ВАЛЬЦОВЫЙ ПРЕСС С ДВУМЯ ПОДВИЖНЫМИ ВАЛКАМИ
ROLLER PRESS WITH TWO MOVING ROLLS

Изобретение имеет отношение к вальцовому прессу для уплотнения или прессования гранулированных материалов, имеет два подвижных валка, разделенные межвалковым зазором, при этом валки, соответственно, установлены с возможностью вращения в станине за счет вала и движутся в противоположных направлениях. Валы подвижных валков закреплены в корпусах подшипников, смонтированных подвижно на станине. Соответственно, два корпуса подшипников для различных валков, установленные на одной стороне валков, связаны между собой посредством, по крайней мере, одного пресс-цилиндра, имеющего минимум две рабочие камеры. Кроме того, данное изобретение имеет отношение к способу центрирования подвижных валков в вальцовом прессе вышеупомянутого типа.
В вальцовых прессах для уплотнения или прессования гранулированных материалов для центрирования валки, как правило, удерживаются в необходимом положении с помощью крупногабаритных гидравлических приводов. Это делается, во-первых, для поддержания давления в межвалковом зазоре, а, во-вторых, для того, чтобы в результате центрирования поверхность валков обеспечивала параллельность ограничителя межвалкового зазора. В процессе центрирования гидравлические приводы работают с большим усилием для обеспечения параллельности межвалкового зазора и поддержания в нем давления. Для этого в самом простом случае первый валок устанавливается неподвижно в подшипниках, корпуса которых в свою очередь крепятся к надставкам на станине. Второй валок напротив монтируется подвижно в подшипниках, которые находятся в корпусах подшипников, установленных подвижно между двумя надставками на станине. При таком расположении подвижного валка относительно неподвижного и для поддержания давления в межвалковом зазоре гидравлические приводы прикладывают большое усилие на станину, выполняющую роль опоры подшипника. Для достижения этой цели необходимо спроектировать станину соответствующей устойчивой конфигурации.
Для вальцовых прессов, в которых вес валков иногда значительно превосходит 50 тонн, следует использовать соответствующие крупногабаритные станины. Таким образом, в случае необходимости поочередной замены валков транспортное обеспечение для станины и операции с нею будут сложными и возможными только при использовании соответствующих крупногабаритных кранов и средств демонтажа.
Для уменьшения необходимых габаритных размеров станины в документе DE 102006006090 предлагается выбрать конфигурацию вальцового пресса такой, где оба валка будут подвижными. Два таких подвижных валка будут взаимосвязаны посредством подшипников и корпусов подшипников, а также гидравлических приводов. При этом валки, подшипники, корпуса подшипников и гидравлические приводы образуют замкнутую систему сил, которая снимает со станины нагрузку, что в результате позволяет уменьшить ее габаритные размеры. Данная конструкция зарекомендовала себя на практике. Однако для замены валков необходимо демонтировать станину и разделить корпуса подшипников и пресс-цилиндров. Поскольку пресс-цилиндры являются частью замкнутой системы сил, эти тяжелые детали следует крепить на свободных подвесах, а гидравлические линии, следовательно, должны быть из гибких шлангов. Для сохранения максимально низкого вязкостного сопротивления рабочей среды под давлением при ее прохождении но линиям также необходимо, чтобы гибкие линии были короткими. Таким образом, в процессе демонтажа вальцового пресса следует отсоединить очень тяжелый пресс-цилиндр, который исключительно является частью вышеупомянутой замкнутой системы сил, от стационарного насоса. В таком случае гидравлическое оборудование, в частности насосы, линии и цилиндры, при повторной сборке необходимо снова заполнить и удалить из них воздух. Тем самым, на замену валков требуется затратить значительные усилия, в результате чего издержки на эту операцию выше, чем в вальцовых прессах с одним подвижным и одним неподвижным валками.
Технической задачей данного изобретения является создание вальцового пресса и способа центрирования валков, обеспечивающих уменьшение габаритных размеров станины и упрощение процесса замены валков.
Указанные технические результаты достигаются путем использования вальцового пресса, имеющего характеристики согласно основному пункту формулы изобретения, а также способа центрирования валков, который соответствует изобретению, использованному в данном вальцовом прессе. Этот способ включает этапы пунктов формулы изобретения. Предпочтительные способы осуществления изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно изобретению вальцовый пресс для уплотнения и прессования гранулированных материалов имеет два подвижных валка, разделенных межвалковым зазором. Валки, соответственно, установлены на станине с возможностью вращения за счет вала и движутся в противоположных направлениях. При этом валы подвижных валков закреплены в корпусах подшипников, смонтированных подвижно на станине. Два корпуса подшипников различных валков, установленные на одной стороне от валков, связаны между собой как минимум одним пресс цилиндром, имеющим, по крайней мере, две рабочие камеры.
