CN102821864A - 圆锥冲击研磨机 - Google Patents

Abstract

一种圆锥冲击研磨机，具有转子组件(1)，在该转子组件(1)中，布置在轴向地间隔的至少两列中的冲击元件(7)提供或者能够调节来提供被限定在冲击元件和研磨机壳体(2)的笔直的截头圆锥状的研磨表面之间的研磨间隙(a’、a’’)，该研磨间隙(a’、a’’)沿转子组件的轴方向和/或周方向不恒定。冲击元件能够固定地或可调节地安装在转子组件且/或列能够相互轴向地调节以改变研磨间隙。

Description

圆锥冲击研磨机

技术领域

本发明涉及圆锥冲击研磨机。

背景技术

圆锥冲击研磨机在本领域中广为人知，并包括转子组件，该转子组件被安装在管状壳体中用于旋转，该管状壳体具有与转子组件同轴地对准的笔直的截头圆锥状的研磨表面，转子组件具有均为周向地间隔的冲击元件的轴向地间隔的至少两列而限定冲击元件和研磨表面之间的环形研磨间隙。壳体具有入口和出口，该入口用于待在研磨机中粉碎的供给料，该出口用于已粉碎的供给料。

圆锥冲击研磨机依靠冲击元件的旋转速度来提供离心力，由此，被约束在研磨间隙中的周向地加速的微粒通过冲击、磨碎以及微粒间碰撞(经常称为喷射研磨效应)而被粉碎。研磨机尤其用于粉碎坚韧的材料和坚硬的材料，否则这些材料难以被减小尺寸。粘性材料、弹性材料以及热敏材料也能够在这样的与冷冻冷却结合的装置中被粉碎。尤其是，圆锥冲击研磨机尤其适合于粉碎诸如塑料、橡胶、弹性体、食品和香料、绘画颜料、金属、涂层塑料、电子废弃物以及泡沫的材料，通过冷却至低于相应的玻璃化温度(glass transition temperature)的温度尤其至冷冻温度，从而使这些材料易碎，进而将这些材料粉碎。

无定形是化合物内的分子长程无序时的材料的现象。无定形材料存在于两相异的状态中，“橡胶态”或“玻璃态”。无定形是如现今应用于大多数工业环境中的冷冻研磨的基础。能够从例如差示扫描量热仪(DSC)的仪器的热量扫描观察这种表现。DSC将材料在玻璃态和橡胶态之间转化的温度连同材料的其他性质一起识别，一般地被认作玻璃化温度(Tg)。干燥研磨中的冷冻流体的目的因而是维持低于玻璃化温度的温度或维持在材料易碎并倾向于碎裂的“玻璃”态。

在室温，锤击一块玻璃将打碎该玻璃，但锤击一块橡胶将不打碎该橡胶。橡胶将通过瞬时地变形或延展而简单地吸收能量。然而，如果将同一块橡胶浸没于液氮(LIN)中，那么，橡胶将表现得像易碎的玻璃而易于被锤子损坏。这是因为液氮冷却的橡胶低于其玻璃化温度。

如在本文中使用的术语“常温研磨(ambient grinding)”应用于在常温(ambient temperature)或稍低于常温将初始材料供给至研磨机的系统。在冷冻研磨的情况下，在研磨之前，初始材料温度立即实质地至少减小至-80℃。

UA-A-2752097公开了一种圆筒冲击研磨机，其中，转子具有盘片(52、54)，径向延伸且周向间隔的叶片(45、47、79)安装于该盘片(52、54)上。盘片振动而不是叶片振动，来提供至少120分贝的气态流体声能。在图13的实施例中，叶片(71至79)之间的径向间隔向上且向下地增加中间阶段(74)以沿流体流动的方向提供会聚-发散的研磨间隙。处于连续阶段的弹性模量和盘片厚度变化(参照第10栏，第44~46行)，并示出间隙的形状与研磨机的振动方面相关的原理。

US-A-3071330公开了一种圆筒冲击研磨机，其中，可调节地安装冲击元件(11)以改变研磨间隙(参照第3栏，第19~31行)。然而，完全没有公开调节元件以提供不一致的研磨间隙。

DE-A-10 2005 020441公开了一种圆筒冲击研磨机，其中，具有可调节地安装于托架(50)的冲击元件(60)的竖直堆叠(40)，使得该竖直堆叠(40)从保持件(37)所延伸的程度能够变化(参照第0040段)。

