ВАЛКОВАЯ МЕЛЬНИЦА ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2012 года по МПК B02C15/00 

Настоящее изобретение относится к валковой мельнице для измельчения дисперсного материала, такого как исходное цементное сырье, цементный клинкер, уголь и другие подобные материалы, содержащей в основном горизонтальный размольный стол и группу валков, вращающихся вокруг вертикального вала, причем эта группа включает несколько валков, выполненных с возможностью вращения вокруг своих осей валка и связанных подшипником валка и осью валка с вертикальным валом, и группа валков выполнена так, чтобы взаимодействовать с размольным столом, прикладывая давление к дисперсному материалу.

Валковая мельница указанного типа известна, например, из патента UK 601299. Эта мельница выполнена так, что группа валков вращается в одном направлении, а размольный стол вращается в противоположном направлении, что увеличивает производительность мельницы. В соответствии с упомянутой патентной публикацией валки связаны с вертикальным валом соединением, подобным кривошипному механизму, в котором каждый валок крепится закрепленным кривошипом, выступающим по центру в валок. В данной публикации не рассмотрено детально, как валок крепится на кривошипе, но на основе предшествующего знания валковых мельниц вероятнее всего это достигается или с помощью подшипника скольжения, или подшипника качения, встроенных в сам валок. Как следует из фиг.1 и определено во вводной части, на подшипник качения каждого валка в процессе работы валковой мельницы воздействуют силы реакции F_g.1 и F_g.2, возникающие при приложении измельчающего усилия F_g, действующего в зоне размола между валком и размольным столом. Кроме того, относительно центра масс каждого валка будет возникать гироскопический момент M_gyro, приложенный в плоскости, включающей центральную ось валка, и этот гироскопический момент приведет к возникновению сил реакции F_gyro.1 и F_gyro.2, воздействующих на подшипник валка. Величина этого гироскопического момента и, следовательно, сил реакции зависит от момента инерции валка и скорости его вращения вокруг собственной оси, а также от скорости вращения группы валков вокруг вертикального вала. Как можно видеть на фиг.1, на самую внутреннюю часть подшипника, то есть на ту часть, которая находится ближе всего к вертикальному центральному валу, будут одновременно воздействовать сила реакции F_gyro.2 и реакционная составляющая F_g.2, вызванная измельчающим усилием. Поэтому общая нагрузка, приложенная к этой части подшипника, может быть достаточно существенной, приводящей к износу на ранней стадии и (или) разрушению опоры.

В основу изобретения положена задача создания валковой мельницы, в которой уменьшен упомянутый недостаток.

Это достигается в валковой мельнице упомянутого во вводной части типа, отличающейся тем, что каждый подшипник валка на всей своей протяженности по оси расположен по оси радиально в направлении к вертикальному валу, внутри относительно места приложения результирующего усилия, воздействующего при работе из зоны размола на соответствующий валок.

В результате нагрузка на весь подшипник и, в особенности на самую внутреннюю его часть, снижается, так как реактивные силы, связанные с гироскопическим моментом и измельчающим усилием, оказывают частичное и взаимно нейтрализующее воздействие по всей осевой протяженности подшипника.

В принципе, подшипник валка может состоять из любых подходящих подшипников, и в приведенном иллюстративном варианте выполнения он может состоять из подшипника скольжения, скомпонованного, например, в корпусе подшипника с замкнутой цилиндрической оболочкой подшипника, в которой вращается ось валка. Однако предпочтительно, чтобы подшипник валка был выполнен в виде корпуса, включающего по меньшей мере два подшипника качения. Предпочтительно также, чтобы подшипник валка включал осевую опору.

Каждая ось валка предпочтительно связана с вертикальным валом с помощью шарнирного соединения, имеющего центр поворота, дающий возможность свободного движения по дуге вверх и вниз в плоскости, в которой лежит осевая линия оси валка. В результате гироскопический момент будет вносить вклад в измельчающее усилие, воздействующее на дисперсный материал. Осевая линия вертикального вала не обязательно лежит в плоскости, в которой перемещается валок. Для снижения влияния касательных напряжений в зоне размола валок иногда или часто слегка наклонен, то есть его осевая линия не всегда проходит через осевую линию вертикального вала. Как и в ранее известных валковых мельницах, сама ось валка может быть неподвижна, но для обеспечения максимального вклада в измельчающее усилие от гироскопического момента предпочтительно, чтобы ось валка была жестко скреплена с валком.

