DE102006037774A1

DE102006037774A1 - Walzen- oder Rollenmühle

Info

Publication number: DE102006037774A1
Application number: DE102006037774A
Authority: DE
Inventors: Thomas Rüther; Ludwig KÖNNING
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-02-14
Also published as: WO2008037515A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walzen- oder Rollenmühle, mit wenigstens einer Mahlwalze bzw. Mahlrolle sowie einem in einem Maschinenrahmen gleitbeweglichen Lagerstein zur Aufnahme der Mahlwalze bzw. Mahlrolle, wobei zwischen Lagerstein und Maschinenrahmen wenigstens ein Gleitlager vorgesehen ist, das wenigstens ein Gleitelement und wenigstens eine Gegenlauffläche aufweist. Die Gegenlauffläche weist eine Beschichtung auf, die eine Härte von wenigstens 40 GPa besitzt. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Rollenmühle mit wenigstens einer Mahlrolle und einem rotierbaren Mahlteller, wobei die Mahlrolle an einem Hebel angebracht ist, der in einer Schwenklagerung gelagert ist, wobei die Schwenklagerung wenigstens eine Gleitfläche und wenigstens eine Gegenlauffläche aufweist, wobei die Gegenlauffläche mit einer Beschichtung versehen ist, die eine Härte von wenigstens 40 GPa besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walzen- oder Rollenmühle mit wenigstens einer Mahlwalze bzw. Mahlrolle sowie einem in einem Maschinenrahmen gleitbeweglichen Lagerstein zur Aufnahme der Mahlwalze bzw. Mahlrolle.
Bei einer Walzenmühle wird das Mahlgut durch zwei gegeneinander gepresste Walzen zerkleinert, wobei zwischen den Walzen ein vorbestimmter Mahlspalt aufrechterhalten wird. Dies erfolgt durch eine als Festwalze ausgebildete erste Walze, die an ihren beiden Enden über Achsschenkel in zwei ortsfesten Festlagersteinen und eine als Loswalze ausgebildete zweite Walze, die an ihren beiden Enden über Achsschenkel in zwei quer zur Walzenachse verschiebbaren Loslagersteinen drehbar gelagert ist. Die Lagersteine werden in einem Maschinenrahmen auf zwei einander gegenüberliegenden Rahmenseiten angeordnet, wobei jeweils ein ortsfester und ein gleitbeweglicher Lagerstein im Maschinenrahmen nebeneinander vorgesehen werden.
Bei einer Rollenmühle wird das Mahlgut zwischen einem Mahlteller mit vertikaler Achse und mehreren in einem Mühlengehäuse drehbar angeordneten Mahlrollen zerkleinert. Die Mahlrollen sind um ihre Achse frei beweglich und im Wesentlichen stationär, jedoch gegenüber dem Mahlteller vertikal federbeweglich fliegend auf Wellen angeordnet. Die Wellen der Mahlrollen sind jeweils in Pendelwälzlagern gelagert, von denen das eine Lager als Festlager und das andere Lager als vertikal bewegliches Loslager ausgebildet ist. Das Loslager weist wiederum einen im Maschinenrahmen gleitbeweglichen Lagerstein auf.
Die Lagersteine der Mühlen werden häufig mit Gleitlagern im Maschinenrahmen gelagert. Üblicherweise werden für die Führungen Gleitlagerwerkstoffe aus Polymer-Verbundwerkstoffen mit inkorporierten Gleitstoffen gegen einen glattgeschliffenen Metallwerkstoff eingesetzt. Diese Gleitlager sind durch hohe dynamische Belastungen und eine Fett- oder Ölschmierung gekennzeichnet. Die Schmierung führt aber zu hohen Investitions- und Betriebskosten und erfordert eine umweltgerechte Entsorgung des verbrauchten Schmiermittels.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lager für Walzen- oder Rollenmühlen anzugeben, die ohne bzw. mit einer stark reduzierten Fett- oder Ölschmierung auskommen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung besteht die Walzen- oder Rollenmühle im Wesentlichen aus wenigstens einer Mahlwalze bzw. Mahlrolle sowie einem in einem Maschinenrahmen gleitbeweglichen Lagerstein zur Aufnahme der Mahlwalze bzw. Mahlrolle, wobei zwischen Lagerstein und Maschinenrahmen wenigstens ein Gleitlager vorgesehen ist, das wenigstens ein Gleitelement und wenigstens eine Gegenlauffläche aufweist. Die Gegenlauffläche weist eine Beschichtung auf, die eine Härte von wenigstens 40 GPa besitzt.
