ES2255372A1 - Molino de rodillos. - Google Patents

Molino de rodillos.

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ES2255372A1 ES200350071A ES200350071A ES2255372A1 ES 2255372 A1 ES2255372 A1 ES 2255372A1 ES 200350071 A ES200350071 A ES 200350071A ES 200350071 A ES200350071 A ES 200350071A ES 2255372 A1 ES2255372 A1 ES 2255372A1
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Abstract

Un molino de rodillos que comprende una base, una tabla pulverizadora (4) con una superficie prácticamente horizontal soportada por la base y dispuesta para girar alrededor de un eje vertical (8) que corta la superficie superior en un punto central de la misma, una ranura anular (10) dispuesta en la superficie superior de la tabla pulverizadora adyacente a una periferia exterior de la tabla, al menos un eje de rodillo montado de manera articulada sobre la base, cerca de la tabla en un ángulo a con respecto a una dirección horizontal hacia el punto central y teniendo una parte extrema situada por encima de la tabla, un rodillo de pulverización (2) soportado giratoriamente contra la parte del extremo de al menos un eje de rodillo y un dispositivo para presionar el rodillo de pulverización hacia la ranura anular. Una superficie periférica exterior del rodillo pulverizador tiene una sección transversal lisa generalmente curva (24) con al menos una sección sustancialmente plana en la parte central de la misma.

Description

Molino de rodillos.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a perfeccionamientos en un molino vertical de rodillos. Más particularmente, esta invención se refiere a un molino de rodillos que tiene una elevada eficiencia de pulverización debido a la coincidencia optimizada de las superficies de pulverización del molino de rodillos.
En un molino de rodillos, la materia bruta dura, por ejemplo carbón de hulla, se alimenta entre rodillos pulverizadores y una superficie superior, prácticamente horizontal, de una tabla de pulverización, que gira alrededor de un eje vertical. La materia prima se pulveriza por compresión entre la tabla de pulverización y los rodillos giratorios. En un tipo de molinos clásicos de rodillos, como el que se ilustra, por ejemplo, en la Patente de los EE.UU. N°. 4.234.132, las formas en sección transversal de la superficie de pulverización, es decir, la superficie superior de la tabla de pulverización y la superficie periférica de los rodillos, son planas. En otro tipo de molinos clásicos de rodillos, como el que se ilustra, por ejemplo, en la Patente de los EE.UU. N°. 3.366.338, la forma en sección transversal periférica de los rodillos es curva, y en la tabla de pulverización se dispone una ranura anular que tiene un perfil de sección transversal curva, aproximadamente similar.
Cuando el material en bruto se pulveriza en el espacio dispuesto entre la tabla de pulverización y los rodillos giratorios, la forma de cada componente individual de pulverización afecta a la eficiencia de pulverización y a las características de rendimiento en general, por ejemplo, el nivel de vibraciones o el consumo de potencia, del molino. En consecuencia, se han sugerido una serie de modificaciones diferentes de los mencionados perfiles en sección transversal de las superficies de pulverización.
La Patente de los EE.UU. N°. 4.606.506 expone un molino de rodillos con superficies curvas de pulverización dispuestas radialmente sobre el lado exterior del sistema y secciones transversales de superficie de pulverización plana, es decir, superficies cónicas, en su lado interior. La finalidad de esta construcción es la de causar un desgaste uniforme de los rodillos, evitando un fuerte desgaste de la trituración basta, es decir, del lado interno del sistema. La Patente Japonesa No. 2026647A2 expone un aparato triturador del tipo de rodillos que proporciona una mejor eficiencia en la pulverización, disponiendo las superficies de molturación de los rodillos y de la tabla giratoria de manera que tengan contornos prácticamente similares, formados por dos arcos circulares con diferentes radios de curvatura.
La Patente de los EE.UU. No. 4.611.765 muestra un molino de rodillos que tiene al menos un rebaje anular en la superficie de pulverización de los rodillos pulverizadores. El sistema se caracteriza igualmente por el espacio existente entre el rodillo de pulverización y la tabla de pulverización, que tiene una forma en sección a modo de cuña, que disminuye de tamaño en dirección al lado exterior de la tabla de pulverización. La escasez de espacio impide que el material escape demasiado pronto del área de pulveriza-
ción.