EP-A-0696475公开了一种具有环形旋转锤(14)的圆筒冲击研磨机，该环形旋转锤(14)具有与衬套对置的带有大量凹部和凸部的粉磨叶片，该衬套也具有凹部和凸部。在图11的实施例中，凸部(17、17’)的尺寸交替，使得研磨间隙周向地不一致。

从最晚1975年以来，圆锥冲击研磨机已经为人所知(参照DE-A-2353907)，并且，近年来已报告了显著的改善和修改(参照例如EP-A-0787528、DE-A-100 53 946、DE-A-202 11 899 U1、US-A-2006/0086838、US-A-2008/0245913以及US-A-2009/0134257)。尤其是，DE-A-202 11 899 U1公开了一种圆锥冲击研磨机，其中，冲击元件(34)外周地间隔在30至50mm间距。能够通过使用间隔物(66)来调节研磨间隙，以改变转子组件(14)和研磨表面(64)的相对轴向位置。还提到，通过将磨损的元件从其支撑盘片(30、32)的一个表面移动至另一表面而翻转磨损的元件的轴向安装。

由圆锥冲击研磨机提供的粉碎的程度尤其取决于研磨间隙的径向尺寸。就发明人的所知，径向尺寸沿周方向和轴方向均恒定是所有现有技术的圆锥冲击研磨机的共同特征。通过用冲击元件的外缘的径向间隔不同于转子轴线的另一个转子组件代替一个转子组件，且/或通过改变转子组件和研磨表面的相对轴向位置，从而能够对于所有列改变间隙(通过比较本图2A和图2B所示)。然而，通过改变相对轴向位置而进行调节具有限制，这是因为与铸造构件相关的结构约束、对准、材料制造技术以及常规制造公差使得难以精确地设定间隙尺寸且/或使间隙尺寸匹配至当需要改变供给材料或生产量时所需要的尺寸减小。

本发明的目标是依照所需要的粉碎的程度的规定和调节的容易而改善圆锥冲击研磨机的效率，以补偿冲击元件的磨损和供给材料性质的改变。

发明内容

本发明提供了一种圆锥冲击研磨机，包括被安装在管状壳体中用于旋转的转子组件，该管状壳体具有与转子组件同轴地对准的笔直的截头圆锥状的研磨表面，转子组件具有均为周向地间隔的冲击元件的轴向地间隔的至少两列，该冲击元件限定冲击元件和研磨表面之间的环形研磨间隙，并且，壳体具有入口和出口，该入口用于待在研磨机中粉碎的供给料，该出口用于已粉碎的供给料，其特征在于，冲击元件提供或可调节来提供径向尺寸沿轴方向和周方向中的一者或两者不恒定的研磨间隙。

根据一个优选实施例，相应列的冲击元件和研磨表面之间的研磨间隙的径向尺寸沿周方向恒定，但是，至少一列和研磨表面之间的研磨间隙的径向尺寸不同于至少另一列和研磨表面之间的研磨间隙的径向尺寸。

在另一优选实施例中，至少一列冲击元件相对于至少另一列冲击元件能够轴向地移动，由此，能够改变所述列和研磨表面之间的研磨间隙的相对径向尺寸。

在又一优选实施例中，至少一个冲击元件相对于旋转的转子轴线能够调节以改变冲击元件和研磨表面之间的研磨间隙的径向尺寸。通常地，至少一列中的所有冲击元件，优选所有列中的所有冲击元件，能够以该方式调节。

上述优选实施例不相互排斥，且本发明的圆锥冲击研磨机能够从超过一个的所述实施例结合特性。

一列的冲击元件之间的研磨间隙能够沿转子组件的周方向恒定或者能够沿该方向变化。通常地，一列中的各个冲击元件将延伸至相同的径向程度，由此，研磨间隙关于列而周向地一致。然而，列中的一个或更多冲击元件能够比其他冲击元件延伸至不同的径向程度，由此，研磨间隙沿列的周方向变化。例如，交替的冲击元件能够延伸至相同的但不同于居间的冲击元件的径向程度，由此，径向更窄的研磨间隙与径向更宽的研磨间隙交替。

一列的冲击元件和研磨表面之间的研磨间隙能够并且在相关实施例中将不同于一个或更多其他列的研磨间隙。通常地，尤其是当由列提供的研磨间隙分别沿周向一致时，研磨间隙将从供给料的入口至已粉碎的供给料的出口沿轴方向逐列地渐进地增加或优选地降低。然而，能够使用其他的例如使更窄的间隙和更宽的间隙交替的布置。

