DE19702161A1 - Walze und Verfahren zur Herstellung einer Walze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze, insbesondere zum Einbau in eine Walzenmühle oder Walzenpresse, entspre­ chend dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie ein Ver­ fahren zur Herstellung einer Walze, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 7.

Eine Walze der genannten Art ist bevorzugt als Mahl­ walze ausgeführt und für den Einbau in eine Wälzmühle bzw. Walzenmühle bestimmt, wobei sie eine Walzenwelle (für Lagerung und/oder Antrieb der Walze) und einen auf einem Längsabschnitt dieser Walzenwelle befestigten, etwa ringförmigen Walzenkörper aufweist. Einen grund­ sätzlich gleichartigen Aufbau bzw. eine grundsätzlich gleichartige Herstellung kann auch vorgesehen sein, wenn eine solche Walze für den Einbau in eine Walzen­ presse bestimmt ist.

Bei den bekannten Walzenausführungen der genannten Art ist der Walzenkörper meist durch einen einfachen bzw. normalen Schrumpfsitz auf dem entsprechenden Längsab­ schnitt der Walzenwelle befestigt, wobei es aber auch bekannt ist, diese feste Verbindung zwischen Walzenkör­ per und Walzenwelle durch einen entsprechenden Paßsitz mit Paßfederverbindung herzustellen.

Bei diesen kraftschlüssigen Verbindungsarten zwischen Walzenkörper und Walzenwelle (im Bereich der entspre­ chenden Verbindungsflächen) hat es sich besonders bei hochbeanspruchten Walzen, wie es z. B. bei sogenannten Gutbett-Walzenmühlen und Walzenpressen der Fall ist, im­ mer wieder gezeigt, daß vielfach unerwünscht hohe Schrumpf- bzw. Kerbspannungen auftreten können, die die Verbindung zwischen Walzenkörper und Walzenwelle beein­ trächtigen können; Ähnliches kann durch relativ hohe Kerbspannungen bei Paßfederverbindungen festgestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Ver­ fahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 7 zu schaffen, die bzw. das sich durch eine relativ einfache Konstruktion und Durchführung sowie durch eine äußerst zuverlässige, dauerhafte Verbindung zwischen Walzen­ welle und Walzenkörper selbst bei hochbelasteten Walzen auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß einerseits durch das Kennzeichen des Anspruches 1 und andererseits durch das Kennzeichen des Anspruches 7 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine erfindungsgemäß ausgeführte Walze zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß der Walzenkörper durch eine Klebschrumpf-Verbindung auf dem entsprechenden Längsab­ schnitt der Walzenwelle befestigt ist. Verfahrensmäßig wird dementsprechend so vorgegangen, daß der Walzenkör­ per durch Klebschrumpfen fest mit dem passend vorberei­ teten Längsabschnitt der Walzenwelle verbunden wird.

Gegenüber den oben erwähnten normalen Schrumpfverbin­ dungen, bei denen also die metallischen Verbindungsflä­ chen von Walzenkörper und Walzenwelle mit Schrumpfsitz unmittelbar gegeneinander wirken, ist bei der erfin­ dungsgemäß vorgesehenen Klebschrumpf-Verbindung zwi­ schen den beiden zusammenwirkenden Verbindungsflächen von Walzenkörper und Walzenwelle noch eine geeignete Klebstoffschicht vorgesehen, so daß sich gewissermaßen eine kombinierte Fügeverbindung aus Klebstoff und Schrumpfsitz (= Klebschrumpfsitz) ergibt. Die Kleb­ stoffschicht wirkt hierbei nicht nur als Verbindungs­ mittel, sondern zusätzlich auch noch als Ausgleichs­ schicht zwischen den zusammenwirkenden Verbindungsflä­ chen, um Formabweichungen zwischen der Oberfläche des entsprechenden Wellenlängsabschnittes und der Bohrungs­ oberfläche im Walzenkörper, also im entsprechenden Fü­ gebereich, durch den Klebstoff zu kompensieren, indem dieser die entstehenden bzw. vorhandenen Lücken im Fü­ gesitzbereich ausfüllt und dadurch einen zusätzlichen Beitrag für die Kraftübertragung von Walzenwelle auf Walzenkörper leistet.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung ergibt sich auch durch folgenden Sachverhalt: Während nämlich die oben erwähnte normale Schrumpfverbindung durch die auftretenden Kerbspannungen im Bereich der Verbindungsflächen zwischen Walzenkörper und Walzen­ welle den Einsatz von Hartguß-Walzenkörpern stark ein­ schränkt, weil es bei der normalen Schrumpffixierung von Hartgußmaterial auf dem üblichen Wellenmaterial leicht zu Beschädigungen kommen kann, kann durch die erfindungsgemäß vorgesehene Klebschrumpf-Verbindung selbst bei der Verwendung hochverschleißfester Hartguß­ materialen für den Walzenkörper eine besonders zuver­ lässige und dauerhafte Verbindung bzw. Fixierung des Walzenkörpers auf dem entsprechenden Längsabschnitt der Walzenwelle erreicht werden.

