DE102015001617B3 - Mahlwalze und Verfahren zum Abziehen einer Bandage und Aufschrumpfen einer Bandage auf die Welle der Mahlwalze - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mahlwalze (2) einer Hochdruckwalzenpresse, aufweisend eine Welle (1) und eine verschleißbeständige Bandage (3), wobei die Bandage (3) kraftschlüssig auf die Welle (1) aufgeschrumpft ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Trennen von einer Bandage (3) und einer Welle (1) bei einer solchen Mahlwalze (2) sowie ein Verfahren zum kraftschlüssigen Verbinden einer Bandage (3) und einer Welle (1) zu einer solchen Mahlwalze (2). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Welle (1) mehrere, in axialer Richtung durchlaufende Kühlbohrungen (5) zur Durchströmung mit gasförmigem oder flüssigem Kühlmittel aufweist, wobei die Kühlbohrungen (5) im äußeren Bereich der Welle (1) angeordnet sind. Ferner sind zum Trennen der Bandage (3) von der Welle (1) vorgesehen ein Erhitzen der Bandage (3) durch Wärmezufuhr von außen, ein dabei erfolgendes Kühlen der Welle (1) mit einem die Kühlbohrungen (5) durchströmenden Kühlmittel und ein Abziehen der Bandage (3) in Längsrichtung von der Welle (1).

