DE102019210047B3 - Vertical roller mill - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vertikal-Rollenmühle mit einem um eine Rotationsachse drehbar gelagerten, angetriebenen Teller (1) zum Transport von Mahlgut (2), einer Aufgabeeinrichtung zur Aufgabe des Mahlguts (2) auf den Teller (1), und mindestens einer Rolle (3), wobei die Rolle (3) mit dem Teller (1) einen Mahlspalt (4) ausbildet, wobei das Mahlgut (2) auf dem Teller (1) ein Mahlbett (5) bildet, welches dem Mahlspalt (4) durch eine Rotation des Tellers (1) zuführbar ist, wobei in Transportrichtung des Mahlbetts (5) vor dem Mahlspalt (4) ein Einbau (6) zur Entlüftung und Verdichtung des Mahlbetts (5) und zur Vergleichmäßigung einer Höhe des dem Mahlspalt (4) zugeführten Mahlbetts (5) vorgesehen ist, wobei der Einbau (6) ein Verdichtungselement (7) aufweist, dessen Abstand von der der Rolle (3) zugewandten Oberfläche (8) des Tellers (1) variabel ist. Um eine Vertikal-Rollenmühle zur Verfügung zu stellen, bei der trotz sich ändernder Eigenschaften des Mahlguts ein möglichst konstanter Betrieb der Mühle mit einem gleichmäßigen und gut auf die Mahlung im Mahlspalt vorbereiteten Mahlbett gewährleistet ist, wird vorgeschlagen, dass die Vertikal-Rollenmühle aufweist- mindestens eine Messeinrichtung (9) zur Messung von auf den Einbau (6) einwirkenden Kräften,- eine Steuer- und Regeleinrichtung (10) zur Auswertung von Messsignalen der Messeinrichtung (9) und zur Erzeugung eines Stellsignals zur aktiven Verstellung des Abstands des Verdichtungselements (7) von der der Rolle (3) zugewandten Oberfläche (8) des Tellers (1) in Abhängigkeit von den Messsignalen der Messeinrichtung (9)- eine Stelleinrichtung (11), durch die der Abstand des Verdichtungselements (7) von der der Rolle (3) zugewandten Oberfläche (8) des Tellers (1) in Abhängigkeit von dem Stellsignal der Steuer- und Regeleinrichtung (10) verstellbar ist.The present invention relates to a vertical roller mill with a driven plate (1) rotatably mounted about an axis of rotation for transporting regrind (2), a feeding device for feeding the regrind (2) onto the plate (1), and at least one roller ( 3), the roller (3) with the plate (1) forming a grinding gap (4), the material to be ground (2) on the plate (1) forming a grinding bed (5) which the grinding gap (4) by rotation of the plate (1) can be fed, an installation (6) for venting and compressing the grinding bed (5) and for evening out a height of the grinding bed (4) fed to the grinding gap (4) in front of the grinding gap (4) in the transport direction of the grinding bed (5). 5) is provided, the installation (6) having a compression element (7), the distance from which the roller (3) facing the surface (8) of the plate (1) is variable. In order to provide a vertical roller mill in which, despite changing properties of the regrind, the most constant possible operation of the mill with a uniform and well-prepared grinding bed for the grinding in the grinding gap is proposed, it is proposed that the vertical roller mill has - at least a measuring device (9) for measuring forces acting on the installation (6), - a control and regulating device (10) for evaluating measuring signals from the measuring device (9) and for generating an actuating signal for actively adjusting the distance of the compression element (7) from the surface (8) of the plate (1) facing the roller (3) as a function of the measurement signals of the measuring device (9) - an adjusting device (11) by means of which the distance of the compression element (7) from that of the roller (3) facing surface (8) of the plate (1) depending on the control signal of the control and regulating device (10) is adjustable.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vertikal-Rollenmühle gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.The invention relates to a vertical roller mill according to the preamble of
In einer Vertikal-Rollenmühle wird das Mahlgut im Mahlspalt zwischen der (Mahl)Rolle und dem (Mahl)Teller beansprucht und zerkleinert. Das Mahlgut setzt sich aus dem Aufgabegut und dem teils deutlich feineren Umlaufgut (Sichtergrieße und externer Umlauf) zusammen. Das Mahlgut wird durch die Drehbewegung des Mahltellers mit hoher Geschwindigkeit dem Mahlspalt zugeführt und dann im Mahlspalt zerkleinert. Der Zustand des Mahlbetts beeinflusst entscheidend den Zerkleinerungsprozess zwischen Rolle und Mahlbahn. Zeitlich variierende Materialanhäufungen vor der Rolle (Bugwellen) wirken sich negativ auf die Mahlkrafteinleitung und Druckbeanspruchung aus.In a vertical roller mill, the ground material in the grinding gap between the (grinding) roller and the (grinding) plate is stressed and crushed. The regrind consists of the feed material and the sometimes much finer circulating material (classifier and external circulation). The ground material is fed into the grinding gap at high speed by the rotating movement of the grinding plate and then comminuted in the grinding gap. The condition of the grinding bed has a decisive influence on the shredding process between the roller and the grinding track. Time-varying material accumulations in front of the roll (bow waves) have a negative impact on the introduction of grinding force and compressive stress.
Aus der
Nachteilig an der bekannten Vertikal-Rollenmühle ist daher, dass die Wirkung des Einbaus nicht flexibel an sich ändernde Betriebsverhältnisse der Mühle und insbesondere sich ändernde Verhältnisse in Bezug auf das Mahlgut angepasst werden kann, denn bei der bekannten Vorrichtung wird die Anpresskraft des Verdichtungselements durch das Gewicht anfangs einmalig festgelegt und kann bei sich während des Betriebs der Mühle ändernder Mahlgutzusammensetzung nicht schnell und bedarfsgerecht angepasst werden.A disadvantage of the known vertical roller mill is therefore that the effect of the installation cannot be flexibly adapted to changing operating conditions of the mill and in particular changing conditions with respect to the regrind, because in the known device the contact pressure of the compression element is influenced by the weight initially set once and cannot be adjusted quickly and as required if the grist composition changes during operation of the mill.
