DE102010060557B4

DE102010060557B4 - Wälzmühle und Verfahren zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut

Info

Publication number: DE102010060557B4
Application number: DE102010060557.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Rüther; Alexander Peters; Daniel Frerich; Nils Hörster
Original assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2030-11-16
Also published as: CN102463165A; CN102463165B; BRPI1106949A2; DE102010060557A1; DK179233B1; BRPI1106949A8; DK201170621A

Abstract

Die erfindungsgemäße Wälzmühle zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut weist wenigstens eine Mahlwalze und eine Gegenfläche auf, wobei die Mahlwalze eine Welle und einen Walzenkörper umfasst, die mittels Schrumpfsitz miteinander verbunden sind. Ferner ist eine Heizeinrichtung zum Aufheizen der Welle im Bereich des Schrumpfsitzes vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzmühle und ein Verfahren zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut.
Die hier interessierende Wälzmühle weist wenigstens eine Mahlwalze und eine Gegenfläche auf wobei die Gegenfläche beispielsweise durch einen Mahlteller (Vertikalmühle) oder eine zweite Mahlwalze (Walzenpresse, Gutbettwalzenmühle) gebildet werden kann. Die wenigstens eine Mahlwalze weist eine Welle und einen Walzenkörper auf, die mittels Schrumpfsitz miteinander verbunden sind.
In der Praxis kommt es hin und wieder vor, dass der Walzenkörper von seiner Mahlwalze abrutscht und beschädigt wird. Dabei kommt es auch zu einer Beschädigung der Oberflächen des Schrumpfsitzes an Mahlwelle und Mahlwalze. Während der Sitz an der Mahlwelle meist repariert werden kann, wird der Walzenkörper in der Regel verworfen, wodurch neben dem finanziellen Schaden auch längere Stillstandzeiten der Wälzmühle in Kauf genommen werden müssen.
Aus der DE 100 24 851 A1 ist ferner eine Walze mit Dürchbiegungsausgleich bekannt, die einen zylindrischen Kern und einen rohrförmigen Mantel umfasst, wobei die Verbindung von Kern und Mantel mittels einer dazwischen angeordneten Hülse mit wendelförmig verlaufenden Federstegen erfolgt. Der Mantel drückt dabei die Federstege radial etwas zusammen, sodass die von den Federstegen auf die Innenseite des Mantels übertragenen Druckkräfte ausreichen, um den Mantel mittels der Federstege kraftschlüssig mit dem Kern zu verbinden. Zu Beheizung oder Kühlung der Walze kann über den zylindrischen Kern ein Wärmeträgerfluid zugeführt werden, das über die sich zwischen den Federstegen ausbildenden Kanäle zurückströmen kann.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Wälzmühle und ein Verfahren zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut anzugeben, um die Schwächung des Schrumpfsitzes zwischen Welle und Walzenkörper zu minimieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst.
Die erfindungsgemäße Wälzmühle zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut weist wenigstens eine Mahlwalze und eine Gegenfläche auf, wobei die Mahlwalze eine Welle und einen Walzenkörper umfasst, die mittels Schrumpfsitz miteinander verbunden sind. Ferner ist eine Heizeinrichtung zum Aufheizen der Welle im Bereich des Schrumpfsitzes vorgesehen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Zerkleinern von sprödem Mahlgut mit einer solchen Wälzmühle wird die Welle aufgeheizt, wenn die Wellentemperatur kleiner als die Walzenköpertemperatur ist und die Temperaturdifferenz zwischen Welle und Walzenkörper einen vorgegebenen ersten Sollwert übersteigt.
Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat sich herausgestellt, dass eine Schwächung des Schrumpfsitzes vor allem in der Startphase des Mahlbetriebes auftreten kann, insbesondere dann, wenn die Temperatur des Aufgabematerials mehr als 120°C beträgt. Dies führt dazu, dass sich zunächst der Walzenkörper entsprechend aufheizt und der Temperaturausgleich zur Welle aufgrund der Wärmekapazität des Walzenkörpers nur sehr langsam stattfindet. Es kommt daher gerade in der Aufwärmphase zu Temperaturdifferenzen von mehr als 30°C zwischen Walzenkörper und Welle. Bei solchen Temperaturdifferenzen kann jedoch nicht mehr ausgeschlossen werden, dass sich der Schrumpfsitz zwischen Walzenkörper und Welle lockert und es zu einem unbeabsichtigten Abrutschen des Walzenkörpers kommt.
Aus der Praxis ist es bereits bekannt, die Wellenenden zu kühlen, um insbesondere die Lager zu schützen. Meist wird diese Kühlung auch gleich von Beginn an eingeschaltet, so dass sich der oben beschriebene Effekt noch verstärkt.
Durch die erfindungsgemäß im Bereich des Schrumpfsitzes vorgesehene Heizeinrichtung zum Aufheizen der Welle kann insbesondere der anfängliche Temperaturunterschied zwischen Walzenkörper und Welle ausgeglichen werden, wodurch eine Lockerung des Schrumpfsitzes zuverlässig vermieden werden kann.
Zwar sind aus der DE 100 24 851 A1 und der EP 1 661 624 A1 Einrichtungen zum Temperieren, insbesondere auch zum Aufheizen von Mahlwalzen bekannt, jedoch dienen diese Heizeinrichtungen einem anderen Zweck. Auch stellte sich dort nicht die der Erfindung zugrundeliegende Problematik, weil zwischen Welle und Walzenkörper kein Schrumpfsitz vorgesehen ist. Demzufolge ist auch keine Heizeinrichtung im Bereich eines Schrumpfsitzes vorgesehen.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Heizeinrichtung durch in der Welle angeordnete, elektrische Heizelemente gebildet.
Weiterhin kann vorgesehen werden, dass die Welle mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen der Welle in Wirkverbindung steht. Die Heiz- und/oder Kühleinrichtung kann aber auch durch wenigstens einen Fluidkreislauf gebildet werden.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Welle zwei in Lagern drehbar gelagerte Enden auf und die Verbindung mit den Walzenkörper ist in einem Mittelbereich der Welle vorgesehen, wobei die Wellenenden mit einem Fluidkreislauf und der Mittelbereich der Welle mit einem zweiten Fluidkreislauf zum Temperieren der Welle in Wirkverbindung steht.
Anstelle oder zusätzlich zum zweiten Fluidkreislauf können aber auch die in der Welle angeordneten, elektrischen Heizelemente vorgesehen werden.
Die Fluidkreisläufe können dabei wahlweise als Wasser-, Sole- oder als Thermalölkreislauf ausgebildet werden.
Zur Regelung der Heiz- und/oder Kühleinrichtungen kann insbesondere ein erster Temperatursensor zur Messung der Temperatur der Welle und ein zweiter Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Walzenkörpers vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch wenigstens ein Sensor zur Messung der Druckspannung im Bereich des Schrumpfsitzes zwischen Welle und Walzenkörper zur Anwendung kommen.
Sobald die Wellentemperatur höher als die Walzenkörpertemperatur ist und die Temperaturdifferenz zwischen Welle und Walzenkörper einen vorgegebenen zweiten Sollwert übersteigt, findet gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 9 eine Kühlung der Welle im Bereich des Schrumpfsitzes statt.
In folgendem wird die Erfindung anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Mahlwalze einer erfindungsgemäßen Wälzmühle.
Die schematisch dargestellte Mahlwalze 1 einer Wälzmühle weist einen Walzenkörper 2 und eine Welle 3 auf, die mittels Schrumpfsitz 4 (gestrichelt dargestellt) miteinander verbunden sind. Die Welle 3 weist zwei Wellenenden 3a, 3b auf, die drehbar in Lagern 5, 6 gelagert sind. Der Schrumpfsitz 4 ist in einem Mittelbereich 3c der Welle 3 vorgesehen.
Die Wellenenden 3a, 3b stehen mit einer als erster Fluidkreislauf ausgebildeten Kühleinrichtung 7 in Verbindung. Hierzu sind in den Wellenenden 3a, 3b entsprechende Kühlschlangen 7a, 7b eingebettet, die mit einer Pumpe 7c und einem Kühler 7d in Verbindung stehen.
