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Die Erfindung betriff einen Maschinenrahmen für eine Hochdruck-Walzenpresse zur Aufnahme der Walzen in ihren Lagern, aufweisend mindestens ein erstes Rahmenelement unterhalb der Walzen, mindestens ein zweites Rahmenelement oberhalb der der Walzen und mindestens ein Verbindungselement zur Verbindung des mindestens einen ersten Rahmenelements mit dem mindestens einen zweiten Rahmenelement.
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Zur Hochdruckzerkleinerung von Schüttgut ist es bekannt, das Schüttgut durch den Walzenspalt zweier gegenläufig rotierender Walzen passieren zu lassen, wo das Schüttgut durch Anwendung von hohem Druck berstet und zu Schülpen gepresst wird. Bei dieser Art der Zerkleinerung wird das zu zerkleinernde Material nicht mit einer scherenden Bewegung zerkleinert, sondern im Idealfall ausschließlich durch die Anwendung von hohem Druck auf das Schüttgut im Walzenspalt, wo das Schüttgut ausschließlich durch die Druckanwendung berstet.
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Die dabei auftretenden Kräfte im Maschinenrahmen, der die beiden gegenläufigen Walzen zusammenhält, sind dabei sehr hoch. Entsprechend ist man bemüht, den Maschinenrahmen entsprechend stabil auszugestalten. Durch den stabilen Maschinenrahmen gewinnt die Hochdruck-Walzenpresse schnell an hohem Gewicht. Die Handhabung der Einzelteile des Rahmens der Hochdruck-Walzenpresse und der Transport der Walzenpresse werden dadurch erschwert. Es entstehen hohe Kosten beim Transport der Maschinenteile in die Einsatzgegend der Rollenpresse, wobei die Einsatzgegenden häufig wenig erschlossene und weit ab von Infrastruktur liegende Bergbauregionen sind.
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Um eine Gewichtsreduktion der gesamte Konstruktion durchzuführen, ist man bereits dazu übergegangen, die Einzelteile individuell statisch zu berechnen, um dadurch an den Stellen Gewicht zu sparen, an denen es möglich ist. Ein weiterer Nachteil von schweren Einzelteilen der Hochdruck-Rollenpresse ist dann gegeben, wenn die Hochdruck-Rollenpresse an Orten aufgestellt ist, an denen wenig Infrastruktur zur Wartung und Reparatur der Hochdruck-Rollenpressen zur Verfügung steht. In solchen Einsatzgebieten, in denen die Standzeit der Rollenpresse erheblichen Einfluss auf Wirtschaftlichkeit der Mine oder des herzustellenden Materials hat, ist man daher auf Rollenpressen-Konstruktionen übergegangen, die es mit wenig Aufwand ermöglichen, die Walzen zu warten oder zu wechseln.
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Aus den vorgenannten Gründen ist es wünschenswert, die Rahmenkonstruktion von Walzenpressen stetig zu verbessern, dabei Gewicht und Komplexität zu verringern.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb einen Maschinenrahmen für eine Walzenpresse zur Verfügung zu stellen, der ein verringertes Eigengewicht bei gleichzeitig hoher Stabilität hat.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das mindestens eine Verbindungselement unter Ausbildung zweier Schenkel U-förmig ausgebildet ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen einem oben angeordneten Rahmen und einem unten angeordneten Rahmenelement ein U-förmiges Verbindungselement angeordnet ist. Dieses Verbindungselement für die beiden oben und unten liegenden Rahmenteile übernimmt in dieser Konfiguration die Hauptkräfte der Rollenpressen-Konstruktion, weil die Art der Kraftführung darauf ausgerichtet ist, dieses Verbindungselement nur auf Zug zu belasten, wobei ein in sich geschlossenes Kräftesystem aufgebaut wird. Dieses zentrale Rahmenelement wird von den unteren und oberen Rahmenbestandteilen gegen Deformation geschützt und diese Dienen als Montagerahmen.