Erfindungsgemäß kann ferner der Walzenkörper und/oder der Längsabschnitt der Walzenwelle in entsprechender Weise mit relativ geringem Schrumpfungsübermaß herge­ stellt werden, und hierbei können die Verbindungsflä­ chen (Fügeflächen) im Walzenkörper sowie auf dem ent­ sprechenden Wellenlängsabschnitt zylindrisch oder ke­ gelstumpfförmig mit verhältnismäßig kleinem Kegelver­ hältnis ausgebildet werden. Das Schrumpfungsübermaß an diesen miteinander zu verbindenden Bauteilen kann dabei deutlich geringer gehalten werden als bei der erwähnten normalen Schrumpfverbindung, da bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Klebschrumpf-Verbindung selbst die Über­ tragung relativ hoher Betriebskräfte durch die Klebung bzw. Klebstoffschicht kompensiert werden kann. Durch das relativ geringe Schrumpfungsübermaß treten somit bei der erfindungsgemäßen Klebschrumpf-Verbindung auch nur relativ geringe Kerbspannungen im Fügebereich bzw. im Bereich der Verbindungsflächen zwischen Walzenkörper und Walzenwelle auf.

Die erfindungsgemäß ausgeführte bzw. hergestellte Walze eignet sich besonders gut für den Einsatz bzw. Einbau in eine Walzenmühle bzw. Wälzmühle, wobei unter den Be­ griff Walze bzw. Mahlwalze auch sogenannte Mahlrollen für vertikale Wälz- bzw. Rollenmühlen zu verstehen sind. In etwa gleichartiger Weise kann die erfindungs­ gemäß hergestellte Walze - zumindest in ihrem Grundauf­ bau aus Walzenwelle und Walzenkörper - für den Einbau in eine Walzenpresse vorgesehen werden.

Ganz besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäß ausge­ bildete und hergestellte Walze als Mahlwalze für den Einbau in eine sogenannte Gutbett-Walzenmühle vorgese­ hen, in der zwei mit hohem Druck gegeneinandergepreßte und gegenläufig antreibbare Mahlwalzen angeordnet sind und zwischen sich einen Mahlspalt bilden, in dem insbe­ sondere relativ sprödes Mahlgut wie Zementrohstoffe, Zementklinker, Erze, Kohle und dergleichen, in einem kombinierten Einzelkorn- und Gutbett-Zerkleinerungsvor­ gang zerkleinert werden (wie es z. B. aus Duda, CEMENT-DATA-BOOK, 3. Aufl., 1985, S. 255 bis 261 bekannt ist).

