CN107206385A - 碾辊、用于取下轮箍的方法以及用于将轮箍热装到碾辊的轴上的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压辊压机的碾辊(2)，所述碾辊包括轴(1)和耐磨损的轮箍(3)，其中，所述轮箍(3)力锁合地热装到轴(1)上。此外，本发明涉及一种用于在这种碾辊(2)中分离轮箍(3)和轴(1)的方法以及一种用于将轮箍(3)和轴(1)力锁合地连接成这种碾辊(2)的方法。根据本发明规定，所述轴(1)具有沿着轴向方向贯通的多个冷却孔(5)，用于使气态的或者液态的冷却剂流过，其中，所述冷却孔(5)设置在轴(1)的外部区域中。外此，为了分离轮箍(3)和轴(1)规定，通过从外部的热供应对轮箍(3)加热，在此借助穿流冷却孔(5)的冷却剂实现对轴(1)的冷却；以及将轮箍(3)沿着纵向方向从轴(1)上取下。

Description

碾辊、用于取下轮箍的方法以及用于将轮箍热装到碾辊的轴 上的方法

技术领域

本发明涉及一种高压辊压机的碾辊，该碾辊包括轴和至少一个耐磨损的轮箍，其中，该轴关于转动轴线是旋转对称的，其中，所述轴和所述至少一个轮箍是相互同轴的，并且所述轮箍在轴的纵向部段中力锁合地热装到轴上。此外，本发明涉及一种用于在这种碾辊中将轮箍和轴分离的方法以及一种用于将轮箍和轴力锁合地连接成这种碾辊的方法，其中，所述轮箍和轴在它们的直径方面以过盈配合的方式设计。

背景技术

碾辊作为高压辊压机(滚压机、物料床辊式碾磨机)的组成部分，被用于粉碎颗粒状的碾磨物(例如水泥熟料)。在此，在两个碾辊之间构成辊间隙，碾磨物通过这两个相向转动的碾辊被引入到辊间隙中并且在辊间隙中碾磨物在高压下被粉碎。在此，碾辊也产生高的机械负荷。尤其是由于易碎的碾磨物造成的划痕以及微切削可能导致辊的表面和外层的磨粒磨损。为了避免高压辊压机高昂的修理成本以及缩短的使用寿命，采取措施以实现磨损保护。在磨损保护的一种广泛的形式中，碾辊从内向外观察由相应支承在高压辊压机中的轴和同轴的轮箍构成(例如参见DE 202011110190 U1)。该轮箍由耐磨损的材料(尤其是由合适的钢)制成，保护轴在特定的碾磨负荷的范围内不被用坏，并且通常通过具有有成型轮廓的表面促进碾磨过程。经过一定的运行时长之后，在轮箍中也出现磨损，但并不需要更换轴或者整个碾辊。而只需更换或者整修轮箍即可。为此-以及在须将轮箍和轴分离的其它维护情况下证实是有利的，在轴和轮箍之间的力锁合连接通过热装轮箍建立，即通过加热以及相应地使外部部件(轮箍)膨胀、套装到内部部件(轴)上并且通过在冷却时收缩而压紧到内部部件上。于是，轮箍的取下能够以相反的方式进行，即通过从外部密集地加热轮箍，直至轮箍的热膨胀允许沿着轴向方向从轴上取下。

这种能热地实现的轴的取出以及热装的过程也导致对于轴的加热过程。尤其是拆卸的过程(但安装的过程也可行)可通过如下方式显著得到促进：在此使轴冷却。通过这种方式，轴不与经过加热的轮箍以相同的程度膨胀，使得与不冷却轴的情况相比，导致较早出现连接的松开。在运行的实践中，轴为此设有中央的、即沿着旋转轴线设置的冷却孔。借助该通道状的冷却孔，通过从流过的冷却介质使得在热装以及取下轮箍的过程中从内部以简单的方式冷却轴成为可能。

