CN105228750A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

研磨装置(100)包括容器(110)、研磨元件(120)和驱动装置。容器(110)具有限定容器腔体(112)的容器内壁(111)。容器内壁(111)为绕垂直延伸容器轴线(A)的中心延伸的旋转曲面的通常形式。容器(110)可绕容器轴线(A)旋转。研磨元件(120)具有研磨元件外壁(121)，所述元件外壁(121)为绕垂直延伸研磨元件轴线(B)的中心延伸的旋转曲面的通常形式。研磨元件轴线(B)大体上平行于容器轴线(A)，且从所述容器轴线(A)以偏移距离(D)偏移。容器内壁(111)和研磨元件外壁(121)共同限定容器腔体(112)内的研磨室(116)。研磨室(116)具有大体上环形的截面。驱动装置适应于绕粉碎元件轴线(B)旋转驱动研磨元件(120)和/或绕容器轴线(A)旋转驱动容器(110)。偏移距离(D)可选择性调节。

Description

研磨装置

技术领域

本发明涉及材料加工领域，具体涉及用于固体材料的粉碎的研磨装置。

背景技术

在矿物加工工业中，粉碎是通常先通过破碎随后再通过研磨加工使固体材料尺寸减小的过程，尤其用于从嵌有贵重矿物的所开采材料中将贵重矿物释放出来。粉碎加工还应用在多种其他工业中，包括：水泥、化肥、固体燃料、纺织以及医药业。

研磨操作通常在辊磨机中进行，可通过冲击和磨损使进料的颗粒尺寸减小。辊磨机的已知形式包括：

球磨机，其中，在旋转的圆筒状腔室中以滚球形式的研磨介质通过摩擦和冲击对进料进行研磨；

自磨机，其中，以进料自身的较大颗粒替代球磨机中的滚球作为研磨介质；以及

半自磨机，利用进料中的较大颗粒，辅以滚球作为研磨介质。

自磨机和半自磨机通常将从名义上大至200mm的进料颗粒减小至约75μm的产品尺寸，而球磨机通常将名义上大至15mm的进料颗粒减小至约20μm的产品尺寸。这些常规辊磨机被公认为能源效率低下的加工方式。基于新表面区域的生成，估计这些加工的能源效率约为0.1％到2％。辊磨机的操作需要大量的能量，以旋转填充有研磨介质、进料颗粒以及浆液(由向腔室注入加工流体产生)的巨大圆筒状腔室。

最近采用的另一种研磨方式是高压研磨辊，该磨辊在对转的辊间挤压进料颗粒的料床。高压研磨辊将进料颗粒尺寸从大至70mm的尺寸减小到约4mm的产品尺寸并已证实具有更高的能源效率。高压研磨辊据称具有比辊磨机高10％到50％的能源效率且对进料的硬度变化更不敏感。然而，高压研磨辊仅限用于最大含水量约10％的干磨。这个限制是由辊上的滑动摩擦力造成的，而辊将进料引入在料床中形成的压缩区。辊间使用的特定挤压压力通常为3到5Mpa。高压研磨辊另一个好处是，进料颗粒的微裂有利于下面进一步的粉碎。

发明内容

技术问题

本发明的目标是提供一种改进的研磨装置以补充或替代研磨装置的现有技术形式，或者至少提供一种有用的选择。

技术方案

本发明提供了一种研磨装置，该研磨装置包括：

容器，具有限定容器腔体的容器内壁，所述容器内壁为绕垂直延伸容器轴线的中心延伸的旋转表面的通常形式，所述容器可绕所述容器轴线旋转。

研磨元件，具有研磨元件外壁，所述元件外壁为绕垂直延伸研磨元件轴线的中心延伸的旋转表面的通常形式，所述研磨元件轴线大体上平行于所述容器轴线，且从所述容器轴线以偏移距离偏移，所述容器内壁和所述研磨元件外壁共同限定所述容器腔体内的研磨室，所述研磨室具有大体上环形的横截面；以及

驱动装置，适应于绕所述研磨元件轴线旋转驱动所述研磨元件和/或绕容器轴线旋转驱动所述容器。

在一种形式中，所述驱动装置适应于仅旋转驱动所述研磨元件。

在一种替代形式中，所述驱动装置适应于旋转驱动所述研磨元件和所述容器。

在一种优选形式中，所述研磨室在所述容器的上端具有进料口。

在一种优选形式中，所述容器内壁朝向所述进料口逐渐变细，而所述研磨元件外壁朝向所述进料口逐渐变细。

在一种特定形式中，所述研磨室的宽度朝向所述研磨室的下端沿任何径向平面逐渐变细，该宽度定义为所述研磨元件外壁在径向平面指定点处与所述容器内壁间的最小距离。

在一种优选形式中，所述偏移距离是可选择性调整的。

在一种优选形式中，所述研磨元件包括限定所述研磨元件外壁的研磨元件头部以及可旋转地安装在偏心装置内的研磨元件轴，该偏心装置配置成可选择性移动所述研磨元件轴线以调整所述偏移距离。