Bei internen Versuchen, die mit erfindungsgemäß ausge­ bildeten und hergestellten Walzen in Gutbett-Walzenmüh­ len durchgeführt worden sind, konnten die oben ange­ führten und weitere Vorteile der Erfindung bestätigt werden, und zwar insbesondere folgende:

• - bei relativ hohen Sicherheiten in der Kraftübertra­ gung liegt im Walzenkörper ein relativ geringes Spannungsniveau (relativ niedrige Kerbspannungen) vor;
• - durch dieses geringe Spannungsniveau können im Ver­ gleich zu den früheren normalen Schrumpfverbindungen hochverschleißfestere und damit auch vielfach sprö­ dere Werkstoffe für den Walzenkörper verwendet wer­ den;
• - das relativ geringe Eigenspannungsniveau bietet ge­ genüber den bekannten normalen Schrumpfverbindungen zwischen Walzenkörper und Walzenwelle die Möglich­ keit, höhere Zusatzbelastungen und damit höhere Mahlbelastungen zuzulassen;
• - Formabweichungen der beiden zusammenwirkenden Füge- bzw. Verbindungsflächen zueinander, die bei einer normalen - alleinigen - Schrumpfung zu einer Herab­ setzung des Kraftübertragungsverhaltens führen, wer­ den durch die Klebschrumpf-Verbindung kompensiert.

Die Erfindung sei nachfolgend anhand der Zeichnung noch näher erläutert. In dieser Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch eine erste Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Walze;

Fig. 2 eine Längsschnittansicht durch ein zweites Aus­ führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Walze.

Bei allen in der Zeichnung veranschaulichten Ausfüh­ rungsbeispielen sei angenommen, daß es sich bei der Walze um eine Mahlwalze für den Einbau in eine Walzen­ mühle, insbesondere in eine Gutbett-Walzenmühle, han­ delt.

Die in Fig. 1 veranschaulichte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mahlwalze 1 enthält eine Walzenwelle 2 sowie einen etwa ringförmigen Walzenkörper 3, der auf einem etwa mittleren Längsabschnitt 2a, und zwar auf dessen Außenumfangsfläche 2a' befestigt ist. Wie durch eine doppelte Linienführung bei 4 angedeutet ist, ist der Walzenkörper 3 durch eine Klebschrumpf-Verbindung auf dem genannten Längsabschnitt 2a der Walzenwelle 2 befestigt. Hierbei bilden die Innenumfangsfläche 3a' einer zentralen Bohrung 3a des Walzenkörpers 3 einer­ seits und die Außenumfangsfläche 2a' des Wellenlängsab­ schnittes 2a die beiden zusammenwirkenden Füge- bzw. Verbindungsflächen zwischen Walzenkörper 3 und Wellen­ längsabschnitt 2a.

Diese Verbindungsflächen 2a' und 3a' auf dem Wellen­ längsabschnitt 2a bzw. im Walzenkörper 3 sind - obwohl sie grundsätzlich auch als Zylinderflächen ausgeführt sein können - vorzugsweise als Kegelstumpfflächen mit relativ geringem Steigungsverhältnis ausgeführt, wie es in Fig. 1 angedeutet ist. Das Steigungsverhältnis bzw. Kegelverhältnis dieser Kegelstumpfflächen kann bei­ spielsweise im Bereich von etwa 1 : 12 bis etwa 1 : 30 lie­ gen.

Das in Fig. 2 veranschaulichte zweite Ausführungsbei­ spiel der erfindungsgemäßen Mahlwalze 1' unterscheidet sich von der zuvor anhand Fig. 1 erläuterten Ausfüh­ rungsform im wesentlichen nur dadurch, daß der den Wal­ zenkörper 3 aufnehmende Längsabschnitt 2a der Walzen­ welle 2 an seinem einen axialen Ende einen etwa flanschartig vorstehenden Anschlagbund 5 aufweist, der an einer Stirnseite 3b des Walzenkörpers 3 anliegt. Dieser Anschlagbund 5 kann durch eine entsprechende Rücknahme am bzw. im Walzenkörper jedoch auch so ausge­ führt bzw. angeordnet werden, daß er nicht über den Walzenkörper 3 hervorsteht, d. h. in die entsprechende Stirnseite 3b des Walzenkörpers 3 kann eine den Abmes­ sungen des Anschlagbundes 5 entsprechende Ausnehmung (Rezeß) eingearbeitet sein, so daß dieser Anschlagbund 5 bündig mit der Stirnseite 3b des Walzenkörpers 3 ab­ schließt.

