DE4202784C2 - Luftstrom-Wälzmühle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftstrom-Wälzmühle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Luftstrom-Wälzmühle ist aus der DE 39 21 986 C1 bekannt (Fig. 1). Sie besteht prinzipiell aus ei­ ner unteren Wälzmühle 52 und einem oberen, integrierten Sichter 11. Das Mahlgut wird hierbei zwischen einer rotie­ renden Mahlschüssel 3 und federnd angepreßten Mahlwalzen 9 zerkleinert. Über einen Zuführkanal 6 einströmende Luft fördert das Mahlgutgemisch zum Sichter 11. Das Überkorn fällt in einer Wirbelsenke 8 auf die Mahlschüssel 3 zurück. Das Feingut verläßt den Sichter 11 über den Feingutauslaß 15. Durch eine Vorverdichtungseinrichtung 10, insbesondere Vorverdichtungswalzen, die funktionsgemäß vor jeder Mahl­ walze angeordnet sein können und allein durch ihr Eigenge­ wicht und gegebenenfalls ein Federdämpfungssystem auf das Mahlbett gepreßt werden, wird ein erheblich verbesserter Wirkungsgrad im Hinblick auf die Durchsatzleistung und den Energiebedarf der Luftstrom-Wälzmühle erreicht. Es hat sich jedoch gezeigt, daß nicht in jedem Fall die insbeson­ dere durch Slip-stick-Effekte an den Mahlwalzen hervorgeru­ fenen Schwingungen der Luftstrom-Wälzmühle beherrscht wer­ den können, so daß es, wenn auch in weitaus geringerem Um­ fang zu Beeinträchtigungen und zu einer diskontinuierlichen Arbeitsweise kommen kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, durch eine verbesserte konstruktive Lösung eine Luftstrom-Wälz­ mühle zu schaffen, die eine kontinuierliche und besonders effektive Betriebsweise gewährleistet sowie eine hohe Ser­ vicefreundlichkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; d. h. bei einer gattungsgemäßen Luftstrom- Wälzmühle wird sie durch Einrichtungen gelöst, mit denen die Dreh­ zahl jeder Vorverdichtungseinrichtung, insbesondere jeder Vorverdichtungswalze, derart eingestellt werden kann, daß die durch den Mahlvorgang hervorgerufenen Schwingungen der Luftstrom-Wälzmühle ein Minimum Einnehmen.

Diese Schwingungen werden in erster Linie von den Slip­ stick-Effekten an den Mahlwalzen hervorgerufen, deren Redu­ zierung bzw. Eliminierung ein Maß für den Wirkungsgrad der Vorverdichtungswalzen ist. Die unerwünschten Mühlenschwin­ gungen weisen normalerweise dann einen Minimalwert auf, wenn die Verdichtung des Mahlbettes durch die Vorverdich­ tungswalzen keine Slipstick-Effekte an den Mahlwalzen auf­ kommen läßt. Zur Einstellung eines optimalen Mahlbetriebes wird deshalb die Schwingstärke an einem repräsentativen Punkt der Wälzmühle gemessen und die Drehzahl der Vorver­ dichtungswalzen unter Beobachtung der Schwingstärke so ein­ gestellt, daß sie einen Minimalwert einnimmt. Vorzugsweise wird die Schwingstärke in Gestalt der durch VDI 2056 defi­ nierten effektiven Schwinggeschwindigkeit (mm/s) ermittelt. Eine optimale Betriebsdrehzahl der jeweiligen Vorverdich­ tungswalze ist dann erreicht, wenn die gemessene effektive Schwinggeschwindigkeit minimal ist.

Vorteilhafterweise erfolgt die Optimierung der Vorverdich­ tungswalzendrehzahl über eine Einstellung eines Spaltes zwischen der Mantellinie der Vorverdichtungswalze und der Oberfläche der Mahlbahn, wobei Einrichtungen zur stufenlo­ sen Regelung der Spaltgröße und damit zur stufenlosen Rege­ lung der Drehzahl der Vorverdichtungswalze vorgesehen sein können.

Beispielsweise können dies mechanische, pneumatische und hydraulische Hubvorrichtungen sein. Vorzugsweise ist für die genannten Verstellzwecke jede Vorverdichtungswalze an einem tragenden Schwinghebel angeordnet, an dem eine steuerbare Verschwenkeinrichtung angreift.

