-
Die Erfindung betrifft eine Mahlwalze einer Hochdruckrollenpresse mit in die Oberfläche eingesetzten Hartkörpern zur Erzeugung einer gleichmäßigen autogenen Verschleißschutzschicht.
-
Zur Zerkleinerung von körnigem Mahlgut gut ist es bekannt, das körnige Mahlgut auf den Walzenspalt einer Hochdruckwalzenpresse aufzugeben. Eine Hochdruckwalzenpresse besteht aus mindestens zwei gleichgroßen, drehbar gelagerten Walzen, die sich jeweils gegenläufig mit gleicher Umlaufgeschwindigkeit drehen und zwischen denen durch eine entsprechende Andruckvorrichtung ein vorbestimmter Walzenspaltdruck aufrecht erhalten wird. In der Walzenpresse wird das Mahlgut beim Zusammenpressen lediglich durch den im Walzenspalt aufrecht erhaltenen Druck zerkleinert, wobei im Idealfall dabei keine Scherkräfte entstehen, d. h. das zu zerkleinernde Mahlgut wird nur gepresst, aber nicht zerrieben. Dieses Verfahren, das von Schönert et. al als „Hochdruckzerkleinerung” beschrieben wird, ist in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 2708053 A1 offenbart und eignet sich besonders zum Zerkleinern von sprödem Mahlgut wie z. B. Zement oder Mineralerze.
-
Wegen der großen mechanischen Belastung durch das spröde Mahlgut sind Hochdruckwalzenpressen einem hohen Verschleiß ausgesetzt. Um diesen Verschleiß entgegenzuwirken, ist es aus der
EP 0516952 B1 bekannt, die Oberfläche der Mahlwalzen mit Hartkörpern auszustatten, die igelartig aus der Oberfläche der Mahlwalze herausragen.
-
Diese Hartkörper sorgen einerseits für ein verbessertes Einzugsverhalten des Mahlgutes in den Walzenspalt zwischen den Mahlwalzen, und dienen andererseits auch als Ankerpunkte zur Ausbildung einer protektiven Schutzschicht auf der Mahlwalze. Dies wird dadurch erreicht, dass beim Mahlvorgang das zu zerkleinernde Mahlgut zwischen diesen Ankerpunkten so stark verdichtet wird, dass es eine autogene Schutzschicht auf der Oberfläche der Mahlwalze bildet und die die Mahlwalzenoberfläche vor mechanischem Verschleiß schützt.
-
Das Haftungsverhalten dieser autogenen Verschleißschutzschicht auf der Mahlwalzenoberfläche hängt neben den Eigenschaften des Mahlgutes selbst, wie z. B. dem Agglomerationsverhalten, auch wesentlich von dem Druck im Walzenspalt und der Anzahl der Ankerpunkte auf der Mahlwalze ab. In der deutschen Patentschrift
DE 4036040 C2 wird ein Verfahren zur Ausbildung einer solchen autogenen Verschleißschutzschicht auf einer Mahlwalze beschrieben.
-
Da die Hartkörper das aus dem Mahlgut bestehende Gutbett in der Höhe überragen und im Gegensatz zur Mahlwalze nicht durch die Verschleißschutzschicht selbst geschützt sind, sind diese in stärkerem Maße der mechanischen Belastung und damit einem Verschleiß ausgesetzt als die Mahlwalze selbst. Die Hartkörper bestehen daher in der Regel aus einem härteren Material als die Mahlwalze oder zumindest deren Oberfläche. Bekannt ist beispielsweise die Verwendung von Wolframcarbid als Hartkörpermaterial, welches für seine sehr große Härte bekannt ist und daher unter anderem auch für Spezialwerkzeuge verwendet wird. Wolframcarbid ist jedoch auch hochpreisig, so dass ein nicht unwesentlicher Teil der Kosten einer Mahlwalze durch die Hartkörpern verursacht wird.
-
Eine durchschnittliche Mahlwalze einer Hochdruckrollenpresse weist mehr als 20.000 Hartkörper auf und kann, abhängig von der Größe sogar bis zu 50.000 Hartkörper aufweisen. Zum Einsetzen der Hartkörper in die Mahlwalzenoberfläche muss für jeden Hartkörper eine Bohrung in die Mahlwalzenoberfläche eingebracht werden, in welche der jeweilige Hartkörper eingesetzt wird. Neben den reinen Materialkosten ist daher auch das Einbringen der Hartkörper in die Mahlwalze ein sehr zeit- und kostenaufwendiger Vorgang.