Dieser Anschlagbund 5 erleichtert die Montage bzw. den Zusammenbau von Walzenwelle 2 und Walzenkörper 3. Wenn dabei die Verbindungsflächen 2a' und 3a' auf dem Wellenlängsabschnitt 2a bzw. im Walzenkörper 3 - wie bevorzugt - als Kegelstumpfflächen ausgebildet sind, dann ist der Anschlagbund 5 an dem axialen Ende des Wellenlängsabschnittes 2a mit dem größeren Durchmesser angebracht, wie in Fig. 2 zu erkennen ist.

Ansonsten ist auch bei diesem zweiten Ausführungsbei­ spiel, das eine Art Ausführungsvariante zum ersten ge­ mäß Fig. 1 darstellt, der Walzenkörper 3 durch eine Klebschrumpf-Verbindung 4 auf dem Wellenlängsabschnitt 2a befestigt.

In Fig. 2 ist des weiteren gestrichelt angedeutet, daß die Walzenwelle 2 eine zentrale Achsbohrung 6 aufweisen kann, die sich vorzugsweise über die gesamt axiale Länge dieser Walzenwelle 2 erstreckt und zum Einführen bzw. Hindurchführen eines geeigneten Kühlmittels, z. B. flüssigen Stickstoff, ausgebildet ist, um die Walzen­ welle 2 während des Zusammenbauens (Klebschrumpfen) zu­ sätzlich kühlen zu können.

Sowohl bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 als auch bei der gemäß Fig. 2 kann der Walzenkörper 3 zumindest in seinem äußeren Mantelbereich hochverschleißfest ausge­ führt sein. Dazu kann dieser Walzenkörper 3 in jeder für Mahlwalzen an sich bekannten Weise ausgebildet sein. So kann er z. B. insgesamt aus einem hochver­ schleißfesten Hartguß hergestellt sein. Außerdem be­ steht auch die Möglichkeit, daß der Walzenkörper 3 aus einem etwas weniger verschleißfestem Walzengrundmate­ rial hergestellt und zum Aufbringen eines äußeren Ver­ schleißschutzmantels aus hochverschleißfestem Material auf seinem Außenumfang ausgebildet ist, wobei dieser Verschleißschutzmantel beispielsweise durch Auftrags­ schweißung oder durch Verschleißsegmente gebildet sein kann.

Für die Klebschrumpf-Verbindung 4 zwischen Walzenwelle 2 und Walzenkörper 3 wird ein geeigneter Klebstoff ver­ wendet, der unter Luftabschluß aushärten kann; es han­ delt sich dabei um Klebstoffe, die sich relativ einfach verarbeiten lassen und unter hohem Druck (Fugenpressung) vergleichsweise hohe Festigkeiten im ausgehärtetem Zustand aufweisen.

Der Zusammenbau bei der Herstellung der erfindungsgemä­ ßen Walze bzw. Mahlwalze 1 bzw. 1' sei unter Bezugnahme auf die schematische Darstellung in Fig. 3 nachfolgend erläutert.

Wie bereits aus den obigen Erläuterungen zu entnehmen ist, wird der Walzenkörper 3 durch Klebschrumpfen fest mit dem passend vorbereiteten Längsabschnitt 2a der Walzenwelle 2 verbunden, wobei der Walzenkörper 3 und/oder der Längsabschnitt 2a der Walzenwelle 2 mit relativ geringem Schrumpfungs-übermaß hergestellt und die oben beschriebenen Füge- bzw. Verbindungsflächen 2a' und 3a' vorzugsweise kegelstumpfförmig mit verhält­ nismäßig kleinem Kegelverhältnis ausgebildet werden.

