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Walzenpresse zum Heißkompaktieren und Reißbrikettieren von Cchüttgutern
Die XrLindung betrifft eine Walzenpresse zum Heißkompaktieren und Heißbrikettieren
von Schüttgütern, deren Walzen auf einem Kern einen Mantel tragen, der aus einer
Mehrzahl von auf dem Umfang mit achsparallelen Längskanten aneinandergrenzende und
an ihren Enden mit dem Walzenkern lösbar verbundenen Segmenten zusammengesetzt ist.
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Insbesondere beim Heißkompaktieren und Heißbrikettieren von vorreduzierten
Eisenerzen oder Lisenschwamm ist das Schüttgut bei rtlemperaturen zu bearbeiten,
die über 9000 C liegen.
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Dei diesen rlnemperaturen unterliegen die Segmente, insbesondere wenn
in diesen Formmulden zur Herstellung von Formbrikett vorgesehen sind, einem erheblichen
Abrieb. Um zu ausreichenden
Standzeiten für die Segmente zu kommen,
verwendet man Segmente aus Materialien, die in der Regel sehr verschleißfest und
hart sind. Die Härte kann dabei 60 HRc erreichen. Mit steigender Härte der Werkstoffe
sinkt jedoch deren Zähigkeit und steigt die Sprödigkeit. Viele für die Herstellung
von Segmenten verwendete Legierungen haben praktisch überhaupt keine Zähigkeit mehr.
Damit tritt die Gefahr von Materialrissen und Materialbruch auf. Trotz dieses von
der Werkstoffseite getriebenen Aufwandes bleiben die Standzeiten der Segmente relativ
kurz.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel zu schaffen, mit denen es möglich
ist, zu wesentlich längeren Standzeiten für die Segmente zu kommen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Segmente
mit im wesentlichen achsparallelen Eiihlkanälen versehen sind, die mit Kanälen zum
Zu- bzw. Abführen des flüssigen Kühlmediums im Walzenkern verbunden sind und die
radial mit Abstand von der Berührungsfläc-he zwischen den Segmenten und der Oberfläche
des Walzenkerns angeordnet sind.
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Um innerhalb der Segmente zu möglichst langen Eühlkanälen zu kommen
und damit die Zahl der externen Anschlüsse klein zu halten, können zwei im wesentlichen
achsparallele Kühlkanäle an einem Ende durch Querverbindungen zu einem U-förmigen
oder mäanderförmigen Eühlkanal verbunden sein. Bei einer solchen Ausbildung reichen
für jedes Segment jeweils ein Anschluß für den Zufluß und ein Anschluß für den Abfluß
des Kühlmediums aus.
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Bei einer Ausführungsform stehen die im wesentlichen achsparallelen
Kühlkanäle im Bereich ihrer Enden mit Bohrungen in Verbindung, die in der Auflagefläche
des Segmentes münden, wobei in dem Walzenkern an entsprechenden Stellen der Kernoberfläche
Mündungen von Zu- bzw. Abflußkanälen für das Kühlmedium vorgesehen sind.
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Bei einer anderen Ausführungsform sind die im wesentlichen achsparallelen
Kühlkanäle wenigstens an einem Ende an eine Verbindungsleitung angeschlossen, die
zu benachbarten Sühlkanälen des gleichen Segmentes und/oder eines Nachbarsegmentes
und/oder Mündungen von Zu- bzw. Abflußkanälen im Walzenkern führen.
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Mit den Kühlkanälen in den Segmenten läßt sich die Segmenttemperatur
im Betrieb der Walzenpresse wesentlich senken, wodurch wiederum der Verschleiß herabgesetzt
wird. Durch die Kühlung stellt sich ein konstanter Temperaturgradient über den Querschnitt
des Segmentes ein, das damit durch die Kühlung nur geringen inneren Spannungen unterworfen
ist. Die erfindungsgemäß ausgebildete Kühlung läßt sich bei sowohl Preßwalzen anwenden
mit einer polygonalen Oberfläche und ebenen Auflageflächen für die Segmente als
auch'bei Preßwalzen mit zylinderförmiger Berührungsfläche zwischen der Oberfläche
des Walzenkerns und der Segmente. Durch die Kühlung der Segmente wird der Wärmefluß
in den Walzenkern und damit eine Aufheizung der Lager wesentlich verringert.
