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Die Erfindung richtet sich auf eine Walzenanordnung umfassend eine einen Walzengrundkörper aufweisende Walze und eine Antriebsachse, wobei der Walzengrundkörper auf einer Außenumfangsfläche der Antriebsachse koaxial zur Antriebsachse angeordnet und mittels mindestens eines Spannsatzes verspannt ist.
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Weiter richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Walzenanordnung, bei welchem ein Walzengrundkörper einer Walze auf einer Außenumfangsfläche einer Antriebsachse koaxial zu der Antriebsachse angeordnet und mittels mindestens eines Spannsatzes verspannt wird.
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Ferner richtet sich die Erfindung auf eine Walzenmühle, insbesondere eine Gutbett-Walzenmühle.
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Das Mahlen gehört zu den energieaufwändigsten Produktionsschritten in der Grundstoffindustrie. Zur Reduzierung des Energieaufwandes ist die so genannte Gutbett-Walzenmühle entwickelt worden. Die Gutbett-Walzenmühle weist zwei gegenläufig rotierende Mahlwalzen auf, die zwischen sich einen Walzenspalt ausbilden, in welchen das Mahlgut eingezogen und unter hohem Druck zerkleinert wird. Das zerkleinerte Mahlgut verlässt den Walzenspalt in Form einer so genannten „Schülpe”, die anschließend desagglomeriert oder aufgeschlossen werden muss. Beide Mahlwalzen sind jeweils auf einer Antriebsachse angeordnet und befestigt, wobei eine der beiden Mahlwalzen mit ihrer Antriebsachse fest in einem Gestell angeordnet und die andere der beiden Mahlwalzen mit ihrer Antriebsachse hydraulisch verfahrbar in dem Walzengestell angeordnet ist, so dass der Walzenspalt durch das Verfahren dieser so genannten Loswalze verstellbar und damit der für die Verkleinerung zur Verfügung stehende, aufzubringende Druck variierbar ist.
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Zum Befestigen der Mahlwalzen an der jeweiligen Antriebsachse ist es bekannt, den Walzengrundkörper der Mahlwalze auf der Außenumfangsfläche der Antriebsachse aufzuschrumpfen. Dabei wird der Walzengrundkörper durch Zufuhr von Wärme, beispielsweise in Form von Induktionswärme, auf ca. 260°C erwärmt und anschließend auf die Außenumfangsfläche der Antriebsachse aufgeschrumpft. Durch das Aufschrumpfen entsteht eine sehr feste Verbindung zwischen dem Walzengrundkörper der Mahlwalze und der Antriebsachse, welche nur schwer wieder lösbar ist. Ein Lösen ist nur mit Hilfe von aufwendigen Temperaturverfahren möglich, wobei die hierbei notwendige hohe Temperatur sowohl das Metallgefüge des Walzengrundkörpers als auch eine auf dem Walzengrundkörper vorgesehene Beschichtung negativ beeinflusst, so dass die Mahlwalze nach einem Lösen von der Antriebsachse üblicherweise nicht wiederverwendet werden kann.
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Die vorstehend beschriebene Problematik besteht aber nicht nur bei Mahlwalzen, sondern grundsätzlich bei allen Walzentypen, bei welchen ein Walzengrundkörper auf einer Antriebsachse befestigt werden muss.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, mittels welcher die Montage einer Walze, insbesondere Mahlwalze an einer Antriebsachse und die Demontage dieser Walze von einer Antriebsachse vereinfacht wird, wobei auch nach einer Demontage die Walze wiederverwendet werden kann.
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Bei einer Walzenanordnung der eingangs näher bezeichnet Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der mindestens eine Spannsatz einen Innenring mit einer keilförmigen Innenfläche und einen Außenring mit einer keilförmigen Innenfläche aufweist, wobei die keilförmige Innenfläche des Außenringes auf der keilförmigen Innenfläche des Innenringes aufliegt und diese relativ zueinander verschiebbar sind.