但是，尤其是最近在水泥制造领域中采用的高压辊压机的特征在于特别大的尺寸。例如，最高达3m的碾辊直径是典型的，其中，厚度约半米的轮箍也并非是不常见的。如已表明的那样，用于取下(和套装)轮箍的中央冷却系统不太适合用于或者完全不再适合用于该尺寸的碾辊。由于到在轴和轮箍之间的接合面的距离，冷却过程不能有效地有助于形成轴的外部区域和经过加热的轮箍的高的温差。由此，一般必须提高对轮箍的外部的热作用，以便促进连接的松开；但是，如此程度提升的温度范围不具有材料保护性，因为尤其是在合金(例如钢)的情况下，在几百摄氏度时就可能随着时间曲线出现结构或相位变化，所述结构或相位变化降低碾辊相对于在碾磨过程中作用到其上的力的抵抗性。这还通过如下方式得到增强：在中央冷却的情况下，力锁合连接的松开的过程(以及建立的过程也)随着辊的单位尺寸的增加而放慢。这不仅意味着更长和能量更密集的工序，而且也意味着在其中可能出现并且进行所提及的相位转化的更长的时间段。在中央区域的、与温度相关明显更剧烈的冷却可能不仅在经济上更集约，而且也可能导致在轴本身的内部中沿着径向方向的大的温度梯度，所述大的温度梯度同样(例如通过应力)有助于材料衰减。

基于在轮箍中的或者在轮箍和轴或者说辊体之间的区域中的冷却通道的冷却(例如在DE1029723A中提出用于应用在压煤砖机中的那样)可能在所描述的取出轮箍的过程中是没帮助的，因为关键的是尤其是在接合面的区域中的、在冷的轴和热的轮箍之间的高的温差。径向的冷却通道的系统也无法转用到前述的难题上，因为在那里的周面由于其分段及其与轴线平行的冷却孔无法作为可热装的轮箍实施，所述径向的冷却通道如在DE2536688A1中建议用于热压制煤砖的那样，从在辊芯的中央的一个或者多个冷却通道引导至芯的周面或者表面。

而与此相对在文献WO2014/012770中改进的、复杂的、用于具有轮箍的压辊的冷却系统也由于其设置在轮箍中的冷却孔及其设置在辊芯中的从中央至轮箍的径向的流入通道和流出通道而不适合在热地取下轮箍以及热装轮箍的过程中使用。

发明内容

因此，本发明的任务在于，给出一种高压辊压机的碾辊，在该碾辊中，即使在大的轴直径的情况下也能够简单地、快速地并且保护材料地将经热装的轮箍与轴分离以及简单地、快速地并且材料保护地将轮箍与轴材料力锁合地连接。此外，本发明的任务在于，给出一种配属于所述碾辊的用于分离轮箍和轴的方法以及一种用于力锁合地连接轮箍和轴的方法。

根据本发明的任务通过具有权利要求1的特征的高压压力机的碾辊、通过具有权利要求6的特征的用于在这种碾辊中分离轮箍和轴的方法以及通过具有权利要求7的特征的、用于将轮箍和轴力锁合地连接成这种碾辊的方法解决。另外的有利的构造方案在权利要求1的从属权利要求中说明。

