RU114875U1

RU114875U1 - MILLING AND MIXING UNIT WITH AUTOMATIC BALANCING

Info

Publication number: RU114875U1
Application number: RU2011144546/13U
Authority: RU
Inventors: Василий Григорьевич Рубанов; Владимир Семенович Севостьянов; Владимир Иванович Уральский; Андрей Александрович Стативко; Дмитрий Александрович Бушуев; Станислав Андреевич Стативко
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2012-04-20

Abstract

Помольно-смесительный агрегат, включающий станину, закрепленные на ней вертикальные колонки с ползунами, прямоугольную раму, несущую три помольные камеры и соединенную шарнирно с ползунами и эксцентриковым валом, установленным с возможностью вращения в опорных стойках и снабженным с двух сторон противовесами, отличающийся тем, что агрегат содержит два модуля перемещений противовесов, каждый из которых помещен в корпус и включает две направляющие, жестко установленные в поперечных отверстиях эксцентрикового вала, размещенный на них противовес, имеющий центральное отверстие со встроенной в него гайкой, и исполнительный механизм постоянной скорости, установленный на поперечной штанге с противоположной стороны противовеса, связывающей направляющие, и соединенный через компенсирующую муфту с ходовым винтом, а также датчик положения противовеса, конечные выключатели и токосъемные кольца, при этом агрегат снабжен блоком управления, связанным с модулями перемещения противовесов и содержащим контактирующие с токосъемными кольцами щеточные контакты, соединенные с блоком питания, трехпозиционным реле и через модуль ввода с контроллером, который, в свою очередь, связан с блоком питания, с трехпозиционным реле через модуль вывода и через модуль ввода с датчиком вибрации, контактирующим с одной из опорных стоек. A grinding and mixing unit, which includes a frame, vertical columns with sliders fixed on it, a rectangular frame carrying three grinding chambers and pivotally connected to sliders and an eccentric shaft mounted for rotation in support racks and equipped with counterweights on both sides, characterized in that the unit contains two modules for displacement of counterweights, each of which is placed in a housing and includes two guides rigidly mounted in the transverse holes of the eccentric shaft, a counterweight placed on them, having a central hole with a nut built into it, and a constant speed actuator mounted on the transverse rod on the opposite side of the counterweight, connecting the guides, and connected through a compensating coupling with a lead screw, as well as a counterweight position sensor, limit switches and slip rings, while the unit is equipped with a control unit associated with the counterweight movement modules and containing Brush contacts closing with slip rings, connected to the power supply, a three-position relay and through an input module with a controller, which, in turn, is connected to a power supply, to a three-position relay through an output module and through an input module with a vibration sensor in contact with one of the support posts.

Description

Полезная модель относится к устройствам для измельчения различных материалов и может быть использована в строительной, химической и других отраслях промышленности.The utility model relates to devices for grinding various materials and can be used in the construction, chemical and other industries.

Известна центробежная мельница по патенту РФ №2183991, В02С 17/08, авторов Денисова М.Г., Березняка В.М., Носикова Г.М., Ляхова Н.З., опубликованного 27.06.2002. Центробежная мельница содержит платформу, трубные помольные камеры с загрузочными и разгрузочными горловинами, жестко закрепленные на водилах, свободно соединенных с эксцентриковым шейками приводного вала. Водила мельницы выполнены в виде одноуровневых площадок для крепления трубных помольных камер.Known centrifugal mill according to the patent of the Russian Federation No. 2183991, VCO 17/08, authors Denisova MG, Bereznyak VM, Nosikova GM, Lyakhova N.Z., published on 06.27.2002. The centrifugal mill contains a platform, pipe grinding chambers with loading and unloading necks, rigidly mounted on carriers, freely connected to the eccentric necks of the drive shaft. The drove mills are made in the form of single-level platforms for attaching pipe grinding chambers.

Недостатком мельницы является недостаточная эффективность измельчения, сложность монтажа, а так же отсутствие возможности балансировки мельницы в процессе ее работы.The disadvantage of the mill is the insufficient grinding efficiency, the complexity of installation, as well as the lack of the ability to balance the mill during its operation.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является помольно-смесительный агрегат по патенту РФ №2277973, В02С 17/08, авторов Гридчина A.M., Лесовика B.C., Севостьянова B.C., Уральского В.И., Синицы Е.В.. The closest technical solution selected as a prototype is the grinding and mixing unit according to the patent of the Russian Federation No. 2277973, B02C 17/08, authors Gridchina A.M., Lesovik B.C., Sevostyanov B.C., Uralsky V.I., Sinitsa E.V.

