一种具有高效复合冷却系统的中高温辊式破碎机技术方案

本发明专利技术涉及一种具有高效复合冷却系统的中高温辊式破碎机，由传动装置、破碎单元、微型热管冷却系统、水冷却系统、从动端密封系统及测控系统组成。微型热管冷却系统通过微型热管向辊子空腔高效散热，微孔对称流体凹槽加速辊子冷却；在水冷却系统，高压水一部分经高压冷却水喷头喷射到辊轴空腔上部内壁和热管冷凝段进行换热，一部分经浸没型喷头轴向与径向小喷管喷出，产生相向高速射流和旋流，使积水高度紊流；辊轴内表面凹穴强化了表面散热；上述冷却系统赋予了本发明专利技术高效冷却性能。从动端密封系统设有反向螺纹槽密封、气腔密封、环形风囊气封三级密封，可实现轴端良好密封。本发明专利技术的高效冷却密封特性可确保其在篦冷机中高温区安全可靠工作。

A Medium and High Temperature Roller Crusher with High Efficiency Compound Cooling System

The invention relates to a medium and high temperature roll crusher with an efficient composite cooling system, which consists of a transmission device, a crushing unit, a micro heat pipe cooling system, a water cooling system, a driven end sealing system and a measurement and control system. In water cooling system, high-pressure water is sprayed through high-pressure cooling water nozzle to the upper inner wall of the roll shaft cavity and the condensation section of the heat pipe for heat transfer, while part of the high-pressure water is sprayed through small submerged nozzles in the axial and radial direction, resulting in high-speed jet and swirl flow in the opposite direction. The water is highly turbulent; the concave hole on the inner surface of the roll shaft strengthens the heat dissipation on the surface; and the cooling system endows the invention with high efficiency cooling performance. The follower seal system has three levels of reverse threaded groove seal, air chamber seal and annular air bag seal, which can achieve good seal at the shaft end. The high efficiency cooling sealing characteristic of the invention can ensure the safe and reliable operation of the grate cooler in the high temperature zone.

