-
Die Erfindung betrifft eine Pendelmühle gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Aus der
DE-PS 33 01 166 C2 ist eine Pendelmühle bekannt, die ein Mühlengehäuse aufweist, das mit den erforderlichen Zuführeinrichtungen und Abführeinrichtungen für das Mahlgut verbunden ist. Das Mühlengehäuse umfasst ein unteres und ein oberes Mühlengehäuse, wobei das untere Mühlengehäuse an der Innenseite seiner Umfangswand eine ringförmige Mahlbahn aufweist.
-
Im Mühlengehäuse ist vertikal eine Antriebssäule angeordnet, an deren oberen Ende ein Querhaupt befestigt ist, an dem mehrere, die Mahlwerkzeuge bildende Mahlpendel aufgehängt sind. Die Mahlrollen der Mahlpendel werden bei rotierender Antriebssäule durch die wirkende Zentrifugalkraft gegen die Mahlbahn gedrückt.
-
Am unteren Ende der Antriebssäule ist ein Getriebe und seitlich des Getriebes ein Antriebsmotor angeordnet. Sowohl das untere Mühlengehäuse als auch der Antriebsmotor sind auf dem starren Gebäudeboden befestigt.
-
Auf dem Mühlengehäuse ist gemäß der
DE-PS 33 01 166 C2 ein Sichtergehäuse mit einem Klappenwindsichter angeordnet. Derartige Pendelmühlen sind seit vielen Jahren im Einsatz und arbeiten zuverlässig.
-
Im Mahlbetrieb werden Rüttelgeräusche und Erschütterungen von den Mahlwerkzeugen, gegebenenfalls auch von dem Sichter, und von der Antriebseinrichtung erzeugt, die jeweils auf alle Komponenten der Pendelmühle übertragen werden. Es findet somit eine Überlagerung der Erschütterungen statt, die unter Umständen auch zu Verstärkungen führen können, so dass die tragenden Bauteile einer hohen Beanspruchung unterliegen.
-
Insbesondere bei so genannten hartlaufenden Anwendungen, wie z. B. dem Mahlen von TiO2 gibt es erhebliche Erschütterungen und Rüttelgeräusche. Im Stand der Technik ist für diese Fälle eine große Wanddicke des Mühlengehäuses erforderlich. Eine entsprechende Verstärkung des Mühlengehäuses wird entweder durch dickwandiges Material oder durch Versteifungen erzielt mit dem Nachteil, dass das Gewicht des Mühlengehäuses zunimmt. Im Betrieb haben solche dickwandigen Mühlengehäuse außerdem den Nachteil, dass Risse auftreten können, was die Lebensdauer solcher Mühlengehäuse verkürzt.
-
Die
DE 26 41 620 C3 beschreibt eine Rollenmühle mit einem einstückigen Mühlengehäuse. Das Schwingungsverhalten dieser Rollenmühle unterscheidet sich grundsätzlich von dem Schwingungsverhalten einer Pendelmühle. Bei einer Pendelmühle werden die Mahlpendel durch auftretende Zentrifugalkräfte nach außen gegen die Mahlbahnen gedrückt, wo der Mahlprozess stattfindet. Hierbei treten im Wesentlichen Horizontalschwingungen auf.
-
Bei einer Rollenmühle hingegen befinden sich die Mahlrollen über einem Mahlbett und laufen auf dem Mahlbett, so dass dort Vertikalschwingungen auftreten.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Pendelmühle bereitzustellen, die eine größere Laufruhe aufweist, wobei auf Materialverstärkungen, insbesondere am Mühlengehäuse, verzichtet werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Die Schwingungsentkopplung bedeutet, dass Schwingungen des unteren Mühlengehäuses sich mindestens nicht in voller Stärke auf das obere Mühlengehäuse auswirken können und umgekehrt. Je nach Art der Maßnahmen zur Entkopplung kann eine Überlagerung von Schwingungen völlig unterbunden werden oder die Schwingungen werden zumindest stark gedämpft auf das jeweils andere Mühlengehäuse übertragen. Dieser mittelbare Weg der Schwingungsübertragung von einem zum anderen Mühlengehäuse wird durch die Schwingungsdämpfungseinrichtung unterbrochen, so dass die Schwingungen auch auf diesem Wege mindestens gedämpft an dem jeweils anderen Mühlengehäuse ankommen.