Debido al desgaste no uniforme de las superficies de pulverización, sus partes exteriores pueden sobresalir con relación a las áreas situadas más cerca del centro de la tabla de pulverización. La Patente de los EE.UU. No. 5.518.192 sugiere un molino de rodillos en el que la parte exterior de la superficie de pulverización de un rodillo pulverizador se encuentra achaflanada con el fin de evitar la formación de zonas salientes y asegurar una descarga suave del producto pulverizado hacia el exterior de la tabla de pulverización.
Las modificaciones descritas de los perfiles de la superficie pulverizadora eliminan en general algunos de los inconvenientes de los molinos de rodillos más clásicos, pero sigue existiendo la necesidad de superficies simples de pulverización con un mejor rendimiento global del sistema.
Resumen de la invención
El objeto de la presente invención es el de proporcionar un molino de rodillos con superficies simples de pulverización y que obtiene un elevado rendimiento.
Más concretamente, el objeto de la presente invención es el de proporcionar un molino de rodillos con superficies pulverizadoras situadas en una tabla giratoria de pulverización y en rodillos giratorios que aseguran una pulverización eficiente.
Otro objeto de la presente invención es el de proporcionar un molino de rodillos que tiene superficies de pulverización en una tabla giratoria de pulverización y en rodillos giratorios, que aseguran un funcionamiento económico y fiable del molino de rodi-
llos.
Con el fin de alcanzar éstos y otros objetos de la presente invención, se proporciona un molino de rodillos que comprende: una base; una tabla pulverizadora con una superficie superior prácticamente horizontal soportada por la base y dispuesta para girar alrededor de un eje vertical que corta la superficie superior de la tabla pulverizadora en un punto central de la misma; una ranura anular dispuesta en la superficie superior de la tabla pulverizadora, adyacente a una periferia exterior de la tabla; al menos un eje de rodillo montado de manera articulada sobre la base, cerca de la tabla, en un ángulo \alpha con relación a una dirección horizontal hacia el punto central, y que tiene una parte de extremo situada por encima de la tabla; un rodillo pulverizador soportado giratoriamente contra la parte del extremo de al menos un eje de rodillo; y medios para presionar el rodillo pulverización en dirección a la ranura anular, caracterizado porque la materia bruta introducida en la tabla giratoria de pulverización se pulveriza por compresión entre la ranura anular y al menos un rodillo pulverizador, y porque una superficie periférica exterior del rodillo pulverizador tiene una sección transversal lisa, generalmente curva, con al menos una sección prácticamente plana en su parte central.
Se sabe en general que los perfiles circulares concéntricos clásicos de la superficie de pulverización están sujetos a un desgaste no uniforme de sus superficies. La presente invención se basa en la observación sorprendente de que las citadas características de la superficie de pulverización son especialmente ventajosas en un perfil de superficie de pulverización. La idea general del presente diseño de molino de rodillos es el de disponer una parte importante de las superficies trituradoras en contacto mutuo, bajo una carga típicamente aplicada. Esto se consigue haciendo que coincidan perfectamente, en la máxima medida posible, los perfiles de las superficies de pulverización. Además, se ha comprobado que algunos detalles, aparentemente menores, de la superficie de pulverización pueden optimizarse a fin de mejorar la eficiencia y durabilidad del molino de rodillos.
Hemos descubierto que la anchura de la sección prácticamente plana de la parte central de la superficie periférica del rodillo debería formar una parte adecuada de la superficie periférica. La anchura de la sección plana se encuentra preferentemente entre un 20 y un 60% aproximadamente, más preferentemente entre un 25 y un 40% aproximadamente, del grosor axial del rodillo, dependiendo fundamentalmente de las características del material que debe ser pulverizado. A título de ejemplo, cuando se pulveriza carbón, se ha comprobado que es adecuada una anchura de un 30% del grosor axial del rodillo.
