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Walzenpresse zum Heißkompaktieren und Heißbrikettieren von Schüttgütern
Die Erfindung betrifft eine Walzenpresse zum Heißkompaktieren und Heißbnkettieren
von Schüttgütern, deren Walzen auf einem Kern einen Mantel tragen, der aus einer
Mehrzahl von auf dem Umfang mit achsparallelen Längskanten aneinandergrenzenden
und an ihren Enden mit dem Walzenkern lösbar verbundenen Segmenten zusammengesetzt
ist, wobei die Auflageflächen des Walzenkerns und der Segmente als glatte Zylinderflächen
ausgebildet sind.
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Beim Heißkompaktieren und Heißbrikettieren von Schüttgütern, insbesondere
bei der bindemittellosen Heißbrikettierung
oder Heißkompaktierung
von vorreduzierten Eisenerzen nehmen die Segmente Temperaturen an, die über 1.0000
C liegen.
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Bei derartigen Temperaturen bereitet die Befestigung der Segmente
auf dem Walzenkern erhebliche Probleme.
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Bei der Befestigung mit radial angeordneten Schrauben ist es bekannt,
die beim Arbeiten in höheren Temperaturbereichen auftretenden Probleme dadurch zu
lösen, daß die Befestigungsschrauben als relativ lange Dehnschrauben ausgebildet
sind, die so weit vorgespannt, daß sie auch bei der Wärmedehnung, der sie bei der
Betriebstemperatur unterliegen, noch eine hinreichende Vorspannung haben. (DU-AS
1 815 599).
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Es ist weiter bekannt, als Befestigungsmittel für die Segmente auf
seitliche Absätze der Segmente Schrumpfringe aufzuschrumpfen, die mit einem ringförmigen
Kühlmittelkanal versehen sind, der mit Kühlmittelkanälen im Walzenkern zur Zu- und
Abfuhr des Kühlmittels versehen ist. Bei Befestigung der Segmente mit Schrumpfringen
ist es notwendig, zum Auswechseln der Segmente die Preßwalze aus der Walzenpresse
herauszunehmen, da die Schrumpfringe in der Presse weder abgezogen noch auf die
neuen Segmente wieder aufgeschrumpft werden können. (DT-AS 1 928 176).
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Es ist weiter bekannt, bei einer Preßwalze für die Heißbrikettierung
in V-förmige Formmulden auf dem Umfang des Walzenkerns eingesetzte Segmente an ihren
Enden auf der Mantelfläche eines Kegelstumpfes liegen, dessen Achse mit
der
Walzenachse zusammenfällt. Als Halterung ist hierbei auf jeder der beiden Walzenseiten
ein Haltering konzentrisch zur Walzenachse angeordnet, dessen an den Stirnflächen
der Segmente anliegende Flächen entsprechend kegelförmig geformt sind. Die Halteringe
sind dabei durch achsparallele Schraubenbolzen gegeneinander verspannt, die sich
radial einwärts der die Segmente aufnehmenden Formmulden durch den Walzenkern erstrecken.
Weiter radial einwärts von den Schraubenbolzen stützen sich die Halteringe in einer
Ringnut geführt, gegen den Walzenkern ab.
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Durch das bei der Wärmedehnung der Segmente in den Halteringen auftretende
Kippmoment werden die Schraubenbolzen in Achsrichtung stark beansprucht. Durch die
bei der Wärmedehnung der Segmente auftretende Kippbewegung des Halteringes hebt
die kegelförmige Andruckfläche des Ralteringes von den Endflächen der Segmente ab,
so daß es zu einer unvollständigen Abstützung kommt, die bei den erforderlichen
Preßkräften nicht mehr ausreicht, die Segmente kippsicher zu halten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Walzenbrikettpresse der genannten
Art zu schaffen, mit der auch bei Arbeitstemperaturen über 1.0000 C Anpreßkräfte
für die Segmente eingehalten werden können, die im wesentlichen den Anpreßkräften
im kalten Zustand entsprechen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Bereich
des äußeren Umfangs des Walzenkerns um tangentiale Achsen schwenkbar å jeweils paarweise
gegenüberliegend Klemmbügel angeordnet sind, die mit Ansätzen versehen sind, mit
denen Vorsprünge an den Enden der Segmente übergriffen werden, wobei die Berührungsflächen
der
Vorsprünge unter einem spitzen Winkel zur Drehachse des Walzenkerns
liegen, und daß jeweils zwischen zwei gegenüberliegenden Klemmbügeln ein Spannbolzen
angeordnet ist, der durch den aus den Segmenten gebildeten Mantel hindurchgeführt
ist.
