CN104588165B - 流化辊压粉碎机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够成倍提高物料粉碎效率的流化辊压粉碎机。该粉碎机，包括机体、辊压装置、鼓风装置、驱动装置；所述机体具有内腔；所述鼓风装置由机体内腔底面向上鼓风；所述辊压装置位于鼓风装置鼓风方向的上方；所述辊压装置，包括主辊、从辊、从辊支撑装置以及加载元；所述主辊绕主辊的轴线转动安装在机体的内腔内，所述从辊通过从辊支撑装置安装在机体的内腔内；且所述从辊绕从辊的轴线转动安装在从辊支撑装置上；所述从辊的外圆周面通过加载元对从辊支撑装置加载与主辊的外圆周面紧贴；所述主辊通过驱动装置驱动自转；采用该流化辊压粉碎机能够成倍提高物料粉碎效率，实现设备小型化，降低设备制造难度和制造成本，延长设备使用寿命。

Description

流化辊压粉碎机
技术领域
本发明涉及非金属、建材、选矿、化工、医药等行业的干法制粉生产领域，尤其适用于脆性固体物料的流化辊压粉碎机。
背景技术
公知的：干法制粉一般分为常规粉碎和超细粉碎。常规粉碎一般指粉碎粒径0.03mm以上(500目以下)的固体粉料。通常将难以采用传统机械工艺设备粉碎的粒径0.03mm以下(500目以上)的粉体称为超细粉。
干法超细粉生产主要分为机械粉碎和气流粉碎两大类设备。机械粉碎类设备如冲击磨、振动磨、搅拌磨、高压辊磨机等；气流粉碎设备如水平圆盘气流粉碎机、循环管气流粉碎机、对喷式气流粉碎机、靶式气流粉碎机、流化床气流粉碎机等。
粒径0.015mm以上(1000目以下)细度的脆性固体物料可以使用超细类机械粉碎设备生产。超过此细度，机械粉碎设备难以有效粉碎，或因能耗太高失去使用价值。气流磨几乎可以粉碎任何细度的超细粉，但是相对于机械粉碎设备能耗更高。
常规粉碎和超细粉碎设备存在的共同最大缺点是能耗高，例如常规粉碎粒径0.05mm(300目)耗电20～30KW h/t；超细粉碎粒径0.03～0.01mm(500～1500目)耗电100～500KW h/t；超细粉碎粒径小于0.01mm(1500目以上)耗电800～2000KW h/t。
机械粉碎设备基础于本身能量利用率极低的传统粉磨设备发展而来。以球磨机为例，根据Ansdm的粉碎功能理论测定:轴承、齿轮等纯机械损失12.3％,产品散热47.6％,磨机筒体散发的辐射热6.4％,空气带走热量31.4％,用于粉碎物料的能量约2％～3％。
对粉碎机理的探索始于对单颗粒破碎的实验和研究，当固体物料以接近单颗粒破碎方式粉碎时，有效能量可达20％～30％。“以破代磨”可以有效提高产品能耗利用效率。但传统粉磨设备大多以介质物料混沌混合态或料床态粉碎物料，难以实现接近单颗粒破碎方式粉碎。
在传统粉磨设备基础上，发展了“料床粉碎”理论和工艺装备。德国Claustal学院教授定义“料床粉碎”概念：“物料不是在破碎机工作面上或其他粉磨介质间作单个颗粒的破碎或粉磨，而是作为一层或一个料床得到粉碎。料床在高压下形成，压力导致颗粒压迫其它邻近颗粒，直至其主要部分破碎、断裂，产生裂缝或劈开”。尽管“料床粉碎”可以成倍提高粉碎效率，但利用“料床粉碎”原理不能形成独立粉磨设备，必须结合其它工艺设备或工艺条件；如：辊——筒磨、辊——盘组合等方式加上与粉磨动力消耗基本相当的大风量选粉设备。利用“料床粉碎”原理的粉磨设备系统综合节能效果也只能达到30％左右。利用“料床粉碎”原理的粉磨设备还有一个固有缺点限制了在超细粉生产的应用：单位面积辊压力高达50～3000MPa的粉磨设备制造要求高，难以实现设备小型化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够数倍降低物料粉碎能耗的流化辊压粉碎机。