-
Vorzugsweise ist die starre Verbindung eine Tragkonstruktion, die auf dem starren Fundament steht, das z. B. ein Gebäudeboden sein kann.
-
Die Schwingungsdämpfungseinrichtung kann ein Schwingfundament sein. Ein Schwingfundament besteht in der Regel aus einem Grundkörper, z. B. aus Beton, der auf Schwingungsdämpfern elastisch gelagert ist, die beispielsweise viskogedämpfte Federkörperelemente sind.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Vorzugsweise ist zwischen dem oberen Mühlengehäuse und dem unteren Mühlengehäuse eine Entkopplungseinrichtung angeordnet. Diese Entkopplungseinrichtung sollte aus einem elastischen Material bestehen.
-
Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass Schwingungen vom unteren Mühlengehäuse nicht unmittelbar auf das obere Mühlengehäuse und umgekehrt übertragen werden.
-
Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung freihängend an der Unterseite des Bodens des Mühlengehäuses angeordnet.
-
Die freihängende Anordnung der Antriebseinrichtung am Boden des unteren Mühlengehäuses hat demgegenüber den Vorteil, dass die Antriebseinrichtung keine Verbindung zum Gebäudeboden bzw. dem starren Fundament oder zur Schwingungsdämpfungseinrichtung hat. Durch diese Entkopplung wird erreicht, dass die Antriebseinrichtung und das untere Mühlengehäuse ein gemeinsames Schwingungssystem bilden, das dementsprechend gemeinsame Schwingungen erzeugt, wobei das obere Mühlengehäuse durch das Vorsehen der Entkopplungseinrichtung und der Schwingungsdämpfungseinrichtung von diesen Schwingungen entkoppelt ist.
-
Asynchrone oder gegenläufige Schwingungen können im Schwingungssystem des unteren Mühlengehäuses erst gar nicht auftreten, so dass das Material der Komponenten der Pendelmühle geschont und gleichzeitig die Geräuschentwicklung reduziert wird.
-
Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung ein Direktantrieb. Ein solcher Direktantrieb ist durch eine stufenlose Drehzahlregelung gekennzeichnet und weist weder eine Kupplung noch ein Getriebe auf. Der Vorteil eines Direktantriebs besteht somit darin, dass er sowohl kompakt ist als auch im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu der Ausgangswelle ausgebildet ist. Im Betrieb ist der Direktantrieb schwingungsarm und trägt deshalb neben der Schwingungsentkopplung durch die freihängende Anordnung zusätzlich zu einer Verringerung der Materialbeanspruchung der Bauteile der Pendelmühle bei.
-
Weitere Vorteile eines Direktantriebs bestehen darin, dass er wartungsfreundlich ist, weil z. B. kein Getriebeöl benötigt wird, das von Zeit zu Zeit erneuert werden muss. Ferner sind kein Getriebe und keine Motorkupplung vorhanden, die instandgehalten werden müssen. Der Energieverbrauch eines Direktantriebs ist deutlich niedriger, als dies bei herkömmlichen Antriebseinrichtungen, wie sie beispielsweise auch in der
DE-PS 33 01 166 C2 vorgesehen sind, der Fall ist.
-
Bevorzugte Direktantriebe sind beispielsweise ein Hydraulikmotor oder ein Torquemotor.
