Устройство для дробления твердых материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19 Я)5 В 02 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССРИЕ ИЗОБРЕТ ЬДЧ С В ИДЕТ ЕЛ Ь СТ АВТО(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ ТВ Е РДЫХ МАТЕ РИАЛ ОВ(57) Изобретение относится к дроблению твердых материалов и обеспечивает повышение производительности и качества дробления материалов. Устройство содержит герметичную камеру 12, корпус рабочей камеры 10, установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, отбойную плиту 25 диафрагму 28, индуктор 9, соединенный с парой силовых электродов 11734846 5 10 15 40 45 и 2. установленную оппозитно последней вторую пару силовых электродов 3 и 4, соединенных бифилярным токоподводом 18 с ем костным накопителем 19 и блоком заряда 20, Третья пара силовьх электродов 5 и б установлена на герметичной камере 12 и соединена бифилярным токоподводом 15 со второй парой силовых электродов 3 и 4, Силовые электроды 3 и б соединены с блоками инициирования 21 и 22 соответственно. На Изобретение относится к области дробления твердых материалов и может быть использовано в перерабатывающей, машиностроительной фармацевтической, ювелирной и химической промышленности для дробления и измельчения хрупких материалов, ь том числе вредных, радиоактивных и драгоценньх материалов, кристаллов, агрегг ц и й части ц.Известно устройство для дробления твердьх материалов в котором в герметичнол вакуумной камере установлен корпус рабочей камеры, содержащий закрепленную на внутренней поверхнссти отбойную л лт и оазмещеннь,е напротив последней подзижную диафрагму и индуктор, подключенный бифилярным тскоподводом к емкостно гу накопитело и коммутатору силового тока посредством разъемного контакта,Недостатком устройства является то, что при разгрузке рабочей камеры путем ее поворота вокруг горизонтальной оси необходимо осоединять сильноточный разъемный контакт накопителя и коммутатора от индуктора, что понижает производительность обработки с учетом времени отсоединения токоподводов, а также понижает надежность устройства и качество обработки из-за наличия разъемного контакта в силовой цепи импульсного тока, Оставшиеся на поверхности диафрагмы, а также в несьемной части корпуса частицы материала не позволяют повысить качество обработки и производлтельность при смене типов дробимых материалов. Для очистки несьемной части камеры требуется ее разгерметизация, что дополнительно понижает качество материала и производительность обработки,Известно устрсйство для дробления твердых материалов, в котором корпус рабочей камеры выполнен с возможностью вра.цения вокруг горизонтальной оси и индуктор соединен с установленной снаружи на корпусе рабочей камеры парой силовых электродов, а содержащее также вторую пару силовых электродов, установленную на корпусе рабочей камеры 10 установлена четвертая пара короткозамкнутых перемьчкой 24 электродов 7 и 8, Устройство имеет съемную крышку 23, защитные вставки 26, замки 27, бокс 31, герметичную шлюзовую камеру 32 для подачи сменных сьемных крышек 23 и герметичную шлюзовую камеру 33 для приема последних. Блоки 20, 21 и 22 соединены с блоком 34 управления. 1 з, и, ф-лы; 2 ил. герметичной камере. ппозитно первой паре электродов, подключенную бифилярньм токоподводом к емкостному накопителю, соединенному с зарядной цепью, По меньшей мере один из установленных на герметичной камере силовых электоодбв снабжен блоком инициирования. В известном устройстве пары электродов коммутируют силовой ток индуктора и одновременно обеспечивают механическую развязку подвижной и неподвижной частей устройства.Недостатком известного устройства является невозможность очистки диафрагмы в несъемной части корпуса рабочей камеры от частиц дробимого материала без разгерметизации и разъема рабочей и вакуумной камер, что понижает производительность обработки и качество продукта из-за воздействия окружающей среды на дробимый материал, При дроблении токсичных и радиоактивных материалов происходит загрязнение окружающего устройство пространства, а при дроблении драгоценных кристаллов очистка камеры оператором затрудняет учет и сохранность количества получаемого продукта из данной навески материала, При смене дробимых материалов заменой съемных частей с навесками увеличивается доля частиц предыдущей обработки в навеске последующей, что ухудшает качество обработки материалов известным устройством, Кроме того, в известном устройстве в течение всего времени протекания силового тока через индуктор ток протекает и через накоплтель, существенно нагружая его по мощности переменным затухающим током, что снижает надежность и ресурс устройства,Цель изобретения - повышение производительности и качества дробления материалов,Поставленная цель достигается тем, что устройство для дробления твердых материалов, содержащее герметичную камеру, установленный в ней с возможностью вра.