Im Betrieb der Mühle verändern sich die Materialeigenschaften (z.B. Partikelgrößenzusammensetzung, ...) des Mahlguts auf dem Mahlteller und der Mahlbahn ständig. Trotz der sich ändernden Eigenschaften des Mahlguts soll ein möglichst gleichmäßiger und optimierter Mühlenbetrieb gewährleistet werden.During the operation of the mill, the material properties (e.g. particle size composition, ...) of the material to be ground on the grinding plate and the grinding track change constantly. Despite the changing properties of the regrind, mill operation should be as uniform and optimized as possible.
Nachteilig an der aus der
Aufgabe der Erfindung ist es eine Vertikal-Rollenmühle zur Verfügung zu stellen, bei der trotz sich ändernder Eigenschaften des Mahlguts ein möglichst konstanter Betrieb der Mühle mit einem gleichmäßigen und gut auf die Mahlung im Mahlspalt vorbereiteten Mahlbett gewährleistet ist.The object of the invention is to provide a vertical roller mill which, in spite of changing properties of the ground material, ensures that the mill operates as constantly as possible with a uniform and well-prepared grinding bed for grinding in the grinding gap.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vertikal-Rollenmühle mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.This object is achieved by a vertical roller mill with the features of
Aufgabe der Erfindung ist es auch ein Verfahren zum optimierten Betrieb einer Vertikal-Rollenmühle anzugeben.The object of the invention is also to provide a method for the optimized operation of a vertical roller mill.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Vertikal-Rollenmühle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.With regard to the method, the object is achieved by a method for operating a vertical roller mill with the features of patent claim 15.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vertikal-Rollenmühle mindestens eine Messeinrichtung zur Messung von auf den Einbau einwirkenden Kräften, eine Steuer-und Regeleinrichtung zur Auswertung von Messsignalen der Messeinrichtung und zur Erzeugung eines Stellsignals zur aktiven Verstellung des Abstands des Verdichtungselements von der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (nachfolgend auch als „Mahlbahn“ bezeichnet) in Abhängigkeit von den Messsignalen der Messeinrichtung und eine Stelleinrichtung aufweist, durch die der Abstand des Verdichtungselements von der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers in Abhängigkeit von dem Stellsignal der Steuer- und Regeleinrichtung verstellbar ist. Das Messen der auf den Einbau tatsächlich einwirkenden Kräfte liefert in Echtzeit Informationen über sich ändernde Materialeigenschaften des Mahlguts wie z.B. Änderungen in der Partikelgrößenzusammensetzung, der maximalen Partikelgröße, des Anteils an besonders feinen Partikeln, der Partikelform, der Schüttdichte, der Materialfeuchte, der Zusammensetzung der Aufgabemischung und des Anteils von Umlaufmaterial im aufgegebenen Mahlgut. Aus einer Änderung der Messsignale der Messeinrichtung lässt sich ableiten, wie das Verdichtungselement des Einbaus geregelt werden muss, um auf die geänderten Materialeigenschaften des Mahlguts so zu reagieren, dass ein in Bezug auf bestimmte Betriebsparameter optimierter Mühlenbetrieb erreicht wird.According to the invention, it is provided that the vertical roller mill has at least one measuring device for measuring forces acting on the installation, a control and regulating device for evaluating measuring signals from the measuring device and for generating an actuating signal for actively adjusting the distance of the compression element from the surface facing the roll of the plate (hereinafter also referred to as “grinding path”) depending on the measurement signals of the measuring device and an adjusting device by means of which the distance of the compression element from the surface of the plate facing the roller can be adjusted depending on the positioning signal of the control and regulating device. The measurement of the forces actually acting on the installation provides real-time information on changing material properties of the regrind, such as changes in the particle size composition, the maximum particle size, the proportion of particularly fine particles, the particle shape, the bulk density, the material moisture, the composition of the feed mixture and the proportion of circulating material in the regrind. A change in the measurement signals of the measuring device can be used to derive how the compression element of the installation has to be regulated in order to reflect the changed material properties reacting the ground material in such a way that an optimized mill operation is achieved with regard to certain operating parameters.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass der Abstand des Verdichtungselements vor der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (also von der so genannten „Mahlbahn“) eine entscheidende Einflussgröße für eine bei dem Betrieb der Mühle erreichbare Energieeinsparung ist. Die erfindungsgemäß vorgesehene aktive Höhenverstellung des Verdichtungselements relativ zu dem Teller respektive der Mahlbahn ermöglicht es, auf veränderte Prozessbedingungen (Umlauf, Partikelgröße, Materialfeuchte, Verschleiß...) zu reagieren. Die Messung der auf den Einbau einwirkenden Kräfte und Belastungen kann zum Beispiel durch Dehnungsmessstreifen, Kraftmessgeräte und Piezokraftaufnehmer erreicht werden. Diese Messgeräte oder Sensoren können im Bedarfsfall durch ein Fluid gekühlt werden. Sie können zum Beispiel in einem geschützten Innenraum des Einbaus installiert werden. Auch eine Anbringung an der Außenseite des Mühlengehäuses ist denkbar.According to the invention, it was recognized that the distance of the compaction element in front of the surface of the plate facing the roller (that is, from the so-called “grinding path”) is a decisive influencing variable for energy savings that can be achieved during operation of the mill. The active height adjustment of the compression element relative to the plate or the grinding track provided according to the invention makes it possible to react to changed process conditions (circulation, particle size, material moisture, wear ...). The measurement of the forces and loads acting on the installation can be achieved, for example, using strain gauges, force measuring devices and piezo force transducers. If necessary, these measuring devices or sensors can be cooled by a fluid. For example, they can be installed in a protected interior of the installation. Attachment to the outside of the mill housing is also conceivable.
