ES2965916T3 - Rodillo triturador - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un rodillo triturador para molinos verticales utilizados para triturar materiales tales como rocas, carbón y clinker de cemento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Rodillo triturador
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un rodillo triturador para trituradoras de eje vertical utilizadas para triturar materiales tales como rocas, carbón, clínker de cemento o cualquier otro material relacionado tal como escoria. Estos rodillos son particularmente resistentes al desgaste gracias a insertos de refuerzo con una forma específica colocada a proximidad de las superficies de trabajo del rodillo, lo que permite un desgaste constante y uniforme en toda la superficie de trabajo y, por lo tanto, una vida útil más larga.
Estado de la técnica
Los rodillos trituradores para trituradoras de eje vertical son bien conocidos por el experto en la técnica. Generalmente están fabricados de fundición relativamente dúctil en la que se incluyen insertos de materiales extremadamente resistentes al desgaste, generalmente fundición cromada, que a veces incluyen granos de cerámica, a fin de reforzar las superficies más solicitadas durante la trituración.
El documento EP 1570905A1 describe un rodillo triturador que comprende varios insertos periféricos de material con alta resistencia al desgaste y de alta dureza, sellados mecánicamente en una matriz colada de material dúctil con primeras zonas sometidas a una tensión de desgaste así como segundas zonas sometidas a una baja tensión de desgaste. En la primera zona, el rodillo presenta en su cara periférica unos insertos que comprenden una parte de unión, y en la segunda zona, una parte no de unión.
El documento WO 9605005 divulga una pieza de fundición bimetálica montada en el cojinete de un rodillo triturador de eje vertical. Comprende un núcleo de fundición dúctil provisto de elementos mecánicos de unión en forma de espárragos que se solidarizan mediante colada de una envoltura, realizada de un material de desgaste no dúctil y con alto contenido en cromo.
El documento WO 2015/162047A1 divulga un rodillo triturador con insertos de alta masa incrustados en una matriz metálica compuesta de fundición dúctil y acero, comprendiendo el rodillo insertos con un módulo de masa VIS comprendido entre 3 y 5 cm. El documento WO 2015/015507 A1 divulga un rodillo triturador para una trituradora de eje vertical, con el objetivo de resolver el problema del desgaste y de la vida útil del rodillo. El rodillo comprende un cuerpo con una periferia interior y una periferia exterior, y al menos un inserto que está dispuesto dentro del cuerpo de tal manera que esté situado cerca de la periferia interna y alejado de la periferia externa.
Objetivos de la invención
La presente invención propone un rodillo reforzado por insertos cuyo perfil se beneficia de un diseño particular que provoca un desgaste constante de toda la superficie de trabajo del rodillo evitando al mismo tiempo desgastes puntuales locales. Estos rodillos permiten mantener más tiempo los rendimiento de la trituradora a un nivel satisfactorio minimizando al mismo tiempo los riesgos de rotura y reduciendo los costes de fabricación.
Elementos característicos de la invención
La presente invención divulga un rodillo triturador para una trituradora de eje vertical producido mediante colada de una matriz metálica en una fundición, comprendiendo dicho rodillo en su periferia una pluralidad de insertos de refuerzo, de los cuales algunas porciones de la superficie periférica de un mismo inserto que están ubicadas a una distancia d1 o d2 de la superficie de trabajo en función de las tensiones de desgaste, comprendiendo dicho rodillo:
• al menos una zona de alta tensión de desgaste Z1, con al menos una porción del inserto posicionada a una distancia d1 a proximidad de la superficie de trabajo de dicho rodillo;
• una zona de baja tensión de desgaste Z2, con una porción del inserto posicionada a una distancia d2 hacia atrás de dicha superficie de trabajo de dicho rodillo con d1 < d2.