цения вокруг горизонтальной оси корпус рабочей камеры, закрепленную на внут1734846 55 в стенке корпуса 10 (на фиг, 1 и 2 этот вариант выполнения показан справа от вертиренней его поверхности отбойную плиту и размещенные напротив последней диафрагму и индуктор,. соединенный с установленной снаружи на корпусе рабочей камеры парой силовых электродов, установленную на герметичной камере оппозитно последней вторую пару силовых электродов, подключенную бифилярным токоподводом к емкостному накопителю, соединенному с зарядной цепью, и блок инициирования, соединенный с одним из силовых электродов второй пары, снабжено дополнительным блоком инициирования и третьей парой силовых электродов, установленных на герметичной камере соосно и оппозитно второй паре силовых электродов, при этом противолежащие силовые электроды второй и третьей пар соединены между собой дополнительным бифилярным токоподводом, а один из силовых электродов третьей пары соединен с дополнительным блоком инициирования.,Для повышения ресурса работы устройства снабжено четвертой парой короткозамкнутых электродов, установленной на корпусе рабочей камеры соосно и оппозитно третьей паре силовых электродов,На фиг. 1 представлено устройство для дробления твердых материалов; на фиг. 2 - то же в положении очистки.Устройство для дробления содержит электроды 1 - 8. Электроды 1 и 2 соединены с выводами индуктора 9, закрепленного на внутренней стенке корпуса 10, расположены на наружной поверхности корпуса 10 в нижней его части, изолированы от него и образуют первую пару электродов. Электроды 1 и 2 противостоят через разрядные промежутки соответственно электродам 3 и 4, установленным на стенке 11 герметичной камеры 12, образующим вторую пару силовых электродов, Электроды 1 и 2 соосны электродам 3 и 4,На стенке 11 установлены также электроды 5 и 6, соосные соответственно электродам 3 и 4 и расположенные оппозитно им относительно оси вращения корпуса 10, образующие третью пару силовых электродов устройства, Электроды 5 и 6 устройства соединены проводниками 13 и 14 силового бифилярного токоподвода 15 соответственно с электродами 3 и 4, соединенными соответственно проводниками 16 и 17 бифилярного токоподвода 18 с емкостным накопителем 19, выполненным в виде батареи высоковольтных импульсных конденсаторов и подключенным к блоку 20 заряда,выполненному с возможностью изменения полярности заряда накопителя 19, Электрод 3 снабжен средством инициирования 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 разрядного промежутка, выполненным в виде блока 21 инициирования, представляющего собой маломощный плазменныйинжектор, выход которого соединен черезузкий изогнутый канал в теле электрода 3 сразрядным промежутком, прилежащим крабочей поверхности электрода 3. Электрод6 оснащен аналогичным блоком 22, соединенным каналом с разрядным промежутком, прилежащим к поверхности электрода6.Электроды 7 и 8, образующие четвертуюпару, установлены на съемной крышке 23корпуса 10, соединены между собой перемычкой 24 и изолированы от крышки 23.Электрическая прочность соединенныхпоследовательно промежутков между электродами 1, 3 и 2, 4 в отсутствие инициирования выше напряжения заряда накопителя19 от блока 20 заряда аналогично для последовательно соединенных промежутков между электродами 5, 7 и 6, 8. Так как электроды7 и 8 расположены оппозитно электродам 1и 2 относительно горизонтальной оси вращения корпуса 10, то при его повороте индукторной частью вверх указанное условиевыполняется.