-
Bei Hydraulikmotoren, die auch als Hydromotoren bezeichnet werden, wird hydraulische Energie in mechanische Arbeit umgewandelt. Es existieren eine Vielzahl von Bauarten von Hydraulikmotoren, die in ihrer Arbeitsweise im Wesentlichen in Konstant- und Verstellmotoren eingeteilt werden können. Für den Einsatz in einer Pendelmühle sind Verstellmotoren bevorzugt, um die Umlaufgeschwindigkeit der Mahlwerkzeuge einstellen zu können. Das von hydrodynamischen Motoren erzeugte Drehmoment ist unabhängig von der Drehzahl steuerbar. Das maximale Drehmoment eines Hydraulikmotors wird durch den Druck der Hydraulikflüssigkeit bestimmt. Das so genannte Schluckvolumen bestimmt die Drehzahl, die vom zugeführten Volumenstrom abhängig ist.
-
Besonders bevorzugt sind Torquemotoren, weil diese elektrisch betrieben werden und im Vergleich zu Hydraulikmotoren keine Zu- und Ableitungen für die Hydraulikflüssigkeit benötigen. Torquemotoren erfordern lediglich einen Kühlwasserkreislauf. Ein Torquemotor ist ein vielpoliger Direktantrieb mit sehr hohen Drehmomenten und relativ kleinen Drehzahlen.
-
Vorzugsweise ist der Torquemotor vertikal eingebaut, so dass die Ausgangswelle des Torquemotors vertikal ausgerichtet ist.
-
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Pendelmühle,
-
2 einen Vertikalschnitt durch eine Pendelmühle.
-
In der 1 ist schematisch eine Pendelmühle 1 dargestellt, um das Prinzip der Schwingungsentkopplung zu erläutern.
-
Die Pendelmühle 1 steht auf einem starren Fundament 3, wobei unter einem starren Fundament 3 beispielsweise die Bodenplatte eines Gebäudes, d. h. der Gebäudeboden 2 (siehe auch 2), verstanden werden kann.
-
Die Pendelmühle 1 weist ein oberes Mühlengehäuse 22 und ein unteres Mühlengehäuse 26 auf, die über eine Entkopplungseinrichtung 180 miteinander verbunden sind.
-
Das obere Mühlengehäuse 22 ist über eine starre Verbindung 110 mit dem Fundament 3 verbunden, das auch ein Gebäudeboden 2 sein kann. Hierbei ist das obere Mühlengehäuse 22 starr an dieser Verbindung 110 befestigt. Die Verbindung kann auch eine lösbare Verbindung sein.
-
Diese starre Verbindung 110 kann eine Tragkonstruktion 100 sein, die Querstreben 102 und Stützen 104 aufweist, die auf dem Fundament 3 bzw. dem Gebäudeboden 2 (siehe auch 2) stehen.
-
Das untere Mühlengehäuse 26 ist über eine Schwingungsdämpfungseinrichtung 190 mit dem starren Fundament 3 bzw. dem Gehäuseboden 2 verbunden. Die Schwingungsdämpfungseinrichtung 190 kann ein so genanntes Schwingfundament 4 sein, das aus einem Grundkörper 7, z. B. aus Beton, und mindestens einem Schwingungsdämpfer 5 besteht (siehe auch 2).
-
Das untere Mühlengehäuse 26, an dem die Antriebseinrichtung 40 freihängend angeordnet ist, befindet sich zwischen der Entkopplungseinrichtung 180 und der Schwingungsdämpfungseinrichtung 190, wodurch Schwingungen des unteren Mühlengehäuses 26 weder nach oben unmittelbar noch über den Umweg über das Fundament 3 bzw. den Gebäudeboden 2 und die starre Verbindung 110 mittelbar zum oberen Mühlengehäuse 22 gelangen können. Gleiches gilt für Schwingungen des oberen Mühlengehäuses 22, die auf den beiden genannten Wegen ebenfalls nicht das untere Mühlengehäuse 26 erreichen können bzw. in beiden Fällen jeweils nur als stark gedämpfte Schwingungen an dem betreffenden anderen Mühlengehäuse ankommen.
