DE4132474A1 - Verschleissfeste mahlwalze fuer die verwendung in walzenmaschinen, insbesondere in hochdruckwalzenpressen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine verschleißfeste Mahlwalze für die Verwendung in Walzenmaschinen, insbesondere in Hoch­ druck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes.

Bei Walzenbrecher und Walzenmühlen wird körniges, sprödes Mahlgut in den Walzenspalt, durch den die beiden drehbar gelagerten, gegenläufig rotierbaren Mahlwalzen voneinan­ der getrennt sind, eingezogen und dort einer Druckzer­ kleinerung unterworfen.

Bekannt ist auch die sogenannte Gutbettzerkleinerung im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenpresse, bei der die einzelnen Partikel des eingezogenen Mahlgutes in einem Gutbett, d. h. in einer zwischen den beiden Walzenober­ flächen zusammengedrückten Materialschüttung bei Anwen­ dung eines extrem hohen Druckes gegenseitig zerkleinert werden (EP-PS 00 84 383). Dabei sind die Walzenoberflä­ chen einer außerordentlich hohen Beanspruchung ausge­ setzt, woraus u. a. ein hoher Verschleiß resultiert. Es ist bekannt, durch unterschiedliche Gestaltung und Be­ schichtung der dem Verschleiß ausgesetzten Walzenoberflä­ chen diesem Verschleiß entgegen zu wirken. So werden in der EP-OS 03 61 172 auf den Walzengrundkörper durch Schweißen verschiedene Schichten aus unterschiedlichen Legierungen zum Verschleißschutz aufgetragen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Mahl­ walze der im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzten Art so auszubilden, daß ein extrem hoher Widerstand ge­ genüber Verschleiß erzielbar ist. Diese Aufgabe wird ge­ mäß der Erfindung mit den Maßnahmen des Kennzeichnungs­ teils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun­ gen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Charakteristisch für die erfindungsgemäße, den Verschleiß minimierende Ausgestaltung der dem Verschleiß ausgesetz­ ten Oberflächenbereiche der Mahlwalze ist das Einlagern einer Vielzahl von stift- und/oder plattenförmigen Werk­ stoffstücken in diese Bereiche, wobei die Werkstoffstücke eine deutlich größere Härte aufweisen als das diese Werk­ stoffstücke umgebende Material der Mahlwalze. Durch die Einlagerung größerer Werkstoffstücke mit geringen Abstän­ den voneinander wird erreicht, daß das Verschleißverhal­ ten der Mahlwalze fast ausschließlich nur noch durch das eingelagerte Material bestimmt ist.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann somit durch die Einlagerung auch besonders spröder aber harter Werkstoff­ stücke in den Werkstoff der Mahlwalze der hohe Ver­ schleißwiderstand dieser spröden Stoffe weitgehend ge­ nutzt werden. Andere Wege dieser Nutzung z. B. die Fer­ tigung einer Mahlwalze ausschließlich aus diesen spröden Werkstoffen scheiden meist wegen der zu aufwendigen Fer­ tigung und wegen Schwierigkeiten bei der Verarbeitung, insbesondere bei Mahlwalzen für die Gutbettzerkleinerung aus.

Die Einlagerung der Werkstoffstücke in den Walzenkörper erfolgt in entsprechend ausgebildete Ausnehmungen des Walzenkörpers erfindungsgemäß durch Kleben oder Einpres­ sen. Auf diese Weise wird zwischen den spröden, harten Werkstoffstücken und dem Walzenkörper eine feste Ver­ bindung hergestellt, die aufgrund der elastischen Be­ schaffenheit des Walzenkörpers bei Belastungen von außen erhalten bleibt. Erfindungsgemäß ist es aber auch mög­ lich, eine feste Verbindung zwischen den Werkstoffstücken und dem Walzenkörper durch ein anderes Verfahren herbei­ zuführen wie beispielsweise Schrumpfen, Löten, Schweißen oder Schrauben.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der dem Verschleiß ausgesetzte Bereich der Mahlwalze als Banda­ genring ausgebildet, der mit dem Walzenkörper durch Auf­ schrumpfen lösbar verbunden ist. Bei zueinander passenden thermischen Ausdehnungsquotienten des Bandagenwerkstoffes und der einzulagernden Werkstoffe können erfindungsgemäß die einzulagernden Werkstoffstücke bereits vor dem Auf­ schrumpfen der Bandage in die Bandage eingelagert werden, so daß nach dem Aufschrumpfen durch das Zusammenziehen der Bandage ein besonders fester Sitz der eingelagerten Werkstoffstücke erreicht wird.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist die Ausbil­ dung der Verschleißschicht im Bereich der Mahlwalzenober­ fläche in Form von lösbar mit dem Walzenkörper verbunde­ nen Walzensegmenten. Neben der fertigungstechnischen ein­ facher durchzuführenden Einlagerung der Werkstoffstücke in die einzelnen Walzensegmente gegenüber der Einlagerung in Bandagenringe oder in den Walzenkörper ist es erfin­ dungsgemäß auch möglich, schon beim Gießen der Segmente die einzulagernden Werkstoffstücke mit einzugießen und so eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Segmentgrund­ körper und den eingelagerten Werkstoffstücken herzustel­ len.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die in den Walzenkörper eingelagerten Werkstoffstücke hülsenförmig ausgebildet. Beim Betrieb der Walzenma­ schine, z. B. bei Durchführung der Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes kann sich der Hohlraum innerhalb der Hül­ sen mit Gutmaterial füllen, wodurch an diesen Stellen ein autogener Verschleißschutz herbeigeführt wird. Die Größe der Hülsen ist so bemessen, daß das Gutmaterial während der gesamten Umdrehung der Walzen in den Hülsen ver­ bleibt.