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Durch die U-förmige Ausgestaltung, die nur durch die unten näher beschriebene Konzeption des Rahmens möglich ist, ist es möglich, auf Bolzen-, Niet- und Schraubverbindungen in dem zentralen Teil des Maschinenrahmens zu verzichten und diesen so auszubilden, dass er ausschließlich durch nicht lösbare Schweißverbindungen hergestellt ist. Der mittlere Teil des hier vorgestellten Maschinenrahmens, das Verbindungselement, kann durch die ausbleibenden Schwächungen in Form von Bohrungen für Bolzen, Niete und Schrauben geringfügiger dimensioniert werden. Dadurch verringert sich das Gewicht des Maschinenrahmens und die Handhabung bei der Herstellung wird wesentlich vereinfacht; somit wird der Rahmen kostengünstiger und dieser erspart Transportgewicht.
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Sofern der Rahmen ausschließlich durch Schweißverbindungen hergestellt worden ist, ermöglicht die einteilige Ausführung eine schnellere Herstellungsweise, da keine exakt positionierten Bohrungen eingebracht werden müssen. Dieses Rahmenelement kann auf dem Boden liegend aufgebaut werden und braucht bei der Herstellung nicht durch Kräne gewendet werden.
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In Ausgestaltung des Maschinenrahmens ist vorgesehen, dass das Verbindungselement auf der Innenseite der Schenkel mindestens eine Schiene zur Aufnahme von auf dieser Schiene bewegbaren Lagern aufweist. Die Schienen ermöglichen ein Gleiten der Loswalze mitsamt der die Walzen aufnehmenden Lagern innerhalb vorbestimmter Grenzen während des Betriebes. Des Weiteren lassen sich die Walzen aus dem Verbindungselement herausschieben oder herausziehen, so dass eine aufwändige Demontage der Hochdruck-Rollenpresse nicht notwendig ist.
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Damit die Walzen aus dem Maschinenrahmen herausgeschoben oder herausgezogen werden können, liegt dieses U-förmige Element auf der Seite, wodurch die Schenkel in der Horizontalen ausgerichtet sind und ein die Schenkel verbindendes Teilstück ist vertikal ausgerichtet. Zum Schließen des Rahmens wird ein Rahmenteilstück über das U-förmige, zur Seite hin offene Verbindungselement gestülpt und dort fest verschlossen.
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Das die Schenkel verbindende Teilstück nimmt zur Anwendung der hohen Presskraft einen Hydraulikstempel auf, wobei das die Schenkel verbindende Teilstück eine Verstärkung aufweist, um die Kräfte aufnehmen zu können, ohne mechanisch zu versagen. Um die Kräfte gleichmäßig auf die Leichtkonstruktion zu verteilen, ist eine Trägerplatte vorgesehen, welche zwischen dem aufzunehmenden Hydraulikstempel und dem die Schenkel verbindenden Teilstück angeordnet ist.
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Auf der dem die Schenkel verbindenden Teilstück gegenüberliegenden Seite ist das Verbindungselement offen. An dieser Stelle ist ein Verschlusselement vorgesehen, mit dessen Hilfe ein Rahmenteilstück eingesetzt werden kann, um das Verbindungselement zu einem ringförmigen Rahmen zu schließen. Dabei nehmen die Verschlusselemente, im konkreten Fall hammerkopfförmig ausgebildete Enden der Schenkel des Verbindungselementes, die Kräfte des Hydraulikstempels auf der dem Hydraulikstempel gegenüberliegenden Seite auf.
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Die Kraft wird dabei von dem Hydraulikstempel auf eines der Lager der Walzen übertragen, von dort über mehrere Elemente auf das Verschlusselement. Die Walzen sind aber nicht fest im Maschinenrahmen angeordnet, sondern können Ausgleichsbewegungen durchführen. Hierzu ist vorgesehen, dass mindestens ein Schenkel des Verbindungselementes auf der Innenseite eine Schiene zur Aufnahme von auf dieser Schiene bewegbaren Lagern aufweist. Auf dieser Schiene können die Lager in vorbestimmten Wegstrecken Ausgleichsbewegungen durchführen, damit größere Elemente den Walzenspalt ohne Blockade der Walzen passieren können.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine Hochdruck-Rollenpresse mit dem erfindungsgemäßen Maschinenrahmen in einer perspektivischen Ansicht,
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2 der gesamte Maschinenrahmen der Hochdruckrollenpresse mit voneinander abgesetzten Rahmenbestandteilen,
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3 der erfindungsgemäße Maschinenrahmen in einer Seitenansicht.
