DE2010215B2 - Panzerung für eine zylindrische Mühle mit Kugeln oder dergleichen Mahlkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Panzerung für eine zylindrische Mühle mit Kugeln oder dergleichen Mahlkörpern, deren Innenfläche eine Folge von kegelstumpfförmigen, in Richtung zum Einlauf der Mühle erweiterten Volumen bestimmt, wobei die Mantellinien der Kegelstümpfe unterschiedliche Winkel mit der Mühlenachse einschließen und dadurch wenig erweiterte Kegelstümpfe und stark erweiterte Kegelstümpfe erzeugen, ferner kleine Basen wenig erweiterter Kegelstümpfe mit großen Basen stark erweiterer Kegelstümpfe zusammenfallen und kleine Basen stark erweiterter Kegelstümpfe an große Basen gering erweiterter Kegelstümpfe anschließen sowie an großen Basen wenig erweiterter Keg-'lstümpfe im wesentlichen rechtwinklig zur Achse der Mühle verlaufende ringförmige Flächen vorgesehen sind.

Bei einer in der US-PS 14 41 114 gezeigten Kugelmühle besteht die Panzerung aus identischen Ringsegmenten mit kcgelstumpfförmiger Innenfläche, die derart koaxial zusammengefügt sind, daß ihre Innenfläche jeweils zum Einlauf der Mühle hin divergiert. In der zugehörigen Beschreibung ist angegeben, dall die konische Innenfläche eines Ringsegmentes nicht unmittelbar in dessen

sondern daß an beiden Enden der konischen Innenfläche zusätzlich eine zylindrische Fläche angeordnet sein kann.

Derartige Panzerungen dienen zum Erzielen einer selbsttätigen Klassifizierung der Mahlkörper, deren Größe vom Einlauf zum Auslauf der Mahlkammer hin abnimmt. Bei dieser Panzerungsartsottte'die Größe der Mahlkörper zusammen mit der Feinheit des Mahlgutes abnehmen. Zahlreiche industrielle Ausführungen, bei-

U! spielsweise beim Mahlen von Zement, haben gezeigt, daß dadurch der Wirkungsgrad beträchtlich erhöht wird.

Der Klassifizierungseffekt, der bekannten Panzerungen hat sich jedoch häufig als mangelhaft, als überhaupt nicht vorhanden, oder sogar als entgegengesetzt wirkend erwiesen. Dabei nehmen die Schwierigkeiten mit der Vergrößerung der Mahleinheiten zu, wenn der Durchmesser von weniger als 2 Meter auf 5 Meter und darüber gesteigert wird unter gleichzeitiger Verringerung des Verhältnisses zwischen der Länge und dem Durchmesser. Zum Beispiel beträgt dieses Verhältnis fürt Zemen; bei einer Mühle von 2 Meter Länge ungefähr 6, bei einer Mühle von 5 Meter Länge dagegen ungefähr 3. Darüber hinaus ist bei einer Mühle mit

2-> einem Durchmesser von 2 Meter und einer Länge von 12 Meter die Panzerungsoberfläche pro Tonne Kugelfüllung 3mal so groß wie in einer Mühle mit einem Durchmesser von 5 m und einer Länge von 15 m. In den großen Mühlen müssen folglich viel mehr Mahlkörper pro m² Panzerung klassifiziert werden, wobei die Klassifizierung in einem Rohr stattfinden muß, bei dem das Verhältnis zwischen der Länge und dem Durchmesser kleiner ist. Die industrielle Praxis hat gezeigt, daß in diesem Fall selbst die fortschrittlichsten bekannten Panzerungen keine zufriedenstellenden Klassifizierungsergebnisse liefern.

Schließlich setzt sich das Mahlen in einem geschlossenen Umlauf immer mehr durch, so daß schließlich das Material mehrmals und mit höherer Geschwindigkeit die Mühle durchläuft. Die Erfahrung hat gezeigt, daß beim Mahlen in einem geschlossenen Umlauf die Tendenz besteht, daß man eine entgegengesetzt wirkende Kla'.sifizierung der Mahlkörper erhält, wobei die kleinen Mahlkörper zum Einlauf und die großen zum Auslauf gelangen.

