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Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen von Walzenstühlen mit stufenlos
regelbaren Übersetzungen Über die Vorgänge beim Vermahlen körniger Stoffe, insbesondere
von Getreidekörnern auf Walzenstühlen, herrscht bis heute keine klare Erkenntnis.
Wenn im folgenden nur über die Vermahlung von Getreide gesprochen wird, geschieht
es deshalb, weil hier die Vermahlungsvorgänge am vielseitigsten, verwickeltsten
und am besten durchgebildet sind. Die Betrachtungen und Schlußfolgerungen gelten
aber auch für die Vermahlung aller anderen Stoffe (Holz, Mineralien us:w.) auf Walzenstühlen,
für die sie grundsätzlich genau so zutreffend sind und angewandt werden können.
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Auf dem Wege der Erfahrung hat man Verhältniswerte für die Umlaufgeschwindigkeiten
der Mahlwalzen gewonnen, die für die hauptsächlichen Stufen im Mahlvorgang, Schroten,
Auflösen und Ausmahlen, allgemein angewandt und als festliegend betrachtet werden.
So nimmt man in Großmühlen (Hochm.üllerei) die Geschwindigkeitsunterschiede für
Weizen zum Schroten i :2,5, für Auflösen und Ausmahlen i : 1,25 bis i : 1,2, für
Roggen i :3. Für die Kleinmüllerei sind in letzter Zeit neue Vorschläge gemacht
worden, dahingehend, die Geschwindigkeitsunterschiede der Arbeitswalzen von i :
q. bis i : 1o und darüber in der Weise zu benutzen, daB von Vermahlungsstufe zu
Vermahlungsstufe die Geschwindigkeit der langsam laufenden Arbeitswalze nach und
nach stufenlos verlangsamt wird.
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Eine Lösung des Problems, in jeder Vermahlungsstufe die Bestleistung
aus dem Stuhl herauszuholen, d. h. beste Schrotung, beste Auflösung, beste Ausmahlung
bei kleinstem Kraftaufwand, und höchster Qualität des Produktes, wird aber hiermit
nicht erzielt, besonders nicht in den Gro,Bmühlen, bei denen die Produkte auf den
einzelnen Stühlen weniger wechseln. Gerade hier sind aber die einmal eingestellten
Geschwindigkeitsunterschiede der Mahlwalzen,
die ja durch die Zahnräderübersetzungen
oder Riemenscheibendurchmesser festliegen, nur ausnahmsweise und mehr zufällig als
die besten für den betreffenden Vermahlungsvorgang anzusehen. In der Regel wird
es in jeder Vermahlungsstufe eine noch günstigere Differentialgeschwindigkeit geben,
die nicht unerheblich oberhalb oder unterhalb der fest eingestellten Dhfferentialgeschwindigkeit
liegt, die aber für den bestimmten Fall herzustellen in der Praxis zu umständlich
und daher kaum ausführbar war.
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Die Aufgabe ist daher, i. diesen für jede einzelne Vermahlungsstüfe
besten Geschwindigkeitsunterschied schnell und sicher zu finden, z. diesen Unterschied
schnell und sicher herzustellen, was dadurch geschehen kann, daß die Umlaufzahl
der langsam laufenden Walze stufenlos geregelt wird: Diese stufenlose Regelung ist
nichts Neues; sie ist vielmehr; wie vorhin erwähnt, für den selten vorkommenden
Bereich 1 : q. bis 1 : 10
bekannt. Daß sie sich aber in der Großmüllerei und
in den meist vorkommenden Bereichen i : i bis 1 : q. nicht hat einführen können
und nirgends angewandt wird, beweist einmal, daß es bisher sehr schwierig war, die
wirklich beste Differentialgeschwindigkeit für jede Vermahlungsstufe zu finden,
weshalb man sich mit den Festwerten i : 2,5,
r : 3 und i : i,25 bis i : 1,a
begnügte; es beweist ferner, däß bislang keine zuverlässigen und billigen Getriebe
vorhanden sind, um die großen Kräfte der langsam laufenden Walze stufenlos und sicher
im Dauerbetriebe zu regeln. Da diese Getriebe außerdem, wenn sie angewandt wurden,
niemals konstruktiv zum Walzenstuhl gehörten, sondern als geschlossenes Ganzes danebengestellt
oder därangeschraubt werden maßten, fehlte auch meist der Platz zu ihrer Unterbringung,
besonders in Großmühlen bei allgemeiner Anwendung an sämtlichen. Stühlen.
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Die Erfindung besteht darin, i. einen einfachen und sicheren Weg zu
weisen, um die besten Geschwindigkeitsunterschiede der Mahlwalzen für j ede Vermahlungsstufe
schnell zu finden, _. eine neue Vorrichtung an die Hand zu geben, mit der dieser
Geschwindigkeitsunterschied durch stufenlose Veränderung der Umlaufzahl einer Walze,
am besten der langsam laufenden, schnell eingestellt werden kann, wobei diese Vorrichtung
organisch zum Stuhl gehört, keinen besonderen Platz beansprucht und an jedem Walzenstuhl
nachträglich angebracht werden kann, ohne seinen Platzbedarf zu vergrößern.