Description

• Die Erfindung betrifft eine Mahlwalze einer Hochdruckwalzenpresse, aufweisend eine Welle, wobei die Welle rotationssymmetrisch bzgl. einer Drehachse ist, und mindestens eine verschleißbeständige Bandage, wobei die Welle und die mindestens eine Bandage koaxial zueinander sind und wobei die Bandage in einem Längsabschnitt der Welle kraftschlüssig auf die Welle aufgeschrumpft ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Trennen von einer Bandage und einer Welle bei einer solchen Mahlwalze sowie ein Verfahren zum kraftschlüssigen Verbinden einer Bandage und einer Welle zu einer solchen Mahlwalze, wobei die Bandage und die Welle hinsichtlich ihrer Durchmesser in Übermaßpassung ausgeführt sind.
• Mahlwalzen werden als Bestandteil von Hochdruckwalzenpressen (Rollenpressen, Gutbettwalzenmühlen) zur Zerkleinerung von körnigem Mahlgut, bspw. von Zementklinker, eingesetzt. Zwischen zwei Mahlwalzen ist dabei ein Walzenspalt ausgebildet, in den durch die zwei gegenläufig drehenden Walzen Mahlgut eingezogen und in dem das Mahlgut unter hohem Druck zerkleinert wird. Dabei kommt es zu einer hohen mechanischen Beanspruchung auch der Mahlwalzen. Vor allem Ritzungen und Mikrozerspanungen durch das spröde Mahlgut können zu abrasivem Verschleiß der Oberfläche und äußeren Schichten der Walze führen. Um kostenintensive Reparaturen und verkürzte Standzeiten der Hochdruckwalzenpresse zu vermeiden, werden Maßnahmen zum Verschleißschutz ergriffen. In einer verbreiteten Form des Verschleißschutzes ist die Mahlwalze von innen nach außen betrachtet aus einer Welle, die in der Hochdruckwalzenpresse entsprechend gelagert ist, und einer koaxialen Bandage aufgebaut (s. z. B. die DE 20 2011 110 190 U1 ). Die Bandage besteht aus verschleißbeständigem Material, insbesondere aus geeignetem Stahl, schützt die Welle im Bereich besonderer Mahlbeanspruchung vor Abnutzung und fördert häufig den Mahlvorgang durch eine profilierte Oberfläche. Nach einer gewissen Betriebsdauer tritt auch bei der Bandage Verschleiß auf, jedoch braucht nicht die Welle bzw. die ganze Mahlwalze ausgetauscht zu werden. Es reicht vielmehr ein Austausch bzw. eine Aufarbeitung der Bandage. Hierfür – sowie bei anderen Wartungsanlässen, bei denen Bandage und Welle voneinander zu trennen sind – erweist es sich als vorteilhaft, wenn die kraftschlüssige Verbindung zwischen Welle und Bandage durch Aufschrumpfen der Bandage hergestellt wurde, also durch Erwärmen und entsprechende Ausdehnung des äußeren Teils (Bandage), Aufziehen auf den inneren Teil (Welle) und Anpressen an den inneren Teil durch Zusammenziehen beim Abkühlen. In umgekehrter Weise kann dann ein Abziehen der Bandage vorgenommen werden, d. h. durch intensives Erhitzen der Bandage von außen, bis deren Wärmeausdehnung ein Abziehen in axialer Richtung von der Welle zulässt.
• Ein solches thermisch ermöglichtes Abziehen der Welle sowie der Vorgang des Aufschrumpfens führen auch zu einem Erhitzungsprozess für die Welle. Insbesondere der Prozess der Demontage (aber auch die Montage) kann erheblich dadurch begünstigt werden, dass die Welle dabei gekühlt wird. Auf diese Weise dehnt sich die Welle nicht in gleichem Maße aus wie die erhitzte Bandage, so dass es zu einer eher eintretenden Lösung der Verbindung kommt als ohne Kühlung der Welle. In der betrieblichen Praxis werden die Wellen hierzu mit einer zentralen, d. h. entlang der Rotationsachse angeordneten Kühlungsbohrung versehen. Mittels dieser kanalartigen Kühlungsbohrung wird durch ein hindurchfließendes Kühlmedium eine Kühlung der Welle bei den Prozessen des Aufschrumpfens bzw. Abziehens der Bandage von innen her auf einfache Weise möglich gemacht.
