ИЗМЕЛЬЧАЮЩИЙ ВАЛОК Российский патент 1997 года по МПК B02C15/06 

Изобретение относится к оборудованию для измельчения, а именно к рабочим органам валковых мельниц измельчающим валкам, работающим внутри мельницы. Самыми нагруженными элементами измельчающего валка являются подшипники, работающие в зоне повышенной температуры, с вибрационными и ударными нагрузками и очень затрудненным доступом для их контроля. Надежность и долговечность эксплуатации валка определяется в основном исправностью подшипников, контроль за состояния которых осуществляется путем слежения за тепловым режимом их работы. Поэтому становится очевидным определяющее значение достоверности контроля температурного режима подшипников.

Известен измельчающий валок, содержащий смонтированный в опорном элементе вал с подшипниками, расположенными в полости масляной ванны, на которых установлена ступица, снабженная размольным ободом, измерительный щуп, вставляемый в отверстие вала со стороны воздушного затвора, содержащий термоэлемент, обеспечивающий измерение температуры масла в масляной ванне и уровень масла. По уровню масла и температуре масла в масляной ванне судят о температуре подшипников (заявка ФРГ N 2326478, M кл. B 02 C 15/04, 1976).

Однако у аналога недостаточна достоверность контроля температуры подшипников, возникающая из-за высокой погрешности измерения уровня масла и неадекватности температуры масла температуре подшипников. Погрешности в измерении уровня масла возникают из-за отсутствия выравнивания давления между воздушным затвором и масляной камерой, а неадекватность температуры масла температуре подшипников существует из-за того, что масло омывает не только подшипники, но и другие элементы валка, например, вал, ступицу, изолирующую крышку, которые находятся под тепловым воздействием рабочей среды мельницы (горячей воздух, размалываемая среда и т.п.) Таким образом, погрешность определения уровня масла и неадекватность температуры масла температуры подшипников определяют недостоверность контроля температуры подшипников и невозможность адресного определения температуры каждого подшипника.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является измельчающий валок для валковой мельницы (патент СССР N 932970, МКл 3 B 02 C 15/04) принятый за прототип, содержащий смонтированный в опорном элементе вал с подшипниками, расположенными в полости масляной ванны, на которых установлена ступица, снабженная размольным ободом, воздушный затвор, масляную ванну, отверстие в валу, соединенное через дополнительное отверстие с воздушным затвором и масляной камерой, в которое из полости воздушного затвора вставляется измерительный щуп, несущий термоэлемент для определения температуры масла в масляной ванне и уровни масла.

По температуре и уровню масла в масляной ванне определяют температуру самых нагруженных элементов валка подшипников (патент СССР N 932970, М кл 3 B 02 C 15/04).

В этом измельчающем валке уменьшена погрешность определения уровня масла за счет выравнивания давления между воздушным затвором и масляной камерой и, как следствие, повышена достоверность определения температурного состояния в валке, но в прототипе, как и в аналоге, осуществляется измерение усредненной температуры масла, неадекватной температуре подшипников. Поэтому по температуре масла в известном валке нельзя судить с достаточной достоверностью о температуре самых нагруженных элементов валка подшипников, нет возможности адресного определения температуры подшипников.

Задачей изобретения является повышение достоверности контроля температуры подшипников для повышения надежности и долговечности измельчающих валков. Задача решается за счет того, что в предлагаемом валке вместо косвенного определения температуры и технического состояния подшипников по уровню и температуре масла, смазывающего подшипники, осуществляется контактный адресный контроль температуры каждого подшипника. Для этого в теле вала на участках контакта с подшипниками выполнены пазы, в которых размещены теплопроводящие элементы (тепловоды), каждый из которых имеет контакт с внутренним кольцом подшипника и глухое отверстие, выполненное соосно с отверстием в валу, образующее канал, соединяющий воздушный затвор с тепловодом, в который со стороны затвора вставляется термодатчик наконечником, несущим термоэлемент, контактирующий с тепловодом, образующим тепловой канал подшипник тепловод термоэлемент термодатчика. Причем тепловоды выполняются из материала с большим коэффициентом теплопроводности, например, из меди.

