1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28434
(51) B03B 5/00 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1105.1
(22) 21.08.2013
(45) 15.05.2014, бюл. №5
(72) Унасбеков Берикбай Акибаевич (KZ);
Сиваченко Леонид Александрович (KZ); Сиваченко
Татьяна Леонидовна (BY)
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Евразийский
национальный университет им. Л.Н. Гумилева"
Министерства образования и науки Республики
Казахстан
(56) Строительные машины. Справочник Т2. Под
ред. Баумана В.А., Лапира Ф.А.; М.
Машиностроение, 1977. с.77, рис.74
(54) ПРУЖИННЫЙ КЛАССИФИКАТОР
ЦЕМЕНТНОГО ШЛАМА
(57) Пружинный классификатор цементного шлама
относится к области производства цемента по
мокрому способу и предназначен для подготовки
цементного шлама к обжигу.
Задачей изобретения является упрощение
конструкции и повышение эффективности работы
классификатора. Для этого в пружинном
классификаторе, содержащем рабочую камеру с
патрубками для загрузки и выгрузки, рабочий орган
выполнен в виде цилиндрических пружин,
связанных с приводом возвратно-поступательного
перемещения, причем патрубок для выгрузки
соединен с всасывающей магистралью
центробежного насоса, а в нижней части рабочей
камеры установлено устройство для удаления
крупной фракции твердых частиц шлама.
Технический результат изобретения заключается
в повышении эффективности процесса
классификации и снижении энергетических затрат
на его проведение.
(19)KZ(13)A4(11)28434

2. 28434
2
Предлагаемое изобретение относится к области,
прежде всего, цементного производства и может
быть использовано на цементных заводах мокрого
способа производства для классификации сырьевого
или цементного шлама, а также для разделения по
крупности других жидкотекучих композиций -
шликеров, суспензий и других с преобладающим
содержанием мелких фракций.
Основным технологическим агрегатом для
домола шлама при производстве цемента является
короткая шаровая мельница [Бутт Ю.М. Технология
вяжущих веществ/ Ю.М. Бутт, С.Д. Окороков, М.М.
Сычев, В.В. Тимошев; М. Высшая школа. 1965-
619с., с.221]. Однако это энергоемкий и громоздкий
агрегат, эффективность его работы чрезвычайно
низкая, т.к. в шламе, особенно приготовленном на
меловой основе, уже содержится 50 - 95% частиц
нужного размера, а вести обработку в мельнице
нужно всего материала. Следовательно, такой
подход к организации процесса является тупиковым
и от него следует уходить.
Известен гидроциклон, содержащий корпус,
нижняя часть которого имеет форму конуса, а
верхняя - цилиндра. Исходный материал под
давлением подаётся тангенциально в
цилиндрическую часть и закручивается по
внутренней поверхности, расслаиваясь в поле
центробежных сил таким образом, что мелкая
фракция отбирается по центру цилиндрической
части, а крупная выходит через горловину корпуса
[Бауман В.А. Механическое оборудование
предприятий строительных материалов, изделий и
конструкций/ В.А. Бауман, Б.В. Клушанцев, В.Д.
Мартынов; М. Машиностроение, 1981. с.324, с.191-
192, рис.136].
Использование гидроциклонов для
классификации цементных шламов
малоэффективно. Это прежде всего связано с
условиями рабочего процесса этого аппарата,
который хорошо классифицирует подвижные
составы с достаточно близким по количеству
твердых компонентов разделяемых материалов.
Кроме того, при тонком разделении материалов, к
которым относится цементный шлам, необходимо
устанавливать батарею из нескольких
гидроциклонов, а это вызывает дополнительные
проблемы с организацией рабочего процесса.
Наиболее близким по технической сущности и
достигаемому результату к предлагаемому
изобретению является дуговой гидроклассификатор,
содержащий короб прямоугольного сечения,
изогнутый по дуге и снабженный колосниковым
ситом, элементы которого имеют между собой
щелевые зазоры. Разделение шлама происходит под
действием центробежных сил, создаваемых насосом
[Строительные машины. Справочник Т2. Под ред.
Баумана В.А., Лапира Ф.А.; М. Машиностроение,
1977. с.496, с.77, рис.74].
Работа дугового гидроклассификатора
сопряжена с целым рядом недостатков, заложенных
в его конструкции и принципе действия. Во-первых,
для обеспечения принудительного прохождения
твердых частиц шлама через щелевые зазоры
необходимо создание значительного напорного
давления и, соответственно, большой мощности на
привод насоса, во-вторых, щелевые зазоры по мере
износа увеличиваются, что приводит к проскоку
крупных частиц, нежелательных по условиям
технологического процесса, в-третьих,
обслуживание и замена колосниковых сит
трудоемкая операция, а в условиях
крупнотоннажных производств это чревато
простоями.