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In 1 ist eine Hochdruck-Walzenpresse 10 in einer perspektivischen Ansicht abgebildet, bestehend aus dem mehrteiligen Maschinenrahmen 20, den Walzen 31 und 32, sowie den vier Lagern 33, 34, 35 und 36. Der mehrteilige Maschinenrahmen 20 besteht seinerseits aus einem ersten Rahmenelement 41 unterhalb der Walzen 31 und 32, einem Rahmenelement 42 oberhalb der Walzen 31 und 32 sowie aus zwei Verbindungselementen 43 und 44. Diese Verbindungselemente 43 und 44 bilden je zwei Schenkel 45 und 46 sowie 47 und 48 aus, die über verbindende Teilstücke 49 und 50 miteinander verbunden sind. Die Schenkel 45 und 46 sowie 47 und 48 der Verbindungselemente 43 und 44 dienen ihrerseits als Basis für Gleitschienen für die beweglich installierten Lager 33, 34, 35 und 36, wobei je nach Ausgestaltung der Hochdruck-Walzenpresse 10 die im Bildvordergrund angeordneten Lager 33 und 34 als Festlager ausgebildet sind und die im Bildhintergrund angeordneten Lager 35 und 36 als Loslager ausgebildet sind. Die Lager 33 und 36, die innerhalb der Verbindungselemente 43 und 44 aufgenommen sind, werden durch Hydraulikstempel 51 und 52 entgegen der Kraft des durch den Spalt 60 zwischen den Walzen 31 und 32 fließenden Mahlguts in die Maschinenrahmenmitte gedrückt. Die Kräfte der Hydraulikstempel 51 und 52 belasten die Schenkel 45 und 46 sowie 47 und 48 der Verbindungselemente 43 und 44 auf Zug, da die oben genannten Kräfte von den jeweils im Bild vorderen verbindenden Teilstücken 49 und 50 über die Lager 33 und 36 und die Walze 32, den Spalt 60 zwischen den Walzen 31 und 32, von dort aus auf die Walze 31 und von hier aus wiederum auf die Lager 34 und 35 übertragen werden. Diese in dieser Ausgestaltung als Festwalze ausgebildete Walze 31 mit dem als Festlager ausgebildeten Lager 34 und als Loslager ausgebildeten Lager 35 stützt sich gegen jeweils ein Rahmenteilstück 61 und 62, die beide jeweils über den jeweils oberen Schenkel 46 und 47 gestülpt und in einem Verschlusselement 63 und 64 aufgenommen und dort verschlossen werden, in dem die Rahmenteilstücke 61 und 62 unterhalb der jeweils unten liegenden Schenkel 45 und 48 geschlossen werden und sich am als Verschlusselement 63 und 64 sowie 65 und 66 dienenden hammerkopfförmigen Enden der Schenkel 45, 46, 47 und 48 abstützen. Innerhalb des gesamten Rahmens bilden die Verbindungselemente 43 und 44 in Verbindung mit den Rahmenteilstücken 61 und 62 ein in sich geschlossenes System zur Aufnahme der Kräfte, die durch die Hydraulikstempel 51 und 52 ausgeübt werden.