【技术实现步骤摘要】
一种具有高效复合冷却系统的中高温辊式破碎机
本专利技术属于水泥行业生产设备领域，特别是涉及一种具有高效复合冷却系统的高温辊式破碎机。
技术介绍
篦冷机作为新型干法水泥分解窑熟料烧成系统重要设备，主要作用包括冷却和输送水泥熟料、为回转窑与分解炉提供高温助燃空气，并将多余的低温废气供给AQC锅炉以用于余热发电。在篦冷机中，通过安装熟料破碎机将大块熟料破碎成小块熟料，能大幅度加快熟料冷却速度，降低熟料出料温度，提高篦冷机热回收效率。随着新型篦冷机发展的大型化及对余热回收效率要求的进一步提高，作为传统破碎设备的锤式破碎机已难以满足新的生产技术要求，而辊式破碎机以其适应性好、故障少、低电耗、超低磨损等技术优势正在成为现代分解窑新型篦冷机熟料破碎的首选设备。辊式破碎机的安装位置对篦冷机热效率有很重要的影响，其效率随着辊式破碎机安装位置向中高温区的移动而逐渐提高。受限于已有材料性能、材料成本以及现有的冷却技术，辊式破碎机一般安装在熟料篦冷机的低温工作区,不能满足进一步提高篦冷机热回收效率、入窑二次风温、入炉三次风温、减少冷却用风量、降低熟料温度、提高AQC余热锅炉热回收效率的要求。检索发现，目前水泥行业中的篦冷机用辊式破碎机一般没有单独的冷却系统只依靠破碎机本身的自然散热进行冷却，仅有极少数辊式破碎机采用单一的辊轴内部强制通风冷却方式进行冷却，由于空气对流换热系数比较低，自然散热与单一的辊轴内部强制通风冷却效果均不能支持辊式破碎机在篦冷机中高温区长时间安全可靠工作的需求。随着国家节能减排政策的强力推进，为了进一步提高新型篦冷机的冷却效率与热回收效率，减少熟料冷却耗风量，降低篦冷机出料温度，必须设法提高辊式破碎机在篦冷机中的工作温度，解决新型篦冷机中辊式破碎机高效冷却问题已成为技术工作者必须尽快解决的紧迫问题。
技术实现思路
针对现有的新型篦冷机冷却效率与热回收效率有待进一步提高及现有专利技术不能支持辊式破碎机在中高温度区域(400～600℃)长久、可靠、安全工作的问题，本专利技术旨在提供一种具有高效复合冷却系统的中高温辊式破碎机。该辊式破碎机具有高效的复合冷却系统，可确保辊式破碎机在中高温区域工作时，工作部件承受的温度、热应力、辊齿磨损、破碎效率均处在正常的工作范围内，从而实现辊式破碎机从通常的篦冷机低温区域(135～400℃)工作移到中高温区域工作，大幅提高篦冷机冷却效率、入窑二次风温、入炉三次风温以及AQC余热锅炉的热回收效率，降低熟料的冷却用风量、风机的耗电量以及篦冷机的出料温度。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：提供一种具有高效复合冷却系统的中高温辊式破碎机，其特征在于：包括传动装置、破碎单元、微型热管冷却系统、水冷却系统、从动端密封系统和测控系统。所述的传动装置由变频电动机、液压机和行星减速器构成，通过变频电动机提供动力给液压机使行星减速器带动辊轴低速转动。所述破碎单元由一对或多对反向相对旋转的辊子组成，且配有粒度调节装置。所述粒度调节装置是指安装在两辊轮之间的楔形装置，通过调整螺栓来控制辊子之间的间隙，实现调节出料粒度大小的条件。所述辊子由辊轴和辊套组成，通过两端的主动轴承和从动轴承固定，起输送和破碎熟料作用。所述辊套沿轴向套设在辊轴上并通过键连接固定于辊轴上，辊齿沿辊套周向均匀分布，辊套、辊齿表面激光熔覆有耐磨隔热梯度复合涂层。所述辊轴为中空结构，由一侧表面带有微小换热的凹穴的热轧厚壁钢板卷制而成，两端分别通过螺栓与主动轴承、从动轴承的轴头相连接。所述微型热管冷却系统由微型热管、微孔组成，微型热管安装在辊子径向微孔内部，所述微孔为盲孔，孔深达辊套层并离辊套表面有足够安全距离，其出口端开有内螺纹，微孔内表面上对称开有一对供流体进、出流动的流体凹槽，与插入微孔中的微型热管外表面构成导流通道；微型热管通过其绝热段外螺纹与微孔内螺纹进行连接固定,微型热管的蒸发段与绝热段完全置于辊子之中，冷凝段置于辊轴中空区域或受冷却水直接喷射或浸没于辊轴中空区域的积水中,当流体凹槽随辊轴旋转至下半区时，辊轴中空区的积水沿导流通道进入热管-微孔的间隙中，当转到上半区时，分布在热管-微孔的间隙的水沿导流通道流出，在不断流入、流出热管-微孔间隙的过程中，水流一方面与微孔的内表面直接接触吸收辊子的热量，另一方面填充了热管与微孔内表面之间的间隙，减少了接触热阻，两方面的共同作用，加快了微孔深部辊子冷却速度。所述水冷却系统由高压冷却水管、高压冷却水喷头、浸没型喷头、冷却水流量调节阀、密封垫片、耐高温金属挡板以及出水装置组成。所述高压冷却水管其末端封口，由辊轴的从动端开口伸入，置于中空结构内与辊轴同轴线并延伸至辊轴驱动端轴头，冷却水流量调节阀安装在高压冷却水管入口端，可根据辊子的冷却监控情况调节冷却水流量的大小。高压冷却水管上半圆管轴向等间距、周向等间距对称开有排孔，带接管的高压冷却水喷头通过焊接方式安装在排孔上，破碎机工作时，高压水依次经高压冷却水管、接管、高压冷却水喷头高速喷向中空辊轴上半部的内壁面及安装在其上的微型热管冷凝段，形成冲击射流,极大的加快了微型热管的放热和辊轴内表面的散热；高压冷却水管的下半圆管轴向方向开有若干个用于连接浸没型喷头的联接接管安装孔，联接接管的一端焊接在接管安装孔上，另一端开有内螺纹，与开有外螺纹的浸没型喷头垂吊端管口通过螺纹进行连接，浸没型喷头沿辊轴的轴向有一对对称的射流小喷管，径向安装有一对对称的旋流小喷管，其中心线垂直于辊轴中心线，浸没型喷头的入水深度可通过旋转浸没型喷头垂吊端的的螺纹进行调节。辊式破碎机工作时，浸没式喷头轴向射流小喷管喷出的高速射流使中空辊轴内积水产生强烈搅拌形成紊流状态，径向旋流小喷管相向喷射引起高速旋流作用，极大的加快中空辊轴下半部积水与中空辊轴下半部内表面间的传热速度。辊轴内表面均匀分布的换热的凹穴极大的增加受热时产生的汽化核心数，相变换热进一步提高辊子的冷却速度。所述耐高温金属挡板同密封垫片通过螺栓压紧安装在中空辊轴驱动端一侧，实现将辊轴中空区域的积水与轴承装置完全隔离和密封，保证驱动端的工作环境良好。所述出水装置由出水套管、压力式液位计、排水管、温度传感器、流量控制阀组成。所述出水套管与高压冷却水管同轴设置，其直径大于高压冷却水管外径略小于从动端辊轴内径，出水套管与从动端辊轴内壁之间构成微小通道，采用三级密封方法进行密封；辊轴内表面、高压冷却水管外表面与出水套管组成环形冷却水出水通道，冷却水进行换热后从出水套管热水入口端流入，从出水套管末端的排水管流出，出水套管末端安装有压力式液位计，排水管出口处安装有温度传感器，测控系统根据所测得的数据(液位高低与温度大小)控制排水管上流量控制阀的开度，从排水管排出的热水可引入集水箱进行再度冷却后循环使用。所述从动端密封系统设有反向螺纹密封、气腔密封、环形风囊气封三级密封，由引风支管、支风管、环形支风管、锥型喷嘴、环形风囊、环形尖锥喷嘴、环形凹槽、反向螺纹槽、带流量传感器的环形支风管风量调节阀与支风管风量调节阀构成。所述反向螺纹密封是在从动端辊轴内壁上开有反向螺纹槽，利用其对间隙出流的反推作用形成的第一级密封，所述气腔密封是由刚性高压风依次经过引风支管、环形支风管、锥型喷嘴高速垂直喷向加工在从动端轴头内壁的环形凹槽形成正压差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高效复合冷却系统的中高温辊式破碎机包括：传动装置、破碎单元、微型热管冷却系统、水冷却系统、从动端密封系统和测控系统；所述传动装置由变频电动机、液压机和行星减速器构成；所述破碎单元由一对或多对反向相对旋转的辊子组成且配有粒度调节装置；所述辊子由辊轴和辊套组成，其辊轴为中空结构，辊套沿轴向套设并通过键连接固定于辊轴上，辊齿沿辊套周向均匀分布，辊套、辊齿表面激光熔覆有耐磨隔热梯度复合涂层；所述微型热管冷却系统由微型热管、微孔组成；所述水冷却系统由高压冷却水管、高压冷却水喷头、浸没型喷头、冷却水流量调节阀、密封垫片、耐高温金属挡板及出水装置组成；所述从动端密封系统设有反向螺纹密封、气腔密封、环形风囊气封三级密封，由引风支管、支风管、环形支风管、锥型喷嘴、环形风囊、环形尖锥喷嘴、环形凹槽、反向螺纹槽、支风管风量调节阀与环形支风管风量调节阀构成；所述DCS测控系统由冷却水流量传感器、高压冷却水管入口端的冷却水流量调节阀，排水管出口的温度传感器与流量控制阀、环形风囊支风管风量调节阀、支风管风量调节阀、出水套管末端的压力式液位计、辊套表面的红外测温装置以及计算机组成。

