圓錐形的衝擊式磨機的製作方法

2023-12-01 00:03:41

專利名稱：圓錐形的衝擊式磨機的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於使固體破碎的設備。更具體地，本發明涉及圓錐形的衝擊式磨機。
現有技術用於提供顆粒固體的破碎的設備是本領域周知的。在研磨機領域己知的很多不同磨碎設備中，球磨機、棒磨機、衝擊式磨機和噴射式磨機最常被使用。這之中，僅僅噴射式磨機不依賴於顆粒固體和另一表面之間的相互作用來完成顆粒的碎裂。噴射式磨機通過對使用液壓加速到高速的工作流體和加速文氏噴嘴的利用來完成破碎。顆粒與目標(例如偏斜表面)或者與腔中的其他移動顆粒碰撞，導致尺寸縮減。噴射磨碎的顆粒的操作速度一般在150至lj 300米每秒的範圍。儘管有效，但是噴射式磨機不能控制破碎程度。這經常導致產生過量百分比的尺寸不足顆粒。另一方面，衝擊式磨機依賴於離心力，其中顆粒破碎是通過被約束在外圍空間中的環形加速顆粒與固定外周壁之間的衝擊實現的。同樣，儘管對粒徑分布的控制得到了改進，並且與噴射式磨機相比該控制是可以被操控的，但是衝擊式磨機破碎的產物的粒徑範圍是由設備尺寸和其他操作參數確定的。衝擊式磨機設計中主要的進步是通過德國專利公開2353907中所公開的設計類型來提供的。該衝擊式磨機包括承載轉子的基座部分，所述轉子安裝在具有向上對準的柱形壁部分的支承殼中，所述柱形壁部分與旋轉軸同軸，以及包圍所述轉子限定一圓錐形研磨路徑的磨機外殼。具有這種設計的磨機包括向下對準的柱形軸環，所述軸環可以在柱形壁部分中軸向位移，並且可以被軸向調整來調整轉子和研磨路徑之間的研磨間隙。這種設計的實施例在歐洲專利0 787 528中給出。該專利的發明在於以簡單方式從基座部分拆除磨機外殼的能力。儘管具有圓錐形狀、允許向下對準的柱形軸環軸向位移從而可以調整研磨間隙的衝擊式磨機代表本領域的主要進步，但是仍舊可以通過迄今尚未提出的進一步設計改進來改善那些設計。
當用於彈性顆粒(例如橡膠)的破碎時，衝擊式磨機通常操作在低溫溫度 (cryogenic temperature)下，使用低溫流體(cryogenic fluid)，以便為原本彈性的顆粒進 行可行有效的破碎。 一般來說，使用諸如液氮的低溫流體來使這樣的彈性固體顆粒變脆。 考慮到冰凍的顆粒獲得的低溫溫度比磨機的環境溫度低得多的事實，該溫度梯度導致顆粒 的快速升溫。結果，很明顯衝擊式磨機或任何其他磨機中的最多破碎應當在顆粒冰凍之後 立刻開始。然而，包括前述圓錐形設計的衝擊式磨機要求顆粒在破碎開始前朝周圍向外移 動。在該期間，顆粒的溫度增加，降低了破碎的有效性。與一般的破碎磨機或者特別是上面描述類型的圓錐磨機相關聯的另一問題在 於不能夠更改衝擊式磨機的物理配置來針對各種材料的具體粒徑要求進行調整。 —般使用三種權宜之計來改變初始大小固定的彈性固體的粒徑。在改變粒徑時採用的第一種權宜之計是通過與例如液氮的低溫流體接觸而將 彈性固體顆粒冰凍至晶態來改變給料(feedstock)的溫度。顆粒可達到的最冷溫度受限於 低溫流體的溫度。控制顆粒溫度的裝置用來調整遞送到彈性固體顆粒的低溫流體的量。改變產物粒徑的第二種權宜之計是更改轉子的周速度(peripheral speed)。鑑 於衝擊式磨機設計的物理限制，這通常是困難或者不實際的。更改粒徑的第三種權宜之計是改變衝擊部件之間的研磨間隙。 一般來說，該步 驟要求改進的轉子配置。與更改轉子配置來實現對期望的產物粒徑改變相關聯的問題在於替換衝擊式 磨機的磨損或損壞部分的易行性。因為在替換任何機械設備零部件的情況下，問題與要替 換的零部件的尺寸和複雜性成比例地放大。與衝擊式磨機相關聯的另一問題在於用於實現轉子旋轉所進行的動力傳動 (powertransmission)。當前的設計採用多個傳動帶或齒輪動力傳動裝置，這一般伴隨著 不可接受的噪聲水平。該問題的必然結果是，如果降低動力傳動速度來降低過度噪聲，則 降低了轉子的速度，從而破碎結果是不可接受的。因此，很明顯，並未伴隨有不可接受的 聲噪的改進的動力傳動方法對於衝擊式磨機改進的操作是至關重要的。

