CN104117402A - 转子轧碎机和辊子轧碎机中的弓形的和多折线的轧碎齿系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在辊式破碎机或者转子式破碎机的两个辊子或者转子的周面上的破碎齿牙系统，辊子或者转子的齿牙列是连续可微分的并且在轴向的方向上具有反向的错位角走向，所述错位角走向与为均匀化沿着辊子或者转子的长度不均匀的材料分布所必需的轴向质量流量（8）的走向相对应。本发明还涉及一种破碎齿牙系统，齿牙列（1）由在轴向的方向上分区段地重复的所述的破碎齿牙系统形成。本发明还涉及一种辊式破碎机或者转子式破碎机的两个辊子或者转子的周面上的破碎齿牙系统，辊子或者转子的齿牙列（1）分别由至少三个轴向上平齐地布置的分别带有至少两个破碎齿牙（3）的齿牙子组组成，所述齿牙子组成箭形地错开及所述齿牙列相互反向地布置。

Description

转子轧碎机和辊子轧碎机中的弓形的和多折线的轧碎齿系统

技术领域

本发明的主题为在转子轧碎机和辊子轧碎机的转子或辊子的周面上的轧碎齿的弓形的和多折线的（polygonal）布置方案（弓形构型和多折线构型）。相对于转子直径或者辊子直径D的齿高h在此确定是否涉及具有齿高与转子直径之比（h/D≥0.17）的转子轧碎机（轴轧碎机、筛选器）或具有齿高与辊子直径之比（h/D＜0.17）的辊子轧碎机。 

背景技术

配备有齿的转子和辊子在转子轧碎机和辊子轧碎机中应用，以便改善导入关系并通过集中的力传入使碾碎变得容易。在此，轧碎齿的布置方案（齿构型/轧碎齿系统）具有决定性的意义。这对导入特性尤其是对大的材料块的导入时间，也因此对吞吐特性（Durchsatzverhalten）尤其是沿着转子长度或辊子长度的材料分布以及最后也对排出特性尤其是对轧碎产品中的过大组分与残缺组分产生影响。此外，通过轧碎齿的构型也影响轧碎特性尤其是所必需的轧碎工作以及时间上的轧碎力分布和沿着转子长度或辊子长度的齿磨损。 

在滚子或辊子展开情况下的齿列的齿尖所形成的连接线的形状用于齿构型类型的命名。为了确切地刻画构型类型而首先确定哪些齿属于一个齿列，因为否则会找到任意多数量的周期性拓扑。图1以例子示出了根据EP0167178B1的在具有螺旋形的齿系统的展开的辊子上的齿列，其中，除了螺旋构型（a）的正确的连接线之外例如还标识出了箭头构型（b）的、多重螺旋构型（c）的或同心构型（d）的连接线。 

首先，构型类型仅与轴向连接线的形状或倾斜相关地命名，而如图1（d）那样的径向连接线却没有命名。连接线虽然能部分地（图1a、 图1b）或者区段式地和完全地（图1c）在径向方向上取向，但却必须在整个辊子长度上延伸。如果进一步细分，即，在此选择最短的且几何结构最简单的轴向连接线，则排除变型方案（b）和（c）并仅保留所期望的变型方案（a）。在此，直线或多折线虽然总是最短的，但却并非在任何情况下都形成几何结构上最简单的连接线（例如根据EP1385630B1的带有弯曲的箭头侧面的箭头构型）。图1（a）中所限定的齿列通过在径向上错开圆周间距值tu而最后得到辊子的完整的齿配备。 

因此，一个齿列包括在轴向方向上的所有的齿，所述齿在展开的情况下仅通过径向的错开来描述完整的齿配备并且构造最短的且在几何结构上最简单的连接线（=构型线）。类似于齿列，在径向方向上限定了齿环，从而，齿数n为齿环数na与齿列数nu的乘积。 

在该限定的基础上，可以限定属于公开的且享有专利权的现有技术的齿系统。在此，如下同心构型属于最简单的构型，其中，齿列形成与辊子体或滚子体的旋转轴线平行的直线。同样充分公知的是不同的错开构型，其中，齿列形成不与轴线平行的直线或弯曲的函数。 

