DE102006021196B3

DE102006021196B3 - Mühle oder Sichter mit Magnetlagerspindelantrieb

Info

Publication number: DE102006021196B3
Application number: DE102006021196A
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing.Ing(grad.) Konetzka; Karsten Dipl.-Ing.(FH) Ludewig; Jürgen Dipl.-Ing.(FH) Stahl
Original assignee: Hosokawa Alpine AG
Current assignee: Hosokawa Alpine AG
Priority date: 2006-05-06
Filing date: 2006-05-06
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2026-05-07

Abstract

Die Erfindung betrifft die Ausbildung eines Magnetlagerspindelantriebes für Maschinen der mechanischen Verfahrenstechnik, speziell Mühlen, Sichter oder Sichtermühlen, bei der die Magnetlagerspindelwelle herausziehbar ausgebildet ist, damit ein einfacher und schneller Werkzeugwechsel sowie eine gründliche Reinigung erfolgen kann.

Description

Die Erfindung betrifft die Ausbildung eines Magnetlagerspindelantriebes für Maschinen der mechanischen Verfahrenstechnik, speziell Mühlen, Sichter oder Sichtermühlen, bei der die Magnetlagerspindelwelle herausziehbar ausgebildet ist, damit ein einfacher und schneller Werkzeugwechsel sowie eine gründliche Reinigung erfolgen kann.
Stand der Technik
Maschinen mit Magnetlagern oder Magnetlagerspindelantrieb sind bekannt. In der WO 99/19070 A1 wird ein Refiner mit einem entsprechenden Antrieb beschrieben. Der Refiner weist einen Rotor, bestehend aus einer Welle mit Refiner-Elementen, sowie komplementären Statorelementen auf, welche zusammen mit den rotierenden Elementen einen Spalt bilden, in denen eine Aufschlämmung behandelt wird. Die Welle des Rotors wird von Magnetlagern gehalten, welche gleichzeitig die Lage der Welle in axialer und radialer Richtung definieren. Die Radiallager sind konzentrisch um die Welle angeordnet und wirken abstoßend auf die Welle, um diese im Gehäuse zu zentrieren. Zur Lagerung und Positionierung der Welle in axialer Richtung weist diese eine scheibenförmige Erweiterung auf. Vor und hinter dieser Erweiterung sind Magnetlager mit axialer Wirkrichtung angeordnet. Neben der Positionierung der Welle in axialer Richtung wird eine Einstellung des Mahlspaltes ermöglicht.
Magnetlagerspindelantriebe sind bisher so ausgeführt, dass sie kein schnelles und einfaches Austauschen der Magnetlagerspindelwelle mit den entsprechenden Werkzeugen ermöglichen, da die Wellen eine scheibenförmige Erweiterung für die axiale Lagerung aufweisen und es deshalb notwendig ist, die Lagerung bzw. die Maschine zu zerlegen, um die Magnetlagerspindelwelle mit Werkzeug aus dem Lagergehäuse entnehmen zu können.
Aufgabenstellung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verfahrenstechnische Maschine mit Magnetlagerspindelantrieb zu schaffen, die einen einfachen und schnellen Werkzeugwechsel sowie eine gründliche Reinigung von Maschine und Arbeitsteil zu ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine verfahrenstechnische Maschine mit einem Magnetlagerspindelantrieb mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Beschreibung der Erfindung
