CN1020334C - 差速同扭矩挤压磨 - Google Patents

Abstract

一种新结构的挤压磨，通过设计差速同扭矩的平截圆锥体磨辊或曲线旋转体的磨辊，使得物料在经由挤压磨粉磨时，除受到来自磨辊的巨大正压力之外，还受到来自磨辊的适当的剪切研磨力，从而使粉磨产品中含有大量的微粉，进一步改善了料层粉磨效果。使用本发明，除可以保留全部挤压磨的优点外，更可以做到替代目前通用的球磨机，使系统电耗降低45%，钢材消耗降低80%，噪音降低30分贝。

Description

本发明是一种粉磨设备，可应用于水泥、玻璃、陶瓷行业的原料、燃料和成品的粉碎作业，选矿工业中脆性矿石的粉碎作业。

现有技术可以参见西德出版的《选矿工艺》（AUFBEREI-TUNGS-TECHNIK）一九八七年第十期中第591页至第599页。目前，挤压磨（Roller    Press）的主要结构为，两个大小相等、结构呈圆柱体形状的磨辊，平行地布置在一起，两个磨辊分别有驱动电机通过减速机带动作同速相向转动，其中，一个磨辊的轴固定不动，另一个磨辊的轴可以作水平运动。使用时，通过液压装置推动可作水平运动的轴，使用磨辊与磨辊之间产生巨大的压力，从而使处在两个磨辊之间的物料受挤压完全破碎，形成薄片状料饼，料饼中含有大量的细粉，并且料块在受压过程中将产生许多细微裂痕。随着磨辊的的不断旋转，处在磨辊上方的物料不断地被拉入两磨辊之间受挤压，从而达到破碎粉磨的目的。

上述挤压磨由于使用料层粉磨原理，即主要通过挤压研磨作用，达到粉磨的目的，因而具有粉磨效率高，能耗低、产量高等一系列优点，正在不断地被推广应用。在另一方面，由于挤压磨的两个磨辊是以同速同扭矩运动，因此，在粉磨过程中，物料受不到来自磨辊的剪切研磨力，反映在实际生产中，就是粉磨产品中没有足够的微粉，因而难以在水泥工业和其它工业行业中完全代替球磨机，而要与球磨机等设备配合使用，使工艺流程变得相对复杂，能耗、钢材消耗等还不 能降到令人满意的水平，造成了现有的挤压磨一定的局限性。

本发明的目的是要提供一种新型的挤压粉磨设备。它是根据料层粉磨原理，通过改进挤压磨磨辊的结构形状，使得物料能受到来自磨辊的适当的剪切研磨力，经挤压粉磨后的物料中含有足够的微粉，满足水泥产品和其它工业产品中的颗粒级配要求。进而使挤压磨在水泥工业或选矿工业中，完全替代球磨机作为成品粉磨设备，同时进一步降低系统的粉磨电耗和钢材消耗，并改善水泥工业或选矿工业中的操作环境，粉尘和噪声污染。

本发明是通过在对现有的挤压磨粉磨机理作细致研究的基础上而完成的。众所周知，现有的挤压磨的两个磨辊的结构是完全相同的圆柱体。当它们作相向转动时，料层两边所受到磨辊的作用速度完全相同，因此磨辊对物料的作用力主要是纯正压力。而剪切力在普通挤压磨中仅仅是依靠料层内部产生。相对于正压力而言非常小。但是物料被粉磨成微粉主要是靠剪切力，这在普通挤压磨中是难于实现的。

本发明就是在上述分析的基础上而作出的。在挤压磨中，为使磨辊对料层产生剪切力，就必须使磨辊对料层两边的作用速度有所不同，即两个磨辊之间应存在速度差。但若使普通挤压磨的两个磨辊转速不同，由于料层所传递的压力非常大，使得转速低的磨辊的驱动电机空转，不仅达不到预期目的，而且带来另一部驱动电机超负荷运转。