In ähnlicher Weise steht der Mittelbereich 3c der Welle mit einer als zweiter Fluidkreislauf ausgebildeten Heiz- und Kühleinrichtung 9 in Wirkverbindung, um den Mittelbereich 3c der Welle wahlweise aufzuheizen oder zu kühlen. Hierzu sind wiederum entsprechende Heiz- bzw. Kühlschlangen 9a im Mittelbereich der Welle 3c eingebettet, die mit einer Pumpe 9b, einem Kühler 9c und eine Heizung 9d in Verbindung stehen. Je nach Bedarf wird entweder der Kühler 9c oder die Heizung 9d über einer Steuereinrichtung 8 aktiviert.
Weiterhin ist ein erster Temperatursensor 10 vorgesehen, der mit dem Mittelbereich 3c der Welk in Verbindung steht und zur Messung der Wellentemperatur in diesem Bereich vorgesehen ist. In entsprechender Weise steht ein zweiter Temperatursensor 11 mit dem Walzenkörper 2 in Verbindung, um die Walzenkörpertemperatur zu messen. Ein dritter und vierter Temperatursensor 12, 13 sind darüber hinaus zur Messung der Temperaturen im Bereich der Wellenenden 3a bzw. 3b vorgesehen.
Anstehe oder zusätzlich zu den beiden Temperatursensoren 10, 11 kann im Bereich des Schrumpfsitzes 4 zwischen Welle 3 und Walzenkörper 2 ein Sensor 14 vorgesehen werden, um die Druckspannung im Bereich der Welle und des Walzenkörpers als Indikator der Fügespannung zu messen. Alle Sensoren sowie die Kühleinrichtung 7 und die Heiz- und Kühleinrichtung 9 stehen mit der Steuereinrichtung 8 in Verbindung (siehe gestrichelte Linien in der Zeichnung).
Über die beiden Temperatursensoren 10, 11 kann ein Temperaturunterschied zwischen Welle 3 und Walzenkörper 2 ermittelt und mit einem ersten Sollwert verglichen werden. Ist die vom ersten Temperatursensor gemessene Wellentemperatur kleiner als die vom zweiten Temperatursensor 11 gemessene Walzenkörpertemperatur und übersteigt darüber hinaus die Temperaturdifferenz zwischen Welle und Walzenkörper einen vorgegebenen ersten Sollwert von beispielsweise 20°C, wird über die Steuereinrichtung 8 die Heizung 9d und die Pumpe 9b aktiviert, um den Mittelbereich 3c der Welle aufzuheizen und damit die Temperaturdifferenz zum Walzenkörper entsprechend zu verringern. Diese Situation wird üblicherweise in der Anfangsphase des Mahlbetriebes auftreten, wenn die Welle und der Walzenkörper noch kühl sind und heißes Mahlgut zugeführt wird.
Anstelle der Temperaturmessung oder zusätzlich zu dieser kann die Qualität des Schrumpfsitzes aber auch durch eine Druckspannungsmessung mit Hilfe des Sensors 14 überprüft werden, wobei dann bei einem zu geringen Wert in der Anfangsphase ebenfalls ein Aufheizen der Welle bewirkt wird.
Sollte aufgrund der Messergebnisse der beiden Temperatursensoren 10, 11 eine höhere Wellentemperatur als die Walzenkörpertemperatur festgestellt werden und darüber hinaus die Temperaturdifferenz zwischen Welle und Körper einen vorgegebenen zweiten Sollwert übersteigt, wird über die Aktivierung des Kühlers 9c und der Pumpe 9b eine Kühlung der Welle im Mittelbereich 3c erreicht. Als Kühlmittel können beispielsweise Wasser, Sole oder Thermalöl eingesetzt werden.
Im Bereich der Wellenenden 3a, 3b kommt es aufgrund der Drehbewegung der Mahlwalze im normalen Betrieb zu einer deutlichen Temperaturerhöhung, sodass hier eine entsprechende Aktivierung des Kühlers 7d und der Pumpe 7c durch die Steuereinrichtung 8 in Abhängigkeit der vom dritten bzw. vierten Temperatursensor 12, 13 gemessenen Temperatur erfolgt.
Das Aufheizen des Mittelbereichs 3c der Welle 3 erfolgt im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Heiz- und Kühleinrichtung 9. Es wäre aber auch denkbar, dass das Aufheizen ausschließlich oder zusätzlich mit in der Welle 3 angeordneten, elektrischen Heizelementen 15 erfolgt, die ebenfalls über die Steuereinrichtung 8 angesteuert werden.
Mit der oben beschriebenen Heizeinrichtung, die durch die Heiz- und Kühleinrichtung 9 und/oder die Heizelemente 15 gebildet werden kann, ist ein Aufheizen der Welle im Bereich des Schrumpfsitze möglich, wodurch die Betriebssicherheit der Mahlwalze erhöht wird.