La sección plana debe estar situada cerca del plano central del rodillo, es decir, cerca del plano perpendicular al eje del rodillo, a igual distancia de sus caras axiales interior y exterior. No obstante, según una realización preferida de la presente invención, la sección plana está situada más cerca de la cara axial interna del rodillo, es decir, la cara que se orienta hacia el centro de la tabla de pulverización, de lo que se encuentra respecto a la cara axial exterior. Así, según la realización preferida, la sección prácticamente plana se extiende en una distancia W_{1} desde el plano central del rodillo, en dirección al centro de la placa pulverizadora y en una distancia W_{2} de la misma en dirección al borde exterior de dicha placa, caracterizado porque W_{1} es mayor que W_{2}.
Una sección plana, de contorno aproximadamente circular, forma una cuerda del círculo, y si se desplaza esta cuerda de longitud constante se produce necesariamente un cambio de su dirección. En consecuencia, según una realización preferida de la presente invención, la sección plana no se encuentra paralela al eje del rodillo sino algo más horizontal. Por lo general, el eje del rodillo se encuentra inclinado en un ángulo \alpha, de aproximadamente 15º, en dirección al centro de la tabla pulverizadora. La dirección de la sección plana se encuentra preferentemente más cerca de la dirección horizontal que del eje del rodillo. La sección plana forma preferentemente un ángulo \beta con la dirección del eje del rodillo, siendo \beta de 0º a \alpha, preferentemente alrededor de 2 a 6º, y más preferentemente de alrededor de 4º.
La ventaja de la dirección preferida arriba descrita de la sección plana se basa en la forma optimizada resultante del espacio que queda entre las superficies pulverizadoras. El flujo radial del material pulverizado se hace más lento en la parte central ensanchada del hueco y, por consiguiente, queda tiempo suficiente para una trituración a fondo del material. No obstante, en la parte central de las superficies periféricas del rodillo no se dispone ningún rebaje visible y, en consecuencia, la carga se distribuye de manera uniforme sobre toda la superficie, contribuyéndose así a la eficacia de la molturación. Además, debido a la suavidad de las superficies pulverizadoras, el movimiento del material es estable, y las superficies no muestran tendencia alguna a un desgaste irregular ni a la rotura. Para proporcionar un flujo estable de material a través del espacio de trituración, es igualmente importante un ángulo correcto de la sección pla-
na.
La ranura anular situada en la parte del borde exterior de la superficie superior de la tabla de pulverización tiene un perfil de sección transversal generalmente curvo. Los perfiles de la ranura y el rodillo definen la forma del espacio hueco entre las superficies de pulverización. Según una realización preferida de la presente invención, el perfil en sección transversal de la ranura tiene un primer radio de curvatura en la parte radialmente interior de la ranura, y un segundo radio de curvatura en la parte radialmente exterior de la misma, siendo el primer radio de curvatura menor que el segundo.
La ranura con el perfil anteriormente mencionado y el perfil de rodillos dispuesto con una sección plana, definen entre sí un espacio que tiene una altura mínima en la parte radialmente interior del mismo, y otra altura local mínima, en su parte radialmente exterior. Se ha demostrado que esta forma es especialmente conveniente para una trituración eficiente y un desgaste escaso y uniforme de la superficie. Es preferible que la altura mínima exterior del espacio sólo sea ligeramente menor que su altura máxima en la parte central del mismo. El punto más estrecho que la altura del espacio es como máximo de alrededor del 50% de su valor máximo se encuentra preferentemente en la parte interior.
Debido al contorno del presente rodillo, éste puede girar sobre el material en la ranura anular en lugar de verse forzado a girar en toda la profundidad del material, como ocurre con otras superficies trituradoras de radio similar. La energía consumida por el efecto de movimiento en toda la profundidad se pierde y no se utiliza para la trituración real. El nuevo diseño reduce esta pérdida energética y permite que el material entre en la zona de trituración con menor resistencia. Esto hace que se consuma menos de la potencia disponible para la tabla giratoria y, en consecuencia, se consigue una mayor eficiencia.