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Besonders an dieser Konstruktion ist, dass der Gesamtaufbau des Maschinenrahmens einteilig ist und besonders leicht ausfällt, weil die Teile, die auf Zug belastet werden und ein in sich geschlossenes Kräftesystem bilden, keine Verschraubungen oder Vernietungen aufweisen. Weil diese schraubverbindungsfrei und nietverbindungsfrei sind, können die Ober- und Untergurte und Träger der Schenkel 45, 46, 47 und 48 geringer dimensioniert werden. Um die Lager 33, 34, 35 und 36 oder und/oder die Walzen 31 und 32 zu wechseln, genügt es, jeweils eines der Rahmenteilstücke 61 und 62 zu demontieren und die Lager mitsamt der durch die Lager 33, 34, 35 und 36 gelagerten Walzen 31 und 32 in dieser Perspektive nach hinten herauszuziehen. Die unteren und oberen Rahmenelemente 41 und 42 verleihen dem gesamten Maschinenrahmen 20 die notwenige Stabilität gegenüber Verwindungen und sorgen dafür, dass die gesamte Konstruktion des Maschinenrahmens keine Deformierung durch Parallelverschiebung durchläuft. Stützen 75 und 76 hinter den Verschlusselementen 61 und 62 halten die jeweils beiden Schenkel 45 und 46 sowie 47 und 48 der Verbindungselemente 43 und 44 zusammen und sorgen dafür, dass das Rahmengewicht nicht auf den Lagern lastet, damit während des Betriebes der Hochdruck-Rollenpresse 10 die Lager mitsamt der Walzen 31 und 32 möglichst reibungsarm Ausgleichsbewegungen durchführen können. Ohne die Stützen 75 und 76 im Betrieb würde das Gewicht des oberen Rahmenelementes 42 auf der Gleitebene der Lager 33, 34, 35 und 36 lasten, wodurch die Ausgleichsbewegungen erschwert würden und der Verschleiß der Gleitschienen 81, 81', 82 und 82' unnötig hoch ausfallen würde.
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Um die hohen Kräfte der Hydraulikstempel 51 und 52 aufnehmen zu können, ist vorgesehen, dass die verbindenden Teilstücke 49 und 50 jeweils eine Verstärkung 49a und 50a aufweisen und, sofern notwendig, auch noch eine Trägerplatte 71 und 72, damit die verbindenden Teilstücke 49 und 50 unter der Last der Hydraulikstempel 51 und 52 nicht mechanisch versagen.
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In 2 ist der erfindungswesentliche Teil des Maschinenrahmens 20, nämlich das mindestens eine Verbindungselement 43 und 44, durch Strichelung und Volllinien verdeutlicht. Gegenüber der Darstellung in 1 sind in dieser Figur die Hydraulikstempel 51 und 52, die Walzen 31 und 32, Rahmenteilstücke 61 und 62 sowie in der Nähe der Rahmenteilstücke 61 und 62 vorhandene Stützen 75 und 76 ausgeblendet. Um die beiden Verbindungselemente 43 und 44 gegenüber den Rahmenelementen 41 und 42 besser abzugrenzen, sind die Rahmenelemente 41 und 42 gestrichelt, hingegen sind die Verbindungselemente 43 und 44 mit durchgezogenen Linien dargestellt.
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In vergleichbaren Rahmenkonstruktionen werden die den Verbindungselementen 43 und 44 ähnlichen Rahmenbestandteile aus einzelnen Teilstücken durch Bolzen, Niet- und Schraubverbindungen miteinander verbunden. Die Konstruktion dieses zentralen Bestandteiles des Maschinenrahmens 20 ist dadurch aufwändig und teuer. Jedoch ist es bisher notwendig gewesen, diesen Rahmenbestandteil durch lösbare Verbindungen aufzubauen, um zu Wartungszwecken die Walzen 31 und 32 aus dem Rahmen herauslösen oder gar herausheben zu können. Da dieser Rahmen auf der in dieser Ansicht nach hinten weisenden Seite offen ist, können die Walzen durch Verschieben der Lager 33, 34, 35 und 36 auf den in dieser Ansicht sichtbaren Schienen 81 und 81' nach hinten herausgeschoben oder -gezogen werden. Somit ist es nicht notwendig, dass das Verbindungselement 43 demontierbar gestaltet ist und auf Montageelemente wie Schrauben und Niete kann in dieser Konstruktion verzichtet werden. Ohne Schwächung der Träger und Ober- und Untergurte der Verbindungselemente 43 und 44 können die Stahlträger, aus dem die Verbindungselemente 43 und 44 hergestellt sind, geringer dimensioniert ausgestaltet werden, was bei der Größe des Rahmens, der einige Tonnen wiegt, eine merkliche Gewichtseinsparung ermöglicht. Diese Einsparung macht sich nicht nur beim Transport, sondern auch bei der Montage bemerkbar, weil die Verbindungselemente durch Schweißen aufgebaut werden können und die Handhabung bei der Herstellung dadurch einfacher wird.