• Gerade die im Bereich der Zementherstellung in neuester Zeit eingesetzten Hochdruckwalzenpressen sind jedoch durch besonders große Abmessungen gekennzeichnet. Beispielsweise sind Mahlwalzendurchmesser von bis zu 3 m typisch, wobei eine Dicke der Bandage von ca. einem halben Meter nicht ungewöhnlich ist. Wie sich gezeigt hat, ist für Mahlwalzen dieser Größe das System der zentralen Kühlung für das Abziehen (und Aufziehen) von Bandagen nur noch schlecht oder gar nicht mehr geeignet. Aufgrund der Entfernung zur Fügefläche zwischen Welle und Bandage trägt der Kühlprozess nicht effektiv zur Herstellung einer hohen Temperaturdifferenz der äußeren Bereiche der Welle und der erhitzten Bandage bei. Dadurch muss i. a. die äußere Hitzeeinwirkung auf die Bandage erhöht werden, um eine Lösung der Verbindung zu befördern; der solchermaßen angehobene Temperaturbereich ist jedoch nicht materialschonend, da es gerade bei Legierungen wie Stahl schon bei einigen Hundert Grad Celsius im zeitlichen Verlauf zu Struktur- bzw. Phasenumwandlungen kommen kann, die die Widerstandsfähigkeit der Mahlwalze gegen die auf sie beim Mahlvorgang wirkenden Kräfte herabsetzt. Dies wird noch dadurch verstärkt, dass sich bei zentraler Kühlung der Prozess des Lösens (sowie auch des Herstellens) der kraftschlüssigen Verbindung bei zunehmender Größendimensionierung der Walzen verlangsamt. Dies bedeutet nicht nur längere und energieintensivere Arbeitsgänge, sondern auch einen längeren Zeitraum, in dem die angesprochenen Phasenumwandlungen eintreten und ablaufen können. Eine temperaturbezogen erheblich stärkere Kühlung im zentralen Bereich wäre nicht nur wirtschaftlich intensiver, sondern würde auch zu großen Temperaturgradienten in radialer Richtung innerhalb der Welle selbst führen, die ebenfalls, bspw. durch Spannungen, zu Materialschwächungen beitragen.
• Kühlungen, die auf Kühlungskanälen in der Bandage oder im Bereich zwischen Bandage und Welle bzw. Walzenkörper basieren, wie z. B. in der DE 1 029 723 A zum Einsatz in Brikettpressen vorgeschlagen, wären bei dem beschriebenen Prozess des Abziehens der Bandage nicht hilfreich, da es auf eine hohe Temperaturdifferenz zwischen kühler Welle und heißer Bandage gerade im Bereich der Fügungsfläche ankommt. Auch das System von radialen Kühlungskanälen, die, wie in DE 25 36 688 A1 für ein Heißbrikettieren vorgeschlagen, von einem oder mehreren Kühlkanälen im Zentrum des Walzenkerns zu dem Mantel bzw. der Oberfläche des Kerns führen, ist nicht auf die vorliegende Problematik übertragbar, da der dortige Mantel wegen seiner Segmentierung und seinen achsparallelen Kühlbohrungen nicht als aufschrumpfbare Bandage ausführbar ist.
• Auch das demgegenüber in der Druckschrift WO 2014/012770 verbesserte, komplexe Kühlungssystem für eine Presswalze mit Bandage ist wegen seiner in der Bandage angeordneten Kühlbohrungen und seiner im Walzenkern angeordneten radialen Zu- und Ablaufkanäle vom Zentrum zur Bandage nicht für eine Nutzung bei den Prozessen des thermischen Entfernens bzw. Aufschrumpfens einer Bandage geeignet.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Mahlwalze einer Hochdruckwalzenpresse anzugeben, bei der auch bei großem Wellendurchmesser ein einfaches, schnelles und materialschonendes Trennen einer aufgeschrumpften Bandage von der Welle sowie ein einfaches, schnelles und materialschonendes kraftschlüssiges Verbinden einer Bandage mit der Welle möglich sind. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein dieser Mahlwalze zugeordnetes Verfahren zum Trennen von Bandage und Welle und ein Verfahren zum kraftschlüssigen Verbinden von Bandage und Welle anzugeben.
• Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Mahlwalze einer Hochdruckpresse mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Verfahren zum Trennen von einer Bandage und einer Welle bei einer solchen Mahlwalze mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und durch ein Verfahren zum kraftschlüssigen Verbinden einer Bandage und einer Welle zu einer solchen Mahlwalze mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben.
• Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Welle in axialer Richtung verlaufende Kühlbohrungen zur Durchströmung mit Kühlmittel aufweist. Diese die Welle ganz durchziehende, an beiden Enden für Zu- bzw. Ablauf des gasförmigen oder flüssigen Kühlmittels offene, kanalartige Kühlbohrungen sind dabei erfindungsgemäß nicht im oder nahe dem Zentrum der Welle, sondern im äußeren Bereich der Welle angeordnet, also nahe der Fügefläche zwischen Welle und aufgeschrumpfter Bandage. Die Welle der Mahlwalze ist bei Hochdruckwalzenpressen an den Enden geeignet gelagert, so dass die Welle nur in einem mittleren Bereich bzw. Längsabschnitt von der Bandage umfasst und von dieser beim Mahlprozess gegen Verschleiß geschützt ist. Die Kühlbohrungen sind im äußeren Bereich der Welle derart angeordnet, dass sie bei einem senkrecht zur Drehachse, in dem Bereich des Längsabschnitts der Welle mit Bandageneinfassung ausgeführten Querschnitt durch die Welle das Innere eines geometrischen Kreisrings durchstoßen. Der Mittelpunkt dieses gedachten Kreisringes liegt dabei auf der Drehachse. Der äußere Radius r_max des Kreisringes ist gleich dem äußeren Radius der Welle r_w, und der innere Radius r_min des Kreisringes beträgt ein Drittel des äußeren Radius (1/3r_w), bevorzugt zwei Drittel des äußeren Radius (2/3r_w). Es hat sich gezeigt, dass für die erfindungsgemäßen Verfahren der thermischen Demontage und Montage der Bandagen eine Kühlung am besten geeignet ist, wenn sie mittels Kühlkanälen innerhalb eines solchermaßen abgemessenen, äußeren Bereichs der Welle stattfindet. Dabei liegen die Querschnitte durch die Kühlbohrungen ganz innerhalb dieses Bereiches, also insb. nicht offen an der Oberfläche (bzw. äußeren Fügefläche) der Welle. Eine solche Konstruktion ermöglicht eine effektive Kühlung der Mahlwalze, insbesondere der Welle, auch dann im äußeren Bereich der Welle, wenn der Wellendurchmesser einige Meter (typischerweise bis zu 2,5 m) beträgt. Bei Hitzeeinwirkung von außen ist damit die Basis einer einfachen und dabei wesentlich schnelleren Kühlung gegeben als bei der bekannten Kühlweise mit Kühlung durch eine zentrale Bohrung in der Welle. Insofern damit also auch bei sehr hohen Temperaturen (beim Montieren bzw. Demontieren der Bandage) bereits im Bereich der Fügefläche zur Bandage eine Kühlung vorgenommen werden kann, läuft dieser Kühlprozess schneller, effektiver und in der Welle häufig mit radial flacheren Temperaturgradienten (während gleichzeitiger Hitzeeinwirkung) ab, so dass unerwünschte Struktur- und Phasenumwandlungen in den eingesetzten Materialien der Mahlwalze (Welle, Bandage), also insbesondere in Stahl, unwahrscheinlicher werden.
• Aus Gründen des Verschleißschutzes kann die Bandage an ihrer Oberfläche profiliert sein, so dass sich beim Mahlvorgang durch Haftung einer Schicht aus zerkleinertem und verdichtetem Mahlgut eine autogene Verschleißschutzschicht auf der Mahlwalze ausbildet. Sind jedoch zum weiteren Verschleißschutz auf die Bandage ihrerseits noch (z. B. stiftartige oder plattenförmige) Hartkörper aus hochverschleißbeständigem Material aufgebracht, so werden diese zusätzlichen Körper terminologisch im vorliegenden Kontext nicht als Teil der Bandage aufgefasst. Insbesondere sind ihre Montage bzw. Demontage im Allgemeinen eigens und ggf. separat zu den hier beschriebenen Prozessen des Abziehens und Aufziehens der Bandage auf die Welle durchzuführen.
• Erfindungsgemäß befinden sich die Kühlbohrungen im äußeren Bereich der Welle. Aufgrund der teils starken Belastungen der Mahlwalze bei den Mahlvorgängen ist eine zur Drehachse der Walze symmetrische Verteilung der Kühlbohrungen wegen der einwirkenden Kräfte zu bevorzugen. Eine Ausführung der Erfindung sieht daher vor, dass die Kühlbohrungen in einem senkrecht zur Drehachse ausgeführten Querschnitt durch die Welle symmetrisch verteilt auf einem Kreis (Anordnungskreis) mit Mittelpunkt auf der Drehachse und Radius r₁, der zwischen dem äußeren und inneren Radius des durchstoßenen, geometrischen Kreisringes liegt (r_min < r₁ < r_w), angeordnet sind. Die Kühlbohrungen sind also in äquidistanten Abständen auf einem Kreis im äußeren Bereich der Welle angeordnet, wobei der Anordnungskreis von der Wellenoberfläche mindestens soweit in das Welleninnere eingerückt ist, dass die Kühlbohrungen nicht an der Wellenoberfläche durchschnitten, d. h. offen sind. Die symmetrische Anordnung lässt ferner eine gleichmäßige Kühlung der Welle bei den Vorgängen des Auf- und Abziehens der erhitzten Bandage zu.