EP0167178B1公开了一种螺旋构型，其中，齿列在展开转子或展开辊子的情况下形成一条以一个角度倾斜的直线。这种构型出现在矿石轧碎机的两个向相转动的轧碎辊子上，在它们之间碾碎目标材料。辊子的螺旋布置可以相对于对应辊子同向或反向地分布（图2）。如果目标物平行于辊子轴线侧向地添加（轴线平行地添加），那么反向的螺旋构型导致了从供给辊子侧到对置辊子侧指向的运输。相反，同向的螺旋构型产生了在辊子之上的没有指向的材料运输。在轴线垂直的添加情况中，即，材料主要集中在辊子中部，反向的螺旋构型仅有条件地适合，因为其将材料由中部出发地仅导向到一个方向上并因此仅充分利用了辊子的半部。在该构型的两种变型方案中，辊子的每个齿相对于对应辊子上的其所对应的齿轴向地错开了ta/2（参见图1），从 而它们在辊子转动时能够彼此啮合。 

如果吞吐特性和磨损特性很显著，则应主要注意沿着整个转子长度或辊子长度的均匀的材料分布。在从转子端部或辊子端部出发的轴线平行的材料输入的情况中，这最好通过反向的螺旋构型（参见图2）来实现，因为这触发了到对应侧的轴向输送并因此使添加侧减负载。在转子或辊子之上的轴向输送过程在此通过转子或辊子与对应转子或对应辊子的错开布置的齿构型来进行。它们在彼此运动期间在展开的情况下形成了开启角度δ。在反向的螺旋构型（图2A）的情况中，该角度例如相应于两倍的错开角度γ（δ=2γ，参见图1）。然而，转子轧碎机或辊子轧碎机通常轴线垂直地被供给，其中，根据输入传送带上的送料横截面而得到沿着转子或辊子的不同的材料分布。单侧指向的轴线平行的材料输入就不是那么有利了。 

在EP1385630B1中描述了一种同样属于错开构型的箭头构型，利用该箭头构型应能解决在中心的、轴线垂直的添加中所存在的单侧材料输送的问题。在该印刷文献中所描述的多辊子轧碎机的辊子配备有在辊子展开的情况下箭头状地向中部走向的齿列。两个辊子的相对置的箭头构型通常彼此错开半个轴向齿距ta/2，以便使齿啮合成为可能。在该文献中公开了如下构型（参加图3）： 

具有相同侧的/不同侧的箭头侧面的构型； 

具有相同/不同倾斜的箭头侧面的构型； 

具有直线的/凹弧形弯曲的箭头侧面的构型； 

其箭头尖朝向/背向轧碎间隙指向的构型。 

向着辊子边缘的双侧材料运输仅在箭头尖指向轧碎间隙的情况下是可能的。否则，材料就会向转子中部或辊子中部运动。 

由现有技术公知其他的齿牙布局，其中，重复出现各齿牙列的基本构型，因此，对此产生了呈锯齿形（多重箭头构型）的或斜向错开 （多重螺旋构型）的形式。 

同样公知的是，在各齿牙列中多种基本构型相互组合。因此，DE202006014902U1在单辊破碎机的例子中描述了一种螺旋箭头构型，其中，齿辊与铁砧交替作用并且由此切碎目标材料。随后，提出双辊破碎机的布局原理。其特征在于，齿牙首先在周向上组合成齿环。辊子的两个相邻的齿环以确定角度相对彼此错开，并且构成齿环对。因为在一个齿环对的齿环旁边也还有辊子的其他齿环对轴向地错开，所以形成具有叠加的箭头构型的呈螺旋形的齿牙布局（参见图4）。 

发明内容

本发明基于如下任务：克服现有技术的缺点，并且通过改进的齿牙布局优化转子式破碎机和辊子式破碎机的进料性能、卸料性能、输送性能、和/或磨损性能。 

该任务通过独立权利要求1、5和9所述的破碎齿布局解决。本发明优选的改进方案是相应回引的从属权利要求的主题。 

根据本发明，该任务通过在辊子式破碎机或转子式破碎机的两个辊子或转子的周长上的破碎齿布局解决，其特征在于，辊子或转子的齿牙列在轴向方向上具有相反的偏移角曲线，所述偏移角曲线相应于所需用于沿着棍子或转子的长度使不均匀的材料分布均匀化的轴向物质流（弧形构型）。 

