CN104470637A - 具有空间不平衡补偿的球磨机 - Google Patents

Abstract

一种球磨机（10）具有至少两个设置在机器底板（12）上的磨杯固定体（13），分别用于在磨杯固定体中以平放地布置夹紧的、端面的磨杯端部以及具有填充球作为磨体的磨杯（23），还具有使磨杯固定体（13）旋转运动的驱动装置，其特征在于，成对设置的磨杯固定体的每个磨杯固定体通过两个分别连接它们的、在以磨杯对称轴为基准相互对置的侧面上的偏心轴（25）利用驱动装置置于平行于机器底板平面强制执行的圆运动，其中在两个穿过机器底板的、分别附属于磨杯固定体的偏心轴的每个偏心轴上在机器底板下方设置配重（28），作为用于在以偏心轴纵轴线为基准与偏心轴上的磨杯固定体连接对置的偏心轴一侧上的、连接在偏心轴上的、具有在夹紧在磨杯固定体里面的磨杯（23）的磨杯固定体的质量平衡，并且在两个磨杯固定体中两个分别连接它们的偏心轴的偏心率是相同的，以及其配重设置在以磨杯纵轴线为基准相互对置的侧面上，并且所述磨杯固定体通过驱动装置分别置于相反相位的圆运动。

Description

具有空间不平衡补偿的球磨机

技术领域

本发明涉及一种球磨机，具有至少两个设置在机器底板上的磨杯固定体，分别用于在磨杯固定体中以平放地布置夹紧的、端面的磨杯端部以及具有填充球作为磨体的磨杯，还具有使磨杯固定体旋转运动的驱动装置。

背景技术

由WO 2009/026990 A1已知具有上述特征的球磨机。在已知的球磨机中与否则处于多种应用的行星球磨机（例如在DE 197 12 905C2中描述）不同，由于以基于其纵轴线平面地或者直到以60度角相对于水平面倾斜的磨杯取向定义的磨杯水平布置，球在磨杯内部的运动轨迹这样改变，使端面的磨杯端部作为止挡面和磨面一起加入到破碎过程里面。在此一方面，在磨碎过程期间由于磨杯旋转周期的力/运动分量在磨杯侧壁方向上作用于球体上，而另一方面，由于平放的磨杯布置另一更远的力/运动分量在磨杯端部方向上作用于球体上。由此实现，在球体运动期间在磨杯侧壁上首先实现摩擦负荷并且在球体碰到磨杯端部时实现要磨碎磨料的碰撞负荷。同时由于球体在磨室纵向上的运动时使磨料更好地混合，由此使所有的磨料颗粒同时负荷，并由此提高破碎效率。通过调整或选择磨杯长度和磨杯直径与振动圆直径以及球体直径和单位球质量的比例，可以改变摩擦和碰撞分量的权重。

因为两个磨杯固定体与在其中平放的磨杯设置在公共的机器底板上，作为对此的驱动装置建议弹性质量振动器，利用它使机器底板处于环绕的圆运动，由此使两个磨杯固定体在这个圆轨迹上运动。在已知的球磨机中已经证实不利的是，在包括弹性质量振动器条件下产生的圆运动在每个磨杯内部执行的球体运动轨迹方面是太不确定的。

发明内容

因此本发明的目的是，这样改进上述结构形式的球磨机，使所述磨杯执行定向的且给定的圆运动，由此建立精确重复的球体运动管理。

这个目的的解决方案包括本发明的有利扩展结构和改进方案由后置于这个说明书的权利要求内容给出。

本发明在其基本思想中规定，成对设置的磨杯固定体的每个磨杯固定体通过两个分别连接在以磨杯对称轴为基准相互对置的侧面上的偏心轴利用驱动装置置于平行于机器底板平面强制执行的圆运动，其中在两个穿过机器底板的、分别附属于磨杯固定体的偏心轴的每个偏心轴上在机器底板下方在以偏心轴纵轴线为基准与偏心轴上的磨杯固定体连接对置的偏心轴一侧上设置配重，作为用于连接在偏心轴上的、具有在夹紧在磨杯固定体里面的磨杯的磨杯固定体的质量平衡，并且在两个磨杯固定体中两个分别连接它们的偏心轴的偏心率是相同的，以及其配重设置在以磨杯纵轴线为基准相互对置的侧面上，并且所述磨杯固定体通过驱动装置分别置于相反旋转且相反相位的圆运动。