Erfindungsgemäß werden die Messsignale der Messeinrichtung einer Steuer- und Regeleinrichtung zugeführt, welche eine Auswertung der Messsignale vornimmt und ein Stellsignal zur aktiven Verstellung des Abstands des Verdichtungselements von der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (also der Mahlbahn) in Abhängigkeit von den Messsignalen der Messeinrichtung erzeugt. Beispielsweise wird der Abstand des Verdichtungselements zur Mahlbahn über das Stellsignal verringert und gleichzeitig wird sichergestellt, dass die auf den Einbau einwirkenden Kräfte einen vorgegebenen Belastungsgrenzwert nicht überschreiten. In Abhängigkeit weiterer Messsignale, wie z.B. Dehnungs- oder Beschleunigungssensoren zur Überwachung der allgemeinen Maschinenbelastung, der Leistungsaufnahme der Mahlanlage zur Bewertung des Energieverbrauchs und der Mahlbetthöhe zur Bewertung der Zerkleinerung wird ein modelbasierter Sollwert generiert und damit das Stellsignal aktiv angepasst.According to the invention, the measurement signals of the measurement device are fed to a control and regulating device, which carries out an evaluation of the measurement signals and generates an actuating signal for the active adjustment of the distance of the compression element from the surface of the plate (i.e. the grinding path) facing the roll depending on the measurement signals of the measurement device . For example, the distance between the compression element and the grinding track is reduced via the control signal and at the same time it is ensured that the forces acting on the installation do not exceed a predetermined load limit. Depending on other measurement signals, e.g. Strain or acceleration sensors for monitoring the general machine load, the power consumption of the grinding system for evaluating the energy consumption and the height of the grinding bed for evaluating the size reduction, a model-based setpoint is generated and the control signal is thus actively adjusted.
Das von der Steuer- und Regeleinrichtung erzeugte Stellsignal wird einer Stelleinrichtung zugeführt. Durch die Stelleinrichtung wird der Abstand des Verdichtungselements von der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (also der Mahlbahn) in Abhängigkeit von dem Stellsignal der Steuer- und Regeleinrichtung verstellt. Die Stelleinrichtung kann unterschiedlich ausgestaltet sein, je nachdem, wie der Einbau bzw. das Verdichtungselement ausgestaltet ist und welche Stellbewegung ausgeführt werden soll, um den Abstand des Verdichtungselements von der Mahlbahn zu verändern. So können z.B. translatorische Bewegungen oder auch rotatorische Bewegungen genutzt werden, um die gewünschte Stellbewegung des Verdichtungselements auszuführen. Nachstehend werden unterschiedliche erfindungsgemäße Ausführungsformen des Einbaus und des Verdichtungselements beschrieben, für die dann auch entsprechend angepasste Stelleinrichtungen vorgesehen sind.The control signal generated by the control and regulating device is fed to an actuating device. The actuating device adjusts the distance of the compression element from the surface of the plate (ie the grinding path) facing the roller as a function of the actuating signal of the control and regulating device. The actuating device can be designed differently, depending on how the installation or the compression element is designed and which actuating movement is to be carried out in order to change the distance of the compression element from the grinding track. For example, translatory movements or rotary movements can be used to carry out the desired actuating movement of the compression element. Different embodiments of the installation and of the compression element according to the invention are described below, for which appropriately adapted adjusting devices are then also provided.
Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Vertikal-Rollenmühle ist vorgesehen, dass der Abstand des Verdichtungselements von der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (also der Mahlbahn) so geregelt wird, dass ein für den Betrieb der Mühle relevanter Betriebsparameter einen optimierten Wert annimmt. Die erfindungsgemäße Messung der auf den Einbau einwirkenden Kräfte und Belastungen ist eine Voraussetzung, um eine aktive Anpassung des Abstands zwischen Einbau und Mahlbahn vornehmen zu können. Es ist anzunehmen, dass je tiefer das Verdichtungselement in das dem Mahlspalt zugeführte Mahlgut hineinragt, desto höher sind die auftretenden Kräfte und Belastungen. Gleichzeitig wird sich aber auch eine stärkere Materialverdichtung bzw. Materialentlüftung einstellen, wodurch sich eine effizientere Mahlung mit geringerem Energieverbrauch und ggf. höheren Durchsätzen (d.h. höherer Produktionsmenge) erreichen lässt. Es ist zu erwarten, dass es ein Optimum für die Höheneinstellung des Verdichtungselements (d.h. die Einstellung des Abstands des Verdichtungselements von der Mahlbahn) gibt, weil beispielsweise eine zu geringe Mahlbetthöhe (d.h. eine zu große Verdichtung des Mahlguts) zu einer Laufunruhe (erhöhte Vibrationen) der Mühle und damit ansteigenden Maschinenbelastungen führen kann.With regard to the method according to the invention for operating a vertical roller mill, it is provided that the distance of the compacting element from the surface of the plate (ie the grinding path) facing the roller is regulated in such a way that an operating parameter relevant to the operation of the mill assumes an optimized value. The measurement according to the invention of the forces and loads acting on the installation is a prerequisite for being able to actively adjust the distance between the installation and the grinding track. It can be assumed that the deeper the compression element protrudes into the regrind fed to the grinding gap, the higher the forces and loads that occur. At the same time, however, there will also be more material compression or material ventilation, which will enable more efficient grinding with lower energy consumption and possibly higher throughputs (i.e. higher production volumes). It is to be expected that there is an optimum for the height adjustment of the compaction element (ie the adjustment of the distance of the compaction element from the grinding track) because, for example, an insufficient grinding bed height (ie an excessive compaction of the material to be ground) leads to uneven running (increased vibrations) the mill and thus increasing machine loads.
