DE102011085520A1

DE102011085520A1 - Hammer einer Schlägermühle

Info

Publication number: DE102011085520A1
Application number: DE102011085520A
Authority: DE
Inventors: Peter Stegelitz
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2031-11-01
Also published as: US9108202B2; EA023247B1; DE102011085520B4; EA201200488A1; US20130181079A1

Abstract

Ein Hammer für eine Schlägermühle wird vorgeschlagen, der einen Hammerkörper und einen Impellerkopf aufweist, wobei der Impellerkopf (13) lösbar mit dem Hammerkörper (11) verbunden ist.

Description

Schlägermühlen, die einen Rotor und mehrere Hämmer umfassen, werden häufig verwendet, um Kohle, Biomassematerial und andere Materialien zu bearbeiten.
Beispiele für derartige Schlägermühlen sind z. B. aus EP 2 359 934 A2 oder EP 1 028 808 B1 bekannt.
Schlägermühlen umfassen einen Rotor und ein Gehäuse. Mehrere Hämmer sind an dem Rotor verschraubt. Im Betrieb treibt der Rotor den Hammer an, der z. B. Kohle zerkleinert, um ihre Korngröße zu verringern. Da Kohle ziemlich abrasiv ist, ändert der Hammer aufgrund von Abrieb seine Form und seine Größe, was zu einem gesteigerten spezifischen Energieverbrauch führt.
Wenn die Hämmer einen bestimmten Abrieb erreicht haben, müssen sie ausgetauscht werden. Deshalb sind die Hämmer am Rotor z. B. mit Hilfe eines Bolzens und einer Mutter befestigt.
Um die Austauschintervalle zu verlängern, ist es bekannt, die Hämmer aus einem Material mit hoher Abriebbeständigkeit zu gießen oder zu schmieden. Diese Materialien sind ziemlich kostspielig und schwierig zu bearbeiten. Eine zweite Lösung, die Zeitintervalle zwischen den Ersetzungen der Hämmer zu verlängern, ist Verbundguss. Dies bedeutet, dass ein Hammer aus einem hoch abriebbeständigen Material in den Hammerkörper aus beispielsweise Normalstahl oder Gusseisen gegossen wird.
Ein Ziel der Erfindung ist, diese Lösungen in Hinblick auf die Verlängerung der Austauschintervalle und/oder die Kosten des Ersatzes verschlissener Hämmer zu verbessern.
Um diese Ziele zu erreichen, wird ein Hammer einer Schlägermühle vorgeschlagen, der einen Hammerkörper, einen Impellerkopf an einem ersten Ende des Hammerkörpers und Befestigungsmittel am entgegengesetzten Ende des Hammerkörpers umfasst und der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Impellerkopf mit dem Hammerkörper lösbar verbunden ist.
Indem der Hammer gemäß der beanspruchten Erfindung aus zwei Teilen hergestellt wird, dem Hammerkörper und dem Impellerkopf, werden mehrere Vorteile erreicht:
Zum einen ist es möglich, die Konstruktion des Impellerkopfs und das Material des Impellerkopfs unabhängig von der Konstruktion des Hammerkörpers und des Materials, aus dem der Hammerkörper besteht, zu optimieren.
Andererseits ist es möglich, den Impellerkopf leicht vom Hammerkörper zu lösen, sobald der Impellerkopf verschlissen ist. Da der Hammerkörper nur geringem Abrieb unterliegt, kann der Hammerkörper sehr lange Zeit in der Schlägermühle bleiben, und mehrere Impellerköpfe können nacheinander mit dem Hammerkörper verbunden werden, sobald der vorhergehende Impellerkopf verschlissen ist. Dies bedeutet, dass die Kosten des Ersetzens der Hammerkörper signifikant verringert werden.
Die Ersetzung eines Impellerkopfs erfordert nur sehr kurze Zeit, da lediglich nur ein oder zwei Schrauben gelöst werden müssen, ein neuer Impellerkopf auf den Hammerkörper gesetzt werden muss und die ein oder zwei Schrauben wieder angezogen werden müssen. Diese Ersetzung eines Impellerkopfs benötigt nur wenige Minuten, und es ist nicht einmal notwendig, den Hammerkörper vom Rotor der Schlägermühle zu lösen.
Falls ein Abmontieren des Hammerkörpers vom Rotor weniger zeitaufwendig ist als die Ersetzung eines Impellerkopfs innerhalb der Schlägermühle, ist es natürlich auch möglich, zu zerlegen, um den Impellerkopf außerhalb der Schlägermühle auszutauschen und die Hämmer vollständig auszuwechseln, wenn sie verschlissen sind, und anschließend eine Nachrüstung der ersetzten Hämmer außerhalb der Schlägermühle vorzunehmen. In diesem Fall ist die Stillstandzeit der Schlägermühle minimiert.
Ein sehr einfaches Verfahren zum lösbaren Verbinden des Impellerkopfs mit dem Hammerkörper ist eine Schraubverbindung.