本发明所述的流化辊压粉碎机，利用“流化分散粉碎”原理提供一种能够接近单颗粒粉碎效果的高效粉磨设备。本发明提供的流化辊压粉碎机，实现物料粉碎的原理与“料床粉碎”理论不同甚至相反。所述“流化分散粉碎”原理是指：能够有效流化的一定细度(例如粒径0.3mm以下，50目以上的)物料进入流化辊压粉碎机内，机体底部均匀分布的压力鼓风实现物料流化态，旋转方向相反的对压辊在流化态物料中高速旋转辗压流化物料，流化物料特有的气固流动分散特性使对压辊之间的大部分流化物料被旋转对压辊自然挤出，接近单颗粒径的薄料层通过旋转对压辊快速辗压粉碎。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：流化辊压粉碎机，包括机体、辊压装置、鼓风装置、驱动装置；
所述机体具有内腔；所述机体内腔底面设置鼓风装置，所述鼓风装置由底面向上鼓风；
所述辊压装置位于鼓风装置鼓风方向的上方；所述辊压装置，包括主辊、从辊、从辊支撑装置以及加载元；
所述主辊绕主辊的轴线转动安装在机体的内腔内，所述从辊通过从辊支撑装置安装在机体的内腔内；且所述从辊绕从辊的轴线转动安装在从辊支撑装置上；
所述从辊绕主辊的轴线沿圆周分布，所述加载元设置在机体和从辊支撑装置上；所述从辊具有的外圆周面通过加载元对从辊支撑装置加载与主辊具有的外圆周面紧贴；所述主辊通过驱动装置驱动自转。
进一步的，所述流化辊压粉碎机，至少具有一个从辊。
进一步的，所述的流化辊压粉碎机，其特征在于：至少具有两个从辊，所述从辊绕主辊的轴线沿圆周均匀分布。
进一步的，所述机体内腔底面设置有布风板；所述布风板上面阵列布风帽构成鼓风装置，所述主辊和从辊位于鼓风装置上方。
进一步的，所述从辊支撑装置包括支座和辊架，所述支座安装在机体的内腔内，所述从辊安装在辊架上，所述辊架一端绕摆动轴转动安装在支座上。
进一步的，所述辊架的摆动轴与从辊具有的轴线平行，所述主辊的轴线与从辊的轴线平行。
进一步的，所述辊架的摆动轴与从辊具有的轴线垂直。
进一步的，所述加载元采用弹性元件、气动元件或者液压元件。
进一步的，所述驱动装置与主辊直联传动，驱动主辊自转；所述驱动装置采用电机。
优选的，所述驱动装置与主辊采用皮带传动。
本发明所述的流化辊压粉碎机，通过机体的内腔以及在设备中设置鼓风装置实现物料的流化，同时通过主辊和从辊的旋转对流化物料进行辗压粉碎，实现物料“流化分散粉碎”。基于“流化分散粉碎”原理实现的流化辊压粉碎机，显著增益效果是：
A.固体物料以接近单颗粒破碎方式粉碎时，有效能量可达20％～30％。相对传统机械粉磨设备提高粉碎效率4～8倍。可以不采用机械减速装置，纯机械损失效率能够降低到2％左右，相对传统粉磨设备如球磨机的纯机械损失12％左右提高能量利用率5～6倍。
B.相对“料床粉碎”，辊压强度可以从50～3000MPa降至10MPa以下，主辊、从辊、和加载元等均可实现小型化，大幅降低制造难度和制造成本。
C.相对于传统粉磨设备如立磨，选粉风机负压从8000Pa左右降至3000Pa左右，选粉风量降低2～3倍；选粉综合节能效果4～6倍。
D.圆周面精密线接触的旋转主辊和从辊，在流化分散薄料层状态下能够有效粉碎粒径小于0.01mm(1500目以上)的超细粉体。
E.合格细度粉体在鼓风流化过程中自然分离，实现最少重复粉碎。
F.特别方便使用流化压力鼓风实现主辊、从辊等运动部件的空气正压密封。
G.原料和合格细度粉料始终处于流化分散状态，超细粉成品不团聚，分散性好。
H.流化分散薄料层和低辊压强度大幅度降低辊压振动、辊压噪声和易损磨耗，易损件寿命长，产品色度污染少。
I.流化物料的气垫特性大幅度降低对压辊旋转运动阻力和磨损。
J.可以不使用机械减速装置，传动效率高。整机结构简单，制造成本低。
附图说明
图1是本发明实施例中流化辊压粉碎机内部立体结构示意图；
图2是本发明实施例中流化辊压粉碎机工作过程中的内部剖视结构简图；