Die in der Mühle auftretenden Maschinenbelastungen (Vibrationen, Beschleunigungen, Dehnungen, Drehmomente) werden im Regelfall aufgezeichnet. Diese gemessenen Maschinenbelastungen der Mühle können in Verbindung mit der Höhenverstellung des Einbaus bzw. des Verdichtungselements für das erfindungsgemäße, neue Regelungskonzept der Mühle verwendet werden. In Verbindung mit bereits vorhandenen Prozesssignalen, welche die Maschinenbelastung beschreiben, ermöglicht der erfindungsgemäße Einbau ein neues Regelungskonzept bzw. eine Erweiterung von bestehenden Regelungskonzepten für Vertikal-Rollenmühlen, wodurch das Mahlbett aktiv vorbereitet und der Mahlprozess hinsichtlich Durchsatz, Energie- und Wasserverbrauch verbessert wird.The machine loads occurring in the mill (vibrations, accelerations, strains, torques) are generally recorded. These measured machine loads of the mill can be used in conjunction with the height adjustment of the installation or of the compression element for the new control concept of the mill according to the invention. In connection with existing process signals that describe the machine load, the installation according to the invention enables a new control concept or an expansion of existing control concepts for vertical roller mills, whereby the grinding bed is actively prepared and the grinding process is improved in terms of throughput, energy and water consumption.
So kann zum Beispiel in einem möglichen erfindungsgemäßen Regelungskonzept die Kraftmessung am Einbau genutzt werden, um den Abstand des Verdichtungselements zur Mahlbahn soweit zu reduzieren, bis eine signifikante Reduzierung der Leistungsaufnahme am Mühlenantrieb erreicht wurde. Hierbei soll der spezifische Energieverbrauch (d.h. die Antriebsleistung bezogen auf die Produktmenge) der Mühle minimiert werden. Gleichzeitig steigen die auf den Einbau wirkenden Kräfte an und die Maschinenbelastungen (z.B. Vibrationen) nehmen zu. Das erfindungsgemäße Regelungskonzept hat nun die Aufgabe, diese Belastungen unterhalb definierter Grenzwerte zu stabilisieren und gleichzeitig den Energieverbrauch zu minimieren.For example, in a possible control concept according to the invention, the force measurement on the installation can be used to reduce the distance between the compression element and the grinding track until a significant reduction in the power consumption at the mill drive has been achieved. The specific energy consumption (ie the drive power based on the Product quantity) of the mill can be minimized. At the same time, the forces acting on the installation increase and the machine loads (eg vibrations) increase. The control concept according to the invention now has the task of stabilizing these loads below defined limit values and at the same time minimizing the energy consumption.
Anstelle des Energieverbrauchs sind auch andere für den Betrieb der Mühle relevante Betriebsparameter denkbar, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Regelungskonzeptes einen optimierten Wert annehmen sollen. So kann das Regelungskonzept z.B. auch darauf ausgerichtet sein, eine Minimierung der Prozesswassermenge (d.h. der Menge des auf das Mahlgut aufgespritzten Prozesswassers) oder eine Maximierung der Produktionsmenge der Mühle zu erreichen.Instead of energy consumption, other operating parameters relevant to the operation of the mill are also conceivable, which should assume an optimized value in the context of the control concept according to the invention. For example, the control concept also be aimed at minimizing the amount of process water (i.e. the amount of process water sprayed onto the millbase) or maximizing the amount of mill produced.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der Einbau einen in Transportrichtung des Mahlbetts vor dem Mahlspalt angeordneten Tragarm auf, wobei der Tragarm das Verdichtungselement trägt. Es sind unterschiedliche Anordnungen des Verdichtungselements an dem Tragarm denkbar. So kann das Verdichtungselement relativ zu dem Tragarm bewegbar angeordnet sein, oder das Verdichtungselement kann starr mit dem Tragarm verbunden sein. Ist das Verdichtungselement relativ zu dem Tragarm bewegbar angeordnet, so kann die Verstelleinrichtung so ausgebildet sein, dass sie eine Verstellbewegung des Verdichtungselements relativ zu dem Tragarm bewirkt, d.h. der Tragarm kann ortsfest ausgebildet (z.B. fest mit dem Mühlengehäuse verbunden) sein, und lediglich das Verdichtungselement führt die Verstellbewegung aus, um dessen Abstand von der Mahlbahn zu verändern. Ist das Verdichtungselement starr mit dem Tragarm verbunden (beispielsweise mit dem Tragarm verschweißt, verschraubt oder vernietet), so kann die Stelleinrichtung so ausgebildet sein, dass der gesamte Tragarm mitsamt dem Verdichtungselement relativ zu der Mahlbahn verstellt wird, so dass sich dadurch der Abstand des Verdichtungselements von der Mahlbahn verändert. In beiden Fällen können die Stelleinrichtungen außerhalb des Mühlengehäuses angeordnet sein, so dass sie von den rauhen Betriebsbedingungen im Innenraum der Mühle nicht beeinträchtigt werden.According to one embodiment of the invention, the installation has a support arm arranged in front of the grinding gap in the transport direction of the grinding bed, the support arm carrying the compression element. Different arrangements of the compression element on the support arm are conceivable. For example, the compression element can be arranged such that it can move relative to the support arm, or the compression element can be rigidly connected to the support arm. If the compression element is arranged to be movable relative to the support arm, the adjustment device can be designed such that it effects an adjustment movement of the compression element relative to the support arm, i.e. the support arm can be stationary (e.g. firmly connected to the mill housing), and only the compression element carries out the adjustment movement in order to change its distance from the grinding track. If the compression element is rigidly connected to the support arm (for example welded, screwed or riveted to the support arm), the actuating device can be designed such that the entire support arm together with the compression element is adjusted relative to the grinding path, so that the distance of the compression element is thereby changed changed by the grinding track. In both cases, the actuating devices can be arranged outside the mill housing so that they are not affected by the rough operating conditions in the interior of the mill.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der Tragarm einen hohlen Innenraum auf, wobei Sensoren der Messeinrichtung zur Messung von auf den Einbau einwirkenden Kräften in dem hohlen Innenraum angeordnet sind. Dadurch sind die Sensoren geschützt vor Einflüssen aus dem Innenraum der Mühle (z.B. durch Staub, mechanische Beanspruchung durch das Mahlgut, Prozesswasser, etc.) angeordnet, was die Gefahr von Funktionsausfällen oder Messungenauigkeiten der Sensoren erheblich reduziert. Die Sensoren für die Messeinrichtung können z.B. als Dehnungsmesstreifen, Kraftmessgeräte oder Piezokraftaufnehmer ausgestaltet sein. Durch den hohlen Innenraum des Tragarms können Anschluss- und Signalkabel von außerhalb des Mühlengehäuses an die Sensoren herangeführt werden. Ebenso können die erforderlichen Kabel zur Übermittelung der Messwerte einfach und verschleißsicher von den Sensoren nach außen zu einer außerhalb des Mühlengehäuses angeordneten Steuer- und Regeleinrichtung geführt werden.According to one embodiment of the invention, the support arm has a hollow interior, sensors of the measuring device for measuring forces acting on the installation being arranged in the hollow interior. As a result, the sensors are protected against influences from the interior of the mill (e.g. due to dust, mechanical stress from the regrind, process water, etc.), which significantly reduces the risk of malfunctions or measurement inaccuracies of the sensors. The sensors for the measuring device can e.g. be designed as strain gauges, force measuring devices or piezo force transducers. Through the hollow interior of the support arm, connection and signal cables can be routed to the sensors from outside the mill housing. Likewise, the cables required for transmitting the measured values can be routed easily and wear-resistant from the sensors to the outside to a control and regulating device arranged outside the mill housing.