优选地，环形间隙在所述研磨室的径向外部末端处限定在所述容器和所述研磨元件之间，所述环形限定了周向延伸的排出口。

在一种优选形式中，所述环形间隙是可选择性调整的。

在一种优选形式中，所述环形间隙可调整到闭合状态。

在一个实施方式中，所述容器通过可操作用以调节所述环形间隙的螺纹布置安装在壳体内。

在一种优选形式中，所述研磨元件还包括限定所述研磨元件的周向延伸外围的环形挡堰，所述环形间隙限定在所述环形挡堰的上边缘与所述容器的下部面之间。

在一个优选的实施方式中，溢流通道延伸通过所述研磨室的上部与所述研磨室的外部间的所述研磨元件。

在一个实施方式中，流体进给通道延伸通过所述研磨元件并与所述研磨室连通。

在一种优选形式中，所述研磨装置还包括位于所述研磨室下方的滤筛以用于接收从所述研磨室排出的材料并配置成允许低于预定尺寸的材料通过所述滤筛。

在一个优选形式中，所述滤筛关于所述研磨元件周向延伸。

在一个优选形式中，所述滤筛相对于所述容器旋转固定。

在一个优选形式中，所述研磨装置还包括布置在所述滤筛上的过大产品滑槽以将超出所述预定尺寸的材料从所述产品滤筛的上表面导出。

在一个优选形式中，所述研磨装置还包括所述研磨室中的研磨介质。

在一个实施方式中，所述研磨装置还包括悬置系统，该悬置系统在研磨室中的不可压缩材料楔入所述容器内壁与所述研磨元件外壁之间的情况下提供所述研磨元件与所述容器间的相对垂直位移。

在一种形式中，所述悬置系统包括多个液压顶起连杆。

在一种形式中，所述液压顶起连杆配置成选择性调节限定所述排出口的所述环形间隙。

在一种优选形式中，所述容器包括容器主体以及安装在所述容器主体上并限定所述容器内壁的可更换容器衬套。

在一种优选形式中，所述研磨元件包括研磨元件主体以及安装于所述研磨元件主体并限定所述研磨元件外壁的可更换研磨元件衬套。

附图说明

现在将参照附图仅以示例的方式对本发明的优选实施方式进行描述，在附图中：

图1为根据第一实施方式的研磨装置的示意性等距视图；

图2为图1的研磨装置的分解视图；

图3为图1的研磨装置的底座和偏心装置的平面图；

图4为图3的底座和偏心装置的等距视图；

图5为图1的研磨装置的示意性剖面图，其中研磨元件与容器偏心偏移；

图6为图1的研磨装置的示意性剖面图，其中研磨元件与容器同心对准；

图7为根据第二实施方式的研磨装置的第一等距视图；

图8为图7的研磨装置的第二等距视图；

图9为图7的研磨装置的主视图；

图10为图7的研磨装置的平面图；

图11为图7的研磨装置的示意性剖面图；以及

图12为图7的研磨装置的局部等距视图。

具体实施方式

附图中的图1至图6示出了根据第一实施方式的研磨装置100。所示的研磨装置100具有相对小的“实验性(pilot)”形式，配置成接纳尺寸大至40mm的进给加工颗粒并具有3至8MPa的名义抗压强度。研磨装置100具有约350mm的总直径。研磨装置100具有容器110、研磨元件120、壳体140、底座150以及偏心装置160。

具体参照图5，容器110具有限定容器腔体112的容器内壁111。容器腔体112具有形成限定在容器上部面中的进料口113的上容器开口以及限定在容器110的下部面中的容器下开口114。进料槽136安装在容器110的顶部上，从进料口113向上延伸。在所示的配置中，进料槽136具有截头圆锥形式从而抑制在作业期间受离心力作用向上和向外的进料颗粒(和加工流体，在使用时)。容器内壁111为绕垂直延伸容器轴线A的中心延伸的旋转表面。在第一实施方式中，容器内壁111朝向进料口113向上逐渐变细并且此处具有大体截头圆锥的形式。容器110布置成可绕容器轴线A旋转。容器轴线A是固定的。容器110通过匹配形成在容器外壁115和壳体内壁141上的螺纹安装在壳体140中。外部带螺纹的锁环142在容器110上方与壳体内壁141的螺纹接合，以将容器110在适当位置锁定在壳体140内。垂直延伸的键槽也形成在容器外壁115和壳体内壁141上，而位于所对准的键槽中的键169进一步锁定容器110以防止其相对于壳体140的转动。其他形式的锁定设备可根据需要而选择使用。

容器110可从壳体120拆卸以进行更换或整修，尤其是在容器内壁111磨损后。可保持备用容器110以在整修磨损的容器110时对其替换。容器110可包括容器主体和安装在容器主体上用以限定容器内壁111的可更换容器衬套。在容器110具有一体式形式的布置中，容器110可由，例如，支承表面具有布氏硬度350的碳钢形成。在容器包括单独的容器主体和容器衬套的布置中，容器主体可由，例如，精细高等级铸钢形成。容器衬套可由任何适当的高耐磨衬层材料形成。适当的材料包括高碳(13-14％)锰铸钢、铬钼、镍铬合金(decolloy)或其他合金。