• Aus Material- und Dimensionsgründen kann eine besonders starke Kühlung der Welle beim Abziehen und ggf. auch Aufziehen der Bandage auf die Welle erforderlich sein. Um die Stabilität der Welle bei Krafteinwirkung nicht zu vermindern, sind hier i. a. mehrere im Durchmesser kleinere Kühlbohrungen geeigneter als wenige Bohrungen mit größerem Durchmesser. Im Falle starker Kühlnotwendigkeit kann dies zu einer vergleichsweise großen Zahl von Kühlbohrungen führen. Aus statischen Gründen empfiehlt sich hierbei nicht, in dichter Abfolge alle Kühlbohrungen auf nur einem Anordnungskreis anzuordnen. In einer alternativen Ausführung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Kühlbohrungen in einem senkrecht zur Drehachse ausgeführten Querschnitt durch die Welle symmetrisch verteilt auf mindestens zwei konzentrischen Kreisen (Anordnungskreisen) mit Mittelpunkt auf der Drehachse und Radien (r₁, r₂, ...), die zwischen dem äußeren und inneren Radius des durchstoßenen, geometrischen Kreisringes liegen (r_min < r₁ < r₂ < ... < r_w), angeordnet sind, wobei die Kühlbohrungen verschiedener Anordnungskreise in radialer Richtung untereinander oder versetzt zueinander ausgerichtet sind. In geeigneter Versetzung befinden sich die Bohrungen auf einem Anordnungskreis mittig unterhalb bzw. oberhalb des Zwischenraums zwischen zwei Bohrungen auf dem benachbarten Anordnungskreis. Für den Temperaturgradienten in radialer Richtung ausreichend und für die Stabilität des Wellenkörpers geeignet sind abnehmende Durchmesser der Kühlungsbohrungen auf den Anordnungskreisen von außen nach innen. Weitere Ausführungsformen sind möglich und praktikabel, bspw. eine abnehmende Anzahl von Kühlungsbohrungen auf den Anordnungskreisen von außen nach innen.
• Obwohl erfindungsgemäß eine starke und rasche Kühlung der Welle in ihrem äußeren Bereich für das Abziehen und Aufziehen der Bandage intendiert ist, kann in besonderen Fällen ein starker Temperaturabfall radial von innen nach außen negative Effekte auf das Wellenmaterial haben, bspw. Spannungen hervorrufen. Dies kann insbesondere in Phasen sein, in denen sich, z. B. unvorhergesehen, der Arbeitsschritt des Aufziehens der erhitzten Bandage verzögert. Eine Ausführung der Erfindung sieht daher vor, dass axial mittig durch die Welle eine zentrale Kühlbohrung zur Durchströmung mit gasförmigem oder flüssigem Kühlmittel vorgesehen ist. Im Bedarfsfalle kann durch diese Kühlung im Zentrum der Welle einem etwaig zu starken Temperaturgradienten entgegengewirkt werden. Dies kann sich auch dann als vorteilhaft erweisen, wenn die Welle ihrerseits aus mehreren konzentrischen Hohlzylindern zusammengefügt ist, deren kraftschlüssige Verbindung sich bei zu starken Temperaturgradienten über längere Zeiten lösen würde.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in den Kühlbohrungen Kühlrohre zur Leitung des Kühlmittels angeordnet. Hierdurch wird eine über längere Zeiträume ggf. eintretende thermisch chemische Veränderung des Materials der Welle im Bereich der Wandungen der Kühlbohrungen verhindert. Die Wärmeleitfähigkeit der Kühlrohre beeinträchtigt jedoch nicht den eigentlichen Kühleffekt.
• Der erfindungsgemäße Aufbau der Mahlwalze ist darauf abgezielt, einfache, rasch durchzuführende und dabei materialschonende Verfahren zur Demontage (Abziehen) bzw. Montage (Aufziehen) von Bandagen von bzw. auf Wellen bei Mahlwalzen durchführen zu können, die einen großen Walzendurchmesser, insbesondere einen großen Wellendurchmesser aufweisen. Für eine solche erfindungsgemäße Walze ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Trennen von Bandage und Welle vorgesehen, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Erhitzen der Bandage durch Wärmezufuhr von außen für eine Wärmeausdehnung der Bandage, dabei erfolgendes Kühlen der Welle mit einem die Kühlbohrungen durchströmenden Kühlmittel und Abziehen der Bandage in der durch die Drehachse festgelegten Längsrichtung von der Welle. Ist z. B. aufgrund von Verschleiß die Bandage von der Welle der erfindungsgemäßen Mahlwalze zu entfernen, wird, wie an sich vorbekannt, durch rasche, sehr intensive Wärmezufuhr von außen auf