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Des Weiteren wird die oben stehende Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art gelöst, bei welchem der mindestens eine Spannsatz, der einen Innenring mit einer keilförmigen Innenfläche und einen Außenring mit einer keilförmigen Innenfläche aufweist, verspannt wird, indem die jeweilige keilförmige Innenfläche eines Außenringes auf der keilförmigen Innenfläche des Innenringes aufliegt und diese relativ zueinander verschoben werden.
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Vorzugsweise findet die Walzenanordnung dann Anwendung, wenn die Walze eine Mahlwalze und die Walzenanordnung eine Mahlwalzenanordnung einer Walzenmühle, insbesondere einer Gutbett-Walzenmühle, ist.
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Ferner erfolgt die Lösung der Aufgabe daher auch durch eine Walzenmühle, insbesondere eine Gutbett-Walzenmühle, welche eine Mahlwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 7 aufweist.
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Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, sowohl die Montage einer als Ringbandage ausgebildeten Walze, insbesondere Mahlwalze, an einer Antriebsachse als auch die Demontage dieser (Mahl)Walze von der Antriebsachse wesentlich zu vereinfachen. Dies wird dadurch erreicht, dass die (Mahl)Walze nunmehr auf der Außenumfangsfläche der Antriebsachse verrutschsicher mittels eines oder mehrerer Spannsätze, die mindestens ein Ringfeder-Spannelement aufweisen, verspannt wird. Im Gegensatz zu der bisher bekannten Methode des Aufschrumpfens der Walze, insbesondere Mahlwalze auf die Antriebsachse ist es mittels der erfindungsgemäßen Methode nun nicht mehr notwendig, die Walze einer hohen Temperaturbelastung bei der Montage oder der Demontage auszusetzen. Das Verspannen erfolgt hingegen ohne, dass Wärme zugeführt werden muss. Auch das Lösen der Walze, insbesondere Mahlwalze, von der Antriebsachse kann durch den Einsatz eines Spannsatzes nunmehr ohne die Zufuhr von Wärme erfolgen. Somit werden das Metallgefüge des Walzengrundkörpers der Walze und auch eine auf den Walzengrundkörper aufgebrachte Beschichtung der Walze, insbesondere Mahlwalze, weder bei der Montage, noch bei einer Demontage verändert oder gar beschädigt, so dass die Eigenschaften des Walzengrundkörpers und der Beschichtung erhalten bleiben und die Walze dadurch wiederverwendet und aufgearbeitet werden kann.
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Der Spannsatz ermöglicht eine sichere Befestigung des Walzengrundkörpers und damit der (Mahl)Walze auf der Antriebsachse, wobei die (Mahl)Walze mittels des Spannsatzes insbesondere gegen ein axiales Verschieben auf der Antriebsachse gesichert wird. Der Spannsatz wird dafür im Wesentlichen zwischen der Außenumfangsfläche der Antriebsachse und der Innenumfangsfläche des Walzengrundkörpers der (Mahl)Walze angeordnet. Der Spannsatz umfasst mindestens einen Innenring und einen Außenring, welche übereinander geschoben werden. Der Innenring liegt mit seiner Außenfläche, welche zylinderförmig ausgebildet ist, unmittelbar auf der Außenumfangsfläche der Antriebsachse auf. Die Innenfläche des Innenringes ist hingegen mit einer Steigung versehen, so dass die Innenfläche des Innenringes keilförmig oder kegelförmig ausgebildet ist. Der Außenring liegt mit seiner Innenfläche auf der Innenfläche des Innenringes auf, so dass die Innenfläche des Außenringes ebenso wie die Innenfläche des Innenringes eine Steigung aufweist und damit ebenfalls keilförmig bzw. kegelförmig ausgebildet ist. Die Außenfläche des Außenringes ist zylinderförmig oder ringförmig