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Einleitung
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Die vorliegende Anmeldung betrifft eine auf einem Untergrund aufstehende Rollenpresse zum Mahlen von Mahlgut, insbesondere von Mineralien, umfassend mindestens eine Tragkonstruktion, mindestens zwei an der Tragkonstruktion gelagerte Rollen sowie mindestens eine Anpresseinrichtung, wobei die Rollen jeweils um eine Drehachse rotierbar sind, wobei sich jeweils eine Drehachse in Längsrichtung der zugehörigen Rolle erstreckt, wobei die Drehachsen parallel zueinander sowie horizontal orientiert sind, sodass die Rollen gemeinsam einen Mahlspalt begrenzen, in den das Mahlgut eingebbar und sodann zwischen den Rollen mahlbar ist, wobei zumindest eine der Rollen als Losrolle ausgeführt ist, die mit mindestens zwei Schwenkeinrichtungen zusammenwirkt, wobei die Losrolle in ihren sich gegenüberliegenden Endabschnitten jeweils an einer Lagerstelle einer Schwenkeinrichtung gelagert ist, wobei die mindestens eine Anpresseinrichtung an einer Angriffsstelle an mindestens einer der Schwenkeinrichtungen angreift, sodass die Losrolle durch Wirkung der Anpresseinrichtung mittels der Schwenkeinrichtungen um eine Schwenkachse relativ zu der übrigen Tragkonstruktion verschwenkbar ist, wodurch ein Abstand zwischen den Drehachsen der Losrolle und der anderen Rolle veränderbar ist.
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Der Begriff „Rollenpresse“ wird in der Technik synonym zu dem Begriff der „Gutbett-Walzenmühle“ verwendet.
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Die „Tragkonstruktion“ bezeichnet gewissermaßen den Unterbau der Rollen der Rollenpresse, das heißt die Konstruktion, die zur Lagerung der Rollen erforderlich ist. Die Tragkonstruktion kann insbesondere eine tragende Stahlhochbaukonstruktion und Fundamente umfassen.
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Die Rollen sind dazu geeignet, das Mahlgut zu zermahlen. Für den Anwendungsfall im Bereich der Gesteinszermahlung weisen derartige Rollen in aller Regel einen Durchmesser von mindestens 1,0 m, insbesondere von 1,5 m, auf und haben eine Masse von 60 t bis 100 t. Im Mahlbetrieb können Betriebskräfte auftreten, die im Bereich von 50 MN bis 100 MN liegen und damit die Gewichtskräfte der Rollen um ca. den Faktor 100 übersteigen können. Der Mahlspalt weist im Anwendungsfall der Gesteinszerkleinerung typischerweise eine Breite von wenigen Zentimetern auf, insbesondere liegt er im Bereich zwischen 10 mm und 70 mm.
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Der Begriff der „Schwenkeinrichtung“ beschreibt einen Teil der Tragkonstruktion, an dem mindestens eine der Rollen, insbesondere genau eine Rolle, gelagert ist. Die Schwenkeinrichtungen sind um ihre Schwenkachse schwenkbar, wodurch sich ergibt, dass die an der Schwenkeinrichtung gelagerte Rolle im Zuge des Verschwenkens der Schwenkeinrichtung relativ zu der übrigen Tragkonstruktion bewegbar ist, insbesondere auf einem Kreisbogen. Die Schwenkeinrichtungen können insbesondere von einem von Stahl gebildeten Tragarm gebildet sein, wobei eine Verschwenkung der Schwenkeinrichtungen mittels der mindestens einen Anpresseinrichtung bewirkt wird.
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Die „Anpresseinrichtung“ ist im Allgemeinen dazu geeignet, eine Druck- oder eine Zugkraft zu erzeugen. Sie stellt somit ein aktives Element dar, das durch Zuführung von externer Energie eine Kraft bewirkt. Eine derartige Anpresseinrichtung kann insbesondere von einer Hydraulikeinrichtung gebildet sein.
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Stand der Technik
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Rollenpressen der eingangs beschriebenen Art sind bereits seit geraumer Zeit bekannt. Sie werden insbesondere dazu genutzt, Gestein und Mineralien zu zerkleinern, sodass einzelne Fraktionen aus dem Gestein heraustrennbar sind. Ein typisches Anwendungsgebiet für derartige Rollenpressen ist die Rohstoffgewinnung, in der ein Abraum aus einem Bergwerk zerkleinert und aufgebrochen werden muss, um die gewünschten Wertstoffe aus dem Gestein herauszulösen.
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Die
DE 10 2013 010 220 A1 zeigt eine sogenannte „Hochdruck-Walzenpresse“, bei der zwei Walzen an jeweils zugehörigen Pendeln beweglich gelagert sind. Die Pendel sind jeweils drehbeweglich in einer stählernen Tragkonstruktion gelagert, sodass die Walzen in eine Richtung senkrecht zu ihren Längsachsen beweglich sind. Die Walzen begrenzen gemeinsam einen Mahlspalt, wobei die Pendel mittels einer Federeinrichtung miteinander gekoppelt sind, sodass einem Auseinanderdrücken der beiden Walzen infolge von Betriebkräften durch eine entgegengesetzte Wirkung der Federeinrichtung auf die Pendel entgegengewirkt wird.
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Als weiterer Stand der Technik offenbart die
FR 2 755 881 A eine Rollenmühle, insbesondere für Getreide oder ähnliches, das heißt Lebensmittel, wobei die Rollenmühle mit pendelförmigen Lagerarmen zur Lagerung jeweils beider Rollen versehen ist. Die Lagerarme sind vertikal ausgerichtet und jeweils an ihren oberen Enden mit Hilfe einer Achse in einem Maschinengestell gelagert. An der Unterseite der Lagerarme sind diese über einen Zylinder miteinander gekoppelt, der mit einem Stickstoffgasspeicher, also einer Gasfeder, in Verbindung steht, um den Mahldruck konstant zu halten. Darüber hinaus sind an der Unterseite der Pendelarme „einstellbare Anschlagmittel“ in der Nähe jeweils des vorgenannten Zylinders vorgesehen, wobei diese Anschlagmittel den Walzenspalt festlegen sollen.
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Weiterhin beschreibt die
WO 2006/045206 A1 ein Drei-Walzen-Walzwerk zur Dispergierung und gleichmäßigen Verteilung in einem Bindemittel suspensierter Feststoffpartikel. Bei dem Drei-Walzen-Walzwerk ist die mittlere Walze fest in dem Gestell gelagert, wohingegen die beiden ihr gegenüber äußeren Walzen relativ hierzu beweglich gelagert sind. Bei den beiden „Zweierpaarungen“ ist somit jeweils eine Walze feststehend, hingegen die jeweils andere relativ hierzu beweglich.
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Als weiteres Dokument beschreibt die
EP 0 734 770 A1 eine Gutbett-Walzenmühle, die zum Mahlen von Getreide geeignet ist. Die Mühle umfasst zwei parallel zueinander angeordnete Walzen, die gemeinsam einen Mahlspalt begrenzen. Eine der Walzen ist fest, während die andere Walze beweglich gelagert ist. Die Beweglichkeit letztgenannter Walze dient dazu, die Größe des Mahlspalts zu verändern. Die beweglich gelagerte Walze ist mittels eines Kolbenantriebs bewegbar. Hierfür ist die Walze an einem oberen Drehlager drehbar gelagert. Mittels einer Betätigung des Kolbenantriebs wird ein unterer Anschlusspunkt der Lagerung der beweglichen Walze in Richtung der festen Walze bewegt, wobei die gesamte Lagerung inklusive der Walze um das obere Drehlager dreht und dadurch eine translatorische Bewegung der Walze bewirkt. Mit anderen Worten wird durch ein Ausfahren des Kolbens des Kolbenantriebs der Mahlspalt zwischen den beiden Walzen verkleinert.
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Weiterhin wird auf die
WO 2005/102531 A1 hingewiesen. Auch diese zeigt eine Getreidemühle, bei der mittels zweier parallel zueinander angeordneter Walzen ein Mahlspalt begrenzt wird. Diese Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, den Abstand der beiden Walzen zueinander automatisch zu verändern, wobei der Mahlspalt in Abhängigkeit einer Beschickung desselben mit Mahlgut erfolgen soll. Insbesondere ist von Bedeutung, dass die Walzen sich automatisch voneinander entfernen, sobald kein Mahlgut von oben nachgegeben wird. Auf diese Weise soll ein übermäßiger Verschleiß der Walzen durch einen unmittelbaren Kontakt derselben unterbunden werden. Dies wird dadurch erreicht, dass - sobald ein Mahlgut in den Mahlspalt eingegeben wird - eine vertikal nach unten wirkende Kraft auf die rechte Walze ausgeübt wird, die dazu führt, dass die Loswalze auf die andere Walze zu bewegt wird. Sobald kein Mahlgut mehr vorhanden ist, fällt die Anpresskraft automatisch aus und die Loswalze wird wieder nach von der anderen Walze weg bewegt, wodurch der Mahlspalt auf sein maximales Maß vergrößert wird.