在此，用于均匀化或者说均质化所需的轴向物质流实现了在相对于沿着辊子轴线或转子轴线的均匀堆料横截面（Schüttquerschnitt）的投入过多或过少的材料之间的不同的物质均衡（图5A）。因此，可以得出，对于真实的堆料横截面，随着两侧的线性升高，在辊子中间或转子中间L/2（L=辊子长度）处具有送入最大值，对于轴向待送入或待送出的材料，在辊子或转子长度上的双抛物线在L/4和3L/4处具有最大 值并且在L/2处具有最小值（图5B）。这些轴向的物质流（借此实现沿着转子长度或辊子长度的均匀的材料分布）由在理想均匀的堆料横截面与真实堆料横截面之间的堆料高度差的线性曲线的积分得出（图5A、5B）。 

为了产生轴向物质流需要轴向的推送力，所述推送力在旋转的辊子或转子中通过具有偏移角γ>0的齿牙布局的齿尖产生。推送力的大小取决于sin（γ），并且因为对于小角度来说sin（γ）≈γ，所以在偏移角γ与轴向推送力或推送速度之间产生比例关系。由此得出，用于均匀化所需的偏移角曲线相应于用于均匀化所需的轴向物质流的曲线（图5B）。只有在两个辊子或转子的相反的齿牙列布局中，相应产生的轴向推送力才引起定向的移动。 

因为两个辊子或转子的相反的齿牙列上升正好相应于偏移角，所以它们的曲线直接由轴向物质流曲线或偏移角曲线（图5B）的积分得出。因此，对于随着两侧线性升高在L/2处有送入最大值的不均匀堆料横截面来说，需要用于均匀化的呈弧形的齿牙列（图5C）。对于积分来说，偏移角曲线必须至少部段式地保持稳定（参见图5B）。因此，根据本发明，破碎齿的给出的构型线能够沿着辊子的全部轴向扩展连续变化。 

因此，如已知那样有利的是，通过根据本发明的破碎齿布局可以使任意非均匀的送入材料沿着辊子或转子均匀化。这种沿着转子或辊子的均质化是有意义的，因为，由此在辊子中间的齿牙磨损有利地减小了，并且因此可以实现辊子或者转子的更长的使用寿命。此外有利的是，材料流在较少经过的边缘中增加了，并且因此可以实现更高的通过量。 

在此，根据本发明，每个辊子的齿到配对辊子的相协调的齿以如下方式轴向错开，使得它们在环绕辊子时可以彼此交叉。 

在根据本发明的弧形构型的优选实施方式中，齿牙列在轴向方向上可以由二次（参见图7A）、三次（参见图7Ｂ）或多次多项式描述。在此特别有利的是，齿牙列的偏移角沿轴向方向直至顶点持续下降，并且在辊子或转子的轴向总扩展中具有连续的曲线。相对于已知的箭头构型，呈弧形的连接线的顶点没有构造出中断位置（箭头尖），从而避免了中间齿环的过多的应力。此外，因此有利的是，在轴向方向上具有抛物线形曲线的齿牙列以不用识别准确的横截面的方式有利地简化了多个真实的堆料横截面，并且因此能以有利的方式沿着辊子轴线或转子轴线均质化。 

此外，根据本发明的破碎齿布局的多重构型是有利的，其中，齿牙列在轴向方向上部段式地具有重复的根据本发明的破碎齿布局或者说偏移角曲线。因此，可以沿着辊子轴线或转子轴线建立多个破碎中心，并且也可以使得复杂的堆料横截面均匀化。特别有利的是，这种破碎齿布局拥有在轴向方向上具有波浪形曲线的齿牙列。如果多个呈抛物线形的齿牙构型依次在轴向方向上布置，那么所产生的多重构型在重复的破碎齿布局中的过渡是不能连续变化的。优选的是，除了所述的过渡处外，多重构型没有其他的中断位置。 