Darüber hinaus können in dem Hohlraum des Tragarms weitere Sensoren installiert werden, die andere Aufgaben haben als die Messung der auf den Einbau einwirkenden Kräfte. So können in dem hohlen Innenraum des Tragarms etwa Sensoren zur Metalldetektion angeordnet werden, mit denen metallische Fremdkörper in dem Mahlgut wie z.B. Muttern, Schrauben, Baggerzähne detektiert werden können. Werden derartige Fremdkörper rechtzeitig detektiert, so kann die Mahlanlage gezielt heruntergefahren und somit vor Schäden bewahrt werden. Dies trägt zu einer Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit und zu einer Reduzierung von Ausfallzeiten der Mahlanlage bei. Außerdem können in dem hohlen Innenraum des Tragarms Sensoren angeordnet sein, mit denen der Verschleißzustand der Rolle oder Schäden an der Rollenoberfläche detektiert werden können. Solche Sensoren können z.B. als Ultraschallsensoren ausgebildet sein, mit denen die Oberfläche der Rolle abgetastet wird, welcher der Tragarm zugeordnet ist.In addition, other sensors can be installed in the cavity of the support arm, which have other tasks than the measurement of the forces acting on the installation. For example, sensors for metal detection can be arranged in the hollow interior of the support arm with which metallic foreign bodies in the regrind, e.g. Nuts, bolts, excavator teeth can be detected. If foreign objects of this type are detected in good time, the grinding system can be shut down in a targeted manner and thus prevented from being damaged. This contributes to an increase in plant availability and a reduction in downtime of the grinding plant. In addition, sensors can be arranged in the hollow interior of the support arm, with which sensors the state of wear of the roller or damage to the roller surface can be detected. Such sensors can e.g. be designed as ultrasonic sensors with which the surface of the roller to which the support arm is assigned is scanned.
Neben Messsensoren können in dem hohlen Innenraum des Tragarms auch die Wassereinspritzdüsen angeordnet werden, mit denen das Prozesswasser auf das Mahlgut vor dem Mahlspalt aufgespritzt wird. Die Zuleitungen für das Prozesswasser zu den Düsen kann dann ebenfalls in dem hohlen Innenraum des Tragarms verlegt werden. Dann muss der Wasserstrahl durch die Wand des hohlen Tragarms hindurchgeführt werden, z.B. indem die Spritzdüsen in Durchbrüche oder Bohrungen der Tragarmwand eingesetzt (z.B. eingeschraubt) sind. Auf diese Weise sind die Wasserleitungen und die Düsen für das Prozesswasser geschützt vor Einflüssen aus dem Innenraum der Mühle angeordnet.In addition to measuring sensors, the water injection nozzles with which the process water is sprayed onto the material in front of the grinding gap can also be arranged in the hollow interior of the support arm. The supply lines for the process water to the nozzles can then also be laid in the hollow interior of the support arm. Then the water jet has to be passed through the wall of the hollow support arm, e.g. by inserting the spray nozzles into openings or bores in the support arm wall (e.g. screwed in). In this way, the water pipes and the nozzles for the process water are arranged protected from influences from the interior of the mill.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Verdichtungselement als Verdichtungsplatte ausgebildet, die relativ zu dem Tragarm bewegbar angeordnet ist, wobei die Stelleinrichtung als Antrieb ausgebildet ist, durch den die Position der Verdichtungsplatte relativ zu dem Tragarm verstellbar ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein weiteres Element, das geschützt in dem hohlen Innenraum des Tragarms angeordnet werden kann, ein Verstellgetriebe, mit dem das Verdichtungselement relativ zu dem Tragarm bewegt werden kann zur Ausübung der erfindungsgemäßen aktiven Verstellbewegung. Hierzu kann sich durch den hohlen Innenraum des Tragarms z.B. eine Antriebswelle erstrecken, an der Ritzel angebracht sind, die mit Verzahnungen zusammenwirken, die ihrerseits an dem Verdichtungselement angebracht sind. Aber auch andere Ausgestaltungen des Verstellgetriebes für die Verstellung des Verdichtungselements sind denkbar. Der Antriebsmotor zum Antreiben des Verstellgetriebes kann dabei außerhalb des Tragarms und auch außerhalb des Mühleninnenraums angeordnet sein. Beispielsweise kann der Antriebsmotor außen an der Gehäusewand der Mühle angeordnet sein.According to one embodiment of the invention, the compression element is designed as a compression plate which is arranged to be movable relative to the support arm, the actuating device being designed as a drive by means of which the position of the compression plate can be adjusted relative to the support arm. In this embodiment, a further element, which can be arranged in a protected manner in the hollow interior of the support arm, is an adjustment gear with which the compression element can be moved relative to the support arm in order to carry out the active adjustment movement according to the invention. This can be done through the hollow interior of the Support arms extend, for example, a drive shaft, on which pinions are attached, which interact with toothings, which in turn are attached to the compression element. However, other configurations of the adjusting mechanism for adjusting the compression element are also conceivable. The drive motor for driving the adjustment gear can be arranged outside the support arm and also outside the interior of the mill. For example, the drive motor can be arranged on the outside of the housing wall of the mill.