DE9007658U1

DE9007658U1 - Grinding surface of roller mills

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Publication number: DE9007658U1
Application number: DE9007658U
Authority: DE
Original assignee: Loesche GmbH
Current assignee: Loesche GmbH
Priority date: 1989-06-29
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2000-06-28

Description

Die Erfindung betrifft eine Mahlfläche von Mahlwalzen und/ oder einer Mahlbahn bei Wälzmühlen oder Walzenmühlen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a grinding surface of grinding rollers and/or a grinding track in roller mills or roller mills according to the preamble of claim 1.

Unter dem vorgenannten Begriff der Mahlfläche von Wälz- oder Walzenmühlen werden nachstehend speziell die einander zugewandten Flächen der Mahlwalze bzw. Mahlwalzen und der Mahlbahn der rotierenden Mahlschüssel einer Wälz- oder Walzenmühle verstanden, wobei zwischen diesen zugewandten Mahlflächen der entsprechende Mahlspalt zur Zerkleinerung von Materialien, wie Zementrohmaterial, Zementklinker, Kohle oder dergleichen, vorgesehen ist.The above-mentioned term “grinding surface” of roller mills is understood below to mean specifically the mutually facing surfaces of the grinding roller or rollers and the grinding path of the rotating grinding bowl of a roller mill, whereby the corresponding grinding gap for comminution of materials such as cement raw material, cement clinker, coal or the like is provided between these facing grinding surfaces.

Eine Mahlfläche der gattungsgemäßen Art ist aus der DE 26 43 307 Al bekannt. Dort betrifft die Mahlfläche eine Mahlwalze, die über ihren Umfang gesehen segmentartig aufgebrachte Panzerungselemente aus einem verschleißfesteren Werkstoff als der Walzenmantel aufweist. Diese Panzerungselemente sind formschlüssig in schwalbenschwanzähnlichen Nuten im Walzenmantel eingeschoben und auf den axialen Stirnseiten mit Flanschringen gesichert. Es wechseln daher bei dieser Mahlfläche verschleißfestere Panzerungselemente mit dem weicheren Material des Walzenmantels ab. Diese Materialunterschiede führen letztlich dazu, daß bei einer derartigen Auslegung der Mahlfläche lokal ein stärkererA grinding surface of the generic type is known from DE 26 43 307 A1. There, the grinding surface relates to a grinding roller, which, viewed over its circumference, has armor elements made of a more wear-resistant material than the roller shell. These armor elements are inserted in a form-fitting manner into dovetail-like grooves in the roller shell and secured on the axial end faces with flange rings. In this grinding surface, therefore, more wear-resistant armor elements alternate with the softer material of the roller shell. These material differences ultimately lead to a stronger local

Verschleiß auch an den härteren Metallwerkstoffen auftritt bzw. der weichere Werkstoff auf der Mahlfläche stärker abgetragen wird, so daß sich sogar ein Lockern und möglicherweise vollständiges Herausfallen der formschlüssig gehaltenen Panzerungselemente einstellen kann.Wear also occurs on the harder metal materials or the softer material on the grinding surface is worn away more, so that the form-fitting armor elements can even become loose and possibly fall out completely.

Der Übergang zu immer härteren Legierungen von Eisenwerkstoffen für die Mahlflächen bringt nur noch eine relativ geringfügige Verbesserung der Standzeiten im Bereich von bis etwa 20 %. Andererseits sind aber auch einer Überdimensionierung von Mahlwalzen bzw. der Mahlbahn Grenzen gesetzt, da man feststellen mußte, daß die Regelfähigkeit überdimensionierter Wälzmühlen zum Teillastbereich hin abnimmt, so daß auch in dieser Richtung nur eine unwirtschaftliche Lösung für das Verschleißproblem gesehen wird.The transition to increasingly harder alloys of iron materials for the grinding surfaces only brings a relatively small improvement in service life of up to about 20%. On the other hand, there are limits to over-dimensioning of grinding rollers or the grinding track, as it has been found that the controllability of over-dimensioned roller mills decreases in the partial load range, so that this approach is also seen as an uneconomical solution to the wear problem.

