительного усложнения конструкции и увеличения габаритов является достаточно актуальной и экономически целесообразной задачей. Одним из наиболее экономически и технически приемлемых вариантов дуговых грохотов с самоочисткой можно считать грохот Repifine DSM (рис.1) американской фирмы «Dorr Oliver», имеющий центральный угол а= 45°, радиус кривизны

R=1,625 м и ширину просеивающей поверхности 320, 600, 800 или 1160 м [2]. Такой грохот предназначен для мокрой классификации железистых кварцитов (то-конитов), вольфрамовых, медных, свинцовых руд, он имеет минимальное число движущихся частей и характеризуется низкими эксплуатационными затратами. Для очистки по-

верхности сита от «трудных» зерен, а также от залипания используется ударное устройство, представляющее собой пневматический вибровозбудитель, сообщающий ситу от 5 до 20 встряхиваний в минуту при рабочем времени встряхивания 0,5 с.

Недостатками этого грохота являются следующие: одинаковые по амплитуде и частоте колебания сообщаются всему ситу, в том числе и верхнему его участку, где забивания практически не происходит, что требует повышенной мощности вибровозбудителя; поперечные колебания верхней (приемной) части сита ухудшают процесс питания и снижают эффективность работы верхнего участка, так как при движении сита в направлении центра кривизны они отбрасывают грохотимый материал от сита, а при движении в обратном направлении просеивающая поверхность «убегает» от материала, что и вынуждает применять такой грохот только для мокрой классификации и убирать верхний участок сита с центральным углом 15°, сокращая рабочий угол до 45° и уменьшая тем самым

Рис. 1. Схема грохота Repifme DSM:

1 - бункер питания; 2 - резиновый щит; 3 - корпус; 4 - сито; 5 - щека; 6 - крепежное устройство; 7 -вибровозбудитель периодического действия

157

время прохождения материала по ситу; характер колебаний не способствует одинаково быстрому и эффективному удалению «трудно-грохотимых» зерен и налипшей мелочи из щелей (ячеек) по всей просеивающей поверхности, так как направление колебаний одинаково для всей конструкции, а наклон щелей к этому направлению изменяется по длине сита.

Улучшить процесс просеивания, уменьшить его зависимость от влажности материала, снизить вертикальный размер грохота при одновременном увеличении длины просеивающей поверхности за счет увеличения центрального угла сита до 78...80° и уменьшении начальной скорости материала без опасности возникновения «порогов» («заваливания») на нижнем участке сита позволяет дуговой грохот с возвратнопоступательными колебаниями сита, параллельными его образующей. [3]. Исследования процесса грохочения на таком сите показали, что при наличии поперечных колебаний время движения материала по ситу при одинаковых центральных углах меняется не более чем на

3...5%, однако сам процесс грохочения значительно изменяется [1].

Продавливающая сила при наличии вибраций увеличивается, и тем больше, чем больше текущий угол аi отклонения радиус-вектора положительно сказывается на эффективности грохочения.

158

частицы от горизонтали, что Колебания сита приводят к тому, что частица теоретически не останавливается в своем движении по дуге до а=90°, т.е. центральный угол сита может быть увеличен до а=90°, практически (в связи с тем, что скорость движения частицы в плоскости наибольшего ската становится пренебрежительно малой) -до 78...80°. Действительный путь частицы по вибродуго-вому ситу увеличивается не только за счет возможного увеличения центрального угла просеивающей поверхности, но и в связи с изменением относительной траектории частицы (рис. 2). К этому следует добавить, что изменение направления пересечения частицей щелей сита (без вибраций - перпендикулярно щели, при наличии вибраций - под углом) увеличивает время пребывания частицы над отверстием, а следовательно и вероятность ее прохождения через сито. Увеличение амплитуды и частоты колебаний в целом положительно сказывается на всех параметрах, повышающих эффективность грохочения, но приводит к возрастанию динамических нагрузок на конструкцию грохота со всеми вытекающими отсюда последствиями. К недостаткам этого типа грохотов следует отнести и то, что время пребывания частицы на сите невелико (порядка 0,3...0,4 с), а следовательно, частота колебаний сита должна быть достаточно большой, иначе их влияние не скажется на процессе грохочения. Последнее обстоятельство значительно ограничивает габариты и массу грохотов. Кроме того линия действия возбуждающей колебания силы должна проходить через центр масс и центр жесткости колеблющейся сис-

темы, что накладывает определенные ограничения на размеры и производительность грохота.

Таким образом, грохот с возвратно-поступательными колебаниями, параллельными образующей дугового сита, не может быть рекомендован для промышленного использования при боль-ших габаритах и высокой производительности.