Помольно-смесительный агрегат содержит станину с вертикальными направляющими, на которых подвижно установлены ползуны, связанные с плоской рамой. На раме размещены три помольные камеры, и рама связана с эксцентриковым валом. Эксцентриковый вал установлен посредством опор в опорных стойках и с двух сторон снабжен противовесами. Противовесы выполнены с возможностью ручного перемещения и установки в нужное положение.The grinding and mixing unit contains a bed with vertical guides on which sliders connected to a flat frame are movably mounted. Three grinding chambers are placed on the frame, and the frame is connected to an eccentric shaft. The eccentric shaft is mounted by means of supports in the support posts and is equipped with counterweights on both sides. Counterweights are made with the possibility of manual movement and installation in the desired position.

С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность конструктивных признаков прототипа: помольно-смесительный агрегат включающий станину, закрепленные на ней вертикальные колонки с ползунами, прямоугольную раму несущую три помольные камеры и соединенную шарнирно с ползунами и эксцентриковым валом, установленным с возможностью вращения в опорных стойках и снабженным с двух сторон противовесами.With the essential features of the utility model, the following set of design features of the prototype coincides: a grinding and mixing unit including a bed, vertical columns with sliders mounted on it, a rectangular frame carrying three grinding chambers and pivotally connected with sliders and an eccentric shaft mounted for rotation in support racks and equipped with balances on both sides.

Недостатками прототипа является большое потребление энергии при работе агрегата, а так же невозможность получения высокой производительности.The disadvantages of the prototype is the high energy consumption during operation of the unit, as well as the inability to obtain high performance.

Указанные недостатки связаны с тем, что для обеспечения динамической устойчивости помольно-смесительного агрегата в процессе помола необходимо останавливать агрегат, вручную перемещать противовесы, закреплять их и затем возобновлять процесс помола, что занимает много времени и отрицательно сказывается на производительности.These disadvantages are related to the fact that to ensure the dynamic stability of the grinding and mixing unit during the grinding process, it is necessary to stop the unit, manually move the balances, fix them and then resume the grinding process, which takes a lot of time and negatively affects productivity.

Повышенное потребление электроэнергии помольно-смесительного агрегата связано с большими пусковыми токами электродвигателя.The increased energy consumption of the grinding and mixing unit is associated with high starting currents of the electric motor.

Сущность полезной модели заключается в том, что помольно-смесительный агрегат включает станину, закрепленные на ней вертикальные колонки с ползунами, прямоугольную раму, несущую три помольные камеры и соединенную шарнирно с ползунами и эксцентриковым валом, установленным с возможностью вращения в опорных стойках и снабженным с двух сторон противовесами. Агрегат содержит два модуля перемещений противовесов, каждый из которых помещен в корпус и включает две направляющие, жестко установленные в поперечных отверстиях эксцентрикового вала, размещенный на них противовес, имеющий центральное отверстие со встроенной в него гайкой, и исполнительный механизм постоянной скорости, установленный на поперечной штанге, с противоположной стороны противовеса, связывающей направляющие и соединенный через компенсирующую муфту с ходовым винтом, а так же датчик положения противовеса, конечные выключатели и токосъемные кольца. При этом агрегат снабжен блоком управления, связанным с модулями перемещения противовесов, и содержащим контактирующие с токосъемными кольцами щеточные контакты, соединенные с блоком питания, трехпозиционным реле и, через модуль ввода, с контроллером, который в свою очередь связан с блоком питания, с трехпозиционным реле через модуль вывода и, через модуль ввода, с датчиком вибрации, контактирующим с одной из опорных стоек.The essence of the utility model lies in the fact that the grinding and mixing unit includes a bed, vertical columns with sliders mounted on it, a rectangular frame carrying three grinding chambers and pivotally connected with sliders and an eccentric shaft mounted for rotation in the supporting posts and equipped with two sides of the balances. The unit contains two modules for moving the counterweights, each of which is placed in the housing and includes two guides rigidly installed in the transverse holes of the eccentric shaft, a counterweight placed on them, having a central hole with a nut built into it, and an actuator of constant speed mounted on the transverse rod , on the opposite side of the counterweight, connecting the guides and connected through a compensating sleeve to the spindle, as well as the counterweight position sensor, the end switches off and whether the slip rings. At the same time, the unit is equipped with a control unit connected to the balances of the balances and containing brush contacts in contact with the collector rings connected to the power supply, three-position relay and, through the input module, with the controller, which in turn is connected to the power supply, with three-position relay through the output module and, through the input module, with a vibration sensor in contact with one of the support legs.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание помольно-смесительного агрегата с высокой производительностью и низкой энергоемкостью, за счет технического эффекта выражающегося в обеспечении перемещения противовесов в ходе технологического процесса помола для автоматической балансировки агрегата.The task to which the utility model is directed is the creation of a grinding and mixing unit with high performance and low energy consumption, due to the technical effect expressed in ensuring the movement of the balances during the grinding process for automatic balancing of the unit.

