ДРОБИЛКА СО СЖАТИЕМ СЛОЯ МАТЕРИАЛА
CRUSHER WITH MATERIAL LAYER COMPRESSION

Изобретение относится к дробилке со сжатием слоя материала, обычно называемой горизонтальной валковой дробилкой, а также к способу дробления с применением такой дробилки.
Такая дробилка находит свое применение для измельчения минеральных веществ, в частности, но неограничительно сухим методом при производстве цементного клинкера.
В документах EP 0486371 и EP 0934120 описана дробилка такого типа, содержащая барабан, вращающийся вокруг горизонтальной оси, внутренняя стенка которого образует дорожку качения для дробильного валка с осью вращения, параллельной оси барабана, прижимаемого сильным давлением к дорожке качения. Материал поступает с одного конца барабана и выходит на другом конце.
Под действием вращения барабана материал проходит несколько раз между дорожкой качения и дробильным валком, при этом, как известно, число проходов контролируют при помощи устройств продвижения материала, описанных в вышеупомянутых документах.
В такой дробилке материал продвигается от одного конца барабана к другому, подвергаясь последовательным действиям дробления. Таким образом, гранулометрический размер материала больше в части барабана, находящейся ближе к входному концу, чем в части барабана, находящейся ближе к выходному концу.
Классически материал, загружаемый в дробилку, имеет крупный гранулометрический состав с максимальным размером частиц, который может достигать 120 мм. Во время действия погрузочных систем расход материала может подвергаться изменениям, и гранулометрическое распределение является неравномерным. Это приводит к изменениям состава и толщины слоя материала и, следовательно, к изменениям реакции сил, действующих со стороны дробильного валка, что выражается в вибрациях дробилки.
Эти вибрации создают механические напряжения, которые приводят к сокращению срока службы компонентов машины и даже элементов, находящихся поблизости в дробильному цеху.
Из документа WO 9739829 известен также способ мокрого дробления, применяемый в дробилке, содержащей кольцевую дорожку и дробильный валок, выполненный с возможностью качения по дорожке и упруго прижимаемый к этой дорожке.
Согласно этому источнику, поверхность слоя материала выравнивают посредством добавления воды или другой жидкости, нагнетаемой под давлением через насадки, что позволяет улучшить распределение материала в виде слоя равномерной толщины на дорожке.
Согласно варианту, представленному в этом источнике, дробилка содержит валок предварительного сжатия, установленный на входе дробильного валка. Этот валок предварительного сжатия, как и дробильный валок, упруго прижимается к кольцевой дорожке. Валок предварительного сжатия предназначен для обезвоживания слоя материала, чтобы избегать попадания на дробильный валок воды, выталкиваемой при обезвоживании над слоем материала. Дробилка, описанная в документе WO 9739829, не подходит для сухого дробления материала. Без орошения жидкостью с целью выравнивания поверхности слоя материала описанный в этом документе валок предварительного сжатия, не удерживаемый на расстоянии от дорожки, не может обеспечивать выравнивание слоя материала наподобие валка-выравнивателя дробилки в соответствии с изобретением.
Задача изобретения состоит в создании дробилки с горизонтальным барабаном, в которой устранены вышеуказанные недостатки, и срок службы которой увеличен по сравнению с известными дробилками с горизонтальным барабаном.
Также задача изобретения состоит в разработке способа дробления, осуществляемого при помощи заявленной дробилки.
Другие задачи и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, которое представлено в качестве неограничивающего примера.
Таким образом, объектом изобретения является дробилка со сжатием слоя материала, содержащая:
- барабан с горизонтальной осью, внутренняя стенка которого содержит дорожку качения для дробильного валка, расположенного внутри указанного барабана,
- средства приведения во вращение барабана вокруг его оси,
- дробильный валок с осью, параллельной оси барабана,
- средства прижатия указанного дробильного валка к дорожке качения указанного барабана,
- вход для загрузки предназначенного для измельчения материала, находящийся на одном из концов указанного барабана, и выход измельченного материала на другом конце указанного барабана.
Согласно изобретению, указанная дробилка содержит:
- валок-выравниватель, расположенный перед указанным дробильным валком в направлении вращения указанного барабана, предназначенный для выравнивания поверхности слоя материала,
- средства удержания валка-выравнивателя вблизи и на расстоянии от дорожки качения указанного барабана, препятствующие любому контакту между указанным валком-выравнивателем и дорожкой качения.
Согласно изобретению, указанные средства удержания валка-выравнивателя вблизи и на расстоянии от дорожки качения указанного барабана, с одной стороны, и указанные средства прижатия указанного дробильного валка к дорожке качения указанного барабана, с другой стороны, выполнены так, чтобы указанный валок-выравниватель мог действовать на слой материала давлением, выравнивающим его поверхность и меньшим давления, которым указанный дробильный валок действует на указанный слой материала.
