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Die Erfindung betrifft eine Presswalze für eine Walzenpresse, insbesondere zur Zerkleinerung stark abrasiver Stoffe, mit einem Walzenkörper, welcher (für den Verschleißschutz in den Randbereichen) an einem oder beiden Walzenrändern eine Vielzahl von über den Umfang verteilter und in tangentialer Richtung bzw. Umfangsrichtung voneinander beabstandeter taschenartiger Ausnehmungen aufweist, die jeweils seitlich und oben offen ausgebildet sind, wobei in die einzelnen taschenartigen Ausnehmungen jeweils nur ein Hartkörper als austauschbares Randschutzelement eingesetzt ist.
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Eine Walzenpresse weist in der Regel zwei Presswalzen auf. Die Walzenpresse dient in besonderem Maße der Zerkleinerung und insbesondere Hochdruckzerkleinerung grober mineralischer Aufgabematerialien, wie z. B. Erze, Zementklinker, Schlacke, Kimberlit, Kohle oder Keramikgrundstoffe. Eine solche Walzenpresse wird auch als Gutbettwalzenmühle bezeichnet. Die Erfindung umfasst aber auch Walzenpressen für die Kompaktierung oder Brikettierung von Material.
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Bei der Verarbeitung und insbesondere Zerkleinerung von sprödem, körnigem Material mit einer solchen Walzenpresse treten hohe Kräfte auf und die Walzenoberflächen werden stark beansprucht, so dass dem Verschleißschutz der Walzenoberflächen in der Praxis eine besondere Bedeutung zukommt. So ist es in der Praxis bekannt, für den Verschleißschutz der Walzenoberfläche zylindrische Hartmetallstifte bzw. Noppenbolzen zu verwenden, die "igelartig" in entsprechende Sacklochbohrungen des Walzenkörpers eingelagert werden und zusammen mit dem eingepressten Mahlgut eine autogene Verschleißschutzschicht bilden (vgl.
EP 0 516 952 A1 ). Im Bereich der Walzenränder ist ein solcher Verschleißschutz jedoch in der Regel unbefriedigend, da die Gefahr des Ausbrechens der Stifte in den Randbereichen groß ist. Aus diesem Grunde wurden bereits besondere Maßnahmen für den Randschutz bzw. für den Verschleißschutz in den Randbereichen der Walze vorgeschlagen.
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So ist aus der
EP 0 516 952 A1 eine gattungsgemäße Presswalze bekannt, bei welcher nicht nur zylindrische Hartmetallstifte für den Verschleißschutz in den Walzenkörper eingebracht sind, sondern bei welcher an den Walzenrändern taschenartige Ausnehmungen vorgesehen sind, welche jeweils seitlich und oben offen ausgebildet sind, wobei in diese taschenartigen Ausnehmungen plattenförmige, verschleißfeste Werkstoffstücke eingelagert sind. Der Abstand dieser Randschutzelemente entlang der Umfangsrichtung der Walze entspricht in etwa dem Abstand der in den übrigen Walzenbereichen eingelagerten Noppenbolzen. Der auf diese Weise erreichte Verschleißschutz in den Randbereichen ist jedoch unbefriedigend.
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Aus diesem Grunde wurden alternative Randschutzkonzepte vorgeschlagen, bei welchen austauschbare Randschutzelemente in seitliche und oben offene, umlaufende Ringschultern eingesetzt werden.
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So beschreibt die
EP 1 502 650 B1 eine Presswalze mit an den Walzenrändern angeordneten, umlaufenden Ausnehmungen in Form von Ringschultern, wobei in jeder dieser Ausnehmungen eine Vielzahl von Verschleißschutzelementen in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind. Auf diese Weise bilden die Verschleißschutzelemente aus Hartmetall einen quasi geschlossenen Ring, der einen hohen Verschleißschutz bieten soll. Die Verschleißschutzelemente können durch Kleben, Klammern oder Löten direkt in den umlaufenden Ringschultern befestigt werden. In der Regel werden die Verschleißschutzelemente in den umlaufenden Ausnehmungen dicht hintereinander befestigt, so dass auch kein autogener Verschleißschutz zwischen den Elementen ausgebildet wird.
