RU2116129C1

RU2116129C1 - Пресс-валковый измельчитель

Info

Publication number: RU2116129C1
Application number: RU96118983A
Authority: RU
Inventors: В.С. Севостьянов; С.И. Ханин; С.Л. Колесников; С.А. Долгий
Original assignee: Белгородская государственная технологическая академия строительных материалов
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1998-07-27

Abstract

Изобретение предназначено для обработки мелкокусковых и порошкообразных материалов давлением, в частности для измельчения кварцевого песка, цементного клинкера, известняка и других материалов. Пресс-валковый измельчитель состоит из бункера с распределительным приспособлением, расположенными над парой валков, размещенных рядом друг с другом, выполненных с выпуклой и вогнутой параллельными между собой поверхностями, имеющими поперечные и продольные выступы. Распределительное приспособление выполнено в виде ромбовидного уплотняющего устройства с шарнирно соединенными между собой стенками, кинематически связанными с источником виброколебаний, и закрепленного на стенках бункера с уменьшающимися книзу зазорами между валками и его нижними стенками, которые могут быть выполнены криволинейными с поперечными рифлениями, при этом радиусы кривизны равны сумме радиусов валка и зазоров между валком и ромбовидным уплотняющим устройством, причем величины зазора в нижней и верхней частях криволинейной поверхности ромбовидного уплотняющего устройства могут относиться как (0,5 - 0,8):1. Под валками смонтированы дезагломерирующее устройство дугообразной формы с отклоняющим клином в верхней части и устройство для возврата недоизмельченного материала к межвалковому пространству. Подклиновая часть дезаглометирующего устройства может быть выполнена из отдельных цилиндрических элементов. Изобретение позволяет повысить степень измельчения материала и снизить износ рабочих органов измельчителя. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к оборудованию для обработки мелкокусковых и порошкообразных материалов давлением, в частности предназначено для измельчения кварцевого песка, цементного клинкера, известняка и других материалов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности строительных материалов, цементной, керамической, стекольной, в производстве стеновых материалов и других.

Известны пресс-валковые измельчители, в которых измельчение материалов осуществляется между двумя вращающимися валками, причем для увеличения степени измельчения материала используются различные технологические приемы: равномерное распределение материала по ширине валка, предварительное уплотнение измельчаемого материала, увеличение коэффициента трения материала с поверхностью валков и т.д. [1].

Однако данные измельчители не позволяют полностью обеспечить условия для рационального разрушения материала.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому эффекту является пресс-валковый измельчитель, содержащий бункер с распределительным приспособлением, расположенным над парой валков, размещенных рядом друг с другом [2].

Недостатками известного устройства являются небольшая степень измельчения материала за счет недостаточного уплотнения шихты перед воздействием на нее валков и неразрушения частиц материала до воздействия на него цилиндрических валков, которые, в свою очередь, обеспечивают лишь раздавливающее воздействие без объемно-сдвигового деформирования и рецикла недоизмельченного материала, а также выходом измельченного материала в виде спрессованной ленты и повышенным износом рабочих органов.

Изобретение направлено на увеличение степени измельчения материала и обеспечение дезагломерации спрессованной ленты измельчаемого материала, а также снижение износа рабочих органов.

Это достигается тем, что в пресс-валковом измельчителе, содержащем бункер с распределительным приспособлением, расположенным над парой валков, размещенных рядом друг с другом, валки выполнены с выпуклой и вогнутой параллельными между собой поверхностями, имеющими поперечные и продольные выступы; распределительное приспособление выполнено в виде ромбовидного уплотняющего устройства с шарнирно соединенными между собой стенками, кинематически связанными с источником виброколебаний, и закрепленного на стенках бункера с уменьшающимися книзу зазорами между валками и его нижними стенками, при этом под валками смонтированы дезагломерирующее устройство дугообразной формы, огибающее поверхность выпуклого валка, с отклоняющим клином в верхней части, и классифицирующее устройство, соединенные с самостоятельным источником виброколебаний; устройство для возврата недоизмельченного материала к межвалковому пространству выполнено в виде бесконечных гибких лент с эластичными ребрами, прилегающими к поверхности вогнутого валка. Подклиновая часть дезагломерирующего устройства может быть выполнена из отдельных цилиндрических элементов, расположенных параллельно и с зазором между собой и поверхностью валка. Нижние стенки ромбовидного уплотняющего устройства могут быть выполнены криволинейными с поперечными рифлениями, при этом радиусы кривизны равны сумме радиусов валка и зазоров между валками и ромбовидным уплотняющим устройством, причем величины зазора в нижней и верхней части криволинейной поверхности ромбовидного уплотняющего устройства относятся как (0,5) - (0,8) : 1.

