DE102012108163B4 - Verfahren zur Fertigung von großen Mühlenzylindern - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung von großen Mühlenzylindern, wobei der Mühlenzylinder aus mehreren Zylinderschüssen besteht, die miteinander verschweißt sind.
- Derartige Mühlenzylinder können Durchmesser von 3 bis 12 m und mehr aufweisen und werden beispielsweise für Kugelmühlen, Autogenmühlen und Semi-Autogenmühlen eingesetzt. Diese Mühlen sind üblicherweise umfangsgelagert, wobei an den Endbereichen des Mühlenzylinders Laufringe vorgesehen sind, die mit entsprechend ausgebildeten Gleitlagern zusammenwirken (
DE 89 13 313 U1 ). Für diese Art der Lagerung ist es von entscheidender Bedeutung, dass die einzelnen Zylinderschüsse exakt zur gemeinsamen Mühlenachse ausgerichtet sind und auch die miteinander zu verschweißenden Stirnkanten konzentrisch und rechtwinklig zur Laufringfläche ausgerichtet sind. - Aufgrund der großen Dimensionen kann der komplette Mühlenzylinder nicht mehr transportiert werden. Es ist daher üblich, dass die einzelnen Zylinderschüsse mit für die Schweißung vorbereiteten Stirnkanten zur Baustelle transportiert werden und erst vor Ort miteinander verschweißt werden. Die Anmelderin hat hierzu das sogenannte Polweld®-Verfahren entwickelt.
- Da in letzter Zeit immer größere Mühlenzylinder gebaut werden, ist auch der Transport der einzelnen Zylinderschüsse zur Baustelle mit enormen Kosten verbunden. Hierbei schlagen nicht nur die Transportkosten, sondern auch etwaige Einfuhrzölle für Halbzeuge zur Buche. In der
DE 89 13 313 U1 wurde daher vorgeschlagen, die Mühlenzylinder und die Laufringe in Längsrichtung zu teilen und die Teilstücke über Flansche miteinander zu verbinden. - Aus der
DE 12 81 810 A ist eine Zentriereinrichtung für große, miteinander zu verschweißende Zylinderschüsse, insbesondere bei Rohrmühlen bekannt. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fertigung von großen Mühlenzylindern, bestehend aus mehreren Zylinderschüssen, anzugeben, das sich durch geringere Fertigungskosten auszeichnet.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Ansprüche 1 und 2 gelöst.
- Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden mehrere Zylinderschüsse miteinander verschweißt, wobei zumindest einzelne Zylinderschüsse vor dem Verschweißen im Bereich ihrer zu verschweißenden Stirnkanten mit wenigstens einem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet werden. Außerdem wird der zu bearbeitende Zylinderabschnitt mit nach innen ausgerichteten Absteifungen versehen, wobei eine temporäre Achse an den Absteifungen derart angebracht wird, dass die temporäre Achse in der Mittelachse des Zylinderschusses ausgerichtet ist, und wobei das wenigstens eine Bearbeitungswerkzeug mittels einer Halterung an der temporären Achse befestigt ist und es bei der Bearbeitung der Stirnkanten zu einer Drehung des Bearbeitungswerkzeuges relativ zum Zylinderschuss um oder mit der temporären Achse kommt und die temporäre Achse (
3 ) nach der Bearbeitung der Stirnkanten (1a ,1b ) abgebaut und entfernt wird. - Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft die Bearbeitung der Laufringe des Mühlenzylinders, wobei auf zwei der miteinander verschweißten Zylinderschüsse auf ihre Umfangsfläche jeweils ein Laufring zur Lagerung des Mühlenzylinders vorgesehen ist. Auch hierbei wird der aus den miteinander verschweißten Zylinderschüssen bestehende Mühlenzylinder mit nach innen ausgerichteten Absteifungen versehen, wobei wenigstens eine temporäre Achse an den Absteifungen derart angebracht wird, dass die temporäre Achse in der Mittelachse des Mühlenzylinders ausgerichtet ist. Das Bearbeitungswerkzeug ist wiederum mittels einer Halterung an der temporären Achse befestigt, sodass es bei der Bearbeitung der Laufringe mit dem Bearbeitungswerkzeug zu einer Drehung des Bearbeitungswerkzeugs relativ zum Mühlenzylinder um oder mit der temporären Achse kommt, sowie die wenigstens eine temporäre Achse (
3' ) nach der Bearbeitung der Laufringe (1f ) abgebaut und entfernt wird. - Eine temporäre Achse lässt sich relativ leicht an den Aussteifungen befestigen und in der Mittelachse des Zylinderschusses bzw. Mühlenzylinders ausrichten. Ein an dieser temporären Achse befestigtes Halterungselement ermöglicht eine konzentrisch und rechtwinklig zu dieser Achse ausgerichtete Bearbeitung der Stirnkanten der einzelnen Zylinderschüsse bzw. der auf der Umfangsfläche des Mühlenzylinders vorgesehenen Laufringe. Auf diese Weise wird auch sichergestellt, dass konzentrische Laufringe bzw. Laufringflächen entstehen.
- Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Als Bearbeitungswerkzeug kann insbesondere ein Schleifwerkzeug und/oder ein Fräswerkzeug und/oder ein Drehwerkzeug und/oder ein Bohrwerkzeug zum Einsatz kommen. Die Halterung des Bearbeitungswerkzeugs ist vorzugsweise so ausgerichtet, dass die Bearbeitung der Stirnkanten der Zylinderschüsse konzentrisch und rechtwinklig zur temporären Achse erfolgt. Auch die Bearbeitung der Laufringe des Mühlenzylinders erfolgt konzentrisch zur temporären Achse.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Zylinderschüsse aus Plattenmaterial durch Walzen hergestellt, wobei dies vorzugsweise auf der Baustelle durchgeführt wird. Das hierfür nötige Plattenmaterial lässt sich zudem wesentlich kostengünstiger als vorgefertigte Zylinderschüsse transportieren.
- Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die einzelnen, bearbeiteten Zylinderschüsse am zukünftigen Einsatzort des Mühlenzylinders miteinander verschweißt werden. Dies hat den Vorteil, dass der Bau zusätzlicher, teurer Fundamente für die Lagerung während des Schweißen entbehrlich sind. Es ist daher auch zweckmäßig, wenn die Bearbeitung der Laufringe am zukünftigen Einsatzort des Mühlenzylinders unter Verwendung von dort für die zukünftige Lagerung des Mühlenzylinders vorgesehenen Mühlenfundamenten erfolgt, wobei die wenigstens eine temporäre Achse in temporären Lager gehaltert ist und sich die temporären Lager direkt oder indirekt auf den für die zukünftige Lagerung vorgesehen Mühlenfundamenten abstützen.
- Die Aussteifungen werden während der Endmontage der Mühle/Mühlenzylinder ausgebaut und entsorgt.
- Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
- In der Zeichnung zeigen
-
1 eine Vorderansicht eines Zylinderschusses mit Absteifungen, -
2 eine Seitenansicht des Zylinderschusses der1 . -
3 eine schematische Darstellung der Bearbeitung der Stirnkanten eines Zylinderschusses mit um die temporäre Achse rotierendem Bearbeitungswerkzeug, -
4 eine schematische Darstellung der Bearbeitung der Stirnkante und des Laufrings eines Zylinderschusses mit um die temporäre Achse rotierendem Bearbeitungswerkzeug, -
5 eine schematische Darstellung der Bearbeitung der Stirnkante und des Laufrings eines Zylinderschusses mit einem mit der temporären Achse rotierenden Bearbeitungswerkzeug, -
6 schematische Darstellung des Zylinderschusses bei der Anbringung von Bohrungen im Zylindermantel mit einem um die temporäre Achse rotierenden Bohrwerkzeug, -
7 eine schematische Darstellung während der Bearbeitung der Laufringe eines Mühlenzylinders und -
8 eine schematische Darstellung des in temporären Lagern gelagerten Mühlenzylinders mit einem Walzwerk. - Der in den
1 und2 dargestellte Zylinderschuss wird durch Walzen von Plattenmaterial hergestellt und weist beispielsweise eine Wandstärke im Bereich von 30 mm bis 220 mm und einen Außendurchmesser von 3 m bis 14 m auf. Die Länge des Zylinderschusses1 liegt üblicherweise im Bereich von 1,5 m bis 6 m. - Der Zylinderschuss ist mit nach innen ausgerichteten Absteifungen
2 versehen, die jeweils in der Nähe der Stirnkanten1a ,1b angeordnet ist. Diese Absteifungen bestehen jeweils aus einer zentralen Scheibe2b und einer Vielzahl von radialen Streben2a , wobei die radialen Streben2a mit der Innenseite des Zylinderschusses1 verschweißt sind. - Um nun mehrere dieser Zylinderschüsse miteinander zu einem Mühlenzylinder verschweißen zu können, müssen die Stirnkanten
1a ,1b mit einem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet werden (3 ). Hierzu wird eine temporäre Achse3 durch den Zylinderschuss1 gesteckt und im Bereich der Absteifungen2 derart angebracht, dass die temporäre Achse exakt in der Mittelachse des Zylinderschusses ausgerichtet ist. Hierzu ist die zentrale Scheibe2b der Absteifung2 mit einer zentralen Öffnung2c versehen, die im Durchmesser etwas größer als der Durchmesser der temporären Achse3 ist. Im Bereich der Öffnung2c sind Verstellmittel2d vorgesehen, mit der die temporäre Achse an der Absteifung2 befestigt und exakt in der Mittelachse des Zylinderschusses ausgerichtet werden kann (1 ). Diese Verstellmittel können beispielsweise durch Vestellschrauben oder jede Art von Klemmung, wie Klemmschrauben, Einstellschrauben, Verstellkeile, Excenter, gebildet werden.3 zeigt die Situation mit aus gerichteter temporärer Achse3 . Der Zylinderschuss ist zweckmäßigerweise im Bereich seiner Umfangsfläche1e in geeigneten Lagerschuhen gelagert. - Wie aus
3 zu ersehen ist, sind auf den beiden, aus dem Zylinderschuss1 herausragenden Enden der temporären Achse3 jeweils ein Bearbeitungswerkzeug4 , das eine Halterung4a aufweist, die mit einem Lager4b an der feststehenden temporären Achse3 gehaltert ist. An der Halterung4a ist weiterhin ein Verschiebemechanismus4c vorgesehen, der das eigentliche Werkzeug4d trägt und eine Verstellung des Werkzeuges4d in Richtung und senkrecht zur temporären Achse3 (Pfeile16 ) ermöglicht und damit in Richtung und senkrecht zur Mittelachse1c des Zylinderschusses1 verstellbar ist. Für die Bearbeitung der Stirnkanten1a ,1b kommt als Werkzeug4d beispielsweise ein Dreh- oder Fräswerkzeug zum Einsatz. - Die Stirnkanten
1a und1b werden von innen und außen abgedreht oder abgefräst, sodass ein zentraler Steg1d entsteht. Die äußere Stirnfläche dieses Steges1d liegt dabei exakt in einer Ebene, die senkrecht zur Mittelachse1c ausgerichtet ist. - Beim späteren Verschweißen mehrere Zylinderschüsse stoßen die Stege benachbarter Zylinderschüsse unmittelbar aneinander und können auf diese Weise exakt ausgerichtet und verschweißt werden, indem das zuvor durch das Bearbeitungswerkzeug entfernte Material mit Schweißmaterial wieder aufgefüllt wird.