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ms ist bekamt, bei der Heißbrikettierung die Oberfläche der Preßwalzen
durch Luftströme und/oder Besprühen mit Wasser bzw.
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Naßdampf zu kühlen. Diese Art Kühlung führt zu erheblichen
Wärmespannungen
und damit insbesondere bei spröden Materialien zu erhöhter Rißgefahr (GB-PS 295
910).
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Bei Preßwalzen in Walzenpressen für die Kohlebrikettierung mit einem
Formring, in dessen Außenfläche die Brikettformen eingearbeitet sind, ist es bekannt,
die Formringe und damit die Formmulden zu kühlen bzw. zu heizen. Zu diesem Zweck
ist es bekannt, in der Oberfläche des Walzenkerns nach außen offene Flüssigkeitskanäle
vorzusehen, die mit durch die Walzenachse hindurchgeführten Zu- bzw. Abfuhrkanälen
für das Eühl- bzw. Heizmedium versehen sind. Die Flüssigkeitskanäle werden dabei
außen durch den auf den Walzenkern aufgeschrumpften Formring dichtend verschlossen
(D2-AS 1 029 723, D2-PS 809 546).
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Es ist weiter bekannt, bei einer Trommelpresse zur Herstellung von
Eisbriketts einen radial nach innen offenen Flüssigkeitskanal in einem Formring
vorzusehen, der hierbei durch die zylindrische Oberfläche des Walzenkerns abgeschlossen
ist (DT-PS 601 426).
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Die Erfindung ist in der Zeichnung ,beispielsweise veranschaulicht
und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete
Preßwalze einer Walzenpresse für die Heißbrikettierung von Eisenerzen.
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Fig. 2 zeigt einen Randabschnitt einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Preßwalze in einem größeren Maßstab.
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Fig. 3 zeigt in einer Darstellung entsprechend Fig. 2 eine weitere
Ausführung einer erfindungsgemäßen Preßwalze.
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Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2.
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Fig. 5 zeigt einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4.
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Fig. 6 zeigt einen Schnitt ähnlich Fig. 5 in einer abgewandelten Anordnung
der Kühlkanäle.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine schematisch dargestellte
Preßwalze 2 einer bekannten Walzenpresse mit zwei achsparallelen Preßwalzen, die
in einer im wesentlichen horizontalen Ebene nebeneinander angeordnet sind. Die Preßwalze
2 weist einen Walzenkern 4 auf, der aus einem Stück mit Achsansätzen 6 ausgebildet
ist, mit denen die Walze über Kugellager in Lagerblöcken drehbar ist, die in seitlichen
Ausschnitten des Pressengehäuses liegen, wobei normalerweise eine der Preßwalzen
festliegt, während die andere relativ zu der Festwalze horizontal verschiebbar ist,
und zwar normalerweise gegen eine hydraulische Abstützung.
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Die Preßwalze 4 ist auf ihrem Umfang mit einem Mantel 8 versehen,
der aus einer Mehrzahl von auf dem Umfang mit achsparallelen Längskanten aneinandergrenzenden
Segmenten 10 besteht, die an ihren hunden mit Ansätzen 12 versehen sind, an denen
Befestigungsmittel angreifen, mit denen die Segmente auf dem Walzenkern befestigt
sind. Als Befestigungsmittel können gekühlte Schrumpfringe, radiale Schrauben oder
dergleichen vorgesehen sein. Die Befestigungsmittel sind in der Zeichnung nicht
dargestellt. Die segmente 10 können auf ihrer
äußeren Oberfläche
14 als ebene Zylinderfläche ausgebildet sein. Es können aber auch in der Oberfläche
der Segmente in bekannter Weise Formmulden vorgesehen sein. Walzenpressen und Preßwalzen
der bisher beschriebenen Art sind bekannt.