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Um das neue Verfahren zu verstehen, muß man sich den Mahlvorgang vor
Augen halten. Nach Bild i wird das Korn beim Schroten von der langsam laufenden
Walze (Umlaufzahl 11,2) zugeführt und festgehalten, von der schnell laufenden Walze
(Umlaufzahl itl) zerschnitten: Nach alter Regel soll die schnell laufende Walze
beim Durchgang des Kornes, solange dasselbe die langsame Walze berührt, diese um
mindestens eine Korngröße überholen, damit das Korn einmal zerschnitten wird. Ist
die Voreilung der schnellen Walze größer, -dann wird das. Korn mehrmals von den
Zähnen gefaßt und mehr zerkleinert. Im ersten Fall entsteht Schrot mit wenig Mehl
(Hochmüllerei, insbesondere für Weizen), im zweiten Fall Schrot mit viel Mehl (Flachmüllerei,
besonders für Roggenvermahlung).
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Von dem Korn geht auf die Walzen eine Kraftwirkung aus; die man für
die schnell wie für die langsam laufende in je eine radial gerichtete Druckkraft
und in j e eine tangential gerichtete Sehneidkraft zerlegen kann: Für jede
Walze bedeutet ihre Tangentialkraft, multipliziert mit dem Walzenhalbmesser, das
Drehmoment. Multipliziert man dieses mit der Winkelgeschwindigkeit co der Wälze
wobei n die Umlaufzahl der Walze bedeutet), dann erhält man die Leistung der Walze
(nikglsek).
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Läuft die schnelle Walze mit gleichförmiger Geschwindigkeit, z. B.
a5o in der Minute; die langsame Walze mit beispielsweise ioo in der Minute (Unterschied
1 . 2,5), dann soll bei diesem Geschwindigkeitsunterschied das Korn einmal
zerschnitten werden. Verringert man die Geschwindigkeit der langsamen Walze, dann
wird das Korn öfter getroffen und mehr zerschnitten. Dementsprechend steigt auch
die tangentiale Schneidkraft, und das Drehmoment auf die schnelle und langsame Walze
wächst an. Also steigt auch der Kraftverbrauch.
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Andererseits tritt aber auch eine Gegenwirkung ein, die das Drehmoment
verringert, wenn man die langsame Walze langsamer laufen läßt: die Massenwirkung
des Kornes. Läßt man einen Apfel aus der Hand senkrecht zu Boden fallen, dann kann
man ihn während des Fallens durch einen horizontal geführten scharfen Schlag in
zwei Teile zerlegen, ohne daß diese beim Fall aus ihrer Richtung abgelenkt werden.
Ebenso setzt das Getreidekorn der Schneide der schnellen Walze seinen Massenwiderstand
entgegen, der die Zerkleinerung erleichtert und die Druckkraft in tangentialer Richtung
auf die langsame Walze verringert. Dieses wird verständlich, wenn man bedenkt, daß
die Schlagwirkung der schnellen Walze auf das Korn nur 1/5o bis 1%1ö, Sekunde dauert.
Dieser kleinen Zeit entspricht eine Beschleunigung bis 6oo m/sek-2, die also bis
6omal größer ist als die Erdbeschleünigung, und zwar bei dem beim
Schroten
üblichenGeschwindigkeitsunterschied der Walzen.
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Hieraus folgt, daß das Drehinoinent auf die langsame Walze von Faktoren
beeinflußt wird, die sich zum Teil entgegenwirken. Verringert man die Umlaufzahl
dieser Walze, dann wird die Tangentialkraft (Drehmoment) infolge des gesteigerten
Massenwiderstandes des Kornes kleiner, aber größer durch die vermehrte Zerkleinerungsarbeit.
Steigert man die Umlaufzahl der langsamen Walze, dann wird das Drehmoment auf dieselbe
geringer durch die verringerte Zerkleinerungsarbeit, aber größer durch die abgeschwächte
Massenwirkung des Kornes. Gleichzeitig tritt aber eine quetschende und reibende
Wirkung der schnellen Walze auf das Korn ein, die um so -größer wird, je mehr sich
die langsame Walze in ihrer Drehzahl der schnellen Walze nähert. Diese Wirkung vergrößert
das Drehmoment sehr bedeutend.
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Bei den praktisch angewendeten Geschwindigkeitsunterschieden von i
: i bis i : io gibt es nun einen bestimmten Geschwindigkeitsunterschied für jeden
Walzendurchmesser, für jede Riffelung und für jedes Mahlgut, bei dem Massenwirkung,
Schneidkraft und Quetschung mit Reibung, in Tangentialkräfte zerlegt, einen Geringstwert
des Drehmoments auf die langsam laufende Walze erzeugen, und man kann den Satz aufstellen,
daß bei diesem Kleinstwert des Drehmoments auf die langsam laufende Walze die beste
Schrotung erzielt wird. Denn bei diesem Geringstwert ist die Massenwirkung des Kornes
am günstigsten; die Zerteilung erfolgt gleichsam durch den Eigenwiderstand seiner
Masse, und die innere Zerreibungsarbeit durch den Widerstand an der langsamen Walze
und die Quetschwirkung gegen diese haben ihren geringsten Wert.
