Метод центробежно-ударного дробления, основанный на принципе «камень о металл», имеет давнюю историю. Его истоки восходят к 1877 году, когда Ц. Мелер в Германии получил первый патент на подобную конструкцию. Его амбициозная идея включала несколько стадий дробления в одном агрегате с использованием нескольких роторов на одном валу. Однако эта сложная схема не была реализована на практике и сегодня считается нецелесообразной из-за проблем с надежностью.
Конструктивные особенности и технические характеристики
В отличие от первоначальной идеи Мелера, все современные промышленные центробежно-ударные дробилки оснащены одним ускорителем (ротором).
Эволюция конструкции: от открытого ротора к самофутеровке
Однороторная схема с открытым ротором, оснащенным радиальными ребрами для разгона материала, была применена в дробилке Tornado компании WerCo Steel (США). Конструкция включала сварной ускоритель с распределительным конусом, цилиндрический корпус с легкосъемной крышкой на замках, загрузочный бункер и броневые плиты на внутренних стенках.
Аналогичные дробилки с открытым ротором производила и фирма Spokane Crusher (США). Для снижения износа и повышения эффективности в них использовались съемные ребра из специальных сталей, а броневые плиты устанавливались под прямым углом к потоку материала. Это минимизировало износ от скольжения и влияние рикошетов. Для реверсивных моделей применялись симметричные угловые плиты.
Прорыв: принцип самофутеровки от Barmac
Широкое распространение центробежно-ударных дробилок в 1980-х годах связано с появлением компании Barmac Associates (Новая Зеландия) и ее дробилки с вертикальным валом. Ключевым нововведением стал принцип самофутеровки для защиты ускорителя, что потребовало перехода на закрытую конструкцию ротора. Этот принцип теперь используется многими производителями.
Суть самофутеровки заключается в следующем: перед началом основной работы вращающийся ускоритель постепенно заполняется мелкозернистым материалом (например, песком). Этот материал формирует на разгонных лопатках прочный защитный слой, удерживаемый концевой лопаткой. Только после образования этого слоя начинается подача основного сырья, которое движется уже по защитной «подушке».
Участки ускорителя, не защищенные самофутеровкой (кромка загрузочного отверстия, кольцевые пластины, центральная зона), закрываются съемными износостойкими элементами из специальных марок чугуна с высокой твердостью и ударной вязкостью. К ним относятся распределительный конус (колпак), защищающий приводной вал, и подкладные листы, формирующие «берега» потока материала. Эта компоновка, впервые примененная в дробилках Barmac, стала классической для современных моделей, обеспечивая низкий износ и удобство обслуживания.
Ограничения подшипниковых опор и инновационное решение
Традиционные подшипниковые опорные узлы имели существенный недостаток: низкий ресурс и высокая чувствительность к ударным нагрузкам. Это не позволяло достигать высоких скоростей вылета материала (70-100 м/с), необходимых для эффективного дробления руд, при сохранении приемлемой крупности питания (40-70 мм). Производителям приходилось идти на компромисс: либо ограничивать размер кусков, либо снижать скорость. В результате такие дробилки имели ограничения по диаметру ротора (<1 м), скорости (60-70 м/с) и крупности питания (<60 мм), что вело к высокой степени циркуляции материала и не позволяло конкурировать с конусными дробилками или мельницами.
Воздушная опора: прорыв в производительности
Для преодоления этих ограничений специалисты ЗАО «Новые технологии» (Санкт-Петербург) разработали и применили воздушную опору. В этой системе ротор «парит» на воздушной подушке, создаваемой между двумя полусферами статора и ротора с помощью вентилятора. Это решение кардинально снизило чувствительность к дисбалансу и радиальным нагрузкам, позволив использовать ускорители большого диаметра и вращать их с гораздо более высокими скоростями. В результате удалось значительно повысить производительность, снизить износ рабочих органов за счет более плавного разгона материала и устранить ключевые недостатки подшипниковых систем.
Технические характеристики различных моделей центробежных дробилок могут существенно различаться. Например, производительность дробилки «Титан Д-125» варьируется от 150 т/ч при максимальном куске 60 мм до 220 т/ч при куске 70 мм, что подчеркивает важность правильного выбора параметров для конкретной задачи.