ausgebildet und liegt im verspannten Zustand an einer Innenfläche des zylinderförmigen oder ringartig ausgebildeten Walzengrundkörpers an. Der Spannsatz ist somit in Form eines so genannten Ringfederspannsatzes ausgebildet. Vor dem Verspannen ist ein Spiel zwischen der Außenfläche des Außenringes und der Innenumfangsfläche des Walzengrundkörpers ausgebildet. Beim Verspannen und damit der Überführung in den verspannten Zustand werden die Innenfläche des Außenringes und die Innenfläche des Innenringes relativ zueinander verschoben und damit aufeinander zu gezogen, so dass diese aneinander angepresst werden und dadurch auch das Spiel zwischen dem Außenring und dem Walzengrundkörper verkleinert bzw. auf null reduziert wird.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Spannsatz ferner mindestens ein Spannelement und mehrere Spannschrauben auf, wobei das mindestens eine Spannelement mittels der Spannschrauben, welche über den Umfang des Spannelementes verteilt angeordnet sind, gegen eine Stirnseitenfläche des Außenringes des mindestens einen Spannsatzes gepresst ist. Mittels des Spannelementes und der Spannschrauben kann somit eine Kraft auf den jeweiligen Außenring eines Spannsatzes aufgebracht werden, wodurch der Außenring relativ zu dem Innenring verschoben wird, wodurch das Verspannen der Mahlwalze auf der Antriebsachse erfolgt. Das Spannelement dient dabei vorzugsweise als Zwischenelement zwischen den Spannschrauben und dem Außenring, um bei einem Anziehen der Spannschrauben mittels eines Werkzeuges die Kraft der Spannschrauben auf das Spannelement und damit auch auf den Außenring aufzubringen. Durch das Spannelement ist es möglich, dass die Spannschrauben nicht unmittelbar durch den Außenring und den Innenring geführt sein müssen, wodurch die konstruktive Ausgestaltung der Befestigung mittels Verspannen der Mahlwalze an der Antriebsachse vereinfacht werden kann. Die Spannschrauben sind vorzugsweise in einer Vielzahl in dem Spannelement und dem Walzengrundkörper ausgebildeten (Gewinde) Bohrungen geführt.
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Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass ein erster Spannsatz und ein zweiter Spannsatz vorgesehen sind, mittels welchen der Walzengrundkörper auf der Antriebsachse verspannt ist. Die beiden Spannsätze weisen jeweils einen Innenring mit einer keilförmigen Innenfläche und einen Außenring mit einer keilförmigen Innenfläche auf, wobei die keilförmige Innenfläche des Außenringes auf der keilförmigen Innenfläche des Innenringes aufliegt und diese relativ zueinander verschiebbar sind. Ferner können die beiden Spannsätze jeweils ein Spannelement und mehrere Spannschrauben aufweisen, wobei das Spannelement des ersten Spannsatzes mittels der Spannschrauben des ersten Spannsatzes gegen eine Stirnseitenfläche des Außenringes des ersten Spannsatzes und das Spannelement des zweiten Spannsatzes mittels der Spannschrauben des zweiten Spannsatzes gegen eine Stirnseitenfläche des Außenringes des zweiten Spannsatzes gepresst werden kann. Durch das Vorsehen von zwei Spannsätzen kann die Befestigung der (Mahl)Walze an der Antriebsachse weiter verbessert werden, wobei insbesondere in axialer Richtung ein gleichmäßigeres Verspannen des Walzengrundkörpers der (Mahl)Walze an der Antriebsachse erfolgen kann. Zudem kann die notwendige Verspannkraft dadurch auf zwei Spannsätze verteilt werden, wodurch der Kraftaufwand beim Verspannen reduziert und zudem die durch das Verspannen auftretenden Spannungen an der Antriebsachse und dem Walzengrundkörper der (Mahl)Walze in axialer Richtung verteilt und damit punktuell reduziert werden können.