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Diese Verhältnisse werden durch Bild 5 klargestellt. Hier ist das
Drehmoment auf die langsame Walze in Meterkilogramm als Ordinate in Abhängigkeit
von dem Geschwindigkeitsverhältnis beider Walzen als Abszisse aufgetragen. Die Umlaufzahl
der langsamen Walze ist mit % die der schnellen Walze mit n, bezeichnet. Das Verhältnis
n.@:wl ist maßgebend für das Drehmoment. v_>: n1 - i bedeutet, daß beide Walzen
gleich schnell laufen, also quetschen; n.: Iai - 0,4 bezeichnet das heute übliche
Verhältnis für Schroten von Weizen, nämlich 1 :2,5. Bei den verschiedenen Kurven
i bis 4 liegen die Kleinstwerte der Drehmomente bei 0,48 (1 :2,1), 0,4 (1 :2,5),
0,36 (1 :2,8-), 0,22 (1:4,5), je nachdem, ob es sich um den ersten, zweiten oder
dritten Schrot handelt, ob Weizen oder Roggen geschroten wird oder ob die absolute
Umlaufzahl der schneller. «'alte hoch (über 4o0), oder niedrig ist (etwa 2j0).
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Innerhalb dieser Werte iniißte also die Umlaufzahl der langsamen Walze
stufenlos regelbar sein, um die beste Sclirotung zu erzielen. So ist z. B. bei der
Kurve i der Kleinstwert des Drehinoinents bei 0,22. Würde aber der Stuhl mit dein
Verhältnis o,.1. fest ausgerüstet sein, dann wäre das Drehmoment der langsamen Walze
bei dieser Umlaufzahl um 35°1lo höher als bei der günstigsten Umlaufzahl. Würde
man dagegen das Umlaufverhältnis 0,22, das für die Kurve i am günstigsten ist, für
die Kurve ¢ anwenden wollen, dann wäre in diesem Punkte ihr Drehmoment um 30'/,
höher als sein Geringstwert beim Umlaufverhältnis 0,36. Hieraus kann man
sich eine Vorstellung davon machen, um welchen Betrag das Mahlgut unnötig gequält
und schlechter geschroten wird, wenn das richtige Verhältnis der Umlaufzahlen nicht
getroffen ist.
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Man ersieht weiter aus den Kurven, die nur für Schrotungen, d. h.
für nicht aufeinandergepreßte und geriffelte Walzen gelten, daß noch kleinere Verhältniszahlen
unter o,2 (1 : 5 bis i : io) für Schroten nicht geeignet sind, denn das Drehmoment
steigt dann sehr stark an, ergibt schlechten Schrot und hohen Kraftverbrauch. Auch
nach rechts hin nimmt vom Kleins.twert ab das Drehmoment sehr zu und hat seinen
Größtwert zwischen o,65 (i : 1,5) und 0,85 (1:1,2); das sind Werte, die nur
für das Auflösen und das Ausmahlen in Frage kommen und bei denen auch bei hochgeführten
Walzen schon sehr starkes Quetschen und Zerreiben des Gutes auftritt. Auch hier
weichen die Gipfelpunkte stark voneinander ab, j e nach den Verhältnissen des Mahlgutes,
der Riffelung und der absoluten Umlaufzahlen. Man kann für diesen Bereich den Satz
aufstellen, daß der Bestwert für das Auflösen und Mahlen, solange die Walzen nicht
aufeinanderpressen, mit dem Höchstwert des auf die langsame Walze übertragenen Drelimornentes
zusammenfällt.
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Grundsätzlich anders liegen die Verhälthisse beim Ausmahlen. Hier
sind die Walzen aufeinandergepreßt, tragen keine Riffelung, sondern sind glatt mit
rauher Oberfläche, und die Massenwirkung des Gutes kann nicht in Erscheinung treten,
einmal, weil es durch die Vo-rzerkleinerung schon sehr fein ist, dann aber auch,
weil beim Mahlen nicht nur die absoluten Geschwindigkeiten, sondern auch die Geschwindigkeitsunterschiede
viel geringer sind als beim Schroten. Wie eingangs erwähnt, liegen sie bei etwa
o,8 (i ) bis zii o,9 (i : i,i); ausgeführt mit Erfolg sind auch schon
(1: 1,0g).