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Vorzugsweise sind die Klemmbügel å jeweils im Bereich der Längskanten
zweier benachbarter Segmente angeordnet und die Spannbolzen sind jeweils in Ausnehmungen
an den Längskanten der Segmente angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Segmente in bekannter
Weise an der Auflagefläche eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung über die radiale
Projektion der achsparallelen Längskanten auf die Auflagefläche vorspringenden Stütztatzen
und dazwischenliegenden Ausschnitten auf, wobei einer Stütztatze an einer Längskante
ein zur Aufnahme einer entsprechenden Stütztatze ausgebildeter Ausschnitt an der
anderen Längskante gegenüberliegt, wobei dann die die Zugbolzen aufnehWmenden Ausnehmungen
im Bereich des oberen Endes der Stütztatzen angeordnet sind.
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Um auch bei Längenänderungen stets eine zuverlässige Berührung zwischen
den Ansätzen der Klemmbügel und den Vorsprüngen der Segmente sicherzustellen, sind
vorzugsweise die Berührungsflächen der Ansätze der Klemmbügel und/oder die Vorsprünge
der Segmente ballig ausgebildet.
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Zweckmäßig ist eine Ausführung, bei der die Klemmbügel jeweils die
Vorsprünge zweier benachbarter Segmente übergreifen.
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Die Klemmbügel sind zweckmäßig zur Aufnahme der Spannbolzen an ihren
Enden gabelförmig ausgebildet.
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Besonders zweckmäßig ist es weiter, Spannbolzen aus einem Material
zu verwenden, das einen kleineren Ausdehnungskoeffizienten hat als der Ausdehnungskoeffizient
des Materials der Segmente.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht
und im Nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt längs der Linie I-I in Fig. 2 durch
den Bereich des äußeren Umfangs einer Preßwalze gemäß der Erfindung.
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Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht der Preßwalze.
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Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1.
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Bei der Walzenbrikettpresse gemäß der Erfindung handelt es sich um
eine Walzenbrikettpresse mit zwei horizontal nebeneinander angeordneten Preßwalzen,
von denen eine Preßwalze relativ zu der anderen verschiebbar gelagert ist.
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In Fig. 1 ist ein Randabschnitt einer Preßwalze 2 dargestellt, die
auf ihrem äußeren Umfang einen Mantel 4
trägt, der aus einer Mehrzahl
mit achsparallelen Längskanten aneinandergrenzenden und an ihren Enden mit dem Walzenkern
lösbar verbundenen Segmenten 6 zusammengesetzt ist.
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Die Berührungsfläche 8 zwischen dem Walzenkern 2 und den Segmenten
6 ist als glatte Zylinderfläche ausgebildet. In der Mitte des Walzenkerns 2 ist
eine Nut 10 angeordnet, die als umlaufende Nut ausgebildet sein kann oder als jeweils
ein Nutabschnitt für jedes Segment. In der Nut 10 liegt eine Feder 12, die in eine
entsprechende Nut 14 in der Auflagefläche der Segmente 6 eingreift.
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Über diese Verbindung sind die Segmente 6 in Achsrichtung zentriert,
so daß beim Aufheizen der Segmente auf Betriebstemperatur, die bei bzw. über 1.0000
C liegen kann, die Segmente gleichmäßig von der Mitte her in Achsrichtung dehnen.
