RU2116201C1

RU2116201C1 - Briquetting press roll

Info

Publication number: RU2116201C1
Application number: RU95122609A
Authority: RU
Inventors: С.П. Буркин; Ю.Н. Логинов; Н.А. Бабайлов; Л.И. Полянский; Д.М. Сергеев
Original assignee: Буркин Сергей Павлович; Логинов Юрий Николаевич; Бабайлов Николай Александрович; Полянский Леонид Иванович; Сергеев Дмитрий Михайлович
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1998-07-27

Abstract

FIELD: press equipment. SUBSTANCE: roll has cylindrical arbor with journals supporting along periphery segmented prismatic inserts provided with cells inside them and means for securing said inserts to roll arbor. Each of said cells is formed by two oppositely placed ducts with cylindrical surfaces arranged in two adjacent inserts, inclined relative to contact surfaces of inserts and normal relative to roll axis. Each insert may have several inclined ducts with alternating inclination direction arranged along roll generatrix. Between two adjacent inserts with said ducts may be placed insert with cylindrical duct normal relative to plane passing through roll axis. EFFECT: improved design. 3 cl, 1 tbl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к изготовлению брикетов из сыпучих и пластичных материалов и может быть использовано в металлургической, угольной, горнорудной промышленности. The invention relates to the manufacture of briquettes from bulk and plastic materials and can be used in the metallurgical, coal, mining industries.

Известны конструкции валковых брикетировочных прессов для формования брикетов из сыпучих материалов. Прессы содержат пару валков, имеющих возможность вращения от привода во встречном направлении и расположенных в станине. На поверхности валков выполнены чередующиеся углубления, которые при вращении валков захватывают сыпучий материал и формуют брикеты. Known designs of roll briquetting presses for forming briquettes from bulk materials. Presses contain a pair of rolls that can rotate from the drive in the opposite direction and are located in the frame. On the surface of the rolls, alternating recesses are made, which, when the rolls rotate, capture bulk material and form briquettes.

Для снижения затрат при ремонте в некоторых конструкциях прессов углубления выполняют не в самом валке, а в легкосъемных элементах различной конструкции. Так, в [3] формообразующий элемент выполнен в виде решетчатого кольца со сквозными ячейками по форме брикета, охватывающего один из валка с возможностью обкатывании вокруг него. Недостаток такой конструкции заключается в том, что при повреждении одной ячейки приходится менять все решетчатое кольцо, что обуславливает малую ремонтопригодность установки в целом. To reduce repair costs in some press designs, recesses are performed not in the roll itself, but in easily removable elements of various designs. So, in [3] the forming element is made in the form of a lattice ring with through cells in the form of a briquette covering one of the rolls with the possibility of rolling around it. The disadvantage of this design is that if one cell is damaged, the entire lattice ring has to be changed, which leads to low maintainability of the installation as a whole.