本发明所设计的挤压磨磨辊为差速同扭矩磨辊。与普通挤压磨的磨辊不同之处在于，本发明的两个磨辊在研磨表面存在局部速度差， 但保持两个磨辊仍然承受相同的扭矩。最为简单的方案是，取代普通的圆柱体磨辊，采用呈平截圆锥体形式的磨辊。两个磨辊仍然以轴线平行的方式布置，但平截圆锥体的小端指向正好相反。实际应用时，考虑到轴向力的因素，一般每个磨辊都由偶数个平截圆锥体按取向相反的方式构成。当本发明的挤压磨运转时，保持两个磨辊的旋转角速度仍然一致，这样便保证了两个磨辊具有相同的扭矩。但磨辊对料层两边的作用速度在几乎每一局部都存在速度差，而且磨辊的半径相差越大处，速度差越大。由于本发明的磨辊的研磨表面存在速度差，即作用在料层两边的作用速度不同，因而磨辊对料层产生了明显的剪切研磨力，导致本发明的粉磨产品中含有足够的微粉，改善了粉磨产品的颗粒级配，达到了高效粉磨的目的。

使用本发明具有以下明显的优点。首先，由于本发明象普通挤压磨一样采用了料层粉磨原理，因此具有普通挤压磨的全部优点。其次，由于磨机磨辊的挤压研磨表面对料层的作用速度存在速度差，使物料除受到纯压力以外还受到适当的剪切研磨力，使得经过本发明挤压磨产生出来的微粉，既有通过对物料施压而生成的，也有对物料施加剪切研磨力而生成的，一般地，物料每经过一次本发明挤压磨的挤压即可产生40%左右的微粉。所以当本发明的挤压磨用来粉磨水泥时，产品中有足够多的3～4μm的微粉，满足水泥产品中的颗粒级配要求，可以完全替代球磨机作为水泥工业或选矿工业的成品粉磨设备，简化了工艺流程，节约了大量投资。第三，从设备本身来说，挤压磨 比球磨机要轻40%（指相同产量的设备），从而减轻了设备重量，节省了钢材消耗。从设备的运转消耗来说，消除了大量的衬板，隔仓板和研磨介质的耗损，更进一步地节约了钢材。第四，噪声大大降低，完全消除了钢球（研磨介质）在球磨的撞击声。综上所述，使用本发明，可以使系统电耗降低45%，钢材消耗降低80%，噪声降低30dB。

本发明的最佳实施例，可以结合以下附图给出。

图1是本发明的结构原理图。

图2是图1的后视图。

图3是本发明的一种磨辊结构立体示意图。

图4是本发明的另一种磨辊结构立体示意图。

图5是本发明的第三种磨辊结构示意图。

首先参看图1和图2。本发明的差速同扭矩挤压磨是在普通同速同扭矩挤压磨的基础上改造而成的。在挤压磨的主机架2内，安装有四个轴承座7，每两个轴承座7固定一个本发明的磨辊3。其中两个轴承座可以水平移动，从而使得由它们所固定的磨辊3，也可以作水平移动。两个磨辊3以中心轴相互平行的方式布置。每个磨辊与一个行星减速机5相连接。由两部规格相同的驱动电机通过各自的行星减速机5带动本发明的两个磨辊3作相向转动。本发明的磨辊由液压系统1通过主液压缸8加压，使两个磨辊之间形成巨大的压力。对于本发明的挤压磨，象普通挤压磨一样，设计有集中润滑站4，集中润滑 站一般设置在主机架2的后面，通过油管为各个轴承座提供润滑。为保证挤压磨的两个磨辊中心轴线平行和磨辊运转稳定，行星减速机5固定安装在磨辊3上。

本发明的挤压磨磨辊3是经过精心设计的。为了使磨辊对物料产生适当的剪切研磨力，本发明的磨辊，不采用现行的圆柱体形式。图3给出了一种磨辊结构，这是本发明磨辊的最简单结构，实际上是差速同扭矩磨辊的原理图。两个磨辊的形状都是平截圆锥体，安装时仍保持两个磨辊的中心轴线平行，只是磨辊的大端（或小端）指向完全相反。当这两个磨辊以相同的角速度相向转动时，很明显，它们具有相同的扭矩。在另一方面，除直径相同的局部之外，每个磨辊与另一个磨辊相邻近的局部，它们的线速度都不相同。