Заявляемый измельчающий валок отличается от известных тем, что в теле вала дополнительно содержатся тепловоды с высоким коэффициентом теплопроводности, обеспечивающие тепловые каналы подшипник тепловод - термоэлемент термодатчика. При патентном поиске такой совокупности признаков не обнаружено, т.е. изобретение соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с аналогами и другими техническими решениями показывает, что осуществление контакта термоэлементов через тепловоды с внутренним кольцами подшипников позволяет существенно повысить достоверность контроля температуры подшипников за счет адресного контроля, а также существенного снижения влияния температуры вала, ступицы, крыши и других элементов на измерительный тепловой канал подшипник тепловод термоэлемент термодатчика. Такое решение повышения достоверности контроля температуры тяжелонагруженных и труднодоступных для контроля элементов валка подшипников повышает надежность и долговечность эксплуатации подшипников, а следовательно, и измельчающих валков, и позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 схематично изображен один из измельчающих валков, которыми снабжена валковая мельница (разрез). Наклон валка не показан. На фиг. 2 - частичный разрез валка вид сверху.

Измельчающий валок 1 установлен с возможностью вращения в кольцеобразной чаше 2, покоящейся на опоре (не показана) и приводящейся во вращение посредством двигателя.

Каждый измельчающий валок 1 крепится в опорном элементе 3 валка, выполненного в форме мощного рычага, устанавливаемого во время работы мельницы под заданным углом к вертикали. Опорный элемент 3 несет вал 4, на котором на подшипниках с возможностью вращения установлен измельчающий валок 1. Усилие для размола на валок передается посредством (не показан) гидроцилиндра, через опорный элемент 3. Через ось 5 опорного элемента 3 и трубопровод 6 в полость воздушного затвора 7, в кольцевое пространство 8 и в область соединения 9 опорного элемента 3 и вращающейся части измельчающего валка 1 подается сжатый воздух, исключающий попадание внутрь валка продуктов размола. Вал 4 неподвижно крепится в опорном элементе 3 с помощью шпонки (не показана) и с помощью зажимной шайбы 10. Герметизация полости воздушного затвора осуществляется с помощью крышки 11.

Измельчающий валок содержит размольный обод 12 и ступицу 13. Размольный обод 12 надевается на посадочную поверхность ступицы 13. Для предотвращения осевого смещения служит связанное со ступицей 13 стопорное кольцо 14, которое прилегает к боковой поверхности размольного обода 12. Проворачивание предотвращается посредством поводков 15, устанавливаемых в соответствующие пазы боковых поверхностей размольного обода 12 и ступицы 13.

Ступица 13 валка 1 установлена на валу 4 с помощью двух радиально-упорных подшипников качения 16 и 17. При этом подшипники зафиксированы на валу 4 и друг относительно друга с помощью буртика вала 4, двух распорных втулок 18, 19 и с помощью упорной шайбы 20, крепящейся болтами в валу 4. Подшипники 16 и 17 смазываются путем погружения в масло. При этом масляная ванна находится в образованном между ступицей 13 и валом 4 пространстве 21 и в промежуточном пространстве 22 между ступицей 13, валом 4 и глухой крышкой 23, изолирующей валок 1 от внутреннего пространства мельницы. Уровень масла показан линией 24.

В теле вала на участках контакта вала с подшипниками выполнены пазы, в которые вставлены тепловоды 25, 26. (Минимальное количество тепловодов определяется числом подшипников валка а максимальное необходимой достоверностью измерения температуры и допустимым ослаблением прочности вала за счет отверстий для установки датчиков и тепловодов.) Тепловоды изготавливаются из материала с высоким коэффициентом теплопроводности и должны иметь хороший тепловой контакт с внутренним кольцом подшипника. Тепловоды имеют глухие отверстия 27, 28, соосные с отверстиями 29, 30 в валу 4. Эти отверстия образуют каналы, в которые со стороны воздушного затвора 7 вставляются термодатчики 31, 32, наконечники которых, оснащенные термоэлементами, помещаются в глухие отверстия 27, 28 тепловодов 25, 26. Центровка датчиков 31, 32 осуществляется с помощью втулок 33, 34, а удержание датчиков в рабочем состоянии обеспечивается с помощью втулок и штуцеров 35 и 36. Термодатчики 31 и 32 соединяются с вторичной контрольно-измерительной аппаратурой с помощью измерительной линии 37.

Для достижения минимальной инерционности и погрешности в измерении температуры подшипников необходимо обеспечить хороший тепловой контакт тепловодов с подшипниками и термодатчиками, что достигается за счет конструктивного решения контактирующих поверхностей, их обработки и применения теплопроводящих смазок. Для этой же цели тепловод теплоизолируется от тела вала за счет конструктивного исполнения тепловода и использования различных теплоизоляторов, например таких, как окисная пленка и др.