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Der Walzenkern 4 kann auf seinem Umfang in bekannter Weise polygonal
mit achsparallelen Nuten zur Aufnahme von an der Unterseite der Segmente angeordneten
Federn oder Keilleisten ausgebildet sein. Der Walzenkern kann auf seinem Umfang
aber auch eine glatte Zylinderfläche aufweisen. Bei der Ausführungsform nach Fig.
1 sind in den Achsansätzen 6 jeweils axiale Bohrungen 16,18 vorgesehen, die sich
über eine begrenzte Länge in den Walzenkern erstrecken und untereinander keine direkte
Verbindung haben. Die Bohrungen 16 und 18 sind mit einem Zulauf bzw. Ablauf für
ein flüssiges Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, verbunden. Der Zulauf und der Ablauf
des Kühlmediums kann auch einseitig angeordnet sein mit zwei konzentrischen Leitungsabschnitten.
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Erfindungsgemäß sind die Segmente 18 mit wenigstens einem sich im
wesentlichen achsparallel erstreckenden Kühlkanal 20 versehen, der radial in Abstand
von der Berührungsfläche 22 zwischen dem Umfang des Walzenkerns 4 und der Auflagefläche
des Segmentes 10 angeordnet ist. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, führen von
den Bohrungen 16 bzw. 18 radiale Bohrungen 24, 26 zum Umfang des Walzenkerns. Die
Mündungen dieser Bohrungen sind über Verbindungsmittel, beispielsweise wie oben
in Fig. 1 dargestellt beitungskrümmer 28, mit den beiden Enden des Kühlmittelkanals
20 verbunden. Bei der unten in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist das Segment
mit
in seiner Auflagefläche mündenden Bohrungen 30 versehen, die
mit dem Kühlmittelkanal 20 in Verbindung stehen. Mit den Kanälen 16 und 18 verbundene
radiale Kanäle oder Bohrungen 32 und 34 münden in der Auflagefläche des Walzenkerns
unterhalb der Bohrungen 30. Durch in die Oberflächen eingelassene Dichtungsringe
oder dergleichen wird hier eine flüssigkeitsdichte Verbindung hergestellt.
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Die Ausführungsform, die in Fig. 1 im oberen Teil schematisch dargestellt
ist, ist in Fig.2 noch einmal in größerem Maßstab veranschaulicht. Die Rohrkrümmer
28 sind hier mit ihrem einen Ende in eine Ausdrehung 36 am Ende des Kühlkanals 20
eingesteckt, beispielsweise mit einem Preßsitz. Im Betrieb hat das eingesteckte
Ende des Leitungskrümmers und das Segment an dieser Stelle die gleiche Temperatur,
so daß die Dichtigkeit gewahrt bleibt. Das andere Ende des Leitungskrümmers 28 kann
in eine entsprechende Ausbohrung 38 der Mündung des Kanals 24 eingesteckt sein und
hier beispielsweise durch einen Dichtungsring 40 abgedichtet sein. Die Kühlkanäle
können aber auch alle oder in Gruppen an eine oder mehrere Ringleitungen angeschlossen
sein, die dann mit einer radialen Zu- oder Abflußbohrung im Walzenkern verbunden
ist.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 können die Bohrungen 30, die zu
der Auflagefläche des Segmentes führen, radial oder wie in der Figur dargestellt,
unter einem Winkel angeordnet sein, wobei die Winkel anordnung einen strömungsgünstigeren
uebergang des Kühlmediums in den Kühlkanal 20 bewirkt. Der Kühlkanal 20 ist hier
ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 als durchgehende Bohrung ausgebildet,
die in diesem
Fall an ihren beiden Enden zu verschließen ist, beispielsweise
durch Stopfen 42, die eIngeSreBt oder auch eingeschraubt sein können. Zur Abdichtung
sind in Ausdrehungen 31 Dichtungsringe 33 vorgesehen.
