DE102006057991A1 - Mühle mit Anpresssystem - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Mühle zum Zerkleinern vom Mahlgut mit wenigstens einer Mahlwalze, die mit einer Gegenfläche derart zusammenwirkt, dass das Mahlgut zwischen Mahlwalze und Gegenfläche zerkleinert wird und mit einem Anpresssystem, um eine Kraft über die Mahlwalze auf das Mahlgut auszuüben.
- Bei Vertikalmühlen, Rollenpressen oder Walzenbrechern werden sogenannte hydro-pneumatische Anpresssysteme eingesetzt, welche die Aufgabe haben, über einen entsprechenden Vorspanndruck eine Kraft auf das Zerkleinerungsgut auszuüben und dabei eine gewisse Bewegung der Mahlwerkzeuge bei ähnlichem Kraftniveau zu ermöglichen. Kleinere Systeme nutzen hierfür Stahlfedern, mit denen allerdings bei großen Anlagen die erforderlichen Kräfte bei einer gleichzeitig geforderten Beweglichkeit nicht erreicht werden können.
- Hydro-pneumatische Anpresssysteme zeichnen sich gegenüber den Stahlfedersystemen durch eine frequenzabhängige Federsteifigkeit aus. Hierbei nimmt die Steifigkeit mit zunehmender Anregungsfrequenz stark zu. Damit steigen auch die Kräfte, die auf die Maschinenteile bewirken. Dies hat seine Ursache in der Art des Druckmediums (Öl) und in der Anordnung der Elemente (Arbeitszylinder, hydro-pneumatischer Speicher, Anschlussleitung), denn der Arbeitszylinder ist über eine Anschlussleitung, deren Durchmesser viel kleiner als der des Arbeitszylinders ist, mit dem hydro-pneumatischen Speicher verbunden. Kommt es zu einer Bewegung des Arbeitskolbens des Arbeitszylinders, nimmt die Ölgeschwindigkeit in der Rohrleitung stark zu. Der Differenzdruck über die Verbindungsleitung setzt sich dabei zum einen aus dem Strömungswiderstand des Druckmediums und zum anderen durch die Beschleunigung der Masse zusammen, wobei der Beschleunigungsanteil bei schnellen Wegänderungen (Frequenzspektrenanteile größer 5 Hz) den Differenzdruck der Anschlussleitung bestimmt. Die Maschinenteile (insbesondere der Rahmen und das Gestell) müssen die Kräfte ertragen, die sich aus dem statischen Vordruck und dem Differenzdruck über die Verbindungsleitung zusammensetzen. Dadurch sind die Belastungen durch einen hohen Dynamikanteil geprägt.
- Aus der
WO 03/000424 - Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde eine andere Möglichkeit aufzuzeigen, um den Anteil der dynamischen Belastungen auf die Maschinenteile zu reduzieren.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
- Die erfindungsgemäße Mühle zum Zerkleinern von Mahlgut weist im Wesentlichen eine Mahlwalze auf, die mit einer Gegenfläche derart zusammenwirkt, dass das Mahlgut zwischen Mahlwalze und Gegenfläche zerkleinert wird. Ferner ist ein Anpresssystem vorgesehen, um eine Kraft über die Mahlwalze auf das Mahlgut auszuüben, wobei das Anpresssystem einen hydro-pneumatischen Speicher, wenigstens einen Arbeitszylinder sowie wenigstens einen Impulsdämpfer umfasst. Der Arbeitszylinder ist dabei über Anschlussleitungen mit dem hydro-pneumatischen Speicher und dem Impulsdämpfer verbunden, wobei die vom Arbeitszylinder erzeugte Kraft auf die wenigstens eine Mahlwalze übertragen wird. Erfindungsgemäß ist die Länge der Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder und hydro-pneumatischem Speicher wenigstens dreimal so lang wie die Länge der Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder und Impulsdämpfer. Ferner beträgt die Länge der Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder und Impulsdämpfer weniger als 0,5 m, vorzugsweise weniger als 0,33 m.
- Mit einem derartigen Anpresssystem kann der Druck im Arbeitszylinder sowohl bei schnellen Anregungen (hohe Beschleunigungen) über die Kolbenstange als auch bei sehr langsamen (quasi statischen) Bewegungen im Wesentlichen auf gleichem Niveau gehalten werden.
- Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- In einem ersten Ausführungsbeispiel werden die Anschlussleitungen zwischen Arbeitszylinder und hydro-pneumatischen Speicher und die Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder und Impulsdämpfer durch separate Leitungen gebildet. Gemäß einen anderen Ausführungsbeispiel werden diese beiden Anschlussleitungen teilweise durch eine gemeinsame Leitung gebildet.
- Gemäß einer bevorzugten Erfindung ist die statische Steifigkeit des Impulsdämpfers höher als die Steifigkeit des hydro-pneumatischen Speichers. Auf diese Weise ist der Impulsdämpfer bei langsamen Kolbenbewegungen im Wesentlichen inaktiv. Weiterhin wird bevorzugt, dass die dynamische Steifigkeit des Impulsdämpfers niedriger als die dynamische Steifigkeit des hydro-pneumatischen Speichers ist. Durch die Maßnahme stellt der Impulsdämpfer bei schnelle Bewegungen der Kolbenstange die „weichere Feder" dar, sodass eine übermäßige Druckerhöhung im Arbeitszylinder vermieden werden kann.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der hydro-pneumatische Speicher und der Impulsdämpfer mit dem gleichen Gasdruck beaufschlagt.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Arbeitszylinder vorgesehen, die jeweils an den hydro-pneumatischen Speicher angeschlossen sind. Auch hier sind die Längen der Anschlussleitungen zwischen den Arbeitszylindern und dem hydro-pneumatischen Speicher wenigstens dreimal so lang wie die Langen der Anschlussleitungen zwischen den Arbeitszylindern und den zugeordneten Impulsdämpfern. Ferner betragen die Langen der Anschlussleitungen zwischen den Arbeitszylindern und den zugeordneten Impulsdämpfern weniger als 0,5 m, vorzugsweise weniger als 0,33 m.
- Bei der Mühle mit dem oben beschriebenen Anpresssystem kann es sich beispielsweise um eine Rollenmühle handeln, wobei die Gegenfläche durch einen drehbaren Mahlteller gebildet wird. Besteht die Mühle aus mehreren Mahlwalzen, kann jeder Mahlwalze ein Anpresssystem zugeordnet werden. Bei vier vorhandenen Mahlwalzen können beispielsweise vier hydro-pneumatische Speicher vorgesehen werden, die jeweils mit zwei Arbeitszylindern (nebst zugeordneten Impulsdämpfern) zusammenwirken.
- Bei einer anderen Ausgestaltung kann die Mühle aber auch als Walzenmühle, insbesondere als Gutbettwalzenmühle, ausgebildet sein, wobei die Gegenfläche durch eine zweite Mahlwalze gebildet wird. Des Weiteren kann das oben beschriebene Anpresssystem aber auch bei Walzenbrechern zur Anwendung kommen.
- Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- In der Zeichnung zeigen
-
1 eine schematische Seitenansicht einer Rollenmühle mit Anpresssystem, -
2 eine schematische Darstellung des Anpresssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
3 eine schematische Darstellung des Anpresssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
4 eine schematische Darstellung des Anpresssystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel -
5 eine schematische Seitenansicht einer Walzenmühle mit Anpresssystem und -
6 eine schematische Darstellung des Anpresssystem gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. - In
1 ist eine Rollenmühle schematisch dargestellt. Sie besteht im Wesentlichen aus wenigstens einer, vorzugsweise vier Mahlwalzen1 die auf einen drehbaren Mahlteller2 abrollen, wobei Mahlgut3 zwischen Mahlrolle1 und Mahlteller2 zerkleinert wird. Die Mahlrolle1 ist an einem Kraftarm4 gelagert, der über ein Anpresssystem5 eine Kraft über die Mahlwalze1 auf das Mahlgut überträgt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Mahlrolle1 an einem Ende des Kraftarms4 mittels eines Lagers drehbar gelagert während der Kraftarm4 an seinem anderen Ende in einem Lager6 kippbeweglich gehaltert ist. - Im Rahmen der Erfindung sind aber auch andere Ausgestaltungen von Rollenmühlen denkbar. So kann beispielsweise der Kraftarm abgeknickt ausgebildet werden und auch die Position von Lager und Anpresssystem könnten vertauscht sein. Weiterhin wäre es denkbar, dass die Mahlrolle
1 starr mit dem Kraftarm4 verbunden ist und der Kraftarm4 rotierbar gelagert ist. - Alle Systeme benötigen jedoch ein Anpresssystem, um eine zusätzliche Kraft über die Mahlwalze auf das Mahlgut auszuüben.