Die erfindungsgemäße verfahrenstechnische Maschine, zum Beispiel Mühle, Sichter oder Sichtermühle, zeichnet sich dadurch aus, dass durch Öffnen des Maschinengehäuses die produktberührten Bereiche mit dem rotierenden Arbeitsteil, wie Sichtrad oder Mahlscheibe, freigegeben werden. Die Magnetlagerspindelwelle und das Werkzeug bilden eine Einheit. Die Magnetlagerspindelwelle ist verjüngend ausgebildet, wobei sie auf der Werkzeugseite ihren größten Durchmesser aufweist. Diese Gestaltung ermöglicht es die Magnetlagerspindelwelle zusammen mit dem Arbeitsteil aus dem Lagergehäuse herauszuziehen. Welle und Arbeitsteil können nun außerhalb der Maschine gereinigt werden. Ebenso können die produktberührten Bereiche des Arbeitsraumes gründlich gereinigt werden, ohne dass das Arbeitsteil die Reinigung behindert oder Produkt zwischen Arbeitsteil und Arbeitsraumwand zurück bleibt.
Für einen Werkzeugwechsel kann der gesamte Rotor bestehend aus Welle und Arbeitsteil ausgetauscht werden, so können Wartungszeiten minimiert werden.
Der Magnetlagerspindelantrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt keine plötzliche Erweiterung der Welle an der beidseitig die Axiallager angeordnet sind. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Axiallager am Ende der Aussparung für die Welle im Magnetlagerspindelgehäuse angeordnet und die entsprechenden Gegenkomponenten an der werkzeugabgewandten Stirnfläche der Welle. Die Welle weist auf der Werkzeugseite ihren größten Durchmesser auf, hier ist die Gegenkomponente des zweiten Axiallagers angeordnet. Die Komponenten der Lagerung mit axialer Wirkrichtung sind im Gehäuse angeordnet. Die Axiallager sind so ausgeführt, dass eines anziehend und das andere abstoßend wirkt. Das Axiallager B welches sich am Ende der Aussparung für die Welle im Magnetlagerspindelgehäuse befindet, kann ein aktives elektromagnetisches oder ein passives magnetische Lager sein. Das Axiallager A kann auch mit dem Spülluftdruck der Maschine zusammenwirken oder bei vertikalachsig aufgeführter Maschine mit der Gewichtskraft der Welle zusammen wirken. In den letzteren beiden Fällen besitzt die verfahrenstechnische Maschine nur ein aktives Axiallager A.
Die Radiallager und der Motor sind konzentrisch zur Welle im Gehäuse angeordnet. Alle Komponenten und die Gegenkomponenten sind ringförmig ausgebildet. Die Gegenkomponenten der Lager und des Motors auf der Magnetlagerspindelwelle sind im Wirkungsbereich von Motor und Lager angeordnet. Die Radiallager können anziehend oder abstoßend wirken.
Das Gehäuse der verfahrenstechnischen Maschine und des Magnetlagerspindelantriebes sind über ein Gelenk verbunden, das es ermöglicht das Maschinengehäuse um eine Achse um das ortsfeste Magnetlagerspindelgehäuse zu schwenken. Es kann aber auch das Maschinengehäuse ortsfest ausgeführt sein und das Antriebsgehäuse wird geschwenkt. Für einige Anwendungen ist die reine Schwenkbewegung um eine Achse nicht geeignet, es können somit allgemeine Getriebe zum Einsatz kommen. Der Magnetlagerspindelantrieb kann auch bei Zellenradschleusen oder Mischern Anwendung finden.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1: eine Stiftmühle mit Magnetlagerspindelantrieb im Längsschnitt
2: Mühle aus 1 in der Draufsicht
3: einen Windsichter mit Magnetlagerspindelantrieb im Längsschnitt
Ausführungsbeispiel
1 zeigt als Beispiel für eine verfahrenstechnische Maschine eine Stiftmühle, die mit einem Magnetlagerspindelantrieb ausgerüstet ist. Die Mühle besteht aus einem Mühlengehäuse (1) mit Produkteinlauf (2) und Produktaustrag (20). Das Mühlengehäuse (1) nimmt die statische Stiftscheibe (6) auf, die mit der dynamischen Stiftscheibe (5) auf der Magnetlagerspindelwelle (4) zusammenwirkt. Der produktberührte Bereich (14) entspricht der Innenkontur von Mühlengehäuse (1) mit Einlauf (2) und Austrag (20).
