CN118080081A - 一种内嵌式搅拌立式辊磨机以及粉磨系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内嵌式搅拌立式辊磨机以及粉磨系统，属于立式辊磨设备技术领域，内嵌式搅拌立式辊磨机包括磨机筒体、研磨机构、选粉机构、二次搅拌粉磨机构，所述二次搅拌粉磨机构设置于所述磨机筒体内部，所述二次搅拌粉磨机构设有搅拌研磨腔筒体，所述搅拌研磨腔筒体内设有搅拌组件，所述搅拌研磨腔筒体设有与选粉机构连通的二次搅拌进料口以及与所述研磨机构连通的二次搅拌出料口。本内嵌式搅拌立式辊磨机具有适应不同物料的能力、减小磨机内部物料循环次数，延长磨内耐磨件使用寿命、对入选粉机回料粗粉进行再次粉磨，提高粉磨和选粉效率尤其是针对超细物料的粉磨具有重要的实用价值。

Description

一种内嵌式搅拌立式辊磨机以及粉磨系统

技术领域

本发明属于立式辊磨设备技术领域，尤其涉及一种内嵌式搅拌立式辊磨机以及粉磨系统。

背景技术

立式辊磨是一种广泛应用于料床粉磨的设备，它整合了破碎、干燥、粉磨和分级输送功能，其主要优势在于高效的粉磨和低能耗的生产过程。在其运行过程中，原料通过喂料装置进入磨机，随着磨盘的旋转，物料在中心向边缘运动，同时受到磨辊向下挤压，实现破碎和粉磨。后续，粉碎后的物料在磨盘边缘被热风带起，进入选粉机进行分选，合格的细粉最终收集，而难磨的大颗粒物料则通过外循环系统排出。

然而，在实际运行中，立式辊磨存在一系列问题。首先，由于料床在不断形成和消失的动态平衡中，料层的稳定性成为影响磨机高效运行的关键因素。对于某些特定物料，维持料层稳定通常需要设置一定高度的挡料圈，但这往往以牺牲粉磨效率为代价，尤其是对于干粉和混合料等情况，挡料圈的高度需要经常调整，导致料层波动大，磨机运行不稳定。

另一个问题是立式辊磨的结构设计存在缺陷，特别是底部风道处的热风、中壳体、磨辊喇叭套和选粉机回料锥等部位容易受到长期物料高速冲刷而磨损，降低了使用寿命。同时，位于磨机上部的选粉机的选粉效率受多种因素影响，包括选粉浓度、成品和入选粉机物料细度，导致选粉机的运行效率长期不能保持在最佳状态。

由于立式辊磨是高度集成化的设备，其底部研磨的物料包括新鲜物料、研磨后的半成品和成品物料。为保持料层的相对稳定工况，需要在新鲜喂料、成品物料和半成品物料之间保持合理的比例，同时考虑磨盘的转速和研磨压力。

在解决这些问题方面，一些专利公开号如CN204865995U、CN204865996U和CN204865997U提出了双层磨盘分级粉磨结构、工艺分级粉磨结构和并联粉磨单元分级粉磨结构，通过设计两种磨辊并利用选粉机回料来维持料层的稳定，以提高粉磨效率。然而，这些设计存在结构复杂、难以实现机械设计等问题。

此外，一些其他专利公开号如CN103480460B、CN102794214A、CN1112857A、CN102802799B和CN106040366A也提出了类似的稳定料层设计，其中带有预压物料的辅辊。但在立磨大型化时，此类连接结构可能占用机架空间，限制磨辊数量，不利于立式辊磨的优化设计。