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Eine weitere gattungsgemäße Rollenpresse ist der Deutschen Patentanmeldung
DE 37 24 742 A1 entnehmbar.
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Die bekannten Rollenpressen haben gemeinsam, dass ein Wechsel der Rollen besonders aufwendig ist. Es versteht sich, dass die Rollen einer zum Mahlen von Gestein und Mineralien geeigneten Rollenpresse besonders hohen Belastungen ausgesetzt sind und einem entsprechend starken Verschleiß unterliegen. Ein Austausch der Rollen ist daher in bestimmten Intervallen vonnöten, um die Leistungsfähigkeit der Rollenpresse aufrecht zu erhalten.
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Im Stand der Technik ist es zum Wechsel der Rollen regelmäßig erforderlich, einen erheblichen Teil der Rollenpresse zu demontieren, damit die Rollen „freigelegt“ und sodann abtransportiert werden können. Insbesondere werden die Rollen nach oben und/oder seitlich, jeweils senkrecht zu ihren Drehachsen, aus ihren Lagerungen aus der Tragkonstruktion heraus genommen, insbesondere mittels eines Lastenkrans.
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Der hohe Aufwand im Zuge eines Rollenwechsels zieht teils erhebliche Kosten nach sich, was insbesondere in dem hohen Arbeitsumfang und den langen Stillstandszeiten und damit zusammenwirkender weiterer Anlagenteile einer größeren Prozesskette der Rollenpresse begründet liegt.
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Aufgabe
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Die vorliegende Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gesetzt, eine Rollenpresse zur Verfügung zu stellen, bei der ein Wechsel der Rollen gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht möglich ist.
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Lösung
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Die zugrunde liegende Aufgabe wird ausgehend von einer Rollenpresse der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich - in vertikale Richtung betrachtet - an einer jeweiligen Schwenkeinrichtung die Lagerstelle der Losrolle unterhalb der Schwenkachse der jeweiligen Schwenkeinrichtung sowie unterhalb der zugehörigen Angriffsstelle der Anpresseinrichtung befindet. Dieser Anordnung liegt die Idee zugrunde, die Losrolle an einer „tiefsten Stelle“ der Schwenkeinrichtung anzuordnen, sodass sich kein tragendes Bauteil unterhalb der Losrolle erstreckt. Die beschriebene Anordnung bedeutet gewissermaßen, dass sich sowohl das Schwenklager als auch die Angriffsstelle der Anpresseinrichtung auf „derselben Seite“ der Losrolle befinden, das heißt die Teile nicht auf gegenüberliegenden Seiten der Losrolle angeordnet sind. Weiterhin ist die Losrolle „am weitesteten unten“ angeordnet; mithin befinden sich weder das Schwenklager noch die Angriffsstelle der Anpresseinrichtung unterhalb der Losrolle. Dabei ist es nicht zwingend, gleichwohl besonders vorteilhaft, dass sich die Schwenkeinrichtungen als solche nicht nach unten über die Losrolle hinaus erstrecken.
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Daraus ergibt sich, dass ein Raum unterhalb der Losrolle frei ist, zumindest von solchen Bauteilen, deren Zweck die Lagerung der Losrolle betrifft. Diese Anordnung führt dazu, dass ein Raum unterhalb der Losrolle flexibel genutzt werden kann und zwar in dem Sinne, dass eine Entfernung etwaiger Bauteile, die sich unterhalb der Losrolle befinden können, ohne besonderen Aufwand ermöglicht werden kann, da diese Bauteile das statische System zur Abtragung der durch die Losrolle erzeugten Lagerkräfte nicht betreffen. Letztere werden mittels der Schwenkeinrichtungen sozusagen „nach oben“ in Richtung des Schwenklagers und/oder der Angriffsstelle der Anpresseinrichtung abgetragen.
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Mit anderen Worten führt die erfindungsgemäße Anordnung dazu, dass die Losrolle an den Schwenkeinrichtungen eingehängt wird, wobei die Schwenkeinrichtungen die von der Losrolle verursachten Lagerkräfte nach oben hin abtragen. Ein unmittelbarer Lastabtrag ausgehend von der Losrolle nach unten ist folglich nicht erforderlich, sodass auf entsprechende, statisch relevante Bauteile verzichtet werden kann.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Bauweise besteht darin, dass es ermöglicht wird, zumindest die Losrolle, vorzugsweise beide Rollen, von ihren Unterseiten her zu demontieren. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass durch die beschriebene Freihaltung eines Raumes unterhalb der Losrolle von wesentlichen Bauteilen die Möglichkeit geschaffen wird, diesen Raum zu nutzen. Insbesondere ist es möglich, zumindest die Losrolle mittels einer entsprechenden Vorrichtung von ihrer Unterseite her zu stützen und sodann in eine Demontagerichtung parallel zu der Drehachse der Losrolle zu bewegen. Im Stand der Technik ist ein entsprechendes Vorgehen nicht möglich, da der Raum unterhalb der Losrolle gar nicht zugänglich ist, sodass eine Demontage in aller Regel durch seitliches, zur Drehachse der Losrolle senkrechtes Herausheben oder ein Herausbewegen nach oben stattfindet.
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Eine Demontage von unten her kann besonders einfach und insbesondere zügig verwirklicht werden. Insbesondere ist es vorstellbar, die Losrolle, vorzugsweise sämtliche Rollen, in drehachsparallele Richtung von der Rollenpresse abzutransportieren, wobei die Rollen in dem beschriebenen Raum unterhalb der Losrolle bewegbar sind. Ein derartiges Demontageverfahren kann im Vergleich zu heute gängigen Verfahren besonders zügig durchgeführt werden, sodass Stillstandzeiten der Rollenpresse und dadurch entstehende Kosten verringert werden können.
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Erfindungswesentlich ist folglich, dass durch die erfindungsgemäßen Anordnung der Losrolle an den Schwenkeinrichtungen eine besondere Flexibilität der Raumnutzung unterhalb der Losrolle ermöglich wird, die einen zügigeren Rollenwechsel und folglich eine kürzere Stillstandzeit der Rollenpresse infolge eines Rollenwechsels ermöglicht und somit die zugrunde liegende Aufgabe löst.
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Hierbei versteht es sich, dass in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung auch die andere Rolle derart gelagert ist, dass sich keine diese Rolle tragenden Bauteile unterhalb der Rolle erstrecken. Dies ist beispielsweise besonders einfach möglich, indem die andere Rolle als Festrolle ausgeführt wird und unmittelbar mittels einer seitlichen Lagerung an der Tragkonstruktion angeschlossen wird. Unterhalb der Rolle verbleibt sodann ein Raum, der frei von die Rolle tragenden Teilen ist, sodass auch hier ein besonders einfacher Zugriff auf die Rolle von unten ermöglicht ist.
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Die Rollenpresse ist dann von besonderem Vorteil, wenn die Lagerstelle der Losrolle an einer jeweiligen Schwenkeinrichtung an einem unteren Ende der Schwenkeinrichtung angeordnet ist, sodass sich zwischen einem unteren Ende der Losrolle und dem Untergrund ein Freiraum erstreckt, der frei von einer die Losrolle tragenden Konstruktion ist. Das „untere Ende“ der Schwenkeinrichtung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich eine unterste Stelle der Losrolle vorzugsweise nicht oder zumindest nicht wesentlich über eine tiefste Stelle einer jeweiligen Schwenkeinrichtung hinaus nach unten erstreckt. Bei dieser Ausführung ergibt sich der beschriebene Freiraum zwischen dem unteren Ende der Losrolle und dem Untergrund, auf dem die Rollenpresse oder deren Tragkonstruktion aufsteht.
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Das Freihalten des Freiraums von „die Losrolle tragenden Bauteilen“ ist dabei insofern von besonderer Bedeutung, als der Freiraum nicht genutzt werden muss, um die Losrolle zu stützen. Das heißt, dass sämtliche Bauteile, die in dem Freiraum aufgestellt sein könnten (Mahlguttrichter, Mahlgutleiteinrichtungen, Trennwände, Pressengehäuse etc), sich zwar innerhalb des Freiraums erstrecken können, jedoch nur für einen Betrieb der Rollenpresse von Bedeutung sind, nicht für deren statische Abstützung. Daraus ergibt sich, dass ein hier bezeichneter „Freiraum“ auch dann ein Freiraum im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist, wenn er in einem Betriebszustand durch verschiedene Bauteile räumlich blockiert ist. Jedenfalls sind diese Bauteile ohne Weiteres entfernbar, sodass der beschriebene Vorteil der Zugänglichkeit zumindest der Losrolle, vorzugsweise sämtlicher Rollen, von ihrer Unterseite her im Zuge eines Rollenwechsels dennoch erhalten bleibt. Der so definierte Freiraum erstreckt sich zumindest bei der Losrolle, vorzugsweise bei beiden Rollen, über die gesamte Breite der jeweiligen Rolle und/oder über eine gesamte axiale Länge der jeweiligen Rolle, die diese parallel zu ihrer Drehachse gemessen aufweist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die jeweilige Rolle innerhalb des Freiraums beweglich ist, insbesondere in den Freiraum hinein abgesenkt und parallel zu ihrer Drehachse innerhalb des Freiraums bewegt werden kann.