由此能够调整运动管理，其中所述磨杯在小的圆轨迹上运动，其中这样调整圆轨迹直径与磨杯长度的比例，使破碎工作的主要部分在夹紧的磨杯中通过磨料和磨体在磨杯端部上的撞击提供。但是由于使用偏心轴存在问题，在球磨机运行中产生明显的不平衡力和不平衡转矩，要考虑其补偿。在磨杯容纳体的运动平面中产生的不平衡力通过布置两个磨杯固定体补偿，它们相反旋转且相反相位地驱动，这个解决方案在所示情况下是不足够的。因为由于偏心轴驱动也产生不平衡转矩，连接在偏心轴上端部上的磨杯固定体与夹紧在其中的磨杯引起相应的围绕在磨杯固定体之间的中心垂直地竖立在磨杯固定体运动平面上的轴的转矩。这个转矩以磨杯旋转的频率变换其作用方向，并且引起旋转振动，它们按照本发明通过每个偏心轴上的附加质量平衡在偏心轴的位于磨杯固定体下方的部位中补偿。为此在偏心轴上分别设置配重，它安装在以偏心轴纵轴线为基准与从属的偏心轴上端上的磨杯固定体连接对置的偏心轴一侧上。由此引起附加的不平衡转矩，作用于设置在偏心轴一端上的磨杯固定体上的离心力和作用于设置在偏心轴另一端上的配重上的离心力引起围绕水平延伸的轴的转矩。这个不平衡转矩随着磨杯和配重围绕磨杯运动平面上的垂直线的旋转而旋转。

按照本发明由此解决同时补偿不平衡力和不平衡转矩的空间不平衡问题，不是仅仅通过安装另一精确地相反旋转且相反相位驱动的第二磨杯固定体，来补偿由旋转的磨杯固定体引起的不平衡力，而是还在使磨杯固定体置于旋转的偏心轴上这样安置配重，使它同样补偿主要通过在磨杯固定体平面中通过补偿不平衡力产生的不平衡转矩。

在本发明的范围内，磨杯的“平放地”布置以与在WO 2009/026 990 A1中相同的方式定义，即以平面地或者直到以60度角相对于水平面倾斜的平放布置。

因为本发明原则上延伸到两个磨杯的布置，能够在具有几倍于两个磨杯、例如具有四个或六个磨杯的扩展结构中实现本发明。

因为按照本发明每个磨杯固定体连接在两个偏心轴上，它们以夹紧的磨杯的对称轴为基准设置在磨杯固定体的相互对置侧面上，按照可选择的本发明实施例可以规定，每个磨杯固定体在其以磨杯纵轴线为基准的相互对置的侧面上分别连接在偏心轴上，或者备选地使每个磨杯固定体在磨杯的两个端面部位中分别连接在偏心轴上。

按照本发明的实施例可以规定，每个磨杯固定体由平面地或倾斜平置地容纳磨杯的且分别在其以磨杯对称轴为基准相互对置的侧面上与两个偏心轴连接的下部件以及铰接在下部件上的且从上面围卡磨杯的、与下部件共同夹紧的上部件组成。

此外在球磨机中通常对于粉碎过程需要加入能量有意义的是，加入的能量不能导致不允许地加热磨料。因此在加热磨料范围内例如在破碎塑料时可能超过塑料的玻璃化转化温度或者软化温度，这可能导致在磨室里面的粘接或者阻塞。因此期望冷却磨室或磨杯，按照本发明的通过附属的偏心轴驱动两个磨杯提供了良好可能性，负责相应地冷却磨杯。具体地说，按照本发明的实施例规定，为了在磨碎过程期间冷却磨杯，两个分别与磨杯固定体连接的偏心轴具有用于通导冷却剂的空心轴体，并且夹紧磨杯的磨杯固定体密封地连接在两个偏心轴上并且通过穿过偏心轴的空心空间构成，并且一个附属于磨杯固定体的偏心轴连接在冷却剂输入上，另一个附属于磨杯固定体的偏心轴连接在冷却剂排出上。