因此，为了克服立式辊磨存在的稳定料层、结构设计和磨损等方面的问题，需要综合考虑各种因素，需要创新性地设计新的结构或采用先进的技术来提高设备的性能和稳定性。

发明内容

本发明提供了一种旨在解决现有立式辊磨存在的料床稳定性、结构设计缺陷、磨损问题以及粉磨效率低下等方面的问题的内嵌式搅拌立式辊磨机以及粉磨系统。

本发明是这样实现的，一种内嵌式搅拌立式辊磨机，包括磨机筒体、研磨机构、选粉机构，其特征在于：还包括二次搅拌粉磨机构，所述二次搅拌粉磨机构设置于所述磨机筒体内部，所述二次搅拌粉磨机构设有搅拌研磨腔筒体，所述搅拌研磨腔筒体内设有搅拌组件，所述搅拌研磨腔筒体设有与选粉机构连通的二次搅拌进料口以及与所述研磨机构连通的二次搅拌出料口。

效果和优点

内嵌式搅拌立式辊磨机的创新设计在多个方面带来了显著的优势和效果，从而为提升设备性能和实现更高粉磨效率提供了一种高度实用的解决方案。

首先，这种设计能够显著增强立式辊磨机适应不同物料的能力。通过内嵌式搅拌机构，机器可以更加灵活地适应不同物料的磨研需求，实现对各种原料的高效粉磨，从而拓宽了设备的应用范围。

其次，通过巧妙的设计，内嵌式搅拌立式辊磨机成功减小了磨机内部物料循环次数。这一优势降低了物料在机器内部的停留时间，有效减少了磨损和磨件的消耗，有力地提高了设备的耐久性和稳定性。

第三，内嵌式搅拌设计有助于延长磨内耐磨件的使用寿命。通过减小物料在磨机内部的循环次数，磨损程度相应减小，从而延长了磨内耐磨件的寿命，降低了更换磨损件的频率，减少了维护成本。

此外，该设计还实现了对入选粉机回料粗粉的再次粉磨。通过合理的布局和搅拌机构的作用，能够对回料中的粗粉进行二次粉磨，提高了物料的细度和均匀度，有助于提高成品质量，进一步提升了整体粉磨效率。

特别值得强调的是，内嵌式搅拌立式辊磨机在处理超细物料的粉磨方面具有卓越的性能。其精细搅拌和再次粉磨的设计，使得设备在处理超细颗粒物料时表现出色，达到了更高的粉碎效果，满足了对颗粒尺寸要求极高的应用场景，如制备高性能材料、特殊领域的工业生产等。

综合而言，内嵌式搅拌立式辊磨机通过多重优势，不仅提高了设备的适应性和粉磨效率，还降低了维护成本，延长了设备的使用寿命，为超细物料的粉磨等领域带来了重要的实用价值。

在上述技术方案中，优选的，所述搅拌研磨腔筒体的顶部通过二次搅拌进料口与选粉机构的粗颗粒返料管连通，所述搅拌研磨腔筒体的下端部设置二次搅拌出料口，所述二次搅拌出料口位于所述研磨机构的磨盘上方。

在上述技术方案中，优选的，所述搅拌组件包括主轴和搅拌器，所述搅拌器安装于所述主轴，所述主轴的下部与研磨机构的中心轴连接。内嵌式搅拌立式辊磨机创新设计充分利用了立式辊磨机主减速作为传动主轴，驱动搅拌磨机高速旋转，省去了外加传动设备，使得设备内部布局更加紧凑和合理。这一创新不仅简化了结构，还提高了整体效能。

在上述技术方案中，优选的，所述搅拌研磨腔筒体与所述磨机筒体之间的空间形成上升风道，所述上升风道的上部与所述选粉机构的进料端连通。在二次粉磨部分，设计巧妙地位于选粉机粗粉回料锥下端，通过增加上升风道的上升风速，实现小通风量即可携带物料进入选粉区域，减小了风带料对立式辊磨机中壳体的冲刷，显著提升了设备的耐久性。此举有效减少了对机体的磨损，延长了使用寿命，并降低了维护成本。上升风道的创新设计进一步提升了内嵌式搅拌立式辊磨机的性能。