图3所示的磨辊在实际应用中由于对轴承座会产生很大的轴向力，因而除磨辊宽度很小时可以应用之外，一般不很适用。为了消除轴向力的影响，本发明推荐采用图4所示的磨辊。图4所示的磨辊，实际上是由两组图3所示的磨辊按相反方向叠加在一起的，两个磨辊共有四个平截圆锥体构成。对于挤压磨磨辊宽度较大时（即正截圆锥体的高度较高时），为了使磨辊的直径变化不至于很大，本发明还设计出图5所示的磨辊，这实际上是由图4所示的磨辊在经一次叠加所构成。一般说来，本发明的磨辊，就是将图3所示的结构进行若干次叠加而构成，为消除轴向力，推荐采用偶数次叠加。

本发明的磨辊的倾斜角，即平截圆锥体母线与平截圆锥体轴线间 的夹角应限制在不大于35°为宜，以适应粉磨产品的颗粒级配需要。在另一方面，为使粉磨产品中含有足够量的微粉，倾斜角也不宜小于5°。

研究发现，上述结构形式是实现差速同扭矩的磨辊最佳形式，但并不是唯一的形式。例如，以一根关于曲线中点对称的曲线为母线的旋转体结构，就可以用来制作磨辊，安装时参照平截圆锥体磨辊的安装方式，中心轴平行，但取向相反。考虑到消除轴向力的因素，也可以将这种结构的磨辊类似于平截圆锥体结构的磨辊进行叠加。

由于存在速度差，本发明的磨辊表面磨损成为一个重要问题。研究表明，磨辊的磨损主要是由于料层与磨辊表面存在相对速度，相对速度越大，磨损越厉害。解决这个问题的方法是在磨辊表面制作（如使用堆焊）一些条状或网状凸纹，使磨辊表面与其紧接触的那一部分料层相对速度为零。

使用时，物料从本发明的挤压磨进料装置6卸入挤压磨的两磨辊上方，由于磨辊3的相向转动，使物料被拉入两磨辊之间，受到来自磨辊的巨大挤压、剪切作用，产生料层粉磨效应，使物料被粉磨成合格的成品。

Claims (7)

1、一种差速同扭矩挤压磨，由主机架2、轴承座7、进料装置6、主液压缸8、液压系统1、集中润滑站4、行星减速机5以及驱动电机等组成，轴承座7安装在主机架2内，每两个轴承座7固定一个磨辊3，两个磨辊3以中心轴相互平行方式布置，每个磨辊与一个行星减速机5相连接并由驱动电机通过行星减速机带动磨辊且使两个磨辊相向转动；磨辊由液压系统1通过主液压缸8加压，集中润滑站4通过油管为各个轴承座7提供润滑，物料由进料装置6喂入两个磨辊之间；其特征在于，挤压磨的磨辊采用两个大小、形状完全相同的平截圆锥体或特殊曲线的旋转体结构，安装时，两个平截圆锥体的中心轴线相互平行，但两个磨辊的小端指向正相反。

2、如权利要求1所述的挤压磨，其特征在于磨辊的斜度，即平截圆锥体的中心轴线与母线的夹角，以5～35°为宜。

3、如权利要求1或2所述的挤压磨，其特征在于，每个挤压磨的磨辊，可以使用两个平截圆锥体结构构成，其中一个磨辊为两端小、中间大，另一个磨辊为两端大、中间小。

4、如权利要求1或2所述的挤压磨，其特征在于，每个挤压磨的磨辊，可以使用四个平截圆锥体结构构成，每个平截圆锥体与相邻的平截圆锥体按小端指向相反结合在一起，并且每个磨辊的各个平截圆锥体，与另一个磨辊的相应的平截圆锥，它们的小端指向也相反。

5、如权利要求1所述的挤压磨，其特征在于，每个挤压磨的磨辊，可以使用数个平截圆锥体结构构成，一般以偶数个平截圆锥体结构构成，每个平截圆锥体与相邻的平截圆锥体按小端指向相反结合在一起，并且每个磨辊的各个平截圆锥体，与另一个磨辊的相应的平截圆锥，它们的小端指向也相反。

6、如权利要求1所述的挤压磨，其特征在于，挤压磨的磨辊，也可以采用关于中点对称的曲线为母线的旋转体结构，并且类似于平截圆锥体结构，磨辊可以使用数个旋转体叠加构成。

7、如权利要求1或2所述的挤压磨，其特征在于，在挤压磨磨辊的表面使用堆焊等方法制作有一些条状或网状凸纹。

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