Bei den bekannten Panzerungen herrscht also eine große Unsicherheit hinsichtlich der Klassifizierung der Mahlkörper.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Panzerung für eine Kugelmühle zu schaffen, die eine bessere Klassifizierung der Mahlkörper bewirkt als die bekannten Panzerungen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch I angegeben.

Durch die Abflachung des stark erweiterten Kegelstumpfes am einlaufseitigen Ende wird die Förderwirkung des Mahlgutes aufgrund des Mitnahmeefektes der zur Längsachse der Mühle rechtwinkligen benachbarten Basisfläche nicht wesentlich beeinträchtigt. Dafür wird

ho aber der Klassifizierungseffekt wesentlich verbessert, so daß gewährleistet ist, daß die Größe der Mahlkörper zum Auslauf der Mahlkammer hin abnimmt.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unieransprüchen.

n5 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt
iß, F i g. i einen Längsschnitt durch eine mit eier

erfindungsgemäßen Panzerung versehene Mühle,

Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene H-Il gemäß Fig. 1.

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt in der Ebenelll-lllgemäßFig.4,

F i g. 4 eine Ansicht der Innenfläche der erfindungsgemäßen Panzerung,

Fig.4 einen Querschnitt in der Ebene V-V gtrmäß Fig. 1, der in perspektivischer Ansicht ein mit Wellungen versehenes Panzerungselement zeigt, und

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht eines mit herkömmlichen Wellungen versehenen Panzerungselementes.

Fig. 1 zeigt eine zylindrische Drehmühle, bestehend aus einem Mühlenrohr I. das auf seiner Innenfläche mit einer Panzerung 2 versehen ist. Die Innenfläche der Panzerung begrenzt eine Reihe kegelstumpfförmiger Volumen, die in Richtung zum Einlai'f der Mühle erweitert sind.

Die Mantellinien zweier aufeinanderfolgender Kegelstumpfe schließen unterschiedliche Winkel mit der Längsachse der Mühle ein. Die Mantellinien erzeugen abwechselnd wenig erweiterte Kegelstümpfe 3 und stark erweiterte Kegelstümpfe 4.

Die kleine Basis 5 (Fig. 3) der wenig erweiterten Kegelstümpfe 3 mit der ebenbfalls mit 5 bezeichneten großen Basis der stark erweiterten Kegels,ümpfe 4 zusammen. Die kleine Basis 6 der stark erweiterten Kegelstümpfe 4 schließt sich an die große Basis 7 der wenig erweiterten Kegelstümpfe 3 über eine ringformi- to ge Fläche 8 an, die im wesentlichen rechtwinlig zur Achse der Mühle verläuft.

Die Mühle dreht sich in Pfeilrichtung 9 und ist während des Betriebs teilweise mit Mahlkörpern IO und Mahlgut 11 gefüllt. Das Mahlgut bewegt sich in J5 Pfeilrichtung 12 vorwärts. Die Mahlkörper IO klassifizieren sich selbsttätig, und ihre Größe nimmt vom Einlauf zum Auslauf hin gleichmäßig ab.