Um die Übertragung von Zentrifugalkräften, die während des Betriebs der Schlägermühle auf den Impellerkopf wirken, auf den Hammerkörper weiter zu unterstützen, kann der Impellerkopf formschlüssig am Hammerkörper befestigt sein. Dies kann z. B. erreicht werden, wenn der Impellerkopf vorspringende Mittel aufweist und der Hammerkörper eine komplementäre Einbuchtung und/oder einen komplementären Durchbruch aufweist. Dieser Typ von formschlüssiger Verbindung zwischen Hammerkörper und Impellerkopf verringert die dynamische Belastung der Bolzen und Schrauben und gewährleistet, dass der Impellerkopf relativ zum Hammerkörper korrekt positioniert ist. Daher kann die Ersetzung des Impellerkopfs nicht nur von einem geübten Konstrukteur vorgenommen werden, sondern auch von weniger qualifizierten Mitarbeitern.
Um die Fähigkeiten des Impellerkopfs weiter zu optimieren, ist beansprucht, dass der Impellerkopf eine Grundplatte und ein Zerkleinerungselement umfasst. Die Grundplatte kann Näpfe oder Gewinde aufweisen, die es ermöglichen, die Grundplatte am Hammerkörper zu verschrauben. Dies bedeutet, dass die Grundplatte aus Normalstahl, Gusseisen oder Schmiedestahl bestehen kann. Dies bedeutet weiter, dass die Herstellung einer solchen Grundplatte nicht sehr kostspielig ist.
Das Zerkleinerungselement des Impellerkopfs, das intensiven Kontakt mit der Kohle oder anderem zu zerkleinerndem Material hat, kann aus einem extrem abrasiven Material bestehen, selbst wenn dieses Material kostspielig ist, da nur diejenigen Teile des Impellerkopfs, die intensiven Kontakt mit der Kohle haben, aus diesem Material gefertigt sein müssen und nur eine relativ kleine Menge dieses Materials benötigt wird.
Ein weiterer Vorteil der beanspruchten geteilten Konstruktion ist die Tatsache, dass das Zerkleinerungselement keine anderen Funktionen als das Zerkleinern der Kohle oder anderen Materials hat und folglich in Hinblick auf Material und Form mit Schwerpunkt auf dieser Funktion konstruiert und optimiert werden kann.
Die Grundplatte und der Impellerkopf können miteinander verlötet, verschweißt oder vergossen sein.
Weitere Vorteile der beanspruchten Erfindungen sind in den Zeichnungen und ihren Beschreibungen gezeigt.
Zeichnungen:
1 zeigt den Rotor einer Schlägermühle, der mit mehreren Hämmern gemäß der beanspruchten Erfindung ausgestattet ist,
2 zeigt eine erste Ausgestaltung der beanspruchten Erfindung, und
3 zeigt eine zweite Ausgestaltung der beanspruchten Erfindung.
Beschreibung der Ausgestaltungen:
1 zeigt einen Rotor 1, der von einem elektrischen Antrieb 3 angetrieben und mit mehreren Hämmern 5 ausgestattet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit haben nicht alle Hämmer das Bezugszeichen 5. Die Hämmer 5 sind an einer Trommel 7 des Rotors 1 mittels eines Bolzens und einer Mutter verschraubt. Diese Bolzen-Mutter-Verbindung zwischen der Trommel 7 des Rotors 1 und dem Hammer 5 ist an sich bekannt und daher nicht im Detail dargestellt. Eine gestrichelte Linie 9 dient als schematische Illustration der Bolzen-Mutter-Verbindung zwischen Hammer 5 und Trommel 7. Die beanspruchte Erfindung betrifft die Konstruktion der Hämmer 5, und folglich veranschaulichen 2 und 3 zwei Ausgestaltungen des beanspruchten Hammers in diversen Ansichten.
2a und 2b zeigen perspektivische Ansichten des beanspruchten Hammers gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung.
2c zeigt einen Längsschnitt durch die erste Ausgestaltung des beanspruchten Hammers 5.
Wie am besten in 2b zu sehen ist, umfasst der Hammer 5 einen Hammerkörper 11. An einem ersten Ende dieses Hammerkörpers 11 ist ein Impellerkopf 13 montiert. Am entgegengesetzten Ende des Hammerkörpers 11 ist eine Bohrung oder ein Durchbruch vorgesehen. Die Bohrung 15 ist das Mittel zur Befestigung des Hammers 5 an der Trommel 7 des Rotors 1, wie an 1 zu sehen ist.
Wie in 2b zu sehen ist, umfasst der Impellerkopf 13 eine Grundplatte 17 und ein Zerkleinerungselement 19. Das Zerkleinerungselement 19 kann aus Keramik bestehen. Auf jeden Fall muss es aus einem Material gefertigt sein, dass hochbeständig gegen Reibverschleiß ist. Der Abrieb des Zerkleinerungselements 19 hängt ab vom zu zerkleinernden Material. Aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem zu zerkleinernden Material und dem Material des Zerkleinerungsmittels hängt die Entscheidung für ein Material des Zerkleinerungsmittels von dem zu zerkleinernden Material ab.