По [4] валки содержат рубашку, состоящую из отдельных сегментов. На сегментах со стороны, обращенной к валку, расположены опорные лапки, между которыми имеются выточки, что позволяет собирать отдельные элементы "в замок". Сам сегмент содержит несколько рядов ячеистых углублений, расположенных в шахматном порядке [5, рис. 37] . Ячейки в сегментах могут иметь различную форму, от этого зависит форма получаемых при прессовании брикетов, а также способ изготовления ячеек в сегментах. According to [4], the rolls contain a shirt consisting of individual segments. On the segments from the side facing the roll, there are support legs, between which there are recesses, which allows you to assemble individual elements "in the lock". The segment itself contains several rows of cellular recesses arranged in a checkerboard pattern [5, Fig. 37]. The cells in the segments can have a different shape, the shape of the briquettes obtained by pressing, as well as the method of manufacturing the cells in the segments, depends on this.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является техническое решение, описанное в [5, с.82-83], в котором валок брикетировочного пресса содержит опорную цилиндрическую ось с шейками, на которую по длине окружности опираются сегментные призматические вставки с выполненными в них ячейками и средство закрепления вставок на оси валка. Вставки непосредственно соприкасаются с уплотняемым материалом и поэтому выполняют роль инструмента. Поскольку на контактной поверхности действуют относительно высокие нормальные давления и напряжения трения и развито скольжение уплотняемой среды, то инструмент подвергается интенсивному износу и возникает необходимость его ремонта. При попадании в зазор между валками вместе с шихтой крупных твердых предметов возможно скалывание образующих ячейки поверхностей, что также приводит к необходимости ремонта. Ячейки представляют собой углубления в плоской или радиальной поверхности вставок. Для того чтобы готовые брикеты не защемлялись в ячейках поверхность самих углублений делают с радиальными сопряжениями, иногда по довольно сложным поверхностям (округлой, яйцевидной, с плоскорадиальными гранями [6, с. 205-214] и др.), поэтому форма углублений не может быть изготовлена простым инструментом - сверлом или цилиндрической фрезой, что приводит к невозможности изготовления их обработкой резанием, в результате вынуждены для придания нужной формы использовать литье. Это ограничивает выбор материала для изготовления этого инструмента литейными марками сталей и чугунов и ограничивает возможности упрочнения этого материала, например, пластической деформацией. Кроме того, не на каждом предприятии имеется возможность осуществлять отливку инструмента, более распространенным и доступным методом изготовления инструмента является обработка резанием. Указанные обстоятельства не позволяют достичь требуемого технического результата: упрощения технологии изготовления инструмента и повышения уровня его ремонтопригодности. The closest in technical essence to the claimed object is the technical solution described in [5, p. 82-83], in which the briquetting press roll contains a supporting cylindrical axis with necks, on which segment prismatic inserts with cells made in them are supported along the circumference and means for fixing the inserts on the axis of the roll. The inserts are in direct contact with the material being sealed and therefore act as a tool. Since relatively high normal pressure and friction stresses act on the contact surface and sliding of the medium to be sealed is developed, the tool undergoes intensive wear and it becomes necessary to repair it. If large solid objects fall into the gap between the rollers together with the charge, it is possible to spall the cell-forming surfaces, which also leads to the need for repair. The cells are recesses in the flat or radial surface of the inserts. In order for the finished briquettes not to be pinched in the cells, the surface of the recesses themselves is made with radial mates, sometimes along rather complex surfaces (round, ovoid, with radial faces [6, pp. 205-214], etc.), therefore, the shape of the recesses cannot be made with a simple tool - a drill or a cylindrical cutter, which makes it impossible to manufacture them by cutting, as a result they are forced to use casting to give the desired shape. This limits the choice of material for the manufacture of this tool by casting steels and cast irons and limits the hardening of this material, for example, by plastic deformation. In addition, not every enterprise has the opportunity to cast a tool, a more common and affordable method of manufacturing a tool is cutting. These circumstances do not allow to achieve the required technical result: simplification of the manufacturing technology of the tool and increase the level of maintainability.

По изобретению предлагается каждую ячейку образовывать двумя оппозитно расположенными каналами с цилиндрическими поверхностями, выполненными в двух соседних вставках наклонно к поверхности контакта вставок и перпендикулярно оси валка. Угол наклона цилиндрических поверхностей зависит от характеристик уплотняемой шихты и наличия в ней пластификаторов и склеивающих добавок, поэтому не может быть установлен как универсальный параметр. Выполнение ячеек в виде цилиндрических поверхностей позволяет использовать для их изготовления серийно выпускаемый инструмент - цилиндрические фрезы и широко распространенное и легко доступное фрезерное или даже токарное оборудование, что позволяет достичь технического результата: упрощения технологии изготовления инструмента и повышения уровня его ремонтопригодности. При этом, как это будет показано в примере конкретно выполнения, форма брикета удовлетворяет требованиям потребителей. According to the invention, it is proposed that each cell be formed by two opposed channels with cylindrical surfaces made in two adjacent inserts inclined to the contact surface of the inserts and perpendicular to the axis of the roll. The angle of inclination of cylindrical surfaces depends on the characteristics of the compacted charge and the presence of plasticizers and adhesive additives in it, therefore, it cannot be set as a universal parameter. The implementation of the cells in the form of cylindrical surfaces allows the use of commercially available tools for their manufacture - cylindrical milling cutters and widespread and easily accessible milling or even turning equipment, which allows to achieve a technical result: simplifying the manufacturing technology of the tool and increasing its maintainability. At the same time, as will be shown in the example of a specific implementation, the briquette shape satisfies the requirements of consumers.