Demnach verläuft beim Mahlen die Drehniomentskurve (Bild
4) auf die langsame L@Ta1ze grundsätzlich anders als- beim Schroten. Ausschlaggebend
für dieselbe ist lediglich der Preßdruck zwischen beiden «Talzen und der innere
und äußere Reibungswert des Mahlgutes; das heißt sein Widerstand gegen seine innere
Zerkleinerung und sein Haftvermögen auf der Walzenoberfläche. Laufen die Walzen
finit gleicher Geschwindigkeit, n.2: n1 = i,o, dann ist das Drehmoment auf
die langsame Walze gleich Null. Sobald auch nur die geringste Differentialgeschwindigkeit
auftritt, wächst es sehr stark an; bei 5 °/o Geschwindigkeitsunterschied hat es
schon 40'/o seines Höchstwertes, bei dem üblichen Geschwindigkeitsunterschied von
2o °/o = o,8 (i : 1,25) besitzt es schön 8o0/0 seines Größtwertes, wie man aus Bild
4, Kurve i ersieht. Man versteht, weshalb die Praxis beim Ausmahlen in der Nähe
der Verhältnisse i : 1,25 bis i : i,r bleibt, und sieht, daß Werte für Geschwindigkeitsunterschiede
von 1 :4 bis i : io beim Ausmahlen nicht brauchbar sind, da sie einen großen Arbeitsverlust
durch Reibung und eine große Erwärmung des Gutes und der Walzen hervorrufen. Der
absolute Kraftverbrauch des Walzenpaares wird in Bild 4 durch die Kurve 2 dargestellt.
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Wenn sich nun beim Ausmahlen (gepreßte Walzen) aus der Kurve für das
Drehmoment der günstigste Geschwindigkeitsunterschied nicht mit Sicherheit ermitteln
läßt, so ist auch hier seine eindeutige F estlegung ohne weiteres möglich, und zwar
nicht aus der Kurve für das Drehmoment, sondern aus der Kurve für die Arbeitsleistung
der langsam laufenden Walze. Dieselbe ist wiederum gleich Drehmoment mal Winkelgeschwindigkeit
Bildet man diese Werte aus dem Drehmoment durch Multiplikation mit der Winkelgeschwindigkeit
(Umlaufzahl), dann erkennt man, däß die Leistungskurve der langsamen Walze einen
Gipfelpunkt besitzt, der ungefähr bei dem Geschwindigkeitsunterschied o,8 (i : 1,25
= 4 : 5) liegt, also dem Wert, der heute zum Ausmahlen üblich ist (Bild ¢, Kurve
3, q. und 5). Auch hier treffen die Gipfelpunkte nicht immer dasselbe Verhältnis
n2: n1, sondern zeigen Abiv eichungen (0,7 5, 0,77, o,86), die bedingt sind durch
die absolute Umlaufzahl (Mahlgeschwindigkeit), Art des Mahlgutes, Rauhigkeit der
Walzenoberfläche u. a. m.
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Für das Ausmahlen (gepreßteWalzen) gilt somit der Satz; Die beste
-Vermahlung wird bei dein Geschwindigkeitsunterschied der Walzen erreicht, bei welchem
die von der schnellen Walze auf die langsame Wälze übertragene Arbeitsleistung ihren
Höchstwert besitzt. Daß dieses tatsächlich so sein muß, erkennt man aus einer einfachen
Gberlegung. Die Arbeitsleistung wird von der schnellen Walze durch das Mahlgut hindurch
auf die langsame Walze übertragen: Dabei zerlegt sich das Mahlgut unter der Wirkung
der Tangentialkraft (Drehmoment) und der Geschwindigkeit; denn Kraft mal Geschwindigkeit
bedeutet immer die Leistung. Die Geschwindigkeit der langsamen Walze ist aber maßgebend
für die Menge des zugeführten Produktes. Nun wird bei geringen Differentialgeschwindigkeiten
zwischen der schnellen Walze und dem Mahlgut und zwischen dein Mahlgut und der langsamen
Walze der Reibungskoeffizient der Ruhe angenommen werden können (der bekanntlich
doppelt so groß ist wie der der Bewegung), so daß die gesamte Differentialgeschwindigkeit
beider Walzen die inneren Teilchen des Gutes zum Gleiten bringt. Sobald aber der
Geschwindigkeitsunterschied steigt, tritt Reibung der Bewegung ein, das Gut gleitet
an den Walzenoberflächen, wirkt wie ein Bremsbelag, wird vorbeigerissen und erhitzt
sich, ohne sich innerlich zu zerteilen.
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Daß diese Mahlleistung im Bestpunkt der Kurven -3, 4 oder 5 keineswegs
den Gesamtkraftverbrauch des Walzenpaares bedeutet, erkennt man durch Betrachtung
der Kurve 2. Diese ist ja der wirkliche absolute Kraftverbrauch, also der Unterschied
zwischen der in die schnelle Walze von außen hinein geschickten Leistung und der
von der langsamen Walze in die schnelle über die Räder zurückgegebenen Bremsleistung.
Man sieht, daß im Gipfelpunkt (o;8) der Leistungskurve der langsamen Walze (beste
Vermahlüng) der absolute Kraftverbrauch des Walzenpaares (Walzenstuhles) weniger
als die Hälfte von dem ist, der bei größeren Geschwindigkeitsunterschieden, z. B.
