Результат интеллектуальной деятельности: РЕШЕТЧАТОЕ УКРЕПЛЕНИЕ РОЛИКОВОГО ПРЕССА, ПОКРЫТОГО ЗАЩИТНОЙ ОБОЛОЧКОЙ, С КОЛЬЦЕВЫМИ ВТУЛКАМИ В ОТВЕРСТИЯХ

Изобретение относится к рабочему вальцу для измельчения под высоким давлением гранулированного размалываемого материала, имеющему укрепление твердыми телами, выступающими из поверхности основной части рабочего вальца.

Согласно Шенерту (Schonert), DE 27 08 053 С3, подобная установка измельчает хрупкие материалы, вдавливая их в так называемые пластинки, применяя нагрузку высокого давления в размольном зазоре, при котором вся структура материала разбивается и тем самым разделяется на большое количество мелких осколков. Измельчение под высоким давлением в размольном зазоре отличается от измельчения с помощью резки или перетирания, происходящего в обычной дробилке, так как это в первую очередь нагрузка при сжатии. Материал, проходящий через размольный зазор, изнашивает рабочие вальцы, так что даже рабочие вальцы, используемые для измельчения под высоким давлением, такие как жернова, подвергаются высокой степени износа. Чтобы минимизировать износ, в DE 100 14 836 А1 предлагается включить в поверхность основной части рабочего вальца твердые тела, выступающие из основной части рабочего вальца. Эти твердые тела служат в первую очередь не в качестве армирования поверхности основной части рабочего вальца, а скорее для структурирования поверхности, так как материал, подлежащий измельчению, собирается на поверхности основной части рабочего вальца в пространствах между твердыми телами. Таким образом, на поверхности основной части рабочего вальца формируется слой определенного материала, подлежащего измельчению, который защищает рабочий валец от нагрузки износа. Поскольку измельчение под высоким давлением это не срезающая нагрузка, а нагрузка высокого давления, которой подвергается измельчающийся материал, рабочие вальцы противоположного вращения работают на одинаковой и противоположной скорости и, по возможности, без относительного скольжения для того, чтобы избежать ненужного и нежелательного истирания твердых тел, выступающих из поверхности основной части рабочего вальца, и для того, чтобы не продолжать разрушение слоя материала, подлежащего измельчению. Этот тип защиты от износа также называется «аутогенная защита от износа», так как слой защиты от износа состоит из определенного материала, подлежащего измельчению.

На практике было показано, что тип данного профиля основной части рабочего вальца влияет на прочность слоя аутогенной защиты от износа. Чем плотнее решетка из выступающих твердых тел, тем прочнее, обычно, слой аутогенной защиты от износа. На практике, для того, чтобы стабилизировать слой защиты от износа, выбирается наиболее плотная решетка. Однако этому противоречит тот факт, что в результате большого количества твердых тел, которые также выступают из слоя защиты от износа, действительная поверхность аутогенного слоя защиты от износа уменьшается. В дополнение к типу решетки и количеству твердых тел на единицу площади важную роль в стабильности образования слоя аутогенной защиты от износа также играет форма твердых тел. Расположение и форма твердых тел на поверхности влияет на формирование прочного слоя аутогенной защиты от износа, особенно при запуске вальцового пресса, у рабочих вальцов которого до сих пор нет защиты от износа либо при измельчении очень сухих материалов, которые соответственно практически не склонны к затвердению в пространствах между твердыми телами и, таким образом, к созданию прочного слоя.

Следующим аспектом в укреплении рабочих вальцов твердыми телами является отделимость твердых тел от поверхности основной части рабочих вальцов, так как даже рабочий валец с аутогенной защитой от износа постепенно повреждается. Вследствие сказанного поверхность основной части рабочих вальцов более не принимает идеально цилиндрическую форму. Ширина и давление зазора вальцового пресса, следовательно, более не могут оптимально контролироваться, в результате чего снижается измельчающая способность рассматриваемого вальцового пресса. Поэтому необходимо чаще подавать материал в размольный зазор вальцового пресса с изношенными рабочими вальцами, чем в вальцовый пресс с неизношенными рабочими вальцами, увеличивая, таким образом, количество вращений размалываемого материала и, следовательно, снижая способность измельчения вальцового пресса.