Прилежащие к электродам 3 и 6 разрядные промежутки выбраны большими разрядных промежутков, прилежащих кэлектродам 4 и 5, Благодаря оснащениюэлектродов 3 и 6 средствами инициирования это обеспечивает возможность расширения диапазона рабочих напряжений, таккак инициирование при этом вызываетбольшее изменение электрической прочности промежутков. Расширение диапазонарабочих напряжений устройства обеспечивает соответственное расширение диапазона скоростей частиц и расширяеттехнологические возможности устройства,Внутри крышки 23 неподвижно закреплены отбойная плита 25 и защитная вставка26, Крышка 23 неподвижно закреплена посредством замков 27 на корпусе 10, поверхность стыка крышки 23 и поверхность стыкакорпуса 10 плотно прилегают друг к другупод действием усилия замков 27, обеспечивая в рабочем режиме замкнутый объем рабочей камеры,Параллельно рабочей поверхности индуктора 9 и рабочей поверхности плиты 25 расположена электропроводная диафрагма 28, закрепленная посредством своего гофра кальной оси корпуса 10),Диафрагма 28 может быть выполнена с цилиндриче кой частью, закрепленной сво им краем в корпусе 10 и связанной через50 55 гофр с плоской частью над индуктором 9 (на йиг. 1 и 2 этот вариант выполнения показан слева от вертикальной оси корпуса 10), В этом варианте реборда 29 плотно вставлена (вклеена) между гофром диафрагмы 28 и выступом цилиндрической части диафрагмы8Корпус 10 выполнен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и с возможностью дополнительного перемещения вглубь камеры 12 по направляющим 30, Камера 12 имеет занижение за зоной размещения электродов 3 - 6, выполненное в виде бокса 31., сочлененного с герметичной шлюзовой;амерой 32 подачи сменных крышек с необработанными наьесками материала и герметичной шлюзовой камеоой 33 приема сменных крышек с обработанным материалом, Камеры 12, 32 и 33, оабочая камера ;орпуса 10 и бокс 31 вакуумированы, Входы блоков 20 - 22 подключены к блоку 34 управления, Яа диафрагме 28 размещены частицы 35 навески дробимого материала,Работу устройства целесообразно рассмотрет, с момента, когда корпус 10 зафиксирован в нижнем положении, частицы 35 находятся на поверхности диафрагмы 28, накопитель 19 разряжен, все промежутки находятся в непроводящем состоянии, ка.1 еры 12, 32, 33 и бокс 31 вакуумированы,устройство работае.г следующим обрав,лОт блока 34 иа вход блока 20 подают сигнал о заряде накопителя 19, при этом полярность напряжения заряда такова, что соединения с проводником 16 обкладка накопителя 19 имеет отрицательный потенциал. соединенная с проводником 17 - положительный (фиг. 1), После заряда накопителя 19 блок 20 прекращает заряд и от блока 34 на вход блока 21 подают сигнал включения, Блок 21 инициирует промежуток между электродами 3 и 1, в результате его электрическая прочность падает, происходит пробой промежутков между злектродами 4,2 и 1,3, Возникаетсиловойток по цепи: обкладка накопителя 19, проводник 17 токоподвода 18, электрод 4, промежуток между электоодами 4 и 2, электрод 2, индуктор 9,электрод 1, промежуток между электродами 1 и 3, электрод 3, проводник 16 токоподвода 18, другая обкладка накопителя 19.Протекающий через индуктор 9 импульсный силовой ток взаимодействует с наведенным в плоской части диафрагмы 28 током, перемещая ее от рабочей поверхности индуктора 9 с большим импульсным ускорением, Частицы 35 перемещаются диафрагмой 28 по направлению к отбойной плите 25 с большой скоростью. При нараста 5 10 15 20 25 30 35 40 45 нии тока разряда накопителя 19 до значения, близкого к максимальному, от блока 34 в блок 22 подают сигнал включения. Блок 22 инициирует промежуток между электродами 6 и 8, его злектропроводность возрастает, происходит пробой промехутков между электродами 6, 8 и 7, 5, силовой ток протекает по цепи: электрод 3, проводник 13, электрод 5, промежуток между электродами 5 и 7, электрод 7, перемычка 24, электрод 8, промежуток между электродами 8 и 6, электрод 6, проводник 14, электрод 4, промежуток между электродами 4 и 2, электрод 2, индуктор 9, электрод 1, промежуток между электоодами 1 и 4 - к электроду 3, При этом силовой технологический ток в этот период через накопитель 19 не протекает, энергия, поступившая при нарастании тока разрядной цепи в индуктор 9, циркулирует по этой цепи до затухания, В этой цепи отсутствует емкостной накопитель 19, благодаря чему частота тока этого контура, определяемая только индуктивностью индуктора 9, индуктивностями рассеивания токоподводов и их собственными емкостями, существенно выше частоты разряда цепи с емкостным накопителем, что позволяет повысить КПД системы индуктор 9 - диафрагма 28 и при данной энергии заряда накопителя 19 увеличить ускорение диафрагмы 28 и скорость частиц 35Далее ток в указанной цепи затухает,диафрагма 28 поц действием сил упруости гофра тормозится и возвращается в исходное положение, а частицы 35 продолжают движение к плите 25, при контакте с которой дробятся,Затем все промежутки между электродами деионизируются и становятся непроводящими. Частицы 35 под действием гоавитационной силы перемещаются на плоскую часть диафрагмы 28, реборда 29 исключает попадание частиц 35 в зону, где нет достаточной амплитуды механического перемещения диафрагмы. 