ОТЖИМНОЙ ВАЛ
SQUEEZER

Изобретение относится к отжимному валу валкового пресса, в частности, для брикетирования, уплотнения или размола зернистого материала, включающему сердечник вала и обкладку вала, закрепленную по окружности сердечника вала и состоящую из нескольких распределенных по окружности сегментов с обращенными друг к другу конечными поверхностями, причем сегменты с торцевой стороны выполнены с расположенными по окружности затяжными заплечиками с первыми затяжными поверхностями, а каждый из сегментов закреплен на сердечнике вала с торцевой стороны с возможностью отсоединения посредством, по меньшей мере, одного крепежного кольца, установленного с захватом затяжных заплечиков сегментов. Предпочтительно это касается отжимного вала валкового пресса для горячего брикетирования или горячего уплотнения, например, горячего брикетирования или горячего уплотнения железа прямого восстановления (ЖПВ). Под зернистым материалом в рамках данного изобретения понимают также пылеобразный или порошковый материал. Под торцевыми (с обеих сторон) поверхностями понимают поверхности, ограничивающие соответствующий сегмент по периметру. Соответственно конечная поверхность одного сегмента обращена в сторону конечной поверхности соседнего по окружности или следующего за ним сегмента. Конечные поверхности ориентированы соосно, их расположение определено осью вала и радиусом вала и они ограничены внутренним диаметром и наружным диаметром сегмента.
Валковый пресс имеет, как правило, два вращающихся противоположно отжимных вала. В процессе брикетирования или уплотнения зернистый материал уплотняют между валами. Для этого предназначена обкладка вала, составленная из сегментов, на которых выполнены прессовальные штампы с углублениями для брикетирования или уплотнения. Изобретение содержит также отжимные валы с сегментами, покрытыми защитным слоем от износа, например, для размельчения материала. В частности, в процессе горячего брикетирования или горячего уплотнения отжимные валы подвержены воздействию высоких температур обрабатываемого материала, за счет чего высокие температуры воздействуют и на сегменты. Это относится, например, к обработке восстановленной железной руды или губчатого железа, при которой температура может достигать 900°С. При воздействии высоких температур сегменты или их прессовальные штампы подвержены, как правило, износу. Для ограничения износа отжимные валы или их обкладку, как правило, охлаждают, например, методом водяного охлаждения. Например, уже давно в стяжных кольцах валов выполняют каналы охлаждения.
Так как (инструментальные) сегменты, как правило, подвержены износу, их закрепляют с возможностью отсоединения и соответствующей замены. Крепление осуществляют с помощью двусторонних крепежных колец, называемых также зажимными или стяжными кольцами и обхватывающих двусторонние затяжные уступы сегментов. На практике к прочности этих сегментов предъявляют высокие требования, так как они подвержены высоким нагрузкам. Валковый пресс с отжимными валками, оснащенными сегментами, для горячего уплотнения и горячего брикетирования сыпучих материалов известен, например, из DE 2536670 А1. На сегментах выполнены уступы или заплечики, входящие в зацепление с крепежом для закрепления сегментов на сердечнике вала. В качестве крепежа в этом известном варианте выполнения применяют складные, устанавливаемые на сердечнике вала зажимные скобы, притягиваемые к сегменту с помощью стяжного болта. В качестве крепежа в альтернативном варианте используют также охлажденные стяжные кольца, радиально расположенные винты и т.п.
Крепление сегментов с помощью крепежных или стяжных колец, обхватывающих затяжные заплечики сегментов, также известно из практики. Затяжные заплечики выполнены, как правило, с одинаковым сечением по всему периметру сегмента. Стяжные болты расположены в зоне торцевых поверхностей между двумя соседними сегментами. Для этого в конечных поверхностях выполнены соответствующие пазы для установки в них стяжных болтов. Известные варианты выполнения, в принципе, оправдали себя, однако их можно усовершенствовать в отношении устойчивости и прочности. Эту задачу и выполняет данное изобретение.
Задача изобретения состоит в создании такого валкового пресса отжимного вала вышеописанного типа, который при простоте конструкции и монтажа обладает высокой устойчивостью и прочностью сегментов, обеспечивающих длительный срок службы сегментов.