Die Rollenmühle gemäß einer zweiten Ausgestaltung weist im Wesentlichen wenigstens eine Mahlrolle und einen rotierbaren Mahlteller auf, wobei die Mahlrolle an einem Hebel angebracht ist, der in einer Schwenklagerung gelagert ist, wobei die Schwenklagerung wenigstens eine Gleitfläche und wenigstens eine Gegenlauffläche aufweist, wobei die Gegenlauffläche mit einer Beschichtung versehen ist, die eine Härte von wenigstens 40 GPa besitzt.
Die Gegenlauffläche besteht vorzugsweise aus einer amorphen Kohlenstoffschicht, die beispielsweise aus reinem Kohlenstoff mit weniger als 0,5 at% Komponenten eines Metalls und/oder Wasserstoff, mittels gepulster Lichtbogenentladung im Vakuum hergestellt wird. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Beschichtung bei einem trockenlaufenden Gleitlager einen Reibwert von weniger als 0,1 und bei reduziertem Schmiermitteleinsatz einen Reibwert von 0,02 auf.
Weiterhin kann die Beschichtung einen Elastizitätsmodul von mehr als 400 GPa ausweisen.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Beschichtung wenigstens 100 nm bis max. 100 μm dick. Der die Beschichtung aufweisende Grundkörper der Gegenlauffläche besteht zweckmäßigerweise aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl. Für diese spezielle Gegenlauffläche hat sich bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen ein Gleitelement bzw. eine Gleitfläche aus Kunststoff, insbesondere aus einem Polymer-Verbundwerkstoff, als besonders vorteilhaft herausgestellt. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht das Gleitelement bzw. die Gleitfläche aus Verbundmaterialien aus Gewebe- oder Faserkunststoff oder aus Gewebe- oder Fasermineralien, die mit warmhärtenden Polyesterharzen imprägniert sind.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
1 eine dreidimensionale Darstellung einer Walzenmühle,
2 eine dreidimensionale Darstellung des gleitbeweglichen Lagersteins mit Gleitelement,
3 eine Vorderansicht des gleitbeweglichen Lagersteins mit Gleitelement und Gegenlauffläche
4 eine dreidimensionale Darstellung der Mahlrolle einer Rollenmühle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
5 eine schematische Ansicht einer Rollenmühle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
6 eine schematische Ansicht einer Rollenmühle gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
7 eine Schnittdarstellung einer Schwenklagerung.
Die in 1 dargestellte Walzenmühle besteht im Wesentlichen aus zwei gegeneinander gepressten Walzen 1 und 2, zwischen denen das Mahlgut zerkleinert wird. Zwischen den Walzen wird ein vorbestimmter Mahlspalt aufrechterhalten. Hierfür ist die eine Walze 2 als Festwalze und die andere Walze 1 als Loswalze ausgebildet. Die als Festwalze ausgebildete Walze 2 wird über Achsschenkel 2a in zwei ortsfesten Lagersteinen 3 an einen Maschinenrahmen 4 gehaltert. Die als Loswalze ausgebildete Walze 1 ist an ihren beiden Enden über Achsschenkel 1a in gleitbeweglichen Lagersteinen 5 aufgenommen.
Zwischen dem gleitbeweglichen Lagerstein 5 und dem Maschinenrahmen 4 ist jeweils wenigstens ein Gleitlager 6 vorgesehen, das wenigstens ein Gleitelement 6a und wenigstens eine Gegenlauffläche 6b aufweist. Die Gleitlager 6 sind dabei so ausgerichtet, dass die als Loswalze ausgebildete Walze 1 quer zur ihrer Achse mit Hilfe einer Pressvorrichtung 7 in Richtung der Walze 2 gedrückt werden kann. Über geeignete Einstellmittel wird ein vorgegebener Walzenspalt aufrechterhalten. Die als Loswalze ausgebildete Walze 1 hat während des Mahlvorgangs die Aufgabe den Walzenspalt im Bedarfsfall zu vergrößern, wenn ein zu harter und für den normalen Walzenspalt zu großer Mahlbrocken zwischen die beiden Walzen gerät. Ein starrer Walzenspalt könnte ansonsten zum Blockieren bzw. zur Beschädigung der Walzen führen.
Die Bewegung der gleitbeweglichen Lagersteine 5 wird durch Gleitlager 6 gewährleistet, die zwischen Lagerstein 5 und Maschinenrahmen 4 vorgesehen sind.
Anhand der 2 und 3 wird das Gleitlager im Folgenden näher dargestellt.