Da die Umfangsgeschwindigkeit der Innenfläche der Panzerung mit zunehmendem Durchmesser zunimmt, -to werden die Körper im erweiterten Teil des Kegelstumpfes 3 durch die Drehzahl höher mitgenommen als im engen Teil des Kegelstumpfes 4. Dieser Effekt ist in Fig. 2 durch die Bahnen 13 und 14 im erweiterten Kegelstumpf 3 bzw. im verengten Kegelstumpf 4 schematisch dargestellt. Zwischen den Bahnen 13 und 14 haben die Scheitel der Bahnen in Längsrichtung ein Gefälle 15 (Fig. 1). Eine eingehende Untersuchung der Klassifizierungserscheinungen hat ergeben, daß, wenn sich unter der gemeinsamen Wirkung von Fliehkraft und Schwerkraft die Körper der einen Bahn von der Wand abheben, die Resultierende der auf sie einwirkende Kräfte einen Teil der Körper überraschend und unerwartet zum Auslauf leitet, wie der Teil 16 in F i g. 1 zeigt. Dadurch bildet sich am Fuße der Bahn 13 eine Senkung 17 (Fig. 2). Die Körper fallen frei bis zum Punkt 18, wo sie auf die Masse der Körper auftreffen. Auf dem Abschnitt zwischen dem Punkt 18 und Punkt 19 rollen die Mahlkörper auf der Mahlkörperfüllung entsprechend der Linie mit größtem Gefälle und werden in Pfeilrichtung 20 (Fig. 1) zur Senkung 17 geleitet. Wahrend sie auf der Mahlkörperfüllung rollen, fallen die großen Körper, die weniger abgebremst werden als die kleinen, schneller nach unten als diese und gelangen somit vorzugsweise /um Einlauf. Die ^ kleinen Körper werden also fortschreitend zu π verengten Teil des Kegclstumpfes 4 gefördert.

<!ciner, Maßstab haben gezeigt, daö zur Erzielung einer wirksamen Klassifizierung der durch den Pfeil 16 verdeutlichte Ablenkungseffekt im Idealfall in Richtung auf den Auslauf stark ist. ohne daß die Körper zu weit geschleudert werden, wodurch die großen Körper nicht vorschriftsmäßig zum Einlauf zurückgelangen könnten. Weiter hat sich herausgestellt, daß der auf die Körper in Richtung zum Auslauf einwirkende Ablenkungseffekt mit dem Gefälle der Kegelstümpfe sowie mit den nach oben gerichteten und auf der Drehung der ringförmigen Fläche 8 beruhenden Mitnahmeffekt zusammenhängt.

Da der Mitnahmeefekt durch die ringförmige Fläche groß ist, braucht im Bereich dieser ringförmigen Fläche kein starkes Gefälle vorhanden zu sein, um eine ausreichende Ablenkung 16 zu erhalten. Der Kegelstumpf 3 braucht folglich nur geringfügig erweitert zu sein. Je weiter man sich aber von der ringförmigen Fläche 8 entfernt, desto mehr nimmt die Wirkung des Mitnahmeffektes ab und, da die Ablenkung 16 nur noch durch ein stärkeres Gefälle bewirkt werden kann, muß ein stärker erweiterter Kegelstumpf 4 vorgesehen werden.

Folglich entspricht die Länge 1 des wenig erweiterten Kegelstumpfes 3 ungefährt dem Bereich des Einflusses der ringförmigen Fläche 8 auf die Mitnahme der Mahlkörper. Bezeichnet man die Höhe der ringförmigen Fläche 8 mit h, dann ist 1 eine Funktion von h und praktisch zwischen Λ und 2 h veränderlich.

Der Erweiterungs- bzw. Neigungswinkel a des wenig erweiterten Kegelstumpfes 3 in bezug auf die Achse der Mühle ist derart gewählt, daß der gemeinsame Mitnahmeeffekt aufgrund der ringförmigen Fläche 8 und der geringfügiger. Neigung des Kegelstumpfes 3 im Bereich der Länge / eine optimale Ablenkung 16 bewirkt.

Da der stark erweiterte Kegelstumpf 4 nicht mehr im Einflußbereich der ringförmigen Fläche 8 liegt, kann der seine Erweiterung bzw. Neigung bestimmende Winkel β in bezug auf die Achse der Mühle nur in Abhängigkeit von den Kenndaten der Mühle und der Füllung bestimmt werden.

In der Praxis wurden mit folgenden Werten die besten Ergebnisse erzielt:

β = 1 5 bis 25° und a = 0,5 β bis 0,3 β.