【技术特征摘要】
1.一种具有高效复合冷却系统的中高温辊式破碎机包括：传动装置、破碎单元、微型热管冷却系统、水冷却系统、从动端密封系统和测控系统；所述传动装置由变频电动机、液压机和行星减速器构成；所述破碎单元由一对或多对反向相对旋转的辊子组成且配有粒度调节装置；所述辊子由辊轴和辊套组成，其辊轴为中空结构，辊套沿轴向套设并通过键连接固定于辊轴上，辊齿沿辊套周向均匀分布，辊套、辊齿表面激光熔覆有耐磨隔热梯度复合涂层；所述微型热管冷却系统由微型热管、微孔组成；所述水冷却系统由高压冷却水管、高压冷却水喷头、浸没型喷头、冷却水流量调节阀、密封垫片、耐高温金属挡板及出水装置组成；所述从动端密封系统设有反向螺纹密封、气腔密封、环形风囊气封三级密封，由引风支管、支风管、环形支风管、锥型喷嘴、环形风囊、环形尖锥喷嘴、环形凹槽、反向螺纹槽、支风管风量调节阀与环形支风管风量调节阀构成；所述DCS测控系统由冷却水流量传感器、高压冷却水管入口端的冷却水流量调节阀，排水管出口的温度传感器与流量控制阀、环形风囊支风管风量调节阀、支风管风量调节阀、出水套管末端的压力式液位计、辊套表面的红外测温装置以及计算机组成。2.根据权利要求1所述的一种具有高效复合冷却系统的中高温辊式破碎机，其特征在于，所述微型热管冷却系统的微型热管绝热段外表面开有外螺纹，安装在辊子径向微孔内部，所述微孔为盲孔，孔深达辊套层并离辊套表面有足够安全距离，其出口端开有内螺纹，微孔内表面上对称开设有流体凹槽，与插入微孔中的微型热管外表面构成导流通道；微型热管通过其绝热段外螺纹与微孔内螺纹进行连接固定,微型热管的蒸发段与绝热段完全置于辊子之中，冷凝段置于辊轴中空区域或受冷却水直接喷射或浸没于辊轴中空区域的积水中。3.根据权利要求1所述的一种具有高效复合冷却系统的中高温辊式破碎机，其特征在于，所述水冷却系统的高压冷却水管其末端封口，由辊轴从动端伸入，置...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐顺生，罗洁，龙绪功，石黎，贺家臻，裴斐，赵冬勇，刘乐乐，刘小宇，傅国要，闫文滨，王志奇，樊学农，廖金源，武浩，杨林平，王育兴，赵枚青，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43