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Ähnliches gilt für eine aus der
EP 1 684 907 B1 bekannte Presswalze bzw. Mahlwalze für die Druckzerkleinerung körnigen Gutes, bei welcher für den Randschutz eine Vielzahl von Hartkörpern an den Walzenstirnkanten in einer umlaufenden Ringschulter des Walzenmantels angeordnet werden, wobei diese Hartkörper sowohl axial von der Stirnfläche als auch radial von der Oberfläche des Walzenmantels vorstehen.
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Ein alternatives Verschleißschutzkonzept wird in der
EP 0 659 108 B1 beschrieben. Die Verschleißschicht der Presswalze weist im Wesentlichen flächige Zonen aus einem hochverschleißfesten Werkstoff auf, die z. B. von Fliesen bzw. Kacheln gebildet werden können. Die Zwischenräume zwischen den hochverschleißfesten Zonen sind mit einem Werkstoff anderer Verschleißfestigkeit ausgefüllt. Die Fliesen bzw. Kacheln können z. B. aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff durch heißisostatisches Pressen hergestellt werden. Diese vorgefertigten Hartkörper werden dann gemeinsam mit dem Zwischenraumwerkstoff durch heißisostatisches Pressen dauerhaft am Grundkörper befestigt.
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Ausgehend von dem eingangs erläuterten, vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Presswalze für eine Walzenpresse zu schaffen, welche sich durch einen besonders widerstandsfähigen und dennoch austauschbaren Verschleißschutz an den Walzenrändern auszeichnet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Presswalze der eingangs beschriebenen Art mit einzelnen taschenartigen Ausnehmungen an den Walzenrändern, dass die Länge der taschenartigen Ausnehmungen und die Länge der eingesetzten Randschutzelemente in tangentialer Richtung bzw. Umfangsrichtung größer als der Abstand zwischen zwei unmittelbar benachbarten Ausnehmungen ist.
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Die Erfindung geht dabei zunächst einmal von der Erkenntnis aus, dass es grundsätzlich vorteilhaft ist, die Presswalze an den Walzenrändern mit austauschbaren und folglich lösbaren Randschutzelementen auszurüsten. Lösbar meint im Rahmen der Erfindung, dass sich diese Randschutzelemente zum Zwecke des Austauschs zerstörungsfrei aus den Ausnehmungen entfernen lassen. Insofern werden neben Schraubverbindungen und formschlüssigen Verbindungen auch Verbindungen durch Kleben oder Löten erfasst, da sich diese z. B. durch Erwärmung wieder lösen lassen. Die lösbaren Randschutzelemente sind erfindungsgemäß nun jedoch nicht in umlaufenden Nuten bzw. Ringschultern angeordnet, sondern in einzelnen taschenartigen Ausnehmungen, wobei in jeder einzelnen taschenartigen Ausnehmung jeweils auch nur ein Hartkörper als austauschbares Randschutzelement lösbar eingesetzt ist. Gegenüber den bekannten Lösungen mit umlaufenden Ringschultern hat die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, dass die einzelnen Randschutzelemente trotz der sehr hohen Presskräfte sich nicht berühren und folglich auch nicht aneinander stoßen oder gegeneinander gepresst werden können. Damit werden Beschädigungen der einzelnen Randschutzelemente vermieden, und zwar insbesondere auch Beschädigungen durch Bruch, die grundsätzlich bei spröden Hartstoffen zu befürchten sind. Die Anordnung der Randschutzelemente in einzelnen, lokal begrenzten Taschen hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Randschutzelemente nicht nur an einer stufenartigen Schulter unterseitig und innenseitig abgestützt werden, sondern auch seitlich. Denn die Ausgestaltung des Walzenrandes mit einzelnen, lokal begrenzten Taschen hat zur Folge, dass die einzelnen Ausnehmungen durch "Trennstege" voneinander abgegrenzt sind, so dass die Randschutzelemente tangential durch diese Trennstege gestützt werden. Die hohen auftretenden Druckkräfte können gut in den Grundkörper abgeleitet werden. Schließlich hat die erfindungsgemäße Lösung gegenüber den bekannten Anordnungen mit umlaufenden Ringschultern den Vorteil, dass sich im Bereich der Trennstege und folglich im Bereich zwischen den einzelnen Taschen und Randschutzelementen ein autogener Verschleißschutz bilden kann, welcher in besonderem Maße die Kanten der eingesetzten Verschleißschutzelemente schützt. Damit kann sich der autogene Verschleißschutz nicht nur in den übrigen Walzenbereichen, sondern auch im Randbereich und zwischen den einzelnen Randschutzelementen aufbauen. Dieses hat zur Folge, dass ein auskolkender Verschleiß in diesen Zonen vermieden wird. Bei den bekannten Lösungen mit umlaufenden Ringschultern besteht das Problem, dass Auskolkungen, insbesondere im Bereich der Stoßstellen der einzelnen Segmente dazu führen können, das Material in die entstandenen Vertiefungen gepresst wird. Dadurch wird Biegung auf die Elemente aufgebracht, was dann insbesondere bei Randschutzelementen aus Hartmetall zum Bruch der spröden Elemente führen kann.