Поставленная задача решается за счет снабжения помольно-смесительного агрегата двумя модулями перемещений противовесов, каждый из которых помещен в корпус и включает две направляющие, жестко установленные в поперечных отверстиях эксцентрикового вала, размещенный на них противовес, имеющий центральное отверстие со встроенной в него гайкой, и исполнительный механизм постоянной скорости, установленный на поперечной штанге, с противоположной стороны противовеса, связывающей направляющие, и соединенный через компенсирующую муфту с ходовым винтом, а так же датчик положения противовеса, конечные выключатели и токосъемные кольца, при этом агрегат снабжен блоком управления, связанным с модулями перемещения противовесов и содержащим контактирующие с токосъемными кольцами щеточные контакты, соединенные с блоком питания, трехпозиционным реле и, через модуль ввода, с контроллером, который в свою очередь связан с блоком питания, с трехпозиционным реле через модуль вывода и, через модуль ввода, с датчиком вибрации, контактирующим с одной из опорных стоек.The problem is solved by supplying the grinding and mixing unit with two modules for moving the counterweights, each of which is placed in the housing and includes two guides rigidly mounted in the transverse holes of the eccentric shaft, a counterweight placed on them, having a central hole with a nut built into it, and an executive constant speed mechanism mounted on a transverse rod, on the opposite side of the counterweight connecting the guides, and connected through the expansion joint to the running with a screw, as well as a counterweight position sensor, limit switches and slip rings, the unit is equipped with a control unit connected to the counterbalance movement modules and containing brush contacts in contact with the slip rings connected to the power supply, a three-position relay and, through the input module, with the controller, which in turn is connected to the power supply, with a three-position relay through the output module and, through the input module, with a vibration sensor in contact with one of the support posts.

Возможность автоматической балансировки агрегата обеспечивается наличием в его конструкции модулей перемещения противовесов и блока управления.The possibility of automatic balancing of the unit is ensured by the presence in its design of the modules for moving the balances and the control unit.

Снабжение помольно-смесительного агрегата модулями перемещения противовесов дает возможность автоматического перемещения противовесов для обеспечения динамической устойчивости агрегата без его остановки. Применение в модулях исполнительных механизмов постоянной скорости обеспечивает простоту управления за счет отсутствия контроля скорости вращения, что в совокупности позволяет значительно повысить производительность.The supply of the grinding and mixing unit with the modules for moving the balances makes it possible to automatically move the balances to ensure the dynamic stability of the unit without stopping it. The use of constant speed in the actuator modules ensures ease of control due to the lack of control of rotation speed, which together can significantly increase productivity.

Управление модулями перемещения противовесов осуществляется блоком управления. Он обеспечивает своевременную реакцию на изменение вибрации помольно-смесительного агрегата, например, из-за изменения массы загруженного материала, и подачу питания нужной полярности на исполнительные механизмы посредством трехпозиционного реле и блока питания, что обеспечивает непрерывный режим работы агрегата и ведет к снижению энергоемкости.The control modules of the movement of the balances is carried out by the control unit. It provides a timely response to changes in vibration of the grinding and mixing unit, for example, due to a change in the mass of the loaded material, and power supply of the required polarity to the actuators by means of a three-position relay and power supply unit, which ensures continuous operation of the unit and reduces energy consumption.