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Vorteilhafterweise beträgt eine vertikal gemessene Höhe des Freiraums mindestens 0,25 m, vorzugsweise mindestens 0, 50 m, weiter vorzugsweise von mindestens 0,75 m. Diese Maße ermöglichen es, die Losrolle von ihrer Unterseite her zu demontieren, beispielsweise mittels eines auf Schienen oder einem andersartigen Untergrund beweglichen Transportfahrzeugs wie sich beispielhaft aus dem Ausführungsbeispiel ergibt. Alternativ oder zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn sich der Freiraum über eine Höhe erstreckt, die mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 20 %, weiter vorzugsweise mindestens 30 %, des Rollendurchmessers der jeweiligen Rolle beträgt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rollenpresse ist - in vertikale Richtung betrachtet - an einer jeweiligen Schwenkeinrichtung die Angriffsstelle der Anpresseinrichtung oberhalb der Schwenkachse des Schwenklagers angeordnet. Bei dieser Ausführung ergibt sich folglich in vertikale Richtung betrachtet von unten nach oben entlang einer jeweiligen Schwenkeinrichtung folgende Reihenfolge: Losrolle - Schwenklager - Angriffsstelle der Anpresseinrichtung. Diese Anordnung ist besonders günstig, um eine mittels der Anpresseinrichtung auf die zugehörige Schwenkeinrichtung aufgebrachte Kraft effizient nutzen zu können. Insbesondere ist ein Verhältnis eines Hebelarms zwischen der Angriffsstelle und der Schwenkachse in Relation zu einem Hebelarm zwischen der Losrolle und der Schwenkachse besonders günstig einstellbar, sodass bei entsprechend großer Länge des „oberen Hebelarms“ bereits bei Aufwendung vergleichsweise geringer Anpressdrücke mittels der Anpresseinrichtung ein nennenswerter Anpressdruck der Losrolle erzeugt werden kann.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Hebelarm zwischen der Schwenkachse und der Angriffsstelle einer zugehörigen Schwenkeinrichtung mindestens 1,5 mal, vorzugsweise mindestens 1,7 mal, weiter vorzugsweise mindestens 2 mal, so groß ist wie der Hebelarm zwischen der Drehachse der Losrolle und der Schwenkachse derselben Schwenkeinrichtung. Das beschriebene Verhältnis entspricht einem Kräfteverhältnis zwischen der mittels der Anpresseinrichtung bewirkten Anpresskraft relativ zu der auf die Losrolle wirkenden Anpresskraft. Bei einem beispielhaften Hebelarmverhältnis von 2 : 1 (Anpresseinrichtung - Schwenkachse zu Losrolle - Schwenkachse) wirkt auf die Losrolle die doppelte mittels der Anpresseinrichtung ausgeübte Anpresskraft. Da bei Rollenpressen gemäß der vorliegenden Erfindung mitunter erhebliche Betriebskräfte in dem eingangs genannten Bereich auftreten, kann es für die Dimensionierung einer Hydraulik für die Anpresseinrichtung(en) von besonderer Bedeutung sein, ein günstiges Hebelarmverhältnis einzustellen. Insbesondere ist es somit möglich, Hydraulikzylinder mit kleinerem Durchmesser aber größerem Hub zu verwenden, was wirtschaftlich vorteilhafter ist als bei einem umgekehrten Durchmesser-Hub-Verhältnis.
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Grundsätzlich ist es besonders einfach, wenn die Schwenklager der beiden Schwenkeinrichtungen um eine identische Schwenkachse verschwenkbar sind, das heißt gewissermaßen entlang ein und derselben Schwenkachse versetzt angeordnet sind.
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Die Anpresseinrichtungen können beispielsweise als Hydraulikeinrichtung ausgebildet sein, die einen Hydraulikzylinder mit einem darin längsachsparallel beweglich gelagerten Hydraulikkolben nebst Kolbenstange umfassen. Diese Ausführung ermöglicht die Aufbringung besonders großer Kräfte mittels der Anpresseinrichtungen. Vorteilhafterweise verfügt jede Schwenkeinrichtung über eine eigene Anpresseinrichtung, sodass eine solche Rollenpresse dann insgesamt zwei Anpresseinrichtungen umfasst.
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Die erfindungsgemäßen Rollenpresse weiter ausgestaltend ist die mindestens eine Anpresseinrichtung gegen die übrige Tragkonstruktion abgestützt, sodass eine Kraft zwischen mindestens einer Schwenkeinrichtung und der übrigen Tragkonstruktion, vorzugsweise unmittelbar, mittels der Anpresseinrichtung leitbar ist. Bei dieser Anordnung ist eine Anpresskraft, die mittels der Anpresseinrichtung auf die Schwenkeinrichtung und sodann auf die Losrolle ausgeübt wird, an der Tragkonstruktion selbst verankert, sodass ein innerer Kraftfluss innerhalb der Tragkonstruktion ermöglicht ist. Dasselbe gilt für Anteile der Betriebskräfte, die mittels der Anpresseinrichtung von der bzw. den Schwenkeinrichtungen abgefangen und sodann in die Tragkonstruktion eingeleitet werden können.
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Ebenso und gleichwohl unabhängig von der Art der Verankerung der Anpresseinrichtung ist es von Vorteil, wenn Schwenklager der Schwenkeinrichtungen an der übrigen Tragkonstruktion angeordnet sind, sodass an den Schwenklagern abgetragene Kräfte in die Tragkonstruktion eingeleitet werden. Diese Anordnung ermöglicht eine Rückkopplung von Lagerkräften der beiden Rollen innerhalb der Tragkonstruktion und trägt somit dazu bei, dass Verankerungskräfte der Tragkonstruktion als solche, die letztere in den Untergrund einleiten muss, geringer ausfallen und keine oder nur geringe Anteile von Reaktionskräften der Betriebskräfte enthalten bzw. beibehalten. Letzteres ist für eine Dimensionierung der Gründung(en) der Tragkonstruktion vorteilhaft.
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Idealerweise werden sämtliche von den Rollen ausgeübten Kräfte (Gewichtskräfte und Betriebskräfte) in die Tragkonstruktion eingeleitet.
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Vorteilhafterweise sind die Schwenkeinrichtungen jeweils in Form eines lang gestreckten Hebels ausgeführt. Ein solcher Hebel ist dadurch gekennzeichnet, dass seine Länge entlang einer Mittellinie seine Breite deutlich übersteigt. Derartige Schwenkeinrichtungen sind besonders gut geeignet, um ein günstiges Hebelarmverhältnis zwischen der Anpresseinrichtung und der Losrolle einzustellen.
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In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rollenpresse ist eine Mittellinie einer Schwenkeinrichtung, die sich zwischen deren gegenüberliegenden Enden erstreckt, von einer Geraden abweichend ausgeführt, insbesondere gebogen und/oder geknickt, sodass eine vertikal gemessene Höhe der Schwenkeinrichtung geringer ist als eine entlang der Mittellinie gemessene Länge der Schwenkeinrichtung. Eine solche Ausführung hat den Vorteil, dass eine vertikal gemessene Höhe der gesamten Tragkonstruktion der Rollenpresse vergleichsweise flach bleiben kann, sodass die Rollenpresse insgesamt kompakt ausgeführt werden kann. Insbesondere für die Einstellung eines vorstehend als vorteilhaft beschriebenen Hebelarmverhältnisses ist es günstig, eine beschriebene Biegung oder Abknickung vorzusehen.
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Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn in einer Betriebsstellung der Anpresseinrichtung (Mahlbetrieb) eine Wirkungslinie einer mittels einer Anpresseinrichtung auf eine oder beide Schwenkeinrichtungen ausgeübten Kraft eine Verbindungslinie der Angriffsstelle der Anpresseinrichtung mit dem Schwenklager bzw. der Schwenkachse möglichst steil schneidet, insbesondere unter einem Winkel zwischen 70° und 110°, vorzugsweise zwischen 80° und 100°, weiter vorzugsweise von 90°. Umso steiler der Winkel ist, wobei 90° das Optimum beschreibt, desto größer ist ein hebelwirksamer Anteil der mittels der Anpresseinrichtung auf die Schwenkeinrichtung(en) ausgeübten Anpresskraft, wobei der Anteil bei einem Winkel von 90° 100 % beträgt.
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Bei einer gebogenen oder geknickten Ausführung mindestens einer Schwenkeinrichtung ist es besonders vorteilhaft, wenn ein gesamter Umlenkwinkel der jeweiligen Schwenkeinrichtung (im Falle einer Knickstelle der Knickwinkel) zwischen 20° und 70°, vorzugsweise zwischen 30° und 60°, weiter vorzugsweise zwischen 40° und 50°, beträgt. Ein solcher Winkel ist besonders günstig, um die Schwenkeinrichtungen an der Tragkonstruktion zu lagern und gleichzeitig die Gesamthöhe der Tragkonstruktion möglichst flach zu halten.
