ВАЛКОВАЯ МЕЛЬНИЦА ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ТВЕРДОГО МАТЕРИАЛА
ROLLER MILL FOR MILLING HARD MATERIALS

Область техники
Изобретение относится к валковой мельнице для измельчения твердого материла, такого как исходное цементное сырье и другие подобные материалы, содержащей горизонтальный размольный стол и по меньшей мере два размольных валка, выполненных с возможностью взаимодействия с размольным столом.
Уровень техники
Валковая мельница указанного типа известна, например, из US 4828189. Эта известная мельница представляет собой так называемую вертикальную мельницу и содержит кожух или корпус мельницы с горизонтальным размольным столом, установленным в корпусе мельницы, так чтобы вращаться вокруг вертикальной оси. Приводное средство, такое как двигатель с шестеренным редуктором, расположенный под размольным столом, обеспечивает вращение размольного стола. В конструкцию валковой мельницы входят качающиеся рычаги, причем с концом каждого качающегося рычага связан размольный валок, вращаемый вокруг оси, ориентированной под заданным углом к столу. Несущая нагрузку конструкция мельницы смонтирована из группы опорных стоек-станин мельницы, по одной стойке на каждый размольный валок. Для каждого узла размольного валка, состоящего из самого размольного валка, оси, втулки и подшипника, требуется стойка мельницы для крепления силового механизма, такого как гидравлический цилиндр, создающий давление размола и закрепленный на стойке мельницы.
Важно иметь возможность снимать шестеренный редуктор мельницы, так как его компоненты подвержены тяжелым нагрузкам и поэтому время от времени могут нуждаться в замене. Так как стойки мельницы составляют главную часть конструкции и испытывают большую нагрузку, их обычно сваривают друг с другом и с корпусом мельницы, намертво заделанным в фундамент, например, с помощью эпоксидной суспензии и крепежных анкерных болтов. Из-за этого в вертикальных мельницах число стоек мельницы ограничено в основном четырьмя, по одной на каждый узел размольного валка, так как в противном случае расстояние между стойками мельницы будет слишком мало для замены шестеренного редуктора.
Альтернативно можно увеличить число стоек мельницы и тем самым число размольных валков путем значительного смещения стоек мельницы наружу. Это, как правило, приводит к тому, что другие компоненты мельницы, такие как оси валков, размольный стол и качающиеся рычаги намного увеличиваются в размерах. Увеличение стоимости из-за увеличения размеров компонентов сводит на нет любой выигрыш, достигнутый благодаря увеличению производительности мельницы за счет увеличения числа размольных валков. Поэтому желательно иметь другие средства увеличения числа размольных валков.
Раскрытие изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача создания валковой мельницы с увеличенным для повышения производительности числом валков, которая лишена вышеуказанных недостатков.
Это достигается в валковой мельнице указанного во вводной части типа, в которой для по меньшей мере одного из полноразмерных валков мельницы при его креплении не используется опорная стойка мельницы, и вместо этого он крепится с помощью средства, дающего возможность вращения вокруг оси, распложенной выше размольного стола и над ним. В одном из вариантов выполнения по меньшей мере один валок вращается вокруг неподвижной оси, закрепленной во внутренней опоре, расположенной в центральной части размольного стола, причем мельница снабжена по меньшей мере одним другим валком, который обычным образом вращается вокруг неподвижной оси, соединенной с качающимся рычагом или аналогичным узлом, соединенным с возможностью поворота с частью конструкции валковой мельницы, обычно с упомянутой стойкой мельницы, расположенной вне размольного стола.
В соответствии с настоящим изобретением число валков и, следовательно, производительность мельницы увеличивается без введения дополнительных стоек мельницы.
Предлагаемая в настоящем изобретении мельница может содержать два, три, четыре или более узлов валка, соединенных со стойками мельницы, и два, три, четыре или более дополнительных узлов валка, действующие без связи со стойками мельницы, или любую комбинацию их в зависимости от заданной производительности валковой мельницы. Обычно, но не всегда, число узлов валка, соединенных со стойками мельницы, равно числу узлов валка, действующих без связи со стойками мельницы. Дополнительной особенностью является то, что валки, для которых не используются стойки мельницы, представляют собой полноразмерные и силовые валки, в основном не отличающиеся по своему размеру и производительности размола от валков, для которых используются стойки мельницы.