發明內容
現在已經開發了一種新的衝擊式磨機，其解決現有技術中與圓錐形衝擊式可調 整間隙破碎磨機相關聯的問題。
本發明的衝擊式磨機提供用於在比迄今可獲得溫度低的低溫溫度起始其中固 體顆粒破碎的裝置。S卩，本發明的衝擊式磨機中的破碎是在甚至早於顆粒到達形成於轉子 和固定磨機外殼之間的研磨路徑的向衝擊式磨機引入固體顆粒的時間點利用最低的顆粒 溫度起始的。因此，破碎效率最大化。根據本發明，提供了一種衝擊式磨機，所述衝擊式磨機包括其上設置有轉子的 基座部分，所述轉子可旋轉地安裝在支承殼中。所述圓錐形轉子具有向上對準的與旋轉軸 同軸的圓錐形表面部分。多個衝擊刀被安裝在所述圓錐形表面上。所述衝擊式磨機配備有 磨機外殼，圓錐形軌道組件位於所述磨機外殼中，所述圓錐形軌道組件圍繞所述轉子。所 述磨機外殼具有向下對準的柱形軸環，所述柱形軸環可以被軸向調整以設置所述轉子與所 述研磨軌道組件之間的研磨間隙，所述轉子的頂面配備有多個衝擊刀，所述多個衝擊刀與 設置在所述磨機外殼的頂部內表面上的多個固定衝擊刀互補。本發明的衝擊式磨機還解決了不同大小和等級的選定固體的破碎可調性問題。 該問題是通過提供分段的內部圓錐形研磨軌道段來解決的，所述內部圓錐形研磨軌道段配 備有可變的衝擊刀配置。該方案還解決了維護和替換問題。根據本發明的該實施方案，提供了一種衝擊式磨機，其中，基座部分被設置在 轉子下方，所述轉子可旋轉地安裝在支承殼中。所述圓錐形轉子具有向上對準的與旋轉軸 同軸的圓錐形表面部分。多個衝擊刀被安裝在所述圓錐形表面上。所述衝擊式磨機配備有 支持圓錐形研磨軌道組件的外部磨機外殼，所述圓錐形研磨軌道組件圍繞所述轉子。所述 磨機外殼具有向下對準的柱形軸環，所述柱形軸環可以被軸向調整以設置所述轉子與所述 研磨軌道組件之間的研磨間隙，其中，所述磨機外殼是由分離的圓錐段形成。由分離的圓錐段構成的內部研磨軌道組件通過一系列互鎖平截頭錐體提供交 替齒配置的選擇。每個錐體組件配置被選擇，以匹配特定給料特性或期望的破碎的最終產 品。研磨軌道組件的每個選擇可以增加或降低以旋轉刀的任意圓周速度進行衝擊的數目， 由此提供操作參數矩陣。圓錐形研磨軌道組件的形狀和角度的變化改變顆粒方向，並提供 額外的顆粒間碰撞。本發明的工效特徵允許替換磨損或損壞的平截頭圓錐體，而無需替換 整個研磨軌道組件。本發明的衝擊式磨機還解決這樣的問題，即進行有效動力傳動而沒有伴隨的噪 聲汙染。根據本發明的另一實施方案， 一種衝擊式磨機配備有其上設置有轉子的基座部 分，所述轉子可旋轉地安裝在支承殼中。所述圓錐形轉子具有向上對準的與旋轉軸同軸的 圓錐形表面部分。多個衝擊刀被安裝在所述圓錐形表面上。所述衝擊式磨機配備有支持圓 錐形研磨軌道組件的外部磨機外殼，所述圓錐形研磨軌道組件圍繞所述轉子。所述磨機外 殼具有向下對準的柱形軸環，所述柱形軸環可以被軸向調整以設置所述轉子與所述研磨軌道組件之間的研磨間隙。為了減輕當高速工作時帶的滑動和過度噪聲，所述衝擊式磨機的 轉子軸配備有齒型驅動輪，其中所述轉子是由與所述齒型驅動輪適應的、與動力源連通的 同步齒型帶旋轉的。