Согласно изобретению предлагается, чтобы силы в рабочих камерах хотя бы одного пресс-цилиндра действовали в противоположном направлении, а камеры были взаимосвязаны таким образом, чтобы рабочая среда под давлением могла циркулировать.
Изобретенный способ соединения пресс-цилиндров, при котором силы направлены противоположно, а рабочие камеры соединены таким образом, что рабочая среда под давлением может циркулировать, имеет преимущество. Оно заключается в том, что рабочий цилиндр можно неподвижно соединить со станиной. Если как минимум один рабочий цилиндр имеет неподвижное соединение со станиной, по меньшей мере, один рабочий цилиндр не сможет оказывать на станину никакой радиально направленной силы (относительно валков), которая превосходила бы силу от трения гидравлического поршня в рабочем цилиндре. Поэтому, в результате действия противоположно направленных сил от разных рабочих камер, а также взаимосвязи этих рабочих камер, любое воздействие силы, передаваемое рабочей камерой пресс-цилиндра на станину, компенсируется силой противоположной рабочей камеры того же пресс-цилиндра. При этом силовое замыкание для компенсации воздействий на станину создается за счет рабочей среды под давлением. Однако станина воспринимает силы, направленные по оси относительно валков и возникающие, например, при изменении положения вращения или из-за осевого эксцентриситета валков.
Неподвижное закрепление пресс-цилиндра на станине позволяет соединить его с питающими насосами с помощью стационарных трубопроводов большого внутреннего диаметра. При такой схеме расположения в процессе замены валков нет необходимости снимать пресс-цилиндр, временно закреплять или отсоединять его от гидравлического оборудования. Аналогично, возможность использовать трубопроводы большого внутреннего диаметра позволяет снизить вязкостное сопротивление в трубопроводах. А в случае возникновения в межвалковом зазоре ударных нагрузок, вызванных более крупными частицами перетираемого материала или нежелательными частицами, которые не поддаются дроблению под действием давления, такие нагрузки передаются рабочей средой гидравлической системы на трубы большего размера с меньшим приростом давления.
Несмотря на то, что пресс-цилиндры, связывающие валки, размещены на станине неподвижно, два валка монтируются на станине. Таким образом, с помощью пресс-цилиндров можно управлять шириной межвалкового зазора, но не его положением. Способ центрирования согласно данному изобретению объединяет преимущества различных типов вальцовых прессов, а именно тех, в которых имеется неподвижный валок, и тех, где два валка подвижны.
Согласно предпочтительному способу осуществления изобретения предполагается, что в одном из пресс-цилиндров установлено два поршня, которые разделяют цилиндр на три камеры. Каждый поршень соединен с продольной тягой. Каждая соответствующая продольная тяга вытягивается на одну сторону цилиндра. Две внешние камеры используются в качестве рабочих. Это означает, что при создании в рабочих камерах давления, обе вытянутые продольные тяги втягиваются соответствующими поршнями внутрь цилиндра. Камера, размещаемая между двумя поршнями, заполняется сжатым воздухом или инертным газом. Давление в средней рабочей камере используется для преодоления трения поршней в цилиндре. Хотя можно откачать газ из рабочей камеры и позволить поршням ударяться друг о друга, не создавая при этом противодавления за счет сжатия газа в средней камере. В самом простом случае средняя рабочая камера подвергается избирательной вентиляции и вакуумированию посредством клапана. Потенциально, среднюю рабочую камеру можно сделать заполняемой и точно также наполнить рабочей средой под давлением, например, для разведения валков. В таком случае ход движения поршней в цилиндре ограничивается, чтобы избежать перемещения поршней выше точки размещения подающего клапана средней рабочей камеры, а, следовательно, отключения питания средней рабочей камеры и замыкания подающих линий средней и внешних рабочих камер.
Взаимосвязь рабочих камер обеспечивает компенсацию сил, а также позволяет использовать один насос для создания давления одновременно во всех рабочих камерах. Таким образом, существует возможность соединить между собой не только рабочие камеры одного цилиндра, но и все рабочие камеры пресс-цилиндров.
Любые отклонения от параллельности сторон межвалкового зазора, возникающие из-за того, что контактное давление на одной стороне валков больше давления на другой стороне (например, в результате более значительного трения корпусов подшипников на одной из сторон станины), необходимо нейтрализовать. Для этого можно включить насос между единой системой всех рабочих камер на одной стороне вальцового пресса и системой всех взаимосвязанных рабочих камер на его противоположной стороне. В таком случае данный насос сбалансирует силы на обеих сторонах межвалкового зазора.
Учитывая тип взаимосвязи валков и компенсацию сил рабочих камер соответствующего пресс-цилиндра, положение валков на станине является статически неопределенным, поскольку валки могут менять линейное положение, а также положение вращения, настолько, насколько это позволяет возможная длина хода поршня в пресс-цилиндре. Следовательно, наряду с крупногабаритными пресс-цилиндрами необходимо использовать цилиндры управления, определяющие положение валков.