Для решения указанной задачи в соответствии с данным изобретением для отжимного вала валкового пресса вышеназванного типа в соответствии с родовым понятием предлагается выполнять сегменты с наружными усилителями материала, расположенными на торцевых поверхностях и/или на затяжных заплечиках сегментов в соответствующих конечным поверхностям краевых зонах торцевых поверхностей и выступающих наружу в радиальном направлении относительно первой затяжной поверхности и/или в осевом направлении относительно торцевой поверхности, с образованием расположенных в окружном направлении между указанными наружными усилителями материала карманообразных выемок с первыми затяжными поверхностями, к которым прилегают вторые затяжные поверхности крепежного кольца. При этом, крепежное кольцо насажено на сегменты или на их затяжные заплечики с термоусадкой и затянуто на сегментах посредством стяжных болтов. Предпочтительно первые затяжные поверхности и/или вторые затяжные поверхности расположены с наклоном к оси вала для создания силы стягивания в радиальном направлении в процессе затягивания, например, в процессе затягивания стяжных болтов или в процессе термоусадки. При этом предпочтительно выполнять крепежное кольцо с затяжными выступами, которые распределены по окружности крепежного кольца соответственно сегментам и которые имеют, например, первые затяжные поверхности и проходят только по одной части окружности длины дуги сегмента и входят в зацепление с карманообразными выемками сегмента. Каждый из сегментов предпочтительно имеет карманообразную выемку, а на крепежном кольце выполнены несколько затяжных выступов, причем каждому сегменту соответствует свой затяжной выступ. Однако также в рамках данного изобретения сегмент имеет несколько карманообразных выемок и/или одному сегменту соответствуют несколько затяжных выступов, или же одной карманообразной выемке соответствуют несколько затяжных выступов.
В основу изобретения положен вывод о том, что устойчивость и, таким образом, срок службы сегментов можно повысить специальным выполнением на сегментах (наружных) усилителей материала. В основе этого вывода лежит тот факт, что крепежное кольцо необязательно нужно затягивать по всей окружности сегментов, а достаточно локально ограниченного закрепления с помощью, например, вышеописанных затяжных выступов. Таким образом обеспечена возможность выполнения на сегментах дополнительных усилителей материала и соответственно утолщений, так как в этих зонах отпадает необходимость в затяжных поверхностях для стягивания. За счет этого можно значительно повысить устойчивость сегментов в особо критичных зонах и тем самым увеличить срок их службы. Соответственно крепежное кольцо выполнено в виде короночного кольца с коронообразными выступами, выступающими предпочтительно в радиальном направлении вовнутрь (т.е. в направлении оси вала) из затяжной отбортовки и также в соосном направлении вовнутрь (т.е. в направлении сегмента) из крепежного кольца или из его базовой части. При таком выполнении отлично реализованы вышеописанные усилители материала, не снижающие степень затяжного крепления и повышающие устойчивость сегментов.