Für eine optimale Spalteinstellung ist es zweckmäßig, die Mahlschüssel mit einem umlaufenden Staurand zu versehen, dessen Höhe etwa dem 0,1 bis 0,2-fachen des Durchmessers der Mahlwalzen entspricht. Die halbe Staurandhöhe bildet die Ausgangsgröße, von welcher ausgehend die optimale Be­ triebsdrehzahl der jeweiligen Vorverdichtungswalze ermit­ telt wird.

Vorzugsweise ist die Anordnung aus Vorverdichtungswalze und Spalteinstelleinrichtung in einem Modul zusammengefaßt, das lösbar mit dem Wälzmühlengehäuse verbunden ist und je nach Bedarf auch nachträglich in eine Luftstrom-Wälzmühle inte­ griert werden kann.

Es ist vorteilhaft, dieses Modul schwenkbar an dem Wälz­ mühlengehäuse anzulenken, so daß die Vorverdichtungswalze zwischen einer Arbeitsstellung über der Mahlschüssel und einer Servicestellung außerhalb des Wälzmühlengehäuses ver­ schwenkbar ist.

Der Abstand zwischen der Mittellängsachse der Wälzmühle und der jeweiligen Drehachse der Mahlwalzen bzw. der Vorver­ dichtungswalzen in vertikal ausgeschwenkter Lage der Servi­ cestellung ist zweckmäßigerweise gleich groß auszulegen. Ein oberhalb der Walzen angeordnetes Hebezeug kann dann an einer für beide Walzenarten bestimmten Kranbahn vorgesehen werden, die einen Kreis um das Mühlenzentrum bildet.

Es ist zweckmäßig, das Gehäuse der Luftstrom-Wälzmühle in dem Bereich des Vorverdichtungswalzen-Moduls staubdicht auszubilden.

In einer alternativen Form kann statt einer Vorverdich­ tungswalze als Vorverdichtungseinrichtung vorteilhafterwei­ se auch ein Vorverdichtungs-Gleitschuh eingesetzt werden. Dieser Gleitschuh wird, insbesondere mit Hilfe seines höheren oder niedrigeren Anpreßdruckes auf das Mahlgut, durch Veränderung des Spaltes zwischen dem Gleitschuh und der Mahlschüssel zur weitgehenden Eliminierung der Schwin­ gungen der Wälzmühle auf ein Minimum der Schwinggeschwin­ digkeit (mm/s) der Wälzmühle eingestellt.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausbildungen gehen aus den Unteransprüchen und der Figurenbeschreibung hervor.

Wesentliche Vorteile der Erfindung sind eine minimale Schwingung der Luftstrom-Wälzmühle, wodurch eine effektive, energie- und störungsarme Betriebsweise gewährleistet ist. Die erfindungsgemäße modulartige Vorverdichtungswalzen- Einheit kann auch nachträglich vorteilhafterweise in unter­ schiedliche Größen von Wälzmühlen eingebaut werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Berücksichtigung des prinzipiellen Aufbaues einer Luftstrom-Wälzmühle gemäß Fig. 1 weiter beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau einer Luftstrom- Wälzmühle;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Mahlschüssel mit zwei Mahlwalzen und zwei kleinen Vorver­ dichtungswalzen;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie A-A von Fig. 2 mit erfindungsgemäßer Drehzahl­ einstellung eines Vorverdichtungswalzen- Moduls;

Fig. 4 eine schematische Detailansicht der Vorver­ dichtungswalze gemäß Fig. 3 zur Verdeutli­ chung der Einstellung des Spaltes zwischen dieser Walze und der Mahlschüssel; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Gleit­ schuhes als alternative Vorverdichtungsein­ richtung.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf eine Mahlschüssel 3 einer Luftstrom-Wälzmühle, wobei durch Reibschluß mit dem Mahlgut im Bereich einer radial außen liegenden Mahlbahn 23 zwei einander gegenüberliegende Mahl- oder Arbeitswalzen 1a und 1b, sowie zwei einander gegenüberliegende Vorverdichtungs­ walzen 2a und 2b in Rotation versetzt werden. Mahl- und Vorverdichtungswalzen 1a, 1b und 2a, 2b sind hierbei al­ ternierend aufeinanderfolgend angeordnet. Auf die in der DE 39 21 986 C1 beschriebenen Dimensionierungen und weite­ ren Anordnungen der Walzen wird ausdrücklich verwiesen.