Der Magnetlagerspindelantrieb besteht aus einem Magnetlagerspindelgehäuse (3) und einer Magnetlagerspindelwelle (4). Das Magnetlagerspindelgehäuse (3) nimmt Motor (11), Radiallager A (7) und B (8) sowie Axiallager A (9) und B (10) auf. Die Magnetlagerspindelwelle (4) ist im Magnetlagerspindelgehäuse (3) im Zentrum der oben beschriebenen Komponenten angeordnet. Die Gegenkomponenten (12, 18) von Motor und Lagern auf der Welle (4) sind im Wirkbereich von Motor (11), Radiallager (7, 8) und Axiallager (9, 10) angeordnet. Die Magnetlagerspindelwelle (4) bildet in der Drehbewegung einen umlaufenden nahezu konstanten Spalt, den Spaltraum (15). Der Spaltraum (15) wird durch die Innenkontur des Magnetlagerspindelgehäuses (3) und der Außenkontur der Magnetlagerspindelwelle (4) gebildet.
Zur Zentrierung der Welle (4) wirken die Radiallager A (7) und B (8). Die Magnetlagerspindelwelle (4) nimmt an einer ihrer Stirnseiten im Zentrum die dynamische Stiftscheibe (5) auf. Die Welle (4) ist verjüngend gestuft ausgeführt, so kann sie durch Ziehen aus dem Magnetlagerspindelgehäuse (3) herausgenommen werden, ohne das Magnetspindellagergehäuse (3) zu zerlegen oder das Arbeitsteil (5) von der Welle (4) zu demontieren. Diese Ausführung erfordert ein Axiallager A (9), das anziehend und ein Axiallager B (10), das abstoßend wirkt. Die Axiallager können auch in umgekehrter Wirkungsweise arbeiten. Die Axiallager (9, 10) können als aktive elektromagnetische oder passive magnetische Lager ausgeführt sein. Anstatt des zweiten Axiallagers kann der Spülluftdruck der Mühle oder bei vertikal ausgeführter Mühle die Gewichtskraft der Mühle mit dem ersten Axiallager zusammenwirken.
Die 2 zeigt die Mühle in der Draufsicht. Das Magnetlagerspindelgehäuse (3) und das Mühlengehäuse (1) sind über eine externe Achse (13) miteinander verbunden. Wird ein Schließmechanismus (hier nicht dargestellt) geöffnet, kann das Mühlengehäuse (1) zur Seite weggeschwenkt werden, dadurch wird der Zugang zur Welle (4) mit dem Mahlwerkzeug (5) freigegeben. Die verjüngend ausgeführte Magnetlagerspindelwelle (4) kann nun zusammen mit dem Werkzeug (5) aus dem Magnetlagerspindelgehäuse entnommen werden. Das Mühlengehäuse (1) kann einfach und gründlich gereinigt werden. Das Mahlwerkzeug (5) kann von der Welle (4) gelöst und gereinigt oder ausgetauscht werden. Welle (4) und Mahlwerkzeug (5) können aber auch einteilig gefertigt sein.
Die 3 zeigt einen vertikalachsigen Sichter mit einem Magnetlagerspindelantrieb. Der Sichter besteht aus Sichtergehäuse (16) mit Produkt- und Sichtlufteintritt sowie Feingutaustritt (17). Die Magnetlagerspindelwelle (4) trägt ein Sichtrad mit Trägerrad (19). Diese Ausführungsform benötigt aufgrund des Eigengewichts von Welle (4) und Sichtrad mit Trägerrad (19) nur ein Axiallager A (9) mit abstoßender Wirkung. Zum Werkzeugwechsel wird der Magnetlagerspindelantrieb um die Achse (13) aus dem ortsfesten Sichtergehäuse (16) ausgeschwenkt, so dass der produktberührte Bereich (14) freigegeben wird und die Magnetlagerspindelwelle (4) mit dem Werkzeug (19) aus dem Magnetlagerspindelgehäuse (3) entnommen werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellte und vorstehend ausführlich beschriebene Ausführung beschränkt.
Für einige Anwendungen ist die reine Schwenkbewegung um die Achse (13) ungeeignet, es können somit allgemeine Getriebe zum Einsatz kommen.