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Die taschenartigen Ausnehmungen sind – wie beschrieben – jeweils seitlich und oben offen ausgebildet. Seitlich offen meint im Rahmen der Erfindung bezogen auf die Walze stirnseitig offen, dass heißt auf der in axialer Richtung von der Walzenmitte abgewandten Seite offen. Oben offen meint im Rahmen der Erfindung auf der in radialer Richtung von der Walzenachse abgewandten Seite offen. Im Einzelnen wird darauf noch in der Figurenbeschreibung eingegangen.
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Obwohl erfindungsgemäß – in Abkehr von den bekannten Konzepten mit umlaufenden Ringschultern – mit einzelnen seitlich und oben offenen Taschen gearbeitet wird, zeichnet sich die erfindungsgemäße Presswalze durch einen zuverlässigen Randschutz über den gesamten Umfangsbereich der Presswalze aus. Denn die (tangentiale) Länge der taschenartigen Ausnehmungen und damit auch die Länge der eingesetzten Randschutzelemente in Umfangsrichtung ist (deutlich) größer als der (tangentiale) Abstand zwischen zwei unmittelbar benachbarten Ausnehmungen und folglich deutlich größer als die Dicke der zwischen den einzelnen Ausnehmungen angeordneten Trennstege. Bevorzugt beträgt die Länge der Ausnehmungen und die Länge der Randschutzelemente mehr als das Zweifache, vorzugsweise mehr als das Fünffache, besonders bevorzugt mehr als das Zehnfache des Abstandes zwischen den einzelnen Taschen. Der verglichen mit der Länge der Ausnehmungen verhältnismäßig geringe Abstand zwischen den Ausnehmungen hat außerdem den Vorteil, dass sich auch im Randbereich ein autogener Verschleißschutz einwandfrei ausbilden kann. Dennoch bieten die Trennstege zwischen den Ausnehmungen eine ausreichende Stabilität um die bereits beschriebenen Vorteile zu erreichen. Dazu schlägt die Erfindung in bevorzugter Weiterbildung vor, dass der (tangentialer) Abstand zweier unmittelbar benachbarter Ausnehmungen mehr als 3 mm, vorzugsweise mehr als 4 mm, beträgt.
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Die in den einzelnen Taschen angeordneten Randschutzelemente können geometrisch unterschiedlichste Formen aufweisen. Bevorzugt werden Randschutzelemente verwendet, die in der Draufsicht auf die Walzenoberfläche eckig, z. b. rechteckig ausgebildet sind. Es liegt dabei im Rahmen der Erfindung, dass die Randschutzelemente auch in einer Seitenansicht auf die Walze eckig, z. B. rechteckig ausgebildet sind, so dass die Randschutzelemente z. B. die Form eines Quaders aufweisen können. Alternativ werden von der Erfindung aber auch Randschutzelemente anderer Geometrie erfasst, die insbesondere in der Draufsicht auch eine nichteckige Form aufweisen können.