28,Далее обработку можно проводить заданное число раз до получения нужной фрации дробимого материала. После этого корпус 10 поворачивают вокруг горизонтальной оси в положение выгрузки (фиг, 2) и фиксируют, электроды 1 и 2 находятся соответственно напротив электродов 5 и 6 соосно с ними, электроды 7 и 8 находятся напротив электродов 3 и 4, что обеспечено оппозитным их расположением относительно горизонтальной оси поворота корпуса 10,В этом положении корпуса 10 частицы35, в основном, находятся на отбойной плите 25 под действием гравитационной силы, однако эта сила невелика, и часть частиц10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 находится на диафрагме 28 (вследствие электростатических сил для диэлектрических частиц 35, прилипания агрегаций частиц, частей объектов дробления, адгезии и т, д. - в зависимости от свойств дробимого материала).От блока 34 управления на вход блока 20 подают сигнал о заряде накопителя 19, при этом полярность напряжения заряда дает положительный потенциал на обкладке накопителя 19, соединенной с проводником 16,и отрицательный потенциал на обкладке, соединенный с прово,.ником 17.После заряда накопителя 19 до напряжения, соответствующего необходимой для очистки несъемной части корпуса 10 энергии, блок 20 прекращает заряд и от блока 34 подают сигнал включения блока 22. Блок 22 инициирует промежуток между электродами 6 и 2, в результате происходит пробой промежутков между электродами 5, 1 и 2, 6, силовой ток течет по цепи; обкладка накопителя 19, проводник 16, проводник 13, электрод 5, промежуток между электродами 5 и 1, электрод 1, индуктор 9, электрод 2, промежуток между электродами 2 и 6, электрод 6, проводник 14, проводник 17, вторая обкладка накопителя 19, Проходящий через индуктор 9 силовой ток взаимодействует с наведенным в диафрагме 28 током, вызывая ее импульсное перемещение от поверхности индуктора 9 с большим ускорением. Благодаря меньшим массе и объему прилипших частиц по сравнению с общим количеством дробимого материала диафрагма 28 не демпфирована и импульсное ударное воздействие поля индуктора 9 вызывает большее, чем при дроблении, импульсное механическое перемещение диафрагмы и прилипших частиц при меньшей подводимой энергии. Одновременно возникает высокочастотная вибрация диафрагмы на частотах собственных механических резонансов диафрагмы 28. Эти факторы в совокупности приводят к эффективной очистке - частицы отделяются от диафрагмы 28 и под действием гравитационной силы собираются на отбойной плите 25, где и находятся после очистки все частицы навески дробимого материала,При нарастании тока в этой цепи до значения, близкого к максимальному, от блока 34 в блок 21 подают сигнал включения. Блок 21 инициирует промежуток между электродами 3 и 7, в результате протекает силовой ток по цепи: электрод 6, проводник 14, электрод 4, промежуток между электродами 4 и 8, перемычка 24, электрод 7, промежуток между электродами 7 и 3, электрод 3, проводник 13, электрод 5, промежуток между электродами 5 и 1, электрод 1, индуктор 9, электрод 2, промежуток между электродами 2 и 6 - к электроду 6, Далее ток затухает, воздействие на диафрагму 28 прекращается. Как и в случае цикла дробления остальную часть времени импульса силового рабочего тока ток через накопитель 19 не протекает, энергия, поступившая в индуктор 9 во время нарастания тока, циркулирует в этой цепи до затухания, Отсутствие в этой цепи емкостного накопителя также повышает частоту тока в период закорачивания и КПД системы индуктор - диафрагма, что обеспечивает увеличение динамических механических нагрузок на частицы и интенсифицирует процесс очистки несменяемой части рабочей камеры устройства,При выполнении устройства со сменяемой вместе с крышкой 23 ребордой 29, закрепленной на вставке 26 крышки 23 (справа на фиг, 1 и 2), достаточна очистка только диафрагмы 28, так как частицы, осевшие на остальных поверхностях, извлекаются вместе с крышкой 23 и после съема крышки 23 в устройстве не остается частиц 35, что обеспечивает наилучшие условия очистки,Вариант выполнения с наличием цилиндрической части стенки диафрагмы 28 дает экономию при большом числе сменных крышек 23. В режиме очистки вибрации от плоской части диафрагмы распространяются на цилиндрическую часть благодаря незначительной толщине и большой силе упругости, что обеспечивает достаточную очистку несменяемой части корпуса 10.