Для того чтобы привести рабочий валец в исправное состояние, чтобы восстановить измельчающую способность соответствующего вальцового пресса, обычно полностью заменяют поверхность рабочего вальца. Твердые тела удаляют с поверхности, рабочий валец регулируют с помощью механической обработки, таким образом, чтобы он снова имел идеальную цилиндрическую форму, а приемные отверстия для твердых тел на поверхности рабочего вальца соответственно углубляют для вставки новых твердых тел либо твердых тел, которые использовались ранее, но являются пригодными. Несмотря на то что восстановление рабочего вальца для измельчения под высоким давлением является очень трудоемким, этот тип ремонта является экономически целесообразным, так как стоимость материала рабочего вальца и твердых тел очень высока.

Поскольку поверхность основной части рабочего вальца не может быть отрегулирована для цилиндрического формата при наличии твердых тел, то перед регулировкой твердые тела необходимо извлечь. Однако удаление твердых тел с рабочего вальца очень трудоемкий процесс, так как они плотно зафиксированы в основной части рабочего вальца и дополнительно вдавлены в материал рабочего вальца с помощью приложенной нагрузки измельчения под высоким давлением, а также потому, что рабочий валец имеет 50 000 и более отдельных твердых тел.

В немецкой выложенной патентной заявке DE 10 2006 010 042 A1 для более легкого извлечения твердых тел предложено использовать твердые тела с полостью в центре, предназначенной для инструмента для извлечения. В вышеупомянутой выложенной патентной заявке предложена довольно удлиненная форма твердого тела и соответствующая удлиненной форме, узкая по отношению к диаметру твердого тела, полость. Практика показала, что эти удлиненные твердые тела с узкой полостью забиваются материалом, подлежащим измельчению, таким образом, что его потом сложно извлечь, а также, что полость слишком узкая для того, чтобы вставить в нее мощный и прочный инструмент для извлечения. Несмотря на то что инструмент соответствующего размера позволяет извлечение в сложных условиях, в которых заменяются твердые тела, соответствующий инструмент все же слишком чувствителен для долгосрочного использования.

Для того чтобы привести рабочий валец в исправное состояние другим способом, в DE 10 2008 014 809 A1 предлагается с помощью токарного станка сделать в боку рабочего вальца выемки и истереть всю поверхность твердыми телами из металла под нижней частью твердых тел в основной части рабочего вальца. Данный метод, в принципе, может применяться, когда вальцовый пресс установлен на месте самого вальцового пресса, однако этот тип восстановления оборудования требует большего количества материала, на основании чего диаметр рабочего вальца также уменьшается, что в конечном итоге также вредит эффективности измельчения.

Таким образом, целью изобретения является получение рабочего вальца для измельчения гранулированного материала под высоким давлением, который позволяет удалять твердые тела с поверхности основной части, прилагая минимум усилий.

Цель изобретения достигается благодаря тому факту, что как минимум часть профилированного тела имеет проходную полость, которая расширяется в радиальном направлении рабочего вальца, а отношение высоты к ширине твердого тела составляет 1,5 или менее.

Вместо твердых тел, которые обычно используются в известном уровне техники, в изобретении предлагается, чтобы в твердых телах была предусмотрена проходная полость, которая расширяется в радиальном направлении рабочего вальца. Твердые тела не имеют удлиненную форму, но по отношению к диаметру цилиндрической формы огибающей твердого тела имеют высоту, измеренную в радиальном направлении, будучи установленными в поверхность рабочего вальца, которая превышает определенный выше диаметр не более чем на коэффициент 1,5. Патентоспособное твердое тело, таким образом, является более плоским, чем ранее известные твердые тела для укрепления поверхности рабочих вальцов, и позволяет, в зависимости от диаметра, больший внутренний диаметр проходной полости, так что можно использовать значительно более мощный инструмент для удаления твердого тела с поверхности основной части рабочего вальца в зависимости от размера твердого тела. Несмотря на то что отношение диаметра полости к диаметру твердого тела является переменным, как и в удлиненных твердых телах, это происходит только за счет оставшейся толщины стенки, которая оказывается очень маленькой в удлиненных твердых телах и разбивается во время использования. Патентоспособные твердые тела вставляются в поверхность рабочего вальца таким образом, что они входят в соединительный болт, который расположен в центре в несквозном отверстии и поддерживает стенку между полостью и внешней периферией. Соединительный болт может быть изготовлен из материала поверхности самого рабочего вальца, поскольку соединительный болт остается неподвижным, когда в поверхности основной части рабочего вальца выполняют круговое отверстие, либо в середину отверстия можно установить соединительный болт, изготовленный из другого материала, и поместить твердое тело на него. Наконец, можно вставить твердое тело с полостью в несквозное отверстие без соединительного болта и хотя бы частично заполнить полость подходящим по форме телом после вставки твердого тела в полость. Полость должна быть как минимум частично заполнена для того, чтобы материал слоя аутогенной защиты от износа не скапливался на дне несквозного отверстия и не оставался там, а также, и в особенности, для того, чтобы защитить твердое тело от движения деформации, которое, в конечном счете, приводит к повреждению твердого тела на поверхности дробильного вальца.

