CN113015580A - 辊式破碎机的启动顺序 - Google Patents

Abstract

公开了用于控制辊式破碎机的启动顺序的系统和方法。辊式破碎机包括通过间隙分开的两个大致平行的辊，其中，辊沿相反方向旋转。在启动期间，辊之间的间隙大于正常生产期间的间隙，并且供给装置以低于正常生产供给速率的速度运行。辊以预定速度旋转，该预定速度低于正常生产期间的速度。系统的其他参数被设定为，使得材料在辊的整个长度上被供给，并且在启动期间不施加破碎力。本公开的方法和系统减少了辊式破碎机的辊、框架和液压系统上的应力量。

Description

辊式破碎机的启动顺序

技术领域

本发明涉及一种破碎设备，特别是一种辊式破碎机，其中两个大致平行的辊(roller)通过间隙分开并沿相反方向(opposite direction，相对方向)旋转，并且特别涉及这种辊式破碎机的启动顺序(start-up sequence，启动序列)。

背景技术

当破碎或研磨岩石、矿石、水泥熟料(clinker)和其他硬质材料时，可以使用具有两个大致平行的辊的辊式破碎机，该两个大致平行的辊朝向彼此沿相反方向旋转并通过间隙分开。然后将待破碎的材料供给到进行粉碎的间隙中。一种类型的辊式破碎机被称为高压磨辊或高压辊式破碎机。在美国专利第4,357,287号中描述了这种类型的粉碎，其中确认了当试图实现材料的精细粉碎和/或极精细粉碎时，实际上不必力求单颗粒破裂。恰恰相反，已经发现在粉碎过程中通过引起很高的压缩力而产生压块(briquetting)或颗粒聚集(agglomeration)，可以实现大量(substantial)能量的节省和吞吐量的增加。这种破碎技术被称为颗粒间破碎。在此，待破碎或粉碎的材料不仅被辊(roll)的破碎表面破碎，而且被待破碎的材料中的颗粒破碎，因此被称为颗粒间破碎。美国专利第4,357,287号公开了可以通过使用比先前高很多的压缩力来实现这种聚集。例如，先前使用的力高达200kg/cm²，而美国专利第4,357,287号中的解决方案建议使用至少500kg/cm²至高达1500kg/cm²的力。在辊直径为1米的辊式破碎机中，1500kg/cm²将转化为每米辊长200000kg以上的力，而先前已知的解决方案可以并且应该仅能实现这些力的一小部分。颗粒间破碎的另一个特性是，将待破碎的材料扼流式供给(choke feed，阻塞式供给)到辊式破碎机，这意味着辊式破碎机的两个相对辊之间的间隙应始终沿其整个长度填充有材料，还应始终将材料填充到间隙上方的一定高度，以始终保持填充满并维持颗粒对颗粒压缩的状态。这将增加输出量(output，产量)并得到更精细的材料。这与较早的解决方案截然相反，较早的解决方案一直强调单颗粒破裂是获得精细颗粒粉碎和极精细颗粒粉碎的唯一途径。

与一些其他类型的破碎设备(例如筛选器)不同，颗粒间破碎具有在使用期间不会产生一系列冲击和很大的压力变化的特性。取而代之的是，使用颗粒间破碎的设备以很高或几乎恒定的压力作用于在辊之间的间隙中和周围形成的破碎区中存在的材料。