通過參照附圖，可以更好地理解本發明，在附圖中
圖1是本發明的衝擊式磨機的軸向截面圖；圖2是衝擊式磨機的部分的軸向截面圖，展示其中的給料引入；
圖3是設置在衝擊式磨機上殼段頂部和轉子頂部的衝擊刀(impact knife)的平 面圖；圖4a、4b和4c是圖3所示具有交替式配置的旋轉和固定衝擊刀陣列的平面圖；
圖5a、 5b和5c是沿圖4a和4b的平面A-A所取的橫截面圖，展示三把衝擊 刀的設計；圖6是衝擊式磨機的外同心研磨軌道的轉子的實施方案的截面圖；
圖7是示出典型的互連研磨軌道的對準的截面圖；
圖8是用於旋轉衝擊式磨機的轉子的傳動裝置的示意圖表示；以及
圖9是在向衝擊式磨機的動力傳動中利用的同步帶和與所述帶連通的齒型驅 動輪的等距視圖。
具體實施例方式衝擊式磨機100包括三個殼段下基座部分段la、中殼段lb和上殼段lc。下 基座部分段la承載支承殼2，轉子3可旋轉地安裝於所述支承殼2中。中殼段lb同心嵌套 7在下殼段la中，並為上殼段lc提供同心垂直對準。提供多個螺栓8用於兩個殼段的可拆 卸連接。上殼段lc為圓錐形研磨軌道組件5提供同心錐形嵌套。圓錐形研磨軌道組件5 在其下端6被穩固地連接到上殼段lc。轉子3由馬達34藉助於在轉子軸下端提供的帶32 和輪4驅動。上殼段lc包括圓錐形研磨軌道組件5。研磨軌道組件5具有截錐形狀。研磨軌 道組件5圍繞轉子3，從而在固定到轉子3的研磨刀3a與研磨軌道組件5之間形成研磨間 隙S。上殼段lc還包括向下對準的柱形軸環11，所述柱形軸環11可以在中殼段lb內軸向 位移。柱形軸環11形成上殼段lc的一體部件。在柱形軸環11的上端配備有向外對準的凸 緣12。多個間隔塊14被設置在凸緣12和另外的凸緣13之間，所述凸緣13被設置在中殼 段lb的上端。因此，間隔塊14限定了凸緣12和13之間的軸向設置。因此，間隔塊14 限定了研磨間隙S的寬度。這樣，該寬度是可調的。 一旦期望的研磨間隙S被設定，上殼 段lc通過多個螺栓15穩固地固定到中殼段lb。上殼段lc和研磨軌道組件5與轉子軸A同 軸設置。
7
低溫冷凍的給料18通過由上殼段lc的頂部16限定的路徑經由入口 20進入衝 擊式磨機IOO，所述路徑使得給料18到達在上殼段lc和轉子3之間的曲徑式水平空間40。 給料18通過離心力經由上殼段lc的頂部16的內殼表面和轉子3的頂部17限定的路徑移 動到由間隙S限定的外圍空間。給料18在進入水平空間40時處於最低溫度。因此，連接 到轉子3的頂部17的衝擊刀19以及設置在上殼段lc的頂部16的內外殼表面上的固定衝 擊刀21立即使給料18破碎，而在現有技術的實施方案中，是在沒有多個衝擊刀19和21 的情況下使給料18在較晚時刻開始經受破碎處理。在優選實施方案中，如圖所示，衝擊刀19和21在轉子3的頂部17和上殼段 k的頂部16的內殼表面上在徑向方向上從軸向軸A向外設置到周邊。優選的是提供3至 7個刀徑向輻射部分(mdii)。在一個具體的優選實施方案中，以5個等角徑向輻射部分、 相互隔開72。的方式，衝擊刀21被徑向定位在上殼段lc的內殼表面上，而衝擊刀19被 定位在轉子3的頂部17上。然而，還可以利用更多個衝擊刀，例如6個刀徑向輻射部分、 隔開60° ，或者7個刀徑向輻射部分、隔開51.43° 。另外，可以類似地利用更少個衝擊 刀，例如，三個刀徑向輻射部分、隔開120° 。在優選實施方案中，分別設置在上殼段lc的頂部16的內殼表面和轉子3的頂 部17上的衝擊刀21和19是相同的。它們的形狀可以是本領域己知的任何方便的形狀。 例如，可以利用T形21b或1%、彎曲T形21a或19a或者直角邊形21c或19c。