Тот факт, что во время эксплуатации рабочего вальца полость должна быть заполнена, необходим для того, чтобы предотвратить заполнение полости материалом, подлежащим измельчению, поэтому полость для извлечения твердых тел сначала должна быть тщательно очищена от материала слоя аутогенной защиты от износа.

Для замены рабочего вальца необходимо удалить из полости материал соединительного болта или отформованного тела, используемого в качестве соединительного болта, оптимальный вариант - с помощью высверливания, для того, чтобы затем удалить твердое тело с поверхности основной части рабочего вальца с помощью инструмента, который вставляется в отверстие. Патентоспособное твердое тело имеет преимущество перед известным твердым телом, сделанным из прочного материала, так как благодаря подготовленной полости его легче извлечь, и с учетом того, что отверстие для крепления инструмента в твердом теле, сделанном из прочного материала, может быть сделано только с большим усилием. Когда все твердые тела извлечены из поверхности, рабочий валец подгоняется под цилиндрическую меру, а отверстия для твердых тел на поверхности основной части рабочего вальца углубляются в соответствии с глубиной износа поверхности основной части рабочего вальца, а новые твердые тела либо тела, которые использовались ранее, но еще являются пригодными, имеющие проходные полости, устанавливаются в поверхность заново.

При использовании вальцового пресса не все твердые тела и не вся поверхность рабочего вальца изнашиваются равномерно. Края рабочего вальца, твердые тела и поверхность рабочего вальца обычно подвержены меньшей нагрузке. В результате менее интенсивной нагрузки материал поверхности основной части рабочих вальцов менее изношен или деформирован в этих местах, поэтому на них твердые тела не углубляются в поверхность. В результате чего эти твердые тела обычно легче и с меньшим усилием извлекаются из поверхности основной части рабочего вальца. В зависимости от применения может быть достаточно усилить твердыми телами с проходными полостями только часть поверхности рабочего вальца.

Поскольку форма твердых цилиндров влияет на склонность формировать прочный слой аутогенной защиты от износа, согласно изобретению подразумевается, что в качестве базового основного профиля твердые тела имеют форму универсального цилиндра с отверстием, предпочтительно в форме пустотелого кругового цилиндра, либо пустотелой призмы, либо пустотелого цилиндра с эллиптическим основанием.

В рамках настоящего изобретения под универсальным цилиндром понимается любое выбранное основание, которое приводится при смещении вдоль перпендикуляра к плоскости поверхности, чтобы образовать трехмерное тело. Края, которые таким образом сформированы, могут быть срезаны на конус со скосом, а также края можно закруглить или отогнуть кромку. Таким образом, формируется вторичный профиль. Форма цилиндра в качестве базового основного профиля включает базовую форму огибающей, которая окружает твердое тело. Если края твердого тела не имеют скошенной кромки или не закруглены, то кромка или вытянутые края, в качестве вторичного профиля, также могут нарушить форму базовой огибающей как основного профиля.

В качестве основания универсального цилиндра могут рассматриваться выпуклые формы, такие как круг, эллипс, квадрат, прямоугольник, пятигранник, шестигранник или в целом многоугольные, правильные или неправильные, симметричные или асимметричные формы общего вида, а также вогнуто-выпуклые формы, такие как крест, звезда, Т-образные, Н-образные, все правильные или неправильные, симметричные или асимметричные формы.

В одном определенном варианте осуществления изобретения твердые тела имеют форму косого универсального цилиндра в качестве базового основного профиля, основание которого имеет такую же форму, как и у универсального цилиндра, но цилиндр как базовый основной профиль приведен к косой форме с помощью резки. Благодаря форме косого универсального цилиндра, твердым телам, установленным в поверхности основной части, можно придать выделенное направление для того, чтобы способствовать образованию слоя защиты от износа.