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In vorteilhafter Weiterbildung zeichnet sich die erfindungsgemäße Walzenanordnung weiterhin dadurch aus, dass der Walzengrundkörper mindestens eine Aussparung aufweist, in welcher mindestens ein Spannsatz angeordnet ist.
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Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Walzengrundkörper eine erste Aussparung, in welcher der erste Spannsatz angeordnet ist, und eine zweite Aussparung, in welcher der zweite Spannsatz angeordnet ist, aufweist, wobei die erste Aussparung beabstandet zu der zweiten Aussparung ausgebildet ist. Hierdurch sind die beiden Spannsätze voneinander separiert angeordnet, so dass die beiden Spannsätze nicht unmittelbar aufeinander eine Kraft ausüben können, sondern die beiden Spannsätze jeweils gegen eine Fläche, insbesondere einen Mittelbereich, des Walzengrundkörpers gepresst werden und damit unmittelbar eine Verspannkraft auf den Walzengrundkörper ausüben können. Die beiden Aussparungen sind dabei vorzugsweise an zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen des Walzengrundkörpers ausgebildet, so dass die beiden in jeweils einer Aussparung angeordneten Spannsätze sich gegenüberliegen.
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Schließlich sieht die Erfindung auch vor, dass ein Innenring und ein Außenring zusammenwirkend jeweils ein Ringfederspannelement ausbilden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beispielhaft anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Mahlwalzenanordnung gemäß der Erfindung, und
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2 eine schematische Detaildarstellung der Außenringe und Innenringe der Spannsätze der in 1 gezeigten Mahlwalzenanordnung gemäß der Erfindung.
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In 1 ist als Walzenanordnung eine Mahlwalzenanordnung einer Walzenmühle, insbesondere einer Gutbett-Walzenmühle, gemäß der Erfindung gezeigt, welche eine einen Walzengrundkörper 1 aufweisende Mahlwalze und eine Antriebsachse 2 aufweist. Der Walzengrundkörper 1 ist ringförmig ausgebildet und weist eine mittig angeordnete kreisrunde Durchgangsöffnung 3 auf, durch welche die Antriebsachse 2 hindurchgeführt ist, so dass der Walzengrundkörper 1 auf einer Außenumfangsfläche 4 der Antriebsachse 2 koaxial angeordnet ist. Der Walzengrundkörper 1 wird auch als Ringbandage bezeichnet.
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Der Walzengrundkörper 1 der Mahlwalze ist mittels eines ersten Spannsatzes 5 und eines zweiten Spannsatzes 6 an der Außenumfangsfläche 4 der Antriebsachse 2 befestigt. Die beiden Spannsätze (5; 6) weisen jeweils einen Innenring (7; 8), einen Außenring (9; 10), ein Spannelement (11; 12) und mehrere Spannschrauben (13; 14) auf. Ein Innenring (7; 8) und ein Außenring (9; 10) bilden jeweils ein Ringfederspannelement aus.