-
Um Kosten zu verringern, wäre es daher wünschenswert, die Anzahl der Hartkörper auf der Oberfläche der Walze zu reduzieren.
-
Eine Möglichkeit, die Anzahl der Hartkörper auf der Oberfläche der Walze zu reduzieren, besteht darin, größere Hartkörper zu verwenden oder die Gesamtanzahl der Hartkörper auf der Walzenoberfläche zu verringern. Dies wirkt sich jedoch negativ auf die Ausbildung der autogenen Verschleißschutzschicht auf der Mahlwalzenoberfläche aus, da weniger Ankerpunkte pro Flächeneinheit auf der Mahlwalzenoberfläche vorhanden sind und daher das Mahlgut schlechter auf der Oberfläche der Mahlwalze haftet. Außerdem wird das Einzugsverhalten des Mahlgutes durch die geringere Flächendichte der Hartkörper verschlechtert.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das für die Hartkörper benötigte Material für die Bewehrung einer Mahlwalze zu verringern, ohne dadurch die Ausbildung der autogenen Verschleißschutzschicht zu beeinträchtigen.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hartkörper, die auf der Oberfläche verteilt sind, mindestens zwei verschiedene Größen aufweisen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben. Ein Verfahren zur Erzeugung einer autogenen Verschleißschutzschicht auf einer Mahlwalze ist in Anspruch 5 angegeben.
-
Anders als bei bekannten Mahlanlagen, bei denen gewöhnlich nur ein einziger Typ von Hartkörpern gleichmäßig auf der Walzenoberfläche verteilt ist und ein gleichmäßiges Muster bildet, wird bei der erfindungsgemäßen Mahlwalze die Verteilung der Hartkörper an die Ausbildungsneigung der autogenen Verschleißschutzschicht angepasst. Im Sinne dieser Anmeldung werden unter den Hartkörpern, die auf der Oberfläche verteilt sind, solche Hartkörper nicht gemeint, die am Rand von Mahlwalzen angeordnet sind und eine Randbegrenzung bilden und geläufig auch Seitenstuds genannt werden.
-
Die Ausbildungsneigung und die Festigkeit der autogenen Verschleißschutzschicht auf der Walze hängen im Wesentlichen von zwei Faktoren ab.
-
Zum einen wird er bestimmt durch den Walzenspaltdruck. Das Mahlgut wird gewöhnlich in der Längsmitte des Walzenspaltes aufgegeben und verteilt sich dann durch den Druck im Walzenspalt von der Mitte her über die Länge des Walzenspaltes zu beiden Seiten der Mitte. Der auf das Mahlgut ausgeübte Walzenspaltdruck ist dabei in der Mitte des Walzenspaltes, am Ort der Mahlgutaufgabe, am höchsten und nimmt mit zunehmendem Abstand von der Mitte des Walzenspaltes ab. An den beiden Enden des Walzenspaltes ist der tatsächlich herrschende Druck im Walzenspalt, der abhängig ist vom statischen Walzenspaltdruck, der von einer Andruckvorrichtung aufrecht erhalten wird, und vom dynamischen Druck, der durch die kurzzeitige Passage des Mahlguts durch den Walzenspalt erzeugt wird, daher am geringsten Je größer der herrschende Druck auf das Mahlgut ist, umso stärker wird das Mahlgut komprimiert und umso fester und stabiler ist die Verschleißschutzschicht. Die Verschleißschutzschicht ist daher in der Mitte der Mahlwalze am stabilsten.
-
Zum anderen wird das Haftungsverhalten der Verschleißschutzschicht auf der mahlwalzenoberfläche auch durch die Anzahl der Ankerpunkte auf der Walzenoberfläche pro Flächeneinheit bestimmt. Die Hartkörper bilden die Ankerpunkte, welche die Oberfläche der Mahlwalze vergrößern und dadurch eine größere Kontaktfläche zwischen der Mahlwalze und dem Gutbett bieten. Je mehr Hartkörper sich pro Flächeneinheit auf der Walzenoberfläche befinden, umso größer ist folglich die Kontaktfläche zwischen Gutbett und der Mahlwalze. Die Haftung der Verschleißschutzschicht nimmt somit mit zunehmender Anzahl an Hartkörper pro Flächeneinheit der Mahlwalzenoberfläche zu.
