专利名称：辊式粉碎机的制作方法
技术领域：
本发明涉及垂直辊式粉碎机的多种改进。更详细地说，本发明涉及一种辊式粉碎机，它由于使得辊式粉碎机的粉碎表面匹配最佳化而具有高粉碎效率。
背景技术：
在辊式粉碎机中，例如煤的硬原材料被输入粉碎辊和粉碎台的基本水平的上表面之间，该台围绕垂直轴线旋转。原材料通过在粉碎台和可旋转粉碎辊之间加压进行粉碎。在例如美国专利No.4,234,132所示的传统辊式粉碎机中，粉碎表面，即粉碎台上表面和辊周边表面的横截面形状是平的。在例如美国专利No.3,366,338所示的另一种传统辊式粉碎机中，辊的周边横截面形状是弧形的，并且在粉碎台内提供具有大致相同横截面构形的环形沟槽。
当原材料在粉碎台和可旋转辊之间形成的间隙内进行粉碎时，粉碎构件的形状影响着粉碎效率和总的操作特性，例如该粉碎机的振动水平或功率消耗。因此，已经提出上文提及的粉碎表面横截面构形的种种不同变型。
美国专利No.4,606,506披露一种辊式粉碎机，它具有沿径向安排在该系统外侧的弧形粉碎表面以及在其内侧的平粉碎表面横截面，即圆锥表面。这种结构的用途是通过避免粗磨(也就是说该系统内侧)的高度磨损而导致辊的均匀磨损。日本专利发布No.2026647A2披露一种辊式破碎设备，它通过安排辊和旋转台具有几乎相同的构形来提供改善的破碎效率，所述构形由两个具有不同曲率半径的圆弧组成。
美国专利No.4,611,765表示一种在粉碎辊的粉碎表面上具有至少一环形凹槽的辊式粉碎机。该系统的特征还有在粉碎辊和粉碎台之间的间隙具有朝粉碎台外侧逐渐缩小的楔状横截形状。该狭窄间隙防止材料从粉碎区域过早地逸出。
由于粉碎表面的不均匀磨损，它们的外部可能相对于更靠近粉碎台中心布置的区域突出。美国专利No.5,518,192提出一种辊式粉碎机，在其中粉碎辊粉碎表面的外部被倒角度以便避免形成突出区域并确保已粉碎产物流畅地排至粉碎台外侧。
粉碎表面构形的所述变型总的消除大多数传统辊式粉碎机中的某些缺陷，但仍然需要改善总体系统性能的简单粉碎表面。
发明内容
本发明的目的为提供一种具有简单粉碎表面的高性能辊式粉碎机。
更详细地说，本发明的目的是提供一种辊式粉碎机，它在旋转粉碎台和可旋转辊处具有确保有效粉碎的粉碎表面。
本发明的另一目的是提供一种辊式粉碎机，它在旋转粉碎台和多个可旋转辊处具有多个确保该辊式粉碎机经济和可靠地工作的粉碎表面。
为了达到本发明的这些和其它目的，提供一种辊式粉碎机，它包括底座；粉碎台，它具有基本水平的上表面，该台支承贴靠该底座并布置成围绕在该粉碎台上表面的中心点处与其相交的垂直轴线旋转；环形沟槽，它在该粉碎台上表面上形成，并邻近该台的外周边；至少一辊轴，它枢转地安装在该底座上而且相对于水平方向朝着该中心点以角度α接近该台，从而具有布置在该台上方的端部；粉碎辊，它可旋转地支承贴靠该至少一辊轴的端部；以及用来朝该环形沟槽压迫该粉碎辊的装置，其中引入可旋转粉碎台的原材料通过在该环形沟槽和该至少一粉碎辊之间加压而粉碎，而且其中该粉碎辊的外周边表面具有平滑和总体弧形的横截面，并且在其中央部分具有至少一基本平坦的区段。
通常知道，传统的同心圆粉碎表面构形易遭受表面不均匀磨损。本发明建立在下述基础之上惊奇地观察到，上文提及的粉碎表面特征以一种粉碎表面构形中特别有利。本辊式粉碎机设计的总体概念是在典型施加载荷期间使得大部分碾碎表面相互接触。这通过使粉碎表面构形尽可能地良好匹配来达到。此外，已经发现，可优化粉碎表面的某些明显微小的细节，以便改进该辊式粉碎机的效率和耐久性。