Для повышения производительности пресса при многорядном шахматном расположении ячеек каждая вставка может иметь несколько наклонных каналов, расположенных вдоль образующей валка, с попеременным направлением наклона. To increase the productivity of the press with a multi-row checkerboard arrangement of the cells, each insert can have several inclined channels located along the generatrix of the roll, with an alternating direction of inclination.

Между двумя соседними вставками с наклонными каналами может быть расположена вставка с цилиндрическим каналом, выполненным перпендикулярно плоскости, проходящей через ось валка. Это предложение позволяет улучшить форму брикета за счет увеличения угла наклона образующей брикета с входной и выходной сторон и утолщения его в этих областях, что, как известно из результатов исследований [6, с.204], снижает вероятность осыпания уплотняемого материала. An insert with a cylindrical channel, perpendicular to the plane passing through the axis of the roll, can be located between two adjacent inserts with inclined channels. This proposal allows us to improve the shape of the briquette by increasing the angle of inclination of the forming briquette from the input and output sides and thickening it in these areas, which, as is known from the research results [6, p.204], reduces the likelihood of shedding of the compacted material.

На фиг. 1 представлена общая схема валкового узла, включающего описанные выше валки; на фиг. 2 - поперечный разрез вставки; на фиг. 3 - профиль канала в этой вставке; на фиг. 4 - увеличенный вид места соединения вставок на валке; на фиг. 5 - в изометрии вставка с попеременным по направлению расположением цилиндрических каналов; на фиг. 6 - расчетная схема для определения профиля получаемого брикета; на фиг. 7 - профиль продольного сечения брикета; на фиг. 8 - конфигурация инструмента при наличии дополнительных вставок с цилиндрическим каналом, выполненным перпендикулярно плоскости, проходящей через ось валка; на фиг. 9 - вид вставки; на фиг. 10 - профиль продольного сечения брикета, получаемого в таком инструменте. In FIG. 1 is a general diagram of a roll assembly including the rolls described above; in FIG. 2 - cross section of the insert; in FIG. 3 - channel profile in this insert; in FIG. 4 is an enlarged view of the junction of the inserts on the roll; in FIG. 5 is an isometric view of an insert with cylindrical channels alternating in direction; in FIG. 6 is a design diagram for determining the profile of the resulting briquette; in FIG. 7 is a profile of a longitudinal section of a briquette; in FIG. 8 - configuration of the tool in the presence of additional inserts with a cylindrical channel made perpendicular to the plane passing through the axis of the roll; in FIG. 9 is a view of an insert; in FIG. 10 is a profile of a longitudinal section of a briquette obtained in such an instrument.

Валок 1 и валок 2 (фиг.1) составляют валковый узел брикетировочного пресса. Собственно валок содержит опорную цилиндрическую ось 3 с шейками, на которую по длине окружности опираются сегментные призматические вставки, например 4 и 5, с выполненными в них ячейками и средство закрепления вставок на оси валка, например, болтовым соединением (не показано). Каждая ячейка образована двумя оппозитно расположенными каналами с цилиндрическими поверхностями. Последние выполнены в двух соседних вставках, например 4 и 5, наклонно к поверхности контакта вставок и перпендикулярно оси валка. При вращении валка ячейки образуют полость, в которой формуется брикет 6. При взгляде на вставку 4 по стрелке B (фиг.2) будет видна цилиндрическая поверхность радиуса r (фиг. 3). Понятно, что такую поверхность можно получить простым фрезерованием призмы обычной цилиндрической фрезой диаметра, равного величине 2r, что намного упрощает процесс изготовления инструмента. В одной вставке может быть расположено по два канала наклонно к поверхности контакта вставок, но под противоположными углами наклона, как это показано на фиг. 2, что позволяет сократить количество вставок на каждом валке. Roll 1 and roll 2 (Fig. 1) constitute the roll assembly of the briquetting press. The roll itself contains a supporting cylindrical axis 3 with necks, on which circumferential prismatic inserts, for example 4 and 5, with cells made in them, and means for fixing the inserts on the roll axis, for example, by a bolt connection (not shown), are supported along the circumference. Each cell is formed by two opposite channels located with cylindrical surfaces. The latter are made in two adjacent inserts, for example 4 and 5, inclined to the contact surface of the inserts and perpendicular to the axis of the roll. When the roll roll rotates, the cells form a cavity in which the briquette 6 is formed. When you look at the insert 4 along arrow B (Fig. 2), you will see a cylindrical surface of radius r (Fig. 3). It is clear that such a surface can be obtained by simply milling the prism with a conventional cylindrical mill of a diameter equal to 2r, which greatly simplifies the tool manufacturing process. Two channels can be arranged in one insert obliquely to the contact surface of the inserts, but at opposite angles of inclination, as shown in FIG. 2, which reduces the number of inserts on each roll.