Breve descripción de los dibujos
La breve descripción anterior, así como los objetos, características y ventajas de la presente invención se apreciarán más plenamente por referencia a la siguiente descripción detallada de la realización actualmente preferida, pero sin embargo ilustrativa, según la presente invención, si se toma conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los cuales
la Figura 1 es una vista esquemática, parcialmente en sección, que muestra un rodillo y una tabla pulverizadora de un molino clásico de rodillos con perfiles curvos de la superficie de pulverización;
la Figura 2 es una vista esquemática y parcialmente en sección transversal, de las superficies pulverizadoras de un rodillo y de la ranura dispuesta en una tabla de pulverización según una realización preferida de la presente invención.
Descripción detallada de la realización preferida
La Figura 1 muestra esquemáticamente las partes de un molino de rodillos esenciales para entender la presente invención. Una descripción más completa de la estructura y funcionamiento de los molinos de rodillos puede encontrarse, por ejemplo, en las publicaciones de la técnica anterior mencionadas en la sección sobre antecedentes de la presente solicitud.
En un molino de rodillos, el carbón o cualquier otro material bruto duro, se introducen en la parte central de la superficie superior 6 de una tabla pulverizadora 4 realizada con material resistente al desgaste. La tabla pulverizadora 4, apoyada contra una base (no ilustrada) se encuentra dispuesta de manera que gire alrededor de un eje vertical 8. La superficie superior 6 es aproximadamente horizontal, a excepción de una ranura anular 10 formada en la misma, adyacente a su periferia exterior.
Sobre la base, cerca de la mesa de la tabla de pulverización 4, va montado al menos un eje 14 de rodillos, en un ángulo \alpha con relación a la dirección horizontal hacia un punto central 16 de la tabla. Un rodillo 2 va apoyado giratoriamente contra la parte del extremo del eje 14, por encima de la tabla 4. El rodillo 2 va soportado por elementos que comprenden un eje basculante 18 y unos medios de presión 20, es decir, un resorte o mecanismo hidráulico que permita el movimiento vertical del rodillo y que presione el rodillo en dirección a la ranura anular 10 con una fuerza controlada.
La materia bruta se desplaza radialmente en dirección a la ranura anular 10 de la tabla pulverizadora 4 por una fuerza centrífuga. El rodillo 2, o por lo general varios rodillos, descienden al interior de la ranura 10 para pulverizar la materia bruta. Una vez que ha pasado radialmente a través de la ranura 10, el material pulverizado continúa en dirección a un orificio libre 12, en donde es soplado para su elaboración posterior. Por lo general, los molinos de carbón comprenden un clasificador de carbón, no ilustrado en la Figura 1, desde el cual la fracción fina del carbón se descarga del sistema, y la fracción basta se vuelve a introducir en la tabla pulverizadora 4.
La Figura 2 muestra esquemáticamente los perfiles en sección transversal de las superficies de pulverización de un rodillo 2 y una ranura 10 dispuestos en una tabla pulverizadora 4, según una realización preferida de la presente invención.
El perfil en sección transversal de la superficie pulverizadora del rodillo 2 es generalmente curvo, pero tiene una sección plana 24 es su parte central. Así, el perfil consta de un área de entrada 22 entre los puntos A y D, una sección plana principal 24 entre los puntos D y E, y un área de salida 26, entre los puntos E y H. Según la realización preferida de la presente invención, ilustrada en la Figura 2, el área de entrada 22 consiste en dos arcos entre los puntos A y B, y C y D, respectivamente, y una sección tangencial entre dichos arcos, es decir, entre los puntos B y C. En consecuencia, el área de salida 26 consiste en dos arcos situados entre los puntos E y F, y G y H, respectivamente, y una sección tangencial entre estos arcos, es decir, entre los puntos F y G.