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist die Stelleinrichtung eine Antriebseinheit auf, mit der der Tragarm relativ zu dem Teller derart bewegbar ist, dass sich der Abstand einer Mittelachse des Tragarms zu der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (d.h. zu der Mahlbahn) verändert. Bei dieser Ausführungsform kann auf eine Bewegbarkeit des Verdichtungselements relativ zu dem Tragarm verzichtet werden. Beispielsweise kann das Verdichtungselement als Verdichtungsplatte ausgebildet sein, die starr mit dem Tragarm verbunden ist. Eine besonders robuste starre Verbindung zwischen Tragarm und Verdichtungsplatte erhält man, wenn die Verdichtungsplatte mit dem Tragarm verschweißt wird. Die Veränderung des Abstands des Verdichtungselements von der Mahlbahn erfolgt dann dadurch, dass der Abstand des Tragarms mitsamt dem Verdichtungselement verändert wird. Hierzu kann die Antriebseinheit außen an der Gehäusewand der Mühle angeordnet sein. Die Antriebseinheit kann z.B. einen mechanischen Spindelantrieb aufweisen, mit dem der Tragarm relativ zu der Gehäusewand und dem Teller der Mühle verstellt wird. Alternativ kann auch ein Hydrauliksystem zur Verstellung des Tragarms vorgesehen sein.According to one embodiment of the invention, the adjusting device has a drive unit with which the support arm can be moved relative to the plate in such a way that the distance of a central axis of the support arm to the surface of the plate facing the roller (i.e. to the grinding path) changes. In this embodiment, mobility of the compression element relative to the support arm can be dispensed with. For example, the compression element can be designed as a compression plate which is rigidly connected to the support arm. A particularly robust, rigid connection between the support arm and the compression plate is obtained when the compression plate is welded to the support arm. The change in the distance of the compaction element from the grinding path then takes place in that the distance of the support arm together with the compaction element is changed. For this purpose, the drive unit can be arranged on the outside of the housing wall of the mill. The drive unit can e.g. have a mechanical spindle drive with which the support arm is adjusted relative to the housing wall and the plate of the mill. Alternatively, a hydraulic system for adjusting the support arm can also be provided.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind der Tragarm als drehbar gelagerte Welle und das Verdichtungselement als Verdichtungsrohr ausgebildet, wobei die Welle exzentrisch in dem Verdichtungsrohr angeordnet und mit diesem drehfest verbunden ist, wobei durch eine Verdrehung der Welle mittels der Stelleinrichtung der Abstand einer äußeren Mantelfläche des Verdichtungsrohrs von der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (also der Mahlbahn) verstellbar ist. Durch die exzentrische Anordnung der Welle in dem Verdichtungsrohr, d.h. durch den Abstand zwischen der Mittelachse der Welle von der Mittelachse des Verdichtungsrohrs, führt eine Verdrehung der Welle zu einer Veränderung des Abstands zwischen der äußeren Mantelfläche des Verdichtungsrohrs und der auf der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers angeordneten Mahlbahn. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist daher die die Verstellung bewirkende Bewegung des Verdichtungselements eine Drehbewegung, nämlich die Verdrehung der Welle, auf der das Verdichtungsrohr exzentrisch gelagert ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann ein die Verdrehbewegung auf die Welle übertragende Drehantrieb außen an der Gehäusewand der Mühle angeordnet sein.According to one embodiment of the invention, the support arm is designed as a rotatably mounted shaft and the compression element as a compression tube, the shaft being arranged eccentrically in the compression tube and connected to it in a rotationally fixed manner, the distance of an outer circumferential surface of the compression tube being turned by means of the adjusting device can be adjusted from the surface of the plate (ie the grinding track) facing the roller. Due to the eccentric arrangement of the shaft in the compression tube, i.e. due to the distance between the central axis of the shaft from the central axis of the compression tube, rotation of the shaft leads to a change in the distance between the outer circumferential surface of the compression tube and the grinding path arranged on the surface of the plate facing the roller. In this embodiment of the invention, the movement of the compression element causing the adjustment is therefore a rotary movement, namely the rotation of the shaft on which the compression tube is mounted eccentrically. In this embodiment too, a rotary drive transmitting the rotational movement to the shaft can be arranged on the outside of the housing wall of the mill.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Verdichtungselement als einteilige Verdichtungsplatte ausgebildet. Die Verdichtungsplatte erstreckt sich in einer Ebene, wobei diese Ebene mit einer senkrecht auf der Oberfläche des Tellers stehenden Bezugsebene, in der sich eine Mittellängsachse des Tragarms erstreckt, einen Winkel kleiner 90° einschließt. Durch diesen Winkel kann beeinflusst werden, welcher Anteil an dem herantransportierten Mahlgut zur Seite wegtransportiert wird Die Verdichtungsplatte kann zusätzlich um einen weiteren Winkel zum Tragarm hin oder vom Tragarm weg verkippt angeordnet sein.According to one embodiment of the invention, the compression element is designed as a one-piece compression plate. The compression plate extends in one plane, this plane enclosing an angle of less than 90 ° with a reference plane which is perpendicular to the surface of the plate and in which a central longitudinal axis of the support arm extends. This angle can be used to influence which portion of the regrind transported to the side is transported away. The compaction plate can additionally be arranged tilted by a further angle towards the support arm or away from the support arm.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Verdichtungselement als Verdichtungsplatte ausgebildet, wobei die Verdichtungsplatte in ihrer Erstreckungsrichtung quer zum Mahlbett in mindestens zwei Teile unterteilt ist, wobei die zueinander benachbarten Teile der Verbindungsplatte sich in unterschiedlichen Ebenen erstrecken, wobei die Ebenen miteinander einen Winkel kleiner 180° einschließen. Die Spitze des Winkels weist dabei von der Rolle weg, d.h. gegen die Transportrichtung des Mahlguts.According to one embodiment of the invention, the compression element is designed as a compression plate, the compression plate being divided into at least two parts in its direction of extension transverse to the grinding bed, the adjacent parts of the connecting plate extending in different planes, the planes being at an angle of less than 180 ° lock in. The tip of the angle points away from the roll, i.e. against the transport direction of the regrind.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weisen die einzelnen Teile der Verdichtungsplatte in ihrer Erstreckungsrichtung quer zum Mahlbett unterschiedliche Längen auf.According to one embodiment of the invention, the individual parts of the compression plate have different lengths in their direction of extension transverse to the grinding bed.