在上述技术方案中，优选的，搅拌研磨腔筒体的内壁上设置有活化衬板。

在上述技术方案中，优选的，在所述搅拌研磨腔筒体中设置排料装置，所述排料装置设置于搅拌研磨腔筒体的内侧底部，排料装置安装于主轴。排料装置的创新设置于研磨筒下端，采用上喂料下排料形式，确保了喂料和排料路径的清晰和物料运动的顺畅。通过负压和筛分的综合作用，研磨后的物料可在适当的时机排出，避免了过度粉磨，提高了生产效率。排料装置下方为立式辊磨机现有的供风装置。不仅能够持续供入新鲜空气，有效带走研磨产生的热量，降低设备温度，避免了潜在的高温安全隐患，同时为排料装置提供负压，促进合格产品的顺利排出，从而增加了设备的可靠性。

在上述技术方案中，优选的，包括喂料装置，所述喂料装置布置于磨辊的上方且位于二次搅拌出料口的下方，喂料装置是自磨机筒体外侧向内侧延伸的绞龙输送装置。

本发明的第二个目的，提出一种磨系统，所述粉磨系统配备上述的内嵌式搅拌立式辊磨机，还包括收尘器、风机和烟囱，所述内嵌式搅拌立式辊磨机出料口与收尘器入口连接，收尘器出风口与风机连接，所述风机出口与烟囱连接。

附图说明

图1是本发明内嵌式搅拌立式辊磨机实施例一的外形图；

图2是本发明内嵌式搅拌立式辊磨机实施例一的内部结构示意图；

图3是本发明三维结构示意图实施例一的物料流向示意图；

图4是实施例所述的排料装置的结构示意图；

图5是排料装置中导料盘的平面示意图；

图6是实施例二所述粉磨系统的流程图；

图7是实施例三所述粉磨系统的流程图；

图8是实施例四所述粉磨系统的流程图；

图9是实施例五所述粉磨系统的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为解决现有立式辊磨存在的料床稳定性、结构设计缺陷、磨损问题以及粉磨效率低下等方面的问题，本发明特提供一种内嵌式搅拌立式辊磨机以及粉磨系统，本内嵌式搅拌立式辊磨机具有适应不同物料的能力、减小磨机内部物料循环次数，延长磨内耐磨件使用寿命、对入选粉机回料粗粉进行再次粉磨，提高粉磨和选粉效率尤其是针对超细物料的粉磨具有重要的实用价值。为了进一步说明本发明的结构，结合附图详细说明书如下：

实施例一

请参阅图1-图3，包括磨机筒体1、研磨机构、选粉机构13和二次搅拌粉磨机构。

研磨机构设于磨机筒体的内侧下部，研磨机构为现有立式辊磨机内部配备的已知机构，研磨机构用于研磨物料。如本领域人员所知，其包括磨辊2、磨盘3和传动装置。磨辊设置于磨盘上方，所述研磨机构还设置有机架、油缸、上摇臂、下摇臂、主电机4和减速机，油缸一端安装在机架上，油缸另一端与下摇臂一端铰接，下摇臂另一端与上摇臂一端固定连接，上摇臂另一端与磨辊固定连接，所述主电机和减速机组成传动机构带动磨盘转动，主电机和减速机的输出轴为中心轴5。

磨机筒体的上部设有出风口6，研磨机构和出风口之间设置动态选粉机作为选粉机构，且位于二次搅拌粉磨机构上部，动态选粉机出风口即为立式辊磨机的出风口。

二次搅拌粉磨机构设置于磨机筒体内部，二次搅拌粉磨机构设有搅拌研磨腔筒体7，搅拌研磨腔筒体内设有搅拌组件，搅拌研磨腔筒体设有与选粉机构连通的二次搅拌进料口以及与研磨机构连通的二次搅拌出料口。选粉机构返回的粉料由二次搅拌进料口进入搅拌研磨腔筒体并由搅拌组件搅拌，经搅拌的粉料通过二次搅拌出料口进入研磨机构的磨盘研磨。