截头圆锥状的研磨表面能够相对于转子组件而可轴向地调节，例如，已知在现有技术中，对于所有列同时地改变研磨间隙的径向尺寸。

研磨表面的轮廓，例如，已知在现有技术中，能够带有例如轴向地延伸或倾斜的凹槽，以增强微粒冲击的粉碎。

转子组件能够为在现有技术中已知的类型。在一实施例中，转子组件包括实心或空心的通常为圆筒的转子，该转子具有轴向地间隔且周向地延伸的凸缘，冲击元件安装于该凸缘。在另一实施例中，转子包括安装在共同的轴的轴向地间隔的位置的圆形盘片。盘片中的至少一些能够选择性地紧固于两个或更多的轴向地间隔的位置，由此，能够改变相邻的盘片的轴向距离，且/或盘片能够可释放地安装于轴，使得一个或更多盘片能够被新的盘片代替且任何剩余的盘片能够被代替以继续使用。

能够安装至少一列中的冲击元件中的至少一些以相对于转子轴线而选择性地径向地定位，以改变冲击元件的外缘与轴线间隔的程度。这样的调节能够这样地提供：例如，利用可调节的固定装置而提供位于转子的冲击元件的安装的径向调节。所述装置能够包括，例如，穿过径向伸长孔和协作孔的螺栓或其他固定部件，该径向伸长孔位于冲击元件的基部和安装有冲击元件的转子凸缘或盘片中的一者，该协作孔位于另一者。能够提供多个固定孔而取代伸长槽。能够在位于转子盘片或凸缘的周向地间隔的位置提供楔形轮廓，以约束冲击元件沿径方向的可调节的移动。在对于使用轴向地延伸的螺栓或其他固定部件而言的备选布置中，能够由固定装置提供冲击元件的调节，该固定装置例如为调节螺钉，作用于相邻的冲击元件之间以将其夹紧至楔形轮廓的相应侧。在又一备选中，能够在楔形元件之间提供锯齿状轮廓以允许增量的径向调节。在其最广泛的方面，本发明不限制于对冲击元件提供调节的任何特定装置，并且，除了上述装置之外的其他调节装置对于本领域的技术人员而言是显而易见的。

在本发明的一些实施例中，冲击元件不必可调节地安装于转子。整个转子组件，或者当存在时，一个或更多可移除的盘片，能够被不同的转子组件或盘片代替，其中，固定的冲击元件提供研磨间隙尺寸的所需要的改变。这样的布置可能包括用于提供转子或盘片的所需要的范围的附加成本、更少的基于间隙调节的灵活性以及补偿不均匀的冲击元件磨损的无力性。

能够在共同的基部单独地或成对地或多重地间隔开地提供冲击元件。此外，冲击元件能够以常规的方式轴向地延伸，但是，备选地，能够相对于包含转子轴线的平面倾斜。

转子盘片或凸缘均能够携带安装于一个表面的一列冲击元件和安装于相反表面的第二列冲击元件。

以下，仅通过示例并参照本发明的当前优选实施例的附图来进行描述。

附图说明

在附图中：

图1是圆锥冲击研磨机的等距视图，其中，为了易于理解本发明省略了除了转子、壳体以及冲击元件之外的构件；

图2A是常规的圆锥冲击研磨机的转子组件的轴向横截面；

图2B对应于图2A，但带有相对于转子轴向地向上重新定位的壳体(以虚线显示)；

图3A是处于冲击元件的安装的中间阶段的根据本发明的圆锥研磨机的转子组件的等距视图；

图3B是带有所有已安装的冲击元件的图3A的转子组件的等距视图；

图3C是图3B的转子组件的顶视图；

图4A是图3的旋转组件的轴向横截面和细节，其中，冲击元件通过位于冲击元件或转子凸缘中的槽而可调节地安装，并在转子组件的顶部提供比位于底部的研磨间隙更窄的研磨间隙；