die Bandage eine Weitung der Bandage durch Wärmeausdehnung bewirkt. Gleichzeitig, ggf. auch schon früher begonnen, wird eine Kühlung der Welle vorgenommen, so dass diese sich hinsichtlich ihres Außendurchmessers nicht ebenfalls in relevantem Maße ausdehnt. Eine Kühlung durch Zuführung eines Kühlmittels im Zentrum der Welle ist bei großen Wellendurchmessern nicht ausreichend. Eine effektive und hinreichend schnelle, d. h. noch vor Eintritt thermisch bewirkter, nachhaltiger Materialveränderungen (insbesondere Phasenumwandlungen von Stahl) stattfindende Lösung der kraftschlüssigen Verbindung von Welle und thermisch aufgeschrumpfter Bandage wird vielmehr dadurch erreicht, dass die Welle in ihren äußeren Bereichen, also nahe der Fügefläche zur Bandage gekühlt wird. Hierzu wird Kühlmittel durch die erfindungsgemäß im äußeren Bereich der Welle angeordneten Kühlbohrungen geleitet. Durch diese Kühlung in der Nähe der Fügefläche kommt es maximal zu einem sehr geringen Wärmeeintrag in die Welle, so dass keine solche Wärmeausdehnung wie bei der Bandage stattfindet. Bandage und Welle lösen sich so voneinander, dass die Bandage in axialer Richtung von der Welle abgezogen werden kann. Durch die im äußeren Wellenbereich angeordnete Kühlung und bei einem dortigen ungefähren Ausgleich des Kühleffekts durch den Heizeffekt aufgrund der erhitzten Bandage kommt es im Zentrum der Welle unter normalen Umständen vorteilhaft kaum zu temperaturbedingten Materialausdehnungen.
• Auch für den umgekehrten Vorgang, das Aufziehen bzw. thermische Aufschrumpfen einer Bandage auf eine Welle, ermöglicht der Aufbau der erfindungsgemäßen Mahlwalze mit den Merkmalen der Welle ein einfaches und rasch durchzuführendes Verfahren. Bandage und Welle müssen hier natürlich in einem Größenverhältnis gegeben sein, das beim an sich bekannten thermischen Aufschrumpfen zu einer hinreichend festen, kraftschlüssigen Verbindung führt. Der Fachmann wird hier unter Berücksichtigung des spezifischen Wärmeausdehnungsverhaltens der beteiligten Materialien eine geeignete Übermaßpassung vornehmen, also einen Bandageninnendurchmesser wählen, der bei Umgebungstemperatur etwas kleiner ist als der Außendurchmesser (Fügedurchmesser) der Welle. Das erfindungsgemäße Verfahren zum kraftschlüssigen Verbinden der Bandage und der Welle ist gekennzeichnet durch Erhitzen der separat vorliegenden Bandage, Kühlen der Welle mit einem die Kühlbohrungen durchströmenden Kühlmittel und durch Aufziehen der Bandage auf die Welle, wobei die aufgezogene Bandage durch Erkalten oder Kühlen auf die Welle aufschrumpft. Das Kühlen der Bandage setzt dabei vorteilhaft vor dem Vorgang des Aufziehens ein und wird während dessen fortgeführt. Wie schon beim Verfahren des Abziehens sorgt die Kühlung mithilfe der erfindungsgemäß im äußeren Bereich, nahe der Fügefläche angeordneten Kühlbohrungen für einen nur geringen Wärmeeintrag in die Welle, so dass diese sich nicht ausdehnt und die erhitzte, mithin ausgedehnte Bandage in axialer Richtung über die Welle gestreift werden kann. Durch Erkalten zieht sich die Bandage zusammen und es ergibt sich eine kraftschlüssige Verbindung. Dieses Aufschrumpfen kann durch andauernde Kühlung der Welle und ggf. Kühlung von außen beschleunigt werden, was der Fachmann so vornimmt, dass die gewünschten Materialeigenschaften erhalten bleiben bzw. sich einstellen.
• Bei beiden Verfahren hat sich gezeigt, dass auch bei großen Wellendurchmessern durch die erfindungsgemäße Kühlung ein so rasches Abziehen bzw. Aufziehen der Bandage durchgeführt werden kann, dass bei den typischen eingesetzten Stählen vor Abschluss des Verfahrens noch keine nachteiligen Phasenumwandlungen eintreten. Mit der Kühlung nahe der Fügefläche kann somit materialschonend Einfluss auf Phasen- und Strukturbildungen in den beteiligten Materialien genommen werden.
• Die Verfahren des Abziehens und Aufziehens lassen sich in genau der gleichen Weise durchführen, wenn in axialer Richtung mehrere kleinere Bandagen nebeneinander angeordnet sind. Sind in die Bandage Hartkörper (Stifte, Platten o. ä.) als Profilkörper zur Ausbildung einer vor Verschleiß schützenden Schicht aufgebracht, so sind diese bei abweichendem Temperaturausdehnungsverhalten im Regelfalle auf bekannte Weise (Drehen, Schleifen etc.) vor Abziehen der Bandage zu entfernen.
• Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
• 1 die Welle einer erfindungsgemäßen Mahlwalze in schematischer Seitenansicht;
• 2 einen Querschnitt durch die Mahlwalze mit Lage der Kühlbohrungen;
• 3 einen Querschnitt durch die Mahlwalze im Ausführungsbeispiel mit zwei Anordnungskreisen.
• In 1 ist in Seitenansicht die Welle 1 einer erfindungsgemäßen Mahlwalze 2 abgebildet, wie sie typisch für den Einsatz in Hochdruckwalzenpressen (Rollenpressen) ist. Die Mahlwalze 2 besteht aus der Welle 1 und einer hier nicht mit abgebildeten, durch thermische Aufschrumpfung kraftschlüssig mit der Welle 1 verbundenen, verschleißbeständigen Bandage 3. Die Welle 1 ist drehbar und rotationssymmetrisch zu einer Drehachse 4 gelagert und verjüngt sich zu den Enden hin zugunsten der Lagerung, des geringeren Gewichts und des einfacheren Abziehens und Aufziehens einer Bandage 3 vom bzw. auf den mittleren, den größten Durchmesser besitzenden Abschnitt der Welle 1. Schematisch eingezeichnet sind ferner zwei Kühlbohrungen 5, die erfindungsgemäß im äußeren Bereich der Welle 1 angeordnet sind. Sie durchziehen in Längsrichtung die Welle 1 mit offenen Enden an beiden Seiten, so dass Kühlmittel durch die Kühlbohrungen 5 geleitet werden kann, wenn auf die Welle 1 durch thermische Schrumpfung im erfindungsgemäßen Verfahren eine Bandage 3 aufgezogen und kraftschlüssig mit der Welle 1 verbunden wird oder wenn eine aufgeschrumpfte Bandage 3 im erfindungsgemäßen Verfahren von der Welle 1 abgezogen wird. In die Kühlbohrungen 5 können dabei Kühlrohre eingebracht werden (nicht abgebildet). Die Lage der Kühlbohrungen 5 im äußeren Bereich der Welle 1 ermöglicht ein schnelles, einfaches und materialschonendes Herstellen einer hinreichenden Temperaturdifferenz zwischen Welle 1 und von außen erhitzter Bandage 3, so dass ein vergleichsweise rasches Ab- bzw. Aufziehen der Bandage 3 durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung von Welle 1 und Bandage 3 befördert wird.
• 2 veranschaulicht in einem senkrecht zur Drehachse 4 ausgeführten Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Mahlwalze 1 in dem Abschnitt, wo die Welle 1 von der Bandage 3 eingefasst ist, schematisch die geometrischen Verhältnisse der Lage der Kühlbohrungen 5. Im abgebildeten Ausführungsbeispiel sind die Kühlbohrungen 5 symmetrisch auf einem gedachten Anordnungskreis 6 angeordnet. Die Kühlbohrungen 5 schneiden nicht die Fügefläche 7 zwischen Welle 1 und Bandage 3, sind aber vorteilhaft im äußeren Bereich der Welle 1 angeordnet. Erfindungsgemäß sind sie dabei zum Vorteil der Verfahren des Ab- und Aufziehens der Bandage 3 in einem gedachten, hier symbolisch mit seinem inneren Umfang eingezeichneten Kreisring 8 angeordnet, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse 4 liegt. Der Kreisring 8 hat dabei als äußeren Radius r_max denselben Radius wie die Welle (r_w). Gute Kühleigenschaften für die Verfahren haben sich in Messungen herausgestellt für einen inneren Radius r_min des Kreisringes 8, der gleich einem Drittel des äußeren Radius r_w ist. Gerade bei großen Mahlwalzen ist jedoch ein innerer Radius r'_min zu bevorzugen, für den r'_min = 2/3r_w beträgt. Auch der innere Umfang dieses schmaleren Kreisrings 8' ist symbolisch eingezeichnet.
• In 3 wir in einer Querschnittsdarstellung (entsprechend 2) ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Kühlbohrungen 5 auf zwei gedachten konzentrischen Anordnungskreisen 6, 6' mit den Radien r₁ und r₂ innerhalb des gedachten Kreisringes 8 (nicht abgebildet) angeordnet sind. Mehrere solcher Anordnungskreise 6, 6' können bei großen Mahlwalzen 2 für eine gleichmäßigere Kühlung ohne zu starke ,Perforation' der Welle 1 entlang nur einer Kreislinie vorteilhaft sein. Im Ausführungsbeispiel sind die Kühlbohrungen 5 der beiden Anordnungskreise 6, 6' aus Gründen der gleichmäßigen Kühlung versetzt zueinander angeordnet.
• Bezugszeichenliste