Die Länge L des stark erweiterten Kegelstumpfes 4 soll möglichst groß sein, weil die Klassifizierung zwischen zwei Mühlenabschnitten, die durch zwei aufeinanderfolgende ringförmige Flächen 8 begrenzt sind, schneller von sich geht als von einem dieser Abschnitte zum folgenden. Da β aber mindestens doppelt so groß ist wie a, nimmt h gemeinsam mit L schnell zu. Der Wert h darf allerdings nich' zu hoch sein, weil er sonst die kleine Basis 6 des stark erweiterten Kegelstumpfes 4 und folglich den mittleren Innendurchmesser der Mühle, d. h. das Nutzvolumen, zu sehr vermindern würde.

In der Praxis muß der Wert h kleiner als 0,05 D sein, wobei D der Innendurchmesser des Mühlenrohres ist. Da β einem Wert von 15 bis 25° entspricht, ergibt das einen Grenzwert, der größer ist als L

Durch Kombination der verschieden stark erweiterten Kegelstümpfe 3, 4, deren Neigungen ü, β und deren Längen /. L genau definiert sind, kann an allen Punkten der von zwei ringförmigen Flächen 8 bestimmten Abschnitte eine gute Klassifizierung erhalten werden.

Die geringe Neigung der Kegelstümpfe 3 hat einen

Bereich, in dem der mittlere Durchmesser verhältnismäßig groß ist und in dem die Mahlkörper durch die Drehung der Mühle weiter nach oben angehoben werden als bei einem einzigen Kegelstumpf mit der gleichen Neigung wie der Kegelstumpf 4. Dadurch, daß die Körper in den Kegelstümpfen 3 höher angehoben wird, wird die Senkung 17, die (wie oben ausgeführt) die großen Mahlkörper zum Einlauf fördert, noch mehr verstärkt, die Klassifizierung wird also noch weiter beschleunigt.

Da die Klassifizierung in jedem zwischen zwei ringförmigen Flächen 8 liegenden Panzerungsabschnitt schneller vor sich geht, ist auch der Klassifizierungsarbeitsgang von Abschnitt zu Abschnitt über die gesamte Länge der Mühle beschleunigt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch Verminderung des Gefälles der Kegelstümpfe 3 der von den Mahlkörpern auf die Ringflächen 8 ausgeübte Druck und folglich der an dieser Stelle sehr starke Verschleiß verringert wird.

Durch eine Begrenzung der starken Gefälle β an denjenigen Teilen der Panzerung, an denen sie vorteilhaft ist, also an den Kegelstümpfen 4 kann weiterhin das Gewicht der Panzerung vermindert und ein maximales Nutzvolumen für die Mühle erhalten werden.

Um die Mahlkörper 10 auf geeignete Weise nach oben anzuheben, ist es oft vorteilhaft, die Innenfläche der Panzerung mit Erhebungen und Vertiefungen zu versehen, die Wellungen bilden.

Bei den bekannten gewellten klassifizierenden Panzerungen konvergieren die Kamm- und Bodenlinien der Wellungen in Richtung auf die Achse der Mühle.

Der Schnitt gemäß Fig.6 zeigt eine herkömmliche gewellte klassifizierende Panzerung mit einer in perspektivischer Ansicht vom Einlauf der Mühle aus gesehenen Platte 21. die einen wesentlichen Bestandteil der im erweiterten Teil geschnittenen Panzerung bildet. Die Platte 21 ist mit Wellungen versehen, deren Kammund Bodenlinien y\\r Achse der Mühle hin konvergieren. Wie ;nis F ι g. 6 deutlich hervorgeht, bilden die Flanken 20 der Wellungen, wenn sie während der Drehung in die Mahlkörper 10 am unteren Teil der Füllung eingreifen, einen Einfallswinkel mit diesen Mahlkörpcrn. der sie /um Auslauf leitet, während jedoch angestrebt wird, die großen Mahlkörper an dieser Stelle zum Einlauf rollen ?u lassen. Dies steht also der Klassifizierung entgegen.