Предпочтительно, чтобы валки, не соединенные со стойками мельницы, и валки, соединенные со стойками мельницы, чередовались вокруг размольного стола.
Предпочтительно, чтобы осевая центральная линия внутренней опоры совпадала с осевой центральной линией размольного стола, так чтобы валки были расположены симметрично вокруг размольного стола.
Оси валков, скрепленные с опорой, могут быть постоянно закреплены путем сварки или в съемном варианте, например, фланцами, установленными на осях, и ответными фланцами на опоре, которые могут быть соединены винтами или болтами.
Перемещению опоры в направлении вращения размольного стола препятствуют горизонтальные стяжки или упоры, на одном конце соединенные с кронштейнами на неподвижных осях, скрепленных с опорой, а на другом конце - с конструкцией валковой мельницы. В конструкцию валковой мельницы могут быть введены дополнительные средства предотвращения нежелательного перемещения осей в радиальном направлении размольного стола.
Чтобы получить достаточное давление размола, закрепленные на опоре валки прижимаются к столу узлами тяг. На наружном конце каждой оси валка с возможностью поворота установлен кронштейн, к которому прикреплены тяги с узлом приложения усилия, таким как гидравлический цилиндр. За счет этого валки могут прижиматься гидравлическими цилиндрами к размольному столу, так как последние с возможностью поворота закреплены в кронштейнах, неподвижно установленных на основании мельницы. Гидравлические цилиндры могут быть заменены, например, другими средствами, такими как система пружин.
При установке таких узлов тяг не требуется снимать шестеренный редуктор, так как узлы тяг не крепятся между стойками мельницы, но благодаря простой, легкой и съемной конструкции этих узлов они могут быть легко удалены, если нужно заменить редуктор.
Альтернативно валки, не соединенные со стойками мельницы, могут поворачиваться вокруг вертикального вала, с которым они скреплены шарнирным соединением, имеющим центр поворота и дающим возможность свободного кругового движения валка вверх и вниз в плоскости, включающей центральную линию оси валка, причем набор валков выполнен с возможностью взаимодействия с размольным столом. Отличительной особенностью изобретения является то, что центр поворота шарнирного соединения в вертикальной плоскости расположен ниже горизонтальной плоскости, включающей центр масс валка, оси валка и части шарнирного соединения, соединенной с ней. Поэтому можно увеличить давление размола без использования силового механизма. Это связано с тем, что благодаря описанному выше особому конструктивному выполнению центробежная сила, воздействующая при работе на валок, ось валка и часть шарнирного соединения, соединенную с ней, создаст крутящий момент относительно шарнира и, следовательно, усилие, направленное вниз на размольный стол.
Для достижения максимальной скорости качения, определяемой как относительная скорость между валками и размольным столом, и, следовательно, высокой производительности мельницы предпочтительно, чтобы группа валков и размольный стол вращались в противоположных направлениях.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - вид сбоку части предлагаемой в изобретении валковой мельницы;
на фиг.2 - вид сверху той же части предлагаемой в настоящем изобретении валковой мельницы;
на фиг.3 - сечение при виде сбоку другого варианта выполнения предлагаемой в настоящем изобретении валковой мельницы;
на фиг.4 - вид сверху варианта выполнения валковой мельницы с фиг.3.
Осуществление изобретения
На фиг.1 дан вид сбоку валковой мельницы 1, содержащей горизонтальный размольный стол 2, вращающийся вокруг вертикальной оси и закрепленный на шестеренном редукторе 21. Валки 3, 13 выполнены так, чтобы при работе взаимодействовать с размольным столом 2. Валок 3 вращается вокруг неподвижной оси 4, закрепленной в опоре 5. Оси 4 соединены с опорой 5 фланцами 6, находящимися на осях 4, и ответными фланцами 7, предусмотренными на опоре 5, и расположены выше стола 2 и над ним.