因此，根据本发明规定，轴具有沿着轴向方向延伸的、用于使冷却剂流过的冷却孔。这些完全贯穿轴的、在用于导入以及导出气态的或者液态的冷却剂的两个端部上开放的、通道状的冷却孔在此根据本发明不设置在轴的中央或者中央附近，而设置在轴的外部区域中，即在轴和热装的轮箍之间的接合面附近。碾辊的轴在高压辊压机中适当地支承在端部上，使得轴仅在中部的区域或者说纵向部段中被轮箍围绕。并且在碾磨过程中受其保护不受磨损。各冷却孔这样设置在轴的外部区域中，使得这些冷却孔在轴的轮箍包边的纵向部段的区域中垂直于转动轴线构成的横截面中穿透几何的圆环的内部。所述假想的圆环的中心点在此位于转动轴线上。该圆环的外半径r_max等于轴的外半径r_w，并且圆环的内半径r_min为外半径的三分之一(1/3r_max)，优选为外半径的三分之二(2/3r_max)。已表明，当借助冷却通道在轴的这样测定的外部区域中进行冷却时，这样的冷却对于根据本发明的热学地拆卸以及安装轮箍的方法而言是最适合的。在此，各冷却孔的横截面完全处在所述区域内部，即尤其是在轴的表面(或者说外接合面)上不是开放的。这种结构可实现碾辊的(尤其是轴的)有效的冷却，于是即使当轴直径达到几米(典型地高达2.5m)时，也可在轴的外部区域中实现有效的冷却。因此，在来自外部的热作用的情况下，存在简单的并且在此比已知的借助通过在轴中的中央孔的冷却的冷却方式明显更快速的冷却的基础。因此，只要在非常高的温度(在安装或者拆卸轮箍时)的情况下也已经可在朝向轮箍的接合面的区域中进行冷却，该冷却过程就能够更迅速、更有效并且在轴中通常以在径向上更平缓的温度梯度(在同时热作用期间)进行，使得在所采用的碾辊(轴、轮箍)的材料中(即尤其是在钢中)的不期望的结构或相位变化变得更加不可能。

出于磨损保护的原因，轮箍可在其表面上具有成型轮廓，使得在碾磨过程中通过粘附由被粉碎的并且被压缩的碾磨物组成的层在碾辊上构成自然的磨损保护层。但是当为了进一步的磨损保护还将由高度耐磨损的材料组成的(例如棒状的或者板状的)硬质体施加到轮箍本身上时，则在本文中这些附加的体在术语上不被理解为轮箍的部件。尤其其安装以及拆卸一般可专门地并且可选地独立于在这里描述的取下轮箍以及将轮箍套装到轴上的过程进行。

根据本发明，所述冷却孔处于轴的外部区域中。基于在碾磨过程中碾辊的部分剧烈的负荷，由于作用的力冷却孔相对于辊的转动轴线的对称分布是优选的。因此，本发明的实施方案规定，各冷却孔在轴的垂直于转动轴线构成的横截面中对称分布地设置在具有在转动轴线上的中心点和半径r₁的圆(布置圆)上，所述半径介于被穿透的几何的圆环的外半径和内半径之间(r_min<r₁<r_max)。各冷却孔即在一个圆上以等距离的间距设置在轴的外部区域中，其中，所述布置圆从轴表面至少以这样的程度缩进到轴内部中，使得所述冷却孔不与周表面相交，即是开放的。此外，所述对称的布置允许轴在套装以及取下经过加热的轮箍的过程中的均匀的冷却。

出于材料以及尺寸原因，轴的特别强烈的冷却在取下轮箍以及可选地也在将轮箍套装到轴上的情况下是必要的。为了在力作用的情况下不降低轴的稳定性，在这里，一般直径较小的多个冷却孔比具有较大直径的少量冷却孔更合适。在强烈的冷却必要性的情况下，这可能导致冷却孔的相对大的数量。出于静力学的原因，在此不建议以密集的次序将所有冷却孔设置在仅一个布置圆上。因此，在本发明的一种替选的实施方案中规定，各冷却孔在轴的垂直于转动轴线构成的横截面中对称分布地设置在具有在转动轴线上的中心点和半径(r₁、r₂，……)的至少两个同心圆(布置圆)上，这些半径介于被穿透的几何的圆环的外半径和内半径之间(r_min<r₁<r₂<…<r_max)，其中，不同的布置圆的冷却孔沿着径向方向彼此定向或者相互错开地定向。在适当错开的情况下，在一个布置圆上的孔位于在相邻的布置圆上的两孔之间的中间空间的正下方或者正上方。在从外至内的各布置圆上的冷却孔的逐渐减小的直径对于沿着径向方向的温度梯度是足够的并且对于轴体的稳定性是合适的。另外的实施方式是可能的并且实用的，例如在从外至内的各布置圆上的冷却孔的逐渐减少的数量。