Такая дробилка позволяет применять способ дробления слоя материала посредством сжатия, в котором при каждом обороте барабана материал последовательно проходит под валком-выравнивателем, затем под дробильным валком, при этом указанный валок-выравниватель действует на слой материала давлением, выравнивающим его поверхность и меньшим давления, которым указанный дробильный валок действует на указанный слой материала.
Согласно варианту осуществления способа дробления, указанные средства удержания валка-выравнивателя обеспечивают минимальное расстояние между дорожкой качения и поверхностью указанного валка-выравнивателя, и в дробилку загружают материал с определенным максимальным размером частиц в пределах от 1 мм до 120 мм, при этом указанное минимальное расстояние превышает или равно 0,5 определенного максимального размера частицы.
Согласно факультативным признакам изобретения, рассматриваемым отдельно или в комбинации:
- валок-выравниватель вращается свободно и выполнен с возможностью своего приведения во вращение за счет трения со слоем материала;
- дробилка содержит приводные средства для приведения во вращение валка-выравнивателя таким образом, чтобы его периферическая скорость была равна средней скорости слоя материала, к которому прижимают указанный валок-выравниватель;
- дробилка предназначена для обработки материала с максимальным размером частиц от 1 мм до 120 мм, при этом диаметр валка-выравнивателя составляет от 100 мм до 660 мм;
- указанные средства удержания валка-выравнивателя содержат шарнирные средства, выполненные с возможностью обеспечения перемещения указанного валка-выравнивателя по существу в радиальном направлении в сторону оси указанного барабана, и упругие средства, действующие на указанный валок-выравниватель в противоположном направлении в сторону дорожки качения;
- указанные средства удержания указанного валка-выравнивателя обеспечивают удержание указанного валка-выравнивателя за его два конца, при этом указанные средства удержания содержат два рычага, каждый из которых шарнирно соединен одним из концов указанного рычага с указанным валком-выравнивателем вокруг оси указанного валка-выравнивателя, а другим концом указанного рычага - со станиной указанной дробилки вокруг оси вращения, параллельной оси барабана;
- длина указанного валка-выравнивателя превышает или равна длине указанного дробильного валка, при этом указанный валок-выравниватель расположен соответственно указанному дробильному валку по длине барабана;
- дробилка содержит средства управления перемещением материала по длине указанного барабана таким образом, чтобы указанный материал проходил только часть длины барабана при каждом обороте барабана и проходил несколько раз между барабаном и дробильным валком от указанного входа загрузки предназначенного для измельчения материала до указанного выхода измельченного материала, при этом расстояние между поверхностью указанного валка-выравнивателя и дорожкой качения может меняться по длине указанного барабана, уменьшаясь от указанного входа к указанному выходу;
- указанные средства прижатия указанного дробильного валка к дорожке качения указанного барабана выполнены таким образом, чтобы дробильный валок действовал на слой материала средним давлением от 10 МПа до 40 МПа, и указанные средства удержания валка-выравнивателя выполнены таким образом, чтобы валок-выравниватель действовал на слой материала давлением, меньшим 10 МПа, предпочтительно давлением, меньшим 1 МПа;
- ось вращения валка-выравнивателя параллельна оси указанного барабана.
Согласно варианту осуществления способа дробления в дробилку загружают
материал с определенным максимальным размером частиц и диаметр указанного валка-выравнивателя определяют таким образом, что:
- он составляет от 2 до 6-кратного указанного максимального размера измельчаемых частиц, и при этом условии диаметр валка-выравнивателя превышает или равен 0,15 диаметра дробильного валка, или
- он равен, по меньшей мере, 0,15 диаметра дробильного валка.
Объектом изобретения является также способ дробления посредством сжатия слоя материала, применяемый при помощи заявленной дробилки, средства удержания которой содержат указанные шарнирные средства, согласно которому в указанную дробилку загружают материал с определенным максимальным размером частиц и регулируют ход перемещения указанного валка-выравнивателя таким образом, чтобы удерживать поверхность валка-выравнивателя на расстоянии от дорожки качения, составляющем от 0,5 до 3-кратного максимального размера измельчаемых частиц.
Способ дробления и дробилка в соответствии с изобретением находят свое применение для сухого дробления материала.
Изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 схематично показана дробилка в соответствии с изобретением с барабаном и дробильным валком (валок-выравниватель не показан), вид в вертикальном разрезе;
на фиг. 2 схематично показана дробилка, изображенная на фиг. 1, вид сбоку;
на фиг. 3 схематично показана дробилка, изображенная на фиг. 2, с указанными средствами удержания валка-выравнивателя согласно неограничивающему варианту осуществления;
на фиг. 4 показана дробилка в соответствии с изобретением согласно второму варианту осуществления с барабаном и валком-выравнивателем (дробильный валок не показан), вид в разрезе.
Таким образом, объектом изобретения является дробилка 1 со сжатием слоя материала 5, содержащая:
- барабан 2 с горизонтальной осью A, внутренняя стенка которого содержит дорожку 20 качения для дробильного валка 3, расположенного внутри барабана 2,
- средства приведения во вращение барабана вокруг его оси A,
- дробильный валок 3 с осью, параллельной оси A барабана 2,
- средства прижатия дробильного валка 3 к дорожке 20 качения барабана 2,
- вход 7 для загрузки предназначенного для измельчения материала, находящийся на одном из концов барабана 2, и выход 8 для измельченного материала на другом конце барабана 2.
Указанные средства приведения во вращение барабана 2 могут содержать редукторный двигатель, выходная ось которого содержат шестерню, связанную с зубчатым венцом, неподвижно соединенным с наружной стенкой барабана 2.
Указанные средства прижатия дробильного валка 3 к дорожке 20 качения могут содержать кулисы, направляющие концы дробильного валка 3, а также домкраты или пружины, выполненные с возможностью действия на концы дробильного валка 3 усилиями, передаваемыми на дробильный валок 3.
Согласно варианту осуществления указанные средства прижатия дробильного валка 3 к дорожке 20 качения барабана 2 выполнены таким образом, чтобы дробильный валок 3 действовал на слой материала средним давлением от 10 МПа до 40 МПа.
Загрузку материала на входе 7 и/или удаление материала на выходе 8 можно производить при помощи пневматической загрузочной системы.
Предпочтительно дробилка содержит средства (не показаны) для управления перемещением материала по длине барабана 2 таким образом, чтобы указанный материал проходил только часть длины барабана 2 при каждом обороте барабана 2 и проходил несколько раз между барабаном 2 и дробильным валком 3 от входа 7 загрузки предназначенного для измельчения материала до выхода 8 измельченного материала.
Эти средства могут содержать устройство, предназначенное для обеспечения продвижения материала от одного конца барабана 2 к другому, описанное, в частности, в документе EP 0486371 или в документе EP 0934120.
Такое устройство содержит скребок (или нож), установленный внутри барабана в верхней опускающейся части так, чтобы снимать материал с дорожки качения, и одну или предпочтительно несколько отражательных пластин, расположенных под скребком и перехватывающих отделяемый им материал и отклоняющих этот материал в направлении выхода дробилки.
Согласно изобретению дробилка содержит
- валок-выравниватель 4, расположенный перед дробильным валком 3 в направлении вращения R барабана 2,
- средства 6 удержания валка-выравнивателя 4 вблизи и на расстоянии от дорожки качения барабана 2.
Средства 4, 6 выполнены так, чтобы при каждом обороте барабана материал последовательно проходил под валком-выравнивателем 4, затем под дробильным валком 3, при этом валок-выравниватель 4 действует на слой материала 5 давлением, выравнивающим его поверхность и меньшим давления P, которым действует дробильный валок 3 на слой материала 5.
Предпочтительно во время работы давление валка-выравнивателя 4 на слой материала 5 меньше давления, необходимого для измельчения частиц материала. Для этого указанные средства 60 удержания валка-выравнивателя 4 выполнены таким образом, чтобы валок-выравниватель 4 действовал на слой материала 5 давлением, меньшим 10 МПа, предпочтительно меньшим 1 МПа.
Предпочтительно длина валка-выравнивателя 4 может превышать или может быть равной длине дробильного валка 3, при этом валок-выравниватель 4 расположен соответственно указанному дробильному валку 3 по длине барабана 2.
Согласно изобретению, указанные средства 6 удержания валка-выравнивателя 4 обеспечивают минимальное расстояние между дорожкой 20 качения и поверхностью валка-выравнивателя 4, препятствующее любому контакту между валком-выравнивателем 4 и дорожкой 20 качения.
Это минимальное расстояние обеспечивает выталкивание гранулированного материала слоя материала в боковом направлении вдоль оси валка под действием валка-выравнивателя 4, а также позволяет получать слой материала постоянной толщины по длине валка-выравнивателя 4. Это минимальное расстояние можно определять в зависимости от максимального размера частиц, загружаемых в дробилку, который может составлять от 1 мм до 120 мм. Согласно варианту осуществления минимальное расстояние превышает или равно 0,5 определенного максимального размера частицы.