Dies kann bei den herkömmlichen Panzerungen vielleicht hingenommen werden, bei der vorstehend beschriebenen Panzerung jedoch nicht mehr. Diese bildet nämlich im allgemeinen im stark erweiterten Kegelstumpf 4 einen Winkel ß. der größer ist als bei den Kegelsiumpfen herkömmlicher Panzerung mn einheitlichem Gefälle, weil der stark erweiterte Kegelstumpf 4 außerhalb des Einflußbereichs der ringförmigen Fläche 8 steht und dieser aus diesem Crunde ein stärkeres Gefälle erhalten kann. Da das Gefälle mehr ausgeprägt ist. ist der Einfallswinkel der in die Füllung eingreifenden Fiankcn 20 der Wellungen um so größer und sein Einfluß um so störender.

Dieser Nachteil ist durch eine derartige Ausrichtung dei Wellungen behoben, daß der Einfallswinkel der Flanken 20 aufgehoben wird.

Fig. 5 zeigt eine einen Teil der Panzerung bildende Platte 21 mit in diesem Sinne ausgebildeten Wellungen. Aufgrund der Ausrichtung der Weilungen kann die n.rnke 20 in den unteren Teil der Füllung eingreifen, und /•Aar parallei da/u und ohne die Mahlkörper 10 jxial abzulenken. In der Praxis hängt die Richtung der Wellungen von den Bahnen ab. die unter anderem eine Funktion des Füllungsgrades der Mühle sind. Sie kann leicht vom Γ-'achmann errechnet werden, bei dem eine ^r> gute Kenntnis des Verlaufs uer Bahnen der Mühle vorausgesetzt wird, für die er eine klassifizierende Panzerung konstruiert.

F i g. 3 und 4 zeigen beispielsweise eine Ausführungsform der die Panzerung bildenden Platten.

ι» Die Mühle ist entsprechend den DIN-Normen mit Bohrungen versehen, wobei in Längsrichtung alle 250 mm und über den Umfang alle 314 mm ein Befestigungsschraubenloch vorgesehen ist. In diesem Fall ist es einfach, wenn die Länge der Platten ein

ii Vielfaches von 250 mm beträgt. In den Fig.3 und 4 haben die Platten 22 und 23 eine Länge von ca. 250 mm und eine Breite von ca. 314 mm. Jede Platte ist am Mühlenrohr 1 mit Hilfe einer Schraube 24 befestigt. Zwei Plattenringc 22 und 23 bilden im Inneren der

_'(i Mühle die zwei zum Einlauf hin erweiterten Kegelstümpfe 3 und 4. Die Länge des Kegelstumpfes 3 entspricht ungefähr der Höhe der ringförmigen Fläche 8.

Die Mantellinie des wenig erweiterten Kegelstumpfes 3 schließt mit der Mühlenachse einen Winkel a von 7° ein. und die Mantellinie des stark erweiterten Kegelstumpfes 4 schließt mit dieser Achse einen Winkel β von ungefähr 18° ein. Der kleine Winkel a ist also ungefähr 0.5/J.

in Die Summe der Längen I + L der beiden Kegelstümpfe 3 und 4 entspricht der Länge zweier Zwischenräume zwischen den Schrauben 24, also 500 mm. Im gewählten Beispiel hat die Mühle einen Durchmesser von 5 m, und die Höhe Λ der ringförmigen

s, Fläche 8 entspricht mindestens dem O.OSfachen Wert des Innendurchmessers Dder Mühle.

Die Panzerung ist mit Wellungen versehen, um die Füllung während der Drehung mitzunehmen. Die Kammlinien 25 und die Bodenlinien 26 der Platte 23 und

j!· des Teiles der Platte 22, der dem stark erweiterten Kegelstumpf 4 entspricht, schließen mit der Längsachse der Platte einen Winkel von ca. 13° ein, so daß am unteren Teil der Füllung kein Einfallswinkel mit den Mahlkörpern gebildet ist und diese Körper nicht axial

:-, abgelenkt werden. Der Winkel von 13" ist entsprechend den Kenndaten der Mühle anhand bekannter Kriterien von Fachleuten errechnet, unter anderem unter Berücksichtigung der Drehzahl, des Füllungsgrades usw. Die Kammlinien 25 und die Bodenlinien 26 desjenigen

■,.. Teiles der Platte 22. der dem leicht erweiterten Kegelstumpf 3 entspricht, konvergieren aus Fertigungsgründen zur Achse der Mühle hin.