尽管根据本发明追求轴在其外部区域中的、用于取下和套装轮箍轮箍的剧烈的和迅速的冷却，但是在特别的情况下，径向从内至外的剧烈降温可能对轴材料具有消极影响，例如造成应力。这尤其是可能在这样的阶段中：例如未预计到套装经过加热的轮箍的作业步骤延迟。因此，本发明的一种实施方案规定，轴向中央地穿过轴设有用于使气态的或者液态的冷却剂流过的中央冷却孔。在有需求的情况下，可通过在轴的中央的冷却反作用于可能过强的温度梯度。于是也可证明是有利的，轴本身由多个同心的空心圆柱体接合组成，而这些空心圆柱体形的力锁合的连接在较长时间的过强的温度梯度的情况下可能松开。

在本发明的一种另外的构造方案中，在各冷却孔中设置有用于引导冷却剂的冷却管。由此阻止轴的在冷却孔的壁的区域中的材料在较长的时间段之后可能出现的热化学的变化。但是，冷却管的导热性不影响实际的冷却效果。

碾辊的根据本发明的结构的目的在于，能够在碾辊中执行简单的、待迅速执行的并且在此材料保护的、用于将轮箍从轴上拆卸(取下)以及将轮箍安装(套装)到轴上的方法，所述碾辊具有大的辊轴直径，尤其是具有大的轴直径。针对根据本发明的这种碾辊，设有根据本发明的、用于分离轮箍和轴的方法，所述方法的特征在于下面的步骤：通过来自外部的热供应来加热轮箍以便使轮箍热膨胀；在此借助流过冷却孔的冷却剂实现轴的冷却；以及将轮箍沿着通过转动轴线确定的纵向方向从轴上取下。当例如由于磨损待将轮箍从根据本发明的碾辊的轴上取下时，则如本身预先已知的那样，由于迅速地、非常密集地从外部将热供应到轮箍上，由于热膨胀引起轮箍增宽。同时(也可能于更早时候就开始)进行轴的冷却，使得轴在其外直径的方面不同样地以具有重要意义的程度延伸。通过在轴的中央供应冷却剂的冷却在大的轴直径的情况下是不足够的。有效的并且足够快速的(即尚在热引起的、持久的材料变化(尤其是钢的相变)出现之前)发生的、轴和经热装的轮箍的力锁合连接的松开更多地通过如下方式实现：轴在其外部的区域中(即在与轮箍的接合面的附近)被冷却。为此，引导冷却剂穿过根据本发明设置在轴的外部区域中的冷却孔。由于在接合面的附近的所述冷却最大导致非常少的热进入到轴中，使得不发生如在轮箍中的那种热膨胀。轮箍和轴这样彼此松开，使得轮箍可沿着轴向方向从轴上取下。通过设置在外部的轴区域中的冷却以及在冷却效果通过由于经加热的轮箍导致的加热效果而在那里得到大致的补偿时，在正常情况下，在轴的中央有利地几乎不形成取决于温度的材料膨胀。

对于反向的过程(将轮箍套装或者说热装到轴上)而言，根据本发明的、具有轴的所述特征的碾辊的结构也可实现一种简单的并且待迅速执行的方法。轮箍和轴在这里当然必须以这样的尺寸关系存在：在本身已知的热装的情况下，该尺寸关系导致足够紧固的力锁合的连接。在这里，本领域技术人员将在考虑到相关材料的特殊的热膨胀特性的情况下进行适当的过盈配合，即选择这样的轮箍内直径：在处于周围环境温度时，其稍小于轴的外直径(接合直径)。根据本发明的、用于力锁合地连接轮箍和轴的方法的特征在于：加热单独存在的轮箍；借助穿流各冷却孔的冷却剂冷却轴；并且将轮箍套装到轴上，其中，被套装的轮箍通过降温或者冷却热装到轴上。轮箍的冷却在此有利地在套装过程之前开始并且在其期间继续进行。如已经在取下(轮箍)的方法中的那样，所述冷却借助于根据本发明设置在外部区域中、接合面附近的冷却孔确保只有少量的热进入到轴中，使得轴不膨胀并且经加热的、因此已膨胀的轮箍可沿着轴向方向套到轴上。由于降温，轮箍收缩并且得到力锁合的连接。所述热装可通过连续地轴冷却以及可选地从外部的冷却而加速，这由本领域技术人员这样进行，使得期望的材料特性得到保持或者出现。