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Besonders bevorzugt werden Randschutzelemente verwendet, deren Form von der eines Quaders abweicht. So schlägt die Erfindung bevorzugt vor, dass die seitlichen Ausnehmungen in der Seitenansicht zumindest bereichsweise gekrümmte Wandflächen aufweisen und die Randschutzelemente zumindest bereichsweise eine an die gekrümmte Wandfläche angepasste, gekrümmte Außenkontur aufweisen. So können die (bereichsweise) gekrümmte Wandfläche der Ausnehmung und die (bereichsweise) gekrümmte Außenkontur im Querschnitt kreisbogenförmig oder alternativ auch im Querschnitt parabelförmig ausgebildet sein. Jedenfalls lässt sich die bereits beschriebene seitliche Abstützung der Randschutzelemente und damit die Ableitung der Druckkräfte in den Grundkörper dadurch optimieren. Im Übrigen lassen sich solche Taschen mit gekrümmten Wand- bzw. Bodenbereichen besonders einfach in den Grundkörper einbringen, z. B. durch Fräsen.
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Die erfindungsgemäßen Vorteile lassen sich mit Randschutzelementen aus verschiedensten Materialien erzielen. So liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die lösbar in die taschenartigen Ausnehmungen eingesetzten Randschutzelemente aus Hartmetall oder Hartmetall ähnlichen Werkstoffen, z. B. Cermets, bestehen. Bevorzugt können im Rahmen der Erfindung jedoch Randschutzelemente aus Metallmatrix-Verbundwerkstoff (MMC) eingesetzt werden. Diese Randschutzelemente aus MMC haben gegenüber solchen aus Hartmetall den Vorteil, dass sie durch geeignete Wahl der Matrixwerkstoffe, deren Anteil im Vergleich zu Hartmetall beim MMC wesentlich höher ist, weniger spröde ausgestaltet werden können und damit unempfindlicher gegen Biegung sind. Durch die gewählte Zusammensetzung des Werkstoffs besteht im Übrigen auch die Möglichkeit, den Verschleiß "einzustellen". In der Praxis besteht bislang das Problem, dass der Druck im Bereich der Walzenränder in der Regel geringer als im Bereich der Walzenmitte ist. Dieses führt dazu, dass die Randschutzelemente langsamer verschleißen und die Walzen damit in der Walzenmitte "dünner" werden bzw. eine "konkave" Geometrie erhalten. Dieses kann im Extremfall so weit gehen, dass das Material in der Mitte der Walze keine ausreichende Zerkleinerung erfährt. Diese Nachteile lassen sich z. B. durch den Einsatz geeigneter Randschutzelemente aus Metallmatrix-Verbundwerkstoffen mit auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmten Verschleißeigenschaften und -raten vermeiden. Metallmatrix-Verbundwerkstoff meint einen Werkstoff, bei dem Hartpartikel in eine zusammenhängende metallische Matrix eingebunden sind, wobei die Hartpartikel durch die zusammenhängende metallische Matrix voneinander getrennt innerhalb des Verbundwerkstoffes angeordnet sind. Solche Randschutzelemente aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff werden bevorzugt durch Sintern und/oder heißisostatisches Pressen hergestellt. In dem fertigen Werkstoff liegen die nicht-metallischen Hartpartikel verteilt und jeweils von dem metallischen Material der Metallmatrix umgeben. Von den Hartmetallen unterscheiden sich die Metallmatrix-Verbundwerkstoffe folglich unter anderem durch den verhältnismäßig geringen Anteil an Hartpartikeln. Die Hartpartikel der Metallmatrix-Verbundwerkstoffe sind im Übrigen deutlich größer als die Hartpartikel von Hartmetallen. Bevorzugt wird im Rahmen der Erfindung ein Metallmatrix-Verbundwerkstoff verwendet, bei dem Hartpartikel einer Größe von mehr als 20 µm, z. B. mehr als 40 µm (vorzugsweise mehr als 60 µm) und einem Volumenanteil von weniger als 50% (vorzugsweise weniger als 40%) verwendet werden, welche (diskontinuierlich) in eine (zusammenhängende) metallische Matrix eingebettet sind. Gemeint sind jeweils die Volumenanteile im (gepressten) Hartkörper.