ö,2 (i : 5), benötigt wird.
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Zugleich stellt der Gipfelpunkt der Leistung der langsamen Walze ungefähr
das Höchstmaß der Leistung dar, welche von der schnellen Walze auf die langsame
Walze durch das Mahlgut hindurch bei gegebener Gesamtleistung 14T überhaupt abgegeben
werden kann, was ausschlaggebend für die beste Mahlwirkung ist. Bei allen größeren
Geschwindigkeitsunterschieden ist der absolute Kraftverbrauch des Walzenstuhles
höher, dagegen die auf die langsame Walze übertragene Leistung viel geringer.
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Es ist also von größter Wichtigkeit, diese Gipfelpunkte beim praktischen
Vermahlen in jedem Falle schnell zu ermitteln und den Geschwindigkeitsunterschied
des Walzenpaares (n2 : ml) durch Änderung der Umlaufzahl dem Falle anzupassen.
Man ermittelt sie in einfachstet
Weise durch Messung des Drehmomentes
und der Umlaufzahl der langsamen Walze (Tachometer). Das Produkt ergibt den jeweiligen
Wert.
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Das Gesamtergebnis der bisherigen Untersuchung läßt sich in die folgenden
neuen Ergebnisse zusammenfassen: i. Die beste Schrotung (hochgeführte, geriffelte
Walzen) erzielt man bei dem Geschwindigkeitsunterschied zwischen der schnell und
langsam laufenden Walze, bei welchem das Drehmoment auf die langsam laufende Walze
den (relativ) kleinsten Wert hat.
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2. Die beste Mahlung (gepreßte, glatte Walzen) erzielt man bei dem
Geschwindigkeitsunterschied zwischen der schnell und langsam laufenden Walze, bei
welchem die auf die langsam laufende Walze übertragene Leistung ihren (relativ)
größten Wert besitzt und bei dem das Verhältnis der langsamen Walze zur Leistung
der schnell laufenden Walze einen Höchstwert darstellt.
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Wenn auch diese Erkenntnisse völlig neu sind, so bedeuten sie dennoch
für die heutige Müllerei, insbesondere für die hochentwickelte Großmüllerei, keine
umwälzenden Tatsachen. In der Praxis hat man für das Schroten, Auflösen und Mahlen
rein versuchsmäßig die Werte ermittelt, die durch vorstehende Erkenntnisse bestätigt
werden. Man hat sich aber notgedrungen damit abfinden müssen, sich auf bestimmte
Übersetzungsverhältnisse festzulegen und wohl oder übel darauf verzichtet, die letzten
Feinheiten aus dem b°-sonders in Großmühlen schon so hochgezüchteten Vermahlungsprozeß
herauszuholen. Dies einfach deshalb, weil bei der weitgetriebenen Unterteilung des
Vermahlungsvorganges (sieben oder acht Sclirotungen,, sieben oder acht Auflösungen,
neun oder zehn Mahlungenf und der vielfach wechselnden Beschaffenheit des Mahlgutes
es bislang gar nicht möglich war, für jede einzelne Passage den Bestpunkt des Geschwindigkeitsunterschiedes
der Walzenpaare zu ermitteln oder ihn gar den Veränderungen im laufenden Betriebe
fortwährend anzupassen; denn es ändern sich mit der Zeit nicht nur das Mahlgut,
sondern auch die Beschaffenheit der Riffelung (Schärfe) und der Rauhigkeitsgrad
(Griffigkeit) der Glattwalzen, ferner die vom Müller eingestellte Spaltweite zwischen
den Schrotwalzen und der Preßdruck der Mahlwalzen, und jedesmal liegt der Bestpunkt
für die Passage anders. Wenn auch die Abweichungen keine großen sind, so bedeuten
in der Hochmüllerei 1o% schon sehr viel, und aus Bild 5 erkennt man, daß die Bestpunkte
zwischen o,2 und o,5 (i :5 und 1 :2) des Geschwindigkeitsverhältnisses liegen und
dabei Unterschiede im Drehmoment bis zu 30'1, zeigen können, was im absoluten Leistungsverbrauch
des Stuhles. beim Schroten bis zu :2o'], bedeuten kann; ähnlich liegt es beim Mahlen.
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Man hat aber bislang nicht daran gedacht. das Drehmoment oder die
Leistung der Walzen in einfacher Weise zu messen, und besitzt bis heute keine Getriebe
für stufenlose Drehzahländerung, die so betriebssicher, billig und anspruchslos
im Platzbedarf sind, daß sich ihre Anbringung an jedem Stuhl und an jedem Doppelstuhl
verlohnte. Denn in einer Großmühle z. B. hat es wenig Zweck, nur die eine oder ändere
Passage nach den neuen Gesichtspunkten zu regeln; die verhältnismäßige Kleinheit
der durchschnittlichen Abweichungen verlangt aber, daß an jedem Walzenpaar eine
schnelle Messungs- und Veränderungsmöglichkeit der Kräfte und des Geschwindigkeitsverhältnisses
besteht, wenn das Gesamtergebnis merklich beeinflußt werden soll.