已经发现，在辊周边表面中央部分内的基本平坦区段的宽度应该构成该周边表面的适当部分。该平坦区段的宽度宁可在该辊轴向厚度的大约20％和大约60％之间，在大约25％和40％之间更加适合，这主要取决于要被粉碎的材料特性。例如，在粉碎煤时，已经证实该宽度为辊轴向厚度的30％是适当的。
该平坦区段应该设置在邻近辊中心平面处，即邻近在离其内、外轴向平面相等距离处与辊轴线垂直的平面。然而，根据本发明优选实施例，该平坦区段被设置成与外轴向表面相比更加接近辊的内轴向表面，即朝向粉碎台中心的表面。因此，根据该优选实施例，该基本平坦区段从该辊的中心平面朝粉碎台中心延伸距离W1，并从该处朝该粉碎台外边缘延伸距离W2，借此W1大于W2。
在总体圆形构形内的平坦区段形成该圆形的弦。改变这个一定长度的弦必然导致它的方向变化。相应地，根据本发明优选实施例，该平坦区段不是平行于辊轴线，而是更加水平一些。通常，该辊的轴线以通常为大约15°的角度α朝粉碎台倾斜。该平坦区段的方向最好比辊的轴线更加接近水平方向。最好是，该平坦区段与辊轴线方向形成角度β，β在0°和α之间，在大约2°和大约6°之间更加适合，最好为大约4°。
上文描述的平坦区段最佳方向的优点取决于粉碎表面之间所形成间隙的所得最佳形状。已粉碎材料的径向流动在该间隙的加宽中央部分内减慢，因而有足够的时间用于该材料的完全碾碎。然而，在辊周边表面中央部分内不形成显著的沟槽，因此载荷均匀地分布在整个表面上，结果是有助于碾碎。而且，由于粉碎表面平滑，材料运动稳定，于是该表面不易非规则磨耗和破损。平坦区段的正确角度对于提供材料通过该间隙稳定流动来说也是重要的。
粉碎台顶表面外缘部分内的环形沟槽具有总体圆弧横截面的构形。该沟槽和辊的构形限定在粉碎表面之间的间隙形状。根据本发明优选实施例，该沟槽的横截面构形在该沟槽径向内部内具有第一曲率半径并在该沟槽径向外部内具有第二曲率半径，而且第一曲率半径小于第二曲率半径。
具有上文提及构形的沟槽和设置平坦区段的辊构形共同限定间隙，该间隙具有在其径向内部的最小高度以及在其径向外部的另一局部最小高度。已经证明，这一形状对于有效碾碎以及表面的较小和均匀磨损来说是特别有利的。该间隙的外部最小高度最好只是稍小于间隙中央部分的最小高度。内部中最好是最狭窄位置的间隙高度通常至多为其最大值的大约50％。
由于此辊具有所述构形，使其骑跨在环形沟槽内的材料上而不是类似半径破碎表面的那样被迫犁入材料的总深度。由犁入操作消耗的能量是浪费掉的并且与实际破碎无关。新结构减少了这种能量浪费并允许材料以较小阻力进入破碎区。这消耗较少的旋转台可用功率，因而更加有效。
下面结合附图，参见下文详细描述的目前优选但不过是做说明的本发明实施例，以便更加全面地理解上文简述以及本发明的进一步目的、特征和优点，附图中图1是示意的局部剖视图，它表示具有弧形粉碎表面构形的传统辊式粉碎机的辊和粉碎台。
图2也是示意的局部剖视图，它表示根据本发明优选实施例的辊和在粉碎台内设置的沟槽的粉碎表面。
具体实施例方式
图1示意地表示对于理解本发明来说必不可少的传统辊式粉碎机零件。例如能在从属应用背景部分中涉及的现有技术发布中可以发现垂直辊式粉碎机结构和操作的更加完全的描述。
在辊式粉碎机中，煤或其它硬原材料被引导到在抗磨材料制成的粉碎台4内的顶表面6中心部分。粉碎台4支承贴靠底座(未表示)，并被安排成围绕垂直轴线8旋转。除了邻近其外周边处形成环形沟槽10之外，顶表面6是总体水平的。