Details dieser Variante einer Luftstrom-Wälzmühle 50 können der Fig. 3 entnommen werden, in der die Mahlwalze 1a in Ge­ genüberstellung zu der Vorverdichtungswalze 2a längs der Schnittlinie A-A nach Fig. 2 dargestellt ist. Die Mahl­ schüssel 3 wird um ihre Achse 28 durch einen Antrieb 4 ro­ tativ angetrieben. Die Mahlschüssel 3 umfaßt die Mahlbahn 23 und einen zentralen, konischen Teil 40. Es ist ein Fun­ dament 41, auf dem die Mahlschüssel 3 mit Antrieb 4 gela­ gert ist, sowie ein oberer Gehäuseteil 42 als Teil des Wälzmühlengehäuses und im unteren Bereich ein Gehäuse eines Luftkanals 43 vorgesehen. Die Mahlwalze 1a ist über einen Schwinghebel 44 und einen schwenkbaren Hebel 45 an eine Hy­ draulikzylinder-Anordnung 46 angelenkt, die über ein Lager und einen Lagerbock 47 mit dem Fundament 41 verbunden ist. Diese Anordnung 46 dient dazu, die Mahlwalze 1a gegen die Mahlbahn 23 federnd anzupressen.

Die Vorverdichtungswalze 2a ist rollend an einem Schwinghe­ bel 48 gelagert und über diesen schwingend aufgehängt. Der Schinghebel 48 ist im Bereich seines anderen Endes über ei­ ne Welle 49 an einem Lagerhebel 50' gelagert, der seiner­ seits über eine Welle 51 an einem Lagerbock 52 schwenkbar gehaltert ist. Der Lagerbock 52 ist über einen Träger 53 und einen Ständer 54 mit dem Fundament 41 fest verbunden.

Der Schwinghebel 48 umfaßt einen vorspringenden Abstützbe­ reich 55, der mit einem mühlengehäusefesten Anschlag 56 in Eingriff gelangt, wodurch die maximale Absenktiefe der Vor­ verdichtungswalze 2a gegenüber dem Mahlbett 23 festgelegt wird. Der Anschlag 56 ist innerhalb des Mühlengehäuses an­ geordnet.

Weiterhin ist ein Tragrahmen 80 vorgesehen, der mit einem oberen Abschnitt 57 und einem unteren Abschnitt 58 als Gehäusedeckel einen Teil der Gehäusewandung bildet. Die Ab­ schnitte 57 und 58 stehen in dichtem Eingriff mit dem Mühlengehäuse 42.

Zur staubdichten Durchführung des Schwinghebels 48 ist an diesem ein kreisbogenförmiges Segment 60 angeordnet, das im dichten Eingriff mit einem Gehäusesegment 61 des Wandab­ schnitts 57 steht. Die Form des Segmentes 60 könnte auch mit dem äußeren Bereich eines "Tortenstückes" verglichen werden.

An einem Fortsatz 62 Ende des Schwinghebels 48 ist eine Hy­ draulikzylinder-Anordnung 63 angelenkt, deren anderes, oberes Ende an einem Lagerbock 64 angreift, der fest mit dem Abschnitt 57 verbunden ist. Die Hydraulikzylinderein­ richtung 63 bildet den Teil einer Einrichtung zum Einstel­ len des Abstandes bzw. eines Spaltes zwischen der Ober­ fläche der Mahlschüssel 3 im Bereich der Mahlbahn 23 und der dieser gegenüberliegenden Mantellinie der Vorverdich­ tungswalze 2a. Zu diesem Zweck wird die Hydraulikzylinder­ einrichtung 63 durch eine Einrichtung 65 gesteuert. Durch die Größe des Spaltes zwischen Mahlschüssel 3 und Vorver­ dichtungswalze 2a wird deren Drehzahl bei drehangetriebener Mahlschüssel 3 und vorhandenem Mahlgut durch Reibschluß von höherer oder niedrigerer Effektivität stufenlos einge­ stellt. Zur Erfassung der Drehzahl der Vorverdichtungswalze 2a kann ein Drehzahlmesser 66 vorgesehen sein. Der Spalt wird derart eingestellt, daß die Schwingungen der Wälzmühle einen minimalen Wert einnehmen. Zur Erfassung der Schwin­ gungen ist ein Schwingungsaufnehmer 67 am Mühlengehäuse 42 angekoppelt.