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Die Segmente 6 können auf ihrem Umfang glatt ausgebildet oder mit
Bormmulden versehen sein.
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An den beiden gegenüberliegenden Enden des Walzenkerns sind um tangentiale
Achsen 16 schwenkbar Klemmbügel 18 angeordnet, von denen jeweils zwei Klemmbügel
paarweise gegenüberliegen. Die Klemmbügel weisen an ihrem unteren Ende ein Lager-auge
20 mit einer Bohrung 22 auf, durch die ein Lagerbolzen 24 hindurchgeführt ist. Die
Klemmbügel 18 liegen mit dem Lagerauge in Ausnehmungen 26 des Walzenkerns. Im Abstand
von der Ausnehmung 26 ist am Umfang des Walzenkerns weiter wenigstens ein weiterer
Ausschnitt
28 vorgesehen, dessen eine Seite 30 parallel zu den
Seitenflanken 32 des Ausschnittes 26 liegt. Von dem Ausschnitt 28 aus läßt sich
die Bohrung im Walzenkern zur Aufnahme des Schwenkbolzens 24 bohren und der Schwenkbolzen
einführen, der dann mit bekannten Mitteln arretierbar ist.
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Die Segmente 6 weisen an ihren stirnseitigen Enden Vorsprünge 34 auf,
deren radial äußere Oberfläche 36 unter einem spitzen Winkel d zur Auflagefläche
8 bzw. zur Drehachse der Preßwalze liegt. Dieser Winkel oG ist vorzugsweise kleiner
als 200; .
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Die Klemmbügel 18 sind an ihrem äußeren Ende mit einem Kopf 38 versehen,
der--einen die Oberfläche 36 der Segmentvorsprünge 24 übergreifenden Ansatz 40 aufweist.
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Zwischen den beiden Klemmbügeln 18 erstreckt sich ein Spannbolzen
42, der an seinen Enden mit Gewindeabschnitten 44 versehen ist, auf die jeweils
Spannmuttern 46 aufgeschraubt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die
Köpfe 38 der Spannbügel gabelförmig ausgebildet, so daß die Spannbolzen von oben
in die Gabel 48 eingelegt werden können. Bei einer solchen gabelförmigen Ausbildung
ist an den Enden des Spannbolzens jeweils eine Druckscheibe 50 vorgesehen.
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Die Spannbolzen 42 sind, wie in der Zeichnung dargestellt, radial
im Abstand von der Auflagefläche 8 der Segmente
6 durch die Segmente
hindurchgeführt. Für die Durchführung der Spannbolzen können die Segmente mit entsprechenden
Bohrungen versehen werden. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, wie sie in
der Zeichnung dargestellt ist, bei der die Spannbolzen jeweils zwischen zwei Segmenten
geführt sind, wobei die Segmente zur Aufnahme der Spannbolzen in ihren Längskanten
52 mit Ausnehmungen 54 versehen sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Segmente 6 in der
Auflagefläche 8 eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung über die radiale Projektion
der achsparallelen Längskanten auf die Auflagefläche vorspringenden Stütztatzen
56 und dazwischenliegenden Ausschnitten auf, wobei einer Stütztatze an einer Längskante
ein zur Aufnahme einer entsprechenden Stütztatze ausgebildeter Ausschnitt an der
anderen Längskante gegenüberliegt. Bei einer solchen bekannten Ausbildung der Segmente
(DU-PS 20 55 147) sind die Ausnehmungen 54 zur Aufnahme der Spannbolzen 42 zweckmäßig
am oberen Ansatz der Stütztatzen bzw. der Ausschnitte angeordnet, wie insbesondere
aus Fig. 3 ersichtlich.
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Unabhängig davon, ob die Spannbolzen durch die Segmente hindurchgeführt
sind oder im Spalt zwischen zwei Segmenten liegen, lassen sich die einzelnen Segmente
leicht auswechseln, ohne daß die Preßwalzen aus der Presse ausgebaut zu werden brauchen.