衝擊刀 21和19還可以具有尖形尖端以最大化衝擊效率。所述尖形可以是任意銳角23。在附圖中 例如圖示了 30°角。衝擊刀19被緊固到轉子3的頂部17，而衝擊刀21被緊固到上殼段 lc的頂部16的內殼表面。冷凍的給料18通過提供在上殼段lc頂部16內殼表面中央的固定漏鬥24充入 磨機100。給料18立即遇到轉子3的頂部17，並被徑向和切向加速。在該徑向和切向移 動中，給料18遇到多個固定和旋轉的衝擊刀21和19。旋轉刀產生的衝擊在給料18擾亂 流型時粉碎一些徑向加速的給料18，從而產生朝向固定刀的湍流的(turbulent)徑向與切 向固體顆粒流。在用標號40標示的上述空間內的衝擊之後，給料18繼續其朝向安裝在轉 子3的外緣上的一系列旋轉刀3的湍流的徑向與切向移動。這些衝擊增加了切向釋放速度， 因為給料18在體積受間隙S控制的圓錐形研磨路徑10內經受了最終粒徑的縮小。在優選實施方案中，圓錐形衝擊式磨機IOO使用由分離的圓錐段形成的圓錐形 研磨軌道組件。這種設計上的進步允許一系列配對的互鎖平截頭錐體改變磨機100內的研 磨軌道樣式。在本實施方案中，每個圓錐形研磨軌道組件段5被選擇來匹配特定給料或期 望的最終產品。每個組件段5配備有交替的衝擊刀配置，該配置提供了增加或減小給料18 所承受的衝擊數目的能力。此外，圓錐組件段5的衝擊表面的形狀和角度的調整還允許改 變給料顆粒的方向。磨機100的該優選實施方案的另一優點是經濟。替換磨損或損壞的圓錐段，而不需要替換整個圓錐組件，降低了維護成本。可以通過本領域已知的任何連接方法來進行圓錐形研磨軌道組件段5的互連。 一種這樣的優選設計利用鍵互鎖，如圖7中所示。這裡，段26與27的互補形狀產生互鎖 組件。特別地，段26與27是互鎖配對的平截頭錐體。在該優選實施方案中，衝擊式磨機100被分成多個段。附示了典型設計， 三個段上段26、中段27和下段28，其中研磨軌道組件被固定設置在其下端6。這種配 置允許通過增加或減少間隔塊14來對研磨間隙進行外部調整。在本發明的另一實施方案中，衝擊式磨機100包括傳動裝置，所述動力傳動裝 置以比迄今可獲得的噪聲水平低的噪聲水平提供直接動力傳動。在針對本發明的磨機100 的傳動裝置的典型設計中，與傳動裝置相關聯的噪聲減小了高達約20dbA。為了在不對傳 動產生不利影響的情況下提供該減小的噪聲水平，轉子3上與齒型驅動輪4適應的同步齒 型帶32實現轉子3的旋轉。帶32與諸如引擎34的動力源連通，所述動力源使以輪30處 為終端的軸35旋轉，所述輪30與輪4相同。在優選實施方案中，帶32配備有多個螺旋 凹槽33，所述螺旋凹槽33嚙合輪4與30上的螺旋齒31。人字形設計允許螺旋齒31逐漸 嚙合齒，而不是一次直接嚙合齒的全部。此外，這種設計使得驅動帶自循其道，這樣則不 需要帶凸緣的輪。在操作中，可以是引擎34的動力源使與其連接的軸35轉動。軸35與輪30 配合，所述輪30與輪4相同。帶32在輪4與30之間進行傳送，使轉子3旋轉。帶32與 輪4和30之間基本上所有的接觸都通過輪的齒31與帶32的槽33的嚙合而發生，這顯著 減少噪聲的生成。提供上面的實施方案來說明本發明的範圍和精神。這些實施方案將使本領域技 術人員清楚其他實施方案。這些其他實施方案落入本發明的設想內。因此，本發明應當僅 受所附權利要求書的限制。
權利要求
1.一種衝擊式磨機，包括其上設置有轉子的基座部分，所述轉子可旋轉地安裝在支承殼中，所述轉子具有向上對準的與旋轉軸同軸的圓錐形表面部分，所述衝擊式磨機配備有磨機外殼，圓錐形軌道組件位於所述磨機外殼中，所述圓錐形軌道組件圍繞所述轉子以形成圓錐形研磨路徑，所述磨機外殼具有向下對準的柱形軸環，所述柱形軸環可以被軸向調整以設置所述轉子與所述磨機外殼之間的研磨間隙，所述轉子的頂面配備有多個衝擊刀，所述多個衝擊刀與設置在所述磨機外殼的內殼表面的多個衝擊刀互補。