Zur Einstellung eines optimalen Spaltes wird von einer mittleren Spalthöhe ausgegangen, die unter Berücksichtigung der Höhe eines Staurandes 68 bestimmt wird. Der Staurand 68 ist umlaufend am Außenrand der Mahlschüssel 3 ausgebildet. Die Höhe des Staurandes 68 entspricht etwa dem 0,1- bis 0,2-fachen des Durchmessers der Mahlwalze 1a. Die Höhe des Spaltes nimmt im Voreinstellungsstadium etwa die halbe Staurandhöhe, also h/2 ein. Ausgehend von der Spaltweite h/2 erfolgt die Optimierung des Spaltes bzw. der Drehzahl der Vorverdichtungswalze 2a durch Betätigen der Hydraulik­ zylindereinrichtung 63 über eine Steuereinheit 65, wobei die Drehzahl über die Einrichtung 66 kontrolliert werden kann. Die Optimierung der Drehzahl der Vorverdichtungswalze 2a erfolgt unter Beobachtung der mit der Fühleinrichtung 67 erfaßten Wälzmühlenschwingungen, die dann bestimmungsgemäß durch die einstellbare Spalthöhe bzw. die Drehzahl der Ver­ dichtwalze 2a minimiert werden.

Die Vorverdichtungswalze 2a kann über den Lagerhebel 50' von der in durchgezogenen Linien dargestellten Arbeitsstellung über der Mahlschüssel 3 in eine Wartungsstellung außerhalb des Mühlengehäuses 42 ausgeschwenkt werden, wie dies durch eine strichpunktierte Darstellung gezeigt ist. Zu diesem Zweck ist der Lagerhebel 50' über ein Gelenk 68' an eine Hy­ draulikzylindereinrichtung 69 angelenkt.

Eine weitere Hydraulikzylindereinrichtung 70 ist über ein Gelenk 71 am außenliegenden Ende des die Mahlwalze bzw. Ar­ beitswalze 1a tragenden Schwinghebels 44 angelenkt, durch die die Mahlwalze 1a analog verschwenkt werden kann. Der Abstand der Drehachse der sich in vertikaler Service- bzw. Wartungsstellung außerhalb des Gehäuses 42 befindlichen Mahlwalze 1a zur Drehachse 28 der Mahlschüssel 3 bzw. zur Längsmittelachse der Luftstrom-Wälzmühle 50 entspricht dem Abstand der Drehachse der sich in der Servicestellung be­ findlichen Vorverdichtungswalze 2a von der Drehachse 28 der Mahlschüssel. Hierdurch können beide Walzenarten durch ein über der Mühle angeordnetes gemeinsames Hebezeug 72, das an einer nicht dargestellten Kranbahn vorgesehen ist, instal­ liert oder gewartet werden.

Die Darstellung nach Fig. 5 zeigt in schematischer Form eine Seitenansicht auf die Mahlschüssel 3, auf der im lin­ ken Bereich eine Vorverdichtungswalze 2a und im rechten Be­ reich alternativ ein Gleitschuh 35 zur Vorverdichtung des Mahlgutes vor einer entsprechenden Mahlwalze 1a (Fig. 2) gezeigt ist. Aus Gründen der Vereinfachung wurden in dieser Fig. 5 die Mahlwalzen 1a, 1b nicht dargestellt. Der Gleit­ schuh 35 ist in vergleichbarer Weise wie die Vorverdich­ tungswalze 2a über einen Mechanismus kontinuierlich in sei­ nem Spaltabstand zur Oberfläche der Mahlschüssel einstell­ bar, so daß darüber der Anpreßdruck gegen das unter den Gleitschuh 35 geführte Mahlgut geregelt werden kann. Geeigneterweise besteht der Gleitschuh 35 aus einer hori­ zontalen Druckplatte, die kontinuierlich im vorderen Be­ reich, in dem das Mahlgut zugeführt wird, einen etwa bo­ genförmigen Übergang nach oben aufweist.

Abhängig vom Mahlgut kann auch eine kurze, relativ starke Krümmung vom Horizontalbereich in den Vertikalbereich aus­ reichen.

Im Beispiel nach Fig. 5 schneidet die Rotationsachse 32 der Vorverdichtungswalze 2a die Vertikalachse 31 der Mahlschüssel genau im Punkt S1, der auf der Oberfläche 23 der Mahlschüssel liegt. Bei einer derartigen Anordnung wird weitgehend eine reine Rollbewegung der Vorverdichtungswalze 2a auf dem Mahlgut erreicht.