图3是本发明实施例中流化辊压粉碎机工作过程中的内部结构俯视图；
图4是本发明实施例中从辊支撑装置的结构简图；
图5是本发明实施例中从辊支撑装置为悬挂方式，工作过程中的内部剖视结构简图；
图6是图5中从辊支撑装置的结构简图；
图中标示：1-机体，11-入料口，12-出料口，13-鼓风室，14-鼓风口，15-布风板，2-主辊，3-从辊，4-支座，5-辊架，6-加载元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图2所示，流化辊压粉碎机，包括机体1、辊压装置、鼓风装置、驱动装置7；
所述机体1具有内腔；所述机体1内腔底面设置鼓风装置，所述鼓风装置由底面向上鼓风；
所述辊压装置位于鼓风装置鼓风方向的上方；所述辊压装置，包括主辊2、从辊3、从辊支撑装置以及加载元6；
所述主辊2绕主辊2的轴线转动安装在机体1的内腔内，所述从辊3通过从辊支撑装置安装在机体1的内腔内；且所述从辊3绕从辊3的轴线转动安装在从辊支撑装置上；
所述从辊3绕主辊2的轴线沿圆周分布，所述加载元6设置在从辊支撑装置上；所述从辊3具有的外圆周面通过加载元6对从辊支撑装置加载与主辊2具有的外圆周面紧贴；所述主辊2通过驱动装置7驱动自转。
所述流化辊压粉碎机的动力输入通过驱动装置7提供；所述主辊2通过驱动装置7驱动自转，为其中的一种优选方式。也可以采用所述从辊3通过驱动装置7驱动自转，或者所述主辊2和从辊3均通过驱动装置7驱动自转。
如图2所示，所述机体1上放设置有连通内腔的入料口11以及出料口12，所述入料口11可以设置有在机体的中间位置，也可以设置在底部。为了便于物料进入机体1的内腔，入料口设置在机体1的上方。
所述鼓风装置的布置可以采用多种方式，为了简化设备结构，如图2所示，在机体1内腔底部设置鼓风室13，并且所述鼓风室13具有鼓风口，便于气流进入。然后通过鼓风装置将鼓风室13内的气体鼓入到机体1的内腔内。
在工作的过程中：
在鼓风口14通入气流，通过鼓风装置在机体1的内腔底面鼓入气流；同时从机体1的入料口11向内腔内投入物料，由于内腔内具有鼓风装置鼓入的气流，物料在气流的作用下实现物料流化态。然后通过驱动装置驱动主辊2和从辊3转动，使得主辊2和从辊3周围形成涡流；流化的物料随着涡流附着在主辊2和从辊3上，跟随主辊2和从辊3转动。
由于所述从辊3具有的外圆周面通过加载元6对从辊支撑装置加载与主辊2具有的外圆周面紧贴；因此物料在经过主辊2和从辊3接触的位置时，会受到挤压粉碎。所述从辊支撑装置和加载元6在物料通过主辊2和从辊3接触的位置时会产生少量位移使得主辊2和从辊3之间出现挤压间隙；同时加载元6提供加载力挤压物料，使得物料粉碎。具有气固流动分散特性的流化物料能够被转动的主辊2和从辊3挤压分散成接近单颗粒径厚度的薄料层并被辗压粉碎；从而实现对物料的流化分散粉碎。挤压粉碎后颗粒和质量较小的物料被内腔内的流化鼓风气流吹起悬浮在内腔的上部，并通过出料口12排出内腔，颗粒和质量较大的物料，留在内腔下部继续处于流化状态，被旋转的主辊2从辊3继续粉碎。连续或间歇加入新的物料进行流化分散粉碎。当固体物料以接近单颗粒破碎方式粉碎时，有效能量可达20％～30％。相对传统机械粉磨设备提高粉碎效率4～8倍。
所述流化辊压粉碎机，具有至少一个从辊3才能实现对物料的破碎。为了提高工作效率，流化辊压粉碎机，至少具有两个从辊3，所述从辊3绕主辊2的中轴线沿圆周均匀分布。在主辊2周围设置多个从辊3，通过从辊3的外圆周面和主辊2的外圆周面的挤压物料，从而可以充分利用主辊2外圆周面的面积，使得在主辊2的外圆周面上多处能够实现对物料的粉碎。增加了主辊2每旋转一圈能够粉碎的物料，提高了流化辊压粉碎机的效率。同时由于从辊3在主辊2周围均匀分布，使得从辊3对主辊2的圆周径向挤压力基本平衡，能够改善主辊2受力状况、和降低辊压振动和。根据设备大小和型号，可以设置合适的数目的从辊3，提高工作效率。