На наружном конце каждой оси 4 закреплен кронштейн 8, к которому с возможностью поворота прикреплена тяга 9, за счет чего валок 3 может быть прижат к размольному столу 2 с помощью гидравлического цилиндра 10, с возможностью поворота закрепленного в кронштейне 11, неподвижно установленном на основании мельницы.
Что касается установленного обычным образом валка 13, то узел 18 качающегося рычага закреплен с возможностью поворота на опорной стойке 16 мельницы. Валок 13 закреплен на оси 14, фиксированно соединенной с концом качающегося рычага (подвешенной на шарнире консоли) 15, и вращается вокруг центральной линии оси 14. Качающийся рычаг 15 закреплен с возможностью поворота на стойке 16 мельницы, так чтобы поворачиваться вокруг горизонтальной оси 19. Вилка 20 качающегося рычага на одном конце скреплена с этим рычагом, а на другом конце соединена с возможностью поворота с гидравлическим цилиндром 17. Другая концевая часть гидравлического цилиндра 17 соединена с возможностью поворота со стойкой 16 мельницы. Кроме того, эта вилка 20 качающегося рычага между соединениями с установленным на шарнире рычагом 15 и гидравлическим цилиндром 17 закреплена с возможностью поворота на стойке 16 мельницы, так чтобы поворачиваться вокруг горизонтальной оси 19.
На фиг.2 дан вид сверху валковой мельницы 1 с фиг.1, снабженной тремя валками 13, соединенными со стойками 16 мельницы, и тремя валками 3, закрепленными в опоре 5. С таким же успехом валковая мельница 1 может быть снабжена двумя валками 13, соединенными со стойками 16 мельницы, и двумя валками 3, соединенными с опорой 5. Предпочтительно число валков, обычно закрепляемых на стойках мельницы, равно числу валков, закрепленных в опоре. В другом варианте валковая мельница может иметь четыре валка 13, соединенных со стойками 16, и четыре валка 3, соединенных с опорой 5, или только один валок 13, соединенный со стойкой 16 мельницы, и один валок 3, соединенный с опорой 5, или любую комбинацию приведенного числа валков 3, 13, соединенных со стойками 16 мельницы и опорой 5, соответственно.
Валки 3, соединенные с опорой, и валки 13, соединенные со стойками мельницы, располагаются попеременно и симметрично по периметру размольного стола 2, и в результате стойки 16 мельницы также могут быть расположены симметрично вокруг размольного стола 2.
Перемещению осей 4 в направлении вращения размольного стола препятствуют горизонтальные стяжки или упоры 12, на одном конце закрепленные в кронштейнах 8, а на другом конце связанные с конструкцией валковой мельницы (не показана).
На фиг.3 представлен другой вариант выполнения нагруженных валков, не соединенных со стойками мельницы. Хотя для ясности на этом виде показаны только валки, не соединенные со стойками, подразумевается, что представленный принцип может быть использован в сочетании с валками, соединенными со стойками мельницы, для достижения всех преимуществ изобретения, что более ясно видно на последующей фиг.4.
На фиг.3 дан разрез валковой мельницы 21, содержащей горизонтальный размольный стол 23 и группу валков 24, при работе взаимодействующих с размольным столом и связанных с вертикальным валом 25, вокруг которого они поворачиваются. Вертикальный вал 25 подходит снизу и выступает через центральную часть стола 23. Вертикальный вал 25 связан с приводным двигателем (не показан), отдельным от приводного двигателя стола. Вертикальный вал 25 может вызывать поворот валков на столе как в одном направлении с вращением стола, так и в направлении, противоположном вращению стола. Кроме того, вертикальный вал 25 выполнен с возможностью движения в процессе работы вверх и вниз, перемещая в результате валки вверх и вниз, что дает компенсацию износа валка, а также изменяет угол наклона плоскости вращения валка относительно стола.