Durch die Wahl der Größe des Winkels, den zwei zueinander benachbarte Teile der Verdichtungsplatte miteinander einschließen und/oder durch die Wahl der Länge des jeweiligen Teils der Verdichtungsplatte wird der Materialfluss des Mahlguts in Richtung Mahlspalt beeinflusst. Das Mahlgut wird durch die Verdichtungsplatte vorverdichtet und entlüftet. Je nach Wahl des Winkels kann das Mahlgut z.B. einerseits gezielt zurückgehalten und stärker vorverdichtet werden, oder ein größerer Anteil des Mahlguts kann andererseits, insbesondere wenn große Materialströme zu verarbeiten sind, bevorzugt radial nach außen in Richtung Düsenring geleitet werden, so dass dieser Teilstrom dem sogenannten externen Mahlgut-Umlauf (kurz: externer Umlauf) zugeführt wird. Durch eine Kombination von verschiedenen Anstellwinkeln über die Länge der Verdichtungsplatte ist es möglich, z.B. in Stauringnähe das Mahlgut direkt in den Düsenring zu leiten, während im Bereich der Mahlbahn der Winkel so gewählt wird, dass eine ideale Vordichtung erzielt und große Partikeln in das Mahlbett eingearbeitet werden. Die Anstellwinkel der Verdichtungsplatte bzw. der Verdichtungsplattenteile können dabei in Abhängigkeit vom Mahlgut (z.B. Zement, Hüttensand, Rohmaterial, ...) ausgeführt und optimiert werden. Die Form der Verdichtungsplatte kann dem Mahlspalt bzw. der Mahlbahnkontur angepasst werden.The material flow of the material to be ground in the direction of the grinding gap is influenced by the choice of the size of the angle which two mutually adjacent parts of the compression plate enclose with one another and / or by the choice of the length of the respective part of the compression plate. The ground material is pre-compressed and deaerated by the compression plate. Depending on the choice of the angle, the regrind can, for example, be specifically retained on the one hand and more pre-compressed, or a larger proportion of the regrind can, on the other hand, preferably directed radially outwards in the direction of the nozzle ring, especially if large material flows are to be processed, so that this partial flow is known as external regrind circulation (short: external circulation) is fed. A combination of different angles of attack along the length of the compaction plate makes it possible, for example, to guide the regrind directly into the nozzle ring near the storage ring, while the angle in the area of the grinding path is selected so that an ideal pre-seal is achieved and large particles are incorporated into the grinding bed become. The angle of attack of the compaction plate or parts of the compaction plate can be designed and optimized depending on the regrind (e.g. cement, blastfurnace slag, raw material, ...). The shape of the Compaction plate can be adapted to the grinding gap or the grinding path contour.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt der Winkel, welchen die Ebenen, in denen sich die Teile der Verdichtungsplatte erstrecken, miteinander einschließen, zwischen 90° und 180°, wobei die Ebenen zusätzlich um einen Winkel zum Tragarm hin oder vom Tragarm weg verkippt sind. Auch durch die Wahl dieses Kippwinkels kann der Mahlgutstrom respektive die Ausbildung des Mahlbetts gezielt beeinflusst werden, indem das Mahlgut weniger stark oder stärker durch die verkippte Verdichtungsplatte gestaut wird.According to one embodiment of the invention, the angle which the planes, in which the parts of the compression plate extend, enclose with one another, is between 90 ° and 180 °, the planes additionally being tilted by an angle toward or away from the support arm. The choice of this tilt angle can also influence the material flow or the formation of the grinding bed in a targeted manner by the material being accumulated less or more by the tilted compression plate.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Einspritzvorrichtung vorgesehen, mit der eine Flüssigkeit wie z.B. Wasser (auch als „Prozesswasser“ bezeichnet) in einem Bereich zwischen dem Einbau und dem Mahlspalt auf das Mahlbett aufgespritzt oder in Transportrichtung des Mahlguts gesehen in einem Bereich vor dem Einbau auf das Mahlgut aufgespritzt werden kann. Im Bereich zwischen dem Einbau und der Mahlrolle ergeben sich durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Einbaus neue Möglichkeiten zur Anordnung der Wassereinspritzung beziehungsweise zur vollständigen Integration der Wassereinspritzung in den Einbau. Dadurch, dass das Mahlbett vorverdichtet und über die Mahlbahnbreite eine gleichmäßigere Höhe aufweist, kann durch das gezieltere Einbringen von Wasser sowohl die Wassermenge als auch das Vibrationsniveau der Mahlanlage reduziert werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, in Mahlguttransportrichtung gesehen Wasser in den Bereich vor dem Einbau einzudüsen und durch die Pflugwirkung des Verdichtungselements in die tieferen Schichten des Mahlbetts einzuleiten, was eine weitere Stabilisierung des Mahlbetts zur Folge haben kann.According to one embodiment of the invention, an injection device is provided with which a liquid such as e.g. Water (also referred to as “process water”) can be sprayed onto the grinding bed in an area between the installation and the grinding gap or, viewed in the transport direction of the regrind, can be sprayed onto the regrind in an area before installation. In the area between the installation and the grinding roller, the inventive design of the installation opens up new possibilities for arranging the water injection or for completely integrating the water injection into the installation. Because the grinding bed is pre-compacted and has a more uniform height across the width of the grinding path, both the amount of water and the vibration level of the grinding system can be reduced by the more targeted introduction of water. There is also the option of injecting water into the area before installation, as seen in the regrind transport direction, and introducing it into the deeper layers of the milling bed due to the plowing action of the compaction element, which can result in further stabilization of the milling bed.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind Sensoren vorgesehen, mit denen die Rollen hinsichtlich Verschleißzustand und Schäden wie z.B. Materialausbrüchen überwacht werden oder mit denen unerwünschte Fremdobjekte im Mahlgut detektiert werden können, bevor sie in den Mahlspalt gelangen. Wird ein Femdkörper detektiert, so kann die Mahlanlage gezielt heruntergefahren und vor Schäden bewahrt werden. Auf diese Weise können Ausfallzeiten der Mühle verringert und die Standzeit der Mühle verlängert werden.According to one embodiment of the invention, sensors are provided with which the rollers with regard to the state of wear and damage such as e.g. Material breakouts are monitored or with which undesired foreign objects in the regrind can be detected before they reach the grinding gap. If a foreign body is detected, the grinding system can be shut down in a targeted manner and protected from damage. In this way, downtimes of the mill can be reduced and the service life of the mill can be extended.