Предпочтительно, чтобы центр поворота шарнирного соединения в вертикальной плоскости был расположен ниже горизонтальной плоскости, в которой лежит центр масс валка, оси валка и связанной с нею части шарнирного соединения, так чтобы центробежная сила, воздействующая на детали устройства при работе мельницы, создавала вращательный момент относительно шарнира и, следовательно, усилие, направленное вниз в направлении размольного стола.

В принципе, валковая мельница может быть выполнена с наклонными осями валков, например с углами наклона в диапазоне между 0 и 45 градусами к горизонтальному уровню, так чтобы в соответствии с вышеупомянутым центробежная сила, воздействующая на каждый валок, вносила положительный вклад в измельчающее давление, если центр вращения шарнирного соединения расположен ниже горизонтальной плоскости, в которой лежит центр масс валка, оси валка и связанной с нею части шарнирного соединения. Однако недостаток, связанный с наклонными осями валков, заключается в том, что при этом снижается вклад, обусловленный воздействием гироскопического момента. Поэтому согласно изобретению предпочтительно, чтобы ось каждого валка была в основном горизонтальной.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых схематически показано:

на фиг.1 - сечение известной валковой мельницы;

на фигурах 2 и 3 - два иллюстративных варианта выполнения валковой мельницы, предлагаемых в настоящем изобретении; и

на фиг.4 - предпочтительный вариант выполнения валковой мельницы, предлагаемый в настоящем изобретении.

На фигурах 1-4 для аналогичных элементов используются совпадающие ссылочные обозначения. На всех четырех фигурах представлено сечение валковой мельницы 1, содержащей горизонтальный размольный стол 3 и группу взаимодействующих с ним валков 4, из которых показан только один валок, связанный с вертикальным валом 5, вокруг которого он вращается.

В представленной на фиг.1 валковой мельнице валки 4 закреплены на своих горизонтальных осях с помощью подшипника 16, в который входят два подшипника качения 16А и 16В, разнесенные в осевом направлении по разные стороны относительно результирующего измельчающего усилия F_g, воздействующего на валок из зоны размола. Как можно видеть на фиг.1, на подшипники качения 16А и 16В при работе валковой мельницы будут воздействовать реактивные силы F_g.1 и F_g.2, обусловленные измельчающим усилием F_g, возникающим в зоне размола между валком и размольным столом, и реактивные силы F_giro.1 и F_giro.2, обусловленные гироскопическим моментом М_gyro, приложенным к центру масс валка. Как видно на фиг.1, подшипник качения 16В нагружен действующими с одной стороны реактивной силой F_giro.2 и реактивной составляющей F_g.2 измельчающего усилия, что нежелательно, так как может привести к достаточно большой нагрузке на этот подшипник, вызывающей ранний износ и (или) разрушение подшипника.

Согласно изобретению каждый подшипник 16 весь в осевом направлении размещен внутри по отношению результирующего усилия F_g, действующего на валок 4 из зоны размола, что снижает нагрузку на весь подшипник 16 и в особенности на самую внутреннюю часть его, так как реактивные силы, связанные с гироскопическим моментом и измельчающим усилием, оказывают частичное и взаимно нейтрализующее воздействие по всей осевой протяженности подшипника, как это показано на фигурах 2-4.

В варианте выполнения, представленном на фиг.2, ось 6 валка закреплена так же как на фиг.1 и опирается на подшипник 16, состоящий из двух подшипников качения 16А и 16В. Вариант выполнения, представленный на фиг.2, отличается от фиг.1 тем, что валок 4 выполнен с корпусом 9 подшипника, удлиненным в осевом направлении к вертикальному валу 5 от внутренней стороны валка 4. В результате как подшипник качения 16А, так и подшипник качения 16В по оси размещаются внутри относительно результирующего усилия F_g, воздействующего на валок 4. Ось 6 валка также снабжена фланцем 16С, служащим опорной в осевом направлении поверхностью для подшипника.

В варианте выполнения, представленном на фиг.3, ось 6 валка жестко скреплена с валком 4 и снабжена фланцем 16С, служащим опорной в осевом направлении поверхностью для подшипника.