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Die beiden Innenringe (7; 8) und die beiden Außenringe (9; 10) der beiden Spannsätze (5; 6) sind noch einmal detailliert in 2 gezeigt. Die beiden Innenringe (7; 8) weisen jeweils eine keilförmige oder kegelförmige Innenfläche (15; 16) auf. Die beiden Außenringe (9; 10) weisen jeweils ebenfalls eine korrespondierend keilförmige oder kegelförmige Innenfläche (17; 18) auf. Die Außenringe (9; 10) der Spannsätze (5; 6) sind derart zu den Innenringen (7; 8) der Spannsätze (5; 6) angeordnet, dass der Außenring 9 des ersten Spannsatzes 5 mit seiner Innenfläche 17 auf der Innenfläche 15 des Innenringes 7 des ersten Spannsatzes 5 aufliegt und dass der Außenring 10 des zweiten Spannsatzes 6 mit seiner Innenfläche 18 auf der Innenfläche 16 des Innenringes 8 des zweiten Spannsatzes 6 aufliegt. Die Innenringe (7; 8) liegen mit ihrer jeweiligen Außenfläche (40; 41), welche zylinderförmig oder ringförmig ausgebildet ist, unmittelbar auf der Außenumfangsfläche 4 der Antriebsachse 2 auf. Die Kontur der Außenflächen (40; 41) ist an die Außenkontur der Antriebsachse 2 angepasst. Die jeweilige Außenfläche (42; 43) der Außenringe (9; 10) ist ebenfalls zylinderförmig oder ringförmig ausgebildet und liegt zumindest in einem verspannten Zustand an der Innenumfangsfläche 32 des Walzengrundkörpers 1 an, wobei die Kontur der Außenflächen (42; 43) an die Kontur der Innenumfangsfläche 32 angepasst ist. Die Außenringe (9; 10) sind relativ zu den Innenringen (7; 8) verschiebbar, indem die Innenflächen (17; 18) der Außenringe (9; 10) auf den Innenflächen (15; 16) der Innenringe (7; 8) gleiten können. Durch das Verschieben der Außenringe (9; 10) relativ zu den Innenringen (7; 8) erfolgt ein Verspannen des Walzengrundkörpers 1 auf der Außenumfangsfläche 4 der Antriebsachse 2.
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Die Verschiebebewegung und damit das Verspannen erfolgen, wie in 1 gezeigt, über die Spannelemente (11; 12) und die Spannschrauben (13; 14). Die Spannelemente (11; 12) sind jeweils in Form eines eine kreisrunde Durchgangsöffnung aufweisenden Ringkörpers oder Ringkörpersegments ausgebildet, wobei die Spannelemente (11; 12) über ihre Durchgangsöffnungen auf die Außenumfangsfläche 4 der Antriebsachse 2 aufgeschoben sind und mit ihrer die Durchgangsöffnung ausbildenden Innenumfangsfläche 19 auf der Außenumfangsfläche 4 der Antriebsachse 2 aufliegen. Die Spannelemente (11; 12) weisen jeweils einen Absatz (20; 21) auf, mittels welchem die Spannelemente (11; 12) jeweils an eine Stirnseitenfläche (22; 23) des Außenringes (9; 10) pressen, indem die Spannelemente (11; 12) in Richtung auf die Außenringe (9; 10) zu bewegt werden, wodurch eine Relativverschiebung der Außenringe (9; 10) zu den Innenringen (7; 8) erreicht wird. Die Innenringe (7; 8) liegen an einem einen Anschlag bildenden Mittelbereich 35 des Walzengrundkörpers 1 an. Im Bereich eines Absatzes (20; 21) weist ein Spannelement (11; 12) einen geringeren Außendurchmesser auf als der Rest des Spannelementes (11; 12).
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Die Bewegung der Spannelemente (11; 12) in Richtung der jeweiligen Außenringe (9; 10) erfolgt mittels Spannschrauben (13; 14). Hierfür sind in den Spannelementen (11; 12) mehrere Gewindebohrungen (24; 25) und in dem Walzengrundkörper 1 ebenfalls mehrere Gewindebohrungen (26; 27) vorgesehen, wobei eine Spannschraube (13; 14) jeweils mit ihrem Schaft durch jeweils eine in einem Spannelement (11; 12) vorgesehene Bohrung (24; 25) hindurchgeführt und jeweils in eine in dem Walzengrundkörper 1 ausgebildete Gewindebohrung (26; 27) eingreifend verschraubt wird.