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Grundsätzlich liegt es dabei im Rahmen der Erfindung, dass die Randschutzelemente als im Wesentlichen homogene Vollkörper ausgebildet sind, z. B. aus Hartmetall, Cermet oder auch aus MMC. In einer alternativen, bevorzugten Ausgestaltung können die Randschutzelemente jedoch einen Verbundaufbau aufweisen und jeweils ein Trägerelement mit einer darauf oder daran angeordneten Verschleißschicht aufweisen, wobei das Trägerelement aus einem duktilen Material mit geringerer Härte als die Verschleißschicht besteht. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Trägerelement aus einem gut zu verarbeitenden Material, z. B. aus Stahl, gefertigt werden kann, welches insbesondere eine optimale Befestigung des Randschutzelementes am Walzenkörper ermöglicht. Die Verschleißschicht selbst bildet dann den Verschleißschutz. Die Verschleißschicht des Randschutzelementes kann z. B. aus Hartmetall oder einem Hartmetall ähnlichen Werkstoff, z. B. Cermet, bestehen oder – wie bereits beschrieben – aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff (MMC). Diese Verschleißschicht wird im Zuge der Herstellung der Randschutzelemente fest mit dem Trägerelement verbunden, z. B. durch Sintern und/oder heißisostatisches Pressen (HIP).
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Die auf das Trägerelement aufgebrachte Verschleißschicht kann die gesamte Oberfläche des Trägerelementes bedecken und damit die gesamte Oberfläche des Randschutzelementes bilden. Alternativ kann die Verschleißschicht jedoch auch nur einen Teilbereich des Trägerelementes bedecken. So besteht z. B. die Möglichkeit, in das Trägerelement eine Ausnehmung einzuarbeiten, in welche die Verschleißschicht dann im Sinne eines Verschleißeinsatzes integriert wird.
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Die Randschutzelemente werden erfindungsgemäß lösbar an den Walzenkörper befestigt, so dass die Randschutzelemente grundsätzlich austauschbar sind. Eine solche Befestigung gelingt z. B. durch eine Verschraubung. Dazu können die Randschutzelemente geeignete Durchbrechungen, z. B. Bohrungen, aufweisen, durch welche entsprechende Befestigungselemente, z. B. Schrauben, in den Walzenkörper eingebracht werden können. Eine solche Ausgestaltung kommt insbesondere dann in Betracht, wenn das Randschutzelement ein Trägerelement aus einem duktilen Material, z. B. aus Stahl aufweist. Alternativ liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die Randschutzelemente durch Kleben oder Löten (lösbar) in den Taschen zu befestigen. Alternativ oder ergänzend kann darüber hinaus auch eine formschlüssige Verbindung der Randschutzelemente in den Taschen realisiert werden, und zwar z. B. durch eine "Schwalbenschwanz-Verbindung". Dazu können die Randschutzelemente mit (z. B. schwalbenschwanzartigen) Formschlussstegen ausgerüstet sein, die in korrespondierende Negativformen in den Taschen formschlüssig eingreifen.
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Die zwischen den einzelnen Ausnehmungen bzw. Taschen angeordneten Trennstege können in axialer Richtung eine konstante Dicke aufweisen. Optional kann diese Dicke jedoch auch über die Breite der Ausnehmung variieren. So kann die Dicke des Trennsteges vom Walzenrand in Richtung Walzenmitte zunehmen oder abnehmen.
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Um die Befestigung der Randschutzelemente in den Taschen und/oder die Einleitung der Presskräfte in den Walzenkörper weiter zu optimieren, können die Ausnehmungen und die Randschutzelemente jeweils einen sich zumindest bereisweise in Richtung zur Walzenmitte hin aufweitenden Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt kann sich folglich aus Richtung der Walzenstirnseite in Richtung zur Walzenmitte hin aufweiten bzw. bereichsweise aufweiten, so dass die (innere) Fläche der Randschutzelemente, die jeweils der Mitte der Walze in axialer Richtung zugewandt ist, größer ist als die (äußere) Fläche, die der Walzenstirnfläche zugewandt ist. Die Kontur der Ausnehmungen bzw. Taschen ist entsprechend "negativ" ausgeführt. Auf diese Weise werden die Randschutzelement selbst an ihren Außenkonturen formschlüssig mit der Walze verbunden, so dass sie im Zuge der Montage gegen ein Herausfallen gesichert sind.