Según realizaciones preferidas de la presente invención, el rodillo comprende al menos una o una combinación apropiada de las siguientes características:
• el rodillo comprende al menos una zona intermedia Z3 que conecta las zonas Z1 y Z2;
• d1 es menor que 10 mm, preferiblemente menor que 5 mm, y d2 es mayor o igual a 10 mm, preferiblemente mayor que 20 mm;
• d i = 0;
• el rodillo comprende dos zonas de fuerte tensión Z1 situadas a cada lado de una zona de baja tensión Z2 para un rodillo de uso simétrico;
• los insertos comprenden en su cara orientada hacia la superficie de trabajo unos refuerzos de cerámica
• los insertos contienen hasta 60% en volumen de granos de cerámica;
• los granos de cerámica comprenden alúmina, circonia, alúmina-zirconia y/o carburos metálicos; • el rodillo tiene forma troncocónica.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 representa un ejemplo de una trituradora de eje vertical.
La Figura 2 representa un rodillo que comprende insertos en la periferia y refuerzos de cerámica incluidos en dichos insertos en el lado de la superficie de trabajo según el estado de la técnica.
La Figura 3 representa esquemáticamente el mecanismo de trituración en una trituradora de eje vertical con su mesa giratoria y una capa de material a triturar.
La Figura 4 representa diferentes ejemplos de modos de ejecución de la invención en función de diferentes formas de rodillos.
La Figura 5 representa una sección de un rodillo asimétrico con sus diferentes zonas de tensión, representando las distancias d1 y d2 los grosores no reforzados entre la superficie de trabajo y el inserto. Por razones de representación gráfica, la distancia d1 se ha exagerado con respecto a la realidad.
La Figura 6 representa una sección de un rodillo simétrico con sus diferentes zonas de tensión, representando las distancias d1 y d2 los grosores no reforzados entre la superficie de trabajo y el inserto. También aquí, por razones de representación gráfica, la distancia d1 se ha exagerado con respecto a la realidad.
La Figura 7 muestra un rodillo triturador que comprende un inserto sin una zona de transición entre una zona de alta tensión de desgaste Z1 y una zona de baja tensión de desgaste Z2.
La Figura 8 muestra un rodillo triturador simétrico del mismo tipo que el representado en la Figura 6 pero que sólo está reforzado por un lado y que, por lo tanto, se supone que debe utilizarse sólo por un lado.
Lista de símbolos de referencia
1. Rodillo
2. Inserto
3. Superficie de trabajo del rodillo
Z1: Zona de máxima tensión de desgaste al inicio del uso del rodillo.
Z2: Zona de mínima tensión de desgaste al inicio del uso del rodillo.
Z3: Zona de transición entre la zona Z1 y la zona Z2.
d1: distancia entre la superficie de trabajo original (superficie periférica del rodillo cuando es nuevo, aún no usado) y el inserto de refuerzo en la zona Z1.
d2: distancia entre la superficie de trabajo original (superficie periférica del rodillo cuando es nuevo, aún no usado) y el inserto de refuerzo en la zona Z2.
Descripción detallada de la invención
El experto en la técnica conoce las trituradoras de eje vertical. Los hay de diferentes tipos y generalmente comprenden una mesa giratoria alrededor de un eje vertical sobre la que se alimenta el material a triturar. La trituradora está equipada con una pluralidad de ruedas muy pesadas de forma generalmente cilindrica o troncocónica, denominadas "rodillos", que están posicionadas por encima de la mesa. Cuando la mesa gira, el material a triturar es impulsado hacia afuera por la fuerza centrifuga y pasa entre los rodillos y la mesa.
El propio peso y una fuerza vertical aplicada a los rodillos generan la compactación y la trituración del lecho de material que pasa por debajo de los rodillos. Este material en sí sirve como unión por fricción entre la mesa y los rodillos, lo que resulta en que la rotación de la mesa provoca la rotación de los rodillos o viceversa. La trituración en el lecho de material se lleva a cabo mediante compresión y cizallamiento del material.
Las tensiones de compresión y las velocidades relativas entre los rodillos y la mesa varían según el ancho (grosor) del rodillo. El nivel de tensión de compresión depende de la altura del lecho de material y del espacio entre los rodillos y la mesa a lo largo del ancho del rodillo.
El desgaste de los rodillos y de los blindajes de la mesa es una consecuencia inevitable del proceso de trituración. Los fabricantes de trituradoras de eje vertical optimizan por lo tanto las formas de los rodillos y de las mesas en función de los materiales a triturar, lo que permite obtener un rendimiento de trituración óptimo cuando los equipos de trituración son nuevos.