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Die weitere Entwicklung führt schließlich dahin, den Geschwindigkeitsunterschied
der Walzen in Abhängigkeit von dem, Drehmoment oder der Leistung der (langsamen)
Walzen ganz selbsttätig zu regeln, wozu bekannte Übertragungsmittel (Hilfsmotoren
oder elektrische Steuerungen) verwendet werden können.
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Die Messung des Drehmoments der langsam laufenden Walze ist sehr einfach,
besonders wenn sie anstatt mit Zahnrädern mittels Riemen angetrieben wird. Die Spannung
des Riemens ist ein unmittelbares Maß für das relative Drehmoment, denn auf dessen
absolute Größe kommt es hier nicht an. Das Bild 2 veranschaulicht eine Meßmöglichkeit.
Die Antriebsscheibe für die langsame Walze sei 41. Auf dem Riemen 42 liegt unter
Federdruck 46 eine Spannrolle 43 an einem Doppelhebel, der bei 44 seinen Drehpunkt
und bei 45 einen Zeiger hat. Der. Stand des Zeigers ist ein Maß für die relative
Größe des Drehmomentes. Man ändert die Umlaufzahl der langsamen Walze so lange,
bis der Zeiger 45 am weitesten nach oben steht; dann hat das Drehmoment seinen relativ
geringsten Wert. Will man die Leistung der langsamen Walze messen, was für den Bestpunkt
des Ausmahlens wichtig ist, dann kann man das Drehmoment in der vorerwähnten Weise
in seiner relativen Größe messen und gleichzeitig durch einen Tachometer die Umlaufzahl
der langsamen Walze ablesen. Das Produkt beider Werte ergibt in verschiedenen Stellungen
den Größtwert der Leistung (Relativwert), und um schnell zum Ziel zu kommen, kann
aus einer am Walzenstuhl angebrachten Tabelle das Produkt als Funktion
verschiedener
Drehmomentmessungen und Umlaufzahlen ausgerechnet abgelesen werden. Man verstellt
dann die Umlaufzahl so lange, bis man den Gräßtwert erhält. Es gibt aber auch Instrumente,
welche die relative Leistung unmittelbar abzulesen gestatten.
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Die Vorrichtung zur Veränderung der Drehzahl der langsam laufenden
Walze besteht aus einem oder mehreren Gummikeilriemen gewöhnlicher Breite, die über
verstellbare Scheiben, geführt werden, .die auf derAchse der schnell laufenden Walze
sitzen (Bild 8). Um die verlangte Drehrichtung sicherzustellen, könnte man beim
Doppelstuhl mit einem einzigen Riemen auskommen, wenn die schnelle Walze der einen
Stuhlhälfte die langsame Walze der anderen Stuhlhälfte antreiben würde, wobei die
Keilscheiben wechselseitig verstellbar sein müßten (Bild 7), .das heißt wenn auf
der schnellen Walze die Keilweite der Scheiben verkleinert würde, müßte sie auf
der langsamen Walze im gleichen Verhältnis vergrößert werden. Die beiden Seiten
des Walzenstuhles sind dann aber nicht mehr unabhängig voneinander. Auch sind bei
größeren Walzenlängen die Kräfte in der langsamen Walze schon sehr groß, und deshalb
wird die direkte Übertragung durch einen Keilriemen unsicher.
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Nach Bild 8 wird deshalb. das. übliche Zahnradgetriebe von der schnellen
auf die langsame Walze beibehalten. z bezeichnet die Achse der schnellen, ä die
Achse der langsamen Walze; die mit dieser zusammenarbeitet. Auf der Achse 2 sitzt
das große Zahnrad 3 fest; dagegen dreht sich das Kitzel 4. auf der Achse z der schnellen
Walze frei, und zwar über einer Büchse 5, die mit der Achsei fest verkeilt ist:
Die Büchse 5 trägt fest verbunden die Keilscheibenhälfte 6, mit der die Keilscheibenhälfte
7 zusammenarbeitet, weil sie durch den mit der Scheibe 6 fest verbundenen Schraubenbolzen
io mitgenommen wird. Es sind drei oder vier solcher Bolzen vorhanden, so daß die
Scheibe 7 nicht kippen kann. Das kitzel4 trägt fest verbunden die Keilscheibenhälfte
g, die mit der Keilscheibenhälfte 8 zusammenarbeitet, indem sie dieselbe durch die
in der Scheibe g befestigten Bolzen z r mitnimmt. Die Scheibe 8 führt sich auf dem
Kugelkranz 12 gegen die Scheibe 6. Die Scheibe g mit dem Kitzel 4 kann sich in ihrer
Achsenrichtung verschieben, und zwar sind die Zähne des Kitzels 4 schräg gestellt,
so daß unter der Rückwirkung des Zahndruckes der Keilriemen 13 stets gegen die Scheibe
8 gepreßt wird. Die Scheibe 7 wird von Hand verstellt, und zwar während des Betriebes.