Zwar ist es bekannt, daß keramische Werkstoffe ein deutlich günstigeres Abtriebverhalten als Eisenwerkstoffe besitzen (DE-GM 87 08 401.5), weshalb diese Werkstoffe auch seit Jahren für die Auskleidung statischer Baugruppen, wie Rutschen, Zyklone und dergleichen eingesetzt werden. Bei der Verwendung von keramischen Werkstoffen für Baugruppen, die ganz überwiegend einer dynamischen Belastung ausgesetzt werden, treten jedoch erhebliche Probleme auf.It is known that ceramic materials have significantly better downforce characteristics than iron materials (DE-GM 87 08 401.5), which is why these materials have been used for years to line static components such as slides, cyclones and the like. However, considerable problems arise when ceramic materials are used for components that are predominantly subjected to dynamic loads.

Während keramische Bauteile so gut wie keine thermische Ausdehnung haben, haben die metallischen Baugruppen, wie z.B. Grundkörper oder Walzenmantel einer Mahlwalze, einen relativ hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, so daß bei einer derartigen Kombination von keramischen Bauteilen und metallischen Bauteilen Fügeprobleme auftreten. Zum anderen sind keramische Bauteile extrem sprödbruchempfindlich, weshalb punktförmige Belastungen, Biege- und Tor-While ceramic components have virtually no thermal expansion, the metallic components, such as the base body or roller shell of a grinding roller, have a relatively high thermal expansion coefficient, so that joining problems arise with such a combination of ceramic components and metallic components. On the other hand, ceramic components are extremely susceptible to brittle fracture, which is why point loads, bending and torsion

sionsspannungen von keramischen Bauteilen abgehalten werden müssen. Auch sind diese Bauteile nicht für Schlagbeanspruchung ausgelegt.sion stresses of ceramic components must be kept away. These components are also not designed for impact stress.

Ausgehend von diesen Nachteilen liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine Mahlfläche der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß damit höhere Standzeiten der Mahlfläche aber auch eine wartungstechnische Vereinfachung erreicht wird.Based on these disadvantages, the invention is based on the
The aim is to design a grinding surface of the generic type in such a way that a longer service life of the grinding surface is achieved while also simplifying maintenance.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Mahlfläche erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention in a generic grinding surface by the features of the characterizing part of claim 1.

Die Erfindung geht daher dazu über, die Mahlfläche aus einer segmentartig aufgebauten Panzerung zu bilden, die aus
einem wesentlich verschleißfesteren Werkstoff, nämlich einem Keramikwerkstoff besteht, als der Befestigungskörper,
auf dem die Segmente angebracht werden. Dieser Gedanke der Erfindung wird jedoch konstruktiv durch eine weitgehend
formschlüssige Abstützung der Segmente ergänzt, wodurch gerade die dynamischen Beanspruchungskräfte, wie Umfangs-,
Schub- und Scherkräfte, durch entsprechende formschlüssige Gestaltung des Befestigungskörpers der Segmente aufgenommen werden. Für diese Realisierung erhält die Außenfläche des
Befestigungskörpers im Axialschnitt eine stufenartige Kontur, wobei die einzelnen Stufen bei einer Mahlwalze Zylinderflächen unterschiedlichen Durchmessers bilden. Diese
stufenförmige Kontur kann bei einer Mahlwalze am Basismantel vorgesehen sein, der üblicherweise auf dem Grundkörper der Walze befestigt wird. Es ist jedoch auch möglich, die
einzelnen Segmente direkt über die stufenförmige Kontur auf einem Grundkörper der Walze zu befestigen.The invention therefore proceeds to form the grinding surface from a segment-like armoring, which consists of
a much more wear-resistant material, namely a ceramic material, than the fastening body,
on which the segments are attached. However, this idea of the invention is structurally implemented by a largely
form-fitting support of the segments, which reduces the dynamic stress forces such as circumferential,
Thrust and shear forces are absorbed by the appropriate form-fitting design of the fastening body of the segments. For this purpose, the outer surface of the
fastening body in axial section a step-like contour, whereby the individual steps in a grinding roller form cylindrical surfaces of different diameters. This
The stepped contour can be provided on the base casing of a grinding roller, which is usually attached to the base body of the roller. However, it is also possible to
to attach the individual segments directly to the base body of the roller via the stepped contour.