在接近粉碎台4的底座上，相对于朝向台中心位置16的水平方向以角度α安装至少一辊轴14。辊2被可旋转地支承并贴靠在台4上方的轴14端部。辊2由包括绕枢轴转动轴18和加压装置20的组件支承，所述加压装置也就是允许辊垂直运动并用受控制力朝环形沟槽10压迫该辊的弹簧或者液压机构。
原材料借助于离心力沿径向向外运动到粉碎台4上的环形沟槽中。或者通常几个辊2降入沟槽10以便粉碎原材料。在已经沿径向通过沟槽10之后，已粉碎原材料继续朝空气口12运动，并在那里被吹胀以便进一步处理。通常煤粉碎机包括在图1中未表示的煤分级器，煤的细粒部分从此处排出该系统，而粗粒部分被重新引导到粉碎台4。
图2示意地描绘出根据本发明优选实施例的辊2以及在粉碎台4内设置沟槽10的粉碎表面横截面构形。
辊2的粉碎表面横截面构形总体呈弧形，但在其中央部分具有平坦区段24。因此，该构形包括在位置A和D之间的引导区22、在位置D和E之间的主平坦区段24以及在位置E和H之间的尾随区26。根据图2所示的本发明优选实施例，引导区22包括两个分别在位置A和B以及C和D之间的弧，以及在这些弧之间即在位置B和C之间的切线部分。相应地，尾随区26包括两个分别在位置E和F以及G和H之间的弧，以及在这些弧即在位置F和G之间的切线部分。
平坦区段24布置在辊中心平面28的两侧。中心平面28与辊轴线垂直，并且分别离开该辊的内、外表面32、34相同距离。根据本发明优选实施例，平坦区段24从中心平面28朝该辊内表面32稍微偏移。因此，平台24包括内段和外段，所述内段即为从中心平面28朝向粉碎台中心配置的区段，因而外段为朝该台周边部分配置的区段。内段宽度W1通常稍大于外段宽度W2。比值W1/W2最好在大约1.2和大约3之间。
横截面构形平坦区段24的方向36最好不与中心平面28的法线38(辊2的轴线)平行，而是最好与法线38形成大约2°和大约6°之间的角度β。
在中央平坦区段24分别和辊内、外表面32、34之间，即分别在位置B和C以及F和H之间的切线段，相对于该辊相应表面的延长线最好布置在大约30°和大约50°之间的角度上，大约40°最为适宜。
环形沟槽10的横截面形状总体呈弧形。然而，在使用具有本发明构形的辊时，如果在靠近台4中心部分的横截面曲率半径稍小于外部的曲率半径，其结果会对提高辗碎效率有利。因此，根据该本发明优选实施例，沟槽10的横截面构形由两个分别在径向内、外部分中具有曲率半径γ1和γ2的圆弧构成，借此第一曲率半径γ1小于第二曲率半径γ2。最好是，具有不同曲率半径的弧围绕沟槽10的最低位置平滑地相互连接。
在辊2的粉碎表面和沟槽10之间形成高度几乎不变的间隙40。该高度由加压装置20控制，因而取决于在系统内的煤数量。由于该匹配良好的粉碎表面，辊的载荷均匀地分配在大的面积上，从而导致辊2和沟槽10的低而均匀的磨损。由于该粉碎表面的平滑形状，材料稳定地通过间隙40，因此有害振动的危险和辊式粉碎机的过载减至最小程度。
然而已经证明，重要的是间隙40的高度不是完全不变而是最好具有至少两个最小位置x和y。第一最小位置x位于主平坦区段24的径向内侧，通常靠近图2中的位置B和C。而第二最小位置y位于主平坦区段24的径向外侧，通常靠近位置E。
在最小位置x和y之间形成中央空位42，其中间隙40比其周围段稍高。中央空位42使通过粉碎表面之间间隙40的材料流速减慢。因此材料在其中保持足够的时间以便被有效地粉碎。在第一最小位置x处最大颗粒被压碎。第二最小位置y防止煤过早地从空位42朝空气口12逸出。
在本发明已通过实例并结合目前被认为是优选实施例进行描述的同时，应该理解，本发明不受已披露实施例限制，而是要覆盖包含在所附权利要求限定的本发明范围内的特征和若干其它应用的各种组合和变型。