-
Oberes und unteres Mühlengehäuse 22, 26 sind somit schwingungsmäßig entkoppelt, wodurch eine große Laufruhe der Pendelmühle 1 erreicht wird.
-
In der 1 ist das obere Mühlengehäuse 22 unmittelbar an der starren Verbindung 110 befestigt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das obere Mühlengehäuse 22 mittelbar über einen Zwischenring 24 mit der starren Verbindung 110 zu verbinden. Der Zwischenring 24 ist gestrichelt als Option dargestellt und findet sich auch in der Ausführungsform gemäß der 2.
-
In der 2 ist die Pendelmühle 1 detailliert dargestellt, die ein Mühlengehäuse 20 aufweist, das aus dem oberen Mühlengehäuse 22 und dem unteren Mühlengehäuse 26 besteht, wobei zwischen dem oberen und dem unteren Mühlengehäuse der Zwischenring 24 angeordnet ist. Zwischen dem Zwischenring 24 und dem unteren Mühlengehäuse 26 ist die Entkopplungseinrichtung 180 in Form eines elastischen Materials angeordnet. Auf dem oberen Mühlengehäuse 22 ist ein Sichtergehäuse 10 angeordnet, das einen Sichter 12 aufnimmt, der in den Innenraum des oberen Mühlengehäuses 22 hineinragt. Der Sichter 12 wird von einem eigenen Sichterantrieb 14 angetrieben, der auf dem Sichtergehäuse 10 angeordnet ist.
-
Im Mühlengehäuse 20 ist eine Antriebswelle 44 vertikal angeordnet, die an ihrem oberen Ende ein Querhaupt 80 aufweist, an dem mehrere Mahlpendel 82 aufgehängt sind. In der 2 ist lediglich ein derartiges Mahlpendel 82 zu sehen, das am unteren Ende eine Mahlrolle 84 aufweist. Das untere Mühlengehäuse 26 weist an der Innenseite seiner Umfangswand 29 eine Mahlbahn 28 auf, gegen die die Mahlrollen 84 aufgrund der Zentrifugalkraft bei rotierender Antriebswelle 44 gedrückt werden. Das Mahlgut wird zwischen der Mahlbahn 28 und den Mahlrollen 84 zerkleinert.
-
Die Antriebswelle 44 ist als Hohlwelle ausgebildet und erstreckt sich nach unten aus dem unteren Mühlengehäuse heraus. Am unteren Ende befindet sich eine Antriebseinrichtung 40, die als Direktantrieb 41 ausgebildet ist. In der in 2 gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei dem Direktantrieb 41 um einen Torquemotor 41b. Die elektrischen Zuleitungen und die Kühlwasserleitungen für diesen Torquemotor 41b sind in der 2 nicht dargestellt.
-
Ferner ist in der 2 eine Ausführungsform zu sehen, bei der die Ausgangswelle 42 des Torquemotors 41b mit der Antriebswelle 44 der Pendelmühle 1 identisch ist. Es ist ferner zu sehen, dass diese gemeinsame Welle 44 ausschließlich über Lagerstellen 46 und 48 in dem Direktantrieb 41 gelagert ist. Weitere Lagerstellen am Mühlengehäuse 20 sind nicht erforderlich.
-
Die Antriebseinrichtung 40 ist an einer Montageplatte 60 befestigt, die in einem kreisförmigen Ausschnitt 31 der Bodenwand 30 des unteren Mühlengehäuses 26 befestigt ist. Oberhalb der Montageplatte 60 ist ein Schaufelteller 90 dargestellt.
-
Der Durchmesser der Montageplatte 60 ist größer als der Außendurchmesser der Antriebseinrichtung 40, so dass diese zusammen mit der Antriebswelle 44 und den Mahlpendeln 82 vormontiert und als Baueinheit 200 von oben in das Mühlengehäuse 20 eingesetzt werden kann. Die gesamte Baueinheit 200 ist im oberen rechten Teil der 2 dargestellt.