Durch die stufenförmige Auslegung des Grundkörpers bzw. des Basismantels einer Mahlwalze können die auf die Segmente in axialer Richtung einwirkenden Schubkräfte über die Schultern der einzelnen Stufen aufgefangen werden.Due to the stepped design of the base body or the base shell of a grinding roller, the thrust forces acting on the segments in the axial direction can be absorbed via the shoulders of the individual steps.

Im Hinblick auf die Aufnahme von Tangentialkräften, also Kräften in Umfangsrichtung der Mahlfläche, werden Paßfedern zwischen dem Basismantel und den Segmenten vorgesehen, die eine Verschiebung der angeschraubten, aus Keramik bestehenden Segmente in Umfangsrichtung verhindern. Die Paßfedern sind üblicherweise als metallische Keile oder Quader ausgelegt, die in entsprechende Nuten des Basismantels z.B. eingeschraubt sind und etwa zur Hälfte ihrer Höhenausdehnung frei über die zylindrische Auflagefläche des Basismantels hinausragen und in diesem Bereich einen Formschluß mit Ausnehmungen in den Stirnseiten der Segmente bilden können. Die Paßfedern können den Segmenten sowohl einzeln als auch einer bestimmten Anzahl von Segmenten zugeordnet sein.With regard to the absorption of tangential forces, i.e. forces in the circumferential direction of the grinding surface, feather keys are provided between the base shell and the segments, which prevent the screwed-on ceramic segments from shifting in the circumferential direction. The feather keys are usually designed as metal wedges or cuboids, which are screwed into corresponding grooves in the base shell, for example, and protrude freely over the cylindrical support surface of the base shell by about half of their height and can form a positive connection with recesses in the front sides of the segments in this area. The feather keys can be assigned to the segments individually or to a certain number of segments.

Ergänzend oder auch an Stelle der Paßfedern kann die Tangentialabstützung der Segmente auch durch Eckbereiche polygoner Ringflächen bewirkt werden. Bei dieser konstruktiven Lösung der Aufnahme von dynamischen Kräften in Tangentialrichtung geht man von der Kreisform einer einzelnen Zylinderfläche, z.B. des Walzenmantels im Radialschnitt ab und ersetzt den Kreisbogen durch eine Gerade von der Länge des entsprechenden Keramikelementes in Umfangsrichtung. Am Übergang von einer Geraden in die andere wird zusätzlich eine Stufe oder Schulter gebildet, gegen die das entsprechende Keramiksegment zur Aufnahme von Schubkräften in tangentialer Richtung abgestützt ist. Die im Bereich dieser Stufe aneinanderliegenden Flächen der Keramiksegmente haben daher eine unterschiedliche radiale Abmessung, da die außenliegende Mahlfläche Kreiskontur hat.In addition to or instead of the keys, the tangential support of the segments can also be achieved by corner areas of polygonal ring surfaces. In this constructive solution for absorbing dynamic forces in the tangential direction, the circular shape of a single cylinder surface, e.g. the roller shell in radial section, is abandoned and the circular arc is replaced by a straight line the length of the corresponding ceramic element in the circumferential direction. At the transition from one straight line to the other, an additional step or shoulder is formed against which the corresponding ceramic segment is supported to absorb shear forces in the tangential direction. The surfaces of the ceramic segments that lie against one another in the area of this step therefore have different radial dimensions, since the outer grinding surface has a circular contour.