权利要求
1.一种辊式粉碎机，其包括底座；粉碎台，它具有基本水平的上表面，所述台支承贴靠所述底座并布置成围绕在所述上表面的中心处与其相交的垂直轴线旋转；环形沟槽，它在所述粉碎台上表面上形成，并邻近所述台的外周边；至少一辊轴，它枢转地安装在所述底座上而且相对于水平方向朝着所述中心点以角度α接近所述台，并具有布置在所述台上方的端部；粉碎辊，它可旋转地支承贴靠所述至少一辊轴的所述端部；以及用来朝所述环形沟槽压迫所述粉碎辊的装置，其中被引入所述可旋转粉碎台的原材料通过在所述环形沟槽和所述至少一粉碎辊之间加压来粉碎，其中，所述粉碎辊的外周边表面具有平滑和总体弧形的横截面，并且在其中央部分具有至少一基本平坦的区段。
2.如权利要求1所述的辊式粉碎机，其特征在于，所述基本平坦区段的宽度在所述辊轴向宽度的大约20％和大约60％之间。
3.如权利要求2所述的辊式粉碎机，其特征在于，所述基本平坦区段的宽度在所述辊轴向宽度的大约25％和大约40％之间。
4.如权利要求1所述的辊式粉碎机，其特征在于，所述基本平坦区段从垂直于所述辊轴线的中心平面朝所述粉碎台中心延伸距离W1，并从垂直于所述辊轴线的所述中心平面朝所述粉碎台外边缘延伸距离W2，而W1大于W2。
5.如权利要求1所述的辊式粉碎机，其特征在于，所述基本平坦区段从所述辊轴线方向朝所述水平方向以0°和α之间的角度倾斜。
6.如权利要求1所述的辊式粉碎机，其特征在于，所述基本平坦区段从所述辊轴线方向朝所述水平方向以2°和6°之间的角度倾斜。
7.如权利要求1所述的辊式粉碎机，其特征在于，所述辊的外周边表面横截面包括在所述平坦区段和所述辊的内轴向表面之间的第一切线区段，以及在所述平坦区段和所述辊的外轴向表面之间的第二切线区段。
8.如权利要求7所述的辊式粉碎机，其特征在于，所述第一切线区段与所述内轴向表面形成大约30°和大约50°之间的角度，而所述第二切线区段与所述外轴向表面形成大约30°和大约50°之间的角度。
9.如权利要求1所述的辊式粉碎机，其特征在于，所述沟槽具有弧形横截面构形。
10.如权利要求9所述的辊式粉碎机，其特征在于，所述沟槽的横截面构形在所述沟槽径向内部内具有第一曲率半径并在所述沟槽径向外部内具有第二曲率半径，而所述第一曲率半径小于所述第二曲率半径。
11.如权利要求1所述的辊式粉碎机，其特征在于，所述至少一粉碎辊和所述沟槽形成间隙，所述间隙具有在所述沟槽的径向内部内带有最小高度的横截面形状。
12.如权利要求11所述的辊式粉碎机，其特征在于，所述间隙横截面形状在所述沟槽径向外部内具有局部最小值。
全文摘要
一种辊式粉碎机，它包括底座；粉碎台(4)，它具有基本水平的上表面，该台支承贴靠该底座并布置成围绕在该上表面的中心点处与其相交的垂直轴线(8)旋转；环形沟槽(10)，它在该粉碎台上表面上形成，并邻近该台的外周边；至少一辊轴，它枢转地安装在该底座上而且相对于水平方向朝着该中心点以角度α接近该台，并具有布置在该台上方的端部；粉碎辊(2)，它可旋转地支承贴靠该至少一辊轴的端部；以及用来朝该环形沟槽压迫该粉碎辊的装置。该粉碎辊的外周边表面具有平滑和总体弧形的横截面(24)，并且在其中央部分具有至少一基本平坦的区段。
文档编号B02C15/00GK1638872SQ02813527
公开日2005年7月13日 申请日期2002年4月30日 优先权日2001年5月4日
发明者I·罗宾逊 申请人:福斯特能源公司