-
An den äußeren Enden des Walzenspaltes, also an den Stellen, wo der Walzenspaltdruck geringer ist, sind somit mehr Hartkörper pro Flächeneinheit erforderlich als in der Mitte des Walzenspaltes, am Ort der Mahlgutaufgabe, um eine gleichmäßig homogene Verschleißschutzschicht auszubilden.
-
Erfindungsgemäß werden nun an den Stellen der Mahlwalze, an denen der Spaltdruck größer ist, auch größere Hartkörper in die Mahlwalzenoberfläche eingesetzt. Die Anzahl der Ankerpunkte pro Flächeneinheit wird an diesen Stellen zwar verringert, die dadurch erzeugte kleinere Oberfläche wird jedoch durch den größeren Druck im Walzenspalt kompensiert. An den Seitenbereichen des Walzenspaltes, wo der Walzenspaltdruck geringer ist, werden kleinere Hartkörper eingesetzt. Der geringere Druck im Außenbereich des Walzenspaltes wird so durch die höhere Anzahl der Ankerpunkte pro Flächeneinheit wieder ausgeglichen.
-
Da in der axialen Mitte der Mahlwalzenoberfläche größere Hartkörper eingesetzt werden, kann die Gesamtzahl an Hartkörper auf der Mahlwalzenoberfläche reduziert werden, wodurch weniger Material für das Bewehren der Mahlwalze mit Hartkörpern benötigt wird und daher auch weniger Bohrungen zum Einsetzen der auf der Mahlwalze befindlichen Hartkörper erforderlich sind.
-
Die Hartkörper haben erfindungsgemäß die Form eines allgemeinen Zylinders. Im einfachsten Fall hat ein Hartkörper die Form eines Zylinders mit einer kreisförmigen Grundfläche. Die Grundfläche kann jedoch auch elliptisch sein oder eine andere Form aufweisen. Es sind auch komplexe Formen, z. B. Hartkörper mit einer sternförmigen Grundfläche denkbar und/oder auch Hartkörper mit einer zentralen Ausnehmung, die zum leichteren Entfernen der Hartkörper zur Wiederaufarbeitung der Mahlwalze dient.
-
In der einfachsten Ausführungsform enthält die Mahlwalze nur Hartkörper mit zwei unterschiedlich großen Grundflächen, wobei sich die Hartkörper mit der größeren Grundfläche im axialen Mittenbereich der Oberfläche der Mahlwalze befinden, hingegen die Hartkörper mit der kleineren Grundfläche an den axialen außermittigen Bereichen der Mahlwalzenoberfläche eingesetzt werden.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Verteilung der unterschiedlichen Hartkörpergrößen so ausgewählt, dass die Größe der Grundfläche der Hartkörper stufenweise von der Mitte der Mahlwalzenoberfläche zum Rand der Mahlwalzenoberfläche hin abnimmt. Da der Spaltdruck von der Mitte zum Rand abnimmt, kann das Musterprofil dem Walzenspaltdruck stufenweise angepasst werden, so dass die Hartkörper zum Rand der Walze zunehmend kleiner werden. Die Hartkörper haben dann entsprechend abnehmend verschieden große Grundflächen.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Grundflächen von zwei verschiedenen Hartkörpern um mindestens 10%, ausgehend von der größeren Grundfläche, voneinander abweichen.
-
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
-
Es zeigt
-
1 eine erfindungsgemäße Anordnung von unterschiedlichen Hartkörpergrößen auf der Oberfläche einer Mahlwalze.
-
In 1 ist ein Anordnungsmuster von vier verschiedenen Hartkörpern 1, 2, 3 und 4 auf der Oberfläche einer Mahlwalze dargestellt, wobei sich die Mahlwalze um die eingezeichnete Achse A dreht. In der axialen Mitte der Mahlwalzenoberfläche der Mahlwalze sind erfindungsgemäß Hartkörper 1, 2 mit einer größeren Grundfläche mit einer geringeren Anzahl pro Flächeneinheit angeordnet als in den Seitenbereichen, wo Hartkörper 3, 4 mit geringerer Größe und geringerer Anzahl pro Flächeneinheit angeordnet sind.
-
In der vorliegenden Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Anordnung von vier verschiedenen Hartkörpergrößen auf der Oberfläche einer Mahlwalze dargestellt. Die Erfindung bezieht sich aber auch auf die Verwendung von nur zwei, drei oder mehr verschiedenen Hartkörpergrößen unterschiedlicher Durchmesser auf der Oberfläche einer Mahlwalze.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 2708053 A1 [0002]
- EP 0516952 B1 [0003]
- DE 4036040 C2 [0005]