研磨元件120具有大体形式也为旋转面的研磨元件外壁121。研磨元件外壁121绕中心垂直延伸的研磨元件轴线B延伸。在第一实施方式中，研磨元件外壁朝向研磨元件120的顶部(并且由此向进料口113)向上逐渐变细，从而具有大体截头圆锥的形式。研磨元件轴线B与容器轴线A大体平行，且从容器轴线A偏移了偏移距离D。研磨元件外壁121的表面纹理，无论由单独的研磨元件衬套还是一体成型的研磨元件限定，都可具有操作者指定的和由操作需求及经验所规定的纹理。可以设想，研磨元件外壁121的上部区域可设置有表面不平整性以便于将能量输至较大尺寸的进料颗粒，否则所述较大尺寸颗粒可能会滑动或无法进入下文所述的压缩区。

在卸下容器110后，研磨元件120可从壳体120卸下以进行更换或整修，尤其是在研磨元件外壁121磨损后。研磨元件120可包括研磨元件主体和安装在研磨元件主体上并限定研磨元件外壁121的可更换研磨元件衬套。研磨元件120，包括任何单独的研磨元件衬套，可由与上述容器110(以及单独的容器衬套)相同或相似的材料形成。

容器内壁111和研磨元件外壁121共同限定了容器腔体112内的研磨室116。研磨室116具有大体环形的截面，具体地如图5所示，尽管将可理解研磨元件120与容器110的偏移导致了在任何给定的水平面上的不均匀环形截面。研磨元件外壁121的大体截头圆锥形式具有比容器内壁111的截头圆锥形式更大的锥角。因此，研磨室116的宽度沿任何径向平面都朝向研磨室116的下端逐渐变细，该宽度定义为研磨元件外壁121在沿径向平面的任何给定点与容器内壁111的最小距离。然而，可以设想到研磨室116的宽度在一些配置中将不逐渐变细。

研磨元件120具有向上突出的环形挡堰122，该挡堰122限定了研磨元件的周向延伸外围。在环形挡堰122和研磨元件外壁121之间限定了环形通道123，该环形通道123限定了研磨室116的底座。在环形挡堰122的上边缘和容器110的下部面间限定了环形间隙，该环形间隙形成了研磨室116的排出口117，以作为将研磨室116中经过研磨后尺寸小于限定排出口117的间隙的排出颗粒的通道。限定排出口117宽度的环形间隙可通过利用螺纹布置相对壳体140向上或向下旋拧容器110来调整，该螺纹布置将容器110安装在壳体140内。为了调整环形间隙，必须先移除相对壳体140旋转锁定容器110的锁环142和键169。在实现期望的环形间隙后，再重新插入键169和锁环142

在第一实施方式中，可选择性地在0mm(关闭排出口151)和10mm之间调节环形间隙。研磨室116的最小宽度通常不小于限定正常操作时使用的排出口117的最大环形间隙的三倍。在需要关闭排出口117的地方，可使用流体静力学水密封保护水平密封面。用于这种密封的密封水可经由研磨元件中的通道从与研磨元件120的顶部附接的旋转液压活接头输送。密封面也可由抗磨损并提供最小摩擦力的材料形成，用以使环形间隙完全闭合并无需提供单独密封件进行密封。仍可进一步设想将柔性密封件附接至环形挡堰122的上边缘或容器110的下部面从而无需使相对的面直接接触即可密封环形间隙。

在第一实施方式中，研磨元件120包括结合研磨元件外壁121和环形挡堰122的研磨元件头部124，以及绕研磨元件轴线B从研磨元件头部124向下延伸的研磨元件轴125。

溢流通道126从研磨元件外壁121上端的近邻处穿过研磨元件头部124延伸至环形挡堰122的外部面，从而提供研磨室116除排出口117外的附加排出口。溢流通道126将特别提供用于多余加工流体或包括排出颗粒的浆液的替代排出路径，加工流体可如下文所述添加至研磨室116。还可以设想，如在某些应用中所期望的，在通过调节容器110的位置关闭限定排出口117的环形间隙的配置中，溢流通道126可形成研磨室116的主排出口。溢流通道126的入口126a径向打开，并通过研磨元件的位于研磨元件外壁121上方的悬垂盖129的方式防止穿过进料口113而进入的进料颗粒的侵入。溢流通道入口126b径向延伸通过研磨元件头部124的下外部面。

流体进给通道167轴向延伸通过研磨元件轴125，并且在研磨元件轴125的底座处设置有旋转活接头。流体进给通道167径向延伸通过研磨元件头部124，然后垂直延伸至流体进给通道出口段167a，该流体进给通道出口段167a经由保护环166形式的单向阀与限定研磨室116底座的环形通道123连通。保护环166松配合在研磨元件外壁121中形成的凹部内并覆盖流体进给通道出口段167a和与流体进给通道出口段167a连通的环形沟168。保护环166允许通过流体进给通道167注射的加工流体进入研磨室116，同时防止固体颗粒进入流体进给通道出口段167a。当限定排出口117的环形间隙关闭时向流体进给通道167注入加工流体将尤其有用，允许加工流体经由溢流通道126抵抗离心力和重力向研磨室116的上部和外部清扫细颗粒。