Особенно предпочтительно крепление крепежного кольца внатяг с сегментами посредством соосных стяжных болтов, т.е. крепежное кольцо с помощью соосных стяжных болтов притягивают к сегментам. При этом первые и/или вторые затяжные поверхности ориентированы под наклоном к оси валка для создания силы натяжения в радиальном направлении в процессе крепления внатяг соосными стяжными болтами. Затяжные заплечики соответственно имеют принципиально известным образом первые крепежные поверхности, а крепежное кольцо имеет также известным образом вторые крепежные поверхности, таким образом, крепежные поверхности крепежного кольца оказывают в процессе монтажа давление на крепежные поверхности затяжных заплечиков и за счет этого происходит прижимание сегментов к сердечнику вала. Наклонные поверхности переводят силу стягивания из соосного направления в радиальное и усиливают ее для обеспечения безупречного закрепления сегментов на сердечнике вала. Однако это силовое замыкание предпочтительно дополняет закрепление геометрическим замыканием сегментов на сердечнике вала. Для этого на сегментах выполнены по внутренней окружности, а на сердечнике вала по наружной окружности соответствующие элементы геометрического замыкания (выступы и выемки), обеспечивающие, например, пазово-шлицевое соединение между сегментами и сердечником вала. В рамках изобретения также предложено выполнение в каждом из сегментов, по меньшей мере, одного соосного отверстия для стяжных болтов, проходящего по окружности между обеими конечными поверхностями сегмента, например, по центру между обеими конечными поверхностями. При этом изобретение основано на выводе, что устойчивость и тем самым срок службы сегмента можно дополнительно увеличить расположением стяжных болтов, стягивающих оба стяжных кольца с расположенными между ними сегментами не в зоне конечных поверхностей и тем самым между двумя последовательно расположенными сегментами, а в выполненном по окружности в сегменте отверстии для стяжного болта, например, по центру между обеими конечными поверхностями. Эта дополнительная мера приводит к тому, что отпадает необходимость выполнения в конечных поверхностях сегментов образований в виде соосных пазов, выступов и т.п.для размещения в них в собранном состоянии стяжных болтов. Это обеспечивает возможность избежать слабых мест сегментов, в частности, в зоне конечных поверхностей и дополнительно повысить тем самым их устойчивость. Выполнение соосных отверстий, например, сверлением можно обеспечить простыми техническими средствами без вреда для устойчивости сегмента. Это обеспечивает также простоту крепления внатяг. В качестве альтернативного варианта осуществления изобретения рассмотрена также возможность расположения стяжных болтов между сегментами обычным способом.
Описанные выше усилители материала, как отличительные признаки, расположены предпочтительно по обе стороны отверстия (для стяжного болта), а отверстие тем самым расположено предпочтительно между усилителями материала в зоне карманообразных выемок. Описанное крепежное кольцо оказывает, таким образом, воздействие на сегменты предпочтительно только в центральной зоне, причем в этой центральной зоне расположены также и стяжные болты.
Крепежное кольцо (стяжное кольцо) предпочтительно включает затяжную отбортовку со вторыми крепежными поверхностями, перекрывающую затяжные заплечики сегментов, которую затягивают относительно корреспондирующих с ними первых крепежных поверхностей затяжных заплечиков сегментов. При этом затяжные выступы расположены на затяжной отбортовке и выступают предпочтительно в радиальном направлении вовнутрь из затяжной отбортовки и в соосном направлении вовнутрь из крепежного кольца или из его базовой части.
Как описано выше, крепежные кольца затягивают предпочтительно с помощью стяжных болтов. Вариант выполнения по данному изобретению с описанными усилителями материала и расположенными между ними карманообразными выемками сегментов может быть однако альтернативно реализован и посредством крепежных колец, которые фиксируют посредством термоусадки в виде поперечного сцепления. Изобретение соответственно относится и к таким вариантам выполнения, при которых крепежное кольцо запрессовывают на сегментах или на их затяжных заплечиках. Также в рамках данного изобретения предложено выполнение торцевых поверхностей сегмента. Выше было раскрыто, что в зоне конечных поверхностей можно отказаться от выполнения пазов и т.п. для размещения стяжных болтов. Однако целесообразно выполнение определенного контура конечных поверхностей с увеличением длины дуги контактной поверхности между сегментом и сердечником и тем самым со снижением опасности опрокидывания при асимметричном действии нагрузки. Так например, одна конечная поверхность сегмента выполнена с заплечиком, а другая конечная поверхность сегмента выполнена с соответствующим карманом, причем заплечик сегмента входит в зацепление, подобное пазово-шлицевому соединению, с корреспондирующим карманом соседнего или следующего сегмента. Это образует удлиненную опорную поверхность сегмента на сердечнике. Такое выполнение пазово-шлицевого соединения относится главным образом к центральной зоне торцевых поверхностей. Соответственно конечные поверхности в соответствующих торцевым сторонам зонах конечных поверхностей и в периферийных зонах, т.е. по обе стороны пары заплечик/карман выполнены по всей радиальной толщине сегмента и в радиальном направлении над парой заплечик/карман по всей осевой толщине сегмента плоскими и соответственно без уступов. Такое, главным образом плоское/бесступенчатое выполнение периферийных зон конечных поверхностей, создает возможность избежать слабых мест и обеспечивает особенно устойчивую конструкцию.