图4B对应于图4A，但带有已调节成在转子组件的底部提供更窄的间隙的冲击元件；

图5A和图5B分别对应于图4A和图4B，但由锯齿状轮廓调节冲击元件；

图5C是图5A和图5B的旋转组件的顶视图；

图6A和图6B对应于图4A和图4B，但由在相邻的冲击元件之间延伸的调节螺钉调节冲击元件；

图6C是图6A和图6B的旋转组件的顶视图和细节；

图7是根据本发明的圆锥研磨机的旋转组件的顶视图，其中，由一列冲击元件提供的研磨间隙沿周方向变化；

图8A、图8B以及图8C显示了用于图4的转子组件中的冲击元件；

图9A是根据本发明的圆锥研磨机的转子组件的顶视图，其中，一种预设径向延伸尺寸的冲击元件与不同的预设径向延伸尺寸的冲击元件交替；以及

图9B显示了用于与图9A的转子组件一起使用的预设尺寸的一组冲击元件。

具体实施方式

如图1和图2所示，常规的圆锥冲击研磨机包括转子组件1，该转子组件1可旋转地同轴地安装在截头圆锥壳体2内。转子组件包括空心圆筒转子3，该空心圆筒转子3具有安装于轴(图中未显示)的轴环4和轴向且周向地间隔的凸缘5、6，周向地间隔的冲击元件7固定地安装于该凸缘5、6。冲击元件一致地从凸缘径向地延伸以与壳体的研磨表面一起限定径向尺寸恒定的环形研磨间隙a。安装一列冲击元件而从各个凸缘的上表面向上延伸，并安装第二列冲击元件而从各个凸缘的下表面下垂。不携带冲击元件的周向地延伸的凸缘8在凸缘5的下垂的冲击元件和相邻的凸缘6的直立的冲击元件之间延伸。

通过比较2A和图2B所示，能够通过相对于旋转组件轴向地调节壳体1，从而调节研磨间隙a，但间隙保持轴向和周向均恒定。

在图4、图5以及图6所示的本发明的实施例中，冲击元件7安装于凸缘5、6用于沿径方向的调节b。它们的移动被位于凸缘的上表面和下表面的周向间隔的楔形轮廓9约束在该方向。如图4A、图4B、图5A、图5B以及图6A、图6B所示，能够调节冲击元件的径向位置，使得由位于凸缘5的冲击元件提供的研磨间隙a’不同于由位于凸缘6的冲击元件提供的研磨间隙a’’。

在图4的实施例中，调节槽设于转子凸缘和/或冲击元件的基部，并由螺母螺栓组件10紧固在需要的位置。如图5A、图5B以及图5C所示，在备选实施例中，冲击元件的调节由允许0.5mm的增量c的锯齿状轮廓10’提供。如图6A、图6B以及图6C所示，在又一实施例中，冲击元件的调节由调节螺钉组件11提供，该调节螺钉组件11在相邻的冲击元件之间延伸并将其夹紧成与居间楔形轮廓9紧贴。

如图4A、图5A以及图6A所示，冲击元件的调节能够规定位于转子组件的顶部的研磨间隙a’比为位于底部的研磨间隙a’’更窄，反之亦然，如图4B、图5B以及图6B所示。如图7所示，附加地或备选地，能够将冲击元件布置成沿一列或更多列的周方向提供交替的更窄和更宽的研磨间隙a’和a’’。

如图8A所示，冲击元件能够设成由共同的基部12连接在一起的一对7a和7b，该基部12设有便于径向调节的伸长槽13。如图8B所示，附加的冲击元件7c、7d以及7e能够安装在同一基部12。如图8C所示，冲击元件能够相对于转子的轴方向而以角度α倾斜。

如图9所示，冲击元件能够固定地位于凸缘，选择不同径向延伸量的冲击元件而提供的研磨间隙的变化量如图9B所示。在图9所示的特定实施例中，各对冲击元件由具有孔13’的共同的基部12’连接，穿过该孔13’，元件能够由螺母螺栓组件14附接至凸缘，该螺母螺栓组件14延伸穿过凸缘中的对准孔。由位于基部的销15提供位于凸缘的正确的定位，该销15接合凸缘中的协作定位孔，反之亦然。

在使用中，以与现有技术的圆锥冲击研磨机相同的方式使用本发明的圆锥冲击研磨机。尤其是，本发明的圆锥冲击研磨机能够用于低温粉碎、尤其是冷冻粉碎，以研磨例如塑料和橡胶。为了应用冷冻流体，冷却传输器定位于研磨机的上游并作为封闭系统而运行，经常以真空夹层或泡沫材料隔离而将热损失最小化，这主要提供混合和滞留时间以有效地将材料的温度降低至低于其玻璃化温度。在封闭的冷却传输器内将液氮直接地喷射至产品。调节通向传输器的液氮的流动以如在传输器测量，或者在一些情况下，在过程中的另一点测量的那样维持材料的设定温度。不优选在冲击研磨机自身内直接冷却，并且，通常来自冷却上游的蒸发制冷剂与供给料一起进入研磨机，以维持低温并/或补偿与粉碎相关的热效应。通常，待粉碎的塑料、橡胶或其他材料将被冷却至低于其玻璃化温度以使其易碎且更易于粉碎。一般地，将液氮用作制冷剂，但能够使用其他制冷剂。