Измельчающий валок работает следующим образом. Сырая измельчаемая масса поступает в мельницу и скатывается в кольце образную чашу 2, вращающуюся с заданной скоростью. Вращение чаши 2 через измельчаемую прослойку передается на измельчающий валок 1. За счет гидравлического поджатия валка 1 к чашке 2 измельчаемая масса, попадающая между вращающимися валком 1 и чашей 2, размалывается до пылеобразного состояния.

В загерметизированную внутреннюю полость мельницы, где происходит размол, подается горячей воздух, который подсушивет измельченную среду и выдувает ее через соответствующие воздушные каналы из мельницы к потребителю.

Радиально-упорные подшипники 16, 17, обеспечивающие вращение измельчающего валка 1 относительно вала 4, работают с большими нагрузками, выделяя при этом тепло, которое их разогревает. Кроме того, механический контакт подшипников со ступицей 13, с крышкой 23 и другими элементами валка 1 влияет на тепловое состояние подшипников.

Тепло внутренних колец подшипников через тепловоды 25, 26 с заданной инерционностью и потерями передается на термоэлементы термодатчиков 31, 32. Инерционность и потеря температуры при передаче тепла к термодатчику определяет погрешность контроля температуры подшипника. Эти факторы погрешности зависят от коэффициента теплопроводности и конструктивного исполнения тепловодов, от качества их теплового контакта с внутренними кольцами подшипников и с наконечниками термодатчиков 31, 32, от степени термоизоляции тепловодов 25, 26 от вала 4. По сравнению с прототипом погрешности контроля температуры в предлагаемом валке более определенны и значительно снижены. Кроме того, часть факторов, определяющих погрешность в предлагаемом валке, постоянна (конструктивное исполнение, коэффициент теплопроводности тепловода и др.), их можно учесть и компенсировать, например, во вторичной аппаратуре контроля. Таким образом, предлагаемые конструктивные решения за счет введения тепловодов и отверстий в валу, соосных с глухими отверстиями тепловодов, обеспечили возможность создания тепловых каналов подшипник тепловод термоэлемент термодатчика, за счет чего повышена достоверность адресного контроля температуры подшипники и, следовательно, повышена надежность и долговечность подшипников измельчающих валков.

В связи с тем, что в предлагаемом валке в отличие от прототипа жидкая среда масло не используется для измерения температуры, возникла возможность в необходимых случаях использовать в размельчающих валках твердую смазку.

На момент подачи заявки по материалам предлагаемого изобретения разработана рабочая документация измельчающего валка в составе среднеходной мельницы. Началось изготовление опытно-промышленного измельчающего валка.

Использование: изобретение относится к оборудованию для измельчения, а именно к рабочим органам валковых мельниц - измельчающим валкам, и обеспечивает повышение достоверности контроля температуры подшипников для повышения надежности и долговечности измельчающих валков. Сущность изобретения: в теле вала на участках контакта с подшипниками выполнены пазы, в которых размещены теплопроводящие элементы (тепловоды), каждый из которых имеет контакт с внутренним кольцом подшипника и глухое отверстие, выполненное соосно с отверстием в валу и образующее канал, соединяющий воздушный затвор с тепловодом, куда со стороны затвора вставляется термодатчик с наконечником, несущим термоэлемент, контактирующий с тепловодом, образующим тепловой канал: подшипник, тепловод, термоэлемент термодатчика. При этом тепловоды выполнены из материала с большим коэффициентом теплопроводности, например из меди. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Измельчающий валок, содержащий смонтированный в опорном элементе вал с подшипниками, на которых установлена ступица, снабженная размольным ободом, воздушный затвор, масляную камеру, отличающийся тем, что в теле вала на участках контакта с подшипниками выполнены пазы для размещения тепловодов, каждый из которых имеет контакт с внутренним кольцом подшипника и глухое отверстие, которое является продолжением отверстия, выполненного в валу и образующего канал, соединяющий воздушный затвор с тепловодом, в который со стороны затвора вставляется термодатчик с наконечником, несущим термоэлемент, контактирующий с тепловодом, образующим тепловой канал подшипник тепловод термоэлемент термодатчика. 2. Валок по п.1, отличающийся тем, что тепловоды выполнены из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например из меди.