为了使得鼓风室13内向机体1内腔鼓入的风均匀，能够形成有效流化物料，同时避免物料从机体1内腔中掉落。如图2和图5所示，所述机体1内腔底面设置有布风板15；所述布风板15上面阵列布风帽构成鼓风装置，所述主辊2和从辊3位于鼓风装置上方。通过阵列的布风帽将鼓风室13内通过布风板15的鼓风气流大致均匀的送入到机体1的内腔，从而有利于有效流化机体1内腔内的物料和避免物料从布风板15上的布风孔掉落。由于本发明使用的原料已经具有一定细度，如使用粒径0.3mm以下，50目细度以上的原料，有效流化所使用的鼓风压力和风量较小。粉碎后从流化态分离和悬浮风速低，因此选粉引风负压相对较小。相对于传统粉磨设备如立磨，选粉引风负压可以从8000Pa左右降至3000Pa左右，选粉风量降低2～3倍；选粉综合节能效果4～6倍。
为了简化从辊支撑装置，同时便于物料粉碎程度的调节。优选的如图2和图5所示，所述从辊支撑装置包括支座4和辊架5，所述支座4安装在机体1的内腔内，所述从辊3安装在辊架5上，所述辊架5一端绕摆动轴转动安装在支座4上。如图2和图5所示，加载元6的一种优选布置方式为所述加载元6位于在辊架5与机体1的内壁之间。所述辊架5一端绕摆动轴转动安装在支座4上是指辊架5的一端安装在支座4上并且可以绕摆动轴转动。
所述支座4主要起到支撑作用，所述辊架5主要起到支撑从辊3的作用，同时所述辊架5一端绕摆动轴转动安装在支座4上；因此辊架5在加载元6的作用下可以相对于支座4转动。由于所述从辊3安装在辊架5上，所述主辊2绕主辊2的轴线转动安装在机体1的内腔内；在竖直方向和水平方向保持固定不动，从而所述加载元6能够带动辊架5转动对从辊3施加加载力；同时通过辊架5的相对于支座4的转动可以调节从辊3与主辊2之间的挤压间隙；从而自动适应对物料的粉碎。避免了设备在对物料进行粉碎时的刚性磨损，能够通过加载元6自动适应对物理的挤压粉碎，保证了设备适用于常规粉碎和超细粉碎等多种粉碎要求。
采用所述从辊支撑装置包括支座4和辊架5的结构方式可以由多种布置方式：比如：所述辊架5的摆动轴与从辊3具有的轴线垂直。如图5和图4所示，所述辊架5一端绕摆动轴O7O8转动安装在支座4上，所述从辊3具有转动轴线O3O4，所述主辊2具有转动轴线O5O6，所述转动轴线O5O6与摆动轴O7O8垂直，所述转动轴线O3O4与摆动轴O7O8垂直。
采用上述方式进行布置，所述从辊3受到加载元6进行加载时，调节从辊3后的从辊3外圆周面与主辊2外圆周面之间只能实现点接触。因此主辊2与从辊3对物料的挤压面积较小，工作效率较低。
为了从辊3受到加载元6进行加载时，调节从辊3后的从辊3外圆周面与主辊2外圆周面之间可以实现线接触，优选的所述辊架5的摆动轴与从辊3具有的轴线平行，所述主辊2的轴线与从辊3的轴线平行。如图2、3和4所示，所述辊架5一端绕摆动轴O1O2转动安装在支座4上，所述从辊3具有转动轴线O3O4，所述主辊2具有转动轴线O5O6，所述转动轴线O3O4与转动轴线O5O6平行，所述转动轴线O3O4与摆动轴O1O2平行。
由于所述转动轴线O3O4与转动轴线O5O6平行，所述转动轴线O3O4与摆动轴O1O2平行。调整后的从辊3的转动轴线O3O4与主辊2具有的转动轴线O5O6始终保证平行，使得从辊3外圆周面与主辊2外圆周面能够实现精密线接触，保证了主辊2和从辊3对物料的挤压面积，有利于提高工作效率和实现超细粉碎。
所述加载元6可以采用多种形式，比如所述加载元6采用弹性元件、气动元件或者液压元件。所述加载元6使用弹性元件如弹簧加载压力时，能够有效的降低成本，但是弹簧加载方式调节不方便，提供的加载压力不够稳定；所述加载元6还可以使用气动元件如气缸加载压力，或使用液压元件如液压缸加载压力。采用气缸或者液压缸加载时能够对主辊2和从辊3之间的加载压力进行准确稳定控制，但是成本较高。