Предлагаемая конструкция помольно-смесительного агрегата поясняется графическим материалом.The proposed design of the grinding and mixing unit is illustrated by graphic material.

На фиг.1 представлен продольный разрез помольно-смесительного агрегата (общий вид), на фиг.2 представлен фрагмент помольно- смесительного агрегата с модулями перемещения противовесов и блоком управления.Figure 1 shows a longitudinal section of the grinding and mixing unit (general view), figure 2 shows a fragment of the grinding and mixing unit with modules for moving the balances and the control unit.

Помольно-смесительный агрегат содержит станину 1 с жестко закрепленными на ней вертикальными колонками 2. На вершинах колонок 2 через ползуны 3 установлена подвижная прямоугольная плоская рама 4, на которой смонтированы три помольные камеры 5. Помольные камеры 5' связаны между собой соединительными патрубками 6, а загрузка и выгрузка материала производится соответственно через загрузочный 7 и разгрузочный 8 патрубки.The grinding and mixing unit contains a bed 1 with vertical columns rigidly fixed on it 2. At the tops of the columns 2, through the sliders 3, a movable rectangular flat frame 4 is mounted on which three grinding chambers are mounted 5. The grinding chambers 5 'are connected by connecting pipes 6, and loading and unloading of material is carried out respectively through loading 7 and unloading 8 pipes.

В конструкцию помольно-смесительного агрегата входит эксцентриковый вал 9, размещенный в опорных стойках 10, с возможностью вращения, и жестко соединенный с прямоугольной рамой 4. На эксцентриковом валу 9 с двух сторон установлены модули 11 перемещения противовесов 12. Каждый из модулей 11 помещен в защитный корпус 13 и включает две направляющие 14 (например, цилиндрические), жестко закрепленные в поперечных отверстиях эксцентрикового вала 9 и связанные между собой с двух сторон поперечными штангами 15.The design of the grinding and mixing unit includes an eccentric shaft 9, which is rotatably mounted in the support posts 10, and is rigidly connected to a rectangular frame 4. On the eccentric shaft 9, the counterbalance movement modules 11 are installed on both sides 12. Each of the modules 11 is placed in a protective the housing 13 and includes two guides 14 (for example, cylindrical), rigidly fixed in the transverse holes of the eccentric shaft 9 and interconnected on both sides by transverse rods 15.

С одной стороны на направляющих 14 подвижно установлен противовес 12 (фиг.2), имеющий центральное отверстие, в которое встроена гайка 16 передачи «винт-гайка». С другой стороны направляющих, на поперечной штанге 15 закреплен исполнительный механизм 17 постоянной скорости, что обеспечивает простоту управления за счет отсутствия контроля скорости вращения. Исполнительный механизм 17 связан через компенсирующую муфту 18 с ходовым винтом 19 передачи «винт-гайка». Ходовой винт 19, проходящий через поперечное отверстие эксцентрикового вала 9, контактирует с гайкой 16 и имеет опору на поперечной штанге 15. Таким образом, обеспечивается возможность перемещения противовеса 12 по направляющим 14. Для ограничения длины перемещения противовеса 12 служат два концевых выключателя 20, встроенные в силиконовые ограничители хода, связанные с токосъемными кольцами 21, размещенными на эксцентриковом валу 9 и изолированные от «тела» вала, а для определения положения противовеса 12 установлен датчик 22 положения противовеса, который также связан с токосъемными кольцами 21.On the one hand, a counterweight 12 (Fig. 2) is movably mounted on the rails 14, having a central hole in which a screw-nut transmission nut 16 is integrated. On the other hand of the guides, an actuator 17 of constant speed is fixed on the transverse rod 15, which ensures ease of control due to the lack of control of the rotation speed. The actuator 17 is connected via a compensating clutch 18 to the screw-nut transmission lead screw 19. The lead screw 19 passing through the transverse bore of the eccentric shaft 9 is in contact with the nut 16 and is supported on the transverse rod 15. In this way, the counterweight 12 can be moved along the guides 14. To limit the length of the counterweight 12, two limit switches 20 are integrated in silicone limiters associated with the slip rings 21 located on the eccentric shaft 9 and isolated from the "body" of the shaft, and to determine the position of the counterweight 12 mounted sensor 22 position counter meat, which is also connected with the slip rings 21.