-
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Anpresssystem5 . Es besteht im Wesentlichen aus einem hydro-pneumatischen Speicher50 , einem Arbeitszylinder51 sowie einem Impulsdämpfer52 , wobei der Arbeitszylinder über eine erste Anschlussleitung53 mit dem hydro-pneumatischen Speicher50 und über eine zweite Anschlussleitung54 mit dem Impulsdampfer52 verbunden ist. - Der Arbeitszylinder
51 ist beispielsweise als Plungerzylinder ausgebildet, der im Wesentlichen ein Gehäuse51a , einen Kolben51b und eine Kolbenstange51c aufweist. Das Gehäuse51a und der Kolben51b begrenzen einen Druckraum51d , in den die erste und zweite Anschlussleitung53 ,54 münden. - Der hydro-pneumatische Speicher
50 weist einen ersten Bereich50a auf, der über eine Membran50c von einem zweiten Bereich50b getrennt ist. Der erste Bereich50a wird mit einen gewünschten Gasdruck beaufschlagt, während der zweite Bereich50b über die erste Anschlussleitung53 mit dem Druckraum51d des Arbeitszylinder51 in Verbindung steht und ist mit einem geeigneten Fluid55 , insbesondere Öl befüllt. - In Ähnlicherweise weist auch der Impulsdämpfer
52 einen ersten Bereich52a und einen zweiten Bereich52b auf, die durch eine Membran52c voneinander getrennt sind. Auch hier ist der erste Bereich52a mit einem Gas beaufschlagt, wobei zweckmäßigerweise der gleiche Gasdruck wie beim hydro-pneumatischen Speicher50 eingestellt sein kann. Der zweite Bereich52b steht über die zweite Anschlussleitung45 ebenfalls mit dem Druckraum51d des Arbeitszylinders in Verbindung und ist ebenfalls mit dem Fluid55 befüllt. Zur Befüllung des Antriebssystems mit dem Fluid55 , insbesondere Öl, ist beispielsweise die Anschlussleitung53 mit einer geeigneten Quelle verbunden, über die dann auch die durch das Anpresssystem erzeugte und über die Kolbenstange51cb auf die Mahlwalze übertragbare Kraft einstellbar ist. - Die Länge der Anschlussleitung
53 zwischen Arbeitszylinder51 und hydro-pneumatischem Speicher50 ist wenigstens dreimal so lang wie die Länge der Anschlussleitung45 zwischen Arbeitszylinder51 und Impulsdämpfer52 . Ferner beträgt die Länge zwischen Arbeitszylinder51 und Impulsdämpfer52 weniger als 0,5 m, vorzugsweise weniger als 0,33 m. - Unregelmäßigkeiten in der Höhe des Mahlguts
3 auf dem Mahlteller2 führen zu einer ständigen Vertikalbewegung der Mahlwalze1 . Über den Kraftarm4 wird diese Bewegung über die Kolbenstange51c auch auf das Fluid55 im Anpresssystem übertragen (siehe Doppelpfeil56 ). Ohne den in der Zeichnung dargestellten Impulsdämpfer würde sich bei sehr schnellen Wegänderungen der Druck im Druckraum51d sehr stark erhöhen, weil sich der Druck über die Leitung53 aufgrund der Massenträgheit des Fluids55 nicht schnell genug bis in den hydro-pneumatischen Speicher50 ausbreiten kann. - Der erfindungsgemäß vorgesehene Impulsdämpfer
52 soll genau diese schnellen Kolbenbewegungen des Arbeitszylinders (Frequenzspektrenanteile größer 5 Hz) soweit kompensieren, dass es nicht zu großen Druckerhöhungen im Druckraum51d des Arbeitszylinders kommt. Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen hat sich gezeigt, dass sich dies dadurch erreichen lässt, wenn die zweite Anschlussleitung54 für den Impulsdämpfer52 mit einer Länge von weniger als 0,5 m, vorzugsweise weniger als 0,33 m, gewählt wird. Die Leitungsquerschnittsfläche der ersten und zweiten Anschlussleitung53 ,54 liegt dabei zweckmäßigerweise in einen Bereich von 1/60 Ak bis 1/20 Ak, vorzugsweise im Bereich von 1/40 Ak bis 1/20 Ak, dabei ist Ak die Fläche eines Arbeitskolbens. - Um die Kolbenbewegungen mit einem hohen Dynamikanteil auszugleichen, sollte daher der Impulsdämpfer eine niedrigere dynamische Steifigkeit als der hydro-pneumatische Speicher aufweisen. Umgekehrt sollen aber bei langsamen Kolbenbewegungen (Frequenzspektrenanteile kleiner 5 Hz) der Impulsdämpfer im Wesentlichen inaktiv sein, sodass die Bewegung (Öl) im Wesentlichen durch den hydro-pneumatischen Speicher