本实施例中，二次搅拌粉磨机构位于选粉机构的粗粉回料锥和研磨机构的磨辊之间。搅拌组件包括主轴8和搅拌器9，在搅拌研磨腔筒体中还设置活化衬板和排料装置10。搅拌研磨腔筒体为轴线竖直设置圆筒构造，选粉机构的粗颗粒返料管与搅拌研磨腔筒体顶部连通，搅拌研磨腔筒体通过支架与磨机筒体中部壳体固定。搅拌器可拆卸地固定于主轴上，搅拌研磨腔筒体的内壁上设置有用于促进研磨筒筒壁附近研磨介质和物料无序运动的活化衬板，所述排料装置设置于搅拌研磨腔筒体的内侧底部，排料装置可拆卸地固定于主轴上。主轴的上部位于搅拌研磨腔筒体顶部，主轴的下部与立式辊磨主减速中心轴连接，可跟随主减速机一起转动，做圆周运动。搅拌研磨腔筒体与磨机筒体之间的空间形成上升风道11，此上升风道为环缝构造。上升风道的下端接通研磨机构的外围出料位置，上升风道的上端接通选粉机构的进料端。

本立式辊磨机设置喂料装置12，喂料装置布置于磨辊的上方且位于二次搅拌出料口的下方。具体的，喂料装置是自磨机筒体外侧向内侧延伸的绞龙输送装置，对于高水分物料，优选螺旋铰刀进行喂料，对于水分含量较低的情况下，可以选择溜管进行喂料。

本实施例中，进一步的，搅拌研磨腔筒体圆柱形，上端覆盖可拆卸锥形的盖板，选粉机的粗颗粒返料管穿过盖板伸入搅拌研磨腔筒体内。

本实施例中，搅拌研磨腔筒体外径按照下述公式进行设计：

其中：D₀为立式辊磨机的磨机筒体中部内径，单位为mm；

Q为入立式辊磨机工况风量，单位为m³/h；

V₃为立式辊磨机上升风道风速，单位为m/s，生料按照6.5±0.5，其他按照4.5±0.5设计。

对于搅拌器，研磨筒设置有若干个等间距的搅拌器，搅拌器形式可采用圆盘式、棒式等，圆盘式搅拌器为分体式，根据直径大小分为多个环形盘体，沿径向由内至外分为固定环和多个搅拌环，固定环与搅拌轴固定，搅拌环沿圆周方向均匀地设置多个通过孔，每个搅拌环均分为两部分以上，与固定环相邻的搅拌环通过径向的螺栓与固定环固定，大直径的搅拌环通过径向螺栓固定在相邻的小直径搅拌环上，按照上述方式，固定环与搅拌环固定组合成为完整的搅拌器，便于拆卸和维护。

请参阅图4和图5，所述排料装置10由圆盘形篦板10-1、圆筒形篦板10-2、刮料板10-3和导料盘10-4组成，所述圆筒形篦板10-2顶部与磨腔筒体直径适配且对接，所述圆盘形篦板10-1可拆卸地固定于圆筒形篦板10-2底部；所述刮料板10-3可拆卸地固定于主轴8上，随主轴8旋转，刮料板与旋转方向同向的迎料侧为流线型设计，在翻搅物料的同时保持较低阻力，提升了排料效率，同时避免了筒底出现研磨死区；所述导料盘10-4位于圆盘形篦板10-1下方，且可拆卸地固定于主轴8上，随主轴8旋转，导料盘10-4由导料圆盘10-4-1和均匀设置于导料圆盘10-4-1上的4～8个三角形导料挡板10-4-2组成。工作时，物料及研磨介质在刮料板10-3的旋转翻搅作用下局部松散，具体的，在刮料板10-3的作用下，部分细料通过圆筒形篦板10-2刮出，通过上升风道带起至选粉机进行分选。较粗或者重的物料通过圆盘形篦板10-1进入导料盘10-4中，后受离心力作用均匀散至磨盘上方。

