DE19515568A1 - Mahlelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mahlelement gemäß dem Ober­ begriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 10.

Derartige Mahlelemente kommen beispielsweise als Mahl­ walzen bei Gutbettwalzen- oder Walzenschüsselmühlen oder als rotierender Mahlteller einer Walzenschüssel­ mühle zur Anwendung.

Die obengenannten Wälzmühlen werden vorwiegend im Hart­ zerkleinerungsbereich (z. B. Kalkstein, Kohle, Zement­ klinker) verwendet. Diese Mahlgüter zeichnen sich häu­ fig durch das Vorhandensein sehr abrasiver Komponenten aus, die zu einem sehr starken Verschleiß der Mahlele­ mente führen. Zum Schutz vor abrasivem Verschleiß hat man die Mahlwerkzeuge im wesentlichen aus verschleißfe­ sten Eisenlegierungen, wie Chrom-, Nickel- oder Mangan­ hartguß, hergestellt. Diese Legierungen weisen eine sehr hohe Härte bei gleichzeitig extrem geringer Dukti­ lität auf. Um einen schnellen und kostengünstigen Aus­ tausch der Mahlelemente zu gewährleisten, werden bei Mahlwalzen segmentierte oder einteilige Walzenmäntel (Bandagen) aus den oben genannten, verschleißfesten Werkstoffen auf den Radkörper. Der Mahlwalzen aufge­ schraubt oder aufgeklemmt, um im Bedarfsfall ausgewech­ selt werden zu können.

In der Mühle vorhandene Fremdkörper, beispielsweise Baggerzähne, führen beim überrollen zu einer starken Beschädigung oder sogar Zerstörung der spröden Ver­ schleißsegmente/-bandagen. Dabei führt bereits das Her­ ausbrechen einiger weniger Verschleißelemente zum Aus­ fall der ganzen Mühle.

Die durch die sehr hohen Mahlkräfte bedingten erhebli­ chen Vorspannkräfte zum Fixieren der Verschleißseg­ mente/-bandagen auf den Radkörpern erfordern sehr ge­ naue und teuere Passungen und ein hohes Maß an Sorgfalt bei der Montage, um Abplatzungen von Verschleißgußstüc­ ken sowie Beschädigungen des Radkörpers zu vermeiden.

Aus der EP-A 0 476 496 ist ein Mahlelement für eine Walzenschüsselmühle bekannt. Der Trägerkörper dieser bekannten Walzenmühle weist am Umfang eine Vielzahl von mit gleichem Abstand voneinander angeordnete und in Achsrichtung verlaufende Nuten auf, in denen jeweils ein Verschleißkörper angeordnet ist. Auch wenn bei die­ ser Ausführung bereits eine Vielzahl von Verschleißkör­ pern über den Umfang verteilt angeordnet ist, führt be­ reits die Zerstörung von einigen, wenigen Verschleiße­ lementen zum Ausfall der ganzen Mühle, da bereits die Zerstörung eines Verschleißelementes eine Unterbrechung der Mahlfläche über die gesamte Breite in Achsrichtung zur Folge hat.

Aus der DE-A 44 00 797 ist ein Mahlelement für Wälzmüh­ len bekannt, das aus einer Plattierung besteht, die aus kleinen, formschlüssig mit dem Trägerkörper verbundenen Keramikplättchen aufgebaut ist. Der Nachteil dieser Verbindung besteht in der teueren Bearbeitung der zur Aufnahme der Plättchen dienenden Umfangsnuten. Weiter­ hin ist durch die unterschiedliche Wärmedehnung des Trägerkörpers sowie der Verschleißkörper eine Relativ­ bewegung beider Bauteile zueinander nicht zu vermeiden, so daß sie durch ein vergrößertes Spiel ausgeglichen werden muß. Dies wiederum kann zu örtlichen Überbeanspruchungen im keramischen Verschleißkörper und damit zu dessen Versagen führen.

Man ist daher in letzter Zeit dazu übergegangen, Mahl­ elemente gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 herzu­ stellen, wobei in einem Gießvorgang ein Trägerkörper erzeugt und durch den Gießvorgang gleichzeitig eine Vielzahl von Profilteilen, die aus einem gegenüber dem Trägerkörper verschleißfesteren Material bestehen, mit dem den Trägerkörper bildenden Material verbunden wer­ den.