在这种类型的辊式破碎机中，间隙宽度是由供给材料特性的压力产生的。破碎辊彼此分离的运动由液压系统控制，该液压系统包括主动液压缸和蓄能器，蓄能器提供弹簧作用以应对各种材料供给特性。例如，辊式破碎机的较高材料供给密度通常会比较低材料供给密度产生更大的间隙宽度，并且沿破碎辊(crusher roll，破碎机辊)长度的不均匀供给特性(如不一致的材料供给分配)将导致间隙宽度沿破碎辊的长度不同，即产生倾斜(skew)。倾斜可以被定义为在破碎辊的两个相对端处测量时的间隙宽度的差。倾斜还可以根据每长度单位的间隙宽度差(例如mm/m)或第一辊的中心轴和第二辊的中心轴之间的角度来定义。此处，倾斜被定义为在破碎辊的两个相对端处测量时的间隙宽度的差。这种不均匀的供给特性可能是由于沿破碎辊长度的材料量的不均匀供给造成的，也可能是由于供给材料内部的堆积密度(bulk density)不同、供给材料内部的粒径分布不同、供给内部的水分含量不同、以及材料供给中矿物断裂强度的多样性造成的，也可能是由于可能会进入供给材料中的不可破碎的材料造成的。出现特别有问题的负载情况的一种情况是在设备启动期间。在可预见的情况下(如设备维护后)以及不可预见的情况下(如紧急停机后)，启动是必要的。在启动先前已知的辊式破碎机的过程中，通常会发生突然的负载突增(loadbursts)或负载尖峰(load spikes)，这对辊式破碎机的框架和液压系统有害。辊的磨损表面也可能因这些负载突增而损坏。辊通常在其外表面上布置有销、螺栓或类似元件，并且这些销、螺栓或类似元件可能会因这些启动负载突增而损坏。此外，在这些事件期间，在螺栓或销之间的辊的外表面的材料，即辊本身的表面也可能被损坏。

发明内容

本发明的目的是克服或至少减轻上述问题。一个特定的目的是提供一种用于辊式破碎机或高压辊式破碎机的启动顺序。为了更好地解决该问题，在本发明的第一方案中，提供了一种用于启动辊式破碎机的方法，其中，辊之间的间隙宽度被设定为预定义值x，其中x大于正常生产期间的间隙宽度X。此外，供给装置以不同于正常生产供给速率R的供给速率r运行，其中r<R，并且辊以预定速度s沿相反方向旋转，其中s>0rpm。这些步骤的参数被设定为使得：i)待破碎的材料基本上沿辊的整个破碎长度从辊之间穿过；以及ii)辊没有或基本上没有对材料施加特定的破碎力f；并且当实现i)和ii)时，r逐渐增大，直到达到R和f的期望的生产参数。先前已知的方法使用从开始就以生产速度旋转的辊，其中辊之间的间隙被设定为最小间隙宽度，即，其中辊式破碎机的可移动轴承座(bearing housing)邻接止动块或类似物。此外，这些方法使用从开始就以正常生产供给速率将待破碎的材料供给到辊的装置(arrangement)，另一个重要的缺点是当机器开始破碎工作时，可能会出现部分供给的情况。也就是说，材料仅以其有限的部分到达辊。在这种情况下，整个破碎力仅施加在很小的区域上，从而产生很高的局部压力，这可能会损坏辊表面、螺栓或销。此外，这种局部供给可能会导致辊的倾斜。因此，那些方法以非常高的初始负载尖峰对辊式破碎机的辊、框架和液压系统施加了很大的应力，在最坏的情况下会导致辊、框架和/或液压系统的故障。本发明的启动方法的优点是，在启动期间发生的负载从低水平逐渐增大，而非突然的负载尖峰。但是至少同样重要的事实是，由于在没有发生或至少没有实质性发生破碎作用的情况下材料最初会沿着辊的整个长度穿过辊，作用在待破碎的材料上的力、因而作用在设备上的力可以沿辊的整个长度均匀地积累。这确保了可以避免或至少在很大程度上减少由于不均匀的负载分布而导致的倾斜。设备的倾斜会导致辊式破碎机中出现不期望的负载情况。这些辊式破碎机的机架通常被构造成承受垂直于破碎辊的纵向轴线的线性力，而辊的倾斜将产生该机架不适合处理的力。此外，可移动破碎辊的可移动轴承座通常在引导结构上运行，并且在发生倾斜的情况下，存在可移动轴承座会在引导结构中引起阻塞并被卡住，从而不能够响应任何所需的往复运动的风险。更不用说，该倾斜将导致辊式破碎机的结构的不成比例的(unproportioned，不均衡的)磨损。因此，本发明避免了负载尖峰并且实现了负载的均匀分布。