Dadas las diferencias de tensiones a las que está sometido el material y, por lo tanto, los equipos de trituración, el nivel de desgaste no es constante a lo largo del ancho del rodillo. Con el tiempo, se forman entonces zonas de desgaste más marcadas a lo largo del generador de los rodillos, lo que provoca una caída en el rendimiento de la trituración y, al final, requiere el reemplazo de los rodillos.
Este problema se acentúa tanto más cuanto que el lecho de material es óptimo y por tanto la distancia entre el rodillo y la mesa es pequeña para condiciones de trituración y de material dadas, en particular para materiales que se desea triturar con gran finura, tales como cemento o granulada escoria. En tales circunstancias, ya se puede observar una caída del rendimiento de 10% después de un desgaste local de sólo 20 mm en el rodillo, y una caída de 40% después de un desgaste de aproximadamente 35 mm.
Esta caída del rendimiento se puede explicar por el propio funcionamiento de una trituradora vertical. Ésta comprende un tope de seguridad mecánico que impide que la superficie de trabajo del rodillo triturador entre en contacto con la mesa. En general, este tope se ajusta para garantizar un espacio de seguridad de aproximadamente 10 mm entre la mesa y la superficie de trabajo del rodillo triturador. Para una trituración eficaz, en particular cemento y escoria, se intenta minimizar el grosor del lecho de material más allá de estos 10 mm. Si el desgaste del rodillo no se produce de manera uniforme, es decir paralela a la mesa de la trituradora que comprende el lecho de material a triturar, sino de manera local, es imposible bajar el rodillo hacia la mesa trituradora y así reducir la capa a triturar sin tocar el tope mecánico. El rendimiento de trituración disminuye por lo tanto mucho en los sitios de desgaste local, sin que se pueda actuar sobre el grosor del lecho de material a triturar.
Con el fin de minimizar esta problemática, diferentes soluciones son actualmente utilizadas por el experto en la técnica:
• Uso de rodillos de acero recargables mediante soldadura. Esta solución permite recargar los rodillos en los sitios de mayor desgaste y restablecer al menos parcialmente el perfil original del rodillo. Los inconvenientes de esta solución son los costes y las pérdidas de producción relacionados con las intervenciones y los tiempos de inactividad para recargar los rodillos. Además, el número de recargas posibles es limitado dado que el riesgo de rotura aumenta con cada intervención.
• Rodillos de acero con alto contenido de cromo que incorporan granos de cerámica son también usado a fin de aumentar la vida útil. Los rodillos con un alto contenido de cromo son no obstante frágiles y pueden romperse durante el funcionamiento. Además, la problemática del desgaste localizado y de las pérdidas de rendimiento asociadas siguen sin resolverse.
• El documento EP 1570905A1 divulga un rodillo triturador que comprende varios insertos periféricos de material con alta resistencia al desgaste y de alta dureza, sellados mecánicamente en una matriz colada de material dúctil con primeras zonas sometidas a una tensión de desgaste así como segundas zonas sometidas a una baja tensión de desgaste. En la primera zona, el rodillo presenta en su cara periférica unos insertos que comprenden una parte de unión, y en la segunda zona, una parte no de unión. Esta propuesta no da los resultados esperados, en particular para las trituradoras de cemento.
La intensidad del desgaste de un rodillo de una trituradora de eje vertical depende principalmente de la abrasividad del material, de la presión aplicada localmente y de la velocidad relativa entre la superficie del rodillo y el material a triturar. Mientras la trituradora gira, el material se acumula en el exterior de la mesa giratoria, lo que provoca una tensión de desgaste mucho mayor en la parte exterior de la superficie de trabajo del rodillo triturador (véase la Figura 3). Es la razón por la que esta parte debe reforzarse principalmente con insertos.
La invención describe rodillos trituradores cuya matriz metálica es un material relativamente dúctil tal como una fundición GS o un acero suave. Estos rodillos están provistos de una pluralidad de insertos de alta resistencia al desgaste distribuidos en toda la periferia a proximidad de la superficie de trabajo del rodillo (véase la Figura 2).