Использование изобретения обеспечивает достижение новых свойств, заключающихся в:
увеличении степени уплотнения шихты за счет вибровоздействия и сужающегося зазора, способствующих увеличению степени измельчения материала;
частичном разрушении частиц материала, находящихся во взаимодействии с валками и нижними стенками распределительного ромбовидного уплотняющего устройства;
дезагломерации спрессованной ленты измельченного материала;
выделении недоизмельченного материала и возврата его в межвалковое пространство на доизмельчение;
снижении износа рабочих органов.

Все это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлена схема пресс-валкового измельчителя; на фиг.2 - дезагломерирующее устройство с цилиндрическими рабочими поверхностями; на фиг. 3 - разрез гибких лент; на фиг. 4 - местный разрез профиля валков; на фиг. 5 - схема распределения усилий, воздействующих на измельчаемый материал от вогнутого конического валка.

Пресс-валковый измельчитель состоит из пары конических валков (фиг.1, 4, 5) 1 и 2, составленных из сопряженных друг с другом по большим и малым диаметрам конусов, на поверхности которых выполнены поперечные 3 и продольные 4 выступы для самофутеровки с высотой не менее среднего диаметра частиц измельчаемого материала. Над коническими валками в бункере 5, в зоне обжатия шихты установлено распределительное ромбовидное уплотняющее устройство 6, закрепленное на торцевых стенках бункера 5 концами втулки нижнего шарнира 7, соединяющего нижние стенки 8, 9 с возможностью регулировки сужающегося книзу зазора, образующегося между поверхностями валков и нижними стенками распределительного ромбовидного уплотняющего устройства, которые выполнены криволинейными с поперечными рифлениями 10, высотой не менее среднего диаметра измельчаемого материала. Величины зазоров в нижней и верхней части криволинейной поверхности ромбовидного уплотняющего устройства относятся как (0,5 - 0,8) : 1. В распределительном ромбовидном уплотняющем устройстве стенки 8, 9, 11, 12 соединены между собой шарнирно и кинематически с источником виброколебаний 13 через упругие элементы 14. Концы втулки нижнего шарнира 7 распределительного ромбовидного уплотняющего устройства закреплены на торцевых стенках бункера 5 с возможностью регулировки нижних зазоров между коническими валками и распределительным ромбовидным уплотняющим устройством. Профиль бункера в горизонтальном сечении повторяет профиль измельчающих валков, конусности которых равны между собой.

Под коническими валками расположено дезагломерирующее устройство (фиг.1, 2) 15 с шарниром 16 для регулировки зазора между выпуклым коническим валком 1 и дезагломерирующим устройством, состоящим из фасонной пластины 17, выполненной с отклоняющим клином 18, скошенным в верхней части со стороны выпуклого валка, и описывающей профиль выпуклого валка 1, внутренняя часть пластины выполнена из свободно вращающихся относительно своей оси цилиндрических элементов 19, расположенных параллельно и с зазором между собой и поверхностью валка, равными среднему диаметру частиц измельчаемого материала, и закрепленных под отклоняющим клином на хвостовиках 20. Верхняя часть дезагломерирующего устройства кинематически связана с классифицирующим устройством 21 через упругие элементы 22 и самостоятельный источник виброколебаний 23, установленным в разгрузочном бункере 24.

Конусный валок 2 с вогнутой поверхностью с внешней стороны огибается бесконечными гибкими лентами (фиг. 13) 25, 26 с эластичными ребрами 27 на поверхности и лентой 28 устройства для возврата 29 недоизмельченного материала. Гибкие ленты опираются на прижимные 30 и натяжные 31 роликовые узлы, копируя коническую поверхность вогнутого валка, и в нижней части примыкают к классифицирующему устройству, а в верхней заходят в приемный бункер 5.