Claims (11)

1. Luftstrom-Wälzmühle
mit mindestens einer stationären, drehbaren Mahlwalze, die federnd gegen ein auf einer rotierenden Mahlschüssel von einem zu zerkleinernden Mahlgut ge­ bildeten Mahlbett anpreßbar ist, und mit mindestens einer Vorverdichtungseinrichtung, die der oder den nachfolgenden Mahlwalze(n) zur Vergleichmäßigung des der Mahlwalze zugeführten Mahlgutes zugeordnet und mindestens partiell durch Reibschluß mit dem vom Mahl­ gut gebildeten Mahlbett angetrieben und/oder dagegen anpreßbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftstrom-Wälzmühle (50) eine Fühleinrichtung (67) zum Erfassen von Schwingungen der Luftstrom- Wälzmühle (50) als Schwingungswert und eine Einrich­ tung (48, 63, 56) zur Einstellung des Spaltes (h) zwi­ schen der Vorverdichtungseinreichtung (2a, 2b; 35) und der Oberfläche (23) der Mahlschüssel (3; 40) aufweist und abhängig von der Einstellung des Spaltes (h) die mindestens partiell über Reibschluß erzeugte Drehzahl der Vorverdichtungseinrichtung (2a, 2b) und/oder der Anpreßdruck der Vorverdichtungseinrichtung (2a, 2b; 35) auf einen minimalen Schwingungswert der Luftstrom- Wälzmühle (50) regelbar ist.

2. Luftstrom-Wälzmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverdichtungseinrichtung als Vorverdich­ tungswalze (2a, 2b) und/oder als Gleitschuh (35) ausge­ bildet ist.

3. Luftstrom-Wälzmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (63) zum stufenlosen Einstellen des Spaltes ausgelegt ist.

4. Luftstrom-Wälzmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (63) zum Einstellen des Spaltes einen die Vorverdichtungswalze (2a, 2b) tragenden Schwinghebel (48) und eine steuerbare Einrichtung (63) zum Verschwenken des Schwinghebels (48) aufweist.

5. Luftstrom-Wälzmühle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlschüssel (3) mit einem am Außenrand umlau­ fenden Staurand (68) versehen ist, dessen Höhe etwa dem 0,1 bis 0,2-fachen des Durchmessers der Mahlwalzen (1a, 1b) entspricht.

6. Luftstrom-Wälzmühle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (63) zur Einstellung des Spaltes zwischen der Mantellinie (69) der Vorverdichtungswalze (2a, 2b) und der Oberfläche der Mahlschüssel (3) eine Voreinstellung auf etwa die halbe Höhe des Staurandes (68) vorsieht.

7. Luftstrom-Wälzmühle nach einem der Ansprüche 4 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Vorverdichtungswalze (2a, 2b), der zu­ geordnete Schwinghebel (48) und die Einrichtung zum Verschwenken des Schwinghebels (48) in einem Tragrah­ men (80), der eine Abschlußeinrichtung (57, 58) ge­ genüber dem Gehäuse (42) der Luftstrom-Wälzmühle auf­ weist, als ein integriertes Modul ausgebildet sind, welches als Einheit installierbar ist.

8. Luftstrom-Wälzmühle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul schwenkbar gelagert ist und zwischen ei­ ner Arbeitsstellung, in der die Vorverdichtungswalze (2a, 2b) über der Mahlschüssel (3) angeordnet ist, und einer Servicestellung, in der die Vorverdichtungswalze (2a, 2b) außerhalb des Gehäuses (42) der Luftstrom- Wälzmühle (50) zu liegen kommt, verschwenkbar ist, wo­ bei der Tragrahmen (80) lösbar mit dem Gehäuse (42) der Luftstrom-Wälzmühle verbunden ist.

9. Luftstrom-Wälzmühle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlwalzen (1a, 1b) zwischen ihrer Arbeitsstel­ lung über der Mahlschüssel (3) und einer Servicestel­ lung außerhalb des Gehäuses (42) der Luftstrom-Wälz­ mühle (50) verschwenkbar sind, wobei der Abstand der sich in der Servicestellung befindenden Mahlwalzen (1a, 1b) zur Längsmittelachse (28) der Luftstrom-Wälz­ mühle (50) gleich dem Abstand der sich in der Service- Stellung befindenden Vorverdichtungswalzen (2a, 2b) zur Längsmittelachse (28) ist.

10. Luftstrom-Wälzmühle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (42) der Luftstrom-Wälzmühle in dem Bereich, in dem der die Vorverdichtungswalze (2a, 2b) tragende Schwinghebel (48) das Gehäuse (42) durch­ setzt, gegenüber einem Teil des Moduls abgedichtet ausgebildet ist, und eine Einrichtung zur staubdichten Durchführung des Schwinghebels (48) durch eine Ausneh­ mung in diesem Teil des Moduls vorgesehen ist.

11. Luftstrom-Wälzmühle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur staubdichten Durchführung des Schwinghebels (48) ein dicht mit dem Schwinghebel (48) verbundenes Segment (60) und ein Gehäusesegment (61) aufweist, das in abdichtendem Eingriff mit der Außen­ fläche des Segmentes (60) steht.