La originalidad del rodillo triturador según la presente invención reside en el diseño de los insertos que están perfilados de tal manera que una parte de ellos queda a proximidad inmediata, o incluso a ras, de la superficie de trabajo (en el estado nuevo del rodillo) en los sitios de mayor tensión, y otra parte hacia atrás de la superficie de trabajo (en el estado nuevo del rodillo) en las zonas de menor tensión. Esta original distribución del refuerzo permite garantizar un desgaste más constante en toda la anchura de la superficie de trabajo del rodillo triturador.
En la presente solicitud, se entiende por estado nuevo, el estado del rodillo con su perfil de origen y por lo tanto aún no utilizado. Es evidente que sólo se pueden definir distancias entre los insertos y la superficie de trabajo del rodillo cuando está en estado nuevo ya que estas distancias ya no se pueden medir en un rodillo que ya está muy desgastado.
La distancia entre la porción del inserto a proximidad de la superficie de trabajo y la propia superficie de trabajo en la zona de alta tensión (Z1) está definida por d1. La distancia entre la porción del inserto hacia atrás de la superficie de trabajo y la propia superficie de trabajo en la zona de baja tensión (Z2) está definida por d2, siendo la distancia d1 en la zona de alta tensión (Z1) siempre menor que d2 en la zona de baja tensión (Z2). En la técnica anterior, la distancia entre la superficie exterior del inserto a proximidad de la superficie de trabajo y la propia superficie de trabajo en el estado nuevo es constante y d1 = d2.
Cuando la porción de la superficie exterior del inserto está al ras con la superficie de trabajo del rodillo triturador, d1 = 0 o está próximo de cero. La noción “a ras de la superficie de trabajo” debe no obstante ser relativizada, sabiendo que la dimensión de los rodillos trituradores, cuyo diámetro a veces se aproxima a los tres metros para una masa de 15 toneladas. La distancia d1 es generalmente menor que 10 mm, preferiblemente 8 mm, o incluso 5 mm o menos en función de las modalidades prácticas de la colada.
La porción de la superficie exterior del inserto que está retirada de la superficie de trabajo del rodillo triturador está a una distancia d2 generalmente mayor que 10 mm, preferiblemente mayor que 15 mm y particularmente de manera preferida mayor que 20 mm.
Los insertos tendrán a menudo una zona de transición (Z3) que une las partes a proximidad y las hacia atrás de la superficie de trabajo. Estas porciones corresponden a una zona (Z3) en la que la superficie externa del inserto se aleja progresivamente de la superficie de trabajo del rodillo en el estado nuevo. El material dúctil que llena el volumen entre la superficie exterior de los insertos y la superficie original del rodillo tiene por lo tanto un grosor variable con respecto al grosor del rodillo.
La presencia de una zona de transición Z3 no siempre es, no obstante, necesaria y, en ciertos casos, la zona de alta tensión de desgaste Z1 puede pasar sin transición a una zona de baja tensión de desgaste Z2 (véase la Figura 7).
En su versión más simple, el rodillo tendrá por lo tanto dos zonas a lo largo de su ancho de trabajo, estando la zona 1 (Z1) sometida a una fuerte tensión en la que la superficie exterior del inserto estará más próxima o a ras de la superficie del inserto (perfil de origen) del rodillo, estando la zona 2 (Z2) sometida a baja tensión en la que la superficie exterior del inserto estará más alejada y hacia atrás de la superficie de trabajo (perfil de origen) del rodillo (superficie periférica). Sin embargo, los rodillos comprenderán frecuentemente una zona 3 (Z3) de transición que corresponde a una intensidad de tensión media en la que se unen las distancias d1 y d2. Dentro de las zonas Z1 y Z2, las distancias d1 y d2 no son necesariamente totalmente constantes sino que pueden variar ligeramente en función de las dificultades encontradas para la colocación de los insertos en los moldes durante la preparación de la colada.