In die Scheibe ;7 sind Gewindebüchsen 15 eingelassen, die sich auf den Spindeln
ro weiterschrauben und sich in der Scheibe 7 frei drehen, aber nicht verschieben
können. Auf den Büchsen 15 sitzen Stirnräder 16, die in die Innenverzahnung des
großen Handrades 17 und in die Außenverzahnung des kleinen Kitzels 18 eingreifen,
auf welchem das Handrad r9 sitzt. Das ganze System 4 bis ig dreht sich im Betriebe
mit. Hält man das große Handrad 17 einen Augenblick fest, dann werden durch die
Zahnräder 16 die Büchsen 15 gedreht, und somit verschiebt sich die Scheibe 7 parallel
zur Scheibe 6. Hält man das kleine Handrad ig einen Augenblick lang fest, dann drehen
sich die Räder 16 nach der umgekehrten Richtung, und die Scheibe 7 verschiebt sich
entgegengesetzt. Auf diese Weise verstellt man während des Betriebes den wirksamen
Durchmesser des Gummikeilriemens 14. Dieser läuft auf der Keilscheibe eines Vorgeleges,
die wieder aus zwei Hälften r9 und 2o besteht. Die Hälfte ig sitzt fest auf der
Büchse 22, die sich in den Kugellagern 2-5, 26 frei über irgendeiner Achse
3o drehen kann. Diese Achse kann am Walzen-Stuhl oder auf dem Fußboden neben dein
Stuhl festgemacht sein. Die Hälfte 2o der Keilscheibe zu ig bildet gleichzeitig
die Keilscheibenhälfte zu der Gegenscheibe 21 für den Keilriemen 13. Diese Scheibe
21 sitzt wie die Scheibe ig fest auf der Büchse 22. Dagegen kann die Doppelkeilscheibe
2o sich auf der Büchse 4 in der Achsenrichtung verschieben; aber nicht drehen.
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Verstellt man die Scheibe 7 näher an die Scheibe 6, dann wird der
Riemen 14 nach außen gedrückt und schiebt auf dem Vörgelege die Keilscheibe 2o gegen
die Keilscheibe 2r. Somit wandert der Riemen 13 auf dem Vorgelege nach außen und
schiebt die Scheibe g mit dem Ritzel4 nach links, welcher Verschiebung aber der
Zahndruck entgegenwirkt.
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In Bild 8 sind die Keilriemen in ihrer mittleren Lage Dm dargestellt,
so daß das Übersetzungsverhältnis von der schnellen Walze auf die langsame Walze
nur durch die Zahnräder 3, 4 bestimmt wird. Arbeitet aber der Riemen 14 auf dem
kleinstmöglichen Durchmesser Di des Scheibenpaares 6, 7, dann läuft er auf dem Scheibenpaar
z9, 2o auf dem größten Durchmesser D", während der Riemen 13 auf dem Scheibenpaar
2o, 21 mit dem kleinsten Durchmesser DL und auf dem Scheibenpaar 8, g mit dem größten
DurchmesserDd arbeitet. Die Übersetzung von der schnellen Wälze auf die langsame
Walze ist also
Stehen die Riemen umgekehrt, dann ist das Übersetzungsverhältnis
Zwischen dem Keilwinkel a für die Keilscheiben und dem Schrägwinkel ß für die Verzahnung
des
Ritzels 4 und des Zahnrades 3 besteht die einfache Beziehung
wobei Dz den Teilkreisdurchmesser des Ritzels und D,n den mittleren Durchmesser
der Keilscheiben bezeichnet. Man sieht, daß dieser Winkel von den zu übertragenden
Kräften völlig unabhängig ist, und umgekehrt, daß die von dem Zahndruck ausgeübte
Axialkraft, welche für die Spannung des Keilriemens 13 und des Keilriemens 14 maßgebend
ist, zu diesem Zahndruck in einem unveränderlichen Verhältnis steht, das heißt:
Ist der Zahndruck (das Drehmoment auf die langsame Walze) klein, dann ist auch die
Riemenspannung entsprechend gering; steigt der Zahndruck (das Drehmoment) an, dann
wächst die Riemenspannung in genau demselben Verhältnis. Hierdurch wird also nicht
allein bei allen vorkommenden Belastungs Schwankungen und Änderungen der Umlaufzahlen
die richtige Riemenspannung aufrechterhalten, sondern es gibt auch die Riemenspannung,
die hier jeder Vorspannung entbehrt, einen unmittelbaren und genauen Maßstab für
die Messung des Drehmomentes durch eine Druckrolle oder irgendeine andere Einrichtung
ab. Außerdem werden, weil die Vorspannung fehlt, die Keilriemen und Lager geschont
und nur so viel belastet, wie zur jeweiligen Kraftübertragung notwendig ist.