1: Mühlengehäuse
2: Einlauf
3: Magnetlagerspindelgehäuse
4: Magnetlagerspindelwelle
5: Werkzeug/Arbeitsteil: dynamische Stiftscheibe
6: statische Stiftscheibe
7: Radiallager A
8: Radiallager B
9: Axiallager A
10: Axiallager B
11: Motor
12: Gegenkomponenten Motor
13: Achse
14: produktberührter Bereich/Arbeitsraum
15: Spaltraum
16: Sichtergehäuse
17: Feingutaustritt
18: Gegenkomponenten Lager
19: Werkzeug/Arbeitsteil: Sichtrad und Trägerrad
20: Produktaustrag

Claims

Mühle oder Sichter, mit mindestens einem in einem Arbeitsraum (14) eines Maschinengehäuses (1) angeordneten, rotierenden Arbeitsteil (5), mit einem Magnetlagerspindelantrieb, bestehend aus Magnetlagerspindelgehäuse (3) und Magnetlagerspindelwelle (4), wobei das Magnetlagerspindelgehäuse (3) den Motor (11) zum Antreiben der Rotorwelle (4) des Arbeitsteiles (5) aufnimmt sowie radiale und axiale Magnetlager und die Magnetlagerspindelwelle (4) die Gegenkomponenten (12, 18) von Motor und Lagern dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinengehäuse (1) mit dem Magnetlagerspindelgehäuse (3) über ein Gelenk miteinander verbunden ist und das Maschinengehäuse (1) um eine Achse gegen das Magnetlagerspindelgehäuse (3) schwenkbar ist, wobei das Arbeitsteil (5) zusammen mit der Magnetlagerspindelwelle (4) durch Herausziehen aus dem Magnetlagerspindelgehäuse (3) entfernbar ist, ohne das Magnetspindellagergehäuse (3) zu zerlegen oder das Arbeitsteil (5) von der Welle (4) zu demontieren.
Mühle oder Sichter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetlagerspinde/welle (4) gestuft verjüngend ausgeführt ist.
Mühle oder Sichter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetlagerspindelwelle (4) konisch ausgeführt ist,
Mühle oder Sichter nach einem oder mehreren der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Axiallager des Magnetlagerspindelantriebes abstoßend und ein Axiallager des Magnetlagerspindelantriebes anziehend wirkend ausgeführt ist.
Mühle oder Sichter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass das Axiallager (10) des Magnetlagerspindelantriebes auf dem arbeitsteilabgewandten Ende der Magnetlagerspindelwelle (4) ein aktives elektromagnetisches Lager ist.
Mühle oder Sichter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (10) des Magnetlagerspindelantriebes auf dem arbeitsteilabgewandten Ende der Magnetlagerspindelwelle (4) ein passives magnetisches Lager ist.
Mühle oder Sichter nach einem oder mehreren der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager des Magnetlagerspindelantriebes der Gewichtskraft der Rotorwelle entgegenwirkt.
Mühle oder Sichter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager des Magnetlagerspindelantriebes mit dem Spülluftdruck der Maschine zusammenwirkt.
Mühle oder Sichter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetlagerspindelwelle (4) und Arbeitsteil (5) einteilig oder mehrteilig ausgeführt ist.
Mühle oder Sichter nach einem oder mehreren der Anspruche 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltraum (15), der durch die Innenkontur des Magnetlagerspindelgehäuses (3) und der Außenkontur der Magnetlagerspindelwelle (4) beschrieben wird, durch ein Spülmedium vom Arbeitsraum (14), in dem das Arbeitsteil (5) angeordnet ist, getrennt ist.