50 erfolgt. Dies bedeutet, dass die statische Steifigkeit des Impulsdämpfers höher als die statische Steifigkeit des hydro-pneumatische Speichers ausgebildet ist. - Während im Ausführungsbeispiel gemäß
2 die Anschlussleitungen53 ,54 zwischen Arbeitszylinder51 und hydro-pneumatischem System50 bzw. Impulsdämpfer52 durch separate Leitungen gebildet wurden, zeigt3 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die Anschlussleitungen teilweise durch einen gemeinsamen Leitungsabschnitt57a gebildet werden. Die Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder51 und hydro-pneumatischen Speicher50 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel somit den gemeinsamen Leitungsabschnitt57a und einen weiteren Leitungsabschnitt57b , während die Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder51 und Impulsdämpfer52 durch den gemeinsamen Leitungsabschnitt57a und einen weiteren Leitungsabschnitt57c gebildet wird. Dennoch soll auch hier auch sichergestellt sein, dass die Länge der Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder51 und Impulsdämpfer52 kürzer als 0,5 m, vorzugsweise kürzer als 0,33 m ist. Außerdem soll die Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder51 und hydro-pneumatischem Speicher50 wenigstens dreimal so lang sein. -
4 zeigt nun eine Ausführungsbeispiel mit zwei Arbeitszylindern51 ,51' die jeweils an den hydro-pneumatischen Speicher50 angeschlossen sind. Jedem Arbeitszylinder51 ,51' ist ein separater Impulsdämpfer52 ,52' zugeordnet, wobei die Längen der Anschlussleitungen zwischen den Arbeitszylindern51 ,51' und dem hydro-pneumatischen Speicher50 wenigstens dreimal so lang sind, wie die Längen der Anschlussleitungen zwischen den Arbeitszylindern51 ,51' und den zugeordneten Impulsdämpfern52 ,52' und wobei ferner die Längen der Anschlussleitungen zwischen den Arbeitszylindern51 ,51' und den zugeordneten Impulsdämpfern52 ,52' weniger als 0,5 m, vorzugsweise weniger als 0,33 m betragen. - Selbstverständlich können die Impulsdämpfer
52 ,52' auch wieder direkt mit den Arbeitszylindern51 ,51' verbunden werden, wie das in2 dargestellt ist. - Im Ausführungsbeispiel gemäß
4 wird die Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder51 und Impulsdämpfer52 durch den gemeinsamen Leitungsabschnitt57a und den weiteren Leitungsabschnitt57c gebildet, während die Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder51 und hydro-pneumatischem Speicher50 den gemeinsamen Leitungsabschnitt57a und die weiteren Leitungsabschnitte57b und57d umfasst. Die Anschlussleitung zwischen den Arbeitszylinder51' und dem Impulsdämpfer52' wird durch einen gemeinsamen Leitungsabschnitt57'a und den weiteren Leitungsabschnitt57'c gebildet, während die Anschlussleitung zwischen dem Arbeitszylinder51' und dem hydro-pneumatischen Speicher50 den gemeinsamen Leitungsabschnitt57'a , und die weiteren Leitungsabschnitte57'b und57d aufweist. - Durch den erfindungsgemäß angeordneten Impulsdämpfer kann insbesondere bei schnellen Kolbenbewegungen aufgrund eines unregelmäßigen Mahlgutbettes eine zu große Druckerhöhung im Druckraum
51d bzw.51d' vermieden werden. Auf diese Weise werden die Belastungen auf das Gesamtsystem reduziert. - Das in den
2 bis4 beschriebene Anpresssystem kann überall dort zu Anwendung kommen, wo schnelle Kolbenbewegungen zu einer ungewünschten Druckerhöhung im Druckraum des Arbeitszylinders führen, Kolbenbewegungen aber zulässig sind. - So zeigt beispielsweise
3 eine Ausgestaltung der Mühle als Walzenmühle, insbesondere als Gutbettwalzenmühle. Die Gegenfläche wird hier nicht durch einen Mahlteller, sondern durch eine zweite Mahlwalze7 gebildet. Eine der beiden Mahlwalzen wird über ein Festlager8 gehaltert, während die andere Mahlwalze1 mit einem Loslager zusammenwirkt, welches über ein oben beschriebenes Anpresssystem5 mit einer gewünschten Kraft beaufschlagt werden kann. - Weiterhin wäre es auch denkbar, das oben beschriebene Anpresssystem bei Walzenbrechern einzusetzen.
