DE102010038197A1

DE102010038197A1 - Wälzmühle zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut

Info

Publication number: DE102010038197A1
Application number: DE102010038197A
Authority: DE
Inventors: Thomas Rüther; Alexander Peters; Ludwig Könning; Nils Hörster; Reinhard Giesemann
Original assignee: ThyssenKrupp Polysius AG
Current assignee: Thyssenkrupp Polysius De GmbH
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2030-10-15
Also published as: RU2573553C2; BRPI1106648A2; DE102010038197B4; CN102451785B; CA2754462A1; US20120111982A1; BRPI1106648A8; CA2754462C; RU2011141567A; AU2011232753A1; AU2011232753B2; US8833686B2; DK201170570A; DK179502B1; CN102451785A; MX2011010902A; ZA201107304B; CL2011002484A1; PE20121252A1

Abstract

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel besteht die erfindungsgemäße Wälzmühle zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut im Wesentlichen aus a) wenigstens einer um eine Drehachse drehbaren Mahlwalze, die mit einer Gegenfläche derart zusammenwirkt, dass das Mahlgut zwischen Mahlwalze und Gegenfläche zerkleinert wird, wobei wenigstens eine Mahlwalze als Loswalze ausgebildet ist, b) Lagersteinen zum Lagern der Mahlwalze, wobei die Lagersteine horizontal verschiebbar und um eine die Drehachse schneidende, vertikale Lagerachse drehbar im Maschinengestell geführt sind, c) einer am Maschinengestell abgestützten Presseinrichtung, um die Mahlwalze über die Lagersteine mit einem einstellbarem Mahldruck zu beaufschlagen, und d) wobei jedem Lagerstein wenigstens zwei elastische Ausgleichselemente zum Ausgleich einer Schiefstellung und/oder Durchbiegung der Mahlwalze zugeordnet sind, die zwischen dem Maschinengestell und den Lagersteinen angeordnet sind. Die Ausgleichselemente sind – in der Draufsicht der Walzenmühle – tangential zu einem Kreis um die vertikale Lagerachse angeordnet oder kreisbogenförmig um die vertikale Lagerachse ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzmühle zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut.
Die Walzenmühle mit zwei gegenläufig angetriebenen und gegeneinander gepressten Mahlwalzen stellt eine häufig bei der Zerkleinerung von sprödem Mahlgut zum Einsatz kommende Wälzmühle dar. Dabei ist eine Mahlwalze mit einer Presseinrichtung (Loswalze) und die andere Mahlwalze ohne Presseinrichtung (Festwalze) ausgebildet und beide Mahlwalzen sind dabei in horizontal verschiebbaren Lagersteinen gelagert, wobei zumindest die Loswalze in horizontal verschiebbaren Lagersteinen gelagert ist und die Lagersteine um eine die Drehachse schneidende vertikale Lagerachse drehbar im Maschinengestell geführt sind.
Bei einer Walzenmühle mit zwei gegenläufig angetriebenen Mahlwalzen zur Zerkleinerung von sprödem Materialien können die gegeneinander gepressten Mahlwalzen durch nicht winkeleinstellbare Zylinderrollen-, Kegelrollen- oder Gleitlager im Lagergehäuse gelagert werden. Im Betrieb dieser Walzenmühlen kann es zu größeren Schiefstellungen der beweglichen Loswalzendrehachse kommen. Diese Schiefstellung führt bei den nicht winkeleinstellbaren Lagerarten zu einer Verdrehung der Lagergehäuse der Loswalze im Maschinengestell.
Zusätzlich zur Drehung der Lagergehäuse aus der Schiefstellung der Loswalzendrehachse entstehen durch eine Durchbiegung der beiden Achsen zusätzliche Verdrehungen. Diese Durchbiegung führt auch bei den Lagergehäusen der Festwalze zu einer geringen Verdrehung.
In der DE 36 35 885 C2 wird die Kraftübertragung zwischen einer im Maschinengestell abgestützten Presseinrichtung und den drehenden Lagersteinen durch ebene, plattenförmig ausgebildete Gummikörper sichergestellt. Auf diese Weise werden etwaige Schiefstellungen eines Lagersteins durch den Gummikörper aufgenommen und ausgeglichen. Die notwendige Abdichtung des Gummikörpers unterliegt aber einem Verschleiß, der zu einem Ausfall des Systems führen kann. Zusätzlich entstehen hohe Rückstellkräfte, die zu einem Schaden an den nichteinstellbaren Lagern führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Ausgleichselemente für die Lagersteine anzugeben, die bei einer hohen Lebensdauer die erforderliche Drehbeweglichkeit bei geringen Rückstellkräften gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel besteht die erfindungsgemäße Wälzmühle zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut im Wesentlichen aus