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Vorzugsweise sind an einer jeweiligen Schwenkeinrichtung die Lagerstelle und die Schwenkachse zumindest im Wesentlichen vertikal übereinander angeordnet. Dies ist insoweit vorteilhaft, als ein Anpressdruck der Losrolle gegen die andere Rolle besonders effizient erzeugt werden kann. Die Betriebskräfte der beiden Rollen wirken im Wesentlichen in horizontale Richtung. Folglich ist die Losrolle im Betrieb der Rollenpresse bestrebt, in horizontale Richtung auszuweichen, woran sie von der Anpresseinrichtung gehindert wird. Letztere nimmt bei einer Auslenkung der Losrolle aus ihrer Betriebsposition einen gewissen Hub auf, drückt die Losrolle jedoch unmittelbar wieder in ihre Betriebsposition zurück. Die Anordnung des Schwenklagers mitsamt seiner Schwenkachse vertikal oberhalb der Losrolle ist dabei insoweit günstig, als eine gesamte Länge der Schwenkeinrichtung, die sich zwischen dem Schwenklager und der Lagerstelle der Losrolle erstreckt, als Hebel für die Losrolle wirksam wird, da die Anpressung der Losrolle in horizontale Richtung erfolgt. Insoweit ist diese Art der Ausführung für die Konstruktion der Schwenkeinrichtung besonders effizient.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rollenpresse umfasst die Tragkonstruktion mindestens zwei Halbrahmen, wobei die Halbrahmen in Längsrichtung der Rollen betrachtet in einem Abstand hintereinander angeordnet sind, wobei jeder Halbrahmen mit mindestens einer der Schwenkeinrichtungen zusammenwirkt und jeweils mindestens eine Stütze sowie mindestens einen biegesteif an die Stütze angeschlossenen Riegel aufweist. Die Halbrahmen sind dazu geeignet, die Rollen jeweils in ihren beiden seitlichen Endabschnitten zu lagern. Hierzu verfügen die Rollen beispielsweise beidseitig über Wellenstummel, die sodann mittels Rollenlagern an der Tragkonstruktion lagerbar sind, im Falle der Losrolle an den Schwenkeinrichtungen. Die Rollenlager erlauben eine Rotation der Rolle, nehmen jedoch vertikale und horizontale Lagerkräfte auf. Die Rollenlager können insbesondere als Wälzlager oder als Gleitlager ausgeführt sein.
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Die Gestaltung der Tragkonstruktion als Halbrahmen ist für die Zugänglichkeit der Rollen besonders vorteilhaft, wie sich aus dem nachstehenden Ausführungsbeispiel ergibt. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Drehachsen der Rollen unterhalb der Riegel der Halbrahmen angeordnet sind.
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Weiterhin ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Schwenklager der Schwenkeinrichtungen an den Riegeln der Halbrahmen gelagert sind. Die Riegel erstrecken sich beispielsweise ausgehend von den Stützen in eine horizontale Richtung und wirken im statischen Sinne als Kragarme. In sich betrachtet wirken die Riegel als Zuganker, die die Mahlkräfte im Mahlspalt und die Anpresskräfte kompensieren. Eine Verbindung eines Riegels mit einer jeweiligen Stütze erfolgt mittels biegesteifer Ecken, sodass Biegemomente von den Riegeln in die zugehörigen Stützen eingeleitet werden können.
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Die andere Rolle ist vorteilhafterweise unmittelbar an den Stützen gelagert, wobei Lagerelemente der anderen Rolle an zugehörigen Lagerpunkten der Rolle, insbesondere an Wellenstummeln, und an Lagerstellen an den Stützen ausgebildet sind. Die Lagerung der anderen Rolle unmittelbar an der Stütze ist für den Lastabtrag dieser Rolle besonders günstig, wobei insbesondere eine Führung der Kräfte durch den Riegel vermieden wird. Die Ausführung dieser anderen Rolle ist Festrolle ist besonders sinnvoll.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Rollenpresse wie folgt ausgebildet:
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Sie umfasst mindestens eine Tragkonstruktion, mindestens zwei an der Tragkonstruktion gelagerte Rollen sowie mindestens eine Anpresseinrichtung, wobei die Rollen jeweils um eine Drehachse rotierbar sind, die sich jeweils in Längsrichtung der zugehörigen Rollen erstrecken, wobei die Drehachsen parallel zueinander sowie horizontal orientiert sind, sodass die Rollen gemeinsam einen Mahlspalt begrenzen, in den das Mahlgut eingebbar und sodann zwischen den Rollen mahlbar ist, wobei zumindest eine der Rollen als Losrolle ausgeführt ist, die mit mindestens zwei Schwenkeinrichtungen zusammenwirkt, wobei die Losrolle in ihren sich gegenüberliegenden Endabschnitten jeweils an einer Lagerstelle einer Schwenkeinrichtung gelagert ist, sodass Reaktionskräfte, die zumindest infolge von Betriebskräften auf die Losrolle wirken, in die Schwenkeinrichtungen und sodann in die übrige Tragkonstruktion einleitbar sind, und wobei die andere Rolle an zumindest zwei Lagerstellen an der Tragkonstruktion gelagert ist, wobei jeweils eine Schwenkeinrichtung mittels mindestens eines Schwenklagers an der übrigen Tragkonstruktion gelagert sind, wobei die mindestens eine Anpresseinrichtung an einer Angriffsstelle an mindestens einer der Schwenkeinrichtungen angreift, sodass die Losrolle durch Wirkung der Anpresseinrichtung mittels den Schwenkeinrichtungen um eine Schwenkachse relativ zu der übrigen Tragkonstruktion verschwenkbar sind, wodurch ein Abstand zwischen den Drehachsen der Losrolle und der anderen Rolle veränderbar ist, wobei eine Kraft zwischen einer jeweiligen Schwenkeinrichtung und der übrigen Tragkonstruktion zumindest mittels der Anpresseinrichtung und des jeweiligen Schwenklagers übertragbar ist, wobei sich eine Wirkungslinie mindestens einer sich aus Betriebskräften ergebenden Resultierenden, die von einer Schwenkeinrichtung an ihrem zugehörigen Schwenklager in die übrige Tragkonstruktion eingeleitet wird, zumindest innerhalb eines Halbraums durchgehend innerhalb der Tragkonstruktion erstreckt, wobei sich der Halbraum ausgehend von einer Vertikalebene, die an einer von der Losrolle abgewandten Seite tangential an der anderen Rolle anliegt, in Richtung der Losrolle erstreckt.
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Eine „Wirkungslinie“ beschreibt diejenige Gerade, entlang derer eine Kraft wirkt. Sie ist unabhängig von einem Betrag der Kraft und beschreibt nur die Richtung der jeweiligen Kraft.
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Die hier bezeichnete „Resultierende“ beschreibt diejenige Kraft, die sich infolge einer Belastung der Losrolle an einem der Schwenklager einstellt. Bei einer symmetrischen Ausführung der Tragkonstruktion wirken zumindest näherungsweise an beiden Schwenklagern fortwährend betragsmäßig die gleichen Resultierenden. Die Betriebskräfte werden ausgehend von der Losrolle in die Schwenkeinrichtungen eingetragen und mittels der Schwenkeinrichtungen sodann zu den jeweiligen Schwenklagern abgeleitet, wobei die Betriebskräfte zumindest teilweise an den Schwenklagern in die übrige Tragkonstruktion abgetragen werden. Ein Anteil der Betriebskräfte kann zudem mittels der bzw. den Anpresseinrichtungen in die Tragkonstruktion abgeleitet werden.
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Die Definition des beschriebenen „Halbraums“ ist dahingehend zu verstehen, dass zur Erzielung des nachstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Erfolgs lediglich der Bereich der Tragkonstruktion von Bedeutung ist, in dem sich die Rollen der Rollenpressen erstrecken. Die beschriebene „Vertikalebene“ begrenzt diesen Halbraum seitlich zu einer der Losrolle abgewandten Seite der anderen Rolle, wobei beide Rollen vollständig innerhalb des Halbraums angeordnet sind. Die Lage der Wirkungslinie ist innerhalb dieses Halbraums im Hinblick auf die Dimensionierung der Tragkonstruktion innerhalb des Halbraums von besonderer Bedeutung:
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Die grundlegende Idee für diese Positionierung der beschriebenen Wirkungslinie innerhalb der Tragkonstruktion ergibt sich aus dem Wunsch, die Tragkonstruktion möglichst schlank gestalten zu können, sodass Raum zur Verfügung steht - und zwar insbesondere unterhalb der Rollen -, um die Rollen im Vergleich zum Stand der Technik einfacher und insbesondere schneller wechseln zu können und lange Stillstandzeiten der Rollenpresse zu vermeiden. Letztere erzeugen hohe Kosten und sollen daher so kurz wie möglich gehalten werden.
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Um die Tragkonstruktion schlank zu gestalten ist es vorteilhaft, die Entstehung von besonders großen Biegemomenten zu vermeiden, die häufig die maßgebende Bemessungsgröße für die Tragkonstruktion darstellen. Durch den beschriebenen Verlauf der Wirkungslinie der Resultierenden, die an einem Schwenklager angreift, innerhalb der Tragkonstruktion wird eine zu starke ausmittige Belastung der Tragkonstruktion und ein damit einhergehendes Auftreten von besonders großen Biegemomenten vermieden.