Con respecto a las soluciones del estado de la técnica, la invención tiene como objetivo acelerar el desgaste en las zonas 2 y eventualmente 3, lo que tiene como consecuencia que el gradiente de desgaste entre la zona 1 y el resto del grosor del rodillo sea menor. Los rodillos pueden así mantener un perfil más próximo del perfil original y, por lo tanto, tener una vida útil más larga. En función del grosor del lecho y del tipo de material, el aumento de vida útil observado se sitúa entre 10 y 80%, preferentemente entre 30 y 70%. Las mejoras más notables se observaron en los modelos de rodillos troncocónicos.
Los rodillos trituradores que tienen una simetría axial con un generador de revolución dando lugar a un rodillo tipo “cilindro” o “neumático” (véase la Figura 4) se pueden utilizar en las dos caras periféricas externas y se pueden voltear (por ejemplo, los rodillos para trituradoras tipo RM). En este caso, es posible, según la invención, tener dos zonas Z1 y 2 zonas Z2 así como dos zonas de transición Z3 como se muestra en la Figura 6 (rodillo en forma de neumático).
Para los demás rodillos (perfil no simétrico) las zonas más reforzadas (Z1, d1) deben colocarse en el lado exterior de la mesa giratoria del triturador de eje vertical, en el que se acumula material a triturar en la periferia y/o la presión sobre el material a triturar es el más alta (véase la Figura 4)
Según la invención, los insertos pueden contener granos de cerámica (óxidos, carburos, nitruros o boruros metálicos, compuestos intermetálicos) a fin de mejorar su resistencia al desgaste. De manera preferida, estos granos estarán dispuestos en la parte del inserto más próxima de la superficie periférica (de origen) del rodillo en la zona Z1. La disposición de los granos de cerámica se realiza preferentemente en forma de una oblea que puede ser infiltrada por la fundición de la colada. Las obleas se preforman según una sección deseada y se colocan en el molde antes de la colada.
Las ventajas de los rodillos reforzados según la presente invención con respecto al estado de la técnica son:
• la necesidad de menos fundición con cromo (HiCr) en la medida en la que el perfil del inserto ahora está configurado según un perfil "útil" para oponerse gradualmente al desgaste donde antes el rodillo estaba innecesariamente reforzado sobre todo el grosor. Los costes de fabricación son así más bajos y el rodillo es más resistente a la rotura;
• Como se ha explicado anteriormente, el desgaste uniforme del rodillo en toda su anchura también permite acercar el rodillo a la mesa en cuanto se constata el inicio del desgaste en los insertos, lo que aumenta el rendimiento de trituración.
Claims (9)
1. Rodillo triturador (1) para trituradora de eje vertical producido mediante colada de una matriz metálica en una fundición, comprendiendo dicho rodillo (1) en su periferia una pluralidad de insertos (2) de refuerzo, de los cuales algunas porciones de la superficie periférica de un mismo inserto que están ubicadas a una distancia d1 o d2 de la superficie de trabajo (3) en función de las tensiones de desgaste, comprendiendo dicho rodillo:
- al menos una zona de alta tensión de desgaste Z1, con al menos una porción del inserto (2) posicionada a una distancia d1 a proximidad de la superficie de trabajo (3) de dicho rodillo;
- una zona de baja tensión de desgaste Z2, con una porción del inserto posicionada a una distancia d2 hacia atrás de dicha superficie de trabajo (3) de dicho rodillo con d1 < d2.
2. Rodillo (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende al menos una zona intermedia Z3 que une las zonas Z1 y Z2.
3. Rodillo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que d1 es menor que 10 mm, preferentemente menor que 5 mm, y d2 es mayor o igual a 10 mm, preferentemente mayor que 20 mm.
4. Rodillo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que d1 = 0.
5. Rodillo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende dos zonas de tensión elevada Z1 situadas a ambos lados de una zona de tensión baja Z2 para un rodillo de uso simétrico.
6. Rodillo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los insertos (2) comprenden refuerzos de cerámica sobre la cara orientada hacia la superficie de trabajo (3).
7. Rodillo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los insertos (2) contienen hasta 60% en volumen de granos de cerámica.
8. Rodillo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los granos de cerámica contienen alúmina, circonio, alúmina-zirconia y/o carburos metálicos.
9. Rodillo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho rodillo tiene forma troncocónica.
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