a) wenigstens einer um eine Drehachse drehbaren Mahlwalze, die mit einer Gegenfläche derart zusammenwirkt, dass das Mahlgut zwischen Mahlwalze und Gegenfläche zerkleinert wird, wobei wenigstens eine Mahlwalze als Loswalze ausgebildet ist,
b) Lagersteinen zum Lagern der Mahlwalze, wobei die Lagersteine horizontal verschiebbar und um eine die Drehachse schneidende, vertikale Lagerachse drehbar im Maschinengestell geführt sind,
c) einer am Maschinengestell abgestützten Presseinrichtung, um die Mahlwalze über die Lagersteine mit einem einstellbarem Mahldruck zu beaufschlagen, und
d) wobei jedem Lagerstein wenigstens zwei elastische Ausgleichselemente zum Ausgleich einer Schiefstellung und/oder Durchbiegung der Mahlwalze zugeordnet sind, wobei die Ausgleichselemente – in der Draufsicht der Walzenmühle – tangential zu einem Kreis um die vertikale Lagerachse und zwischen dem Maschinengestell und den Lagersteinen angeordnet sind.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung besteht die Wälzmühle zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut im Wesentlichen aus

a) wenigstens einer um eine Drehachse drehbaren Mahlwalze, die mit einer Gegenfläche derart zusammenwirkt, dass das Mahlgut zwischen Mahlwalze und Gegenfläche zerkleinert wird, wobei wenigstens eine Mahlwalze als Loswalze ausgebildet ist,
b) Lagersteinen zum Lagern der Mahlwalze, wobei die Lagersteine horizontal verschiebbar und um eine die Drehachse schneidende, vertikale Lagerachse drehbar im Maschinengestell geführt sind,
c) einer am Maschinengestell abgestützten Presseinrichtung, um die Mahlwalze über die Lagersteine mit einem einstellbarem Mahldruck zu beaufschlagen, und
d) wobei jedem Lagerstein wenigstens ein elastisches Ausgleichselement zum Ausgleich einer Schiefstellung und/oder Durchbiegung der Mahlwalze zugeordnet ist, wobei das wenigstens eine elastische Ausgleichelement – in der Draufsicht der Walzenmühle – kreisbogenförmig um die vertikale Lagerachse ausgebildet und zwischen dem Maschinengestell und den Lagersteinen angeordnet ist.