Jeder gleitbeweglicher Lagerstein 5 weist oben und unten jeweils ein Gleitlager 6 auf, wobei das Gleitelement 6a jeweils in einer Nut 5a des Lagersteins 5 gehaltert ist. Die Gegenlauffläche 6b ist hingegen am Maschinenrahmen 4 befestigt. Der Lagerstein 5 kann somit zusammen mit dem Gleitelement 6a relativ zur Gegenlauffläche 6b bzw. dem Maschinenrahmen 4 verschoben werden. Selbstverständlich könnte grundsätzlich auch die Gegenlauffläche am Lagerstein und das Gleitelement am Maschinenrahmen vorgesehen werden. Im Rahmen der Erfindung hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Gleitelemente am Lagerstein und die Gegenlaufflächen am Maschinenrahmen angeordnet werden.
Die Gegenlauffläche 6b weist einen Grundkörper aus Metall, vorzugsweise Edelstahl auf, der eine Beschichtung aus einer amorphen Kohlenstoffschicht aufweist. Diese Kohlenstoffschicht besteht dabei insbesondere aus reinem Kohlenstoff mit weniger als 0,5 at% Komponenten eines Metalls und/oder Wasserstoff, die mittels gepulster Lichtbogenentladung in Vakuum aufgebracht wird. Die Beschichtung weist vorzugsweise eine Dicke von wenigstens 100 nm bis max. 100 μm auf. Eine derartige Beschichtung weist einen Elastizitätsmodul größer 400 GPa bzw. eine Härte von wenigstens 40 GPa auf.
Diese Beschichtung weist bei einem trockenlaufenden Gleitlager einen Reibwert von kleiner 0,1 und bei reduziertem Schmiermitteleinsatz einen Reibwert von kleiner 0,02 auf.
Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen hat sich gezeigt, dass sich ein Gleitelement 6a aus Kunststoff, insbesondere aus einem Polymer-Verbundwerkstoff besonders gut eignet. Die beste Gleitlagerpaarung hat sich ergeben, wenn das Gleitelement aus Verbundmaterialien aus Gewebe- oder Faserkunststoff oder Gewebe- oder Fasermineralien, die mit wärmehärtenden Polyesterharzen imprägniert sind, besteht.
In 4 ist ein Teil einer Rollenmühle mit einer Mahlrolle 8 dargestellt. Diese Mahlrolle 8 rollt üblicherweise auf einem nicht näher dargestellten, um eine vertikale Achse drehenden Mahlteller ab, wobei das Mahlgut in einem Spalt zwischen Mahlteller und Mahlrolle 8 zerkleinert wird. Die Mahlrolle 8 ist wiederum in einem ortsfesten Lagerstein 3 und einem gleitbeweglichen Lagerstein 5 gehaltert, so dass die Rolle 8 in vertikaler Richtung federbeweglich fliegend angeordnet ist. Als Lager kommen hier üblicherweise Pendelwälzlager zur Anwendung.
In Übereinstimmung mit dem gleitbeweglichen Lagerstein 5 der Walzenmühle gemäß 1 weist der Lagerstein wiederum zwei Gleitelemente 6a auf, die in entsprechenden Nuten 5a des Lagersteins 5 gehaltert sind. Die Gegenlaufflächen 6b sind wieder am Maschinenrahmen 4 angeordnet.
Während das Gleitlager 6 bei der in 1 dargestellten Walzenmühle eine horizontale Bewegung ermöglicht hat, ist das Gleitlager 6 gemäß 4 für eine vertikale Bewegung gemäß Doppelpfeil 9 ausgebildet. Ansonsten sind die Gleitelemente und die Gegenlaufflächen, wie oben beschrieben, in identischer Weise ausgebildet.
5 zeigt eine Rollenmühle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei wenigstens eine Mahlrolle 8 auf einen rotierbaren Mahlteller 10 abrollt. Die Mahlrolle ist an einem Hebel 11 angebracht, der in einer Schwenklagerung 12 gelagert ist. Zur Einstellung des Mahldrucks der Mahlrolle 8 kann der Hebel 11 über Mittel 13 mit einer Kraft beaufschlagt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hebel 11 als zweiarmiger Hebel ausgebildet, wobei die Mahlrolle 8 an einem Ende und die Mittel 13 zur Einleitung einer Kraft am anderen Ende angeordnet sind.
Die in 6 gezeigte Rollenmühle unterscheidet sich hiervon im Wesentlichen nur dadurch, dass der Hebel 11 als einarmiger Hebel ausgebildet ist, der in der Schwenklagerung 12 schwenkbar ist und wiederum über Mittel 13 mit einer Kraft beaufschlagbar ist.