在根据本发明的弧形规格件的另一优选实施方式中，两个辊子或转子的齿列具有彼此不同的错开角分布。因此，由各单个辊子产生的轴向进给力可以彼此不同。这有利地允许使用不同的辊子，其中，例如较强负载的辊子在一定的使用时间之后被更换，但其他辊子仍然保留在辊子破碎机或转子破碎机中 

在根据本发明的破碎齿布置中，为了齿的咬合也需要两个辊子的齿列在轴向方向上彼此间具有错开量。因此，特别优选的是如下根据本发明的弧形规格件，其中，两个辊子或转子的齿列可以通过在轴向方向上以距离d_a>0移动（参见图8）以及关于与旋转轴线平行的对称轴 线形成镜像重叠。因此，偏心地或对中地作用的破碎齿规格件可以有利地实现有如下齿列，它们的顶点指向破碎间隙或由此指开。 

利用根据本发明的破碎齿布置有利地确保了转子或辊子的齿更均匀地被加载，这不仅提高了齿装备的使用时间，而且也提高了转子破碎机或辊子破碎机的生产效率。 

此外，有利的是根据本发明的弧形规格件的多种多样的使用能力，它们可以用于齿高h与齿顶直径D的任意比例，也就是说，不仅可以用于具有齿转子（h/D≥0.17）的转子破碎机，而且也可以用于具有齿辊子（h/D<0.17）的辊子破碎机。此外，弧形规格件有利地可以由任意数量的齿列n_u和齿圈n_a形成，它们彼此间具有任意的间距，尤其不是仅具有相同的间距。此外，弧形规格件也可以用于任意的例如由具有任意的齿规格的一个转子和一个辊子或者两个或多个转子和辊子构成的相对于作用配合件的转子作用对和辊子作用对。 

此外，本发明的主题是在辊子破碎机或转子破碎机的两个辊子或转子的周边上的破碎齿布置，其特征在于，辊子或转子的齿列由轴向对齐布置的具有至少两个齿的齿分组构成，它们箭头形地错开并且彼此反方向布置。根据本发明，一个辊子的每个齿相对其在配合辊子上的对应的齿以如下方式轴向错开，即，使得它们在辊子周转时可以彼此咬合（多折线规格件）。 

在此，齿列分别由至少三个齿分组形成，其中，最简单的箭头形错开的布置是，在轴向方向上较靠外的齿分组在辊子展开或转子展开时比中部的齿分组在朝向破碎间隙的方向上更靠近地定位。如果齿列由多于三个的齿分组构成，那么轴向最靠外的齿分组在辊子展开或转子展开时分别在径向方向上最靠近破碎间隙地定位。于是，齿分组相对齿分组地，这个径向间距加大了，其中，形成“箭头尖端”的齿分组在辊子展开或转子展开时具有相对于破碎间隙最大的间距。如果这 个“箭头尖端”的齿列在朝向最近的齿分组的方向上在两侧具有相同的错开角，那么在“箭头侧边”中的对应的齿分组分别具有相同的径向位置。 

具有这种设有反方向布置的齿列的破碎齿布置的转子对或辊子对在展开时有利地构造出多折线的破碎空间，用于使大的材料碎块侵入并将它们粉碎（参见图9B）。由于拉入性能对在转子或辊子上部在齿之间构造出的主要破碎空间的依赖性，这种破碎齿布置导致优化的拉入性能，尤其是针对较大和较硬的碎块。此外，在破碎时可以实现均匀的负载，这是因为少量齿同时啮合。此外根据本发明的多折线规格件由于齿分组的错开有利地减小了破碎运行时的阻滞危险。 

在多折线规格件的优选实施方式中，从“箭头尖端”出发的齿列在朝向最靠近的齿分组的方向上或在两个“箭头侧边”的两个分别对应的齿分组之间具有不同的错开角（参见图10A）。于是，在齿列的两个箭头侧边中的对应的齿分组分别占据不同的径向位置。由此，有利地防止了长形的未粉碎的过大颗粒在齿之间漏出去。此外，由此可以有利地进一步减小同时啮合到要破碎的材料中的齿的数量。 