Аналогично форме внешней огибающей твердого тела в качестве основного профиля проходная полость в поперечном сечении может иметь практически окружной профиль, практически эллиптический профиль или практически многоугольный профиль или может иметь форму, которая была описана выше для основания универсального цилиндра. В качестве вторичного профиля могут рассматриваться круглые или заостренные выпуклости, направленные внутрь или наружу, скосы или кромки на концах проходной полости. Поперечное сечение проходной полости может иметь симметричную или асимметричную, правильную или неправильную форму. В результате того, что проходная полость имеет нецилиндрическую форму, во время извлечения твердого тела она может разломаться из-за проворачивания инструмента в ее отверстии.

Изобретение подробно описано со ссылкой на следующие рисунки:

рисунок 1 показывает вид сверху поверхности рабочего вальца изобретения со слоем аутогенной защиты от износа;

рисунок 2 показывает перспективный вид твердого тела;

рисунок 3 показывает примеры профилей твердого тела в поперечном сечении.

На рисунке 1 показан вид сверху поверхности 5 рабочего вальца изобретения 1 со слоем аутогенной защиты от износа из размалываемого материала 40, в которую вставлены твердые тела 10. В твердых телах 10 есть проходная полость 20, которая при установленных твердых телах 10 расширяется главным образом в радиальном направлении рабочего вальца 1, высота h твердого тела в радиальном направлении при установленных в поверхность твердых телах не более чем в 1,5 раза превышает диаметр или ширину b цилиндрической огибающей твердого тела. Поскольку твердые тела 10 имеют форму универсального косого цилиндра и, таким образом, показывают выделенное направление при вращении рабочего вальца 1, ориентировка проходной полости 20 может быть строго радиальной или может отклоняться от радиального направления рабочего вальца 1 на меру наклоненной формы косого универсального цилиндра. Во время эксплуатации рабочих вальцов 1 в вальцовом прессе под высоким давлением размалываемый материал 40, подлежащий измельчению, скапливается в пространствах между твердыми телами 10 и формирует слой аутогенной защиты от износа. Слой аутогенной защиты от износа обычно тоньше и не такой плотный на краю рабочего вальца 1, как на середине, где находится основная зона прессования размольного зазора соответствующего вальцового пресса. Различная плотность и толщина слоя представлены на рисунке 1 пунктирными линиями различной толщины. Во время эксплуатации рабочего вальца 1 проходная полость 20 как минимум частично заполнена подходящим по форме телом 30 для того, чтобы размалываемый материал 40 не скапливался в полости 20, не затвердевал там и чтобы, таким образом, при извлечении твердых тел 10 не требовалось прилагать значительные усилия, чтобы извлечь его. Более того, подходящее по форме тело защищает стенку между проходной полостью 20 и периферией от нежелательного, ведущего к поломке деформационного движения твердого тела 10 во время работы вальцовочного пресса. В одном варианте осуществления изобретения в проходной полости 20 твердых тел 10 в качестве вторичного профиля есть две выпуклости 45, которыми инструмент в проходной полости 20 может прочно захватить твердое тело 10, где инструмент, благодаря полости 45, может отламать твердое тело 10 прокручиванием в несквозном отверстии 50, в котором соответственно расположены твердые тела 10. Этот способ отделения твердого тела 10 в несквозном отверстии относится к вклеенным твердым телам. Как только твердое тело 10 отломано прокручиванием в его несквозном отверстии 50, оно может быть относительно легко извлечено из сквозного отверстия 50.

На рисунке 2 представлено отдельное твердое тело 10, согласно варианту осуществления изобретения рабочего вальца 1 по рисунку 1. Как основной профиль, цилиндрическая форма твердого тела 10 четко различима, где основной профиль отклоняется от идеальной цилиндрической формы огибающей с помощью скоса 15 в качестве вторичного профиля. Высота h твердого тела в радиальном направлении в том состоянии твердого тела, в котором оно вставлено в поверхность, не более чем в 1,5 раза превышает диаметр или ширину b цилиндрической огибающей твердого тела 10. Твердое тело 10 имеет в середине проходную цилиндрическую полость 20, которая при установленном твердом теле 10 как минимум частично заполнена подходящим по форме телом 30 для того, чтобы размалываемый материал 40 не скапливался в полости 20, не затвердевал там, и таким образом твердое тело 10 защищено от нежелательного деформационного движения, которое может привести к поломке твердого тела 10. На нижней стороне основной профиль твердого тела 10 отклоняется благодаря сферическому или полусферическому круглому дну в форме крышки 16, где проходная полость 20 проходит сквозь полусферическое круглое дно в середине. Проходная полость 20 в качестве вторичного профиля имеет две выпуклости 45, которыми проходная полость отклоняется от идеально цилиндрической формы. В дополнение к выпуклостям могут рассматриваться гексагональные полости, квадратные полости, крестообразные или пазовые полости для того, чтобы обеспечить эффективный захват твердых тел 10 вращательным инструментом.