Anhand der 7 wird im Folgenden die Schwenklagerung 12 näher erläutert:
Die Schwenklagerung 12 weist beispielsweise einen im Maschinenraum 4 gehaltenen Zapfen 14 auf, an dem der Hebel 11 angelenkt ist. Die beiden sich relativ zueinander verdrehenden und miteinander in Kontakt stehenden Flächen der Schwenklagerung 12 werden durch eine Gleitfläche 6'a und eine Gegenlauffläche 6'b gebildet, wobei die Gegenlauffläche mit einer Beschichtung versehen ist, die eine Härte von wenigstens 40 GPa besitzt.
Die Gegenlauffläche 6'b wird beispielsweise durch die Außenfläche einer auf dem Zapfen 14 aufgeschobenen und befestigten Hülse gebildet. Die Gleitfläche 6'a befindet sich beispielsweise auf der Innenseite einer am Hebel angebrachten Hülse.
Im Übrigen entsprechen die weiteren Ausgestaltungen der Gleitfläche 6'a bzw. der Gegenlauffläche 6'b den Eigenschaften des Gleitelements 6a bzw. der Gegenlauffläche 6b, die mit Bezug auf die 1 bis 4 näher beschrieben worden sind.
Das erfindungsgemäße Gleitlager bzw. die Schwenklagerung zeichnen sich dadurch aus, dass sie ohne bzw. mit einer stark reduzierten Fett- oder Ölschmierung auskommen. Durch die Verwendung eines Polymer-Verbundwerkstoffes kann zudem eine Verschleißminderung erreicht werden, die durch den speziellen Werkstoff der Gegenlauffläche noch weiter verstärkt wird. Weiterhin zeichnet sich die spezielle Gleitlagerpaarung durch einen geringen Reibungswiderstand aus und ist schmutzabweisend ausgebildet.

Claims

Walzen- oder Rollenmühle mit wenigstens einer Mahlwalze (2, 3) bzw. Mahlrolle (8) sowie einem in einem Maschinenrahmen (4) gleitbeweglichen Lagerstein (5) zur Aufnahme der Mahlwalze bzw. Mahlrolle, wobei zwischen Lagerstein (5) und Maschinenrahmen (4) wenigstens ein Gleitlager (6) vorgesehen ist, das wenigstens ein Gleitelement (6a) und wenigstens eine Gegenlauffläche (6b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenlauffläche (6b) eine Beschichtung aufweist, die eine Härte von wenigstens 40 GPa besitzt.
Rollenmühle mit wenigstens einer Mahlrolle (8) und einem rotierbaren Mahlteller (10), wobei die Mahlrolle an einem Hebel (11) angebracht ist, der in einer Schwenklagerung (12) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenklagerung wenigstens eine Gleitfläche (6'a) und wenigstens eine Gegenlauffläche (6'b) aufweist, wobei die Gegenlauffläche mit einer Beschichtung versehen ist, die eine Härte von wenigstens 40 GPa besitzt.
Walzen- oder Rollenmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einer amorphen Kohlenstoffschicht besteht.
Walzen- oder Rollenmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einer amorphen Kohlenstoffschicht, bestehend aus reinem Kohlenstoff mit weniger als 0,5 at% Komponenten eines Metalls und/oder Wasserstoff, mittels gepulster Lichtbogenentladung im Vakuum hergestellt ist.
Walzen- oder Rollenmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung bei einem trockenlaufenden Lager einen Reibwert von < 0,1 und bei reduziertem Schmiermitteleinsatz einen Reibwert von < 0,02 aufweist.
Walzen- oder Rollenmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung einen Elastizitätsmodul größer 400 GPa aufweist.
Walzen- oder Rollenmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Dicke von wenigstens 100 nm bis maximal 100 μm aufweist.
Walzen- oder Rollenmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Beschichtung aufweisende Grundkörper der Gegenlauffläche (6b) aus Metall, vorzugsweise Edelstahl, besteht.
Walzen- oder Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (6a) aus Kunststoff besteht.
Rollenmühle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche aus Kunststoff besteht.
Walzen- oder Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (6a) aus einem Polymer-Verbundwerkstoff besteht.
Rollenmühle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche aus einem Polymer-Verbundwerkstoff besteht.
Walzen- oder Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (6a) aus Verbundmaterialien aus Gewebe- oder Faserkunststoff oder Gewebe- oder Fasermineralien, die mit warmhärtenden Polyesterharzen imprägniert sind, besteht.
Rollenmühle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche aus Verbundmaterialien aus Gewebe- oder Faserkunststoff oder Gewebe- oder Fasermineralien, die mit warmhärtenden Polyesterharzen imprägniert sind, besteht.