Claims

Wälzmühle zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut mit wenigstens einer Mahlwalze (1) und einer Gegenfläche, wobei die Mahlwalze (1) eine Welle (3) und einen Walzenkörper (2) aufweist, die mittels Schrumpfsitz (4) miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung (9) zum Aufheizen der Welle (3) im Bereich des Schrumpfsitzes (4).
Wälzmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (9) durch elektrische, in der Welle angeordnete Heizelemente (15) gebildet wird.
Wälzmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (3) ferner mit einer Kühleinrichtung (7) zum Kühlen der Welle in Wirkverbindung steht.
Wälzmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz- und/oder Kühleinrichtung (7, 9) durch wenigstens einen Fluidkreislauf gebildet wird.
Wälzmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (3) zwei in Lagern (5, 6) drehbar gelagerte Wellenenden (3a, 3b) aufweist und die Verbindung mit dem Walzenkörper (2) in einem Mittelbereich (3c) der Welle (3) vorgesehen ist, wobei die Wellenenden (3a, 3b) mit einem ersten Fluidkreislauf und der Mittelbereich (3c) der Welle (3) mit einem zweiten Fluidkreislauf zum Temperieren der Welle in Wirkverbindung steht.
Wälzmühle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden Fluidkreisläufe durch einen Wasser-, einen Sole- oder einen Thermalölkreislauf gebildet wird.
Wälzmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Temperatursensor (10) zur Messung der Temperatur der Welle (3) und ein zweiter Temperatursensor (11) zur Messung der Temperatur des Walzenkörpers (2) vorgesehen sind.
Wälzmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor (14) zur Messung der Druckspannung im Bereich des Schrumpfsitzes zwischen Welle und Walzenkörper vorgesehen ist.
Verfahren zum Zerkleinern von sprödem Mahlgut mit einer Wälzmühle gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Welle (3) aufgeheizt wird, wenn die Wellentemperatur kleiner als die Walzenkörpertemperatur ist und die Temperaturdifferenz zwischen Welle (3) und Walzenkörper (2) einen vorgegebenen ersten Sollwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Welle (3) im Bereich des Schrumpfsitzes gekühlt wird, wenn die Wellentemperatur höher als die Walzenkörpertemperatur ist und die Temperaturdifferenz zwischen Welle (3) und Walzenkörper (2) einen vorgegebenen zweiten Sollwert übersteigt.