根据该方法的实施例，在步骤b)中，力控制设定点(point，值)F被设定，并且在步骤e)中，r和/或F增大。设定点F定义了辊式破碎机的液压系统可以承受的压力量，即，在高于该设定点的压力下，间隙宽度x将开始增大。通过逐渐增大F，作用在设备上的力可以随着时间的推移而积累。

根据该方法的实施例，在步骤c)中，辊以与正常生产速度S相比减小的速度旋转，使得s<S。辊的减小的转速有助于减少启动期间产生的力。

根据该方法的实施例，s为S的20-40％。

根据该方法的实施例，s为S的30-35％。

根据该方法的实施例，在步骤e)中，F和r以协同方式增大。

根据该方法的实施例，在步骤e)中，F和r彼此独立地增大。

根据该方法的实施例，仅在f响应于先前的迭代(antecedent iteration)而达到预定义值之后，r和/或F才增大。这意味着力逐渐增大，并且只有在达到前一次迭代的效果后才开始下一次迭代。

根据该方法的实施例，仅在先前的迭代中定义的r持续了预定时间之后，r和/或F才增大。这样做的优点是，系统可以在下一个变化发生之前适应前一步骤的供给速率r的变化。对于此的典型的时间跨度(timespan)可以是1-10秒，更典型的是3-8秒，甚至更典型的是5秒。

根据该方法的实施例，当f已经达到操作状态时，辊的速度s增大至S。当破碎力f达到其操作状态时，辊的转速会增大，以匹配增大的供给速率r。

根据该方法的实施例，通过改变距离x来改变f。在任何给定的供给速率r和辊的转速s的情况下，可以通过改变间隙宽度x来调节破碎力f。较大的间隙宽度将产生减少的破碎力f。这可以结合或独立于供给速率的设定来完成，以改变破碎力f。

根据该方法的实施例，在位于辊下游的筛分装置中对穿过辊的材料进行筛分，并且将任何过大的材料再循环。由于下游设备必须处理较少的过大材料，因此通过将穿过辊的任何过大的材料再循环，材料质量被提高，并且后续生产步骤的生产率可以被提高。

在本发明的第二方案中，提供了一种用于辊式破碎机的控制系统，其中，所述控制系统被配置为执行根据前述实施例中的任一实施例的步骤。这一方案的优点对应于关于该方法所提及的那些优点。

在本发明的第三方案中，提供了一种辊式破碎机，其中，辊式破碎机包括控制系统，该控制系统被配置为执行根据前述实施例中的任一实施例的步骤。这一方案的优点对应于关于该方法所提及的那些优点。

本发明的其他目的、特征和优点将从以下详细公开、所附权利要求以及附图中显现。应注意的是，本发明涉及特征的所有可能组合。特别地，应注意，本发明的任何方案的所有实施例可以相应地应用于所有其他方案。

通常，除非本文另有明确定义，否则权利要求书中使用的所有术语都应根据其在技术领域中的一般含义来解释。除非另有明确说明，否则对“一/一个/所述【元件、装置、部件、手段、步骤等】”的所有引用应公开解释为指代所述元件、装置、部件、手段、步骤等的至少一个示例。

如本文所用，术语“包括”及其变型并不旨在排除其他添加剂、部件、整数或步骤。

附图说明

将参照附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出了可与本发明一起使用的辊式破碎机的示意性立体图。

图2示出了可与本发明一起使用的另一个辊式破碎机的示意性立体图。

图3a至图3c示出了根据本发明的启动顺序的不同步骤的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底性和完整性，并且是为了将本发明的范围完全传达给技术人员。类似的附图标记始终指代类似的元件。

图1示出了本发明适于使用的辊式破碎机1。该辊式破碎机包括辊架6，其中辊7、8由轴承承载(图中未示出)。辊架6包括两个辊架部分9、10，每个辊架部分被枢转地安装至基架11，并且每个辊架部分包括前辊板12、后辊板13以及大致平行于辊7、8延伸并与辊板12、13连接的间隔管(spacer pipe)14。使用管和两个辊板提供了良好的重量强度比。用于间隙宽度调节的主缸21附接至前辊板12的上部区域，并且相应地附接至后辊板13。主缸21还用于对由于供给到辊式破碎机1的材料而在破碎辊上产生的力作出反应。