Was den Zusammenbau bei der Herstellung der erfindungs­ gemäßen Walze bzw. Mahlwalze 1 bzw. 1' anbelangt, so wird die entsprechend ausgebildete und vorbereitete Walzenwelle 2 in vertikaler Richtung von oben her in den entsprechend abgestützten Walzenkörper 3, d. h. in dessen zentrale Bohrung 3a eingeführt. Wie bereits aus den obigen Erläuterungen zu entnehmen ist, wird dieser Walzenkörper 3 durch Klebschrumpfen fest mit dem pas­ send vorbereiteten Längsabschnitt 2a der Walzenwelle 2 verbunden, wobei der Walzenkörper 3 und/oder der Längs­ abschnitt 2a der Walzenwelle 2 mit relativ geringem Schrumpfungs-übermaß hergestellt und die oben beschrie­ benen Füge- bzw. Verbindungsflächen 2a' und 3a' vor­ zugsweise kegelstumpfförmig mit verhältnismäßig kleinem Kegelverhältnis ausgebildet werden. Ferner wird vor dem eigentlichen Zusammenfügen die dafür bestimmte Verbin­ dungsfläche mit einer Schicht eines geeigneten Kleb­ stoffes - bei gleichmäßigem Auftrag - versehen, so daß nach dem Zusammenfügen der beiden Bauteile (Walzenwelle 2 und Walzenkörper 3) die Klebschrumpf-Verbindung 4 hergestellt wird.

Wenn auf dem Außenumfang des Walzenkörpers 3 in der ebenfalls weiter oben beschriebenen Weise zusätzlich noch eine hochverschleißfeste Verschleißschutzschicht aufgebracht werden soll, dann wird diese vorzugsweise durch Auftragsschweißung - wie an sich bekannt - aufge­ bracht.

Es sei schließlich auch noch erwähnt, daß die Kleb­ schrumpf-Verbindung 4 im Bedarfsfalle auch wieder auf­ gelöst werden kann, um beispielsweise einen zerschlis­ senen Walzenkörper auswechseln zu können.

Claims (10)

1. Walze, insbesondere zum Einbau in eine Walzenmühle oder Walzenpresse, mit einer Walzenwelle (2) und ei­ nem auf einem Längsabschnitt (2a) dieser Walzenwelle befestigten, etwa ringförmigen Walzenkörper (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenkörper (3) durch eine Klebschrumpf-Ver­ bindung (4) auf dem Längsabschnitt (2a) der Wal­ zenwelle (2) befestigt ist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsflächen (2a', 3a') im Walzenkörper (3) und auf dem Wellenlängsabschnitt (2a) als Zylin­ derflächen oder als Kegelstumpfflächen mit relativ geringem Steigungsverhältnis ausgeführt sind.

3. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Walzenkörper (3) aufnehmende Längsabschnitt (2a) der Walzenwelle (2) an seinem einen axialen Ende einen an einer Stirnseite (3b) des Walzenkör­ pers anliegenden Anschlagbund (5) aufweist.

4. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenkörper aus hochverschleißfestem Hartguß hergestellt ist.

5. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenkörper aus einem Walzengrundmaterial her­ gestellt und zum Aufbringen eines äußeren Ver­ schleißschutzmantels auf seinem Außenumfang ausge­ bildet ist.

6. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenwelle (2) eine zentrale Achsbohrung (6) zum Einführen eines Kühlmittels aufweist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Walze, insbesondere einer Walze zum Einbau in eine Walzenmühle oder Wal­ zenpresse, wobei ein etwa ringförmiger Walzenkörper auf einem Längsabschnitt einer Walzenwelle flächig befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Wal­ zenkörper (3) durch Klebschrumpfen fest mit dem pas­ send vorbereiteten Längsabschnitt (2a) der Walzen­ welle (2) verbunden wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenkörper (3) und/oder der Längsabschnitt (2a) der Walzenwelle (2) mit relativ geringem Schrumpfungs-übermaß hergestellt und die Verbin­ dungsflächen im Walzenkörper (3) sowie auf dem Wel­ lenlängsabschnitt (2a) zylindrisch oder kegelstumpf­ förmig mit verhältnismäßig kleinem Kegelverhältnis ausgebildet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Außenumfang des Walzenkörpers (3) zu­ sätzlich noch eine hochverschleißfeste Verschleiß­ schutzschicht aufgebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschutzschicht durch Auftrags­ schweißung auf den Außenumfang des Walzenkörpers (3) aufgebracht wird.