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Gegenstand der Erfindung ist nicht nur die beschriebene Presswalze selbst, sondern in bevorzugter Weiterbildung auch eine Walzenpresse mit zwei solchen Presswalzen.
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Die Presswalze kann im Übrigen als Vollwalze ausgebildet sein, das heißt der Walzenkörper ist als Vollkörper ausgebildet. Alternativ kann der Walzenkörper auch einen (zylindrischen) Grundkörper und eine darauf angeordnete Bandage aufweisen, so dass der Verschleißschutz dann auf/an dieser Bandage montiert ist.
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Die taschenartigen Ausnehmungen können in den Grundkörper, das heißt in den Vollkörper oder in die Bandage, z. B. durch spanabhebende Bearbeitung unter Bildung der Trennstege eingearbeitet werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
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1 eine perspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemäße Presswalze in einer ersten Ausführungsform (Ausschnitt),
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2 den Gegenstand nach 1 in einer abgewandelten zweiten Ausführungsform,
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3 den Gegenstand nach 1 in einer abgewandelten dritten Ausführungsform und
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4 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung,
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5 eine weitere Option der Erfindung.
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In den Figuren ist jeweils eine Presswalze 1 für eine Walzenpresse, insbesondere für die Hochdruckzerkleinerung von sprödem, mineralischem Aufgabematerial dargestellt. Die Walzenpresse besteht in der Regel aus zwei Presswalzen 1, von denen in den Figuren jedoch nur eine im Ausschnitt dargestellt ist. Eine solche Presswalze 1 kann – wie in den Figuren dargestellt – als Vollwalze ausgebildet sein, wobei der Walzenkörper 2 dann als Vollkörper ausgebildet ist. Alternativ kann der Walzenkörper jedoch auch einen Grundkörper und eine diesen umgebende Bandage aufweisen. Dieses ist in den Figuren nicht dargestellt.
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Jedenfalls ist eine solche Presswalze mit einem geeigneten Verschleißschutz ausgerüstet, der auf unterschiedlichste Weise ausgestaltet sein kann. Die Darstellungen in den Figuren beschränkt sich auf die Verschleißschutzmaßnahmen im Bereich der (stirnseitigen) Walzenränder.
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Für den Verschleißschutz im Bereich der Walzenränder weist der Walzenkörper 2 an einem oder an beiden Walzenrändern eine Vielzahl von über den Umfang verteilter und in Umfangsrichtung bzw. tangentialer Richtung T voneinander beabstandeter taschenartiger Ausnehmungen 3 auf. Die einzelnen taschenartigen Ausnehmungen 3 sind in Umfangsrichtung T durch Trennstege 4 voneinander getrennt. Die Ausnehmungen sind jeweils sowohl seitlich als auch oben offen. In die einzelnen taschenartigen Ausnehmungen 3 ist jeweils ein einziger Hartkörper als austauschbares Randschutzelement 5 lösbar eingesetzt. Die Figuren zeigen die Presswalze 1 dabei in einem teilmontierten Zustand, das heißt einige Ausnehmungen 3 sind zum besseren Verständnis ohne eingesetztes Randschutzelement dargestellt.