Ein derartiges Mahlelement ist beispielsweise aus der EP-A 0 620 065 bekannt. Bei der Herstellung dieses Mahlelementes werden die einzelnen Profilteile in der Begrenzungswand der Gießform fixiert. Dieses Herstel­ lungsverfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Gieß­ form nach dem Gießvorgang völlig zerstört werden muß und dadurch die Herstellung dieser Mahlelemente relativ aufwendig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Mahlelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Gattungs­ begriff des Anspruches 10 anzugeben, das sich durch eine vergleichsweise einfache und kostengünstige Her­ stellung auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird bei der Herstellung der Mahlele­ mente wenigstens ein Halterungselement verwendet, das die Profilteile in ihrer Lage fixiert. Beim Gießvorgang des Trägerkörpers wird zumindest dieses Halterungsele­ ment in das den Trägerkörper bildende Material einge­ bettet.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden auch die Profilteile in das den Trägerkörper bildende Material eingebettet.

Das Halterungselement wird vorzugsweise als Gitterwerk ausgebildet, wobei die Profilteile entsprechend ausge­ staltete Verbindungsmittel aufweisen, um auf einfache Art und Weise in das Gitterwerk eingesteckt oder einge­ dreht zu werden. Auf diese Weise kann das Gitterwerk auf sehr einfache und ggf. auch maschinelle Weise mit den Profilteilen bestückt werden.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung wer­ den anhand der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Mahl­ elements,

Fig. 2 eine Aufsicht des Mahlelements gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung längs der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 eine Aufsicht auf die im Halterungselement fi­ xierten Profilteile.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Mahlelement besteht im wesentlichen aus einem gegossenen Trägerkörper 1, einer Vielzahl von mit dem den Trägerkörper bildenden Material verbundenen Profilteilen 2 sowie wenigstens einem die Profilteile in ihrer Lage fixierenden Halte­ rungselement 3.

Als Mahlelement ist in den Figuren eine Mahlwalze dar­ gestellt, wie sie beispielsweise bei einer Gutbettwal­ zen- oder Walzenschüsselmühle Verwendung findet.

Der Trägerkörper 1 ist als zylindrisches Ringelement ausgebildet und kann mit seiner zentralen Öffnung 1a auf einem nicht näher dargestellten Radkörper oder ei­ ner Welle fixiert werden. Dabei ist es auch möglich, mehrere Mahlelemente auf einem Radkörper zusammenzu­ koppeln.

Die Profilteile 2 sind im dargestellten Ausführungsbei­ spiel zylindrisch ausgestaltet, wobei die eine Stirn­ fläche 2a im wesentlichen eben und die zweite Stirnflä­ che 2b abgerundet, vorzugsweise kugelförmig ausgestal­ tet ist. Im eingebauten Zustand sind die Profilteile 2 im wesentlichen radial zur Mittelachse 1b des Träger­ körpers 1 ausgerichtet.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Profilteile 2 derart mit dem Trägerkörper 1 vergossen, daß ihre ebenen Stirnflächen 2a im wesentli­ chen mit der zylindrischen Außenfläche des Trägerkör­ pers bündig abschließen. Diese äußere Umfangsfläche bildet auch die eigentliche Mahlfläche 1c des Mahlele­ mentes.

Die abgerundete Stirnfläche 2b ermöglicht eine relativ gleichmäßige Verteilung der beim Mahlvorgang auf die ebenen Stirnflächen 2a wirkenden Mahlkräfte. Dadurch wird eine mechanische Überbeanspruchung der Profilteile 2 vermieden.

Um die Profilteile 2 zusammen mit dem Trägerkörper 1 zu vergießen, ist es erforderlich, die Profilteile in ih­ rer Lage zu fixieren. Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck das Halterungselement 3 vorgeschlagen, daß eine entsprechende Fixierung der Profilteile 2 ermöglicht. Zu diesem Zweck sind die Profilteile 2 mit ersten Ver­ bindungsmitteln versehen, die mit am Halterungselement 3 vorgesehenen zweiten Verbindungsmitteln koppelbar sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Halterungselement 3 als Gitterwerk ausgebildet, wobei die zweiten Verbindungsmittel durch die Längs- und oder Querstäbe 3a gebildet werden. Das erste Verbindungsmit­ tel wird durch eine am Profilteil 2 vorgesehene Ringnut 2c verwirklicht.

Zur Bestückung des Halterungselementes 3 mit den Pro­ filteilen 2 werden diese lediglich zwischen die Stäbe 3a eingedreht bzw. eingedrückt. Dabei wird jedes Pro­ filteil 2 durch gegenüberliegende und in die Ringnut eingreifende Stäbe in seiner Lage gehaltert. Auf diese Weise kann das Halterungselement sehr schnell, ggf. auch maschinell, mit den Profilteilen bestückt werden. Das Gitterwerk kann dabei entweder noch eben oder be­ reits zu einem Ring geformt ausgebildet sein.