В качестве дополнительных доводов о
недостаточно эффективной работе дугового
гидроклассификатора можно привести отсутствие в
системе механизмов тиксотропного разжижения,
облегчающее прохождение частиц через сито
вследствие повышения подвижности шлама, а также
неизбежный проскок вдоль поверхности сита
крупных частиц, которые движутся по колосникам.
Таким образом, приведенные доводы дают
основание полагать, что данная конструкция
обладает целым рядом существенных недостатков.
Задачей предлагаемого изобретения является
упрощение конструкции и повышение
эффективности работы классификатора цементного
шлама.
Техническая гипотеза решения поставленной
задачи основана на создании такого механизма
разделения твердых частиц шлама, когда
просеивающая поверхность совершает интенсивные
виброколебания, разжижающие смесь и
облегчающие движение нужной фракции через
рабочие зоны, причем отбор целевой части продукта
производится под разряжением, а отбиваемые
вибрирующими поверхностями крупные частицы
поступают под действием сил гравитации в сборник
из которого удаляются механически.
Поставленная задача решается тем, что в
пружинном классификаторе цементного шлама,
содержащем рабочую камеру с патрубками для
загрузки и выгрузки, рабочий орган и привод,
согласно изобретению, рабочий орган выполнен по
меньшей мере из одной цилиндрической пружины,
один конец которой неподвижно связан с патрубком
для выгрузки, а второй с приводом возвратно-
поступательного перемещения, причем патрубок
для выгрузки целевого продукта соединен с
всасывающей магистралью центробежного насоса, а
в нижней части рабочей камеры установлено
устройство для удаления крупной фракции твердых
частиц шлама.
В дополнительных признаках изобретения,
направленных на более полную реализацию
возможностей пружинного классификатора,
предусмотрено, что рабочий орган выполнен из
набора параллельно расположенных между собой
цилиндрических пружин, установленных
вертикально и связанных с приводом в виде
дебалансного вибратора. Кроме того, рабочие
органы могут быть выполнены в виде пружин
сжатия или растяжения с прямоугольным сечением
витков, а устройство для удаления крупной фракции
выполнено в виде ячейкового питателя.

3. 28434
3
Выполнение рабочего органа в виде
цилиндрических пружин позволяет создать
периодически изменяющиеся зазоры между
смежными витками, верхний предел которых
настроен на пропускание максимально допустимых
по крупности частиц. Интенсивное колебание
витков возбуждает колебание значительного объема
шлама, который становится более подвижным и
легко проходит между витками рабочего органа.
Этому в значительной степени способствует
создаваемое насосом разрежение и затягивание
шлама в его всасывающую магистраль. Выполнение
рабочего органа из набора нескольких пружин
необходимо для получения требуемой
производительности агрегата.
Создание определенного разрежения в рабочей
камере делает возможным уйти от выполнения в
классификаторе сложных и ответственных
уплотнений. За счет активной вибрации рабочих
элементов, крупные частицы не забивают зазоры
между витками, а отбиваются и под действием
гравитационных сил постепенно оседают в нижнюю
часть камеры, чему способствует вертикальная
установка пружин.
Наличие в конструкции устройства для удаления
крупной фракции делает работу классификатора
стабильной технологически и эффективной с
максимальным выходом целевой фракции.
Ячейковый питатель для этих фракций подходит
наилучшим образом.
Нельзя обойти стороной возможность
пружинных рабочих органов производить домол
частиц шлама между соударяющимися витками
пружин, что успешно реализует привод в виде
дебалансного вибратора. В пользу его применения
свидетельствует низкая энергоемкость процесса,
простота конструкции и высокая интенсивность
создаваемой вибрации.
Неизбежный износ витков цилиндрических
пружин не представляет угрозы для работы
классификатора. Деформационная способность
пружин позволяет путем их поджатая регулировать
границу разделения, что очень просто делается в
процессе эксплуатации и существенно увеличивает
ресурс их работы.
Процесс классификации шлама в равной степени
можно организовать на основе как пружин сжатия,
так и растяжения, а вот профиль поперечного
сечения витков пружин лучше прямоугольный, т.к.
их плоские поверхности наилучшим образом
пригодны для осуществления механизмов
процеживания и диспергирования.
Признаки, введенные в отличительную часть
формулы изобретения являются новыми и в полной
мере служат достижению поставленных задач. Они
не имеются ни у выявленных аналогов, ни у
прототипа и поэтому могут претендовать на
признание их юридически изобретением.
Сущность изобретения поясняется графическими
материалами. На фиг.1 представлена
принципиальная схема пружинного классификатора,
на фиг.2 - вариант выполнения рабочего органа из
нескольких пружин, вид в плане.