参考优选实施例将领悟到本发明不限于以上的详细描述，但在不脱离如所附的权利要求中所限定的本发明的要旨和范围的情况下，能够进行大量修改和变化。尤其是，所示实施例的带凸缘的转子能够被一种旋转组件代替，在该旋转组件中，凸缘被安装于共同的轴的单独的盘片代替。这些盘片中的一个或更多能够沿着轴而轴向地调节以改变相应的研磨间隙。类似地，两个或更多的转子能够设于共同的轴且一个或两者均能够轴向地调节以改变相应的研磨间隙。此外，由从盘片或凸缘下垂的冲击元件提供的研磨间隙能够不同于由从同一盘片或凸缘直立的冲击元件提供的研磨间隙。如果需要，冲击元件能够仅从盘片或凸缘的一个表面延伸。

Claims (14)

1. 一种圆锥冲击研磨机，包括转子组件(1)，该转子组件(1)被安装在管状壳体(2)中用于旋转，该管状壳体(2)具有与所述转子组件同轴地对准的笔直的截头圆锥状的研磨表面，所述转子组件具有均为周向地间隔的冲击元件(7)的轴向地间隔的至少两列，该冲击元件(7)限定所述冲击元件和所述研磨表面之间的环形研磨间隙，并且，所述壳体具有入口和出口，该入口用于待在所述研磨机中粉碎的供给料，该出口用于已粉碎的供给料，其特征在于，所述冲击元件提供或可调节来提供径向尺寸(a)沿轴方向和周方向中的一者或两者不恒定的研磨间隙。

2. 根据权利要求1所述的圆锥冲击研磨机，其特征在于，至少一列相对于至少另一列能够轴向地移动，由此，能够改变所述列的冲击元件和所述研磨表面之间的所述研磨间隙的所述相对径向尺寸(a)。

3. 根据上述权利要求中的任一项所述的圆锥冲击研磨机，其特征在于，所述相应列的冲击元件和所述研磨表面之间的所述研磨间隙的所述径向尺寸(a)沿所述周方向恒定，但是，至少一列和所述研磨表面之间的所述研磨间隙(a’)的所述径向尺寸不同于至少另一列和所述研磨表面之间的所述研磨间隙(a’’)的所述径向尺寸。

4. 根据权利要求1或2所述的圆锥冲击研磨机，其特征在于，至少一列冲击元件和所述研磨表面之间的所述研磨间隙的所述径向尺寸(a)沿所述周方向不恒定。

5. 根据权利要求4所述的圆锥冲击研磨机，其特征在于，交替的冲击元件延伸至相同的但不同于居间的冲击元件的径向程度，由此，径向更窄的研磨间隙与径向更宽的研磨间隙交替。

6. 根据上述权利要求中的任一项所述的圆锥冲击研磨机，其特征在于，所述冲击元件中的至少一些固定地位于所述转子组件。

7. 根据权利要求6所述的圆锥冲击研磨机，其特征在于，位于至少一列中的所述冲击元件可移除地紧固至所述转子，用于被与所述当前冲击元件相比从所述转子径向地延伸不同程度的冲击元件代替。

8. 根据上述权利要求中的任一项所述的圆锥冲击研磨机，其特征在于，所述冲击元件中的至少一些可移动地位于所述转子组件，以沿所述径方向调节。

9. 根据权利要求8所述的圆锥冲击研磨机，其特征在于，所述至少一列中的所述冲击元件中的至少一些能够独立于所述列中的至少另一个冲击元件而调节。

10. 根据上述权利要求中的任一项所述的圆锥冲击研磨机，其特征在于，至少一列中的至少一些冲击元件相对于包含转子轴线的平面倾斜。

11. 根据上述权利要求中的任一项所述的圆锥冲击研磨机，其特征在于，所述转子包括至少一个可移除的径向地延伸的盘片或凸缘，在该盘片或凸缘的径向地延伸的表面安装有一列冲击元件。

12. 根据权利要求11所述的圆锥冲击研磨机，其特征在于，所述至少一个可移除的盘片或凸缘具有安装于相反表面的第二列冲击元件。

13. 根据上述权利要求中的任一项所述的圆锥冲击研磨机，其特征在于，所述研磨间隙从所述供给料的入口至所述已粉碎的供给料的出口沿所述轴方向逐列地渐进地改变。

14. 一种粉碎材料的方法，包括在如上述权利要求中的任一项所限定的圆锥冲击研磨机中进行研磨。

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