Selbstverständlich können die Kammlinien 25 und die Bodcnlinien 26 auch mit der Längsachse der Platte einen

·., durchschnittlichen Winkel von 0 bis 13° einschließen.

Die Platten können auch glatt, ohne Wellungen sein. wenn die Drehzahl der Mühle derart ausgelegt ist, daß es nicht wünschenswert ist. das Anheben der Füllung zu unterstützen. Sie können auch jede Art von Unebenhei-

.. ten oder Ausnehmungen aufweisen, die ein geeignetes Anheben der Füllung gewährleisten, ohne die Klassifizierung zu beeinträchtigen.

Die Platten 22 und 23 sind im allgemeinen aus Gußeisen oder Stahl gefertigt, sie können jedoch

• . ebensogut auch aus Kautschuk oder einem anderen Material bestehen.

Zwischen die wenig und die stark erweiterten KegeKtümpfe können auch ein oder mehrere Kegel-

stumpfe mit einem minieren Gefälle angebracht werden und/oder die Kegclstüiiipfe können durch eine Oberfläche ersetzt werden, die durch eine gekrümmte Mantellinie mit einer den aufeinanderfolgenden Mantel· linien der Kegelstümpfc ähnlichen Form erzeugt wird.

Andererseits hat sich ge/eigi. daß es unter bestimmten Geschwindigkciisvcrhältnissen und Mahlkörper-Füllungsgraden nützlich sein kann, wenn der Winkel n kleiner als 7" und im Grenzfall 0° beträgt. Bei diesem (iren/wert wird also der wenig erweiterte Kegelstumpf i zu einem Zylinder.

In diesem Fall ist es dann auch möglich, den Wen von I auf einen 2 h übersteigenden Wert zu erhöhen.

In einem Versuch mit einem derartig zylindrisch ausgebildeten, leicht erweiterten Kegelstumpf konnten mit einem Wert von l—b h gute Ergebnisse erzielt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Panzerung für sine zylindrische Mühle mil Kugeln oder dergleichen Mahlkörpern, deren Innenfläche eine Folge von kegelstumpfförmigen, in Richtung zum Einlauf der Mühle erweiterten Volumen bestimmt, wobei die Mantellinien der Kegelstümpfe unterschiedliche Winkel mit der Mühlenachse einschließen und dadurch wenig erweiterte Kegelstümpfe und stark erweiterte Kegelstümpfe erzeugen, ferner kleine Basen wenig erweiterter Kegelstümpfe mit großen Basen stark erweiterter Kegelstümpfe zusammenfallen und kleine Basen stark erweiterter Kegelstümpfe an große Basen gering erweiterter Kegelstümpfe anschließen sowie an großen Basen wenig erweiterter Kegelstümpfe im wesentlichen rechtwinklig zur Achse der Mühle verlaufende ringförmige Flächen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die wenig erweiterten Kegelstümpfe (3) und die stark erweiterten Kegelstümpfe (4) einander abwechseln.

2. Panzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der stark erv/eiterten Kegelstümpfe (4) 15 bis 25° beträgt.

3. Panzerung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der ringförmigen Fläche (8) weniger als den 0.05fachen Wert des Innendurchmessers des Mühlenrohres (1) beträgt.

4. Panzerung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der wenig erweiterten Kegelstümpfe (3) im wesentlichen größer als 0° und kleiner als der halbe Neigungswinkel der stark erweiterten Kegelslümpfe (4) ist.

5. Panzerung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (1) der wenig erweiterten Kegelstümpfe (3) oder der Zylinder größer ist als die Höhe (h)der ringförtmigtn Flächen (8).