Для достижения этой цели согласно изобретению обеспечивается подвижное соединение корпусов подшипников валков со станиной за счет цилиндров управления. При этом станина, как опора подшипника цилиндра управления, должна воспринимать только силы, необходимые для расположения валков в нужном месте, но не силы, необходимые для поддержания давления в межвалковом зазоре.
Согласно одному из способов осуществления изобретения четыре цилиндра управления соединяются со станиной, при этом соответствующий цилиндр управления соединен с соответствующим корпусом подшипника двух валков. Таким образом, в парах цилиндры управления контролируют положение валков. При объединении в пары крест на крест пары валков определяют положение вращения валков, а при параллельном соединении цилиндры управления определяют линейное положение валков на станине.
Рабочие камеры цилиндров управления связаны между собой посредством насоса, работающего с круговым перемещением, заданным четырьмя командами. Таким образом, данный насос может влиять на линейное положение и положение вращения, при котором имеющаяся в системе управления рабочая среда под давлением перекачивается из одной пары цилиндров управления в другую.
Аналогично существует возможность спроектировать каждый цилиндр управления таким образом, чтобы по обеим сторонам поршня имелась рабочая камера. Поэтому количество масла в системе управления будет одинаковым, независимо от положения двух валков. Для того чтобы изменить положение межвалкового зазора, можно соответствующим образом соединить восемь рабочих камер четырех цилиндров управления. Специалист в данной области техники может свободно выбрать подходящий способ приведения цилиндров управления в действие.
Если положение межвалкового зазора определяется системой управления, силу цилиндров управления можно использовать в качестве дополнительной силы сжатия. Однако эту силу необходимо распределить по станине, выступающей в качестве опоры подшипника, в отличие от силы сжатия, прилагаемой пресс-цилиндрами, имеющими, по крайней мере, две рабочие камеры, а, следовательно, соединенными таким образом, что рабочая среда под давлением может циркулировать.
Согласно одному из способов осуществления изобретения два корпуса подшипников размещаются на станине между двумя валками таким образом, что могут перемещаться в одном направлении. При этом корпуса подшипников включают подшипники валов и удерживаются поперечной связью на станине, на внешней стороне относительно направления перемещения. Поперечная связь напрямую соединяется с двумя соответствующими пресс-цилиндрами, каждый из которых имеет, по крайней мере, две рабочие камеры с противоположным направлением силы и соединен с другими таким образом, что рабочая среда под давлением может циркулировать. Пресс-цилиндры оттягивают поперечные связи и тянут корпуса подшипников вместе с ними, поскольку поперечные связи удерживают корпуса подшипников.
Следовательно, для замены валков необходимо просто открыть станину, отсоединить шарнирные соединения от поперечных связей и/или пресс-цилиндров и выдвинуть валки из станины вместе с корпусами подшипников. Поскольку пресс-цилиндры соединяются со станиной неподвижно, нет необходимости их отсоединять или подвешивать отдельно, что позволяет быстро заменить валки.
Более подробно данное изобретение объясняется на основании следующих фигур, где:
Фиг.1 показывает перспективный вид вальцового пресса согласно данному изобретению,
Фиг.2 показывает боковую проекцию вальцового пресса согласно данному изобретению,
Фиг.3 содержит схематическое изображение пресс-цилиндра согласно данному изобретению.
На Фиг.1 представлен вальцовый пресс (10) в соответствии с данным изобретением. Он включает станину (21), на которой размещены детали вальцового пресса (10). Станина (21), кроме прочих составляющих включает элементы станины (22, 23, 24 и 25), а также надставки (26 и 27), которые через перемычку (28) образуют единое целое со станиной (21). На станине (21) размещаются валки (30 и 31), которые спроектированы подвижными. Валки (30 и 31) устанавливаются с помощью валов (32 и 33) в корпусах подшипников (34, 35, 36 и 37), в которых находятся соответствующие подшипники валов. В вальцовом прессе (10) корпуса подшипников (34, 35, 36 и 37) удерживаются поперечными связями (40, 41, 42 и 43), соединенными посредством продольных тяг (44, 45, 46, 47, 48, 49, 50 и 51) с пресс-цилиндрами (60, 70, 80 и 90). На данном перспективном изображении пресс-цилиндры (80 и 90) не видны. Они расположены позади плоскости листа бумаги и скрыты элементами станины (22 и 23), а также валками (30 и 31).