在此还可以规定，所述磨杯固定体的下部件在其分别包围两个偏心轴端部的连接部位以及在其形成用于夹紧磨杯的定位面的中间部位分别配有用于通导冷却剂的空心空间，而且还可以规定，所述围卡磨杯的磨杯固定体上部件在其放置在磨杯上的中间部分中配有至少一连接在下部件连接部位的空心空间上的用于通导冷却剂的空心空间。

上述的通过通导偏心轴的冷却剂冷却磨杯或磨杯固定体能够在所有的磨碎机的结构形式中使用，其中作为驱动装置可以使用偏心轴。因此上述发明思想的应用不局限于具有平放布置的磨杯的球磨机，而是可以应用于所有具有偏心轴驱动的磨碎机。

此外可以规定，平面地或倾斜平置夹紧的磨杯的磨杯端部平面地构成，由此例如在具有圆形横截面的磨杯中得到圆柱形的磨杯结构。

备选地可以规定，所述磨杯的端部的磨杯端部球冠形地构成。

因此在实现本发明时要致力于，要这样大地设计磨杯和固定体和偏心轴与在其上构成的配重的质量，使以磨料且必要时以球体填充磨杯不会影响所建立的球磨机不平衡补偿，但是按照本发明的实施例也可以规定，根据固定体和夹紧在其中的磨杯的质量校准在磨杯支架下方设置在偏心轴上的配重。在最简单情况下，可以通过施加附加重量实现校准。另一可能性是在径向位移偏心固定的配重的质量重心。

在本发明的范围内使用纵向延伸的磨杯是有意义的，其中在纵向延伸中给出的长度和与此相关的磨杯端部之间的距离总是大于位于磨杯端部之间的部位的直径。在这个范围中在实现本发明时不同的磨杯形状是适宜的。因此可以规定，各个磨杯具有圆形横截面或者椭圆横截面或者具有倒圆拐角部位的有角的横截面，其中在有角的实施例中磨杯的倒圆的拐角部位在磨杯中使用磨体时可以具有对应于磨体半径的半径。同样能够实现其它磨杯形状，例如具有椭圆形纵剖面的磨杯。

在本发明的范围中规定，所述磨杯固定体与两个从属的偏心轴连接的偏心率分别大小相同，由此得到磨杯固定体与夹紧磨杯的圆运动，其中夹紧在不同磨杯固定体里面的磨杯纵轴线在磨杯在其旋转期间的所有位置中保持平行布置。

备选地可以规定，所述磨杯固定体与两个从属的偏心轴连接的偏心率大小不同，由此在连接在具有较小偏心率的偏心轴上的磨杯固定体连接部位上导入圆运动，而在对置的磨杯固定体一侧上具有较大偏心率的偏心轴导致夹紧的磨杯的往复运动。在此只驱动具有较小偏心率的偏心轴，而另一偏心轴随动。

因为两个属于一个磨杯固定体的偏心轴通过其一端分别与从属的磨杯固定体处于固定连接，并由此也相互间处于固定连接，由于加工和装配误差不保证，要与驱动机构、例如齿带或链条连接的偏心轴的下自由端分别与公共的驱动机构处于无应力的啮合，因为该系统是机械上过定位的。在这里为了防止偏心轴与驱动机构相互卡死，按照本发明的实施例规定，两个附属于磨杯固定体的偏心轴由公共的驱动机构驱动并且在两个偏心轴的一个偏心轴上在偏心轴与驱动机构之间建立平衡间隙。