Объектом изобретения является также валковый пресс с двумя отжимными валами описанного выше типа. Соответственно для отжимных валов с существенными признаками по данному изобретению особенно предпочтительно в их комбинации в валковом прессе запрошена правовая защита. Такой валковый пресс рассчитан предпочтительно для брикетирования и\или уплотнения зернистого материала, в частности, для горячего брикетирования/горячего уплотнения.
Далее изобретение рассмотрено на основе чертежа, представляющего только пример варианта осуществления изобретения. На чертежах изображено:
фиг. 1 - аксонометрия упрощенной схемы валкового пресса;
фиг. 2 - аксонометрия фрагмента объекта по фиг. 1;
фиг. 3 - боковая проекция объекта по фиг. 2;
фиг. 4 - аксонометрия сегмента отжимного вала по фиг. 1 согласно данному изобретению;
фиг. 5 - боковая проекция с торца объекта по фиг. 4.
На фиг. 1 показан отжимной вал валкового пресса, в частности, для брикетирования или уплотнения и особенно предпочтительно для горячего брикетирования или горячего уплотнения зернистого материала. Принципиально устройство такого отжимного вала включает сердечник 1 вала и закрепленную на сердечнике 1 вала обкладку вала, состоящую из нескольких, распределенных по окружности сегментов 2, причем эти сегменты 2 включают соосные конечные поверхности 3. Сегменты 2 профилированы по наружной окружности; в варианте осуществления изобретения они включают матрицы 4 для брикетирования или уплотнения. Эти формовочные инструменты/матрицы 4 выполнены в соответствующем сегменте 2 моноблочными. Каждый сегмент 2 включает проходящий по окружности затяжной заплечик 5.
Крепление сегментов 2 на сердечнике 1 вала осуществляют посредством двух крепежных колец 6, называемых также зажимными или стяжными кольцами. Они показаны на фиг. 2. Оба крепежных кольца 6 насаживают с двух сторон с торца, чтобы они обхватили затяжные заплечики 5 сегментов 2. При этом оба крепежных кольца 6 стягивают друг с другом посредством соосных стяжных болтов 7 и таким образом затягивают расположенные между крепежными кольцами сегменты 2. При этом затяжные заплечики 5 имеют первые затяжные поверхности 8, а стяжное кольцо 6 имеет вторые затяжные поверхности 9. Для создания в процессе затягивания соосных стяжных болтов 7 силы затягивания в радиальном направлении первая затяжная поверхность 8 и вторая затяжная поверхность 9 ориентированы под наклоном к оси вала. Следовательно создаваемая стяжными болтами 7 сила затягивания в осевом или соосном направлении возрастает и начинает действовать в радиальном направлении, что обеспечивает безукоризненное закрепление сегментов 2 на сердечнике 1 вала. При этом между сегментами 2 и сердечником 1 вала возникает дополнительное соединение геометрическим замыканием, при котором элементы геометрического замыкания по внутренней окружности (или по нижней окружности) сегментов 2 входят в зацепление с элементами геометрического замыкания по наружной окружности сердечника 1 вала (или наоборот). В любом случае в данном варианте осуществления изобретения затягивание сегментов 2 посредством крепежного кольца 6 и стяжных болтов 7 имеет особое значение. Крепежное кольцо 6 выполнено с профилированным поперечным сечением. С одной стороны, оно включает базовое кольцо 6а по всей окружности, а, с другой стороны, затяжную отбортовку 6b по всей окружности, что образует главным образом L-образное поперечное сечение. Проходящая по окружности затяжная отбортовка 6b обхватывает своими вторыми затяжными поверхностями 9 затяжные заплечики 5 сегмента 2 и прижимает вторые затяжные поверхности 9 стяжного кольца 6 к первым затяжным поверхностям 8 затяжных заплечиков 5.