Durch die tangentiale Anordnung von wenigstens zwei elastischen Ausgleichelementen pro Lagerstein oder die kreisbogenförmige Ausbildung des Ausgleichselementes können die Belastungen auf das Ausgleichselement und die angrenzenden Bauteile bei einer Drehbewegung der Lagersteine deutlich reduziert werden, wodurch eine höhere Betriebsicherheit der Ausgleichselemente und der nicht winkeleinstellbaren Lager erreicht wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Wälzmühle umfasst insbesondere Mühlen mit fester oder sich drehender Gegenfläche, wobei die Gegenfläche beispielsweise durch einen drehenden Mahlteller gebildet wird. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich aber um eine Walzenmühle, bei der die Gegenfläche durch eine als Festwalze ausgebildete Mahlwalze gebildet wird, wobei das Mahlgut zwischen den beiden gegenläufig angetriebenen Mahlwalzen zerkleinert wird.
Jeder Lagerstein kann weiterhin eine Längsmittelebene aufweisen, welche die vertikale Lagerachse enthält und senkrecht zur Mahlwalze, d. h. senkrecht zur Drehachse der Mahlwalze, ausgerichtet ist. Das kreisförmige Ausgleichselement wird dann vorzugsweise symmetrisch zu dieser Längsmittelebene ausgerichtet. Im Falle von mehreren Ausgleichselementen pro Lagerstein, sind diese ebenfalls symmetrisch zu dieser Längsmittelebene angeordnet.
Weiterhin ist es denkbar, dass die wenigstens zwei Ausgleichselemente pro Lagerstein in der Draufsicht gerade ausgebildet sind. Außerdem kann das elastische Ausgleichselement zwischen Presseinrichtung und Lagerstein angeordnet werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die elastischen Ausgleichselemente aus Schichtwerkstoffen gebildet, die beispielsweise aus mit Stahlblechen bewerten Elastomerschichten bestehen können. Die Ausgleichelemente weisen zweckmäßigerweise ein Elastizitätsmodul von wenigstens 100 N/mm², vorzugsweise von wenigstens 250 N/mm², auf. Das Schubmodul der Ausgleichselemente sollte höchstens 10 N/mm², vorzugsweise höchstens 3 N/mm², betragen.
Mit diesen Eigenschaften zeichnen sich die elastischen Ausgleichselemente durch eine hohe Drucksteifigkeit und eine hohe Schubweichheit aus. Dadurch ergeben sich insbesondere geringe Rückstellmomente bei einer Schiefstellung der Lagersteine. Dies wirkt sich insbesondere in Kombination mit der tangentialen Anordnung bzw. kreisförmigen Ausbildung der Ausgleichselemente positiv auf eine hohe Lebensdauer der Ausgleichselemente und der nicht winkeleinstellbaren Lager aus.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Walzenmühle,
2 einer Seitenansicht der Wälzmühle gemäß 1,
3 eine Detailansicht eines Ausgleichselementes gemäß eines ersten Ausführungsbeispieles,
4 eine Detailansicht eines Ausgleichselementes gemäß eines zweiten Ausführungsbeispieles,
5 eine Detailansicht eines Ausgleichselementes gemäß eines dritten Ausführungsbeispieles und
6 eine Detailansicht des Ausführungsbeispieles gemäß 5 in einer gedrehten Stellung des Lagersteins.
Das Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 zeigt eine als Walzenmühle ausgebildete Wälzmühle mit einer als Loswalze ausgebildeten Mahlwalze 1 und einer als Festwalze ausgebildeten Mahlwalze 2, die jeweils mit ihren Mahlachsen 1b bzw. 2b in Lagersteinen 3, 4 bzw. 5, 6 um ihre Drehachsen 1a bzw. 2a drehbar gelagert sind. Hierzu sind in den Lagersteinen geeignete Lager 11, wie beispielsweise Zylinderrollen-, Kegelrollen- oder Gleitlager gehaltert.
Die Lagersteine 3 bis 6 sind horizontal verschiebbar und um eine die Drehachsen 1a bzw. 2a schneidende, vertikale Lagerachsen 3a, 4a, 5a bzw. 6a drehbar in einem Maschinengestell 9 geführt.