Однако при таком двустороннем расположении каналов невозможно обеспечить расположение ячеек в шахматном порядке, т.е. использовать широкоизвестный из практики брикетирования прием, позволяющий повысить производительность оборудования. Для увеличения производительности при многорядном расположении ячеек по поверхности валка в шахматном порядке каждая вставка может иметь несколько наклонных каналов, расположенных вдоль образующей валка, с попеременным направлением наклона (фиг.4, 5). В этом случае по окружности валка в поперечном его сечении (фиг. 4) происходит чередование углов наклона последовательно вставок 4, 4а, 5, 5а, причем вдоль длины вставки 4 направление наклона меняется на противоположное (фиг. 5), сами же цилиндрические поверхности получаются проходом цилиндрической фрезы диаметром 2r, что, как и в предыдущем варианте, позволяет упростить изготовление инструмента. However, with such a two-sided arrangement of channels, it is impossible to arrange the cells in a checkerboard pattern, i.e. use a well-known practice of briquetting technique, which allows to increase the productivity of equipment. To increase productivity with a multi-row arrangement of cells on the surface of the roll in a checkerboard pattern, each insert can have several inclined channels located along the generatrix of the roll, with an alternating direction of inclination (Figs. 4, 5). In this case, along the circumference of the roll in its cross section (Fig. 4), the tilt angles alternate successively of the inserts 4, 4a, 5, 5a, and along the length of the insert 4, the tilt direction changes to the opposite (Fig. 5), the cylindrical surfaces themselves are obtained the passage of a cylindrical cutter with a diameter of 2r, which, as in the previous embodiment, allows to simplify the manufacture of the tool.

Оценим форму получаемого брикета. Для этого назначим центр полярных координат ρ0φ на оси валка 0 (фиг.6), здесь же назначим центр декартовых прямоугольных координат x0y. Уравнение прямой AB, ограничивающей профиль ячейки, в декартовых координатах записывается как
y = a + b • x, (1)
где
a и b - коэффициенты уравнения прямой. Неудобство такого представления прямой заключается в том, что при повороте валка коэффициенты a и b изменяют свои значения. Поэтому переведем уравнение (1) в полярные координаты, для чего воспользуемся известными в математике соотношениями
x=ρ•cosφ;...y=ρ•sinφ, (2)
где
φ - угол между полярной осью, совпадающей с осью абсцисс и текущим полярным радиусом ρ , характеризующим положение текущей точки M. Запишем нормальное уравнение прямой в декартовых координатах
x•cosα+y•sinα-p=0, (3)
где
α - угол, образованный с осью 0x перпендикуляром к прямой, проведенной из начала координат;
p - расстояние прямой от начала координат (отрезок OS).Let us evaluate the shape of the resulting briquette. To do this, we assign the center of polar coordinates ρ0φ on the axis of roll 0 (Fig.6), here we also assign the center of Cartesian rectangular coordinates x0y. The equation of the straight line AB bounding the cell profile in Cartesian coordinates is written as
y = a + b • x, (1)
Where
a and b are the coefficients of the equation of the line. The inconvenience of such a representation of the line is that when the roll is rotated, the coefficients a and b change their values. Therefore, we translate equation (1) into polar coordinates, for which we use the relations known in mathematics
x = ρ • cosφ; ... y = ρ • sinφ, (2)
Where
φ is the angle between the polar axis coinciding with the abscissa axis and the current polar radius ρ, characterizing the position of the current point M. We write the normal equation of the line in Cartesian coordinates
x • cosα + y • sinα-p = 0, (3)
Where
α is the angle formed with the axis 0x perpendicular to the straight line drawn from the origin;
p is the distance of the line from the origin (segment OS).