为此可以规定，在与磨杯固定体对置的偏心轴端部上分别设置齿轮，并且所述驱动机构由环绕的、与齿轮的啮合齿啮合的齿带构成，其中在两个齿轮的一个齿轮上为了建立平衡间隙使齿轮的齿隙宽度大于所使用齿带的齿宽度。这一点尤其适用于，设置在机器底板上的磨杯固定体的所有偏心轴由公共的齿带驱动，并且因此在这种情况下分别在两个连接在同一磨杯固定体上的偏心轴中的一个偏心轴的齿轮上建立平衡间隙。

附图说明

在附图中示出本发明的实施例，下面描述它。附图示出：

图1  球磨机立体图，具有两个磨杯固定体，

图2  磨杯固定体的示意侧视图，具有夹紧在其中的磨杯，

图3a-c  附属于两个磨杯固定体的偏心轴包括驱动机构的底视图。

具体实施方式

首先由图1作为整体示出的球磨机10具有（未完全示出的）外壳11，在其顶面上设置机器底板12，用于两个装配在其上的磨杯固定体13，分别用于要夹紧在其中的磨杯。每个磨杯固定体13由下部件14组成，它具有两个相互对置的位于外部的连接部位16，具有位于其间的、形成用于要夹紧的磨杯的定位面的中间部位15。在一个连接部位16上围卡磨杯固定体13中间部位15的上部件17围绕设置在连接部位16上的摆轴18可摆动地支承，其中在所示实施例的范围里上部件17在其与摆轴18对置的一侧上利用一个由联锁杆20操纵的联锁机构19与下部件14的另一连接部位16联锁。备选地也可以使用通过螺栓操纵的联锁机构，例如可旋紧的夹紧机构，具有相应的夹紧箍。磨杯固定体13的上部件17同样通过中间部分22围卡构成用于磨杯定位面的下部件14中间部位15，其中下部件14的中间部位15也与上部件17的中间部分22一样在其造型上分别适配于要夹紧在磨杯固定体13里面的磨杯外轮廓。

在外壳11里面设置向上突出于机器底板12的马达21，它通过位于机器底板12下方的驱动机构驱动两个设置在机器底板12上的磨杯固定体13。

如同共同观察图1和2给出的那样，作为两个磨杯固定体13的每个磨杯固定体的驱动装置分别使用两个偏心轴25，它们分别连接在每个磨杯固定体13的两个连接部位16上并与其连接。因此每个偏心轴25具有位于机器底板12下方的驱动段26和突出于机器底板12且固定在磨杯固定体13的从属连接部位16中的连接段27。每个偏心轴25的分段26和27为了构成偏心率分别相互错开地设置，而且在所示实施例中具有相同的偏心率。在此为了支承偏心轴25的驱动段26在机器底板12下方分别设有轴承29，而在偏心轴25的连接段27与连接在其上的每个磨杯固定体13的从属下部件14连接部位16之间设置轴承30。

如同由图2还给出的那样，在磨杯固定体13的从属下部件14的中间部位15上固定磨杯23并且通过从上部夹紧磨杯固定体13下部件14的上部件17夹紧在磨杯固定体13里面。

如果两个分别以相同偏心率构成的偏心轴25的两个驱动段26通过由马达21驱动的驱动机构置于旋转，则平放地夹紧在连接的磨杯固定体13里面的磨杯23在圆轨迹上运动，因为两个分别连接在偏心轴25上的位于外部的磨杯固定体13连接部位16自动分别在圆轨迹上运动。因此在机器底板12上设置两个具有从属磨杯23的磨杯固定体13，两个磨杯23在其从属的圆轨迹上的运动方向分别在相反运动方向上同时以相反的运动相位这样调整，在球磨机10运行时在机器底板12上方对于磨杯固定体13与夹紧在其中的磨杯23实现离心力相互补偿。

因为通过这个布置尽管在磨杯固定体旋转的平面中相互补偿离心力，但是保留围绕在这个平面上的垂直线具有交替旋转方向的转矩，附加地使每个偏心轴25在其位于机器底板12下方的驱动段26里面配有配重28，它设置在与位于机器底板12上方的具有磨杯固定体13连接部位16的偏心轴25连接段27的以每个偏心轴25的纵轴线为基准对置的侧面上。因此也实现在每个偏心轴25上在连接在其上的磨杯固定体13的圆形回转时有效的力平衡，它由于两个相反方向且相反相位驱动的磨杯固定体13包括连接的偏心轴25以相同方式构造的事实同时补偿上述的围绕磨杯固定体13旋转平面上的垂直线的转矩，并且补偿围绕位于这个平面里面的轴线的那些转矩，它们首先由此实现，磨杯固定体13和配重28的离心力产生这些转矩。