Для осуществления автоматической балансировки в помольно-смесительном агрегате включен блок управления, связанный с эксцентриковым валом 9 через датчик вибрации 23 (ДВ), установленный на одной из опорных стоек 10.For automatic balancing in the grinding and mixing unit, a control unit is connected, connected to the eccentric shaft 9 through a vibration sensor 23 (LW), mounted on one of the support posts 10.

Датчик вибрации 23 соединен через модуль ввода с контроллером 24 для передачи ему сигнала, пропорционального уровню вибраций, возникающих при работе помольно-смесительного агрегата. Информация о месте расположения противовеса 12 в каждый момент времени передается в контроллер 24 так же через модуль ввода от щеточных контактов 25, контактирующих с токосъемными кольцами 21, связанными, в свою очередь, с датчиком 22 положения противовеса.The vibration sensor 23 is connected via an input module to the controller 24 to transmit a signal proportional to the level of vibration that occurs during operation of the grinding and mixing unit. Information about the location of the counterweight 12 at each moment of time is transmitted to the controller 24 through the input module from the brush contacts 25 in contact with the collector rings 21, which, in turn, are connected to the counterweight position sensor 22.

Через модуль вывода контроллер 24 соединен с трехпозиционным реле 26 (ТР), которое связано через токосъемные кольца 21 с исполнительным механизмом 17. Для энергоснабжения всех потребителей тока (ДВ, ТР, контроллера 24, исполнительного механизма 17) служит блок питания 27 (БП).Through the output module, the controller 24 is connected to a three-position relay 26 (TP), which is connected through the collector rings 21 to the actuator 17. For power supply to all current consumers (LW, TP, controller 24, actuator 17), a power supply 27 (PSU) is used.

Помольно-смесительный агрегат работает следующим образом.The grinding and mixing unit operates as follows.

Через загрузочный патрубок 7 засыпается исходный материал, например, кварцитопесчаник, включается привод вращения (на чертежах не показан) эксцентрикового вала 9, установленного в опорных стойках 10, закрепленных на станине 1. За счет конструкции эксцентрикового вала 9, его жесткой связи с рамой 4 и связи рамы 4 с подвижными ползунами 3, размещенными на вертикальных колонках 2, она совместно с закрепленными на ней помольными камерами 5 совершает сложное пространственное движение. В помольных камерах 5 находятся мелющие тела, (например, шарики), которые осуществляют процесс помола материала. Из верхней помольной камеры 5 материал по соединительным патрубкам 6 перемещается в среднюю, а затем в нижнюю помольную камеры и через разгрузочный патрубок 8 удаляется из помольно-смесительного агрегата.The feed material 7, for example, quartzite sandstone, is poured through the loading pipe 7, the rotation drive (not shown) of the eccentric shaft 9, mounted in the support posts 10, mounted on the frame 1, is turned on. Due to the design of the eccentric shaft 9, it is rigidly connected to the frame 4 and connection of the frame 4 with the movable sliders 3 placed on the vertical columns 2, it, together with the grinding chambers 5 mounted on it, makes a complex spatial movement. In the grinding chambers 5 there are grinding bodies (for example, balls) that carry out the grinding process of the material. From the upper grinding chamber 5, the material through the connecting nozzles 6 is moved to the middle, and then to the lower grinding chamber and through the discharge pipe 8 is removed from the grinding and mixing unit.