Eine lange Standzeit des Einbaus kann sowohl durch konstruktive Maßnahmen als auch durch eine geeignete Materialauswahl bzw. Panzerung des Verdichtungselements und ggf. auch des Tragarms erreicht werden.A long service life of the installation can be achieved by constructive measures as well as by a suitable choice of material or armoring of the compression element and possibly also of the support arm.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch
-
1 eine Ausführungsform der Erfindung in Seitenansicht von einem Betrachtungspunkt innerhalb des Mühlengehäuses aus gesehen, mit einem als Verdichtungsplatte ausgebildeten Verdichtungselement, wobei die Verdichtungsplatte relativ zu dem Tragarm bewegbar ist; -
2 eine Draufsicht einer gegenüber der Ausführungsform gemäß1 leicht abgewandelten Ausführungsform, wobei die Draufsicht auch die außerhalb des Mühlengehäuses angeordneten Komponenten zeigt; -
3 eine gegenüberden 1 und2 andere Ausführungsform der Erfindung; -
4 eine sowohl gegenüberden 1 und2 als auchgegenüber 3 andere Ausführungsform der Erfindung; -
5 eine erste Ausführungsform der Verdichtungsplatte; -
6 eine zweite Ausführungsform der Verdichtungsplatte; -
7 eine dritte Ausführungsform der Verdichtungsplatte; -
8 eine vierte Ausführungsform der Verdichtungsplatte.
-
1 an embodiment of the invention in side view seen from a viewing point within the mill housing, with a compression element designed as a compression plate, wherein the compression plate is movable relative to the support arm; -
2nd a plan view of a compared to theembodiment 1 slightly modified embodiment, the plan view also showing the components arranged outside the mill housing; -
3rd one versus the1 and2nd another embodiment of the invention; -
4th one against both1 and2nd as well as opposite3rd another embodiment of the invention; -
5 a first embodiment of the compression plate; -
6 a second embodiment of the compression plate; -
7 a third embodiment of the compression plate; -
8th a fourth embodiment of the compression plate.
In Transportrichtung des Mahlguts
Das Mahlgut
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch eine aktive Steuerung bzw. Regelung des Abstands des Verdichtungselements
Um die auf den Einbau
Zusätzlich zu den Sensoren für die Messung der auf den Einbau
In dem Innenraum
Ein weiterer Sensor
In
Ferner ist der Motor
Darüber hinaus kann die Steuer- und Regeleinrichtung
In dem in
In dem Ausführungsbeispiel gemäß
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die Verdichtungsplatte
Die voranstehend zu den
In allen Ausführungsformen der Erfindung kann der Verkippungswinkel
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- TellerPlate
- 22nd
- MahlgutRegrind
- 33rd
- Rollerole
- 44th
- MahlspaltGrinding gap
- 55
- MahlbettMeal bed
- 66
- EinbauInstallation
- 77
- VerdichtungselementCompression element
- 7a7a
- VerdichtungsplatteCompaction plate
- 88th
- Oberflächesurface
- 99
- MesseinrichtungMeasuring device
- 1010th
- Steuer-und RegeleinrichtungControl and regulating device
- 1111
- StelleinrichtungActuator
- 1212
- TragarmBeam
- 1313
- Innenrauminner space
- 1414
- SensorenSensors
- 1515
- AnriebDrive
- 1616
- AntriebseinheitDrive unit
- 1717th
- MittelachseCentral axis
- 1818th
- Wellewave
- 1919th
- VerdichtungsrohrCompression pipe
- 2020th
- MantelflächeLateral surface
- 2121st
- Gehäusecasing
- 2222
- Teil der VerdichtungsplattePart of the compression plate
- 2323
- Teil der VerdichtungsplattePart of the compression plate
- 2525th
- EinspritzvorrichtungInjector
- 2626
- SensorenSensors
- 3030th
- DoppelpfeilDouble arrow
- 3131
- EinspritzdüsenInjectors
- 3333
- Motorengine
- 3434
- Teilpart
- 3535
- Teilpart
- 3636
- Randedge
- 3737
- Pfeilarrow
- 3838
- Pfeilarrow
- 3939
- DoppelpfeilDouble arrow
- 4040
- Teilpart
- 4141
- MittelachseCentral axis
- E1E1
- Ebenelevel
- E2E2
- Ebenelevel
- α, β,α, β,
- Winkelangle
Claims (19)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
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