Валки (30 и 31) устанавливаются подвижно на станине (21) с помощью валов (32 и 33) и корпусов подшипников (34, 35, 36 и 37). Это означает, что валки (30 и 31) могут скользить в обоих направлениях вдоль элементов станины (22, 23, 24 и 25) или прокручиваться в них настолько, насколько позволяет длина хода в пресс-цилиндрах (60, 70, 80 и 90). При этом положение валков (30 и 31) регулируется посредством цилиндров управления (100, 110, 120 и 130). Цилиндры управления (100 и 120) оказывают действуют на вертикальную составляющую станины (21), а соответственно подвижно соединяют корпуса подшипников (34 и 36) со станиной (21). Оба цилиндра управления (100 и 120) взаимодействуют с другими цилиндрами управления (110 и 130), установленными на надставках (26 и 27), для осуществления управления положением первой замкнутой системы сил от корпусов подшипников (36 и 37), продольных тяг (44, 45, 46 и 47) и поперечных связей (40 и 41), а также управления второй замкнутой системой сил от корпусов подшипников (34 и 35), продольных тяг (не представлены) и поперечных связей, которые на данном изображении представлены за листом бумаги.
В отличие от сил пресс-цилиндров (60, 70, 80 и 90), сила цилиндров управления (100, 110, 120 и 130) распределяется по станине (21), выступающей в качестве опоры подшипника.
На Фиг.2 представлена боковая проекция вальцового пресса (10). Замкнутая система сил четко видна со стороны поперечных связей (40 и 41), продольных тяг (44, 45, 46 и 47), соединяющих их с пресс-цилиндрами (60 и 70), и корпусов подшипников (36 и 37). Даже несмотря на то, что пресс-цилиндры (60 и 70) соединены с элементами станины (24 и 25) неподвижно, пресс-цилиндры (60 и 70) не передают на станину (21) никаких других усилий, кроме образующихся от трения поршней (64 и 65) в пресс-цилиндрах (60 и 70).
По конструкции станина (21) является закрытой с левой стороны и открытой с правой. Цилиндры управления (110 и 130) (здесь не представлены) воздействуют на надставки (26 (не представлена) и 27) для осуществления управления положением вышеупомянутой замкнутой системы сил. Станина (21) соединяется с помощью надставок (26 и 27), перемычка (28) связывает их с элементами станины (22 и 24). Такая конфигурация станины (21) позволяет снять легкие цилиндры управления (110 и 130), отсоединить поперечный связи (40 и 41) от продольных тяг (45, 47) так, что валки (30 и 31) вместе с корпусами подшипников (34, 35, 36, 37) можно вытянуть между элементами станины (22 и 24), если подобный демонтаж необходимо произвести на противоположной стороне. При этом перемычка (28) должна иметь достаточную ширину, чтобы можно было снять валки (30 и 31) и валы (32 и 33) со станины (21) без дополнительных работ, например, разборки гидравлической системы.
На Фиг.3 приведена схема пресс-цилиндра (60) с тремя рабочими камерами (61, 62 и 63), образованными за счет разделения пресс-цилиндра (60) двумя поршнями (64 и 65). Поскольку только две внешние рабочие камеры (61 и 63) используются для приложения сил сжатия к двум валкам (30 и 31), если рабочие камеры (61 и 63) соединены таким образом, что рабочая среда под давлением может циркулировать, положение обоих поршней в цилиндре может отличаться, так как работа поршней не оказывает воздействия на крепление цилиндра к станине (21). Обе рабочие камеры (61 и 63) передают на пресс-цилиндр (60) равные и противоположно направленные силы, поэтому он всегда остается в нейтральном положении, что касается сил. Следовательно, существует возможность использовать относительно малогабаритную станину (21), поскольку ей не придется воспринимать значительные силы от пресс-цилиндров (60, 70, 80 и 90), выступая в качестве опоры подшипника. В дополнение к этому пресс-цилиндр (60) можно использовать стационарно. При этом гидравлика подается по жестким трубопроводам, более устойчивым по сравнению с гибкими шлангами, обладающими ограниченной устойчивостью по давлению и более хрупкими, нежели стационарные трубопроводы высокого давления.
Перечень условных обозначений
60
пресс-цилиндр
10
валковый пресс
61
рабочая камера
62
рабочая камера
21
станина
63
рабочая камера
22
элемент станины
64
поршень
23
элемент станины
65
поршень
24
элемент станины
66
блок управления
25
элемент станины
70
пресс-цилиндр
26
надставка
80
пресс-цилиндр
27
надставка
90
пресс-цилиндр
30
валок
100
цилиндр управления
31
валок
110
цилиндр управления
32
вал
120
цилиндр управления
33
вал
130
цилиндр управления
34
корпус подшипника
35
корпус подшипника
36
корпус подшипника
37
корпус подшипника
40
поперечная связь
41
поперечная связь
42
поперечная связь
43
поперечная связь
44
продольная тяга
45
продольная тяга
46
продольная тяга
47
продольная тяга
48
продольная тяга
49
продольная тяга
50
продольная тяга
51
продольная тяга