上升风道沿着磨盘外延呈环形分布，由磨机筒体的中部壳体内壁形成的风道外壁和搅拌研磨腔筒体形成的风道内壁构成，风道内壁分别与搅拌研磨腔筒体外延和选粉机构粗粉下料锥外侧连接，风道外壁分别与立式辊磨机的磨机筒体内侧和选粉机构静叶片外壳体内侧连接，风道外壁和风道内壁之间形成上升风道。风道外壁和风道内壁之间设置为耐磨材质。风道外壁和风道内壁设计为螺旋状，使得上升热风呈螺旋式进入研磨机构，风速梯度更加均匀，也有利于部分大颗粒在上升过程中局部沉降，螺旋状的形成可通过在风道外壁和风道内壁设置筋板来实现。将上升风道设置为腔体，使其既能作为上升风道进行风料输送，减小了风对立式辊磨机内部件的冲刷，延长了使用寿命，又通过内部螺旋形状优化了流场分布，减少了局部涡流，同时实现了局部沉降，提高了机器的整体稳定性。

物料经螺旋铰刀或者溜管喂入磨内，先经过研磨机构进行粉磨，粉磨之后的物料，经过进风口的热风由风环进行导流，通过上升风道，带起磨辊粉磨后的物料进入选粉机构进行分选，在上升风道的上升过程中，较粗的物料受到重力作用，下落至磨盘继续粉磨，较细的物料进入选粉机构进行分选，合格的物料经过选粉机构的出风口进入下一阶段的成品收集装置，较粗的颗粒落入选粉机粗粉回料锥，进而进入二次搅拌粉磨机构，在此装置内，由喂料散料盘均匀分散至研磨筒横截面上。立式辊磨机主减速机驱动装置驱动搅拌器的主轴旋转，研磨介质与物料在搅拌器的高速旋转搅拌作用下作多维循环运动和自转运动，同时受到筒壁活化衬板的激发活化作用，其运动激烈程度和范围进一步增加，颗粒在这些综合作用下实现破碎。研磨过程中，物料受重力作用逐渐运动至研磨筒底部，通过研磨筒底部的排料装置排出至研磨筒立式辊磨机的中壳体的上升风道中。研磨筒下方的进风口持续向上升风道鼓入热风或者冷风，将物料向上提升至研磨筒上方的选粉机。物料经分选后，合格产品由选粉机上方排出，粗颗粒返回研磨筒内再次研磨。

根据实验室研究结果和现场数据统计，本实施例所提出的技术方案的具体效果如下：

(1)通过本发明，立式辊磨机系统产量可以提高8～10％，系统粉磨电耗降低幅度达5％以上。

(2)磨机稳定性得到明显提高，磨机振动值下降10～40％，水平和垂直振幅下降30～50％。

(3)针对生料粉磨，成品颗粒级配变窄，颗粒分布n值提高5～10％，针对水泥粉磨系统，成品颗粒级配变宽，颗粒分布n值降低8～10％，改善成品的质量和性能。

(4)运行辊压得到明显提高，磨机投影压力提高10～30％，提高立磨粉磨能力。

(5)选粉机选粉效率提高8～15％，清晰度提高10～15％。

(6)磨机运行有效功率提高5～10％。

实施例二

请参阅图6，一种配备内嵌式搅拌立式辊磨机的粉磨系统。对于超细粉磨的立式辊磨机，尤其是比表面积高于800m²/kg的成品要求，粉磨工艺流程如下，包括实施例一所述的内嵌式搅拌立式辊磨机300，以及收尘器400、风机500和烟囱600。内嵌式搅拌立式辊磨机出料口与收尘器入口连接，收尘器出风口与风机连接，所述风机出口与烟囱连接。

本实施例中，选粉机采用多转子选粉机，进行超细选粉，尤其是超细重钙，比表面积＞1000m²/kg，用于化妆品行业。

实施例三

请参阅图7，一种配备内嵌式搅拌立式辊磨机的粉磨系统。对于物料粒径比较大的粉磨工艺，可以本实施例中所述系统，在入立式辊磨机之前增加破碎单元，把物料粒径破碎至一定的细的粒径，减少立式辊磨机的破碎能耗损失，增加立式辊磨机的稳定性，使得物料的破碎、粉磨和超细研磨更加梯度。包括破碎机200、内嵌式搅拌立式辊磨机、收尘器、风机和烟囱，所述破碎机出料口通过提升机喂入立式辊磨机中，提升机喂料口与破碎机连接，内嵌式搅拌立式辊磨机出料口与收尘器入口连接，所述收尘器出风口与风机连接，所述风机出口与烟囱连接。