在破碎齿布置的优选实施方式中，齿分组是齿对或三个齿。同样有利的是在各单个齿分组之间的破碎齿数量发生变化。由此，也可以形成复杂的多折线的破碎空间，其有利地可以与在特定的岩石类型中经常出现的破碎图像相匹配。 

同样有利地是如下多折线规格件，其中，齿列具有多次箭头形彼此错开的齿分组。由此，可以沿着辊子长度或转子长度有利地提供多个破碎区（参见图11A）。 

根据本发明的多折线规格件有利地可以在很多情况下使用，尤其是用于齿高h与齿顶直径D的任意的比例，也就是说，不仅可以用于具 有齿转子（h/D≥0.17）的转子破碎机，而且也可以用于具有齿辊子（h/D<0.17）的辊子破碎机；用于任意数量的齿列n_u和齿圈n_a，它们彼此间具有任意的间距，尤其不是仅具有相同的间距；以及用于任意的由具有任意的齿规格的一个转子和一个辊子或者两个或多个转子和辊子构成的相对于作用配合件的转子作用对和辊子作用对。 

附图说明

下面借助多个实施例以及图形对本发明进行详细说明，然而并不局限于这些示例。其中示出 

图1示出具有绘制出成螺旋形构造（a）、成箭形构造（b）、成多次螺旋形构造（c）或者“成直线形构造（Fluchtungsformation）”(d)、以及错位角γ、圆周向节距t_u和轴向节距t_a的辊子的辊子展开图， 

图2示出在辊子和对置辊子的齿牙列的反向的（A）或者同向的定向（B）的情况下的根据EP0167178B1的带有成螺旋状的齿牙系统的辊子展开图， 

图3示出具有指向破碎间隙的、成直线的（A）和成内锥形地弯曲的箭头侧面（Pfeilflanken）的根据EP1385630B1的带有成箭头状的齿牙系统的辊子展开图， 

图4示出根据DE202006014902U1的带有成箭头状的带有叠加的成箭形构造的辊子的辊子展开图， 

图5示出（A）在当L/2时具有最大堆料高度的堆料角下，描绘出关于辊子宽度，或者说输入器宽度的理想化（5）的以及实际（6）的堆料横截面的堆料高度；（B）描绘出关于辊子宽度的用于均衡和均匀化理想化（7）的以及实际（8）的堆料横截面的轴向质量流量；（C）带有为均匀化理性化的堆料横截面所必需的具有成直线形构造（9）的齿牙列以及为均匀化实际的堆料横截面所必需的具有成拱形构造（10）的齿牙列的辊子展开图， 

图6示出辊子（A）的等轴的3D视图以及所属的成拱形构造（10）的辊子展开图（B）， 

图7示出第二（A）种和第三（B）种排列的具有多项式函数的构 造线的成拱形构造， 

图8示出偏心（A）的和同心（B）的成拱形构造的辊子展开图， 

图9示出辊子（A）的等轴的3D视图以及所属的具有成多折线构造（11）的辊子展开图（B）， 

图10示出具有在齿牙子组之间的不同（A）的和相同（B）的错位角的成多折线构造的辊子展开图， 

图11示出带有两个破碎腔（A）及带有不同的齿牙子组的成多折线构造（B）的成多重多折线构造的辊子展开图， 

带有根据本发明的成拱形构造10的破碎辊子以散点透射的3D视图方式以及以辊子展开图方式在图6中图示出来。 

具体实施方式

在图7中的示范性地图示出的成拱形构造包括具有第二种（A）和第三种（B）的排列的多项式函数的构造线。有利的是，该成拱形构造通过任意排列的多项式函数来表示，因为这些多项式函数始终是连续可微分的并且不含有像在成箭形构造的情况下出现在箭头尖部上那样的间断处。 

在图8中示出了具有偏心（A）的和同心（B）的、指向破碎间隙的或者从该破碎间隙离去地指向的拱形段的成拱形构造。在指向破碎间隙的方向地成拱形的情况下，材料向转子边缘/辊子边缘地（偏心地）传导，否则就向中间地（同心地）传导。 