2. 根據權利要求1所述的衝擊式磨機，其中設置在所述轉子和所述磨機外殼上的衝擊刀具有相同的形狀和大小。
3. 根據權利要求1所述的衝擊式磨機，其中設置在所述轉子的所述頂面和所述磨機外殼的所述內殼表面上的衝擊刀等徑向設置並遠離所述旋轉軸。
4. 根據權利要求3所述的衝擊式磨機，其中存在3到7個衝擊刀徑向輻射部分，所述衝擊刀在所述轉子的頂面和所述磨機外殼的內頂面上等徑向從軸向軸到周邊向外設置。
5. 根據權利要求4所述的衝擊式磨機，其中提供5個衝擊刀徑向輻射部分。
6. 根據權利要求1所述的衝擊式磨機，其中多個衝擊刀被設置在所述轉子的外緣。
7. —種衝擊式磨機，包括其上設置有轉子的基座部分，所述轉子可旋轉地安裝在支承殼中，所述轉子具有向上對準的與旋轉軸同軸的圓錐形表面部分，所述衝擊式磨機配備有磨機外殼，圓錐形研磨軌道組件位於所述磨機外殼中，所述圓錐形研磨軌道組件圍繞所述轉子以形成圓錐形研磨路徑，所述磨機外殼具有向下對準的柱形軸環，所述柱形軸環可以被軸向調整以設置所述轉子與所述磨機外殼之間的研磨間隙，所述圓錐形研磨軌道組件是由分離的圓錐形研磨軌道段形成。
8. 根據權利要求7所述的衝擊式磨機，其中所述分離的圓錐段互鎖以形成研磨軌道組件。
9. 根據權利要求8所述的衝擊式磨機，其中所述分離的圓錐段是互鎖配對的平截頭錐體。
10. 根據權利要求7所述的衝擊式磨機，其中所述圓錐形研磨軌道段的每個都配備有交替的衝擊刀配置。
11. 根據權利要求7所述的衝擊式磨機，其中提供了三個分離的圓錐形研磨軌道段。
12. —種衝擊式磨機，包括其上設置有轉子的基座部分，所述轉子可旋轉地安裝在支承殼中，所述轉子具有向上對準的與旋轉軸同軸的圓錐形表面部分，所述衝擊式磨機配備有磨機外殼，圓錐形軌道組件位於所述磨機外殼中，所述圓錐形軌道組件圍繞所述轉子以形成圓錐形研磨路徑，所述磨機外殼具有向下對準的柱形軸環，所述柱形軸環可以被軸向調整以設置所述轉子與所述磨機外殼之間的研磨間隙，所述轉子配備有軸，所述軸配備有齒型驅動輪，其中所述轉子是由與所述齒型驅動輪適應的同步齒型帶旋轉的，所述帶與動力源連通。
13. 根據權利要求12所述的衝擊式磨機，其中所述同步帶配備有螺旋槽，所述螺旋槽與所述具有螺旋斜齒的齒型輪以及連接到所述動力源的相同的第二輪相適應。
14. 根據權利要求13所述的衝擊式磨機，其中所述帶上的所述螺旋槽和所述螺旋斜齒是人字形的。
全文摘要
一種衝擊式磨機，包括其上設置有轉子的基座部分，所述轉子可旋轉地安裝在支承殼中，所述轉子具有向上對準的與旋轉軸同軸的圓柱形表面部分。所述衝擊式磨機配備有磨機外殼，圓錐形軌道組件位於所述磨機外殼中，所述圓錐形軌道組件圍繞所述轉子以形成圓錐形研磨路徑。所述磨機外殼配備有向下對準的柱形軸環，所述柱形軸環可以被軸向調整以設置所述轉子與所述磨機外殼之間的研磨間隙。所述轉子配備有多個衝擊刀，所述多個衝擊刀與設置在所述磨機外殼的內部頂面的多個衝擊刀互補。此外，所述衝擊式磨機可以由分離的圓錐段形成。最後，動力通過與齒型驅動輪適應的同步齒型帶傳輸給所述衝擊式磨機的所述轉子。
文檔編號B02C13/00GK101687196SQ200880016066
公開日2010年3月31日 申請日期2008年3月5日 優先權日2007年4月5日
發明者A·M·查龍, J·費希爾, P·J·瓦茲尼斯 申請人:利哈伊技術股份有限公司