为了在球磨机运行期间建立磨杯23冷却，两个偏心轴25由空心钻孔轴构成，具有内部孔31。相应地在两个相互对置的连接部位16以及在连接它们的每个磨杯固定体13的下部件14中间部位15中分别构成空心空间32，它们连接在两个偏心轴25的孔31上，在考虑固定在每个偏心轴25上端部上的密封部件33和在磨杯固定体13上构成的密封面34作为密封部件33的配对密封部件的条件下。因此导入到两个偏心轴25中的一个偏心轴里面气体或液体冷却介质通过从属的偏心轴25和在下部件14里面构成的空心空间32一直流动到对置的连接在磨杯固定体13上的偏心轴25并且也在这个偏心轴里面流出。相应地在所示实施例中在左侧偏心轴25的下端部上构成冷却剂输入36，并且在右侧偏心轴25的下端部上构成冷却剂排出37。通过相应地构成的每个磨杯固定体13上部件17的中间部位22具有在其中构成的空心空间35和其连接在下部件14的空心空间32上负责，使每个固定体13的上部件17被导入到磨杯固定体下部件14里面冷却剂通流。通过这种方式使磨杯23被冷却的零件包围，由此可以限制在磨杯23里面在破碎过程时产生的温度水平。

在图3a中示出属于本发明的驱动方案，其中一个回转的、由驱动齿轮40驱动的齿带39负责驱动所有四个、属于两个在图1和2中描述的磨杯固定体13的偏心轴25。为此围绕驱动齿轮40环绕的齿带39通过转向轴42导引，并且分别在外部环绕设置在偏心轴25端部上齿轮41，其中齿带39的齿43分别嵌入到齿轮41的齿隙44里面。为了防止在连续运行中偏心轴25和齿带39相互卡死而规定，在两个偏心轴25的一个偏心轴上在偏心轴25与齿带39之间建立平衡间隙38。如同由图3b为此给出的那样，在两个齿轮41的一个齿轮上齿隙44的宽度大于所使用的齿带39的齿43宽度，由此得到所期望的平衡间隙38。而按照图3c在另一、附属于同一磨杯固定体13的偏心轴25上齿带39的齿43完全啮合在从属齿轮41的齿隙44里面。相同的配置以未详细表示的方式也在另一磨杯固定体13的两个偏心轴25中实现。

在上述说明书、权利要求、摘要和附图中公开的这个文件内容的特征可以单独而且也以任意的相互组合对于本发明在其不同的实施例中的实现是重要的。

Claims (14)

1. 一种球磨机（10），具有至少两个设置在机器底板（12）上的磨杯固定体（13），分别用于在磨杯固定体中以平放地布置夹紧的、端面的磨杯端部以及具有填充球作为磨体的磨杯（23），还具有使磨杯固定体（13）旋转运动的驱动装置，其特征在于，成对设置的磨杯固定体（13）的每个磨杯固定体通过两个分别连接它们的、在以磨杯（23）对称轴为基准相互对置的侧面上的偏心轴（25）利用驱动装置置于平行于机器底板平面强制执行的圆运动，其中在两个穿过机器底板（12）的、分别附属于磨杯固定体（13）的偏心轴（25）的每个偏心轴上在机器底板（12）下方设置配重（28），作为用于在以偏心轴（25）纵轴线为基准与偏心轴（25）上的磨杯固定体（13）连接对置的偏心轴（25）一侧上的、连接在偏心轴（25）上的、具有在夹紧在磨杯固定体里面的磨杯的磨杯固定体（13）的质量平衡，并且在两个磨杯固定体（13）中两个分别连接它们的偏心轴（25）的偏心率是相同的，以及其配重（28）设置在以磨杯（23）纵轴线为基准相互对置的侧面上，并且所述磨杯固定体（13）通过驱动装置分别置于相反旋转的和相反相位的圆运动。