实施例四

请参阅图8，一种配备内嵌式搅拌立式辊磨机的粉磨系统。本实施例针对于立式辊磨机的外排粗料，一般常规手段是通过提升机再次导入磨机继续粉磨，为了更加高效的梯度分级粉磨，利用BETA磨高效粉磨的特点，对立式辊磨机的外排料进行二次粉磨，粉磨之后的细物料导入立式辊磨机的选粉机上壳体进行再次选粉。包括破碎机、内嵌式搅拌立式辊磨机、收尘器、风机、烟囱和BETA磨700，所述破碎机出料口通过提升机喂入立式辊磨机中，提升机喂料口与破碎机连接，内嵌式搅拌立式辊磨机出料口与收尘器入口连接，所述收尘器出风口与风机连接，所述风机出口与烟囱连接，内嵌式搅拌立式辊磨机外排粗料与BETA磨喂料口连接，BETA磨出料口通过提升机与内嵌式搅拌立式辊磨机选粉机上壳体的喂料口连接。

实施例五

请参阅图9，一种配备内嵌式搅拌立式辊磨机的粉磨系统。对于有不同成品细度需求的粉磨系统，本实施例按照如下进行设计，旋风筒收集下来的较粗的物料和收尘器收集下来较细的物料，可以作为不同细度的成品，也可以按照一定比例进行混合，配制不同细度的成品。包括内嵌式搅拌立式辊磨机、旋风筒、收尘器、风机和烟囱，所述内嵌式搅拌立式辊磨机出料口旋风筒入口连接，所述旋风筒出口与收尘器入口连接，所述收尘器出风口与风机连接，所述风机出口与烟囱连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种内嵌式搅拌立式辊磨机，包括磨机筒体、研磨机构、选粉机构，其特征在于：还包括二次搅拌粉磨机构，所述二次搅拌粉磨机构设置于所述磨机筒体内部，所述二次搅拌粉磨机构设有搅拌研磨腔筒体，所述搅拌研磨腔筒体内设有搅拌组件，所述搅拌研磨腔筒体设有与选粉机构连通的二次搅拌进料口以及与所述研磨机构连通的二次搅拌出料口。

2.根据权利要求1所述的内嵌式搅拌立式辊磨机，其特征在于：所述搅拌研磨腔筒体的顶部通过二次搅拌进料口与选粉机构的粗颗粒返料管连通，所述搅拌研磨腔筒体的下端部设置二次搅拌出料口，所述二次搅拌出料口位于所述研磨机构的磨盘上方。

3.根据权利要求2所述的内嵌式搅拌立式辊磨机，其特征在于：所述搅拌组件包括主轴和搅拌器，所述搅拌器安装于所述主轴，所述主轴的下部与研磨机构的中心轴连接。

4.根据权利要求3所述的内嵌式搅拌立式辊磨机，其特征在于：所述搅拌研磨腔筒体与所述磨机筒体之间的空间形成上升风道，所述上升风道的上部与所述选粉机构的进料端连通。

5.根据权利要求4所述的内嵌式搅拌立式辊磨机，其特征在于：搅拌研磨腔筒体的内壁上设置有活化衬板。

6.根据权利要求5所述的内嵌式搅拌立式辊磨机，其特征在于：在所述搅拌研磨腔筒体中设置排料装置，所述排料装置设置于搅拌研磨腔筒体的内侧底部，排料装置安装于主轴。

7.根据权利要求6所述的内嵌式搅拌立式辊磨机，其特征在于：包括喂料装置，所述喂料装置布置于磨辊的上方且位于二次搅拌出料口的下方，喂料装置是自磨机筒体外侧向内侧延伸的绞龙输送装置。

8.一种粉磨系统，其特征在于：所述粉磨系统配备权利要求1-7任一所述的内嵌式搅拌立式辊磨机，还包括收尘器、风机和烟囱，所述内嵌式搅拌立式辊磨机出料口与收尘器入口连接，收尘器出风口与风机连接，所述风机出口与烟囱连接。