图2示出了本发明适于使用的另一种辊式破碎机1。与图1类似，图2中的辊式破碎机包括辊架6，其中辊7、8由轴承承载(图中未示出)。辊架6包括两个可移动轴承座15，保持可移动辊7。为了便于理解，在图2中仅能看到布置在辊7最后端处的后轴承座15。显而易见的是，在可移动辊7的相对前端处将设置相应的前轴承座。辊架6还包括两个固定轴承座16，保持固定辊8。为了便于理解，在图2中仅能看到布置在辊8最后端处的后轴承座16。显而易见的是，在固定辊8的相对前端处将设置相应的前轴承座。端部支撑件17布置在辊架6的端部处或其附近，并且液压缸18设置在端部支撑件17和可移动轴承座15之间。液压缸18用于调节辊7、8之间的间隙宽度，并且用于对由于供给到辊式破碎机1的材料而在破碎辊上产生的力作出反应。

当使用根据本发明的辊式破碎机时，待破碎的材料通过通常位于辊式破碎机1上方的供给装置(图1和图2中未示出)被供给到辊7、8之间的间隙中。根据本发明，可编程逻辑控制器(PLC)被配置为执行辊式破碎机的启动顺序。现在将讨论启动顺序的更详细的说明。

首先，停止引导至辊式破碎机1的任何材料供给，使得没有材料进入辊7、8之间的间隙。其次，将辊之间的间隙调节至宽度x，该宽度超过正常操作间隙宽度X。该间隙可以被设定为辊直径的2-7％，有时被设定为辊直径的3-4％。这取决于设备，并且可能会有很大差异。当间隙宽度x已达到其目标值±20mm时，系统被配置为继续下一步骤。应注意的是，±20mm不一定在所有情况下都适用(true)。需要为每个设备选择这些值。间隙宽度x在该阶段大于将被供给到辊式破碎机1的颗粒的直径，使得待破碎的材料的任何颗粒将在辊7、8之间或多或少地自由地向下流动。这与现有技术的设备形成鲜明对比，在现有技术的设备中，间隙宽度被调节至所用设备可能达到的最小值。因此，设定了预定义的辊间隙，并且缸18、21伸出或缩回，直到达到间隙宽度x。

然后，在下一步骤中，辊7、8开始旋转，并以速度s(低于辊式破碎机1正常操作期间使用的速度S)旋转，该速度通常为正常生产速度S的约20-40％。辊速s的示例是5-7RPM，对应于正常生产速度的约30％。

之后，将材料以减小的流速r供给到辊7、8。例如，该阶段的材料供给速率r可以为正常生产供给速率R的约40％，并且由于间隙宽度x大于粒径，材料将在没有任何破碎作用发生的情况下在辊7、8之间向下穿行(pass down)。

随后，控制辊7、8之间的间隙宽度x的液压系统被激活，间隙变窄并且/或者供给速率r增大，使得初始破碎力f从辊7、8之间穿过的材料中积累。然而，应注意的是，该阶段的破碎力f仍小于正常生产期间的破碎力。从这里开始，待破碎的材料的供给速率r和控制间隙宽度的液压(hydraulics)逐步被激活。在一个实施例中，以交替的方式(即，一个接一个地)增大供给速率r并且使间隙宽度x变窄。根据另一实施例，还可以同时增大供给速率r并使间隙宽度x变窄。第一实施例的优点是破碎力f以更线性、更平滑的方式增大，而第二实施例的效果是破碎力f以更逐步的(stepwise，阶梯式的)方式增大。作用在材料上的破碎力f取决于供给速率r以及间隙宽度和辊速s。因此，通过递增地调节这些参数，可以以减小的速度并且在没有或至少减小破坏性负载突增的情况下积累破碎力f。在上述实施例中，辊7、8保持在减小的转速s下，并且只有当材料的供给速率r和/或辊7、8之间的间隙宽度x和/或破碎力f已达到其生产设定时，辊的转速s才会朝着正常生产速度S增大。当然，辊的转速s可以逐步地并入。速度随着供给速率和间隙宽度以交替的方式增大，或者独立于供给速率和间隙宽度而增大。