也可能的是，在齿牙列里面将多个成拱形构造以成多次拱形构造的方式成波浪状地连续地转换。 

带有多折线的破碎腔12的具有根据本发明的成多折线构造11的破碎辊子以等轴的3D视图方式在图9中图示出来。 

此外，在图10中示范性地图示出的成多折线构造包括这样的具有 在齿牙子组之间的相同（图10B）的和不同（图10A）的错位角以及带有每个齿牙子组有两个齿牙4（图10、11）和三个齿牙13（图9、11）的成多折线构造。此外，每个齿牙子组的齿牙的数量可以在转子或者辊子或者相对于对置转子或者相对于对置辊子内变化（图11，B）。最后，也可能的是，在齿牙列里面将多个成多折线构造连续地转换（成多次多折线构造）并且由此构造出多个破碎腔12（图11，A）。 

附图标记 

1-齿牙列 

2-齿牙圈 

3-破碎齿牙（尖部） 

4-成对齿牙 

5-理性化的堆料横截面 

6-在堆料角下的实际的堆料横截面 

7-为均匀化理性化的堆料横截面所必需的轴向质量流量 

8-为均匀化实际的堆料横截面所必需的轴向质量流量，或者说错位角走向 

9-为均匀化理性化的堆料横截面所必需的齿牙列（对应于成直线形组成） 

10-为均匀化实际的堆料横截面所必需的齿牙列（对应于成拱形构造） 

11-成多折线构造 

12-成多折线状的主破碎腔 

13-三个齿牙。 

Claims (14)

1.一种在辊式破碎机或者转子式破碎机的两个辊子或者转子的周面上的破碎齿牙系统，其特征在于，辊子或者转子的齿牙列（1）是连续可微分的并且在轴向的方向上具有反向的错位角走向，所述错位角走向与为均匀化沿着辊子或者转子的长度不均匀的材料分布（6）所必需的轴向质量流量（8）的走向相对应。

2.根据权利要求1所述的破碎齿牙系统，其特征在于，所述齿牙列在轴向的方向上能通过二阶、三阶或者更高阶的多项式函数来表示。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的破碎齿牙系统，其特征在于，在轴向的方向上的和在顶点的方向上的齿牙列（1）的错位角减小并且具有连续的走向。

4.根据前述权利要求中任一项所述的破碎齿牙系统，其特征在于，齿牙列（1）在轴向的方向上具有成抛物线形状的走向（10）。

5.一种破碎齿牙系统，其特征在于，齿牙列（1）由在轴向的方向上分区段地重复的根据权利要求1所述的破碎齿牙系统形成。

6.根据权利要求5所述的破碎齿牙系统，其特征在于，所述齿牙列（1）在轴向的方向上具有成波浪状的走向。

7.根据前述权利要求中任一项所述的破碎齿牙系统，其特征在于，两个辊子或者转子的齿牙列具有彼此偏离的错位角走向。

8.根据前述权利要求中任一项所述的破碎齿牙系统，其特征在于，两个辊子或者转子的齿牙列可以通过在轴向的方向上移动距离d_a≥0并且在相对于旋转轴线平行的对称轴线上的镜像来重合。

9.一种辊式破碎机或者转子式破碎机的两个辊子或者转子的周面上的破碎齿牙系统，其特征在于，辊子或者转子的齿牙列（1）分别由至少三个轴向上平齐地布置的分别带有至少两个破碎齿牙（3）的齿牙子组（13）组成，其中，所述齿牙子组成箭形地错开及所述齿牙列相互反向地布置。

10.根据权利要求9所述的破碎齿牙系统，其特征在于，所述齿牙子组以不同的错位角相互地布置。

11.根据权利要求9和10中任一项所述的破碎齿牙系统，其特征在于，所齿牙子组是成对齿牙（4）或者是由三个齿牙（13）。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的破碎齿牙系统，其特征在于，破碎齿牙（3）的数量在所述齿牙子组之间变化。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的破碎齿牙系统，其特征在于，齿牙列（1）由三个齿牙子组形成。

14.根据权利要求9至12中任一项所述的破碎齿牙系统，其特征在于，齿牙列（1）具有多个成箭形地相互错开的齿牙子组。