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Mit anderen Worten führt die vorteilhafte Führung der Wirkungslinie der Resultierenden (zumindest in dem definierten Halbraum) innerhalb der Tragkonstruktion dazu, dass die auftretenden Kräfte zumindest zu einem wesentlichen Anteil mittels Zug- und Druckkräften abgetragen werden können, die im Vergleich zu Biegemomentenbelastungen besser zu beherrschen sind. Diese Kraftführung hat wiederum den Vorteil, dass die Tragkonstruktion vergleichsweise schlank gestaltet werden kann. Dies hat wiederum den vorteilhaften Effekt, dass ein Raum „um die Rollen herum“ besser freigehalten werden kann als im Stand der Technik, wobei dieser Raum sodann für ein Wechseln der Rollen nutzbar ist.
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Figurenliste
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Die erfindungsgemäße Rollenpresse ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
- 1: Eine seitliche Ansicht einer Rollenpresse,
- 2: Eine weitere Ansicht der Rollenpresse gemäß 1, jedoch in einem anderen Zustand,
- 3: Eine perspektivische Ansicht der Rollenpresse gemäß 1,
- 4: Eine vordere Ansicht der Rollenpresse gemäß 1,
- 5: Eine Prinzipskizze der Rollenpresse gemäß 1 in einer seitlichen Ansicht und
- 6a - 6q: Einzelne Schritte eines Verfahrens zum Wechseln von Rollen der Rollenpresse.
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Ein Ausführungsbeispiel, das in den Figuren gezeigt ist, umfasst eine Rollenpresse 1, die auf einem Untergrund aufsteht. Die Rollenpresse 1 umfasst eine Tragkonstruktion 2, zwei Rollen 3, 4 sowie eine Anpresseinrichtung 5. Die Rollen 3, 4 sind an der Tragkonstruktion 2 gelagert. Das heißt, dass die Rollen 3, 4 mittels der Tragkonstruktion 2 oberhalb des Untergrundes befestigt sind und von der Tragkonstruktion im Wortsinn „getragen“ werden.
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Die Rollen 3, 4 sind drehantreibbar gelagert, sodass sie um jeweilige Drehachsen 6, 7 rotierbar sind. Die Drehachsen 6, 7 sind parallel zueinander sowie zumindest im Wesentlichen horizontal angeordnet. Ein Abstand der beiden Drehachsen 6, 7 zueinander beträgt in etwa die Summe aus den Radien der Rollen 3, 4. In einem Betriebszustand der Rollenpresse 1 werden die Rollen 3, 4 typischerweise gegenläufig angetrieben. Zwischen den Rollen 3, 4 befindet sich zumindest in dem Betriebszustand der Rollenpresse 1 ein Mahlspalt 8. In diesen Mahlspalt 8 wird das mittels der Rollenpresse 1 zu zermahlende Mahlgut eingegeben.
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Bei der dargestellten Rollenpresse 1 handelt es sich um eine Gutbett-Walzenmühle, die zum Mahlen von Mineralien geeignet ist. Die Rollen 3, 4 weisen einen Durchmesser von ca. 1,30 m auf und haben jeweils eine Masse von ca. 90 t. Auf einer oberen Mantelfläche der Rollen 3, 4 sind eine Vielzahl sogenannter „Studs“ angeordnet, die radial über die Mantelfläche vorstehen und aus einem hoch verschleißfesten Werkstoff b estehen. Insbesondere mittels dieser Studs kann das Mahlgut besonders gut gemahlen werden.
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Die in 1 rechts dargestellte Rolle 4 ist als sogenannte Losrolle 4 ausgeführt, ie andere Rolle 3 hingegen als sogenannte Festrolle 3. Im Unterschied zu einer Festrolle ist eine Losrolle beweglich gelagert, was bedeutet, dass eine Losrolle während eines Betriebs der jeweiligen Rollenpresse planmäßig unter auftretenden Betriebskräften seitlich, das heißt senkrecht zu ihrer Drehachse, ausweichen kann. Die Losrolle 4 der vorliegenden Rollenpresse 1 ist mittels zweier Schwenkeinrichtungen 9, 10 beweglich an der übrigen Tragkonstruktion 2 gelagert. Die Schwenkeinrichtungen 9, 10 sind in axiale Richtung der Losrolle 4 betrachtet an sich gegenüberliegenden Enden der Losrolle 4 angeordnet bzw. an zu der Losrolle 4 gehörenden und beidseitig axial vorstehenden Wellenstummeln 38.
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Die Rollen 3, 4 selbst sind - in axiale Richtung betrachtet - in einem Bereich zwischen den Schwenkeinrichtungen 9, 10 sowie zwischen entsprechenden Halbrahmen 25, 26 der Tragkonstruktion 2 angeordnet (auf die Halbrahmen 25, 26 wird nachstehend gesondert eingegangen). Wie sich insbesondere aus 4 ergibt, sind die Rollen 3, 4 mittels jeweils zugehöriger Wellenstummel 38 beidseitig in der Tragkonstruktion gelagert, wobei die Losrolle 4 in den Schwenkeinrichtungen 9, 10 und die Festrolle 3 unmittelbar an Lagerstellen 37 der Tragkonstruktion 2 gelagert sind. Die Lagerung erfolgt mittels Rollenlagern 56, die hier als Wälzlager ausgeführt sind. Diese Rollenlager 56 dienen dazu, die Lagerkräfte der Rollen 3, 4 abzutragen, ihre Rotationsfähigkeit um ihre Drehachsen 6, 7 jedoch zu erhalten. In den hier gezeigten seitlichen Ansichten sind die Rollen 3, 4 als solche bzw. deren Mantelflächen optisch fast vollständig von den Rollenlagern 56 verdeckt.
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Die Rollen 3, 4 werden jeweils mittels einer zugehörigen, in den Figuren nicht dargestellten Antriebseinrichtung angetrieben, wobei in 4 lediglich eine Anschlussstelle 42 für die dort gezeigte Losrolle 4 abgebildet ist. Die Antriebseinrichtungen werden an einer Seite der Tragkonstruktion 2 mittels einer gleichfalls nicht dargestellten Kupplung an einen Wellenstummel 38 der jeweiligen Rolle 3, 4 angeschlossen.
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Aus der vorderen Ansicht gemäß 4 ergibt sich weiterhin ein Einfülltrichter 53, mittels dessen das Mahlgut in den Mahlspalt 8 eingebbar ist. Der Einfülltrichter 53 ist zentral oberhalb der Rollen 3, 4 angeordnet und erstreckt sich teilweise in einem Freibereich zwischen den sich gegenüberstehenden Halbrahmen 25, 26 der Tragkonstruktion 2.
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Die Schwenkeinrichtungen 9, 10 sind drehbeweglich an der übrigen Tragkonstruktion 2 gelagert und zwar um eine Schwenkachse 13, die an einem eine jeweilige Schwenkeinrichtung 9, 10 mit der übrigen Tragkonstruktion verbindenden Schwenklager 34 ausgebildet ist. Das Schwenklager 34 ist dazu geeignet, horizontale sowie vertikale Lagerkräfte der zugehörigen Schwenkeinrichtung 9, 10 aufzunehmen, jedoch keine Drehmomente. Insofern handelt es sich im statischen Sinn um eine gelenkige Lagerung.
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Die Losrolle 4 ist an Lagerstellen 11 an den Schwenkeinrichtungen 9, 10 gelagert. Die Lagerstellen 11 befindet sich an einem Endbereich nah einem unteren Ende 14 der jeweiligen Schwenkeinrichtung 9, 10. Die Schwenkeinrichtungen 9, 10 wirken ferner jeweils mit einer Anpresseinrichtung 5 zusammen. Grundsätzlich ist es vorstellbar, das beide Schwenkeinrichtungen 9, 10 mit einer gemeinsamen Anpresseinrichtung zusammenwirken; eine solche Lösung ist hier jedoch nicht gezeigt. Die Anpresseinrichtungen 5 sind dazu geeignet, Kräfte auf die Schwenkeinrichtungen 9, 10 auszuüben, sodass diese um ihre Schwenkachsen 13 verschwenkt werden oder trotz einwirkenden Betriebskräfte ihre Lage beibehalten. Auf diese Weise kann die Losrolle 4 relativ zu der Festrolle 3 bewegt werden, wobei die Losrolle 4 eine Kreisbahn um die Schwenkachse 13 beschreibt. Die Bewegbarkeit der Losrolle 4 kann beispielsweise verwendet werden, um eine Breite des Mahlspalts 8 zu verändern und an äußere Gegebenheiten anzupassen.