2. 如权利要求1所述的球磨机，其特征在于，在机器底板（12）上设置多于两个磨杯固定体（13），具有附属的分别成对的偏心轴驱动装置。

3. 如权利要求1或2所述的球磨机，其特征在于，每个磨杯固定体（13）在其以磨杯（23）纵轴线为基准对置的侧面上分别连接在偏心轴（25）上。

4. 如权利要求1或2所述的球磨机，其特征在于，每个磨杯固定体（13）在磨杯（23）的两个端部部位中分别连接在偏心轴（25）上。

5. 如权利要求1至4中任一项所述的球磨机，其特征在于，每个磨杯固定体（13）由平面地或倾斜平置地容纳磨杯（23）的且与两个偏心轴（25）连接的下部件（14）以及铰接在下部件（14）上的且从上面围卡磨杯（23）的、与下部件（14）共同夹紧的上部件（17）组成。

6. 如权利要求1至5中任一项所述的球磨机，其特征在于，为了在磨碎过程期间冷却磨杯（23）两个分别与磨杯固定体（13）连接的偏心轴（25）具有用于通导冷却剂的空心轴体，并且夹紧磨杯（23）的磨杯固定体（13）密封地连接在两个偏心轴（25）上并且通过穿过偏心轴的空心空间（32,35）构成，并且一个附属于磨杯固定体（13）的偏心轴（25）连接在冷却剂输入（36）上，另一个附属于磨杯固定体（13）的偏心轴（25）连接在冷却剂排出（37）上。

7. 如权利要求6所述的球磨机，其特征在于，所述磨杯固定体（13）的下部件（14）在其分别包围两个偏心轴（25）端部的连接部位（16）以及在其形成用于夹紧磨杯（23）的定位面的中间部位（15）分别配有用于通导冷却剂的空心空间（32）。

8. 如权利要求6或7所述的球磨机，其特征在于，所述围卡磨杯（23）的磨杯固定体（13）上部件（17）在其放置在磨杯（23）上的中间部分（22）中配有至少一连接在下部件（14）连接部位（16）的空心空间（32）上的用于通导冷却剂的空心空间（35）。

9. 如权利要求1至8中任一项所述的球磨机，其特征在于，根据磨杯固定体（13）和夹紧在其中的磨杯（23）的质量校准在磨杯固定体（13）下方设置在偏心轴（25）上的配重（28）。

10. 如权利要求1至9中任一项所述的球磨机，其特征在于，在磨杯固定体（13）中平面地或倾斜平置地夹紧的磨杯（23）的磨杯端部平面地构成。

11. 如权利要求1至9中任一项所述的球磨机，其特征在于，在磨杯固定体（13）中平面地或倾斜平置夹紧的磨杯（23）的磨杯端部球冠形地构成。

12. 如权利要求1至11中任一项所述的球磨机，其特征在于，两个附属于磨杯固定体（13）的偏心轴（25）由公共的驱动机构（39）驱动并且在两个偏心轴（25）的一个偏心轴上在偏心轴（25）与驱动机构（39）之间建立平衡间隙（38）。

13. 如权利要求12所述的球磨机，其特征在于，在与磨杯固定体（13）对置的偏心轴（25）端部上分别设置齿轮（41），并且所述驱动机构（39）由环绕的、与齿轮（41）的啮合齿啮合的齿带构成，其中在两个齿轮（41）的一个齿轮上为了建立平衡间隙（38）使齿轮（41）的齿隙（44）宽度大于所使用齿带的齿（43）宽度。

14. 如权利要求13所述的球磨机，其特征在于，设置在机器底板（12）上的磨杯固定体（13）的所有偏心轴（25）由公共的驱动机构驱动，并且分别在两个连接在同一磨杯固定体（13）上的偏心轴（25）中的一个偏心轴上建立平衡间隙（38）。