-
4 zeigt die Bearbeitung eines Zylinderschusses1 der auf seiner Außenseite mit einem Laufring1f versehen ist. Der Laufring wird durch einen Bereich des Zylindermantels1e gebildet, der eine größere Wandstärke aufweist. Um einen späteren ruhigen Umlauf des Mühlenzylinders zu gewährleisten, muss die Lauffläche des Laufrings1f absolut parallel zur Mittelachse1c des Zylinderschusses1 ausgerichtet sein. Auch dies kann durch das Bearbeitungswerkzeug4 erfolgen. Die Halterung4a und der Verschiebemechanismus4c sind dabei so ausgebildet, dass der komplette Laufring1f bearbeitet werden kann. - Anstelle einer feststehend angeordneten temporären Achse
3 , um die das Bearbeitungswerkzeug4 rotiert, kann auch vorgesehen werden, dass die temporäre Achse3 drehbar im Bereich der Absteifungen2 gehaltert wird und das Bearbeitungswerkzeug drehfest mit der temporären Achse3 verbunden ist (5 ). Für diesen Zweck wäre die temporäre Achse mit Hilfe von Lager5 an den Absteifungen2 , insbesondere im Bereich der zentralen Scheibe2a zu haltern. - In beiden Ausführungsfällen ist die Halterung
4a und insbesondere die Verbindung mit der temporären Achse3 so auszubilden, dass das mit dem Zylinderschuss in Bearbeitungskontakt kommende Werkzeug4d exakt in einer Ebene senkrecht zur temporären Achse3 geführt ist. - Mit dem Konzept eines mit oder um eine temporären Achse drehenden Bearbeitungswerkzeug können auch exakt radial ausgerichtete Bohrungen in den Zylindermantel
1e des Zylinderschusses1 eingebracht werden (siehe6 ). Hierzu wird ein Bearbeitungswerkzeug6 im Inneren des Zylinderschusses1 mittels einem Lager6b auf der temporären Achse3 gehaltert. Die Halterung6a trägt wiederum einen Verschiebemechanismus6c und einen exakt radial ausgerichteten Bohrer6d . Die Verschiebung des Bearbeitungswerkzeuges in Richtung der temporären Achse3 erfolgt zweckmäßigerweise im Bereich des Lagers6b durch einen geeigneten, hier nicht näher dargestellten Mechanismus. - Das Verschweißen der vorbereiteten Zylinderschüsse erfolgt gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel am zukünftigen Einsatzort des Mühlenzylinders unter Verwendung von dort für die zukünftige Lagerung des Mühlenzylinders vorgesehenen Mühlenfundamenten
7 . Hierzu wird zwischen den Mühlenfundamenten7 eine temporäre Tragstruktur8 mit für jeden Zylinderabschnitt vorgesehenen Auflagern9 ,10 bzw. Sätteln angeordnet. Die Auflager9 ,10 sind in ihrer Höhe einstellbar und ermöglichen somit eine exakte Ausrichtung der miteinander zu verschweißenden Zylinderschüsse1 , die sich beim Verschweißen mit ihren Stegen1d berühren. - Der verschweißte Mühlenzylinder
11 weist an seinen beiden Enden die mit dem Laufringen1f versehenen Zylinderschüsse1 auf, die wiederum mit Aufsteifungen2 versehen werden, die temporäre Achsen3' haltern, die wiederum der Mühlenzylinderachse11a des Mühlenzylinders11 ausgerichtet sind. Die temporären Achsen1' sind in diesem Ausführungsbeispiel als Achsstummel ausgebildet. Es wäre aber auch eine durchgehende Achse denkbar. Die temporären Achsen3' sind wiederum in temporären Lagern12 gehaltert, die sich direkt oder indirekt auf den für die zukünftige Lagerung vorgesehenen Mühlenfundamenten7 abstützen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind Abstützungen7a an den Fundamenten7 angebracht, um die temporären Lager12 zu tragen. - Zweckmäßigerweise werden die Laufring