Пресс-валковый измельчитель работает следующим образом. В бункер (фиг.1) 5 на верхние стенки 11, 12 распределительного ромбовидного уплотняющего устройства 6 подается исходный материал, который разделяется на два потока и под действием вибрации, передаваемой от стенок 11, 12, равномерно распределяется по ширине бункера 5 и равномерно подается в сужающийся зазор между конусными валками 1, 2 и нижними стенками 8, 9 распределительного ромбовидного уплотняющего устройства 6. Материал в зазоре подвергается вибровоздействию от нижних стенок 8, 9 распределительного ромбовидного уплотняющего устройства 6 с максимальной амплитудой колебаний у верхнего края, где материал рыхлый, уменьшающейся по мере сужения поперечного сечения зазора, что соответствует нарастанию плотности шихты. Поверхность нижних стенок 8, 9 имеет криволинейную форму, позволяющую равномерно, без резких скачков осуществлять уплотнение материала. Величины сужающегося зазора в нижней и верхней частях выбраны в соотношении (0,5 - 0,8) : 1, что позволяет плавно осуществлять уплотнение различных видов материалов от сыпучих до кусковых с получением у нижнего зазора наиболее плотно спрессованного материала. Поверхности нижних стенок 8, 9 выполнены с поперечными рифлениями 10 для заполнения образующихся ячеек материалом с образованием самофутерирующейся поверхности, предохраняющей от интенсивного износа рабочую поверхность валка и увеличивающей коэффициент трения, что, в свою очередь, способствует лучшему затягиванию материала в зазор между коническими валками 1, 2 и распределительным ромбовидным уплотняющим устройством 6. При этом благодаря вибровоздействию и затягивающему воздействию конических валков 1 и 2 материал частично разрушается, уплотняется и в виде лент попадает в межвалковое пространство; при этом конические профили валков 1, 2 обеспечивают объемно-сдвиговое деформирование материала (фиг. 5) в плоскости xz : раздавливающее усилие (обеспечивается усилием валка) - нормальное напряжение G_x, истирающее усилие (возникает за счет разности окружных скоростей валков Y1 - Y2 = π·n(D1 - D2) , где n = n1 = n2 = const - частота вращения валка, об/с; D1=D2 - соответственно диаметры валков, м), касательное напряжение τ_Z , результирующее усилие в плоскости XZ - G_X·τ_Z ; а результирующие усилие при объемно-сдвиговом воздействии на материал (конических валков) обеспечивает получение большего суммарного усилия G_XYZ= G_X·τ_Z+ τ_X как для вогнутого конического валка 2 (фиг.5), так и для выпуклого конического валка 1, чем при плоскостном воздействии (в цилиндрических валках), в связи с появлением новой касательной составляющей τ_X ; таким образом, обеспечивая объемно-сдвиговое деформирование измельчаемых материалов с выигрышем в значении суммарных разрушающих усилий G_xyz с касательными напряжениями τ_X, τ_Z - усилиями сдвига (растяжения), позволяет при меньших усилиях (растяжения, а не сжатия) обеспечить разрушение измельчаемого материала; причем жесткое закрепление концов втулки шарнира 7 распределительного ромбовидного уплотняющего устройства 6 на торцевых стенках бункера 5 обеспечивает возможность работы нижнего конца распределительного ромбовидного уплотняющего устройства 6 как упора, препятствующего выдавливанию измельчаемой шихты из зоны объемно-сдвигового деформирования материала, обеспечивая подпор материала. Заполненный в ячейки, образованные поперечными выступами 3 и продольными выступами 4 на поверхности конических валков 1, 2, материал исключает проскальзывание материала вдоль поверхности валка и предохраняет их от интенсивного износа. После измельчения материал в виде спрессованной ленты попадает между выпуклым коническим валком 1 и отклоняющим клином 18 дезагломерирующего устройства 15 (фиг.1), вибрирующим в направлении, перпендикулярном к касательной поверхности данного конического валка 1. За счет уменьшения зазора между двумя этими рабочими органами, колебательных движений и ударных нагрузок со стороны отклоняющего клина 18 лента ломается и поступает в зазор между выпуклым коническим валком 1 и дезагломерирующим устройством 15. Здесь за счет трения материала о выпуклый конический валок 1 и фасонную пластину 17, описывающую поверхность данного конического валка 1, сдвигового деформирования, вибрации с ударно-переменными нагрузками со стороны дезагломерирующего устройства 15 материал дезагломерируется и через нижний зазор между коническим валком 1 и дезагломерирующим устройством 15 поступает на классифицирующее устройство 21. При использовании дезагломерирующего устройства 15 (фиг.2) с рабочей поверхностью, выполненной из цилиндрических элементов 19, закрепленных на хвостовиках 20 отклоняющего клина 18 параллельно и с зазорами между собой и поверхностью валка, происходит излом спрессованной ленты материала на роликах 19 дезагломерирующего устройства 15. Куски ленты спрессованного материала в своем хаотическом движении, испытывая также воздействие выпуклого конического валка 1, разрушаются и через зазоры между цилиндрическими элементами 19 частицы дезагломерированного материала попадают на классифицирующее устройство 21, где происходит отсев крупной фракции материала, отправляемой на домол. Классифицирующее устройство 21 может быть выполнено, например, в виде грохота, работающего за счет вибрации, верхний конец которого шарнирно закреплен на боковой стенке разгрузочного бункера 24. Недоизмельченный материал, не прошедший через классификатор, попадает на гибкие ленты (фиг. 1,3) 25, 26 устройства для возврата 29 недоизмельченного материала эластичными ребрами 27, увлекается вверх и прижимается к поверхности вогнутого конусного валка 2 прижимными 30 и натяжными 31 роликовыми узлами. Благодаря силе трения материала на лентах 25, 26, увлекаемого эластичными ребрами 27, и материала в ячейках самофутеровки валка лента движется и перемещает недоизмельченный материал к межвалковому пространству вдоль поверхности вогнутого валка 2, где условия измельчения наиболее благоприятны, так как непосредственно на материал без промежуточных элементов (частиц материала) действуют объемно-сдвиговые усилия, передаваемые от поверхности вогнутого валка 2.