在所述两种方法中已经表明，即使在大的轴直径的情况下，也可通过根据本发明的冷却轮箍这样迅速地取下以及套装轮箍，使得在典型的、所采用的钢的情况下，在所述方法结束之前还不会出现不利的相变。因此，借助在接合面附近的冷却可对在相关材料中的相以及结构构成产生影响。

当沿着轴向方向并列设置有多个较小的轮箍时，所述取下以及套装的方法可严格以同样的方式执行。当硬质体(棒、板或者类似物)作为成型体已施加到轮箍中用于构成保护轮箍不受磨损的保护层时，则在不同的温度膨胀特性的情况下，通常能够以已知的方式(转动、摩擦等)在取下轮箍之前清除所述硬质体。

附图说明

根据下面的附图详细地阐述本发明。在附图中：

图1以示意性的侧视图示出根据本发明的碾辊的轴；

图2示出碾辊的横截面以及各冷却孔的位置；

图3以具有两个布置圆的实施例中示出碾辊的横截面。

具体实施方式

在图1中以侧视图示出根据本发明的碾辊2的轴1，所述碾辊典型地应用在高压辊压机(滚压机)中。该碾辊2包括轴1以及未在这里一并示出的、通过热装力锁合地与轴1连接的、耐磨损的轮箍3。轴1可转动地并且相对于转动轴线4旋转对称地支承并且朝端部逐渐变细，以有利于支承、更轻的重量以及更简单地将轮箍3从轴1的中央的、具有最大直径的部段上取下以及将所述轮箍套装到所述部段上。此外，示意性地示出根据本发明设置在轴1的外部区域中的两个冷却孔5。这两个冷却孔沿着纵向方向贯穿轴1并且在两侧具有开放的端部，使得当轮箍3在根据本发明的方法中通过热装被套装到轴1上并且力锁合地与轴1连接时或者当经过热装的轮箍在根据本发明的方法中被从轴上取下时，可引导冷却剂穿过冷却孔5。在此可将冷却管安装到冷却孔5中(未示出)。冷却孔5在轴1的外部区域中的位置能实现迅速地、简单地并且材料保护地在轴1和从外部加热的轮箍3之间形成足够的温差，使得通过轴1和轮箍3的不同的热膨胀促进相对迅速地取下以及套上轮箍3。

图2以根据本发明的碾辊1的在轴1被轮箍3围住的部段中的、垂直于转动轴线4构成的横截面图示意性地示出各冷却孔5的位置的几何关系。在示出的实施例中，各冷却孔5对称地设置在假想的布置圆上。所述冷却孔5不与在轴1和轮箍3之间的接合面7相交，但是有利地设置在轴1的外部区域中。根据本发明，所述冷却孔在此为了有利于取下以及套上轮箍3的过程而设置在假想的、在这里象征性地以其内圆周示出的圆环8、8’中，该圆环的中心点位于转动轴线4上。圆环8、8’在此具有与轴(r_w)相同的半径作为外半径r_max。圆环8的、等于外半径r_max的三分之一的内半径r_min在测量中已证实对于所述过程的良好的冷却特性。但是尤其是在大的碾辊的情况下可优选这样的内半径r’_min，即r’_min＝2/3r_max。所述较窄的圆环8’的内圆周也象征性地示出。

在图3中以横截面图(相应于图2)示出一个实施例，在该实施例中，冷却孔5设置在假想的、同心的、在假想的圆环8、8’(未示出)内部的、具有半径r₁和r₂的两个布置圆6、6’上。在大的碾辊2的情况下，更多个这种布置圆6、6’对于更均匀的冷却是有利的，而在不必沿着仅一条圆周线过多地在轴1上“打孔”。在该实施例中，所述两个布置圆6、6’的冷却孔5出于均匀冷却的原因相互错开地设置。