La sección plana 24 está situada a ambos lados del plano central 28 del rodillo. El plano central 28 es perpendicular al eje del rodillo, y se encuentra a la misma distancia que las caras interior y exterior, 32 y 34, respectivamente, del rodillo. Según una realización preferida de la presente invención, la sección plana 24 se encuentra algo desplazada del plano central 28, en dirección a la cara interna 32 del rodillo. Así, la sección plana 24 comprende una parte interior, es decir, una parte separada del plano central 28 en dirección al centro de la tabla pulverizadora, y una arte exterior, separada por consiguiente en dirección a la parte periférica de la tabla. La anchura W_{1} de la parte interior es por lo general algo mayor que la anchura W_{2} de la parte exterior. La relación W_{1}/W_{2} se encuentra situada preferentemente entre 1, 2 y 3, aproximada-
mente.
La dirección 36 de la sección plana 24 del perfil en sección transversal es preferentemente no paralela a la normal 38 del plano central 28, es decir, al eje del rodillo 2, sino que forma un ángulo \beta, preferentemente de alrededor de 2 a 6º, con la normal 38.
Las secciones tangenciales entre la sección plana central 24 y las caras interior y exterior, 32 y 34, respectivamente, del rodillo, es decir, entre los puntos B y C y los puntos F y G, respectivamente, se encuentran situadas preferentemente en un ángulo de alrededor de 30 a 50º, más preferentemente de unos 40º, con relación a las extensiones de las caras correspondientes del rodillo.
La forma en sección transversal de la ranura anular 10 es generalmente curva. No obstante, cuando se utiliza un rodillo con un perfil según la presente invención, se ha comprobado que es muy conveniente para mejorar la eficiencia de la trituración que el radio de curvatura de la sección transversal sea algo menor en la parte situada más cerca del centro de la tabla 4 que en la parte exterior. Así, según una realización preferida de la presente invención, el perfil en sección transversal de la ranura 10 está formado por dos arcos circulares que tienen unos radios de curvatura r_{1} y r_{2} en las partes radialmente interior y exterior, respectivamente, con lo cual el primer radio de curvatura r_{1} es menor que el segundo radio de curvatura r_{2}. Los arcos que tienen diferentes radios de curvatura se unen preferentemente entre sí de manera suave alrededor del punto más bajo de la ranura 10.
Entre las superficies pulverizadoras de los rodillos 2 y la ranura 10 se dispone un espacio 40 de altura prácticamente constante. La altura se controla por los medios de presión 20, según la cantidad de carbón que haya en el sistema. Debido a las superficies de pulverización perfectamente coincidentes, la carga del rodillo se distribuye de manera uniforme sobre una mayor superficie, dando como resultado un desgaste escaso y uniforme del rodillo 2 y de la ranura 10. Debido a las formas lisas de las superficies de pulverización, la transferencia de material a través del espacio 40 es estable y, en consecuencia, se reducen los riesgos de vibraciones perjudiciales y de sobrecarga del molino de rodillos.
No obstante, se ha comprobado que es importante que la altura del espacio 40 no sea siempre constante, sino que el citado espacio 40 tenga preferentemente al menos dos puntos mínimos, X e Y. El primer punto mínimo X está situado en el lado radialmente interno de la sección plana principal 24, generalmente cerca del punto B o C según la Figura 2. El segundo punto mínimo Y está situado en el lado radialmente exterior de la sección plana vertical 24, generalmente cerca del punto E.
Entre los puntos mínimos X e Y se forma un hueco central 42, mientras que el espacio 40 es algo mayor que en la parte que lo rodea. El hueco central 42 reduce el caudal de salida del material que pasa a través del espacio 40, entre las superficies de pulverización. De ese modo, el material permanece allí durante un tiempo suficiente para que sea pulverizado eficazmente. En el primer punto mínimo X se trituran las partículas de mayor tamaño. El segundo punto mínimo Y impide que el carbón escape demasiado pronto desde el hueco 42 hacia un orificio de aire 12.