Циклы очистки периодически повторяют до получения полной очистки несменяемой части корпуса,Затем корпус 10 перемещают по направляющим 30 вглубь камеры 12, он выходит из зоны размещения электродов и перемещается в зону бокса 31, где фиксируется относительно направляющих 30, Замки 27 открывают и отсоединяют крышку 23 от корпуса 10. Крышку 23 с сохранением ее ориентации перемещают вниз в бокс 31, а затем в шлюзовую камеру 33 приема съемных крышек с обработанными навесками частиц материала,сВ бокс 31 перемещают новую крышку с навеской необработанных частиц из шлюзовой камеры 32 подачи крышек с необработанным материалом, Крышку соединяют с корпусом 10 и закрепляют на нем, закрывая замки 27, при этом конусные поверхности корпуса 10 и крышки 23 центрируют вставку 26 и реборду 29 относительно гофра диафрагмы 28 (фиг, 1, справа). рабочая камера герметизируется, в период работы вакуум в1734846 . 12 50 55 камерах 12, 32 и 33, а также в боксе 31 ненарушается,Корпус 10 перемещают по направляющим 30 в зону размещения электродов, фиксируют в направляющих 30 и поворачивают 5вокруг горизонтальной оси, частицы необработанного материала располагаются надиафрагме 28. Затем производят обработкунавески частиц,В ходе обработки в герметичную шлюзовую камеру 32 подают крышки с необработанным материалом, а из герметичнойшлюзовой камеры 33 принимают крышки собработанным материалом, обеспечиваянепрерывный цикл работы устройства, 15Предложенное решение обеспечиваетодноименную полярность на электродах 3,б и 4, 5 в каждом из режимов работы устройства, что позволяет использовать для стабильного инициирования в заданном 20диапазоне рабочих напряжений всего дваблока инициирования и увеличить межэлектродные промежутки, прилежащие к элект-,родам 3 и б, Снабжение средствамиинициирования электродов, являющихся 25катодами, позволяет дополнительно снизить энергию, необходимую для инициирования,Кроме того, это позволяет исключитьтранспозицию проводников 13 и 14 токоподвода 15 и выполнить его в виде параллельных плоских шин с минимальнойиндуктивностью рассеивания, что обеспечивает минимальную величину падения напряжения на цепи закорачивания 35накопителя 19 и максимальную скорость нарастания тока в цепи индуктора 9 в режимеочистки,Сокращение периода времени протека ния силового тока через емкостной накопитель и меньшая необходимая для обработки энергия в каждом цикле существенно повышают ресурс устройства. При заданном ресурсе можно повысить энергию импульса в 45 каждом цикле, увеличивая производительность и расширяя технологические возможности устройства,Обеспечение очистки несъемной части корпуса камеры от частиц дробимого мате- риала без разъема и разгерметизации рабочей и вакуумной камер повышает качество продукта и производительность обработки. При дроблении радиоактивных и токсичных материалов отсутствует загрязнение окружающего устройство пространства.Формула изобретения 1, Устройство для дробления твердых материалов, содержащее герметичную камеру, установленный в ней с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси корпус рабочей камеры, закрепленную на внутренней его поверхности отбойную плиту и размещен н ые нап ротив последней .диафрагму и индуктор, соединенный с установленной снаружи на корпусе рабочей камеры парой силовых электродов, установленную на герметичной камере оппозитно последней вторую пару силовых электродов, подключенную бифилярным токоподводом к емкостному накопителю, соединенному с зарядной цепью, и блок инициирования, соединенный с одним из силовых электродов второй пары, отл и ча ю щее с я тем, что, с целью повышения производительности и качества дробления материалов, оно снабжено дополнительным блоком инициирования и третьей парой силовых электродов, установленных на герметичной камере соосно и оппозитно второй паре силовых электродов, при этом противолежащие силовые электроды второй и третьей пар соединены между собой дополнительным бифилярным токоподводом, а один из силовых электродов третьей пары соединен с дополнительным блоком инициирования.2,Устройствопо п,1,отл ича ю щеес я тем, что, с целью повышения ресурса работы, оно снабжено четвертой парой короткозамкнутых электродов, установленной на корпусе рабочей камеры соосно и оппозитно третьей паре силовых электродов,1734846 Король Редактор В,Данко ректо Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1767 ВНИИП Составитель В,ТарасоТехред М.Моргентал Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5