底座150具有包括环形凸缘151、外凸起部152和内凸起部153的大致环形的形式。环形凸缘151可用于将研磨装置固定至下方的支承结构。孔154延伸通过外凸起部152、内凸起部153。孔154从内凸起部153的中心偏心偏移。研磨元件120安装在底座150上并且研磨元件轴125延伸通过孔154。研磨元件125具体通过圆柱形第一轴衬155内的孔144安装，该第一轴衬155转而安装在形成偏心装置160的一部分的偏心轴衬161内。第一轴衬155可适当地由，例如，布氏硬度为60-80的含8-14％锡的青铜形成。可流体静力学地或流体动力学地润滑第一轴衬155以协助提供研磨元件120的无约束旋转。在所示的配置中，这种润滑是以延伸通过第一轴衬159和偏心轴衬161的润滑通道135的方式提供的。研磨元件头部124的下部面127支承在壳体140的壳体底板144的上部面上，通常具有对支承表面的流体静力学润滑以免抑制研磨元件120与壳体140间的相对旋转(用于研磨元件120和壳体140未耦接以共同旋转驱动的构造)。在所示的配置中，这种润滑是以延伸通过底座150的外突出部152的附加润滑通道134的方式提供。研磨元件头部124的下部面127与内凸起部153的上部面、偏心轴衬161以及第一轴衬155之间具有空隙。

壳体140具有限定壳体内壁141的壳体主体143以及位于壳体主体143下方并与壳体主体143以周向隔开的支柱145的方式分开的圆盘形壳体底板144。支柱145由作为排出颗粒通过排出口117的通道的开口146分开。壳体底板144支承在底座150的外凸起部152的上部面上，通常具有对支承表面的流体静力学润滑以免抑制壳体140与底座150间的相对旋转。壳体底板144的内部面与底座150的内凸起部153的外部面的接合防止壳体140(以及由此容器110)相对底座150的侧向位移。这种接合可经由圆柱形第二轴衬，该圆柱形第二轴衬协助提供壳体140(以及因此容器110)相对底座150的自由旋转。与第一轴衬155一样，该第二轴衬156通常可由布氏硬度60-80的含8-14％锡的青铜形成，通常具有对支承表面的流体静力学润滑以免抑制相对旋转。

通过使研磨元件轴125转动的驱动装置(未示出)的方式绕研磨元件轴线B旋转地驱动研磨元件120。驱动装置可以是电动机及齿轮系统、电动机及带驱动系统、液压电动机或其他任何适当形式的驱动。对于研磨装置100的特定配置和尺寸，设想了输出功率为45kW量级的驱动电动机，该电动机以300rpm量级的速度驱动研磨元件120，该速度是可变的。

也可通过单独驱动或将容器110耦接至研磨元件120的方式，绕容器轴线A旋转地驱动容器110。如图5和图6最佳示出的，这种耦接可由一系列驱动销163的方式实现，该驱动销163从壳体底板144的上部面突出且由形成在研磨元件头部124的下部面127中的相对应的驱动腔128所接收。驱动腔128具有过大的尺寸以允许壳体140(随容器110旋转)和研磨元件120各自的旋转轴发生偏心偏移，壳体140和研磨元件120的旋转轴分别为容器轴线A和研磨元件轴线B。对于不期望主动旋转地驱动容器110的操作，可省略驱动销163。还可设想到，可绕容器轴线A主动旋转地驱动容器110而不旋转地驱动研磨元件120。这种容器110的旋转驱动可通过以带驱动或环形齿轮与轴齿轮驱动系统或类似的驱动装置的形式旋转地驱动壳体140来方便地实现。例如，容器110可通过使用在辊磨机上的无齿轮驱动装置(环形电动机)驱动。这样的驱动装置将涉及固定于壳体140的电动机转子元件，并具有围绕该转子元件的静止的定子组件。然后壳体140将成为大型低速同步电动机的旋转元件。

在第一实施方式的配置中，偏心装置160使得能够对容器轴线A和研磨元件轴线B之间的偏移距离D进行选择性调节。偏心装置160包括偏心轴衬161和固定于偏心轴衬161下端的径向突出的杠杆臂162。借助于偏心轴衬161的偏心距，偏心轴衬161通过杠杆臂162位移的方式进行旋转位移使得延伸通过偏心轴衬161的研磨元件轴125位移，从而使研磨元件轴线B相对底座150，以及从而相对容器轴线A移动。图5示出了在第一方向的提供最大偏移距离D的偏心轴衬161，而图6示出了在相对的第二方向的提供最小偏移距离D的偏心轴衬161。在第一实施方式中，偏移距离D可在0至10mm间选择性调节。设想了替代的偏心装置进行操作以位移容器轴线A，而非偏心装置160显示研磨元件轴线B。