Такое представление прямой удобно тем, что параметр p в отличие от коэффициентов a и b остается постоянным по мере вращения валка. Учтем, что p = R•cos α , где R - радиус валка. Подставим в (3) формулы (2) и найдем ρ

Половина текущего расстояния между поверхностями валков определяется как
h_i=δ/2+R-ρ , (5)
где
δ - расстояние между гребнями ячейки.Such a representation of the straight line is convenient in that the parameter p, unlike the coefficients a and b, remains constant as the roll rotates. We take into account that p = R • cos α, where R is the radius of the roll. We substitute formulas (2) in (3) and find ρ

Half of the current distance between the surfaces of the rolls is defined as
h _i = δ / 2 + R-ρ, (5)
Where
δ is the distance between the crests of the cell.

При вращении валка полярный радиус ρ будет определять половину текущей высоты брикета, таким образом, с учетом (4)

где
φ изменяется в пределах 0... γ ,
здесь γ - центральный угол, характеризующий длину вставки, при отсутствии перемычек между вставками он должен быть согласован с количеством ячеек по длине окружности валка n:
γ=2•π/(2•n)=π/n , (7)
откуда можно найти длину ячейки
l=2•γ•R,... (8)
при этом длина ячейки не может быть любой, а должна укладываться в длину окружности валка кратное число раз. Таким образом, для определения высоты брикета без учета упругого расширения после снятия нагрузки в формулу (6) следует подставить значение угла γ , найденного из формулы (8) с учетом условия кратности (7)

При расчете размеров брикета из реального материала следует учесть упругие характеристики этого конкретного материала и определить упругое последействие.When the roll rotates, the polar radius ρ will determine half the current briquette height, thus, taking into account (4)

Where
φ varies in the range 0 ... γ,
here γ is the central angle characterizing the length of the insert; in the absence of jumpers between the inserts, it must be consistent with the number of cells along the roll circumference n:
γ = 2 • π / (2 • n) = π / n, (7)
where can I find the cell length
l = 2 • γ • R, ... (8)
however, the cell length cannot be any, but must fit into the roll circumference multiple times. Thus, to determine the briquette height without taking into account the elastic expansion after unloading, in formula (6), substitute the value of the angle γ found from formula (8) taking into account the multiplicity condition (7)

When calculating the size of a briquette from a real material, one should take into account the elastic characteristics of this particular material and determine the elastic aftereffect.

В качестве примера приведем расчет профиля продольного сечения брикета при следующих исходных параметрах: радиус валка R = 300 мм, количество ячеек на валке n = 31. По формуле (7) рассчитаем γ = 5,81^o или 0,101 рад. Назначим α = 30^o, зазор между валками δ = 2 мм, и по формуле (6) с шагом Δφ = 0,02 рад рассчитаем профиль продольного сечения получаемого брикета (таблица). Здесь x является линейной координатой, откладываемой вдоль длины брикета. В соответствии с данными таблицы в масштабе 1:1 на фиг. 7 изображен профиль продольного сечения получаемого брикета 6. Как видно из фиг.7, несмотря на наличие в формулах тригонометрических функций, профиль брикета напоминает ромбический, что является приемлемым для потребителей.As an example, let us calculate the profile of the briquette longitudinal section with the following initial parameters: roll radius R = 300 mm, number of cells on the roll n = 31. Using formula (7), we calculate γ = 5.81 ^o or 0.101 rad. Assign α = 30 ^o , the gap between the rolls δ = 2 mm, and using the formula (6) with a step Δφ = 0.02 rad, we calculate the profile of the longitudinal section of the resulting briquette (table). Here x is the linear coordinate laid off along the length of the briquette. In accordance with the data of the table in a 1: 1 scale in FIG. 7 shows a profile of a longitudinal section of the resulting briquette 6. As can be seen from Fig. 7, despite the presence of trigonometric functions in the formulas, the profile of the briquette resembles a rhombic, which is acceptable for consumers.