Weiterhin ist eine am Maschinengestell 9 abgestützte Presseinrichtung 10 vorgesehen, um die Mahlwalze über die Lagersteine 5, 6 mit einem einstellbaren Mahldruck zu beaufschlagen. Außerdem sind zwischen den Lagersteinen 3 bzw. 4 und dem Maschinengestell 9 bzw. zwischen der Presseinrichtung 10 und den Lagersteinen 5 bzw. 6 jeweils wenigstens ein elastisches Ausgleichselement 12 zum Ausgleich einer Schiefstellung und/oder Durchbiegung der Mahlwalzen angeordnet. Dabei sind die Ausgleichselemente 12 – in der Draufsicht der Mahlwalzenmühle – gemäß 1 tangential zu einem Kreis um die zugehörigen vertikalen Lagerachse 3a bis 6a angeordnet, wie nachfolgend anhand der 3 bis 5 näher veranschaulicht wird.
Im Betrieb werden die Mahlwalzen 1 und 2 über die Presseinrichtung 10 mit einem hohem Druck von beispielsweise 50 MPa gegeneinander gepresst und über Antriebssysteme 7 und 8 gegensinnig angetrieben. Das zu zerkleinernde Mahlgut wird in den sich zwischen den beiden Mahlwalzen 1 und 2 ausbildenden und einstellbaren Spalt 13 eingezogen und zerkleinert. Im Betrieb kann es dabei aber zu Schiefstellungen oder Durchbiegungen der Mahlachsen 1b bzw. 2b kommen, wobei diese Schiefstellungen auf die drehbeweglich gelagerten Lagersteine 3 bis 6 übertragen werden. Um auch bei schief gestellten Lagersteinen eine sichere Kraftübertragung zwischen Maschinengestell 9 bzw. Presseinrichtung 10 und den Lagersteinen zu gewährleisten, sind die Ausgleichselemente 12 vorgesehen.
Im Folgenden werden die Ausgleichselemente 12 am Beispiel des Lagersteins 5 näher erläutet. Die Ausführungen können jedoch in entsprechender Weise auch auf die anderen Lagersteine 3, 4 bzw. 6 übertragen werden.
Bei dem in 3 dargstellten ersten Ausführungsbeispiel sind am Lagerstein 5 zwei gerade ausgebildete Ausgleichselemente 12a, 12b vorgesehen, die tangential zu einem Kreis K um die vertikale Lagerachse 5a angeordnet sind. Weiterhin sind die beiden Ausgleichselemente 12a, 12b symmetrisch zur Längsmittelebene 5b ausgerichtet, wobei diese Längsmittelebene 5b die vertikale Lagerachse 5a enthält und senkrecht zur Drehachse 2a ausgerichtet ist.
Im Rahmen der Erfindung können aber auch mehr als zwei derartige Ausgleichselemente vorgesehen werden. Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind beispielsweise drei Ausgleichselemente 12c bis 12e angegeben, die wiederum tangential zu dem um die vertikale Lagerachse 5a angeordneten Kreis K und symmetrisch zur Längsmittelebene 5b angeordnet sind.
Während die Ausgleichselemente in den Beispielen gemäß den 3 und 5 gerade ausgebildet sind, kommt im Ausführungsbeispiel gemäß 4 ein kreisförmig ausgebildetes Ausgleichselement 12f zur Anwendung, das auf dem Kreis K um die vertikale Lagerachse 5a angeordnet ist. Natürlich können auch zwei, drei oder mehrere kreisförmig ausgebildete Ausgleichselemente vorgesehen werden.
Die Ausgleichselemente 12a bis 12f bestehen beispielsweise aus Schichtwerkstoffen, wie beispielsweise aus mit Stahlblechen bewerten Elastomerschichten.
Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die elastischen Ausgleichselemente ein Elastizitätsmodul von wenigstens 100 N/mm², vorzugsweise von wenigstens 250 N/mm², und ein Schubmodul von höchstens 10 N/mm², vorzugsweise von höchstens 3 N/mm², aufweisen.
Derartige Ausgleichselemente zeichnen sich durch geringe Rückstellmomente bei radialen Auslenkungen und durch eine hohe Drucksteifigkeit aus.
6 zeigt die Situation während einer Schiefstellung des Lagersteins 5. Aufgrund der tangentialen Anordnung kann sich der Lagerstein um seine vertikale Lagerachse 5a drehen, ohne dass es dabei zu einem Verkippen bzw. einer stark einseitigen Belastung der Ausgleichselemente 12c, 12d und 12e kommt.
Die tangentiale Anordnung bzw. kreisförmige Ausbildung der Ausgleichselemente bewirkt bei einer Drehung der Lagersteine eine überwiegende Beanspruchung auf Schub. Diese Schubbeanspruchung kann gerade von Elastomeren ohne große Reaktionskräfte aufgenommen werden. Dadurch ist es möglich, die Reaktionskräfte auf die nicht winkeleinstellbaren Zylinderrollen-, Kegelrollen- oder Gleitlager zu minimieren. Die Wälzlager haben dann geringere Kantenbelastungen mit erhöhten Lebensdauern und das Gleitlager kann betriebssicherer ausgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3635885 C2 [0005]