附图标记列表

1 轴

2 碾辊

3 轮箍

4 转动轴线

5 冷却孔

6、6’ 布置圆

7 接合面

8、8’ 圆环(几何形状)

r_max 外半径(圆环)

r_min、r’_min 内半径(圆环)

r_w 轴的半径

r₁、r₂ 半径(布置圆)

Claims (7)

1.高压辊压机的碾辊(2)，所述碾辊具有

-轴(1)，其中，所述轴(1)关于转动轴线(4)旋转对称；以及

-至少一个耐磨损的轮箍(3)，其中，所述轴(1)和所述至少一个轮箍(3)是相互同轴的，并且所述轮箍(3)在轴(1)的纵向部段中力锁合地热装到所述轴(1)上，

其特征在于，所述轴(1)具有沿着轴向方向贯通所述轴(1)的多个冷却孔(5)，用于使气态的或者液态的冷却剂流过，

其中，所述冷却孔(5)在所述轴(1)的外部区域中设置成，使得这些冷却孔在垂直于转动轴线(4)在所述轴(1)的具有轮箍包边(3)的纵向部段的区域中构成的横截面中穿透假想的、几何的圆环(8、8’)的内部，所述圆环的中心点处于转动轴线(4)上，所述圆环的外半径r_max等于所述轴(1)的外半径r_w，并且所述圆环的内半径r_min为所述圆环的外半径的三分之一(1/3r_max)，优选为所述圆环的外半径的三分之二(2/3r_max)。

2.根据权利要求1所述的碾辊(2)，其特征在于，所述冷却孔(5)在所述轴(1)的垂直于转动轴线(4)构成的横截面中对称分布地设置在具有在转动轴线(4)上的中心点和半径r₁的圆(布置圆)(6、6’)上，所述半径介于被穿透的、几何的所述圆环(8、8’)的外半径和内半径之间(r_min<r₁<r_max)。

3.根据权利要求1所述的碾辊，其特征在于，所述冷却孔(5)在所述轴(1)的垂直于转动轴线(4)构成的横截面中对称分布地设置在具有在转动轴线(4)上的中心点和半径(r₁、r₂，…)的至少两个同心圆(布置圆)(6、6’)上，所述半径介于被穿透的、几何的圆环(8、8’)的外半径和内半径之间(r_min<r₁<r₂<…<r_max)，其中，不同的布置圆(6、6’)的冷却孔(5)沿着径向方向彼此间定向或者相互错开地定向。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的碾辊(2)，其特征在于，轴向中央地穿过所述轴(1)设有用于使气态的或者液态的冷却剂流过的中央的冷却孔(5)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的碾辊(2)，其特征在于，在所述冷却孔(5)中设置有用于引导冷却剂的冷却管。

6.用于在根据权利要求1至5中任一项所述的碾辊(2)中分离轮箍(3)和轴(1)的方法，其特征在于：

-通过来自外部的热供应来加热所述轮箍(3)，以便使所述轮箍(3)热膨胀；

-在此借助穿流所述冷却孔(5)的冷却剂实现所述轴(1)的冷却；以及

-将所述轮箍(3)沿着通过转动轴线(4)确定的纵向方向从所述轴(1)上取下。

7.用于将轮箍(3)和轴(1)力锁合地连接成根据权利要求1至5中任一项所述的碾辊(2)的方法，其中，所述轮箍(3)和所述轴(1)在它们的直径方面以过盈配合的方式设计，其特征在于：

-加热单独存在的所述轮箍(3)；

-借助穿流冷却孔(5)的冷却剂冷却所述轴(1)；以及

-将所述轮箍(3)套装到所述轴(1)上，其中，所述被套装的轮箍(3)通过降温或者冷却热装到所述轴(1)上。