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In 1 sind im Übrigen die Umfangsrichtung bzw. tangentiale Richtung T, die axiale Richtung A und die radiale Richtung R gezeigt. Wie bereits erläutert sind die einzelnen taschenartigen Ausnehmungen 3 jeweils sowohl seitlich als auch oben offen. Seitlich offen meint folglich stirnseitig offen, d. h. auf der in axialer Richtung A von der Walzenmitte abgewandten Seite. Oben offen meint auf der in radialer Richtung R von der Walzenachse abgewandten Seite.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird folglich auf die bekannten umlaufenden Ringschultern an den Walzenrändern verzichtet. Vielmehr werden einzelne taschenartige Ausnehmungen und folglich Aufnahmetaschen 3 vorgeschlagen, in die jeweils nur ein einziges Randschutzelement 5 eingesetzt ist. Die Länge L der taschenartigen Ausnehmungen und auch die Länge l der eingesetzten Randschutzelemente 5 ist erfindungsgemäß größer als der Abstand a zwischen zwei unmittelbar benachbarten Ausnehmungen 3. Die Längen L, l und der Abstand a beziehen sich dabei auf die Umfangsrichtung T der Walze, und zwar im Bereich der äußeren, oberen Kanten der Randschutzelemente. Der Abstand a zwischen den einzelnen Taschen 3 entspricht folglich der Dicke der zwischen den Ausnehmungen 3 und folglich auch zwischen den Randschutzelementen 5 angeordneten Stege 4, welche Teil des Walzenkörpers 2 sind. Die taschenartigen Ausnehmungen 3 sind folglich in den Walzenkörper 2 z. B. durch spanabhebende Bearbeitung eingebracht.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit einzelnen Taschen 3 führt dazu, dass die einzelnen Randschutzelemente 5, welche als Hartkörper ausgestaltet sind, nicht aneinanderstoßen und trotz der großen auftretenden Kräfte nicht gegeneinander gepresst werden können, so dass Beschädigungen der Randschutzelemente vermieden werden. Ferner lassen sich durch diese Ausgestaltung die auftretenden Druckkräfte einwandfrei in den Walzenkörper 2 einleiten. Dieses gilt insbesondere für die in den Figuren dargestellte Ausgestaltung, bei welcher die seitlichen Ausnehmungen 3 in der Seitenansicht einen gekrümmten Wandbereich bzw. Bodenbereich 3a aufweisen und die Randschutzelemente 5 eine gekrümmte Außenkontur 5a aufweisen, wobei die gekrümmte Außenkontur 5a an den gekrümmten Wandbereich 3a angepasst ist. Im Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 3 sind sowohl der gekrümmte Wandbereich 3a als auch die gekrümmte Außenkontur 5a jeweils (teil-)zylindrisch ausgebildet.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform, bei welcher die Randschutzelemente 5 "homogen" aus ein und demselben Material gefertigt sind. Es kann sich z. B. um Hartkörper aus Hartmetall oder Hartmetall ähnlichen Werkstoffen (z. B. Cermets) handeln. Alternativ können die Hartkörper auch aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff hergestellt sein. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Randschutzelemente bzw. Hartkörper 5 in den Ausnehmungen ohne Schrauben, z. B. durch Kleben oder Löten befestigt.
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2 zeigt in einer alternativen Ausführungsform Randschutzelemente 5, die als Verbundstruktur jeweils ein Trägerelement 5b und eine darauf angeordnete Verschleißschicht 5c aufweisen. Das Trägerelement 5b besteht aus einem duktilen Werkstoff, z. B. Stahl. Damit dient das Trägerelement 5b in erster Linie der Befestigung des Randschutzelementes 5 in der Ausnehmung 3, während die Verschleißschicht 5c die Randschutzeigenschaften bzw. Verschleißeigenschaften bestimmt. Dazu kann die Verschleißschicht 5c z. B. aus einem Hartmetall oder einem Hartmetall ähnlichen Werkstoff (z. B. Cermet) oder bevorzugt auch aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff bestehen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Verschleißschicht durch Sintern und/oder heißisostatisches Pressen an dem Trägerelement 5b zu befestigen. Im Rahmen der Fertigung werden folglich die einzelnen Randschutzelemente 5 mit Trägerelement 5b und Verschleißschicht 5c vorgefertigt und dann in den Ausnehmungen 3 montiert.