In vielen Fällen sind Keramikmaterialien gut geeignet für das Zerkleinerungselement 19. Das Zerkleinerungselement 19 der ersten Ausgestaltung hat wie dargestellt eine rechteckige oder quadratische Grundfläche und ist entlang dieser Grundfläche mit der Grundplatte 17 verbunden. Andere Konstruktionen der Grundflächen sind ebenfalls in der beanspruchten Erfindung enthalten.
Die Grundplatte 17 kann aus Stahl, z. B. Normalstahl, bestehen und z. B. durch Fräsen gefertigt sein.
Die Grundplatte 17 und das Zerkleinerungselement 19 können miteinander z. B. durch Löten, Schweißen, Kleben oder ein beliebiges anderes geeignetes Verfahren verbunden sein.
Von der Rückseite der Grundplatte 17 springen ein Vorsprung 21 und zwei Bolzen 29 vor. Der Vorsprung 21 hat einen quadratischen Querschnitt.
Der Hammerkörper 11 umfasst einen komplementär geformten Durchbruch 25, sodass eine formschlüssig verriegelte Verbindung zwischen dem Hammerkörper 11 und dem Impellerkopf 30 wirksam ist, sobald der Impellerkopf 13 installiert und mit Hilfe von Muttern 27 befestigt ist, die an den Bolzen 23 der Grundplatte 17 angreifen. Dies bedeutet, dass die Zentrifugalkräfte des Impellerkopfs auf den Hammerkörper 11 im Wesentlichen über den Vorsprung 21 und die Durchbrechung 25 des Hammerkörpers 11 übertragen werden. Die Bolzen 23 und Muttern 27 dienen mehr oder weniger zur Befestigung des Impellerkopfs 13 am Hammerkörper.
Natürlich wäre es möglich, den Durchmesser der Bolzen 23 und der entsprechenden Bohrungen 29 im Hammerkörper 11 zu vergrößern, sodass diese den Formschluss zwischen Impellerkopf 13 und Hammerkörper 11 bilden. Die Bohrungen 29 im Hammerkörper 11 sind am besten in 2c zu sehen.
Aufgrund des formschlüssig verriegelten Impellerkopfs 13 ist es auch für ungeübte Personen sehr leicht, die Impellerköpfe 13 zu ersetzen, wenn diese verschlissen sind. Um einen verschlissenen Impellerkopf 30 zu ersetzen, ist es lediglich notwendig, die Muttern 27 zu lösen. Wenn die Muttern 27 entfernt sind, ist es möglich, den Vorsprung 21 und die Bolzen 23 des Impellerkopfs 13 aus dem Durchbruch und den Bohrungen 29 des Hammerkörpers 11 herauszuziehen und einen neuen Impellerkopf 13 an den Hammerkörper 11 anzufügen. Diese Konstruktion ist recht einfach, sowohl was die Herstellung des Hammerkörpers 11 als auch die des Impellerkopfs 13 betrifft. Der Impellerkopf 13 kann in großen Stückzahlen gefertigt und wenn nötig ersetzt werden.
Da die Verbindung zwischen dem Hammer 5 gemäß der beanspruchten Erfindung und dem Rotor 1 einer herkömmlichen Schlägermühle von der beanspruchten Erfindung nicht betroffen ist, ist die beanspruchte Erfindung sehr gut geeignet als Nachrüstlösung für bereits existierende Schlägermühlen. Natürlich müssen die Abmessungen des Impellerkopfs 13 und des Hammerkörpers 11 an die Konstruktionsabmessungen der Schlägermühle angepasst werden, wenn sie als Nachrüstlösung eingesetzt werden sollen.
In 3 ist eine zweite Ausgestaltung der beanspruchten Erfindung gezeigt.
Die gleichen Teile haben jeweils dieselben Bezugszeichen wir in 2. Der Hauptunterschied zwischen erster und zweiter Ausgestaltung betrifft den Formschluss des Impellerkopfs 13 und des Hammerkörpers 11. Wie am besten an 3c zu erkennen ist, umfasst die Grundplatte 17 einen Vorsprung 21 und einen Bolzen 23.
Der Vorsprung 21 hat auf der linken Seite in 3c einen dreieckigen Keil 33. Am ersten Ende des Hammerkörpers 11 ist ein Schlitz 35 mit einem komplementären Querschnitt gebildet. Diese Keil-Schlitz-Verbindung 33 und 35 überträgt die Zentrifugalkräfte zwischen Impellerkopf 13 und Hammerkörper 11 sehr gut und zentriert den Impellerkopf 13 unter Ausnutzung der Zentrifugalkräfte.
Um sicherzustellen, dass die Keil-Schlitz-Verbindung 33 und 35 während des Betriebs der Schlägermühle im Eingriff bleibt, weist der Hammerkörper 11 einen zweiten Vorsprung 31 mit einem Schlitz 39 für den Bolzen 23 auf.
Der Schlitz 39 ist an einem Ende gefast und wechselwirkt mit einem kegelförmigen Ende der Mutter 27 zur weiteren Befestigung des Impellerkopfs 13 am Körper 11. Der Schlitz ist am besten zu sehen in 3d.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2359934 A2 [0002]
EP 1028808 B1 [0002]