由于本发明提供的流化辊压粉碎机，在工作的过程中对主辊2的扭矩要求较低，因此进一步的，所述驱动装置7与主辊2直连传动，驱动主辊2自转；所述驱动装置7采用电机。
采用直连传动的传动方式传动效率高，传动简单；传统粉磨设备，如球磨机，轴承、齿轮等纯机械损失效率约12％。本发明所述的流化辊压粉碎机可以不采用机械减速装置，纯机械损失效率能够降低到2％左右，相对传统粉磨设备提高能量利用率5～6倍。
所述驱动装置7与主辊2之间的传动方式还可以采用皮带传动。所述驱动装置7与主辊2采用皮带传动。在可以起到过载保护的同时，传动效率较高，同时结构简单，装置成本低。
进一步的，为了使得整个机体1内腔在主辊2上方均有气流；进一步的，如图2所示，所述主辊2的上端面为锥面。由于将主辊2的上端面设置为锥面；因此在鼓风装置在内腔底部形成的气流和流化物料在经过主辊2后由锥面进入到主辊2上方的内腔，使得机体1内腔在主辊2上方均有气流。
进一步的，由于本发明采用具有一定压力的鼓风流化物料；进一步的，如图2所示，所述流化辊压粉碎机具有鼓风室13，旋转运动的主辊2、从辊3和摆动的辊架5的运动零部件特别方便使用流化压力鼓风实现正压密封。

Claims (10)

1.流化辊压粉碎机，其特征在于：包括机体(1)、辊压装置、鼓风装置、驱动装置(7)；
所述机体(1)具有内腔；所述机体(1)内腔底面设置鼓风装置，所述鼓风装置由底面向上鼓风，同时从机体(1)的入料口(11)向内腔内投入物料，由于内腔内具有鼓风装置鼓入的气流，物料在气流的作用下实现物料流化态；
所述辊压装置位于鼓风装置鼓风方向的上方；所述辊压装置，包括主辊(2)、从辊(3)、从辊支撑装置以及加载元(6)，从而实现对物料的流化分散粉碎；
所述主辊(2)绕主辊(2)的轴线转动安装在机体(1)的内腔内，所述从辊(3)通过从辊支撑装置安装在机体(1)的内腔内；且所述从辊(3)绕从辊(3)的轴线转动安装在从辊支撑装置上；
所述从辊(3)绕主辊(2)的轴线沿圆周分布，所述加载元(6)设置在从辊支撑装置上；所述从辊(3)具有的外圆周面通过加载元(6)对从辊支撑装置加载与主辊(2)具有的外圆周面紧贴；所述主辊(2)通过驱动装置(7)驱动自转。
2.如权利要求1所述的流化辊压粉碎机，其特征在于：至少具有一个从辊(3)。
3.如权利要求1所述的流化辊压粉碎机，其特征在于：至少具有两个从辊(3)，所述从辊(3)绕主辊(2)的轴线沿圆周均匀分布。
4.如权利要求1所述的流化辊压粉碎机，其特征在于：所述机体(1)内腔底面设置有布风板(15)；所述布风板(15)上面阵列布风帽构成鼓风装置，所述主辊(2)和从辊(3)位于鼓风装置上方。
5.如权利要求1所述的流化辊压粉碎机，其特征在于：所述从辊支撑装置包括支座(4)和辊架(5)，所述支座(4)安装在机体(1)的内腔内，所述从辊(3)安装在辊架(5)上，所述辊架(5)一端绕摆动轴转动安装在支座(4)上。
6.如权利要求5所述的流化辊压粉碎机，其特征在于：所述辊架(5)的摆动轴与从辊(3)具有的轴线平行，所述主辊(2)的轴线与从辊(3)的轴线平行。
7.如权利要求5所述的流化辊压粉碎机，其特征在于：所述辊架(5)的摆动轴与从辊(3)具有的轴线垂直。
8.如权利要求1-7任意一项权利要求所述的流化辊压粉碎机，其特征在于：所述加载元(6)采用弹性元件、气动元件或者液压元件。
9.如权利要求1-7任意一项权利要求所述的流化辊压粉碎机，其特征在于：所述驱动装置(7)与主辊(2)直联传动，驱动主辊(2)自转；所述驱动装置(7)采用电机。
10.如权利要求1-7任意一项权利要求所述的流化辊压粉碎机，其特征在于：所述驱动装置(7)与主辊(2)采用皮带传动。
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