通过将辊之间的间隙宽度初始打开到超过正常生产间隙宽度并且超过待破碎的颗粒直径的位置，可以实现使供给到辊式破碎机1的待破碎的材料在没有任何破碎力作用在材料或破碎设备上的情况下掉落在辊之间。由于这样可以实现在辊7、8之间的材料流动沿着辊7、8的整个长度发生，就像带(ribbon)穿过辊7、8之间的间隙，因此随着间隙宽度逐渐减小，可以避免沿辊7、8表面的局部负载突增。

随着间隙宽度变窄，特定的破碎力最终将从零或接近零升至高于或甚至远远高于力控制设定点F的数值，该力控制设定点是液压系统可以承受的力。然而，一段时间后，该系统将对此进行平衡。因此，可以将该系统设定为等待，直到特定的破碎力f大于力控制设定点F至少5秒，然后在进一步改变供给速率r和/或间隙宽度并且/或者在后续步骤中设置新的力控制设定点F之前，返回到与力控制设定点F相同或略高。类似地，可以定义，只有当先前的迭代中定义的供给速率r持续了预定时间时，才设定新的力控制设定点F。

因此，根据本发明，实现了在辊式破碎机的启动期间，在对材料施加任何破碎力之前，将材料供给到间隙(步骤1-5)。这将具有的效果在于，沿着整个破碎长度L从辊之间穿过的材料带(a ribbon of material)。只有当该流动的材料带已经建立，控制系统才会在材料上积累压力，例如，通过减小间隙宽度或增大供给速率r。由于材料沿辊的整个长度L从辊之间穿过，因此没有或至少减少了倾斜的发生。此外，将发生如下事实，即根据本发明的方法缓慢地积累压力，没有如在现有技术解决方案中常见的负载尖峰。避免这两个有问题的(problematic)事件(倾斜和负载尖峰)大大降低了设备上的应力，延长了使用寿命并减少了维护需求。

图3a至图3c以示意性的方式示出了本发明的方法。图3a公开了根据本发明的启动顺序的第一部分。在此可以看到，如何将辊7、8之间的间隙宽度设定为大于正常操作间隙宽度X的值x，使得以供给速率r流动的材料的供给在没有任何破碎力或至少仅具有极小破碎力作用在材料上的情况下穿过辊7、8之间，因此也没有力作用在辊7、8上。可以看出，在该阶段，材料的供给沿着辊7、8的整个破碎长度L存在。在开始材料供给后，可能立即在辊7、8的部分长度上发生流动，但是由于间隙宽度被设定为大于生产操作间隙的宽度，因此可以通过本发明避免在现有技术解决方案中发生的大的局部负载突增。然后，如图3b所示，当间隙宽度朝着生产操作间隙X减小时，材料供给沿着辊7、8的整个破碎长度L进行，并且破碎力将逐渐积累，而不会出现现有技术中已知的可能会损坏设备的负载突增和尖峰。在图3c中可以看到最后的情况。在此，可以看到在扼流式供给设备中出现的破碎区Z。这意味着辊式破碎机1的两个相对的辊7、8之间的间隙沿其整个长度L填充有材料，并且材料被填充至该间隙上方的一定高度，以使该间隙始终保持充满，并维持颗粒对颗粒压缩的状态。这将增加输出量并减少(reduction)更精细的材料。在图3c中，已经达到生产参数r＝R、s＝S和x＝X，并且设备以生产操作设定运行。

筛分装置可以布置在辊7、8的下游，图中未示出。该筛分装置可以是再循环系统的一部分，其将处理穿过辊式破碎机1的任何过大的颗粒(例如在启动期间)，并在继续至任何其他下游的粉碎设备之前，将过大的材料供给回辊式破碎机1进行再处理。