Claims

Hammer einer Schlägermühle mit einem Hammerkörper (11), einem Impellerkopf (13) an einem ersten Ende des Hammerkörpers (11) und Befestigungsmitteln (15) am entgegengesetzten Ende des Hammerkörpers (11), dadurch gekennzeichnet, dass der Impellerkopf (13) lösbar mit dem Hammerkörper (11) verbunden ist.
Hammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Impellerkopf (13) mit dem Hammerkörper (11) durch einen oder mehrere Bolzen (23) und Schrauben (37) verbunden ist.
Hammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Impellerkopf (13) am Hammerkörper (11) formschlüssig verriegelt (21, 25, 33, 35) ist.
Hammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Impellerkopf (13) ein vorspringendes Mittel (21) aufweist und dass der Hammerkörper (11) eine komplementäre Vertiefung und/oder einen komplementären Durchbruch (25) aufweist.
Hammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Impellerkopf (13) einen Keil (33) umfasst und dass der Hammerkörper (11) einen komplementären Schlitz (35) umfasst.
Hammer nach den Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hammerkörper (111) einen Vorsprung (31) mit einem Schlitz (39) für den Bolzen (23) aufweist.
Hammer nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Impellerkopf (13) eine Grundplatte (17) und ein Zerkleinerungselement (19) umfasst.
Hammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (17) aus Stahl, vorzugsweise Gussstahl, gefertigt ist.
Hammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerkleinerungselement Keramik, Keramikinlays in Gusseisen, Hartauftragsmaterial, Verbundgussstahl, monometallische Losung (high chrome) aufweist.
Hammer nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerkleinerungselement (19) und die Grundplatte (17) miteinander verschweißt, verlötet, versintert oder vergossen sind.
Hammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hammerkörper (11) aus Stahl, vorzugsweise Gussstahl, gefertigt ist.