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In vertikale Richtung betrachtet sind an beiden Schwenkeinrichtungen 9, 10 jeweils eine Angriffsstelle 12 der zugehörigen Anpresseinrichtung 5, die zugehörige Schwenkachse 13 sowie die Lagerstelle 11 der Losrolle 4 in einer bestimmten „Reihenfolge“ entlang der jeweiligen Schwenkeinrichtung 9, 10 angeordnet. Insbesondere ist die Losrolle 4 bzw. deren Drehachse 7 unterhalb sowohl der Schwenkachse 13 als auch der Angriffsstelle 12 der Anpresseinrichtung 5 angeordnet. Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil, dass sich die Schwenkeinrichtungen 9, 10 nicht unterhalb der Losrolle 4 erstrecken. Daraus ergibt sich, dass die Losrolle 4 gewissermaßen „getragen“ wird, die Gewichtskraft sowie die im Betrieb der Rollenpresse 1 wirkenden Betriebskräfte also „hochgehängt“ werden. Ein direkter Abtrag dieser Kräfte ausgehend von der Losrolle 4 vertikal nach unten findet nicht statt.
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Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil, dass sich unterhalb der Losrolle 4 ein Freiraum 16 erstreckt, der prinzipiell frei von Teilen der Tragkonstruktion 2 ist. Der Freiraum 16 erstreckt sich hier über eine Höhe 17 von ca. 2 m und reicht von einem unteren Ende 15 der Losrolle 4 bis zum Untergrund. Wie sich später insbesondere in Zusammenhang mit den 6a bis 6q ergibt, ist dieser Freiraum 16 besonders gut nutzbar, um die Rollen 3, 4 der Rollenpresse zu demontieren. Insbesondere ist es möglich, die Rollen 3, 4 von ihren Unterseiten her abzustützen, bedarfsweise etwas in vertikaler Richtung zu bewegen und sodann in eine Richtung parallel zu ihren Drehachsen 6, 7 relativ zu der Tragkonstruktion 2 abzufahren. Hierauf wird nachstehend gesondert eingegangen.
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Weiterhin ist hier besonders vorteilhafter Weise die Angriffsstelle 12 der Anpresseinrichtung 5 vertikal oberhalb der Schwenkachse 13 der Schwenkeinrichtungen 9, 10 angeordnet. Diese Anordnung erlaubt es, die Schwenkeinrichtungen 9, 10 unter Einsatz vergleichbar geringer Kräfte um die Schwenkachse 13 zu verschwenken bzw. gegen auftretende Betriebskräfte zu stabilisieren, da ein Verhältnis eines Hebelarms 18 zwischen der Angriffsstelle 12 der Anpresseinrichtung 5 und der Schwenkachse 13 relativ zu einem Hebelarm 19 zwischen der Schwenkachse 13 und der Lagerstelle 11 besonders günstig ist. Bei der hier gezeigten Rollenpresse 1 beträgt ein Hebelverhältnis der beiden Hebelarme 18, 19 zueinander ca. 2,0, wobei der Hebelarm 18 zwischen der Angriffsstelle 12 und der Schwenkachse 13 senkrecht zu einer Wirkungslinie 32 einer mittels der Anpresseinrichtung 5 auf die jeweilige Schwenkeinrichtung 9, 10 ausgeübte Kraft gemessen wird.
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Die Schwenkeinrichtungen 9, 10 sind abweichend von einer Gerade ausgeführt, das heißt deren Mittellinien 20, die sich insbesondere aus den 2 und 5 ergeben, und weisen mindestens eine Krümmung auf. In dem hier gezeigten Beispiel wird diese Krümmung bei einer jeweiligen Schwenkeinrichtung 9, 10 mittels einer Knickstelle 24 erzielt, die im Bereich der Schwenkachse 13 bzw. des Schwenklagers 34 angeordnet ist. Diese Knickstelle 24 ist besonders gut anhand der Prinzipskizze gemäß 5 erkennbar.
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Die gekrümmte Ausführung führt dazu, dass eine gesamte Höhe 23 der Schwenkeinrichtungen, die sich in vertikale Richtung betrachtet zwischen sich gegenüberliegenden Enden 21, 22 der Schwenkeinrichtungen 9, 10 ergibt, kleiner ist als eine Länge der Schwenkeinrichtungen 9, 10 entlang deren Mittellinien 20 betrachtet („gestreckte Länge“). Diese Ausführung ist insoweit von Vorteil, als eine gesamte Bauhöhe der Rollenpresse 1 vergleichsweise niedrig gehalten werden kann, ohne auf das vorbeschriebene vorteilhafte Hebelübersetzungsverhältnis verzichten zu müssen.
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Ein Knickwinkel a, um den die Schwenkeinrichtungen 9, 19 im Bereich ihrer Knickstellen 24 geknickt werden, beträgt im gezeigten Beispiel 45°. Die jeweilige Anpresseinrichtung 5 einer Schwenkeinrichtung 9, 10 ist an der zugehörigen Angriffsstelle 12 gelenkig angeschlossen, sodass lediglich Zug- oder Druckkräfte, jedoch keine Drehmomente übertragbar sind. Ein Winkel β zwischen einer Verbindungslinie 33 der jeweiligen Schwenkeinrichtung 9, 10 und der Wirkungslinie 32, entlang derer besagte Kräfte der Anpresseinrichtung 5 wirken, beträgt in dem in 1 gezeigten Betriebszustand der Rollenpresse 1 ca. 90°. Die Verbindungslinie 33 beschreibt diejenige Linie, die sich zwischen der Angriffsstelle 12 und dem Schwenklager 34 erstreckt und somit für die Ermittlung des Hebelarms 18 entscheidend ist (5). Es versteht sich dabei, dass die Wahl des Winkels β zu 90° eine maximale Ausnutzung der Länge der Schwenkeinrichtungen 9, 10 zwischen den jeweiligen Schwenklagern 34 und den Angriffsstellen 12 bietet.
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Die Anpresseinrichtungen 5 sind an der Tragkonstruktion 2 jeweils mittels eines Gelenklagers 52 angeschlossen. Hierbei handelt es sich wiederum um Lager, die lediglich zur Aufnahme von vertikalen und horizontalen Kräften geeignet sind, nicht jedoch von Drehmomenten. Die Anpresseinrichtungen 5 sind demzufolge frei um eine zugehörige Drehachse an ihren Gelenklagern 52 relativ zu der Tragkonstruktion 2 verdrehbar. Dies wird insbesondere bei einem Vergleich der beiden Zustände der Rollenpresse 1 gemäß den 1 und 2 deutlich.
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Die Tragkonstruktion 2 selbst ist von zwei nebeneinander aufgestellten Halbrahmen 25, 26 gebildet. Diese sind jeweils von einer Stütze 27 und einem Riegel 28 gebildet, wobei der Riegel 28 unter Ausbildung einer biegesteifen Ecke 31 an die zugehörige Stütze 27 angeschlossen ist. Die biegesteife Ecke 31 ist dazu geeignet, Biegemomente zwischen der Stütze 27 und dem zugehörigen Riegel 28 zu übertragen. Die Stützen 27 der Halbrahmen 25, 26 sind im Untergrund eingespannt. Das heißt, dass die Lagerung der Stützen 27 an bzw. in dem Untergrund dazu geeignet ist, sämtliche Lagerkräfte und Lagermomente aufzunehmen, die auf die Stützen 27 wirken.
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Die Halbrahmen 25, 26 sind relativ zu den Drehachsen 6, 7 der Rollen 3, 4 hintereinander versetzt angeordnet. Jeder der Halbrahmen 25, 26 wirkt mit einer der Schwenkeinrichtungen 9, 10 zusammen, wie sich insbesondere aus der perspektivischen Darstellung gemäß 3 ergibt.
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Die Festrolle 3 ist unmittelbar an der Tragkonstruktion 2, nämlich an den Stützen 27 der Halbrahmen 25, 26 gelagert. Hierzu verfügt die Tragkonstruktion 2 über entsprechende Lagerstellen 37, die besonders einfach in den 5 und 6 erkennbar sind. Die Festrolle 3 ist unbeweglich gelagert. Ein Ausweichen der Rollen 3, 4 relativ zueinander infolge von Betriebskräften kann bei der hier gezeigten Rollenpresse 1 folglich ausschließlich mittels einer Bewegung der Losrolle 4 und einer damit einhergehenden (minimalen) Verschwenkung der Schwenkeinrichtungen 9, 10 aufgenommen werden.
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Die gezeigte Rollenpresse 1 weist den besonderen Vorteil auf, dass ihre geometrische Ausführung einen besonders günstigen Kräfteverlauf und somit eine besonders schlanke Gestaltung der beiden Halbrahmen 25, 26 ermöglicht. Dies ergibt sich besonders gut anhand der Darstellungen gemäß den 1 und 5. Bei der nachfolgenden Betrachtung werden ausschließlich Betriebskräfte berücksichtigt, die im Zuge eines Betriebs der Rollenpresse 1 auf die Rollen 3, 4 wirken. Diese Betriebskräfte liegen in etwa um eine Größenordnung von 102 über den von den Rollen 3, 4 ausgeübten Gewichtskräften, sodass eine reine Betrachtung der Betriebskräfte zur Erläuterung eines Kräftezustands während eines Betriebs der Rollenpresse 1 zulässig ist.