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2 zeigt dabei eine Ausführungsform, bei welcher die Randschutzelemente 5 mittels Schrauben an dem Walzenkörper 2 befestigt werden. Die Randschutzelemente 5 weisen folglich geeignete Durchbrechungen 6 bzw. Bohrungen auf, durch welche die Schrauben in den Walzenkörper 2 eingebracht werden können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach 2 sind diese Bohrungen 6 für die Schrauben im Bereich der Trägerelemente 5 und folglich im Bereich des duktilen Werkstoffes angeordnet.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei welcher die Randschutzelemente 5 formschlüssig an dem Walzenkörper 2 befestigt werden, und zwar mittels einer Schwalbenschwanz-Konstruktion. Dazu weisen die Randschutzelemente 5 jeweils einen Montagesteg 7 auf und in den Walzenkörper 2 sind im Bereich der einzelnen Ausnehmungen 3 jeweils in radialer Richtung verlaufende Nuten 8 angeordnet, wobei sowohl die Montagestege als auch die Nuten 8 schwalbenschwanzförmig ausgestaltet sein können. Trotz dieser formschlüssigen Verbindung kann es zweckmäßig sein, die Randschutzelemente 5 zusätzlich durch Kleben oder Löten in den Ausnehmungen 3 zu befestigen.
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Optional ist in 3 dargestellt, dass auch diese Elemente 5 als Verbundbauteil mit einer Verschleißschicht 5c und einem Trägerelement 5b ausgebildet sein können, wobei diese Verschleißschicht 5c einen Verschleißeinsatz 5c bildet, der in eine vorbereitete Ausnehmung des Trägerelementes 5b eingebracht ist.
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Die in den Figuren dargestellten Randschutzelemente 5 sind in einer Draufsicht auf die Walze rechteckig ausgebildet. In einer Seitenansicht auf die Stirnseite der Walze sind die Randschutzelemente 5 im Ausführungsbeispiel jedoch – wie beschrieben – bereichsweise abgerundet. Die Erfindung umfasst grundsätzlich auch Ausführungsformen, bei denen die Randschutzelemente in einer Seitenansicht auf die Stirnseite mehreckig, z. B. rechteckig, ausgebildet sind, so dass dann z. B. auch quaderförmige Randschutzelemente realisiert werden können. Dieses ist in den Figuren nicht dargestellt.
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Es liegt im Übrigen im Rahmen der Erfindung, die Randschutzelemente alternativ oder ergänzend auf der Oberseite mit einer gekrümmten Kontur zu versehen, so dass insbesondere eine Anpassung an den Krümmungsradius der Walze erfolgt. Diese Option ist nicht dargestellt.
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Im Übrigen liegt es – wie beschrieben – im Rahmen der Erfindung, dass die Ausnehmungen 3 und die Randschutzelemente 5 einen sich zumindest bereichsweise in Richtung zur Walzenmitte aufweitenden Querschnitt aufweisen. Diese Optionen sind beispielhaft in den 4 und 5 dargestellt. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der untere Wandbereich 3a in einem Axialschnitt vom Walzenrand in Richtung zur Walzenmitte abfällt, so dass eine schräge untere Flanke gebildet wird. Gleiches gilt für die korrespondierende, untere Außenkontur 5a des Randschutzelementes 5. Diese Ausgestaltung hat den Effekt, dass die Randschutzelemente durch die auftretenden Presskräfte sicher in die Ausnehmungen gepresst werden. Eine solche Ausführungsform lässt sich bei den Randschutzelementen in unterschiedlichster Form realisieren, z. B. auch bei denen in den 1 bis 3 dargestellten Randschutzelementen. Dieses gilt gleichermaßen für die in 5 dargestellte Option. Auch dort weisen die Ausnehmungen 3 und die Randschutzelemente 5 einen sich zumindest bereichsweise in Richtung zur Walzenmitte hin aufweitenden Querschnitt auf, wobei sich dieses in 5 auf die seitlichen Wandbereiche bzw. die seitliche Außenkontur bezieht. Die der 4 zugrundeliegenden Überlegungen können folglich gemäß 5 auch in den seitlichen Bereichen der Ausnehmungen vorgesehen sein, wobei diese Möglichkeiten auch miteinander kombiniert werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0516952 A1 [0003, 0004]
- EP 1502650 B1 [0006]
- EP 1684907 B1 [0007]
- EP 0659108 B1 [0008]