在期望补充粉碎过程的效果的情况下，研磨室116可部分填充研磨介质170，尽管研磨介质170的使用是可选的。研磨介质170可由比待通过研磨操作减小尺寸的进料颗粒具有更大密度和硬度的材料形成。研磨介质，例如，可由高碳钢形成，且将具有大于研磨室出口117所限定的环形间隙同时小于研磨室116的最小宽度的尺寸。该尺寸会确保高百分比的研磨介质170将留在研磨室116内且在操作期间研磨介质170的单个颗粒将不会与壳体元件内表面111和研磨元件外表面112接合，否则该接合可能会堵塞研磨装置100。研磨介质170最终会磨损，从而导致尺寸过小的研磨介质经由排出口117自然排出研磨室116。也可通过周期性打开限定排出口的环形间隙用以刻意强制从研磨室118排出研磨介质170的较小的磨损颗粒，否则这些颗粒会占据本可由进料颗粒占据的研磨室116的容积。研磨介质170也可能部分地包括在较大的“适当(competent)”进料颗粒中。

现在将具体参照图5描述研磨装置100的操作。首先设置研磨装置100以调节限定排出口117的环形间隙以适应期望排出的研磨颗粒的最大尺寸。如上所述，可通过以螺纹安装配置的方式通过调节容器110相对壳体130的垂直位置来调节限定排出口117的环形间隙。通常在特定形式和尺寸的进料颗粒的实验性研磨之后、并考虑到驱动装置的扭矩而确定的偏移距离D，也将通过偏心装置160的方式进行偏移。

进料颗粒将在重力的作用下通过进料口113进给到研磨室116中。进料颗粒可以适当或不适当形式引入研磨室116。诸如水的加工流体，也可经由容器上开口113和/或流体进给通道167添加至研磨室116以减小研磨室116内的摩擦并以浆液形式输送研磨室170内的材料。

驱动装置以研磨元件轴125的方式驱动研磨元件120绕研磨元件轴线B旋转。在操作期间，研磨元件轴线B保持静止。即，研磨元件轴线B在操作期间不旋转。进料颗粒将沿着研磨室116朝向并穿过环形通道123向下及向外行进并且在研磨室116的径向外延部处朝向研磨室116的环形挡堰122行进。作用在进料颗粒上的离心力是由旋转研磨元件的外壁121与进料颗粒间的摩擦力所导致，其通过环形的研磨室116生成进料颗粒的旋流。在驱动销163用于旋转地驱动容器110的配置中，容器内壁111的旋转将用于沿研磨室116进一步驱动进料颗粒和研磨介质170。

在容器110绕容器轴线A自由旋转的配置中，在省略或移除驱动销163的情况下，容器内壁111与研磨室116的容纳物的过盈接触将导致容器110类似于行星齿轮系统绕容器轴线A旋转。减去横跨研磨室116的范围而变化的直径比的差异的一些容差以及加工的滑动摩擦影响，容器110将以通过容器内壁111的直径与研磨元件外壁121的比值而降低的速度名义上旋转。由于研磨室116内部的研磨介质170和进料颗粒将被强制以类似于相互接触的行星齿轮的方式运转，它们将被迫相互剪切。由于容器110相对于研磨介质170的质量惯性明显更大的质量惯性，容器110(和所耦接的壳体140)将储存大量的势能(类似于常规的飞轮)，从而将影响任何零星的不良瞬时粉碎现象并将由此根据需要将动能释放回研磨介质170以克服任何这种粉碎现象。因此，能量将衰退并流入和流出容器110。研磨元件外壁121和容器内壁111充当内外滚动表面，该滚动表面不同于高压研磨辊，当进料颗粒受迫通过研磨室116时利用滚动表面多次挤压进料颗粒。

与容器110和研磨元件120的旋转耦接的容器轴线A与研磨元件轴线B间的偏心偏移，导致对研磨室116的容纳物的正弦激励。由容器内壁111和研磨元件外壁121限定的研磨室116的配置将研磨介质160、进料颗粒和加工流体约束在径向和轴向向外的方向(以及在较小的程度上，周向以及径向向内的方向)。正弦激励的性质将为滚压“压迫”和“释放”周期。压迫周期中的最小压紧将发生在研磨室116具有最小平均宽度的压缩区116a内而最大“释放”在研磨室11具有最大平均宽度的研磨室116的释放区周围发生。在正弦周期的“释放”段期间，离心力将导致研磨介质和进料颗粒的位置和方向重新排列而聚集起来以填充由“释放”所导致的研磨室116中增加的空的空间。在正弦周期的“压迫”段，离心力约束研磨介质和进料颗粒，同时研磨介质和进料颗粒的位置和方向重新排列以适应由正弦周期的“压迫”段导致的研磨室116的较窄的压缩区116a。容器轴线A与研磨元件轴线B之间的增加的偏移距离D将生成研磨元件120进入压缩区116a中的研磨介质170和进料颗粒的料床的更大的滚动穿透深度，增大施加至料床的压力。这也会导致需要驱动装置施加更大的扭矩以驱动研磨元件120。通常在压缩区将产生3至5MPa的特定挤压力。

在由正弦压迫和释放周期产生的多个粉碎周期之后，进料颗粒将被研磨至足够小的尺寸以构成能够通过排出口117或溢流通道126的方式从研磨室116排出的排出颗粒。之后可根据进一步的需要对排出颗粒进行加工，包括以可安装在底座150或壳体140上的滤筛的方式，以下将针对第二实施方式对其进一步描述。

研磨介质160与进料颗粒在周期的“压迫”段期间的相互作用将具有一定的杠杆程度从而在正弦压力波的峰值处使颗粒间的局部接触压力增加。这种压力波也将传播到加工流体中，潜在导致研磨介质170与进料颗粒间的高压流。压力波通常将以近似于研磨元件120的旋转速度围绕研磨室116持续并重复地周向行进。

研磨元件120的旋转速度应选择为足以通过径向方向的离心力促进研磨室116内的加工颗粒和加工流体的混合物的密度分离、离析和/或分布。斯托克斯定律提出进料颗粒的沉降速度与颗粒的直径成二次幂指数比例。因此较大的颗粒将具有较大的沉降速度且由此将首先到达研磨室116的外围。由此较大直径的进料颗粒应在较小直径的进料颗粒之前到达研磨室116径向外侧且宽度减小的区域并接受研磨介质170的粉碎。然而，进料颗粒将持续接受粉碎，同时沿研磨室116径向向外行进。相较进料颗粒将更密集且通常尺寸更大的研磨介质170，将根据上述斯托克斯定律也将在离心力的作用下优先占据研磨室116的外侧周围区域。

已知振动颗粒系统的大颗粒上升至顶部，从而提供颗粒的尺寸分离。类似地，研磨室116内的颗粒的正弦激励也将不可避免地导致容纳在其中的颗粒的尺寸分离。流动通过研磨室116的受迫颗粒，协同加强的尺寸分离作用可致使排出颗粒具有比经过常规粉碎加工的颗粒更窄且更受控的尺寸分布上下限。

研磨室116内的正弦激励还可产生液化作用。具有排出颗粒中较低尺寸部分的液化形式的加工流体，能够通过液化作用从研磨室116的容纳物中释放。这将产生使浆液克服重力及研磨室116内的离心力流动的势能。浆液可在研磨室116中的研磨介质170和进料颗粒的料床顶部流动且可通过研磨室出口的方式或穿过溢流通道126从排出口117排出。

可以看出研磨装置100结合并协同加强了高压研磨辊的挤压优势与现有辊磨机的摩擦优势。研磨装置100有望实现类似于高压研磨辊的能量效率，并且所加工的颗粒尺寸范围远大于辊磨机。与进入常规的对滚高压研磨辊的压缩区域的两个滚动表面的接近角相比，由进入挤压室116内的压缩区域的容器内壁111和研磨元件外壁121限定的两个滚动表面(偏心，一个滚动表面在另一表面内部)的接近角可忽略不计。这样不再需要迫使进料颗粒进入压缩区域116a的干摩擦，并提高了用于粉碎的进料颗粒的体积流量。根据研磨装置100的具体尺寸和功率，研磨装置100的总体配置可以实现将名义上大至200mm的进料颗粒相对有效地粉碎至约20μm的排出颗粒尺寸。

附图的图7至图12示出了根据第二实施方式的研磨装置200。研磨装置200具有与第一实施方式的研磨装置100同样的基本形式。因此，研磨装置200与研磨装置100相同或等效的特征用具有同样的参考数字的附图标记表示。研磨装置200具有与研磨装置100相同的基本形式以及用于将容器110安装在壳体140内的替代布置，同时包括了附加的辅助系统，移除了设置在第一实施方式中的用于旋转驱动具有研磨元件120的容器110的驱动销163。如下面进一步阐述的描述所修改的，以上对研磨装置100的描述同样适用于研磨装置200。

第一实施方式的研磨装置100旨在作为所描述的研磨装置的相对基本且较小的“试验”形式，而第二实施方式的研磨装置200旨在呈现研磨装置的较大的商业版本。具体地，研磨装置200的直径约为2000mm，并旨在利用标称1.1MW的驱动电动机164以80rpm量级的旋转速度进行驱动。研磨装置200配置成接纳尺寸大至200mm的进料颗粒，并且限定排出口117的环形间隙可在0至165mm之间调节(这样大的范围主要出于从研磨室116清除研磨介质170的目的)。容器轴线A与研磨元件轴线B之间的偏移距离D还可在0至50mm之间调节。

在研磨装置200中，容器110具有带可更换容器衬套119的容器主体主体118的形式，可更换容器衬套119主体固定至容器主体118并限定容器内壁111。为便于更换，容器衬套119可形成为单独的段。容器内壁111的形式仍然为绕容器轴线A延伸的旋转曲面并且朝向进料口113逐渐变细。然而，如图11最佳所示，第二实施方式中容器内壁11在任何径向截面都为凸面，而非如第一实施方式的截头圆锥形(其中容器内壁111在任何截面为直线)。这种特定形式有助于将进料颗粒在其进入进料口113时的原始垂直路径在进料颗粒朝向排出口117穿过研磨室116时重定向为更为径向的方向。在研磨装置200中，进料槽136从用于进料颗粒(及加工流体，在必要时)进入研磨室116的通道的进料口113向上延伸。

研磨元件120具有研磨元件主体主体130和固定至研磨元件主体130的研磨元件衬套131的形式，并限定研磨元件外壁121。同容器衬套119一样，研磨元件衬套131可形成为段以有助于更换。研磨元件外壁121的形式仍然为绕研磨元件轴线B延伸的旋转曲面，朝向研磨元件120的顶部逐渐变细。如图11最佳所示，研磨元件外壁121在任何径向截面为凹面，而非圆锥截面形式。

在研磨装置200中，溢流通道126布置成使得溢流通道入口126a在研磨元件120的顶部中心处垂直延伸通过研磨元件衬套131。研磨元件120的环形挡堰122单独形成并围绕研磨元件衬套131的外围延伸以限定环形通道123，而不是与研磨元件主体主体130或研磨元件衬套131整体形成。环形挡堰122可由与研磨元件主体130或研磨元件衬套131相同的材料形成，或者还可由适于在限定排出口117的环形间隙关闭的时候与容器衬套119所限定的容器110的下部面产生密封的替代材料形成。为了防止通过进料口113进入研磨室116的进料颗粒进入溢流通道入口126a，研磨元件120的盖129悬于溢流通道入口126a上方。

研磨装置200设置有润滑系统以润滑多个支承表面和轴衬。第一润滑剂尽给通道132沿研磨元件轴125向上延伸并通过研磨元件头部124径向向外分支以润滑研磨元件头部124的下部面127的支承表面和壳体底板144的上部面的支承表面。一系列第二润滑剂通道133延伸通过底座150的外凸起部152以润滑壳体底板144的下部面的支撑表面和底座150的外凸起部152的上部面的支撑表面。一系列第三润滑剂通道134通过底座150的内凸起部153以润滑内凸起部153与壳体底板144间的圆柱形第二轴衬156。一系列第四润滑剂尽给通道135延伸通过偏心轴衬161以润滑第一轴衬155。

以驱动研磨元件轴125的驱动电动机形式的驱动装置的方式绕研磨元件轴线B驱动164研磨元件120。偏心装置160的杠杆臂162在此处以液压缸165的方式驱动。

研磨装置200还设置有排出产品收集系统175，该排出产品收集系统175接收通过排出口117或溢流通道126从研磨室116喷射出的所研磨的排出产品。收集系统175包括位于研磨室116下方并且特别地绕直接位于壳体140下方的研磨元件120周向延伸的滤筛176。滤筛176固定至壳体底板144以使得其与壳体140一同旋转并配置成在排出颗粒从壳体底板144上方的排出口117或溢流通道出口126b穿过开口146时接收排出颗粒。滤筛176为网状形式，其网孔的尺寸为仅允许小于网孔尺寸的排出颗粒通过，其中这些排出颗粒通常由布置在滤筛176下方的盘状部(未示出)收集。

过大产品滑槽177由绕滤筛176的周向外围大部延伸的壁178限定，并且过大产品滑槽177的滑槽开口179限定在滤筛176的开口边缘处。限定过大产品滑槽177的壁178相对底座150固定，以使得其不随滤筛176旋转从而确保壁178引导过大产品通过开口179离开滤筛176。过大产品滑槽177起到收集从研磨室116排出的无法通过滤筛176网孔的过大产品的作用，沿过大产品滑槽177引导过大产品并借助滤筛176随壳体140的旋转从槽开口179排出过大产品。

在第二实施方式的研磨装置200中，容器110通过第三轴衬157的方式安装在壳体主体143内，而不是利用螺纹配置固定至壳体120内，该第三轴衬157使容器110与壳体主体143分开，并且旨在允许容器110相对壳体140进行倾斜的轴向运动。第三轴衬157由高压油脂润滑并由阀盖保护以防止异物进入。

研磨装置200设置有悬置系统180，该悬置系统在研磨室中的不可压缩材料楔入容器内壁111与研磨元件外壁121之间的情况下提供研磨元件120与容器110之间的相对垂直位移，否则该情况可能会堵塞并可能损坏研磨装置200。

悬置系统180包括一系列周向隔开的双作用顶起连杆181，该顶起连杆181可各自在垂直的轴向方向操作且具有固定于容器110顶部的连杆致动器182。连杆致动器182的轴向位移提供容器110相对于壳体140的垂直位移，并因此提供相对于研磨元件120的垂直位移。因此，连杆致动器182的缩回导致容器110向上的位移，增大限定排出口117的环形间隙并增大研磨室116的宽度。可主动驱动双作用顶起连杆181以选择性调节限定排出口117的环形间隙。在研磨室116或排出口117内的不可压缩物质或事件楔入容器内壁111与研磨元件外壁121之间的情况下，液压连杆181在操作期间也响应为输送至顶杆致动器182的高挤压压力。

每个液压连杆181都与挤压和排空蓄能器183、184操作性关联，该蓄能器183、184通过气动或液压回路的方式与双作用顶起连杆181的相对操作端部连通。当研磨室116内发生过压事件时，悬架系统180的气动回路用于提供容器110的位移，同时对液压回路进行主动操作以调节容器110的位置，特别是调节由排出口117限定的环形间隙。气动回路使悬置系统180对作用在容器内壁111上的过大压力做出反应以挤压液压连杆181，从而允许容器111垂直移动以释放楔入容器内壁111与研磨元件外壁121之间的任何颗粒。气动回路包括通常将充有氮的气动挤压环形干线187和气动排空环形干线188。液压回路包括液压挤压环形干线185和液压排空环形干线186。

本领域技术人员可理解可对所描述的研磨装置100、200作出多种其他修改。

Claims (25)

1.一种研磨装置包括：

容器，具有限定容器腔体的容器内壁，所述容器内壁为绕垂直延伸容器轴线的中心延伸的旋转表面的通常形式，所述容器能够绕所述容器轴线旋转。

研磨元件，具有研磨元件外壁，所述元件外壁为绕垂直延伸研磨元件轴线的中心延伸的旋转表面的通常形式，所述研磨元件轴线大体上平行于所述容器轴线，且从所述容器轴线以偏移距离偏移，所述容器内壁和所述研磨元件外壁共同限定所述容器腔体内的研磨室，所述研磨室具有大体上环形的横截面；以及

驱动装置，适应于绕所述研磨元件轴线旋转驱动所述研磨元件和/或绕所述容器轴线旋转驱动所述容器。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述驱动装置适应于仅旋转驱动所述研磨元件。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述驱动装置适应于旋转驱动所述研磨元件和所述容器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述研磨室在所述容器的上端具有进料口。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述容器内壁朝向所述进料口逐渐变细，而所述研磨元件外壁朝向所述进料口逐渐变细。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述研磨室的宽度朝向所述研磨室的下端沿任何径向平面逐渐变细，所述宽度定义为所述研磨元件外壁在径向平面指定点处与所述容器内壁间的最小距离。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述偏移距离能够选择调整的。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述研磨元件包括限定所述研磨元件外壁的研磨元件头部以及可旋转地安装在偏心装置内的研磨元件轴，所述偏心装置配置成能够选择性移动所述研磨元件轴线以调整所述偏移距离。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中环形间隙在所述研磨室的径向外部末端处限定在所述容器和所述研磨元件之间，所述环形限定了周向延伸的排出口。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述环形间隙能够选择性调整。

11.根据权利要求9所述的装置，其中所述环形间隙能够调整到闭合状态。

12.根据权利要求9和10中任一项所述的装置，其中所述容器通过能够操作以调节所述环形间隙的螺纹布置安装在壳体内。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的装置，其中所述研磨元件还包括限定所述研磨元件的周向延伸外围的环形挡堰，所述环形间隙限定在所述环形挡堰的上边缘与所述容器的下部面之间。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，其中溢流通道延伸通过所述研磨室的上部与所述研磨室的外部间的所述研磨元件。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其中流体进给通道延伸通过所述研磨元件并与所述研磨室连通。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的装置，其中所述研磨装置还包括位于所述研磨室下方的滤筛以用于接收从所述研磨室排出的材料并配置成允许低于预定尺寸的材料通过所述滤筛。

17.根据权利要求16所述的装置，其中所述滤筛关于所述研磨元件周向延伸。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述滤筛相对于所述容器旋转固定。

19.根据权利要求17和18中任一项所述的装置，其中所述研磨装置还包括布置在所述滤筛上的过大产品滑槽以将超出所述预定尺寸的材料从所述滤筛的上表面导出。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的装置，其中所述研磨装置还包括所述研磨室中的研磨介质。

21.根据权利要求1至20中任一项所述的装置，其中所述研磨装置还包括悬置系统，所述悬置系统在所述研磨室中的不可压缩材料楔入所述容器内壁与所述研磨元件外壁之间的情况下提供所述研磨元件与所述容器间的相对垂直位移。

22.根据权利要求21所述的装置，其中所述悬置系统包括多个液压顶起连杆。

23.根据权利要求22所述的装置，当通过权利要求10附加时，其中所述液压顶起连杆配置成选择性调节限定所述排出口的所述环形间隙。

24.根据权利要求1至23中任一项所述的装置，其中所述容器包括容器主体以及安装在所述容器主体上并限定所述容器内壁的可更换容器衬套。

25.根据权利要求1至24中任一项所述的装置，其中所述研磨元件包括研磨元件主体以及安装于所述研磨元件主体并限定所述研磨元件外壁的研磨元件衬套。