Согласно варианту осуществления, валок-выравниватель 4 вращается свободно и выполнен с возможностью своего приведения во вращение вокруг своей оси за счет трения со слоем материала 5.
В альтернативном варианте дробилка может содержать приводные средства для приведения во вращение валка-выравнивателя 4 таким образом, чтобы его периферическая скорость была равна средней скорости слоя материала 5, к которому прижимается валок-выравниватель 4.
Согласно варианту осуществления дробилка 1 предназначена для измельчения частиц с максимальным размером, составляющим от 1 мм до 120 мм, при этом диаметр валка-выравнивателя 4 составляет от 100 мм до 660 мм.
Предпочтительно в дробилку 1 загружают материал с определенным максимальным размером частицы, и диаметр валка-выравнивателя 4 определяют таким образом, что
- он составляет от 2 до 6-кратного определенного максимального размера измельчаемых частиц, и при этом условии диаметр валка-выравнивателя превышает или равен 0,15 диаметра дробильного валка 3, или
- он равен, по меньшей мере, 0,15 диаметра дробильного валка 3 и, в частности, является меньшим 0,5 диаметра дробильного валка 3.
Указанные средства 6 удержания валка-выравнивателя 4 могут содержать шарнирные средства, выполненные с возможностью обеспечения перемещения валка-выравнивателя 4 по существу в радиальном направлении в сторону оси A барабана 2, и упругие средства (не показаны), действующие на валок-выравниватель 4 в противоположном направлении в сторону дорожки 20 качения.
Согласно варианту осуществления, средства 6 удержания валка-выравнивателя 4 обеспечивают удержание валка-выравнивателя 4 за его два конца, при этом шарнирные средства средств удержания содержат два рычага 60, каждый из которых шарнирно соединен одним из своих концов с валком-выравнивателем 4 вокруг его оси, а другим концом со станиной дробилки 1 вокруг оси вращения B, параллельной оси А барабана 2.
Предпочтительно средства 6 удержания ограничивают ход перемещения валка-выравнивателя 4.
Согласно варианту осуществления в дробилку 1 загружают материал с определенным максимальным размером частиц и регулируют ход перемещения валка-выравнивателя 4 так, чтобы удерживать поверхность валка-выравнивателя 4 на расстоянии от дорожки 20 качения, составляющем от 0,5 до 3-кратного максимального размера измельчаемых частиц. Ход перемещения валка-выравнивателя 4 можно установить таким образом, чтобы валок-выравниватель 4 перекрывал весь этот интервал значения.
Согласно варианту осуществления, дробилка 1 содержит средства для управления перемещением материала по длине барабана 2 так, чтобы материал проходил только часть длины барабана 2 за каждый оборот барабана 2 и проходил несколько раз между барабаном 2 и дробильным валком 3 от входа 7 загрузки предназначенного для измельчения материала до выхода 8 измельченного материала.
Предпочтительно, согласно этому последнему варианту осуществления, расстояние "d" между поверхностью валка-выравнивателя 4 и дорожкой 20 качения может меняться по длине барабана 2, уменьшаясь от входа 7 к указанному выходу 8. Для этого, согласно примеру, представленному на фиг.  4, ось валка-выравнивателя 4 может иметь наклон относительно оси барабана 2.
Это расположение позволяет учитывать тот факт, что материал имеет более крупный гранулометрический состав в части дробилки, находящейся ближе к концу входа 7, чем в части дробилки, находящейся ближе к концу выхода 8.
Таким образом, расстояние между поверхностью валка-выравнивателя 4 и дорожкой 20 качения на конце валка со стороны входа 7 превышает расстояние между поверхностью валка-выравнивателя 4 и дорожкой 20 качения на конце валка со стороны выхода 8. Соотношение между двумя расстояниями может составлять от 1 до 2.
В альтернативном варианте ось вращения валка-выравнивателя 4 параллельна оси A барабана 2.
Дробилка и способы дробления в соответствии с изобретением находят свое применение для измельчения минеральных материалов и/или для измельчения материалов при производстве цементного клинкера, в частности, посредством сухого дробления.
Естественно, специалист может предусматривать и другие варианты осуществления, не выходя за рамки изобретения, определенные в нижеследующей формуле изобретения.
ОБОЗНАЧЕНИЯ
1. Дробилка
2. Барабан
3. Дробильный валок
4. Валок-выравниватель
5. Слой материала
6. Средства удержания (валка-выравнивателя)
7. Вход
8. Выход
20. Дорожка качения
60. Рычаги (шарнирные средства)
A. Горизонтальная ось
B. Ось вращения
P. Давление
R. Направление вращения