Claims (10)
- Mühle zum Zerkleinern von Mahlgut (
3 ) mit wenigstens einer Mahlwalze (1 ), die mit einer Gegenfläche derart zusammenwirkt, dass das Mahlgut zwischen Mahlwalze und Gegenfläche zerkleinert wird und mit einem Anpresssystem (5 ), um eine Kraft über die Mahlwalze auf das Mahlgut auszuüben, wobei das Anpresssystem folgende Bestandteile aufweist: a. einen hydro-pneumatischen Speicher (50 ), b. wenigstens einen Arbeitszylinder (51 ), c. sowie wenigstens einen Impulsdämpfer (52 ), d. wobei der Arbeitszylinder (51 ) über Anschlussleitungen mit dem hydro-pneumatischen Speicher und dem Impulsdämpfer (52 ) verbunden ist und die vom Arbeitszylinder (51 ) erzeugte Kraft auf die wenigstens eine Mahlwalze (1 ) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder (51 ) und hydro-pneumatischem Speicher (50 ) wenigstens drei mal so lang ist wie die Länge der Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder (51 ) und Impulsdämpfer (52 ) und ferner die Länge der Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder (51 ) und Impulsdämpfer (52 ) weniger als 0,5 m, vorzugsweise weniger als 0,33 m, beträgt. - Mühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydro-pneumatische Speicher (
50 ) und der Impulsdämpfer (52 ) mit dem gleichen Gasdruck beaufschlagt sind. - Mühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen zwischen Arbeitszylinder (
51 ) und hydro-pneumatischem Speicher (50 ) und die Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder (51 ) und Impulsdämpfer (52 ) durch separate Leitungen (53 ,54 ) gebildet werden. - Mühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder (
51 ) und hydro-pneumatischem Speicher (50 ) und die Anschlussleitung zwischen Arbeitszylinder (51 ) und Impulsdämpfer (52 ) teilweise durch einen gemeinsamen Leitungsabschnitt (57a ,57'a ) gebildet wird. - Mühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Arbeitszylinder (
51 ,51' ) vorgesehen sind, die jeweils an den hydro-pneumatischen Speicher (50 ) angeschlossen sind. - Mühle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Arbeitszylinder (
51 ,51' ) ein separater Impulsdämpfer (52 ,52' ) zugeordnet ist, wobei die Längen der Anschlussleitungen zwischen den Arbeitszylindern (51 ,51' ) und dem hydro-pneumatischen Speicher (50 ) wenigstens drei mal so lang sind wie die Längen der Anschlussleitungen zwischen den Arbeitszylindern (51 ,51' ) und den zugeordneten Impulsdämpfern (52 ,52' ) und wobei ferner die Längen der Anschlussleitungen zwischen den Arbeitszylindern (51 ,51' ) und den zugeordneten Impulsdämpfern (52 ,52' ) weniger als 0,5 m, vorzugsweise weniger als 0,33 m, betragen. - Mühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Steifigkeit des Impulsdämpfers (
52 ,52' ) höher als die statische Steifigkeit des hydro-pneumatischen Speichers (50 ) ist. - Mühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Steifigkeit des Impulsdämpfers (
52 ,52' ) niedriger als die dynamische Steifigkeit des hydro-pneumatischen Speichers (50 ) ist. - Mühle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Mühle um eine Rollenmühle handelt und die Gegenfläche durch einen drehbaren Mahlteller (
2 ) gebildet wird. - Mühle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Mühle um eine Walzenmühle, insbesondere eine Gutbettwalzenmühle handelt und die Gegenfläche durch eine zweite Mahlwalze (
7 ) gebildet wird.
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