Aunque la invención se ha descrito aquí a título de ejemplo, en relación con lo que se considera actualmente su realización especialmente preferida, debe entenderse que la invención no se limita a la realización expuesta, sino que se pretende que cubra diversas combinaciones o modificaciones de sus características y algunas otras aplicaciones incluidas dentro del ámbito de la invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (12)

1. Molino de rodillos que comprende:
una base;
una tabla pulverizadora con una superficie superior prácticamente horizontal, apoyada contra dicha base y dispuesta de manera que gire alrededor de un eje vertical que corta la superficie superior en un punto central de la misma;
una ranura anular, formada en la superficie superior de dicha tabla pulverizadora, adyacente a una periferia exterior de la citada tabla;
al menos un eje de rodillo montado de manera articulada sobre dicha base, cerca de la citada tabla, en un ángulo \alpha con relación a la dirección horizontal, hacia el punto central, y con una parte de extremo situada por encima de la citada tabla;
un rodillo pulverizador apoyado giratoriamente contra la parte del extremo del mencionado al menos un eje de rodillo; y
medios para presionar dicho rodillo pulverizador hacia la ranura anular, con lo cual la materia bruta introducida en dicha tabla giratoria de pulverización se pulveriza por compresión entre la ranura anular y al menos dicho único rodillo de pulverización,
caracterizado porque una superficie exterior de dicho rodillo de pulverización tiene una sección transversal lisa, generalmente curva, con al menos una sección prácticamente plana en su parte central.
2. Molino de rodillos según la reivindicación 1, caracterizado porque la anchura de la sección prácticamente plana se encuentra entre un 20% y un 60% aproximadamente de la anchura axial de dicho rodillo.
3. Molino de rodillos según la reivindicación 2, caracterizado porque la anchura de la sección prácticamente plana se encuentra entre un 25% y un 40% aproximadamente de la anchura axial de dicho rodillo.
4. Molino de rodillos según la reivindicación 1, caracterizado porque la sección prácticamente plana se extiende en una distancia W_{1} desde un plano central perpendicular a un eje de dicho rodillo, en dirección al centro de la placa pulverizadora, y una distancia W_{1} desde el plano central perpendicular al eje del citado rodillo en dirección a un borde exterior de la placa pulverizadora, caracterizado porque W_{1} es mayor que W_{2}.
5. Molino de rodillos según la reivindicación 1, caracterizado porque la sección prácticamente plana se encuentra inclinada respecto a la dirección del eje del rodillo, en un ángulo de 0º a \alpha, respecto a la dirección horizontal.
6. Molino de rodillos según la reivindicación 5, caracterizado porque la sección prácticamente plana se encuentra inclinada respecto a la dirección del eje del rodillo, en un ángulo de entre 2 y 6º aproximadamente, respecto a la dirección horizontal.
7. Molino de rodillos según la reivindicación 1, caracterizado porque una sección transversal de una superficie periférica exterior de dicho rodillo comprende una primera sección tangencial entre la sección plana y una cara axial interior del rodillo y una segunda sección tangencial entre la sección plana y una cara axial exterior de dicho rodillo.
8. Molino de rodillos según la reivindicación 7, caracterizado porque la primera sección tangencial forma un ángulo de 30 a 50º aproximadamente con la cara axial interna, y la segunda sección tangencial forma un ángulo de 30 a 50º aproximadamente con la cara axial externa.
9. Molino de rodillos según la reivindicación 1, caracterizado porque la citada ranura tiene un perfil de sección transversal curva.
10. Molino de rodillos según la reivindicación 9, caracterizado porque el perfil en sección transversal de dicha ranura tiene un primer radio de curvatura en una parte radialmente interna de dicha ranura, y un segundo radio de curvatura en una parte radialmente externa de la misma, caracterizado porque el primer radio de curvatura es menor que el segundo radio de curvatura.
11. Molino de rodillos según la reivindicación 1, caracterizado porque el mencionado al menos un rodillo de pulverización y la ranura forman un espacio que tiene forma de sección transversal con una altura mínima en una parte radialmente interna de dicha ranura.
12. Molino de rodillos según la reivindicación 11 caracterizado porque la forma en sección transversal del espacio tiene un mínimo local en la parte radialmente externa de la citada ranura.
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