Повышение качества просеивания с одновременной самоочи-сткой грохота при уменьшении отрицательного влияния поперечных колебаний на процесс грохочения достигается применением дугового сита (рис. 3) обладающего возможностью колебаний с амплитудой, возрастающей от его загрузочного участка к разгрузочному [4]. Исследование дугового грохота в режиме сухой классификации показало, что разница в размерах горизонтальной проекции щелей сита на крутом (входном) и пологом (выходном) участках сита в значительной степени влияет на производительность этих участков по готовому продукту и на грансостав этого продукта. Приемник подрешетного продукта был разделен на две зоны: в одну попадал материал, просеянный через первые две трети длины сита (центральный угол от горизонтали 40°), в другую - через оставшуюся пологую одну треть сита. Оказалось, что в первую зону попадает менее половины общей массы подрешетного продукта (39...47%), причем крупных час-

Рис. 3. Схема дугового грохота с круговыми колебаниями пологого (нижнего) участка сита:

1 - бункер питания; 2 - корпус; 3 - сито; 4 - шарнир; 5 -вибровозбудитель периодического действия; 6, 7 - патрубки продуктов разделения материала

ГИАБ

тиц, по размеру близких к границе разделения, здесь было не более

2...2,5% против 15% в другой зоне. Кроме того и внутри первой зоны подрешетный продукт распределялся крайне неравномерно по длине приемника - большая его часть просеивалась через вторую треть общей длины сита. Эти исследования подтвердили ограниченность использования наиболее крутого участка дугового сита для классификации сухого материала. Центробежные силы здесь еще малы, а сила тяжести направлена почти по касательной к поверхности сита и практически не оказывает продавливающего действия на частицу материала. Этот участок с центральным углом до 15° нередко вообще исключают из конструкции, как, например, в грохоте Repifme DSM, уменьшая рабочую длину сита до » 45°. Такое решение все же нельзя считать оптимальным, так как некоторое, пусть и малое (порядка 3...5%) количество мелкого продукта проходит через сито на начальном его участке. Снижение эффективности процесса - дорогая плата за незначительное упрощение и удешевление конструкции. Значительно увеличить эффективность процесса на крутом участке сита можно за счет увеличения размера щели на этом участке. Для определения ориентировочного соотношения ширины щели крутого и

пологого участков, приравняем значение ширины щели в свету при взгляде на сито сверху, т.е. ширину в проекции щели на горизонтальную плоскость, на концах пологой (Ьп) и крутой (Ькр) части сита при соотношении длин этих участков 3:1:

bn sin 30° =Ькр sin 15 ° откуда

Ьп /Ькр = sin 15°/sin 60°= 1/3 Применение сита с более широкой щелью на крутом начальном участке просеивающей поверхности позволяет поднять эффективность процесса грохочения. Для уменьшения забивания пологой части «трудно-грохотимыми» частицами и улучшения качества процесса классификации этот пологий участок следует подвергнуть периодическим резким колебаниям (встряхиваниям) вокруг горизонтальной оси шарнира, соединяющего крутую и пологую части сита. Теперь на крутом неподвижном участке частица не отбрасывается от сита, поэтому нет необходимости удалять эту часть просеивающей поверхности, Кроме того, наибольший эффект (наибольшая амплитуда) при встряхивании подвижной части достигается на конечном пологом ее участке, где как раз и возникает наибольшая опасность забивания, замазывания щелей и возникновения «порога» из остановившегося материала. Таким образом, из рассмотренных конст-

рукций дуговых грохотов с постоянными или периодическими виброколебаниями наилучшими качествами обладает устройство для просеивания, включающее расположенное в неподвижном корпусе дуговое сито, состоящее из неподвижного верхнего, и подвижного нижнего участков, соединенных между собой шарнирно. Соотношение длин разгрузочного (нижнего) и загрузочного (верхнего) выполняется равным 3:1 при соотношении ширины щелей на участках соответственно 1:3. Нижняя кромка разгрузочного участка связана с вибровозбудителем колебаний, периодически встряхивающим сито так, что наибольшую амплитуду колебаний имеет пологий участок.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Перевалов В.С., Лянсберг Л.М., Перевалов С.В. Механика виб-родугового грохота. Материалы международного семинара «Проб-лемы и перспективы развития горной техники» М. МГГУ, 1996 г.

2. Синельникова Л.Н. Оборудование для тонкого грохочения за рубежом. М. Цветметинформация, 1977 г.

3. Устройство для просеивания / В.С. Перевалов, Г.А. Доброборский, Л.М. Лянсберг и др. А.с. №1769979 Бюлл. №39, 1992 г.

4. Устройство для просеивания / В.С. Перевалов, Г.А. Доброборский, А.Д. Бардовский и др. А.с. №1805586 Бюлл. № 2, 1993 г.

© Г.А. Доброборский, В.С. Перевалов, Е.Б. Бусыгина

157