Валки 24 вращаются вокруг отдельных горизонтальных осей 26 валка, связанных с вертикальным валом 25 шарнирным соединением 27, что дает возможность валку 24 при повороте в этом шарнирном соединении свободно перемещаться вверх и вниз в плоскости, в которой лежит центральная линия оси валка.
В соответствии с изобретением центр поворота шарнирного соединения 27, если смотреть в вертикальной плоскости, расположен ниже горизонтальной плоскости, включающей центр 28 масс валка 24, оси 26 валка и соединенной с нею части 27b шарнирного соединения, которая для простоты отображена штрихпунктирной линией, совпадающей с центральной линией 32 оси валка. В результате центробежная сила, воздействующая в процессе работы мельницы на валок 24, ось валка 26 и часть 27b шарнирного соединения, соединенную с ней, создаст вращательный момент относительно шарнира 27 и, следовательно, направленное вниз усилие, вносящее свой вклад в давление размола, оказываемое валком 24 на размольный стол 23.
a
a
a
a
a
a
Величина усилия, вносящего вклад в давление размола и возникающего в результате действия центробежной силы, зависит, кроме всего прочего, от скорости вращения группы валков и расстояния L по вертикали, а также расстояния V по горизонтали между центром 27а поворота шарнирного соединения и центром 28 масс валка 24, оси 26 и части 27b шарнирного соединения, соединенной с ней. Поэтому практически желательно максимально возможно увеличить расстояние L по вертикали и свести к минимуму расстояние V по горизонтали, так чтобы отношение L/V было максимально возможным, предпочтительно больше 0,2, более предпочтительно от примерно 0,2 до 3 и, если возможно, более 3.
Обычно размольный стол 23 вращается с определенной скоростью, чтобы за счет центробежной силы материал на размольном столе перемещался к его периферии. Для достижения максимальной скорости качения, определяемой как относительная скорость между валками 24 и размольным столом 23, и, следовательно, высокой производительности мельницы предпочтительно, чтобы группа валков 24 и размольный стол 23 вращались в противоположных направлениях. Однако для меньших мельниц скорость вращения группы валков 24 должна превышать скорость, используемую в больших мельницах, чтобы достичь требуемого давления размола. Поэтому, чтобы избежать возникновения неисправностей при эксплуатации, вызванных вибрациями и другими аналогичными нежелательными явлениями в случае избыточных скоростей качения, предпочтительно, чтобы группа валков 24 и размольный стол 23 в малых мельницах поворачивались в одном направлении.
На фиг.4 три валка 24 вращаются по круговой траектории вокруг оси 26 валка, которая в свою очередь связана с вертикальным валом 25. Как показано, валки 24 перемещаются по столу 23 по круговой траектории в направлении стрелки А, которая противоположна направлению вращения стола 23, обозначенному стрелкой В, хотя понятно, что валки 24 могут перемещаться в обоих направлениях. Изображены также три обычных валка 13, каждый из которых, как было показано выше, установлен на оси 14, скрепленной с концом качающегося рычага 15, в свою очередь закрепленной с возможностью поворота на стойке 16 мельницы. Круговая траектория, по которой перемещаются валки 24, обеспечивает достаточное удаление их от обычных валков 13.
Изложенное выше является иллюстрацией к настоящему изобретению и не предназначено для ограничения его объема. Хотя были рассмотрены несколько иллюстративных вариантов выполнения изобретения, специалисту в данной области будет понятно, что возможны многочисленные модификации этих иллюстративных вариантов выполнения фактически без выхода за рамки данного изобретения. Соответственно, предполагается, что все такие модификации входят в объем настоящего изобретения, определенный приложенной формулой изобретения. Поэтому должно быть понятно, что предшествующее изложение является иллюстрацией к настоящему изобретению и не должно рассматриваться как ограничение определенными раскрытыми вариантами выполнения, а также другими вариантами выполнения, которые, как предполагается, подпадают под рамки приложенной формулы изобретения. Объем изобретения определяется нижеследующей формулой изобретения, включая и различные эквиваленты ее признаков.