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Die auf die Rollen 3, 4 wirkenden Betriebskräfte wirken fast ausschließlich in horizontale Richtung auf die Rollen 3, 4. Die Rollen 3, 4 sind dementsprechend bestrebt, sich voneinander weg zu bewegen. Die Festrolle 3 hat aufgrund ihrer festen Lagerung hierzu keine Möglichkeit. Jedoch kann sich die Losrolle 4 entgegen von mittels der Anpresseinrichtungen 5 auf die Schwenkeinrichtungen 9, 10 aufgebrachten Kräften zumindest minimal bewegen, wobei im Betrieb Auslenkungen von maximal wenigen Zentimetern auftreten.
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Bei Betrachtung der Festrolle 3 ergibt sich, dass die auf diese wirkenden Betriebskräfte unmittelbar in die Tragkonstruktion 2 eingeleitet werden, wobei eine Wirkungslinie 29 einer Resultierenden 30 dieser Kräfte näherungsweise horizontal verläuft.
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Die Losrolle 4 betrachtend ergibt sich, dass die Betriebskräfte ausgehend von der Losrolle 4 zunächst in die Schwenkeinrichtungen 9, 10 und sodann ausgehend von ebendiesen in die übrige Tragkonstruktion 2 eingeleitet werden. Diese Einleitung erfolgt bei dem hier gezeigten Beispiel je Schwenkeinrichtung 9, 10 an zwei Stellen, nämlich an dem Schwenklager 34 und mittels der zugehörigen Anpresseinrichtung 5. Da die Anpresseinrichtung 5 im statischen Sinn als so genannter Pendelstab ausgeführt ist, ergibt sich, dass die Anpresseinrichtung 5 nicht zur Übertragung von Drehmomenten geeignet ist, sondern ausschließlich Druck- und Zugkräfte übertragen kann. Hieraus folgt, dass eine Wirkungslinie 32 einer mittels einer jeweiligen Anpresseinrichtung 5 übertragenen Kraft durch die endseitigen gelenkigen Anschlusspunkte der Anpresseinrichtung 5 verläuft, hier also durch die Angriffsstelle 12 und das Gelenklager 52. Die Wirkungslinie 29 der Festrolle 3 (bzw. von deren Lagerstellen 37) und die Wirkungslinie 32 der Anpresseinrichtungen 5 schneiden sich untereinander jeweils in einem Wirkungslinienschnittpunkt 41.
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Bei einer Betrachtung der Halbrahmen 25, 26 für sich allein genommen ergibt sich weiterhin, dass eine Resultierende 36, die mittels der zugehörigen Schwenkeinrichtung 9, 10 an dem Schwenklager 34 in den jeweiligen Riegel 28 der übrigen Tragkonstruktion 2 eingeleitet wird, eine Wirkungslinie 35 aufweist, die sich zwischen der Schwenkachse 13 und dem Wirkungslinienschnittpunkt 41 erstreckt. Bei bekannter Ausrichtung der Anpresseinrichtungen 5 kann folglich eine Neigung und eine Lage der Wirkungslinien 35 der jeweils an den Schwenklagern 34 angreifenden Resultierenden 36 unmittelbar ermittelt werden. In 6d ist eine entlang der dort nicht dargestellten Wirkungslinie 35 angeordnete Aussteifungsrippe 57 erkennbar, die dazu geeignet ist, die entlang dieser Wirkungslinie 35 auftretenden Kräfte abzutragen und die Tragkonstruktion 2 somit gezielt zu verstärken.
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Es hat sich als besonders günstig herausgestellt, wenn die Wirkungslinie 35 einer Resultierenden 36 möglichst durchgehend innerhalb der Tragkonstruktion 2 verläuft und nicht aus der Tragkonstruktion 2 austritt. Es hat sich weiterhin gezeigt, dass es gleichwohl unerheblich ist, ob die Wirkungslinie 35 an den von den Rollen 3, 4 abgewandten Seiten aus den jeweiligen Halbrahmen 25, 26 austritt und der Wirkungslinienschnittpunkt 41 gewissermaßen „in der Luft liegt“. Entscheidend ist jedoch, dass sich die Wirkungslinie 35 der Resultierenden 36 von den Rollen 3, 4 aus betrachtet diesseits einer vertikal und tangential an die Festrolle 3 anliegenden Vertikalebene 40 innerhalb der Tragkonstruktion 2 erstreckt und an keiner Stelle zwischen dem Schwenklager 34 und einem Schnittpunkt der Wirkungslinie 35 mit der beschriebenen Vertikalebene 40 aus der Tragkonstruktion 2 austritt. Der Verlauf der Wirkungslinie 35 ist folglich gewissermaßen innerhalb eines Halbraums 39 von Bedeutung, der sich ausgehend von besagter Vertikalebene 40 in Richtung der Rollen 3, 4 erstreckt. Dies ergibt sich besonders gut aus 5.
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Der Verlauf der Wirkungslinie 35 der betragsmäßig größten Resultierenden 36 innerhalb der Tragkonstruktion 2 trägt dazu bei, dass das Auftreten ungünstiger Biegemomente reduziert wird und die wirkenden Kräfte in wesentlichen Teilen über Druck- und insbesondere Zugkräfte abgetragen werden können. Dies verhilft zu einer besonders schlanken Bauweise der Tragkonstruktion 2 und hier insbesondere der Riegel 28 der Halbrahmen 25, 26. Die schlanken Riegel 28 wirken sich wiederum günstig auf die Höhe 17 des sich unterhalb der Rollen 3, 4 erstreckenden Freiraums 16 aus, wodurch eine besonders vorteilhafte Demontage der Rollen 3, 4 „von unten her“ ermöglicht wird, wie sich nachstehend ergibt.
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Wie vorstehend bereits erläutert wurde, verschafft die Konstruktion der Rollenpresse 1 den besonderen Vorteil, dass unterhalb der Rollen 3, 4 ein Freiraum 16 vorliegt, der frei von die Rollen 3, 4 tragenden Bauteilen ist. Dabei ist es grundsätzlich denkbar, dass der Freiraum 16 nicht durchgängig frei von jeglichen Bauteilen ist; insbesondere ist es denkbar, dass Hilfskonstruktionen zur Abfuhr des gemahlenen Mahlguts oder Stützkonstruktionen innerhalb des Freiraums 16 stehen. Diese Hilfskonstruktionen haben jedoch gemeinsam, dass sie für die Ableitung weder von Gewichtskräften noch von Betriebskräften der Rollen 3, 4 zwingend notwendig sind und daher ohne Weiteres entfernbar sind.
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Eben dieser Umstand kann für die Durchführung eines Verfahrens zur Demontage der Rollen 3, 4 besonders von Vorteil sein wie sich aus den 6a bis 6q ergibt, die ein ebensolches Verfahren in seinen einzelnen Schritten darstellen. Der Freiraum 16 ermöglicht es nämlich, die Rollen 3, 4 von ihren Unterseiten her zu stützen und gewissermaßen „unterhalb“ der Tragkonstruktion 2 abzutransportieren. Da der Freiraum 16 zumindest im Wesentlichen frei von massiven und nicht entfernbaren Bauteilen ist, ist er entweder ständig frei oder unter Einsatz eines lediglich sehr geringen Aufwands von etwaigen Bauteilen zu befreien, sodass ein Rollenwechsel stattfinden kann. Eine zeitaufwendige Teildemontage der Rollenpresse 1, insbesondere der Tragkonstruktion 2, oder zumindest einzelner wesentlicher Teile derselben kann somit vermieden und folglich Stillstandzeiten der Rollenpresse 1 reduziert werden.
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Das Verfahren zum Rollenwechsel wird vorliegend unter Verwendung eines auf Schienen 47 geführten Transportfahrzeugs 45 durchgeführt, wobei das Transportfahrzeug 45 entlang seiner Längsachse 49 entlang der Schienen 47 verfahrbar ist. Die Schienen 47 erstrecken sich parallel zu den Drehachsen 6, 7 der Rollen 3, 4 und bis unter die Rollen 3, 4.
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Vor einer Demontage der Rollen 3, 4 ist zunächst ein Pressengehäuse 54 zu entfernen, dass lediglich zur Einhausung der Rollen 3, 4 dient, um unerwünschten Staubflug und dergleichen im Zuge eines Betriebs der Rollenpresse 1 zu vermeiden und das Bedienpersonal davor zu schützen, zwischen die rotierenden Rollen 3, 4 zu geraten.
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Nach der Entfernung des Pressengehäuses 54 kann der Transportwagen 45 auf den Schienen 47 direkt unter die Rollen 3, 4 gefahren werden. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Losrolle 4 noch ein einer Betriebsposition, in der sie gemeinsam mit der Festrolle 3 den Mahlspalt 8 begrenzt. Es ergibt sich, dass die Rollen 3, 4 zumindest mit einem Teil ihres Umfangs bzw. Querschnitts derart zwischen den Halbrahmen 25, 26 positioniert sind, dass eine Bewegung der Rollen 3, 4 parallel zu deren Drehachsen 6, 7 nicht unmittelbar möglich ist, da die Rollen 3, 4 ansonsten mit der Tragkonstruktion 2 kollidieren würden. Daher ist es bei dem gezeigten Beispiel notwendig, die Rollen zunächst senkrecht zu ihren Drehachsen 6, 7 zu bewegen, das heißt insbesondere abzusenken, um sie „freizulegen“. Erst anschließend können die Rollen mittels des Transportfahrzeugs 45 entlang den Schienen 47 in Achsrichtung gefahren und schließlich abtransportiert werden.