Пружинный классификатор цементного шлама
содержит рабочую камеру 1 с патрубками для
загрузки 2 и выгрузки 3, рабочий орган 4 и привод 5
в виде дебалансного вибратора через шток 6,
движущийся в направляющей 7 и через планку 8
передающий возвратно - поступательные
перемещения пружинному рабочему органу 4. Для
удаления из агрегата крупной фракции шлама в
нижней части рабочей камеры 1 предусмотрен
ячейковый питатель 9 и выпускной патрубок 10.
Рабочий орган 4 может собираться из нескольких
параллельно установленных пружин 11.
Рабочий процесс пружинного классификатора
осуществляется следующим образом. Включается
дебалансный вибратор 5 и через шток 6,
движущийся в направляющей 7, и планку 8
приводит в высокочастотные возвратно -
поступательные перемещения, точнее колебания
пружинный рабочий орган 4. Через загрузочный
патрубок 2 в рабочую камеру 1 подается грубый
шлам, подлежащий классификации. Нужная по
условиям технологии фракция под действием
вибрации пружинного рабочего органа 4 и
создаваемого разрежения поступает в его
внутреннюю полость и далее через выгрузочный
патрубок 3 отводится из аппарата в виде готового
для последующего технологического применения
продукта.
Крупная фракция, содержащаяся в шламе и не
способная пройти через зазоры между витками
пружинного рабочего органа 4, которые выбраны
исходя из условий прохождения частиц только
заданного размера, под влиянием вибрации
отбиваются от рабочего органа и постепенно
оседают в нижней части рабочей камеры 1.
Скапливающийся таким образом остаток удаляется
из агрегата ячейковым питателем 9 и через
выпускной патрубок 10 поступает на домол. Нужная
производительность классификатора обеспечивается
набором параллельно установленных между собой
пружин 11. По мере износа межвитковых
поверхностей рабочего органа 4 витки поджимаются
друг к другу и компенсируют износ.
Использование предлагаемого изобретения в
сравнении с известными устройствами
аналогичного назначения позволяет решить целый
ряд задач. Прежде всего, необходимо отметить
технологическую составляющую. Цементный шлам
характеризуется высокой адгезионной
способностью, т.е. налипанием, что в новой
конструкции устраняется вибрацией рабочих
органов которые дополнительно решают задачи
стабильного выдерживания заданной границы
разделения.
Эксплуатационные вопросы решаются способом
организации процесса классификации, т.е. работой
просеивающего элемента конструкции, а это
упрощение уплотнений, уменьшения трудоемкости
обслуживания и ремонта, повышение ресурса
наработки рабочих органов.
Снижение энергоемкости процесса по сравнению
с действующими агрегатами реализуется на основе
концепции минимизации потерь на трение внутри

4. 28434
4
рабочего пространства, когда не требуется создавать
большие давления и придавать материалу высокие
скорости движения. Это достигается применением
методов технологической вибротехники.
Предлагаемая конструкция пружинного
классификатора обладает несомненной простотой,
технологической и энергетической эффективностью,
имеет достаточные конкурентные преимущества по
сравнению с аналогичным оборудованием и может
найти практическое применение.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Пружинный классификатор цементного
шлама, содержащий рабочую камеру с патрубками
для загрузки и выгрузки, рабочий орган и привод,
отличающийся тем, что рабочий орган выполнен
по меньшей мере из одной цилиндрической
пружины, один конец которой неподвижно связан с
патрубком для выгрузки, а второй с приводом
возвратно- поступательного перемещения, причем
патрубок для выгрузки целевого продукта соединен
с всасывающей магистралью центробежного насоса,
а в нижней части рабочей камеры установлено
устройство для удаления крупной фракции твердых
частиц шлама.
2. Пружинный классификатор цементного шлама
по п.1, отличающийся тем, что рабочий орган
выполнен из набора параллельно расположенных
между собой цилиндрических пружин, связанных с
приводом.
3. Пружинный классификатор цементного шлама
по п.п.1,2, отличающийся тем, что рабочие органы
выполнены в виде пружин сжатия.
4. Пружинный классификатор цементного шлама
по п.п.3, отличающийся тем, что, что рабочие
органы выполнены в виде пружин растяжения.
5. Пружинный классификатор цементного шлама
по п.п.1-4, отличающийся тем, что рабочий орган
выполнен из пружин с прямоугольным сечением
витков.
6. Пружинный классификатор цементного шлама
по п.1, отличающийся тем, что устройство для
удаления крупной фракции выполнено в виде
ячейкового питателя.
7. Пружинный классификатор цементного шлама
по п.п.1,2, отличающийся тем, что пружинные
элементы установлены вертикально.
8. Пружинный классификатор цементного шлама
по п.п.1, отличающийся тем, что привод выполнен
в виде дебалансного вибратора.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч