CN105377440A - 可调式超细破碎机 - Google Patents

Abstract

一种通过冲击方式破碎颗粒材料的磨机，包括一在亚临界速度旋转的壳和一回转芯轴。引入所述磨机的材料在所述壳的内表面上形成一层，然后被所述回转芯轴的冲击而破碎。所述壳的旋转轴线相对于所述芯轴的回转轴线角位移，以运送材料通过所述磨机。

Description

可调式超细破碎机

技术领域

本说明书大致涉及一种破碎磨机，且更具体地涉及一种通过芯轴粉碎颗粒材料以生产超细材料的破碎磨机。

本发明已经开发用于粉碎矿物，而且以下描述将详细说明这种用法。然而，可以理解的是，本发明也适用于粉碎多种材料，如陶瓷和药物。

背景技术

颗粒材料的研磨通常在旋转的磨机中进行，所述旋转的磨机以一亚临界速度旋转，引起材料在磨机内壁向上移动然后消失以冲击或研磨其他材料的翻滚运动。通过磨损和冲击的结合这造成颗粒的减少。这种磨机消耗大量的能量。

以亚临界速度运行的磨机现已被熟知，如专利文件WO99/11377和WO2009/029982中公开的磨机。这些磨机包括减少颗粒的剪切感应元件，并相比于传统旋转磨机提供改进的能量效率。然而，这些磨机仍消耗大量的能量。

本发明的目的在于提供一种比现在的磨机消耗显著少能量的磨机，或者至少向公众提供一种有用的替代。

发明内容

第一方面，本发明提供一种用于破碎颗粒材料的磨机，所述磨机包括一旋转壳和一芯轴，其中，所述壳旋转从而材料形成一停留在所述壳的内表面上的层，所述芯轴冲击所述材料层，借此破碎材料。

优选地，所述芯轴回转以冲击所述材料层。

优选地，所述壳绕一壳轴线旋转，且所述芯轴绕一相对所述壳轴线角位移的芯轴轴线回转。

优选地，所述壳的内表面包括一第一截头圆锥，其具有相对于一第一轴线以第一角度设置的第一侧表面，所述芯轴包括一第二截头圆锥，其具有相对于一第二轴线以第二角度设置的第二侧表面。

优选地，所述第二截头圆锥的第二角度为第一截头圆锥的第一角度的两倍，或者小于第一截头圆锥的第一角度的两倍。

优选地，所述芯轴还包括一圆筒，所述芯轴轴线偏离所述壳轴线的角位移等于所述第一截头圆锥的第一角度。

优选地，所述壳能沿所述壳轴线移动。

在本发明的另一方面，所述壳的内表面包括第一和第二截头圆锥，所述芯轴包括一圆筒。

优选地，所述芯轴包括一系列排的齿，其中，相邻排的齿相对于彼此错位。

优选地，每一排齿包括一圆盘，所述齿能拆卸地固定在所述圆盘中。

优选地，所述芯轴包括一光滑外表面，并可包括一阶梯状外表面。

在本发明的又一方面，所述芯轴振动以冲击所述材料层。

应当指出的是，上述的任何一方面都可以包括上述的任何其他一方面的任何特征，并且可以适当包括下述的任何一实施例的任何特征。

附图说明

从以下为本领域技术人员实施该发明提供足够信息的详细说明书中可以理解本发明的优选特征、实施例及变型。该详细说明书不应以任何方式被看作对本发明前述概要的范围的限制。该详细说明书将涉及到以下的几幅附图。

图1所示为结合了本申请的第一实施例的磨机的磨机系统的透视图。

图2单独示出图1的磨机。

图3所示为去除其外盖的磨机。

图4所示为磨机露出芯轴的部分剖视图。

图5所示为芯轴剖视的另一剖视图。

图6所示为材料在其内被磨碎的壳的剖视图。

图7所示为壳内的芯轴。

图8所示为包括具有固定齿的芯轴的轴组件。

图9所示为图8的芯轴的剖视图。

图10所示为芯轴的显示出轴承安装和回转轴错位的另一剖视图。

图11所示为芯轴的冲击圆盘。

图12所示为包括能移除的齿的第二实施例的冲击圆盘。

图13所示为图12的冲击圆盘的齿。

图14所示为结合了具有光滑外表面的芯轴的第三实施例的轴组件。

图15所示为图14的轴组件的剖视图。

图16所示为具有由法兰连接的驱动轴和回转轴的第四实施例的轴组件的剖视图。

图17所示为其中轴包括多个错位的芯轴圆筒的第四实施例的轴组件。

图18所示为结合了图17的轴组件的磨机组件。

图19所示为本发明的第六实施例的可调式磨机系统的透视图。

图20所示为图19的可调式磨机系统的部分剖视图。

图21所示为图19的具有第一芯轴几何外形以及调整为第一研磨间距的可调式磨机系统的壳罩和轴组件的具体示意图。

图22所示为图21调整为第二研磨间距的壳罩和轴组件的示意图。

图23所示为图19的具有第二芯轴几何外形的可调式磨机系统的壳罩和轴组件的具体示意图。

图24所示为相比图19至图22中的系统，所述破碎外壳和芯轴倒置的第七实施例的可调式磨机系统。

附图中包括如下的附图标记：

20磨机系统

21支撑架

22轴电机

23壳电机

24轴电机滑轮

25壳电机滑轮

26进槽

30磨机(第一实施例)

31进料口

32卸料槽

33壳滑轮

34轴滑轮

35斜基座

36壳罩

37叶轮

40轴组件

41驱动轴

42轴旋转轴线

43位移角度

44回转轴

45安装轴

46轴结合平面

47安装轴延伸段

50旋转壳

51、52壳轴承

53进料室

54上室

55下室

56室中心平面

57壳旋转轴线

58室最大

59室最小

60壳旋转

61、62上轴轴承

63、64下轴轴承

65芯轴

66端板

70、70’冲击圆盘

71圆盘主体

72圆盘安装孔

73冲击齿

80冲击圆盘(第二实施例)

81圆盘主体

82圆盘安装孔

83冲击齿

84、85齿圆筒

86齿夹摺

90轴组件(第三实施例)

91芯轴

100轴组件(第四实施例)

101驱动轴法兰

102回转轴法兰

110轴组件(第五实施例)

111第一芯轴圆筒

112第二芯轴圆筒

113第三芯轴圆筒

500磨机系统(第六实施例)

510立台

511轴电机

512进漏斗

513出槽

520可调式冲击磨机

521基座

522主体

523顶端

524柱

530壳罩

531壳滑轮

532壳轴承

540轴组件

541芯轴

542轴

543错位轴段

544轴下轴承

545轴上轴承

546轴壳轴承

547轴滑轮

548上间隙

549下间隙

550磨机(第七实施例)

560液压气缸

561液压活塞

具体实施方式

以下本发明的具体描述参考附图。在任何可能的情况下，在所有附图和以下描述中将使用相同的附图标记指代相同或相似的部分。为了清楚或说明，附图所示的某些零件的尺寸可能已被修改或放大。任何指示一个绝对方向(如：顶、底、前、后等)的术语的使用均为了说明方便，并且指的是在特定图中所示的方向。然而，由于可以想到的是多个部件实际可以使用在与所描写或表示的相同或不同的方向上，因此该些术语不应当被解释为限制意义。这里不讨论本领域内熟知的多种紧固件、密封件和附加件的使用，并且为了表示更清楚，这些项目在一些附图中不予显示。

本发明提供一种就操作原理上与现有技术的磨机的显著对比，包括它是如何达到的以及所带来的效率和得到的其它好处。大多数现有技术的磨机依靠剪切粉碎材料，并且达到这需要多个旋转的鼓筒和剪切元件，这样消耗大量的能量。如在专利文件WO99/11377和WO2009/029982中公开的一些最近进展中已经提高了效率，但仍有进一步改进的余地。相比之下，本发明使用一回转元件的低速冲击粉碎材料。

本发明提供一种用于破碎颗粒材料的磨机，包括一具有一内表面的旋转壳、用于以足够高的速度旋转所述壳以使得材料形成一停留在所述内表面上的层的装置，以及用于冲击所述层和破碎材料的芯轴。本发明包括多个磨机整体、外壳和芯轴的实施例。为简洁，仅具体讨论了这些部件的排列组合的一个子集，然而，本发明的范围包括所有排列组合。

图1示出结合了本发明第一实施例的回转冲击磨机30的磨机系统20。所述磨机30安装至一支撑架21，轴电机22和壳电机23也固定至该支撑架21。所述轴电机22经轴电机滑轮24、传送带(未图示)和轴滑轮34(部分遮蔽)为所述磨机30的驱动轴41(以下描述)提供动力。类似地，所述壳电机23经壳电机滑轮25、传送带(未图示)和壳滑轮33驱动壳50(以下描述)。同所述磨机的驱动轴41和外壳50彼此以一角度运行一样，该两电机彼此以一角度安装。原料经进槽26进入磨机的进料口31，并经卸料槽32从所述磨机排出。在单独显示从所述磨机系统20分离的磨机30的图2的辅助下，可进一步理解所述磨机30的外部可见部件。

从逐步显示剖视图的图3至图5中能够理解所述磨机30的内部部件。主要部件是容纳待粉碎的材料的壳50以及在所述壳内回转以通过冲击/破碎而达到粉碎材料的芯轴65。

所述磨机30包括一经下轴轴承61和62支撑所述驱动轴41的斜基座35。所述驱动轴由滑轮34驱动并且旋转位于所述壳50内的芯轴65。在壳轴承51和52的辅助下，所述旋转壳50在外罩36内自由旋转，所述外罩36反过来固定至斜基座35。所述斜基座35提供一所述壳50的旋转的轴线和芯轴65的旋转的轴线之间的角位移。

壳驱动滑轮33位于所述外壳50的顶端，穿过该壳驱动滑轮33材料经进料口31进入所述磨机。一叶轮37连接至所述壳的底部，所述叶轮37经卸料槽32排出破碎的材料。

在所述芯轴65内能够看到所述回转轴44，所述芯轴65经上轴轴承63和64安装至该回转轴44上。这样，所述芯轴65能够独立于所述回转轴44和驱动轴41而旋转。所述回转轴44连接至所述驱动轴41，但轴向位移于所述驱动轴41以对所述芯轴65施加一回转动力。已经发现，1mm的轴向位移在很宽的使用范围内都是合适的。用于防止材料进入的端板66位于所述芯轴的上方。

图6中单独显示所述旋转壳50，图7中显示放置了芯轴65的旋转壳。在外部，所述壳50呈一圆筒形状，其顶部具有一用于材料进入的进料口31和底部具有一用于排出破碎材料的开口。所述壳绕轴57旋转，所述轴57以一大约5°的角度(以43标记)相对所述芯轴65围绕旋转的轴42角位移。该角位移促进材料向下穿过所述壳50的运动。在内部，所述壳50包括一进料室53，所述进料室53为材料进入所述壳提供通道，以及为所述端板66(参见图5)、在他们的较小的平面处沿着室中心平面56结合的截头圆锥形式的上室54和下室55提供空间。截头圆锥的侧面具有一等于轴向位移角度43的角度。这连同所述芯轴的圆筒形状形成了一室最小59和一室最大58。进入所述壳50的材料将主要落入所述室最大58。所述壳以一亚临界速度旋转，从而进入所述壳50的材料在所述壳50的内壁上形成一压缩凝固层。所述壳在方向60的旋转将拖动周围的材料至所述室最小59，在所述室最小59内材料将由所述芯轴65的回转作用被破碎。这些室的尺寸形成为所述室最小59为大约1mm。由于所述芯轴自由旋转，它将倾向于与所述壳一致，导致在该两部件之间没有或最小速度。结果是材料并不受剪切作用，而是由芯轴的回转作用被破碎。所述回转轴44(见图10)以大约1500rpm被驱动，导致一0.15m/s的低冲击速度。该低冲击速度连同剪切作用的缺乏降低了对芯轴的磨损，也导致了破碎材料所需的低能量。

图8至图10具体描述了轴组件40，所述轴组件40汇集了驱动轴41、回转轴44以及芯轴65。所述芯轴65的冲击圆盘70的细节可参见图11。所述芯轴是由一堆冲击圆盘70叠在一起形成一圆筒状的芯轴65。所述冲击圆盘70包括一环状圆盘主体71、一六角安装孔72和冲击齿73。圆盘的变形体70’相对于安装孔具有一不同的冲击齿的角错位。如图8和图9所示，两变形体70和70’交替堆叠形成交替模式的齿。该些圆盘安装至六角安装杆45上，而六角安装杆45反过来经上轴轴承63和64安装至所述回转轴44。如图10中可以看出，所述回转轴44在轴结合平面46上连接至所述驱动轴41，但轴向位移，导致所述芯轴65随所述驱动轴旋转而回转。

所述安装杆45在所述冲击圆盘的叠层之下延伸至形成一延伸段47。在所述磨机的一可选实施例(未图示)中，基座35结合一形状对应但稍大的用于容纳所述延伸段的容器，以在防止所述芯轴旋转的同时仍允许它回转。

图12中所示为以80表示的第二实施例的冲击圆盘。冲击圆盘80在具有一环形主体81和六角安装孔82上与圆盘70相似，不同的是具有能拆卸的齿83。图13更具体地显示了齿83，其包括由一夹摺86连接在一起的两圆筒84和85。齿的对称性允许圆筒84或者85被插入至主体81内。当齿在其一端磨损后，能被反转，这样他们被替换的频率就减半。所示的圆盘具有24个齿，导致齿之间形成15°的角位移。该些齿以他们各自的角位移的四分之一偏离所述六角安装孔82的轴，即3.75°。结果是，当将芯轴65放在一起时，通过简单翻转每一个交替的圆盘而仅需要一个圆盘的变形体即可产生交替的齿排列(类似于图8中所示)。优选地，所述齿由硬材料制成，如碳化钨。

图14和图15中所示为以90标记的第三实施例的轴组件，其包括一光滑芯轴91，所述光滑芯轴91适用于生产比带齿的芯轴65所可能产生的更细的材料。该芯轴提供了更简单的结构，并且能够直接安装至所述回转轴上的轴承，取消了对安装杆的需求。

图16示出了第四实施例的轴组件100，其中回转轴44与附在驱动轴41一末端的对应法兰101上的法兰102装配在一起。这种配置允许部件能够便利地互换，以例如使用对于不同尺寸的进料和最终成品尺寸可能需要的不同直径的芯轴或者不同错位的回转轴。结合任何一个连同法兰组件所一起讨论的芯轴的更多实施例显然是可能的。

在图17所示的第五实施例的轴组件110中，芯轴包括三个装配至回转轴44的圆筒111、112和113。该三个圆筒彼此轴向错位，结果是每一圆筒的用于破碎进料的部分彼此角错位。这大大降低了磨机的震动。图18中显示的是结合了这一轴组件的磨机。

本申请预期更多包括具有其他数量的位移圆筒以及具有相对于显示的这些不同高度和不同阶跃错位的实施例。

目前图中所讨论和表示的磨机能够处理大约50kg/hr的材料，例如碳酸钙(含22％莫氏硬度4.5的石英的大理石)，在开路中使用40kWh/t的比能量将1mm的进料降低为D50为9.5微米的产品。在闭路中这代表使用33kWh/t的比能量将100％通过9.5微米的产品。安装了4kW的外壳电机和0.75kW的轴电机。这些部件的尺寸能够从直径大约95mm、厚度大约10mm的冲击圆盘70中获知。

对于不同生产能力的磨机，在保证回转轴的行程以及所述芯轴和外壳之间的空隙分别固定在大约1mm和2mm的同时，大多数部件的尺寸仅需要按比例调整。冲击齿的尺寸也应当保持固定，但其数量的增加应与冲击圆盘的直径呈线性关系。

对不同尺寸的磨机，500rpm到2500rpm的轴电机转速是合适的，在1500rpm导致一大约0.15m/s的冲击速度。对于所讨论的磨机，壳以1100rpm被驱动，导致一对待处理的材料而言保证它在所述壳的内侧形成一致密层的亚临界速度。对于更大直径的磨机，在维持所述壳内部的相同线性速度的同时可按比例降低转速。

目前所讨论的电机依靠改变或重新配置轴组件已经具有最小的调节可能。为了生产不同尺寸的产品，也为了调整所述外壳或芯轴上的磨损，破碎间隙的调整是可取的。

在图19至图23所示的第六实施例的磨机系统500中，外壳和芯轴都呈截头圆锥的形状，并且外壳能沿其轴线移动以改变所述壳和芯轴之间的间隙。

图19示出了磨机系统500，其包括一安装在立台510上的可调式磨机520。所述磨机520具有一安装在柱524上的主体522，所述柱524在一基座521和顶端523之间延伸。所述主体522能够沿着所述柱524垂直移动，以允许调节破碎间隙。本领域内熟知的各种机制可以被用于调节所述主体522的位置。类似于之前所描述的实施例，所述磨机500包括一用于驱动轴组件的电机511以及一用于驱动外壳的第二电机(不可见)。产品经漏斗512进入所述磨机，以及经槽513排出。

磨机系统的进一步细节可参见图20的剖视图。所述主体522包括用于容纳经滑轮531驱动的壳罩530的轴承532。轴组件540通过下轴承544被固定在基座521上以及通过上轴承544被固定在顶端523。与其他实施例类似，所述轴组件和壳罩彼此以一角度安装，但在本实施例中，轴组件而不是壳罩被相对于垂直和大部分部件以一角度安装。

所述轴组件和外壳罩单独显示在图21中。一错位段543对着轴542，以对经轴承546安装至所述轴542的芯轴541施加一回转动力。同之前一样，所述芯轴541相对于所述轴542自由旋转，并且被夹在外壳和芯轴之间正在被磨碎的产品降低旋转。外壳具有一与所述芯轴541的截头圆锥外表面互补的截头圆锥内表面。该两表面之间的间隙548将随所述轴542的旋转而延伸或收缩。所述芯轴的下半部分为圆筒形并与所述外壳的下半部分形成一第二破碎间隙549。

所述间隙548和549可通过相对于所述芯轴541升高或降低所述外壳530而改变。这样是为了选择所生产的产品的尺寸或者抵消所述外壳或芯轴的磨损。在图22中，所述外壳已相对于图21中沿其轴线垂直升高，以增加所述间隙548和549。在图21和图22的比例上来说，该增加大约为0.5mm，可能难以从图中完全分辨。

在图21和图22所示的实施例中，与所述外壳的几何形状以及所述芯轴和外壳之间的错位角相配合的所述芯轴的几何形状的选择使得所述间隙548和549彼此相等并且沿他们的长度上均匀。为使间隙549均匀，所述芯轴和壳轴线之间的角度等于所述壳的内表面的角度。为使间隙548均匀，所述芯轴的截锥的角度为所述壳的内表面的角度的两倍。在更多实施例中，这些部件的几何形状可改变，从而所述间隙548和549可彼此相同或不同，并且都可沿着他们的长度连续或逐步改变。这一例子显示在图22中，其中上间隙548线性降低。

在图24的剖视图中所示的第七实施例的磨机550中，所述壳罩和芯轴相对于图19至图23的磨机系统500被垂直倒置。这具有的优势在于，如果所述主体522的升高机制失效，则所述壳罩将远离所述芯轴(而不是朝向它)，这样避免了对磨机潜在的损坏干扰。所述磨机550还显示了升高机制的细节。可以看出所述主体522包括一液压气缸560和一液压活塞561，以允许所述主体在柱524上升高或降低。

所述磨机还可以采取更多包括讨论的各个特征的组合的实施例。在又一实施例中，所述芯轴在一固定轴线上向后和向前运动地振动而不是回转。在另一实施例中，所述芯轴和壳室为球形。在另一实施例中，所述壳和芯轴在一共同轴线上旋转，这种配置简单，但由于在使材料通过磨机上不太有效，仅适合于有限的应用。

读者会理解提供了相比于已知的磨机提供优越的能量使用特性的用于破碎材料的回转冲击磨机的本发明。根据放入的材料的类型和尺寸、产品所需要的尺寸以及所要求的生产能力，所述磨机可以采取不同的实施例。不同的实施例均采用使用低速回转芯轴破碎材料的相同操作原理。

在不偏离本发明的范围下可以得到更多优势和改进。尽管本发明以最实际的构想和优选实施例被表示和描述，但公认的，在本发明的范围和精神内，可以做出对以上的偏离，这并没有被限制在这里讨论的细节中但符合包括任何和所有等同设备和装置的权利要求的全部范围。整个说明书中对现有技术的任何讨论不应当被认为我们承认这些现有技术为广泛已知或形成本领域的普通常规知识的一部分。

在本说明书和权利要求中(如果可能)，术语“包括”及其衍生词表示包括所说的完整事物的每一个，但并不排除包括一个或多个其他完整事物。

Claims (15)

1.一种用于破碎颗粒材料的磨机，其特征在于，包括一旋转壳和一芯轴，其中：所述壳旋转从而材料形成一停留在所述壳的内表面上的层，所述芯轴冲击所述材料层，借此破碎材料。

2.如权利要求1所述的磨机，其特征在于，所述芯轴回转以冲击所述材料层。

3.如权利要求1所述的磨机，其特征在于，所述壳绕一壳轴线旋转，所述芯轴绕一相对所述壳轴线角位移的芯轴轴线回转。

4.如权利要求3所述的磨机，其特征在于，所述壳的内表面包括一第一截头圆锥，其具有相对于一第一轴线以第一角度设置的第一侧表面，所述芯轴包括一第二截头圆锥，其具有相对于一第二轴线以第二角度设置的第二侧表面。

5.如权利要求4所述的磨机，其特征在于，所述第二截头圆锥的第二角度为所述第一截头圆锥的第一角度的两倍。

6.如权利要求4所述的磨机，其特征在于，所述第二截头圆锥的第二角度小于所述第一截头圆锥的第一角度的两倍。

7.如权利要求4所述的磨机，其特征在于，所述芯轴还包括一圆筒。

8.如权利要求4所述的磨机，其特征在于，所述芯轴轴线相对于所述壳轴线的角位移等于所述一截头圆锥的第一角度。

9.如权利要求4所述的磨机，其特征在于，所述壳能沿所述壳轴线移动。

10.如权利要求3所述的磨机，其特征在于，所述壳的内表面包括第一和第二截头圆锥，所述芯轴包括一圆筒。

11.如权利要求10所述的磨机，其特征在于，所述芯轴包括一系列排的齿，其中，相邻排的齿彼此错位。

12.如权利要求1所述的磨机，其特征在于，每一排齿包括一圆盘，所述齿能拆卸地固定于所述圆盘中。

13.如权利要求1所述的磨机，其特征在于，所述芯轴包括一光滑外表面。

14.如权利要求1所述的磨机，其特征在于，所述芯轴包括一阶梯状外表面。

15.如权利要求1所述的磨机，其特征在于，所述芯轴振动以冲击所述材料层。