1f bei der Bearbeitung gemäß den4 und5 nur vorgearbeitet, sodass die endgültige Herstellung der Lauffläche nach dem Verschweißen der Zylinderschüsse erfolgt, wobei der Mühlenzylinder mit den temporären Achsen3' gehaltert ist und die Lauffläche somit noch nicht mit den zukünftigen Gleitschuhlagern13 in Kontakt kommt. Zur endgültigen Bearbeitung der Laufringe1f ist wiederum ein Bearbeitungswerkzeug14 vorgesehen, dass wiederum eine Halterung14a , ein Lager14b , einen Verschiebemechanismus14c und ein Werkzeug14d umfasst. Das Bearbeitungswerkzeug14 ist mit dem Lager14 auf der temporären Welle3' angeordnet, sodass es mit oder um die temporäre Achse drehen kann und dabei mit dem Laufring1f in Bearbeitungskontakt kommt. Als Werkzeug14b kann beispielsweise ein Schleifwerkzeug zur Anwendung kommen. - Nach der Fertigstellung der Laufringe
1'e wird der Mühlenzylinder11 abgesenkt, sodass die Laufringe1'e mit den Gleitschuhlagern13 in Kontakt kommen. Die temporären Achsen3' und die Absteifungen werden abgebaut und entfernt. Die temporären Achsen3' ermöglichen dabei nicht nur eine Drehung des Bearbeitungswerkzeuges14 , sondern dienen auch dazu, den Mühlenzylinder11 zu drehen, sodass alle Bereiche des Laufrings1'e vom Bearbeitungswerkzeug14 angefahren und bearbeitet werden können. - Das Ausführungsbeispiel gemäß
8 sieht zusätzlich eine Blechwalze15 vor, die am Fundament7 bzw. deren Abstützungen7a angeschraubt ist. Mit dieser Blechwalze15 werden die einzelnen Zylinderschüsse1 hergestellt. Über einen geeigneten Verschiebemechanismus können die einzelnen Zylinderabschnitte dann zur Bearbeitung nach links auf die Tragstruktur8 verschoben werden. Die Tragstruktur8 mit ihren Auflagern9 ,10 ist auch dazu geeignet, die Zylinderschüsse für die Bearbeitung ihrer Stirnkanten gemäß den3 bis6 zu haltern. Dies bedeutet, dass die einzelnen Zylinderschüsse1 über ihren Zylindermantel durch die Auflager9 ,10 gehalten werden und die temporären Achsen3 lediglich zur Halterung der Bearbeitungswerkzeuge4 dienen. Sobald alle Zylinderabschnitte für den Schweißvorgang vorbereitet sind, können diese an Ort und Stelle miteinander verschweißt werden. Hierzu kommt insbesondere das aus der Praxis bekannte Polweld®-Verfahren der Anmelderin zur Anwendung. - Die Anwendung des Polweld®-Verfahrens, erfordert eine sehr exakte Schweißnahtvorbereitung, indem die vorderen Kanten der Stege
1d der Zylinderabschnitte1 exakt in einer Ebene liegen, die senkrecht zur Mittelachse des Zylinderabschnitts ausgerichtet ist. Diese Schweißnahtvorbereitung kann durch das um oder mit der temporären Achse3 drehbare Bearbeitungswerkzeug4 zuverlässig erfolgen. Auf diese Weise ist es möglich, dass man lediglich die flachen Bleche bzw. das Plattenmaterial zur Baustelle transportiert und die Zylinder vor Ort gewalzt und entsprechend bearbeitet werden können. Hierdurch können die Transportkosten und auch die Einfuhrzölle erheblich reduziert werden.