Nach der Bestückung wird das zu einem Ring geformte Halterungselement in die Gießform des Trägerkörpers 1 eingelegt, wobei die Profilteile 2 im wesentlichen an der äußeren Begrenzungswand der Gießform anliegen. Beim anschließenden Gießen des Trägerkörpers werden somit gleichzeitig auch die Profilteile in das den Trägerkör­ per bildende Material eingebettet.

Für das den Trägerkörper bildende Material wird übli­ cherweise ein Weicheisen verwendet. Die Profilteile 2 werden hingegen aus einem verschleißfesteren Material, wie beispielsweise Wolframcarbid, hergestellt. In jedem Fall muß sichergestellt werden, daß die Profilteile aus einer Legierung bestehen, die zumindest bis zur Schmelztemperatur des Trägerkörpermaterials temperatur­ beständig ist und die entstehenden Temperaturwechselbe­ anspruchungen unbeschadet übersteht.

Die Profilteile 2 werden nebeneinander mit Abstand und in mehreren Reihen über die gesamte Mahlfläche 1c ver­ teilt angeordnet. Während der Mahlbeanspruchung wird zunächst das Trägerkörpermaterial zwischen den einzel­ nen Profilteilen 2 verschleißen. Der Abstand zwischen benachbarten Profilteilen 2 wird daher zweckmäßiger­ weise so bemessen, daß sich in den zwischen den Profil­ teilen 2 gebildeten Zwischenräumen Mahlgutbestandteile festsetzen können. Es bildet sich somit eine autogene Verschleißschutzschicht.

Die Länge der einzelnen Profilteile 2 richtet sich nach der durch den Mahlvorgang bedingten Tiefe der Zwischen­ räume einerseits und den Kosten für die Herstellung der vergleichsweise teureren Profilteile 2 andererseits.

Mit den erfindungsgemäßen Mahlelementen können höhere Standzeiten bei gleichzeitig verringertem Herstellungs­ aufwand erreicht werden.

Claims (12)

1. Mahlelement mit einem in einem Gießvorgang herge­ stellten Trägerkörper (1) und einer Vielzahl von durch den Gießvorgang gleichzeitig mit dem den Trä­ gerkörper bildenden Material verbundenen Profiltei­ len (2), wobei die Profilteile aus einem gegenüber dem Trägerkörper verschleißfesteren Material beste­ hen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halterungselement (3) zur Fixierung der Pro­ filteile (2) vorgesehen ist, das durch den Gießvor­ gang in das den Trägerkörper (1) bildende Material eingebettet ist.

2. Mahlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilteile (2) im wesentlichen rotations­ symmetrisch, vorzugsweise zylindrisch, ausgebildet sind.

3. Mahlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilteile (2) erste Verbindungsmittel (Ringnut 2c) aufweisen, die mit am Halterungselement (3) vorgesehenen zweiten Verbindungsmitteln (Stäbe 3a) koppelbar sind.

4. Mahlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungselement (3) als Gitterwerk ausge­ bildet ist.

5. Mahlelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Verbindungsmittel durch eine Ausspa­ rung, insbesondere eine Ringnut (2c), am Profilteil (2) gebildet werden.

6. Mahlelement nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweiten Verbindungsmittel durch wenigstens zwei gegenüberliegende Stäbe (3a) des Gitterwerks gebildet werden.

7. Mahlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilteile (2) aus Sinterstahl, insbeson­ dere Wolframcarbid, hergestellt sind.

8. Mahlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilteile (2) zur Übertragung der Mahl­ kräfte vom Profilteil auf den Trägerkörper eine ab­ gerundete, vorzugsweise kugelförmige Stirnfläche aufweisen.

9. Mahlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilteile 2 nach Art einer Matrix mit solch einem Abstand voneinander angeordnet sind, daß sich in den beim Mahlvorgang durch verschleißendes Trägermaterial zwischen den Profilteilen bildenden Zwischenräumen Mahlgutbestandteile festsetzen kön­ nen.

10. Verfahren zur Herstellung eines Mahlelements, wobei in einem Gießvorgang ein Trägerkörper (1) erzeugt und durch den Gießvorgang gleichzeitig eine Vielzahl von Profilteilen (2), die aus einem gegenüber dem Trägerkörper verschleißfesteren Material bestehen, mit dem den Trägerkörper bildenden Material verbun­ den werden, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Profilteile mit Hilfe wenigstens eines Halterungselementes (3) fixiert werden und beim Gießvorgang dann zumindest dieses Halterungselement in das den Trägerkörper bildende Material eingebet­ tet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Gießvorgang auch die Profilteile (2) in das den Trägerkörper bildende Material eingebettet wer­ den.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilteile derart eingebettet werden, daß sie nicht über die Oberfläche des Trägerkörpers vor­ stehen.