На рисунке 3 представлены два произвольных примера поперечного сечения твердого тела 10 в форме звезды и многоугольника, которые являются лишь парой примеров большого количества возможных профилей в поперечном сечении. Поперечные профили 60, такие как профиль в форме звезды и поперечный профиль 70, практически Т-образный профиль составляют два примера из большого количества различных поперечных профилей, где твердое тело, соответствующее поперечному профилю 60, имеет, например, форму огибающей косого универсального цилиндра, которая представлена в перспективном виде 61 на рисунке и форма огибающей которого идентична форме твердого тела. В отличие от этого, форма огибающей твердого тела с поперечным профилем 70, имеющего по краям круглые выпуклости, которые не распространяются по всему поперечному сечению универсального косого цилиндра, имеют второстепенный профиль, который нарушает основной профиль. Основной профиль, который представлен в варианте 75 рис.3, имеет форму косого универсального цилиндра с Т-образным основанием.

На рисунке 4 представлены стадии процесса по замене рабочего вальца 1, каждая стадия процесса указана в разных состояниях (100а, 100b, 100с, 100d, 100e, 100f, 100g) поверхности основной части рабочего вальца 1. Отдельные состояния (100а, 100b, 100с, 100d, 100е, 100f, 100g) соответственно представляют радиальное сечение рабочего вальца 1, которое проходит через середину твердого тела 10. Благодаря тени основной части рабочего вальца 1 можно четко распознать, что материал поверхности 5 рабочего вальца 1 заполняет полость твердого тела 10 с помощью тела, подходящего по форме 30.

Для замены патентоспособного рабочего вальца 1 подходящее по форме тело 30, которое может состоять из материала поверхности 5 конкретного рабочего вальца 1, высверливается из твердого тела 10, представленного в вариантах 100а-100b, которые представляют соответствующее состояние перед и после высверливания, а инструмент, который вставляется в полость 20, используется для извлечения твердого тела 10 из поверхности 5 рабочего вальца 1, представленного в вариантах 100b-100с до и после. После того как поверхность 5 освобождена от твердых тел 10, становится виден изношенный профиль поверхности 5 рабочего вальца 1, состояние 100с. После механической обработки поверхности 5, представленной в вариантах 100с-100d до и после, несквозное отверстие 50, в которое установлено твердое тело 10, углубляется в соответствии с износом поверхности 5 рабочего вальца 1, состояния 100d-100е до и после, а новое твердое тело или тело, которое уже использовалось, но еще является пригодным 10, вставляется в поверхность 5 в углубленное несквозное отверстие 50, как представлено на рисунках в разрезе 100е до установки твердого тела 10 и рисунке в разрезе 100f. После установки твердого тела 10 проходная полость 20 твердого тела 10 заново заполняется подходящим по форме телом 30. Подходящее по форме тело 30 может быть соединительным болтом, который вкручивается в дно несквозного отверстия 50 либо подходящее по форме тело 30 вставляется в проходную полость 20 твердого тела 10.

Для замены поверхности 5 основной части рабочего вальца 1 осуществляются следующие стадии процесса: удаление (100а-100b) любого материала, присутствующего в проходной полости твердого тела 10, извлечение (100b-100с) твердого тела 10 с помощью инструмента, который вклинивается в проходную полость 20 твердых тел 10 либо захватывает твердые тела 10, восстановление (100с-100d) формы основной части рабочего вальца 1 с помощью механической обработки, где основная часть рабочего вальца 1 немного уменьшается в размере, при необходимости углубления (100а-100е) отверстий, в которых находятся твердые тела 10, установка (100е-100f) новых твердых тел или твердых тел, которые использовались ранее, но являются пригодными 10, и, наконец, заполнение (100f-100g) проходной полости 20 подходящим по форме телом 30.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