Claims (8)
- Verfahren zur Fertigung von großen Mühlenzylindern (
11 ), wobei der Mühlenzylinder (11 ) aus mehreren Zylinderschüssen (1 ) besteht, die miteinander verschweißt werden, wobei zumindest einzelne Zylinderschüsse (1 ) vor dem Verschweißen im Bereich ihrer zu verschweißenden Stirnkanten (1a ,1b ) mit wenigstens einem Bearbeitungswerkzeug (4 ) bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder zu bearbeitende Zylinderschuss (1 ) mit nach innen ausgerichteten Absteifungen (2 ) versehen wird und eine temporäre Achse (3 ) an den Absteifungen (2 ) derart angebracht wird, dass die temporäre Achse (3 ) in der Mittelachse (1c ) des Zylinderschusses (1 ) ausgerichtet ist, und wobei das wenigstens eine Bearbeitungswerkzeug (4 ) mittels einer Halterung (4a ) an der temporären Achse (3' ) befestigt ist und es bei der Bearbeitung der Stirnkanten (1a ,1b ) zu einer Drehung des Bearbeitungswerkzeugs (4 ) relativ zum Zylinderschuss (1 ) um oder mit der temporären Achse (3 ,3' ) kommt und die temporäre Achse (3 ) nach der Bearbeitung der Stirnkanten (1a ,1b ) abgebaut und entfernt wird. - Verfahren zur Fertigung von großen Mühlenzylindern (
11 ), wobei der Mühlenzylinder (11 ) aus mehreren Zylinderschüssen (1 ) besteht, die miteinander verschweißt werden und zwei Zylinderschüsse (1 ) auf ihrer Umfangsfläche mit jeweils einem Laufring (1f ) zur Lagerung des Mühlenzylinders (11 ) versehen werden, die mit wenigstens einem Bearbeitungswerkzeug (14 ) bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der aus den miteinander verschweißten Zylinderschüssen (1 ) bestehende Mühlenzylinder (11 ) mit nach innen ausgerichteten Absteifungen (2 ) versehen wird und wenigstens eine temporäre Achse (3' ) an den Absteifungen (2 ) derart angebracht wird, dass die temporäre Achse (3' ) in der Mittelachse (11a ) des Mühlenzylinders (11 ) ausgerichtet ist, wobei das Bearbeitungswerkzeug (14 ) mittels einer Halterung an der temporären Achse (3' ) befestigt ist und es bei der Bearbeitung der Laufringe (1f ) mit dem Bearbeitungswerkzeug (14 ) zu einer Drehung des Bearbeitungswerkzeugs (14 ) relativ zum Mühlenzylinder (11 ) um oder mit der temporären Achse (3' ) kommt, sowie die wenigstens eine temporäre Achse (3' ) nach der Bearbeitung der Laufringe (1f ) abgebaut und entfernt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bearbeitungswerkzeug (
4 ,6 ,14 ) ein Schleifwerkzeug und/oder ein Fräswerkzeug und/oder ein Drehwerkzeug und/oder ein Bohrwerkzeug zum Einsatz kommt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderschüsse (
1 ) aus Plattenmaterial durch Walzen hergestellt werden. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der Stirnkanten (
1a ,1b ) konzentrisch und rechtwinklig zur temporären Achse (3 ) erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Zylinderschüsse (
1 ) auf ihrer äußeren Umfangsfläche mit Laufringen (1f ) versehen werden, die ebenfalls mit einem um oder mit der temporären Achse (3 ) rotierenden Bearbeitungswerkzeug (4 ) bearbeitet werden. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen, bearbeiteten Zylinderschüsse (
1 ) am zukünftigen Einsatzort des Mühlenzylinders (11 ) miteinander verschweißt werden. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der Laufringe (
1f ) am zukünftigen Einsatzort des Mühlenzylinders (11 ) unter Verwendung von dort für die zukünftige Lagerung des Mühlenzylinders (11 ) vorgesehenen Mühlenfundamenten (7 ) erfolgt, wobei die wenigstens eine temporäre Achse (3' ) in temporären Lager (12 ) gehaltert ist und sich die temporären Lager (12 ) direkt oder indirekt auf den für die zukünftige Lagerung vorgesehenen Mühlenfundamenten (7 ) abstützen.
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