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In 3 ist schließlich eines der Verbindungselemente 43 und 44 in einer Seitenansicht dargestellt. Deutlich ist die auf der Seite liegende U-Form zu erkennen, in der das Verbindungselement 43 zwei im Einsatz horizontal liegende Schenkel 45 und 46 ausbildet, die durch ein im Einsatz vertikal ausgerichtetes verbindendes Teilstück 49 miteinander verbunden sind. Auf der Innenseite des Teilstücks 49 ist eine Trägerplatte 71 angeordnet zur Aufnahme des in 1 dargestellten Hydraulikzylinders 51. Das in dem Verbindungselement 49 aufgenommene Lager 33 (1) gleitet im Betrieb der Rollenpresse auf der Schiene 81 im Umfang der möglichen Ausgleichsbewegung der Walze 32 hin und her. Zum Ausbau der Walzen 31 und 32 (1) ist vorgesehen, dass die Walzen nach rechts aus dem Verbindungselement 43 herausgefahren werden, wobei das Verbindungselement 43 hier offen dargestellt ist. Geschlossen wird der Rahmen durch ein ebenfalls in 1 gezeigtes Rahmenteilstück 61, das von oben über den oberen Schenkel 46 gestülpt wird und in der Aufnahmebucht 85 versenkt wird. Dabei greift das Rahmenteilstück 61 auch über den unteren Schenkel 45 und wird mit Hilfe des Fixierelements 86 verschlossen. Die Kräfte der Walzen und des Hydraulikstempels 51 (1) werden hingegen von dem hier nicht eingezeichneten Rahmenteilstück 61 auf die hammerkopfförmigen Verschlusselemente 63 und 64 übertragen.
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Um die Kräfte des Walzensystems optimal auf die hammerkopfförmigen Verschlusselemente 63, 64, 65 und 66 zu übertragen, ist vorgesehen, dass optional die Rahmenteilstücke 61 und 62 nicht fest mit den Schenkeln 45 und 46 sowie 47 und 48 verbunden sind. Auf diese Weise können die Rahmenteilstücke 61 und 62 ihre Kraft gleichmäßig auf die hammerkopfförmigen Verschlusselemente 63, 64, 65 und 66 in dem dynamisch belasteten Maschinenrahmen 20 übertragen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hochdruck-Walzenpresse
- 20
- Maschinenrahmen
- 31
- Walze
- 32
- Walze
- 33
- Lager
- 34
- Lager
- 35
- Lager
- 36
- Lager
- 41
- Rahmenelement
- 42
- Rahmenelement
- 43
- Verbindungselement
- 44
- Verbindungselement
- 45
- Schenkel
- 46
- Schenkel
- 47
- Schenkel
- 48
- Schenkel
- 49
- Teilstück
- 50
- Teilstück
- 51
- Hydraulikstempel
- 52
- Hydraulikstempel
- 60
- Spalt
- 61
- Rahmenteilstück
- 62
- Rahmenteilstück
- 63
- Verschlusselement
- 64
- Verschlusselement
- 65
- Verschlusselement
- 66
- Verschlusselement
- 71
- Trägerplatte
- 72
- Trägerplatte
- 75
- Stütze
- 76
- Stütze
- 81
- Schiene
- 82
- Schiene
- 85
- Aufnahmebucht
- 86
- Fixierelement