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Es ergibt sich weiterhin, dass die Festrolle 3 zumindest um ein gewisses Maß seitlich in Richtung auf die Losrolle 4 zu bewegt werden muss, um vollständig freizuliegen, das heißt ohne Kollisionsrisiko mit der Tragkonstruktion 2 entlang der Schienen 47 verfahren werden zu können. Eine solche Bewegung der Festrolle 3 auf die Losrolle 4 zu ist bei dem gezeigten Beispiel jedoch zunächst nicht möglich, da die Losrolle 4 „im Weg“ ist. Daher wird bei dem hier gezeigten Verfahren zunächst die Losrolle 4 und erst anschließend die Festrolle 3 demontiert.
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Die Losrolle 4 ist mittels ihrer Rollenlager 56 an den Lagerstellen 11 der Schwenkeinrichtungen 9, 10 gelagert. Die Rollenlager 56 liegen hierbei mit zugehörigen Lagerflächen 43 auf korrespondierenden Auflageflächen 44 der Schwenkeinrichtungen 9, 10 auf. Um die Losrolle 4 von den Schwenkeinrichtungen 9, 10 zu lösen, werden diese zunächst mit ihren Lagerflächen 43 von den Auflageflächen 44 abgehoben. Hierzu verfügt das Transportfahrzeug 45 über ein Hebezeug 46, das in Form einer hydraulisch angetriebenen Kreisbogenschale ausgeführt ist. Eine Krümmung diese Kreisbogenschale ist einer Krümmung der Mantelfläche der Rollen 3, 4 angepasst, sodass die Rollen 3, 4 zumindest annähernd passgenau und unter Ausbildung eines stabilen Gleichgewichts auf dem Hebezeug 46 aufliegen können.
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In dem gezeigten Beispiel weist der Transportwagen 45 eine Breite 50 auf, die in etwa einer Summe der Durchmesser der beiden Rollen 3, 4 entspricht. Das Hebezeug 46 weist seinerseits eine Breite 51 auf, die in etwa einem Durchmesser einer Rolle 3, 4 entspricht; in dem gezeigten Beispiel fällt die Breite 51 des Hebezeugs 46 etwas geringer aus als die Durchmesser der Rollen 3, 4. Um das Hebezeug 46 mit einer jeweiligen Rolle 3, 4 in Eingriff bringen zu können, ist es vorteilhafterweise auf dem Transportfahrzeug 45 verfahrbar, und zwar in eine Richtung senkrecht zu den Drehachsen 6, 7 der Rollen 3, 4 sowie parallel zu einer Transportebene 48 des Transportfahrzeugs 45, das heißt in horizontale Richtung. Auf diese Weise ist das Hebezeug 46 individuell unter die jeweilig zu demontierende Rolle 3, 4 bewegbar.
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Zur Demontage der Losrolle 4 wird das Transportfahrzeug 45 unter die Rollen 3, 4 gefahren und das Hebezeug 46 unter die Losrolle 4 bewegt. Anschließend wird das Hebezeug 46 angehoben bis es in Kontakt mit der Losrolle 4 tritt. Ausgehend von diesem Zustand wird das Hebezeug 46 um ein weiteres Maß angehoben, um die Rollenlager 56 der Losrolle 4 bzw. die Lagerflächen 43 der Losrolle 4 aus ihren Auflageflächen 44 zu heben. Diese weitere Anhebung des Hebezeugs 46 mitsamt der Losrolle 4 beträgt vorzugsweise lediglich wenige Millimeter bis zu 1,5 cm.
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Anschließend werden die Schwenkeinrichtungen 9, 10 durch entsprechende Betätigung der Anpresseinrichtungen 5 in ihre Demontagepositionen verfahren, in denen sie die Losrolle 4 freigeben. Dies ist in den 6g und 6h dargestellt. Um die Schwenkeinrichtungen 9, 10 in diese Demontagepositionen zu verfahren, werden die Anpresseinrichtungen 5 zumindest soweit eingefahren, dass die Losrolle 4 freigegeben ist. Im Zuge dieses Einfahrens der Anpresseinrichtungen 5 werden deren jeweilige Hubkolben 55 typischerweise vollständig in ihre zugehörigen Hubzylinder eingefahren, wobei die Schwenkeinrichtungen 9, 10 um ihre Schwenkachsen 13 verschwenkt werden.
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Die Losrolle 4 kann sodann frei nach unten bewegt werden. In dem gezeigten Beispiel ist eine Bewegung in Richtung der Drehachse 7 der Losrolle 4 noch nicht möglich, da die Losrolle 4 mit dem Riegel 28 des vorderen Halbrahmens 25 kollidieren würde, der der jeweiligen Antriebseinrichtung abgewandt ist. Dabei versteht sich, dass ein Abtransport der Rollen 3, 4 entlang von Parallelen zu ihren Drehachsen 6, 7 insbesondere in die Richtung von Vorteil ist, in der sich nicht die Antriebseinrichtungen der Rollen 3, 4 befinden.
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Um eine Kollision der Losrolle 4 mit der Tragkonstruktion 2 zu vermeiden, wird erstere anschließend mittels des Hebezeugs 46 wieder abgesenkt (6i) und die Losrolle 4 sodann entlang der Schienen 47 abtransportiert (6i). Die Absenkung der Losrolle 4 erfolgt hier um ein Maß von ca. 50 mm.
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Das für die Losrolle 4 beschriebene Verfahren wird für die Festrolle 3 im Wesentlichen analog wiederholt, wobei in dem gezeigten Beispiel eine Besonderheit auftritt: Nach der Anhebung der der Festrolle 3 von ihren Lagerstellen 37 ist es nicht möglich, eine seitliche Überschneidung der Festrolle 3 mit der Tragkonstruktion 2 mittels einer Bewegung der Tragkonstruktion 2 selbst zu lösen, wie dies bei der Losrolle 4 mittels Bewegung der Schwenkeinrichtungen 9, 10 möglich war. Daher ist es hier erforderlich, die Festrolle 3 nicht nur vertikal nach unten abzusenken, sondern auch seitlich, gewissermaßen in Richtung der nicht mehr vorhandenen Losrolle 4 zu bewegen. Hierbei versteht es sich, dass die seitliche Bewegung vor der vertikalen Bewegung stattfinden muss, da ansonsten die Festrolle 3 wieder in ihren Auflagern abgelegt wird. Das sich so ergebende Vorgehen ist den 6m bis 6p entnehmbar.
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Nachdem die Festrolle 3 mittels des Hebezeugs 46 entsprechend bewegt wurde, wird sie ebenso wie zuvor die Losrolle 4 mittels des Transportfahrzeugs 45 entlang der Schienen 47 abtransportiert und das Demontageverfahren somit abgeschlossen. Die spätere Montage anderer, neuer Rollen oder derselben Rollen 3, 4 nach deren Ertüchtigung erfolgt vorzugsweise analog zur Demontage, dann jedoch in umgekehrter Reihenfolge.
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Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen Merkmale der Rollenpresse und des Demontageverfahrens grundsätzlich unabhängig voneinander verwirklicht werden können, sofern dies technisch möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rollenpresse
- 2
- Tragkonstruktion
- 3
- (Fest-)Rolle
- 4
- (Los-)Rolle
- 5
- Anpresseinrichtung
- 6
- Drehachse
- 7
- Drehachse
- 8
- Mahlspalt
- 9
- Schwenkeinrichtung
- 10
- Schwenkeinrichtung
- 11
- Lagerstelle
- 12
- Angriffsstelle
- 13
- Schwenkachse
- 14
- Unteres Ende einer Schwenkeinrichtung
- 15
- Unteres Ende der Losrolle
- 16
- Freiraum
- 17
- Höhe
- 18
- Hebelarm
- 19
- Hebelarm
- 20
- Mittellinie
- 21
- Ende
- 22
- Ende
- 23
- Höhe
- 24
- Knickstelle
- 25
- Halbrahmen
- 26
- Halbrahmen
- 27
- Stütze
- 28
- Riegel
- 29
- Wirkungslinie
- 30
- Resultierende
- 31
- Biegesteife Ecke
- 32
- Wirkungslinie
- 33
- Verbindungslinie
- 34
- Schwenklager
- 35
- Wirkungslinie
- 36
- Resultierende
- 37
- Lagerstelle
- 38
- Wellenstummel
- 39
- Halbraum
- 40
- Vertikalebene
- 41
- Wirkungslinienschnittpunkt
- 42
- Anschlussstelle
- 43
- Lagerfläche
- 44
- Auflagefläche
- 45
- Transportfahrzeug
- 46
- Hebezeug
- 47
- Schiene
- 48
- Transportebene
- 49
- Längsachse
- 50
- Breite (Transportfahrzeug)
- 51
- Breite (Hebezeug)
- 52
- Gelenklager
- 53
- Einfülltrichter
- 54
- Pressengehäuse
- 55
- Hubkolben
- 56
- Rollenlager
- 57
- Aussteifungsrippe
- α
- Knickwinkel
- β
- Winkel