Каждый из сегментов 2 имеет соосное отверстие 10, в которое вставляют стяжной болт 7. Эти соосные отверстия 10 размещены по протяженности в окружном направлении каждое между обеими торцевыми поверхностями 3 сегмента 2. В представленном варианте осуществления изобретения отверстие 10 сегмента 2 размещено в середине протяженности в окружном направлении между обеими торцевыми поверхностями 3 этого сегмента. Отверстия 10 выполнены в виде просверленных отверстий и проходят по всей ширине сегмента 2, за счет чего стяжные болты проходят насквозь через сегменты. Таким образом оба крепежных кольца 6 могут стягиваться друг с другом с двух сторон размещенного между ними сегмента 2.
Стяжное кольцо 6 в представленном варианте осуществления изобретения выполнено не с постоянным по всей окружности поперечным сечением, а с затяжными выступами 11 в отдельных местах. Следовательно стяжное кольцо 6 имеет несколько распределенных по периметру и соответствующих одному определенному сегменту 2 затяжных выступов 11, причем эти затяжные выступы 11 размещены на каждой из вторых затяжных поверхностей 9. Следовательно затяжные выступы 11 проходят только по части длины дуги сегмента 2, за счет чего распределение силы от стяжного кольца 6 происходит не по всей окружности (или по всей поверхности), а ограниченно по месту в зоне затяжных выступов 11.
Сегменты 2 имеют на своих торцевых поверхностях 12 и затяжных заплечиках 5 (или в переходной зоне между торцевой поверхностью 12 и затяжным заплечиком 5) внешние усилители 13 материала. Эти усилители 13 материала выступают наружу относительно первой затяжной поверхности 8 в радиальном направлении, а относительно торцевой поверхности 12 в осевом направлении, что образует в окружном направлении между двумя усилителями 13 материала сегмента 2 карманообразную выемку 14. В этой карманообразной выемке 14 размещены первые затяжные поверхности 8 сегмента 2, т.е. стяжное кольцо 6 своими ограниченными по месту затяжными выступами 11 входит в зацепление с этими карманообразными выемками 14 сегментов. Поэтому усилители 13 материала, размещенные в соответствующих конечным поверхностям зонах торцевых поверхностей/периферийных зонах сегментов 2, не препятствуют безукоризненному затягиванию. Они обеспечивают повышение устойчивости в зонах особых нагрузок сегмента. Поэтому стяжное кольцо 6 выполнено коронообразным. В зоне этих ограниченных по месту затяжных выступов 11 с нижней стороны выполнена вторая затяжная поверхность 9, причем эта вторая затяжная поверхность 9 размещена также как и первая затяжная поверхность 8 сегмента 2 внутри карманообразной выемки 14 под углом к оси вала.
Кроме этого из фигур следует, что два расположенных в окружном направлении друг за другом сегмента входят в зацепление друг с другом. Для этого конечная поверхность 3 сегмента 2 имеет выступающий в окружном направлении прилив 15, а противоположная конечная поверхность 3 того же сегмента 2 включает корреспондирующий выступающий назад в окружном направлении карман 16, и прилив 15 сегмента подобно пазово-шлицевому соединению входит в зацепление с корреспондирующим карманом 16 соседнего в окружном направлении сегмента. Не смотря на наличие этих элементов (пара - прилив 15/карман 16), конечные поверхности 3 выполнены ровными или плоскими и следовательно без перепадов. В частности отпадает необходимость в профилировании для стяжных болтов или зажимных штанг 7, так как эти стяжные болты согласно изобретению проходят через центральные отверстия внутри сегмента 2. Поэтому конечные поверхности 3, в частности, в соответствующих торцевым сторонам зонах торцевых и периферийных поверхностей выполнены, в частности, по обе стороны прилива и кармана по всей радиальной толщине сегмента и в радиальном направлении над парой прилив/карман по всей осевой толщине сегмента плоскими и следовательно без перепадов. Этим обеспечено отсутствие углублений и выступов, что способствует повышению прочности и устойчивости отдельных сегментов.
На фигурах представлен вариант осуществления изобретения, в котором крепежное кольцо 6 затянуто с сегментом 2 посредством стяжного болта 7. Однако изобретение предусматривает также варианты осуществления, в которых крепежное кольцо усаживают на сегменты или их затяжные заплечики. Это на фигурах не показано.