Предпочтительный вариант выполнения изобретения представлен на фиг.4. В этом варианте каждая ось 6 валка связана с вертикальным валом 5 шарнирным соединением 7, имеющим центр 7а поворота, что дает возможность свободного вращения валка вверх и вниз в плоскости, в которой лежит осевая линия оси валка. В результате гироскопический момент будет вносить вклад в измельчающее усилие F_g, воздействующее на дисперсный материал. Как и на фиг.3, ось валка также жестко скреплена с валком 4, так что она поворачивается вместе с ним, внося вклад в измельчающее усилие, создаваемый гироскопическим моментом. Если смотреть в вертикальной плоскости, центр 7а поворота шарнирного соединения 7 расположен также ниже горизонтальной плоскости, в которой лежит центр 8 масс валка 4, оси 6 валка и связанной с нею части шарнира, так что центробежная сила, действующая при работе мельницы на валок 4, ось 6 валка и связанную с нею часть шарнира, также будет создавать вращательный момент относительно шарнира 7 и, следовательно, направленную вниз составляющую измельчающего усилия F_g.

Изобретение относится к валковой мельнице для измельчения дисперсного материала, такого как исходное цементное сырье, цементный клинкер, уголь и другие подобные материалы. Мельница содержит горизонтальный размольный стол и группу валков, установленных с возможностью вращения вокруг вертикального вала. Группа включает несколько валков, выполненных с возможностью вращения вокруг соответствующих осей валка и связанных через подшипник валка и ось валка с вертикальным валом. Группа валков выполнена с возможностью взаимодействования с размольным столом для прикладывания давления к дисперсному материалу. Каждый подшипник валка на всей своей осевой протяженности расположен по оси радиально в направлении к вертикальному валу, внутри относительно места приложения результирующего усилия, воздействующего при работе из зоны размола на соответствующий валок. Каждая ось валка связана с вертикальным валом шарнирным соединением с центром поворота, дающим возможность свободного дугообразного движения вверх и вниз в плоскости, в которой лежит осевая линия оси валка. Обеспечивается снижение нагрузки на весь подшипник, воздействующей при работе из зоны размола на валок. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Валковая мельница (1) для измельчения дисперсного материала, такого как исходное цементное сырье, цементный клинкер, уголь и другие подобные материалы, содержащая, по существу, горизонтальный размольный стол (3) и группу валков, установленных с возможностью вращения вокруг вертикального вала (5), причем эта группа включает несколько валков (4), выполненных с возможностью вращения вокруг соответствующих осей валка и связанных через подшипник (16) валка и ось (6) валка с вертикальным валом (5), и эта группа валков (4) выполнена с возможностью взаимодействования с размольным столом (3) для прикладывания давления к дисперсному материалу, отличающаяся тем, что каждый подшипник (16) валка на всей своей осевой протяженности расположен по оси радиально в направлении к вертикальному валу (5), внутри относительно места приложения результирующего усилия, воздействующего при работе из зоны размола на соответствующий валок, причем каждая ось (6) валка связана с вертикальным валом (5) шарнирным соединением (7) с центром (7а) поворота, дающим возможность свободного дугообразного движения вверх и вниз в плоскости, в которой лежит осевая линия оси валка.

2. Валковая мельница по п.1, отличающаяся тем, что подшипник (16) валка выполнен в виде корпуса (9) подшипника, содержащего, по меньшей мере, два подшипника качения (16А, 16В).

3. Валковая мельница по п.2, отличающаяся тем, что подшипник (16) валка содержит осевую опору (16С).

4. Валковая мельница по п.1, отличающаяся тем, что центр (7а) поворота шарнирного соединения (7) в вертикальной плоскости расположен ниже горизонтальной плоскости, в которой лежат центр (8) масс валка (4), оси (6) валка и связанной с ней части шарнирного соединения.

5. Валковая мельница по п.4, отличающаяся тем, что ось (6) валка жестко скреплена с валком (4).

6. Валковая мельница по п.1, отличающаяся тем, что ось (6) валка для каждого валка (4) проходит в основном горизонтально.

7. Валковая мельница по п.1, отличающаяся тем, что ось (6) валка для каждого валка (4) имеет наклон к горизонтальному уровню, составляющий от 0 до 45°.

8. Валковая мельница по п.1, отличающаяся тем, что каждый подшипник (16) валка расположен между соответствующим валком (4) и вертикальным валом (5).