技术人员应意识到，本发明在所附权利要求的范围内包括若干优点和改进。在任何实质性破碎作用发生之前，允许待破碎的材料沿辊的整个破碎长度穿过辊之间的间隙，这一事实使作用在设备上的力逐渐积累，而没有先前解决方案中已知的有害负载尖峰。技术人员应意识到，即使本申请提及术语“待破碎的材料”，这也不一定意味着供给到辊7、8的材料被破碎，例如在启动期间当材料在没有进行任何破碎的情况下穿过辊7、8之间时。一旦实现这一点，技术人员则应意识到可以通过调节一个或多个参数(例如但不限于供给速率；间隙宽度、辊的转速；以及力控制设定点)来增大破碎力。这些参数均可以独立地或以协同方式进行调节。

本文描述了两种不同类型的辊式破碎机；技术人员应意识到本发明不限于仅与这些辊式破碎机一起使用。

Claims (16)

1.一种启动辊式破碎机的方法，所述辊式破碎机具有两个大致平行的辊，所述辊被布置为沿相反方向旋转并通过能够调节的间隙分开，其中，所述辊式破碎机还包括用于将待破碎的材料供给到所述辊的供给装置，所述方法包括以下步骤：

a)将所述辊之间的间隙宽度设定为预定义值(x)，其中，所述预定义值(x)大于生产操作间隙(X)；

b)以不同于正常生产供给速率(R)的供给速率(r)运行所述供给装置，

其中，所述供给速率(r)小于所述正常生产供给速率(R)；

c)使所述辊以预定速度(s)沿相反方向旋转，其中，所述预定速度(s)大于0rpm；

d)设定步骤a)至步骤c)中的参数，使得

i.待破碎的材料基本上沿所述辊的整个破碎长度(L)从所述辊之间穿过；以及

ii.所述辊没有或基本上没有对所述材料施加特定的破碎力(f)；

e)当实现i)和ii)时，逐渐增大所述供给速率(r)，直到达到所述生产供给速率(R)和所述破碎力(f)的期望的生产参数。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：在步骤b)中设定力控制设定点(F)，以及在步骤e)中增大所述供给速率(r)和/或所述力控制设定点(F)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤c)中，所述辊以与正常生产速度(S)相比减小的速度旋转，使得所述预定速度(s)小于所述正常生产速度(S)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预定速度(s)是所述正常生产速度(S)的20-40％。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预定速度(s)是所述正常生产速度(S)的30-35％。

6.根据权利要求2所述的方法，在步骤e)中以协同方式增大所述力控制设定点(F)和所述供给速率(r)。

7.根据权利要求2所述的方法，在步骤e)中彼此独立地增大所述力控制设定点(F)和所述供给速率(r)。

8.根据权利要求6所述的方法，仅在所述破碎力(f)达到预定义值后增大所述供给速率(r)和/或所述力控制设定点(F)。

9.根据权利要求7所述的方法，仅在所述破碎力(f)已经达到预定义值后增大所述供给速率(r)和/或所述力控制设定点(F)。

10.根据权利要求6所述的方法，仅在先前的迭代中定义的所述供给速率(r)持续了预定时间之后增大所述供给速率(r)和/或所述力控制设定点(F)。

11.根据权利要求7所述的方法，仅在先前的迭代中定义的所述供给速率(r)持续了预定时间之后增大所述供给速率(r)和/或所述力控制设定点(F)。

12.根据权利要求3所述的方法，当达到生产破碎力(f)和所述破碎力(R)时，将所述辊的预定速度(s)增大至所述正常生产速度(S)。

13.根据权利要求1所述的方法，通过改变所述辊之间的所述间隙宽度的预定义值(x)来改变所述生产破碎力(f)。

14.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

f)在位于所述辊的下游的筛分装置中对穿过所述辊的材料进行筛分；以及

g)再循环任何过大的材料。

15.一种用于辊式破碎机的控制系统，其中，所述控制系统被配置为执行根据权利要求1所述的步骤。

16.一种辊式破碎机，其中，所述辊式破碎机包括控制系统，所述控制系统被配置为执行根据权利要求1所述的步骤。

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