Готовый продукт после классифицирующего устройства 21 попадает в разгрузочный бункер 24 (откуда следует на технологические нужды).

Таким образом, предлагаемая конструкция пресс-валкового измельчителя позволяет увеличить степень измельчения материала за счет увеличения степени уплотнения шихты перед воздействием конусных валков; обеспечить разрушение частиц материала до воздействия на него конусных валков, которые в свою очередь обеспечивают объемно-сдвиговое деформирование измельчаемого материала рецикл недоизмельченного материала; дезагломерировать спрессованную ленту измельчаемого материала; уменьшить износ рабочих органов в общие энергозатраты на измельчение по сравнению с прототипом.

Claims

1. Пресс-валковый измельчитель, содержащий бункер с распределительным приспособлением, расположенным над парой валков, размещенных рядом друг с другом, отличающийся тем, что валки выполнены с выпуклой и вогнутой параллельными между собой поверхностями, имеющими поперечные и продольные выступы, распределительное приспособление выполнено в виде ромбовидного уплотняющего устройства с шарнирно соединенными между собой стенками, кинематически связанными с источником виброколебаний, и закрепленного на стенках бункера с уменьшающимися книзу зазорами между валками и его нижними стенками, при этом под валками смонтированы дезагломерирующее устройство дугообразной формы, огибающее поверхность выпуклого валка, с отклоняющим клином в верхней части и классифицирующее устройство, соединенные с самостоятельным источником виброколебаний, устройство для возврата недоизмельченного материала к межвалковому пространству, выполненное в виде бесконечных гибких лент с эластичными ребрами, прилегающими к поверхности вогнутого валка.

2. Измельчитель по п.1, отличающийся тем, что подклиновая часть дезагломерирующего устройства выполнена из отдельных цилиндрических элементов, расположенных параллельно и с зазорами между собой и поверхностью валка.

3. Измельчитель по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что нижние стенки ромбовидного уплотняющего устройства выполнены криволинейными с поперечными рифлениями, при этом радиусы кривизны равны сумме радиусов валка и зазоров между валками и ромбовидным уплотняющим устройством, причем величины зазора в нижней и верхней части криволинейной поверхности ромбовидного уплотняющего устройства относятся как (0,5 - 0,8) : 1.