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Nach den Schnittdarstellungen in den Fig. 4 und 5 sind nebeneinander
gleichmäßig über die Umfangsbreite des Segmentes 10 verteilt zwei im wesentlichen
achsparallele Kühlkanäle 20, 20' vorgesehen. Fu"r jeden dieser Kühlkanäle kann dabei
ein Anschluß an den uh'lmittelzulauf bzw. -ablauf vorgesehen sein. Die beiden Kühlkanäle
20 und 201 können aber auch an ihrem einen Ende miteinander verbunden sein, so daß
dann für das Segment nur zwei Anschlüsse vorzusehen wären.
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Die Verbindung kann durch einen U-förmigen Rohrleitungskrümmer hergestellt
werden, der von außen in die Enden der Kühlkanäle eingesteckt wird. Als Verbindung
der beiden Kühlmittelkanäle 20 und 20 kann aber auch, wie in Fig. 5 dargestellt
und in Fig. 4 gestrichelt angedeutet, eine von einer Längskante 46 des Segmentes
10 ausgehende Querbohrung 44 vorgesehen werden, die als Sackbohrung im Bereich des
-Kühlkanals 20' mündet und an ihrem Ende durch einen Stopfen 48 verschlossen ist.
Es können dann auch die Kühlkanäle 20 und 201 als Sackbohrungen ausgebildet werden,
wodurch mit einem Stopfen ein U-förmiger Kühlmittelkanal ausgebildet wird, dessen
beide in der Segment stirnseite liegende Mündungsöffnungen, beispielsweise wie in
Fig.
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2 dargestellt, über Litungskrümmer 28 mit den Kanälen im Walzenkern
verbundensind.s ist aber auch möglich, entsprechend Fig. 3 von der Auflagefläche
des Segmentes ausgehende Bohrungen 30 an die Enden der Kanäle 20 und 20' zu führen.
In diesem Fall
müssen die offenen Enden der Bohrungen 20 und 20'
mit Stopfen verschlossen werden, wie in Fig. 5 gestrichelt dargestellt.
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In ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 5 kann auch
ein durchgehender Kühlkanal mit drei im wesentlichen achsparallelen Kanalabschnitten
vorgesehen werden, wie in Fig. 6 veranschaulicht. Der dritte Kühlkanal 20" geht
hier von dem gegenüber-liegenden Ende des Segmentes aus. Er ist wiederum als Sackbohrung
ausgebildet und über eine Querbohrung 50 mit der Bohrung 20' verbunden, die in diesem
Fall durch einen Stopfen 52 an ihrem freien Ende verschlossen ist. Die Querbohrung
50 ist mit einem Stopfen 54 verschlossen. Der Anschluß an den Kühlmittelzulauf bzw.
-ablauf kann hier wiederum beispielsweise nach den Fig. 2 und 3 ausgeführt sein,
wie durch die hier an gegenüberliegenden Enden des Segmentes offenen den der Bohrungen
20 und 20" sowie die gestrichelt angedeuteten Bohrungen 30 veranschaulicht.
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Die Kühlkanäle in den Segmenten werden vorzugsweise in den fertigen
Segmenten nachträglich eingebracht, insbesondere im Anschluß an eine Wärmebehandlung
des Segmentes, wenn eine solche zum Härten des Segmentes bzw. seiner Oberfläche
durchgeführt wird. Soweit eine spanabhebende Bearbeitung durch Bohren möglich ist,
können die Kühlkanäle gebohrt werden.
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Im Hinblick auf die wesentlich erhöhte Standzeit kann sich aber auch
ein höherer Aufwand lohnen, beispielsweise dergestalt, daß die Bohrungen durch funkenerosive
oder elektrochemische Abtragung hergestellt werden, wenn der Werkstoff wegen seiner
Härte nicht gebohrt werden kann.