Между двумя соседними вставками с наклонными каналами может быть расположена вставка 7 с цилиндрическим каналом, выполненным перпендикулярно плоскости Q (фиг.8), проходящей через ось валка. Профиль криволинейной поверхности этой вставки (фиг. 9) также может быть выполнен обычной цилиндрической фрезой, что упрощает изготовление инструмента. Профиль получаемого брикета 6 (фиг. 10) получается с двумя параллельными гранями и четырьмя наклонными, в результате входные и выходные кромки брикета удается сделать более толстыми, что снижает вероятность осыпания уплотняемого материала. Between two adjacent inserts with inclined channels, an insert 7 can be located with a cylindrical channel made perpendicular to the plane Q (Fig. 8) passing through the axis of the roll. The profile of the curved surface of this insert (Fig. 9) can also be made by a conventional cylindrical mill, which simplifies the manufacture of the tool. The profile of the resulting briquette 6 (Fig. 10) is obtained with two parallel faces and four inclined, as a result, the input and output edges of the briquette can be made thicker, which reduces the likelihood of shedding of the material being compacted.

Техническим результатом от применения заявляемого устройства является улучшение ремонтопригодности инструмента вследствие упрощения изготовления криволинейных поверхностей быстроизнашиваемых деталей с использованием широкодоступного и относительно недорогого оборудования. The technical result from the use of the inventive device is to improve the maintainability of the tool due to the simplification of the manufacture of curved surfaces of wearing parts using widely available and relatively inexpensive equipment.

Источники информации
1.Равич Б.М. Брикетирование в черной и цветной металлургии. -М.: Металлургия, 1975, с. 232.Sources of information
1.Ravich B.M. Briquetting in ferrous and non-ferrous metallurgy. -M .: Metallurgy, 1975, p. 232.

2. Елишевич А.Т. Брикетирование полезных ископаемых. -Киев: Одесса: Лыбидь, 1990, с. 296. 2. Elishevich A.T. Mineral Briquetting. -Kiev: Odessa: Lybid, 1990, p. 296.

3. Патент РФ N 2010726. Валковый брикетный пресс. МКИ B 30 B 11/20, 11/00, заявл. 24.06.91, опубл. БИ N 7, 1994. 3. RF patent N 2010726. Roll briquette press. MKI B 30 B 11/20, 11/00, claimed 06.24.91, publ. BI N 7, 1994.

4. Заявка ФРГ N 2055147. Валковый пресс. МКИ B 30 B 11/18, опубл. 03.04.75, заявл. 10.11.74. 4. Application of Germany N 2055147. Roll press. MKI B 30 B 11/18, publ. 04/03/75, stated 11/10/74.

5. Равич Б. М. Брикетирование руд и рудно-топливных шихт.-М.: Недра, 1968, с. 122. 5. Ravich B. M. Briquetting of ores and ore-fuel mixtures.-M.: Nedra, 1968, p. 122.

6. Сарматов М.И. Элементы теории и расчета процессов брикетирования. -М. : Углетехиздат, 1954, с. 240. 6. Sarmatov M.I. Elements of the theory and calculation of briquetting processes. -M. : Ugletekhizdat, 1954, p. 240.

Claims

1. A briquette briquette press roll containing a supporting cylindrical axis with necks, segmented prismatic inserts resting on the circumference thereof with cells made in them, and means for securing the inserts on the roll axis, characterized in that each cell is formed by two opposed channels, with cylindrical surfaces, made in two adjacent inserts inclined to the contact surface of the inserts and perpendicular to the axis of the roll.

2. The roll according to claim 1, characterized in that each insert is made with several inclined channels located along the generatrix of the roll, with a variable direction of inclination.

3. The roll according to claim 1, characterized in that between the two adjacent inserts with inclined channels there is an insert with a cylindrical channel made perpendicular to the plane passing through the axis of the roll.