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Die Spannelemente (11; 12) grenzen mit ihrer jeweiligen Außenumfangsfläche (28; 29) und mit ihrer jeweilig in Richtung Walzengrundkörper 1 gerichteten Seitenfläche (30; 31) nicht unmittelbar an die zugeordnete Innenumfangsfläche 32 des Walzengrundkörpers 1 an, sondern hierzwischen ist jeweils ein Spalt ausgebildet, so dass die Spannelemente (11; 12) ohne Reibungsverluste relativ zu dem Walzengrundkörper 1 bewegbar bzw. verschiebbar sind. Die in den Spannelementen (11; 12) ausgebildeten Bohrungen (24; 25) weisen jeweils einen Anschlag (33; 34) auf, auf welchem der Kopf der Spannschraube (13; 14) beim Betätigen der jeweiligen Spannschraube mittels eines Werkzeuges zum Aufliegen kommt und durch welchen bei einem Weiterdrehen der in die Gewindebohrungen (26; 27) eingreifenden Spannschrauben (13; 14) das Spannelement (11; 12) in Richtung des jeweiligen Außenringes (9; 10) bewegt wird.
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Die durch die Durchgangsöffnung 3 ausgebildete Innenumfangsfläche 32 des Walzengrundkörpers 1 ist stufenförmig ausgebildet, wobei der Walzengrundkörper 1 den Mittelbereich 35 aufweist, mit welchem die Innenumfangsfläche 32 des Walzengrundkörpers 1 unmittelbar auf der Außenumfangsfläche 4 der Antriebsachse 1 aufliegt. Zu beiden Seiten des Mittelbereiches 35 ist jeweils eine Aussparung (36; 37) ausgebildet, in welcher jeweils ein Spannsatz (5; 6) angeordnet ist. Durch den Mittelbereich 35 sind die beiden Aussparungen (36; 37) und damit auch die darin angeordneten Spannsätze (5; 6) voneinander getrennt. Beide Aussparungen (36; 37) weisen jeweils zwei unterschiedlich große Durchmesser auf, wobei in dem Bereich mit dem kleineren Durchmesser die Innenringe (7; 8) und die Außenringe (9; 10) angeordnet sind und ein Teil eines Absatzes (20; 21) eines Spannelementes (11; 12) hineinragt. In dem Bereich mit dem größeren Durchmesser ist der restliche Teil des jeweiligen Spannelementes (11; 12) angeordnet.
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An der Außenumfangsfläche 38 des Walzengrundkörpers 1 kann eine hier nicht gezeigte Beschichtung, beispielsweise in Form einer Hartwerkstoffschale, ausgebildet sein. Zur Begrenzung der mit einem Hartwerkstoffmaterial zu beschichtenden Außenumfangsfläche 38 des Walzengrundkörpers 1 ist eine Ausfräsung 39 an dem Walzengrundkörper 1 vorgesehen, die als Badsicherung eines beispielsweise flüssig mittels Plasma-Pulver-Auftragsschweißens aufgetragenen Hartwerkstoffes dient.
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Die Mahlwalzenanordnung wird insbesondere in einer so genannten Gutbett-Walzenmühle verwendet, in der sich zwei gegenläufig angetriebene Mahlwalzen gegenüber stehen, die zwischen sich einen Mahlgutspalt ausbilden. Insbesondere ist die hier gezeigte Mahlwalzenanordnung zur Mahlung von Titandioxid geeignet, welches beispielsweise eine Mohshärte von 7 aufweist und von einer Eintrittsgröße von 0,1 bis 5 mm vor der Walzenmühle auf eine Korngröße des Titandioxids von 0,2 μm nach Durchlaufen der Walzenmühle heruntergemahlen wird. Dieses gemahlene Titandioxid kann dann zu einem Pigment weiterverarbeitet werden.
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Auch wenn vorstehend die Erfindung anhand einer Mahlwalzenanordnung näher erläutert wird, können auch andere Walzentypen Bestandteil einer erfindungsgemäßen Walzenanordnung sein. Beispielsweise kann eine Walzenanordnung eine Brikettierwalze oder eine Prägewalze von Großanlagen umfassen.