1

Welle

2

Mahlwalze

3

Bandage

4

Drehachse

5

Kühlbohrung

6, 6'

Anordnungskreis

7

Fügefläche

8, 8'

Kreisring (geometrisch)

r_max

äußerer Radius (Kreisring)

r_min, r'_min

innerer Radius (Kreisring)

r_w

Radius der Welle

r₁, r₂

Radius (Anordnungskreis)

Claims (8)

1. Mahlwalze (2) einer Hochdruckwalzenpresse, aufweisend – eine Welle (1), wobei die Welle (1) rotationssymmetrisch bzgl. einer Drehachse (4) ist, und – mindestens eine verschleißbeständige Bandage (3), wobei die Welle (1) und die mindestens eine Bandage (3) koaxial zueinander sind und wobei die Bandage (3) in einem Längsabschnitt der Welle (1) kraftschlüssig auf die Welle (1) aufgeschrumpft ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1) mehrere, die Welle (1) in axialer Richtung durchlaufende Kühlbohrungen (5) zur Durchströmung mit gasförmigem oder flüssigem Kühlmittel aufweist, wobei die Kühlbohrungen (5) so im äußeren Bereich der Welle (1) angeordnet sind, dass sie bei einem senkrecht zur Drehachse (4), in dem Bereich des Längsabschnitts der Welle (1) mit Bandageneinfassung (3) ausgeführten Querschnitt durch die Welle (1) das Innere eines gedachten, geometrischen Kreisrings (8) durchstoßen, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse (4) liegt, dessen äußerer Radius r_max gleich dem äußeren Radius r_w der Welle (1) ist und dessen innerer Radius r_min mindestens ein Drittel des äußeren Radius (r_w) beträgt.
2. Mahlwalze (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Radius r_min mindestens zwei Drittel des äußeren Radius (r_w) beträgt.
3. Mahlwalze (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlbohrungen (5) in einem senkrecht zur Drehachse (4) ausgeführten Querschnitt durch die Welle (1) symmetrisch verteilt auf einem Kreis (Anordnungskreis) (6, 6') mit Mittelpunkt auf der Drehachse (4) und Radius r₁, der zwischen dem äußeren und inneren Radius des durchstoßenen, geometrischen Kreisringes (8) liegt (r_min < r₁ < r_w), angeordnet sind.
4. Mahlwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlbohrungen (5) in einem senkrecht zur Drehachse (4) ausgeführten Querschnitt durch die Welle (1) symmetrisch verteilt auf mindestens zwei konzentrischen Kreisen (Anordnungskreisen) (6, 6') mit Mittelpunkt auf der Drehachse (4) und Radien (r₁, r₂, ...), die zwischen dem äußeren und inneren Radius des durchstoßenen, geometrischen Kreisringes (8) liegen (r_min < r₁ < r₂ < ... < r_w), angeordnet sind, wobei die Kühlbohrungen (5) verschiedener Anordnungskreise (6, 6') in radialer Richtung untereinander oder versetzt zueinander ausgerichtet sind.
5. Mahlwalze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass axial mittig durch die Welle (1) eine zentrale Kühlbohrung (5) zur Durchströmung mit gasförmigem oder flüssigem Kühlmittel vorgesehen ist.
6. Mahlwalze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühlbohrungen (5) Kühlrohre zur Leitung des Kühlmittels angeordnet sind.
7. Verfahren zum Trennen von einer Bandage (3) und einer Welle (1) bei einer Mahlwalze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch – Erhitzen der Bandage (3) durch Wärmezufuhr von außen für eine Wärmeausdehnung der Bandage (3), – dabei erfolgendes Kühlen der Welle (1) mit einem die Kühlbohrungen (5) durchströmenden Kühlmittel, und – Abziehen der Bandage (3) in der durch die Drehachse (4) festgelegten Längsrichtung von der Welle (1).
8. Verfahren zum kraftschlüssigen Verbinden einer Bandage (3) und einer Welle (1) zu einer Mahlwalze (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bandage (3) und die Welle (1) hinsichtlich ihrer Durchmesser in Übermaßpassung ausgeführt sind, gekennzeichnet durch – Erhitzen der separat vorliegenden Bandage (3), – Kühlen der Welle (1) mit einem die Kühlbohrungen (5) durchströmenden Kühlmittel, und – Aufziehen der Bandage (3) auf die Welle (1), wobei die aufgezogene Bandage (3) durch Erkalten oder Kühlen auf die Welle (1) aufschrumpft.

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