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Die Änderung der Spannungsverhältnisse bei unveränderlichen Winkeln
a und ß, die durch die notwendigen Veränderungen des Durchmessers D,n nach Di und
D" erfolgt, ist gering und kann übersehen werden, weil es sich bei der Erfindung
um eine feine Nachregelung der Grunddrehzahl der langsamen Walze handelt und nicht
um Veränderungen derselben in weiten Grenzen. Deshalb sind auch die Veränderungen
der Durchmesser von Da nach Di klein und absichtlich so gehalten, daß es
möglich ist, mit genormten Gummikeilriemen auszukommen, während die bekannten Regelgetriebe
für größere Regelbereiche gebaut werden und deshalb Gummikeilriemen von abnormal
großer Breite benötigen. Immerhin gestattet das durch Bild8 dargestellte Getriebe
eine Regelung im Verhältnis i :a,3, also über ioo°/o. Im übrigen ist diese Darstellung
nur ein Ausführungsbeispiel für verschiedene Möglichkeiten ähnlicher Art.
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Das neue Getriebe zeichnet sich durch Einfachheit, Billigkeit und
geringen Platzbedarf aus, besonders wenn man beim doppelten Walzenstuhl von der
Anordnung des Vorgeleges Gebrauch macht. Es war schon gesagt, daß das Vorgelege
am Stuhl oder auf dem Fußboden befestigt werden kann. Beim Doppelstuhl bietet sich
aber die einfachste Möglichkeit seiner Unterbringung dadurch, daß man es auf dem
einen an allen Doppelstühlen vorhandenen freien Wellenschenkel 30
(Bild 3)
der langsam laufenden Walze in der im Bild 8 dargestellten Art befestigt. Der Schenkel
30 wird in der Praxis immer genau so ausgeführt wie die Schenkel i und a
der Walzen in den Bildern 3 und 8, allein schon wegen der Auswechselbarkeit der
Walzen. In Bild 7 bezeichnet i die Welle der schnellen Walze, a die Welle der langsamen
Walze der einen Seite des Doppelstuhles, 3o die Welle der langsamen Walze und 31
die Welle der schnellen Walze der anderen Seite. Die Welle 31 trägt in Bild 7 die
Hauptantriebsscheibe, die Welle i das Ritzel, die Welle :2 das große Stirnrad, die
Welle 30 ist frei. Ebenso ist es auf der anderen Seite des Stuhles. Benutzt
man den freien Wellenschenkel 30 zur Unterbringung des Vorgeleges, dann spart
man nicht nur einen neuen Achsstummel oder Lagerbock, sondern vor allem auch Platz
und hat die leichteste Befestigungsmöglichkeit, besonders beim nachträglichen Anbringen
des Getriebes an vorhandenen Anlagen.. Schließlich wird auch an Lagerreibung gespart,
weil die freie Welle in demselben Sinne umläuft wie das Vorgelege.
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Daß die langsame Welle beim Ausrücken des Stuhles ihre Lage verändert,
schadet nicht, weil der Drehpunkt a6 des Hebelarmes 2,7 im Bild 7, an dem
die langsame Walze mit der Welle 30 hängt, so gelegen ist, daß die ausschwingende
Bewegung dieser Walze senkrecht zur Zugrichtung der beiden Riemen 13 und 14 liegt,
so daß hierdurch keine Längenänderung der Riemen einzutreten braucht.
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An Stelle des Zahnradgetriebes 3; ¢ des Bildes 8 für die langsame
Walze kann auch ein Kettenantrieb gebraucht werden. Dieser bildet kein Hindernis
für die Anwendung des Keilriemengetriebes und kann auch so gestaltet werden, daß
die erforderliche Rückwirkung des Kettenzuges zur Erzeugung der Riemenspannung eintritt.
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Beim elektrischen Antrieb der Arbeitswalzen, besonders wenn jede Walze
einzeln durch einen Motor getrieben wird, wobei der Motor der langsamen Walze als
Dynamo läuft und Strom ins Netz zurückgibt, ist die Ausführung des neuen Mahlverfahrens
besonders einfach. Da das Drehmoment im Verhältnis zur Stromstärke (Ampere) steht
und die Leistung das Produkt aus Spannung mal Stromstärke (Volt mal Ampere) ist,
kann das kleinsteDrehmoment unmittelbar mittels eines Amperemeters, die größte Leistung
der langsamen Walze mittels eines Wattmeters im
Motor- bzw. Dynamostromkreislauf
leicht festgestellt und die Geschwindigkeiten der Arbeitswalzen danach stufenlos
geregelt werden durch Einregeln von Motor oder Dynamo-.
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Schließlich könnte man sich auch den Fall denken, daß jede Arbeitswalze
für sich durch einen unmittelbaren Keilriemenantrieb betätigt wird. Zur Ausführung
des Verfahrens werden dann die unmittelbar auf den Walzenschenkeln sitzenden Keilriementriebe
stufenlos regelbar gemacht.