Durch Kombination der verschiedenen Ausbildungsformen, durch Variation der Größe und Stückzahl sowie der Mate­ rialbeschaffenheit der einzulagernden Werkstoffstücke, ist es möglich, den Verschleiß der Mahlwalze den zu zer­ kleinernden unterschiedlichen Stoffen anzupassen und zu minimieren. Insbesondere ist es möglich, durch örtlich gezieltes Einlagern sicherzustellen, daß bisher bevor­ zugte Verschleißstellen der Mahlwalze bevorzugt gegenüber Verschleiß geschützt sind und das Verschleißbild der Mahlwalze auch über längere Gebrauchszeiten hinweg ein­ heitlich bleibt.

Die Einlagerung harter Werkstoffstücke in Oberflächenbe­ reiche, die durch hohen Verschleiß beansprucht sind, kann auch bei anderen, mit hohem Druck zerkleinernde oder kom­ paktierende Vorrichtungen, beispielsweise Wälzmühlen, Kollergänge, Walzenkompaktierpressen, erfindungsgemäß an­ gewendet werden.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfol­ gend anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die beiden Mahlwalzen einer Zweiwalzenmaschine mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ein­ lagerung von verschleißfesten Werkstoff­ stücken ( für eine Walze teilweise ein­ gezeichnet);

Fig. 2 einen Teilschnitt einer Mahlwalze parallel zur Walzenachse gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Teilansicht auf die Stirnseiten der beiden Mahlwalzen gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine Teildraufsicht auf eine Mahlwalze einer Zweiwalzenmaschine mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einlagerung von verschleißfesten Werk­ stoffstücken;

Fig. 5 einen Teilschnitt einer Mahlwalze parallel zur Walzenachse gemäß Fig. 4;

Fig. 6 einen Teilschnitt einer Mahlwalze einer Zweiwalzenmaschine parallel zur Walzen­ achse mit einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einlagerung von verschleißfesten Werkstoffstücken.

Fig. 1 zeigt eine Zweiwalzenmaschine, z. B. eine Hoch­ druck-Walzenpresse zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, welches von oben über einen in der Zeichnung nicht darge­ stellten Gutaufgabeschacht dem Walzenspalt (15) zwischen den beiden Mahlwalzen (10, 11) zugeführt wird. In die Mantelfläche (14) der angetriebenen gegenläufig drehbaren Mahlwalzen (10, 11) sind eine Vielzahl von plattenförmig (12) und stiftförmig (13) ausgebildeten verschleißfeste Werkstoffstücke eingelagert.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, schließen die Einlage­ rungen mit der Walzenmanteloberfläche (14) bündig ab. Weiterhin kann dem Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt ist, entnommen werden, daß auch die dem Verschleiß ausgesetzten Bereiche der Wal­ zenstirnflächen (16) durch entsprechende Einlagerungen - im gezeigten Beispiel durch plattenförmig ausgebildete Einlagerungen (12, 17) - geschützt werden.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Anordnung von plattenförmig und stiftförmig ausgebildeten Werkstoff­ stücke sowie die Abmessungen der einzelnen Werkstoff­ stücke und die Abstände der Werkstoffstücke voneinander stellen nur ein Beispiel für eine mögliche Ausführung der Einlagerung dar. Es können beispielsweise auch nur stift­ förmig oder nur plattenförmig oder beliebige Kombinatio­ nen von stiftförmig und plattenförmig ausgebildeten Werk­ stoffstücke mit variablen Abmessungen und mit variablen Abständen voneinander in die Mantelfläche der Mahlwalze und in die Stirnfläche der Mahlwalze eingelagert und mit diesen durch Kleben, Einpressen, Löten, Schweißen, Schrumpfen etc. fest verbunden werden.

Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 sind in die Mantelfläche des Walzenkörpers hülsenförmig ausgebil­ dete Werkstoffstücke (18) eingelagert, die sich beim Be­ trieb der Walzenmaschine, z. B. bei der Gutbettzerkleine­ rung mit einer Hochdruck-Walzenpresse, mit Gutmaterial (19) füllen. In den Walzenstirnflächen (16) der Mahlwalze sind bei dieser Ausführungsform plättchenförmig ausge­ bildete Werkstoffstücke (12) eingelagert. Es ist aber auch möglich, in die Mantelfläche des Walzenkörpers zu­ sätzlich zu den hülsenförmig auch stift- und/oder plat­ tenförmig ausgebildete Werkstoffstücke einzulagern.

Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist es auch mög­ lich, die Einlagerung der stiftförmig ausgebildeten Werk­ stoffstücke (13) so auszuführen, daß nur ein Teil der stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13) in die Mantelfläche des Walzenkörpers (10, 11) eingelagert ist und der restliche Teil igelförmig aus dem Walzenkörper (10, 11) herausragt, wobei dieser überstehende Teil an seinem oberen Ende kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

Die Kegelstumpf-Mantelfläche (22) verhindert vorteilhaft, das seitliche Kräfte, die beim Betrieb der Mahlwalze an den herausragenden Teilen angreifen können, zu uner­ wünschten Drehmomenten und somit zu einem Abbrechen der herausragenden Teile der stiftförmig ausgebildeten Werk­ stoffstücke führen. Aus dem gleichen Grund kann erfin­ dungsgemäß der überstehende Teil an seinem oberen Ende auch halbkugelförmig ausgebildet sein.

Die Zwischenräume zwischen den überstehenden stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken (13) können bis zur Ober­ kante (21) der stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13) mit einem weiteren Werkstoff (20) - es kann sich hierbei beispielsweise um eine keramische Masse oder bei­ spielsweise um einen mit keramischen Materialien versetz­ ten Kunststoff handeln - gefüllt werden, so daß eine ge­ schlossene Walzenmanteloberfläche (14) erhalten wird.

Die Zwischenräume können aber auch zunächst frei bleiben, so daß sie sich erst beim Betrieb der Walzenmaschine, z. B. bei Durchführung der Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes, mit Gutsmaterial auffüllen und so eine geschlos­ sene Walzenmanteloberfläche (14) bilden.

Claims (13)

1. Verschleißfeste Mahlwalze für die Verwendung in Wal­ zenmaschinen, insbesondere in Hochdruck-Walzenpres­ sen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Walzenoberfläche (14, 16) der Walzenkörper (10, 11) verschleißfeste Werkstoffstücke (12, 13, 18) eingelagert sind, die härter sind als das sie umgebende Walzenmaterial.

2. Verschleißfeste Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelagerten Werkstoffstücke (12, 13) platten- und/oder stiftförmig ausgebil­ det sind.

3. Verschleißfeste Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelagerten Werkstoffstücke (18) hülsenformig ausgebildet sind.

4. Verschleißfeste Mahlwalze nach Anspruch 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bereich der Walzen­ oberfläche (14, 16), in die die verschleißfesten Werkstoffstücke (12, 13, 18) eingelagert sind, als Bandagenring ausgebildet ist, der mit dem Walzen­ körper lösbar verbunden ist.

5. Verschleißfeste Mahlwalze nach Anspruch 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bereich der Walzen­ oberfläche (14, 16), in die die verschleißfesten Werkstoffstücke (12, 13, 18) eingelagert sind, aus mehreren gleichgroßen Walzensegmenten gebildet wird, die mit dem Walzenkörper lösbar verbunden sind.

6. Verschleißfeste Mahlwalze nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelagerten Werkstoffstücke aus Hartmetallmaterialien und/oder aus keramischen Materialien bestehen.

7. Verschleißfeste Mahlwalze nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelagerten Werkstoffstücke (12, 13, 18) mit dem Walzenbereich (14, 16), in den sie eingelagert werden, durch Kle­ ben verbunden sind.

8. Verschleißfeste Mahlwalze nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelagerten Werkstoffstücke (12, 13, 18) mit dem Walzenbereich (14, 16) in den sie eingelagert werden, durch Ein­ pressen verbunden sind, wobei die die Werkstoff­ stücke (12, 13, 18) durch Einlagerung aufzunehmenden Ausnehmungen im Walzenbereich (14, 16) vor der Ein­ lagerung geringere Abmessungen aufweisen als die einzulagernden Werkstoffstücke (12, 13, 18).

9. Verschleißfeste Mahlwalze nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13) nur teilweise in den Bereich der Walzenoberfläche (14) der Walzenkörper (10, 11) eingelagert sind und die Zwischenräume zwischen den überstehenden stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken (13) mit einem wei­ teren Werkstoff (20), vorzugsweise ein keramisches Material enthaltener Werkstoff, aufgefüllt sind.

10. Verschleißfeste Mahlwalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die von den überstehenden stift­ förmig ausgebildeten Werkstoffstücken (13) gebilde­ ten Zwischenräume mit dem der Walzenmaschine beim Betrieb aufgegebenen Zerkleinerungsgut aufgefüllt sind.

11. Verschleißfeste Mahlwalze nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die überstehenden stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13) an ihrem oberen Ende kegelstumpfförmig ausgebildet sind.

12. Verfahren zur Fertigung einer verschleißfesten Mahl­ walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagerung der Werkstoffstücke (12, 13, 18) in den Bandagenring vor dem Aufschrumpfen des Bandagen­ ringes auf den Walzenkörper erfolgt.

13. Verfahren zur Fertigung einer verschleißfesten Mahl­ walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagerung der Werkstoffstücke (12, 13, 18) beim Gießen der Segmente durch Einbringen der Werk­ stoffstücke (12, 13, 18) in die Gießform erfolgt.