齿辊破碎机的发展历史

破碎是迅速发展的工业选矿领域的重要环节,破碎机是矿山机械中广泛使用的一种设备。它在各种金属、非金属、化工、建材、电力等工业部门占有非常重要的地位。从经济角度看,在选矿厂中,碎磨作业的生产成本占选矿总成本的40%以上,设备投资占总投资的60%左右。从能源和环保的角度来看,破碎作业消耗大量的能源,并且由于物料破碎过程中产生的声音、振动、摩擦和粉尘,严重污染了工作环境。因此,国内外业内人士一直在研究如何实现节能高效的破碎工艺,从理论研究到新产品开发(包括旧设备的改造)再到改变生产工艺,以达到投资省、能耗低、污染少、效率高、过碎小、产品粒度均匀以及满足新设备、新工艺系统的工艺要求。煤矿是破碎机应用最广泛的行业。露天煤矿的原煤破碎和选煤厂的原料预处理都离不开破碎设备。由于煤是一种脆性的中硬岩石,破碎技术发展已久,所用的破碎设备有颚式破碎机、回转式破碎机、锤式破碎机和环锤式破碎机、冲击式破碎机、选择性破碎机、齿辊破碎机等。最近10年,粉碎技术有了很大的进步。随着人们对粉碎过程认识的深入,新的粉碎方法和粉碎设备不断涌现。各国在各自的破碎机行业中不断采用新技术、新工艺、新材料,产品的可靠性不断提高,在产品耐磨性、减少过碎量、严格控制破碎产品粒度等方面取得了有效进展。特别是煤用齿辊破碎机,以其制造简单、维修方便、能耗低、成本低、破碎能力大、经久耐用等优点,在产品结构、技术性能和工业应用方面成为领先。

1.1990前齿辊破碎机

在20世纪90年代以前,齿辊破碎机技术存在着不能严格控制破碎产品粒度、破碎产品破碎量大、对机体冲击负荷大、破碎齿易损坏、整体噪音大、维修量大等缺点。例如,为了防止杂木、铁、矸石、岩石等硬质材料对断齿的损伤,在单齿辊破碎机的破碎板下端安装拉簧,在双齿辊破碎机的破碎辊两端安装压缩弹簧, 为了增大大块物料或硬物料落入破碎腔内无法破碎时破碎板或齿辊上的应力,使压缩弹簧增大破碎腔的出料间隙以排出硬物。 然后,可移动破碎板或带齿辊通过弹簧的回复力返回到其初始位置。因此,不能严格控制粉碎产品的粒度。

1987原兖州煤矿设计院在消化吸收美国REXNORD公司生产的Arak 36DAM破碎机的基础上,设计了当时技术先进的4PGC-380/350×1000齿辊破碎机。这种破碎机的一个突出的技术特点是采用了“硝基”控制系统。该系统可以独立调节上齿辊的间距来控制下段的给料粒度。下齿辊间距也可独立调节,控制产品粒度,使粉碎程序可根据粉碎工艺要求灵活调整。同时,该破碎机集成了调整齿辊间距的装置和安全装置,采用液压-气动系统:油缸的活塞杆与活动齿辊连接,有活塞杆的油缸腔内泵入一定变量的液压油,同时无活塞杆的油缸腔内泵入一定压力的气体,形成气柱弹簧。这样就可以根据泵入的油量来改变活塞的位置,从而确定齿辊之间的距离,达到控制产品粒度的目的。当坚硬或不易破碎的物体进入破碎机时,由于破碎力的增大,活动齿辊压缩气柱使坚硬物体通过,这时活动齿辊可以复位。还有就是严格控制产品粒度的问题。

二、齿辊破碎机1990后

进入90年代后,随着我国改革开放力度的加大,煤炭销售市场也发生了很大的变化。人们对选煤技术和设备提出了更高的要求。其中包括降低细颗粒含量、产品粒度的均匀性、降低超限粒度和提高处理能力,推动了破碎机技术的发展和进步。

首先,煤炭科学研究总院唐山分院研制了2PL系列强力破碎机。破碎机的技术进步主要是取消了原双辊破碎机的让压弹簧安全装置,固定了双辊破碎辊,采用新技术和新材料防止破碎齿被硬物损坏,从而严格控制破碎产品中的过大颗粒。

1994平象山选煤设计院研制TFP500系列分级破碎机。该系列破碎机由单电机驱动,并由液力耦合器过载保护。它的传动系统是电机带动液力耦合器,带动一对锥齿轮改变旋转方向,带动主动破碎辊旋转,主动破碎辊通过另一端的一组直齿轮带动被动辊旋转。破碎齿呈螺旋状排列,进料中的小颗粒很容易通过破碎辊之间的间隙排出,而大块则被齿的剪切和拉伸力破碎,改善了传统破碎机中物料破碎不受控制的情况。

90年代中期,开发生产了2PGL系列双齿辊破碎机。该系列破碎机由双电机、双液力耦合器和双齿轮箱直接驱动。通过手动液压系统移动一个破碎辊,调节齿辊间距,从而控制出料粒度。该机具有液力耦合器过载保护和电控过载保护,可有效防止碎齿被硬物损坏。整机结构紧凑,车身高度低,冲击载荷小。

同期,煤炭科学研究总院唐山分院先后研制出2PLF系列分级破碎机、2FJP600系列强力分级破碎机、4 PG系列强力破碎机和DP系列单齿辊破碎机。2PLF系列分级破碎机在传动形式上采用V带和大皮带轮传动,传动结构简单,故障率低。由于大滑轮具有储能功能,所需电机功率小于直接驱动。双齿辊破碎机采用反转方式,破碎齿采用子弹型,硬质合金堆焊,强度高,破碎效率高,磨损后易于修复。2FJP600系列高强度分级破碎机的双辊分别向两侧壁旋转,齿辊上的破碎板组装,破碎齿在韧性好的铸造基体上堆焊硬质合金,不仅强度高,还能破碎硬物,破碎齿“弯而不折”。当硬物卡住、弯曲时,可直接修复断齿,无需现场更换断板。两侧壁上分别安装有梳板,梳板有两个作用:(1)破碎过程完全是剪切和拉伸破碎,不易产生过碎物;②它起着栅筛的作用。通过需要破碎的物料可以筛选出需要破碎的大块物料,并严格控制破碎后产品的粒度,从而控制破碎后物料的三维尺寸。两个带齿辊在其各自侧壁方向上的旋转也可以确保已经达到所需颗粒尺寸的材料不会再次破碎。直接从齿辊之间的出料口和齿辊与梳板之间的出料口排出,减少了能耗和挤压破碎造成的过度破碎。两个破碎辊有两套独立的驱动装置,使两个破碎辊可以独立工作。在实际粉碎中,可以根据给料量的多少来改变工作制度,即给料少时,启动单台机器,给料多时,启动两台机器,这样用户更节能。每台破碎机可配备A、B和C型齿,每种齿对应一种产品粒度。用户无需更换破碎机,通过更换齿型即可调整产品粒度,实现一机多用,减少用户重复投资。此外,由于该系列破碎机为强力破碎机,在工艺布置时无需用皮带手动挑矸,原煤不经预筛分直接送入破碎机,简化了选煤工艺,降低了车间高度,降低了选煤厂的建设投资和生产成本。4PGG系列四齿辊破碎机和DP系列单齿辊破碎机由2FJP系列派生而来。4PGG系列破碎机除了机体采用积木式结构,上下机体可以组装和分离,可以根据实际生产现场进行安装,提高破碎比外,其他结构和破碎原理与2FJP系列基本相同。