В процессе работы помольно-смесительного агрегата и перетекания материала из камеры в камеру дисбаланс агрегата может повышаться, что вызывает дополнительные вибрации, вследствие изменения положения центра масс и коэффициента загрузки материала, а также при выборе другого режима помола, что отрицательно сказывается на работе агрегата и, в конечном счете, на качестве обработанного материала. Для уменьшения влияния дисбаланса в помольно-смесительный агрегат введены модули 11 перемещения противовесов, заключенные в защитные корпуса 13, т.к. работа помольно-смесительного агрегата осуществляется в запыленных условиях. На одной из опорных стоек 10 закреплен датчик 23 вибрации, с которого снимается сигнал, пропорциональный уровню вибрации. Этот сигнал передается на контроллер 24. На контроллер 24 через токосъемные кольца 21 и соответствующие щеточные контакты 25 также поступает информация с датчика 22 положения противовеса о расстоянии, на котором находится противовес 12. Полученные данные обрабатываются контроллером 24, где в соответствии с алгоритмом слежения с использованием статической характеристики объекта управления (зависимость «положение противовеса - амплитуда вибрации») формируется управляющее воздействие, направленное на уменьшение уровня вибрации, подаваемое на вход трехпозиционного реле 26 с выхода контроллера 24 с помощью модуля вывода. Трехпозиционное реле 26 в соответствии с управляющим воздействием коммутирует на исполнительный механизм 17 напряжение с блока питания 27 нужной (необходимой) полярности, что влечет за собой включение исполнительного механизма 17 через соответствующие щеточные контакты 25 и обеспечивает поступательное движение (перемещение) противовесов 12 по направляющим 14. Поступательное движение передается на противовес 12 от исполнительного механизма 17 через компенсирующую муфту 18, ходовой винт 19 и гайку 16, встроенную в центральное отверстие противовеса 12. Если управляющее воздействие, подаваемое на трехпозиционное реле 26, больше нуля, то противовесы 12 перемещаются в одном направлении. Если управляющее воздействие меньше нуля, то противовесы 12 перемещаются в противоположном направлении. При нахождении уровня управляющего воздействия с контроллера 24 в зоне нечувствительности трехпозиционного реле 26 исполнительный механизм 17 не включается.During the operation of the grinding and mixing unit and the flow of material from the chamber to the chamber, the imbalance of the unit can increase, which causes additional vibrations due to a change in the position of the center of mass and load factor of the material, as well as when choosing another grinding mode, which negatively affects the operation of the unit and, ultimately on the quality of the processed material. To reduce the effect of imbalance in the grinding and mixing unit introduced modules 11 of the movement of the balances, enclosed in a protective housing 13, because the work of the grinding and mixing unit is carried out in dusty conditions. A vibration sensor 23 is fixed on one of the support posts 10, from which a signal is proportional to the level of vibration. This signal is transmitted to the controller 24. The controller 24 also receives information from the counterweight position sensor 22 about the distance at which the counterweight 12 is located through the collector rings 21 and the corresponding brush contacts 25. The received data is processed by the controller 24, where, in accordance with the tracking algorithm using static characteristics of the control object (the dependence "the position of the counterweight - the amplitude of the vibration") is formed by the control action aimed at reducing the level of vibration supplied to the input of the three-position relay 26 from the output of the controller 24 using the output module. The three-position relay 26, in accordance with the control action, switches the voltage from the power supply unit 27 of the required (necessary) polarity to the actuator 17, which entails the activation of the actuator 17 through the corresponding brush contacts 25 and provides translational movement (movement) of the balances 12 along the guides 14. The translational movement is transmitted to the counterweight 12 from the actuator 17 through the compensating clutch 18, the threaded spindle 19 and the nut 16, built into the Central hole of the counterweight and 12. If the control action applied to the three-position relay 26 is greater than zero, then the balances 12 move in one direction. If the control action is less than zero, then the balances 12 move in the opposite direction. When the level of control action from the controller 24 is in the dead zone of the three-position relay 26, the actuator 17 does not turn on.

Claims

The grinding and mixing unit, including the bed, vertical columns mounted on it with sliders, a rectangular frame carrying three grinding chambers and pivotally connected to the sliders and an eccentric shaft mounted for rotation in the supporting posts and equipped with counterweights on both sides, characterized in that the unit contains two modules for moving the counterweights, each of which is placed in the housing and includes two guides rigidly mounted in the transverse holes of the eccentric shaft, placed on them a counterweight having a central hole with a nut built into it and a constant-speed actuator mounted on a transverse rod on the opposite side of the counterweight connecting the guides and connected via a compensating sleeve to the spindle, as well as a counterweight position sensor, limit switches and slip rings, the unit is equipped with a control unit associated with the balances of the balances and containing brush contacts in contact with the collector rings connected to the block supply, and three-position switch via the input module to the controller, which in turn is connected with a power supply, a three-position switch via the output module and input module through a vibration sensor, in contact with one of the pedestals.