Claims

Wälzmühle zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut mit a. wenigstens einer um eine Drehachse (1a, 2a) drehbaren Mahlwalze (1, 2), die mit einer Gegenfläche derart zusammenwirkt, dass das Mahlgut zwischen Mahlwalze (1) und Gegenfläche zerkleinert wird, wobei wenigstens eine Mahlwalze (1) als Loswalze ausgebildet ist, b. Lagersteinen (3–6) zum Lagern der Mahlwalze (1), wobei die Lagersteine horizontal verschiebbar und um eine die Drehachse (1a, 2a) schneidende, vertikale Lagerachse (5a) drehbar im Maschinengestell (9) geführt sind, c. einer am Maschinengestell (9) abgestützten Presseinrichtung (10), um die Mahlwalze (1, 2) über die Lagersteine (3–6) mit einem einstellbarem Mahldruck zu beaufschlagen, und d. wobei jedem Lagerstein (3–6) wenigstens zwei elastische Ausgleichselemente (12) zum Ausgleich einer Schiefstellung und/oder Durchbiegung der Mahlwalze zugeordnet sind, wobei die Ausgleichselemente (12a–12e) – in der Draufsicht der Walzenmühle – tangential zu einem Kreis (K) um die vertikale Lagerachse (3a–6a) und zwischen dem Maschinengestell (9) und den Lagersteinen (3–6) angeordnet sind.
Wälzmühle zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut mit a. wenigstens einer um eine Drehachse (1a, 2a) drehbaren Mahlwalze (1, 2), die mit einer Gegenfläche derart zusammenwirkt, dass das Mahlgut zwischen Mahlwalze (1) und Gegenfläche zerkleinert wird, wobei wenigstens eine Mahlwalze als Loswalze ausgebildet ist, b. Lagersteinen (3–6) zum Lagern der Mahlwalze (1, 2), wobei die Lagersteine horizontal verschiebbar und um eine die Drehachse (1a, 2a) schneidende, vertikale Lagerachse (5a) drehbar im Maschinengestell (9) geführt sind, c. einer am Maschinengestell (9) abgestützten Presseinrichtung (10), um die Mahlwalze (1, 2) über die Lagersteine (3–6) mit einem einstellbarem Mahldruck zu beaufschlagen, und d. wobei jedem Lagerstein (3–6) wenigstens ein elastisches Ausgleichselement (12) zum Ausgleich einer Schiefstellung und/oder Durchbiegung der Mahlwalze zugeordnet ist, wobei das wenigstens eine elastische Ausgleichelement (12f) – in der Draufsicht der Walzenmühle – kreisbogenförmig um die vertikale Lagerachse (5a) ausgebildet und zwischen dem Maschinengestell (9) und den Lagersteinen (3–6) angeordnet ist.
Wälzmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenfläche durch eine als Festwalze ausgebildete Mahlwalze (2) gebildet wird, wobei das Mahlgut zwischen den beiden geläufig angetriebenen Mahlwalzen (1, 2) zerkleinert wird.
Wälzmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lagerstein (5) eine Längsmittelebene (5b) aufweist, welche die vertikale Lagerachse (5a) enthält und senkrecht zur Drehachse (2a) ausgerichtet ist und das wenigstens eine elastische Ausgleichselement (12) vorzugsweise symmetrisch zu dieser Längsmittelebene (5b) ausgerichtet ist.
Wälzmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichselemente (12a–12e) in der Draufsicht gerade ausgebildet sind.
Wälzmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Ausgleichselemente (12) zwischen Presseinrichtung (10) und Lagerstein (3–6) angeordnet sind.
Wälzmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Ausgleichselemente aus Schichtwerkstoffen bestehen.
Wälzmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Ausgleichselemente (12) aus mit Stahlblechen bewehrten Elastomer-Schichten bestehen.
Wälzmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Ausgleichselemente (12) ein Elastizitätsmodul von wenigstens 100 N/mm² aufweisen.
Wälzmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Ausgleichselemente (12) ein Schubmodul von höchstens 10 N/mm² aufweisen.