Коробова О.А., Елемес Д.Е.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск

Исследование теории грохочения на основе упруго – вязко – пластичные модели слоя материала на поверхности сита виброгрохота

В промышленности строительных материалов необходимой технологической стадией многих производственных процессов является сортировка. Сортировка может производиться по крупности, то есть величине зерен, по плотности зерен, по их магнитным свойствам и по некоторым другим признакам. При переработке каменных строительных материалов наибольшее значение имеет сортировка по крупности. Сортировка по крупности осуществляется механическим, гидравлическим или пневматическим способом

Основными факторы, влияющие на процесс грохочения является ряд факторов, определяющих скорость, с которой частицы проходят через сито грохота, можно разделить на две группы: – зависящие от исходного материала: насыпная плотность; форма кривой гранулометрической характеристики; форма частиц; поверхностная влажность; – зависящие от оборудования: поверхность грохочения; характеристика вибраций; угол наклона грохота; способ подачи материала. Большая часть опубликованной информации о работе сит и грохотов носит эмпирический характер, и хотя данные иногда противоречивы, относительное влияние на показатели процесса большинства параметров определено. Из факторов, связанных с исходным материалом, очевидно влияние насыпной плотности и формы частиц на производительность грохочения, причем последняя возрастает по мере увеличения насыпной плотности и приближения формы частиц к идеальной. Остановимся более подробно на влиянии влажности материала на грохочение.

Для грохочения имеет значение содержание внешней влаги, покрывающей пленкой поверхность зерен материала. Вода, находящаяся в порах и трещинах зерен, а также химически связанная, на грохочение не влияет.

Особенно сильно влияет влажность материала при грохочении его на ситах с мелкими отверстиями. Мелкие классы имеют наибольшую внешнюю влажность вследствие их большой удельной поверхности. Внешняя влага в материале вызывает слипание мелких частиц между собой, налипание их на крупные куски и замазывание отверстий сит вязким материалом. Кроме того, вода смачивает проволоки сита и может под действием сил поверхностного натяжения образовывать пленки, затягивающие отверстия. Все это препятствует расслоению материала по крупности на сите и затрудняет прохождение мелких зерен через отверстия, в результате чего они остаются в надрешетном продукте. При некотором предельном содержании влаги, зависящем от свойств материала и размера отверстий сита, эффективность грохочения резко падает. С увеличением влажности материала сверх этого предела подвижность зерен возрастает, и постепенно наступают условия для мокрого грохочения, т. е. грохочения материала с водой. Конкретно о влиянии влажности на грохочение данного материала можно судить только на основании экспериментальных работ.

Для возможности обеспечения необходимой влажности материала был проектирован виброгрохот со сложным возбуждением материала и гидрообмывкой. Посредством использования для сложного возбуждения материала специальные приспособления в виде элементов установленных на дополнительной упругой опоре и встроенными гидроэлементами через которые обеспечивается необходимая влажность материала, а также при необходимости гидроструйного доизмельчения увеличивается давление в гидролинии и дополнительные элементы выступают в виде гидроструйных насадок.

При исследовании и создании опытного образца гидромеханического приспособления, реализующего совместное воздействие на материал механического инструмента и высокоскоростной струи воды, доказывают, что область применения виброгрохотов, оснащенных такими приспособлениями, может значительно расширится. При этом износ поверхности сит и эффективность грохочения может быть снижена в среднем на 27...70 %, производительность грохочения повышена в 2 - 4 раза. Можно рассмотреть два основных направления использования гидроструйных приспособлений: создание и использование, во-первых, гидроимпульсных струй и, во-вторых, непрерывных струй воды высокого давления.

Выполненный комплекс теоретических исследований процесса доизмельчения материала в процессе грохочения с использованием различных способов их получения и средств формирования позволил установить, что наиболее эффективным гидроимпульсным приспособлением, обеспечивающим додробление и необходимую влажность материала, является инструмент, реализующего схему получения гидроимпульсной струи за счет внутреннего прерывания непрерывной струи воды при помощи конического наконечника.

Поставлена авторами данной работы задача на систематизацию зависимостей основы методики расчета, которая позволит проводить расчет: - разрушающее давление доизмельчения при заданном слое материала и содержания в нем материала большего размера, чем необходимый надрешетный продукт, при котором не будет происходить разрушение сортирующей поверхности; - гидравлической мощности, а также выбор источника воды высокого давления для заданной конструкции гидроимпульсного приспособления для оптимизации эффективности грохочения и основных параметров виброгрохочения.

Эффективность процесса грохочения непрерывной высокоскоростной струей воды при реализации комбинированного гидромеханического способа грохочения и доизмельчения в значительной мере определяется количеством подводимой гидравлической энергии. Поэтому повышение разрушающего эффекта, создаваемого струей воды, связано также и с повышением ее гидравлической мощности. При этом известно, что увеличивать гидравлическую мощность, подводимую к гидромеханическому исполнительному органу, при прочих равных условиях предпочтительнее за счет повышения давления высокоскоростной струи воды, чем за счет увеличения ее расхода, т.е. использовать в конструкции приспособления энергию струй воды высокого давления, без разрушающего эффекта для самого виброгрохота.

Для получения струй воды высокого давления использовалась гидравлическая станция высокого давления, реализующая принцип двухступенчатого сжатия воды. При этом в первой ступени сжатия применялся универсальный источник воды высокого давления, включающий в себя преобразователь давления воды, а также приводную насосную станцию, аккумулятор, фильтр очистки воды, подпиточный насос и электрический пульт управления, смонтированные на единой раме. Преобразователь давления второй ступени сжатия выполнен на базе одностороннего мультипликатора, в составной многослойном корпус которого с натягом запрессована гребешковая гильза, выполняющая роль бесконтактного уплотнения. При этом в зазор между гильзой и корпусом мультипликатора вводится вязкая запирающая жидкость.

При использовании схемы двухступенчатого сжатия воды преобразователь давления второй ступени сжатия может быть встроен в опору для приспособления создающего сложной возбуждение материала виброгрохота. В то же время при использовании этой схемы практически нет конструктивных ограничений для повышения давления. Это объясняется тем, что при такой схеме компоновки приспособления под высоким давлением работает лишь небольшое число элементов. Подвод воды высокого давления к опоре специального приспособления осуществляется посредством гидрораспределителя с гидросъемником.