Nach Lösen der Spannbolzen lassen sich die Klemmbügel nach außen schwenken und das
durch die Klemmbügel gehalterte Segment kann entnommen werden und zwar ohne daß
die Halterung der anderen Segmente
beeinträchtigt wird. Nach dem
Einsetzen eines neuen Segmentes werden die Klemmbügel über dessen Vorsprünge 34
geschwenkt, worauf dann die Klemmbolzen wieder eingeführt werden. Dies wird besonders
erleichtert durch die gabelförmige Ausbildung der Köpfe der Klemmbügel.
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Bei der Ausführungsform, bei der die Spannbolzen im Spalt zwischen
zwei Segmenten liegen, sind die Auflageflächen 36 der Vorsprünge 34 der Segmente
und die Druckflächen der Vorsprünge 40 der Klemmbügelköpfe 38 vorzugsweise so ausgebildet,
daß der Klemmbügel jeweils mit zwei benachbarten Segmenten in Eingriff kommt. Die
Auflageflächen 36 können bei allen Ausführungsformen entweder Teile von Konusflächen
sein, wobei die Konusachse mit der Drehachse der Preßwalze zusammenfällt. Die Anlageflächen
der Vorsprünge 40 der Xlmnbügelköpfe sind in diesem Fall entsprechend als kongurente
Konusflächen auszubilden. Die Auflageflächen 36 der Segmentvorsprünge 34 können
aber auch als geneigte Ebenen ausgebildet sein, die parallel zur Schwenkachse 16
der Klemmbügel liegt. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Auflageflächen jeweils
nur zweidimensional bearbeitet zu werden brauchen, insbesondere geschliffen zu werden
brauchen.
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Die Vorsprünge 34 der Segmente 6 können sich über die gesamte Breite
der Segmente in Umfangsrichtung erstrecken.
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Es reicht aber aus, wenn solche Vorsprünge lediglich im Bereich des
Angriff es der Klemmbügel vorgesehen werden.
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Beim Aufheizen der Segmente 6 auf Arbeitstemperatur erfahren
die
Segmente 6 eine Längung, die abhängig vom Wärmeausdehnungskoeffizienten und der
Temperatur im wesentlichen proportional zur Länge 1 der Segmente ist.
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Dieser Längendehnung der Segmente beugen die Klemmbügel 18 dadurch,
daß sie nach außen schwenken, vor. Um sicherzustellen, daß bei jeder Temperatur
die Anpreßkräfte unverändert von den Klemmbügeln auf die Segmente übertragen werden,
ist vorzugsweise die Auflagefläche 36 der Segmentvorsprünge 34 oder aber die Preßfläche
an der Unterseite der Ansätze 40 der Klemmbügelköpfe 38 ballig ausgebildet, wobei
die Balligkeit mit einem relativ großen Radius ausgebildet sein kann. Es ist auch
möglich, die eine Fläche konkav und die andere Fläche konvex ballig auszubilden,
so daß sich die beiden Preßflächen bei einem Schwenken der Klemmbügel 18 bei einer
Längendehnung des Segmentes aufeinander abwälzen und so eine flächige Druckübertragung
sichergestellt wird.
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Der Spannbolzen 42 unterliegt einer Wärmedehnung, die wiederum abhängig
von dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des materials und der Temperatur der Spannlänge
L proportional ist.
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Eine im wesentlichen konstante Spannung des Spannbolzens 42 und damit
der radial auf das Segment wirkenden Haltekraft kann dadurch sichergestellt werden,
daß für den Spannbolzen 42 ein Material verwendet wird, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient
um so viel kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials der Segmente,
daß die Längung des Segmentes über die Länge 1 gleich der Längung des Spannbolzens
über die Länge L ist. Es
kann aber auch zweckmäßig sein, für den
Spannbolzen ein Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zu wählen, der
sicherstellt, daß bei Arbeitstemperatur eine vorbestimmte Steigerung des Anpreßdruckes
erreicht wird.