-
Das untere Mühlengehäuse 26 ist über gestrichelt eingezeichnete Ankerschrauben 36 an dem Grundkörper 7 des Schwingfundaments 4 befestigt, das die Schwingungsdämpfungseinrichtung 190 bildet. Dieser Grundkörper 7 des Schwingfundaments 4 liegt über Schwingungsdämpfer 5 auf dem starren Fundament 3 auf. Innerhalb des Schwingfundaments 4 ist eine Aufnahmekammer 6 ausgebildet, in die die Antriebseinrichtung 40 freihängend hineinragt. Die Antriebseinrichtung 40 weist keinerlei Verbindung zum Schwingfundament 4 oder zum Fundament 3 auf.
-
Die Antriebswelle 44 ist als Hohlwelle ausgebildet, so dass am unteren Ende 45 Sperrgas eingeleitet werden kann.
-
Über den Zwischenring 24, der zwischen dem oberen Mühlengehäuse 22 und dem unteren Mühlengehäuse 26 angeordnet ist, ist das Mühlengehäuse 20 mit der Tragkonstruktion 100 mit dem Gebäudeboden 2 verbunden, der ebenfalls ein starres Fundament darstellt. Diese Tragkonstruktion 100 weist Querträger 102 und Stützen 104 auf. Zwischen dem Zwischenring 24 und dem unteren Mühlengehäuse ist die Entkopplungseinrichtung 180 angeordnet, die aus einem elastischen Material besteht.
-
Zur Demontage der Antriebseinrichtung 40 ist das Sichtergehäuse 10 um eine horizontale Achse 16 schwenkbar ausgebildet, so dass das Sichtergehäuse 10 mittels des Schwenkantriebs 18 in die gestrichelte Position verschwenkt werden kann (siehe Bezugszeichen 10, 141).
-
Im nächsten Schritt wird das obere Mühlengehäuse 22 aufgeschwenkt, so dass die Antriebswelle 44 mit den daran montierten Mahlpendeln 82 zugänglich ist.
-
Mittels eines Hebewerkzeugs 120, das am Querhaupt 80 angreift, kann die gesamte, die Antriebseinrichtung 40 aufweisende Baueinheit 200 nach dem Lösen der Montageplatte 60 von der Bodenwand 30 des unteren Mühlengehäuses 26 entfernt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Pendelmühle
- 2
- Gebäudeboden
- 3
- Fundament
- 4
- Schwingfundament
- 5
- Schwingungsdämpfer
- 6
- Aufnahmekammer
- 7
- Grundkörper
- 10, 10'
- Sichtergehäuse
- 12
- Sichter
- 14, 14'
- Sichterantrieb
- 16
- horizontale Achse
- 18
- Schwenkantrieb
- 20
- Mühlengehäuse
- 22
- oberes Mühlengehäuse
- 24
- Zwischenring
- 26
- unteres Mühlengehäuse
- 28
- Mahlbahn
- 29
- Umfangswand
- 30
- Bodenwand des unteren Mühlengehäuses
- 31
- Ausschnitt
- 36
- Ankerschrauben
- 40
- Antriebseinrichtung
- 41
- Direktantrieb
- 41b
- Torquemotor
- 42
- Ausgangswelle
- 44
- Antriebswelle
- 45
- unteres Ende der Antriebswelle
- 46
- unteres Wellenlager
- 48
- oberes Wellenlager
- 60
- Montageplatte
- 80
- Querhaupt
- 82
- Mahlpendel
- 84
- Mahlrolle
- 90
- Schaufelteller
- 100
- Tragkonstruktion
- 102
- Querträger
- 104
- Stütze
- 110
- starre Verbindung
- 120
- Hebewerkzeug
- 180
- Entkopplungseinrichtung
- 190
- Schwingungsdämpfungseinrichtung
- 200
- Baueinheit