Im Axialschnitt gesehen verlaufen die Längskanten der Stufen im Basis- bzw. Grundkörper der Mahlwalze im wesentlichen etwa achsparallel zur Achse der Mahlwalze. Diese Längskanten bilden vorzugsweise gegenüber der durch die Segmente gebildeten Mahlfläche einen Neigungswinkel im Bereich von etwa 5° bis 45°, vorzugsweise von etwa 30°. Die Schultern der Stufen stehen dabei senkrecht zu den Längskanten und sind so ausgerichtet, daß die Axialkräfte hierüber abgefangen werden können.Viewed in axial section, the longitudinal edges of the steps in the base or main body of the grinding roller run essentially approximately parallel to the axis of the grinding roller. These longitudinal edges preferably form an angle of inclination in the range of approximately 5° to 45°, preferably approximately 30°, with respect to the grinding surface formed by the segments. The shoulders of the steps are perpendicular to the longitudinal edges and are aligned in such a way that the axial forces can be absorbed by them.

Für die statische Befestigung der Segmente aus Keramik am Basismantel werden bekannte Schraub-, Schweiß- und/oder Klebeverbindungen eingesetzt. Eine derartige Klebeschicht kann bei der erfindungsgemäßen Mahlfläche zweckmäßigerweise zum Ausgleich von Unebenheiten zwischen den Segmenten aus Keramik und der Außenflächen der Stufen genutzt werden. Durch die vorgesehenen Schultern und Paßfedern sind jedoch die für eine statische Halterung vorgesehenen Schraubbefestigungen frei von Schub-, Scher- und Biegekräften gehalten. Die Einführöffnungen für die Schraubbefestigungen der Segmente werden nach der statischen Fixierung der Segmente fluchtend mit der übrigen Mahlfläche verschlossen, was z.B. durch Einsetzen von Stopfen realisiert werden kann. Geringfügig vorhandene Fügespalte zwischen den Stoßstellen aneinandergrenzender Segmente werden mit einem geeigneten Klebematerial ausgeglichen.Known screw, weld and/or adhesive connections are used for the static fastening of the ceramic segments to the base shell. Such an adhesive layer can be used expediently in the grinding surface according to the invention to compensate for unevenness between the ceramic segments and the outer surfaces of the steps. However, the shoulders and feather keys provided keep the screw fastenings provided for static mounting free from thrust, shear and bending forces. The insertion openings for the screw fastenings of the segments are closed in alignment with the rest of the grinding surface after the segments have been statically fixed, which can be achieved, for example, by inserting plugs. Any small gaps between the joints of adjacent segments are compensated with a suitable adhesive material.

Zur Vermeidung von Punktbelastungen zwischen Segmenten einer Mahlwalze und Segmenten der Mahlbahn einer Wälzmühle wird der Abstand der Schwinghebel zur Mahlschüssel über Anschlagschrauben oder Anschlagpuffer mechanisch so begrenzt, daß stets ein minimaler Walzenspalt und keine direkte Berührung zwischen Mahlflächen vorhanden ist.To avoid point loads between segments of a grinding roller and segments of the grinding track of a roller mill, the distance between the rocker arms and the grinding bowl is mechanically limited by stop screws or stop buffers so that there is always a minimal roller gap and no direct contact between the grinding surfaces.

Ein ganz analoges Konzept der Befestigung der einzelnen Segmente aus Keramik für die Mahlfläche einer Mahlwalze kann auch bei der Mahlbahn der Mahlplatte realisiert werden. Eine entsprechende Mahlplatte aus Eisenwerkstoff wird hierzu in Radialrichtung mit stufenförmiger Oberfläche ausgelegt. Diese ringförmig umlaufenden Stufen nehmen dann wiederum sektorweise Segmente aus Keramik auf, die in diesem Fall einen blockartigen Radialschnitt aufweisen können. Die Segmente können dabei auch an der Mahlfläche stufenartige Übergänge z.B. im Bereich von 3mm aufweisen. Vorteilhafter Weise wird jedoch ein fluchtender Übergang der Segmente für eine ebene Mahlfläche bevorzugt.A completely analogous concept of fastening the individual ceramic segments for the grinding surface of a grinding roller can also be implemented for the grinding track of the grinding plate. A corresponding grinding plate made of iron material is designed in the radial direction with a stepped surface. These ring-shaped steps then in turn accommodate ceramic segments in sectors, which in this case can have a block-like radial cut. The segments can also have step-like transitions on the grinding surface, e.g. in the range of 3 mm. However, an aligned transition of the segments is preferred for a flat grinding surface.

Durch den geringeren Abtrieb der Keramiksegmente für die entsprechenden Mahlflächen werden daher längere Stillstandszeiten der Wälzmühle und damit ein Produktionsausfall verhindert. Die Standzeiten können daher durch die Befestigungsmethode der Segmente im Vergleich zu herkömmlichen, gehärteten, metallischen Verschleißpanzerungen, aber auch im Hinblick auf rein statische Befestigungen von keramischen Auskleidungen verbessert werden.The lower output of the ceramic segments for the corresponding grinding surfaces prevents longer downtimes of the roller mill and thus a loss of production. The service life can therefore be improved by the fastening method of the segments in comparison to conventional, hardened, metallic wear armor, but also in relation to purely static fastenings of ceramic linings.

Auch im Hinblick auf Wartungsmaßnahmen an den Verschleißteilen der Mahlwalzen oder Mahlbahn ergeben sich dadurch Vorteile, daß die keramische Mahlfläche segmentartig ausgetauscht werden kann, während bei metallischen Verschleißmänteln, aber auch bei Mantelsegmenten üblicherweise der Einsatz schwerer Hebezeuge erforderlich war. Der Aufbau der Mahlflächen mit Keramiksegmenten ermöglicht daher eine einfache Hantierbarkeit dieser im Vergleich zu Metall leichten Segmente, so daß eine beträchtliche Service-Kostenreduzierung erreicht werden kann.With regard to maintenance measures on the wearing parts of the grinding rollers or grinding track, there are also advantages in that the ceramic grinding surface can be replaced in segments, whereas with metal wear shells, and also shell segments, the use of heavy lifting equipment was usually necessary. The construction of the grinding surfaces with ceramic segments therefore enables these segments, which are lighter than metal ones, to be handled easily, so that a considerable reduction in service costs can be achieved.

Zudem eröffnet eine segmentierte, keramische Mahlfläche die Möglichkeit, das Grundmaterial des Walzenmantels aus billigen Werkstoffen anstatt aus teueren, gehärteten Metallwerkstoffen herzustellen. Der Basiskörper bleibt daher am Grundkörper der Mahlwalze befestigt und wird auch bei einem Austausch der Mahlfläche davon nicht tangiert. Die ringförmige segment- und/oder sektormäßige Panzerung der Mahlflächen mit Keramikwerkstoff führt daher zu einer Kostenreduzierung im Hinblick auf die Verschleißteile, wobei die spezifischen Kosten von z.B. DM/t/h im Bereich von etwa 40 % der bisher aufzuwendenden Kosten eingestuft werden können.In addition, a segmented, ceramic grinding surface opens up the possibility of producing the base material of the roller shell from cheap materials instead of expensive, hardened metal materials. The base body therefore remains attached to the base body of the grinding roller and is not affected by this even if the grinding surface is replaced. The ring-shaped segment and/or sector-based armoring of the grinding surfaces with ceramic material therefore leads to a reduction in costs with regard to the wearing parts, whereby the specific costs of e.g. DM/t/h can be classified in the range of around 40% of the costs previously incurred.

Die Erfindung geht daher den Weg, Verschleißsegmente aus nicht metallischen Werkstoffen, vorzugsweise aus hochverschleißfester Keramik, in einer Weise mit dem metallischen Grundkörper bzw. Basismantel zu verwenden, daß zusätzlich zu der reinen statischen Haltefunktion der Segment auch die während des Zerkleinerungsprozesses zwischen Mahlwalze und Mahlschüssel auftretenden dynamischen Kräfte aufgenommen werden können, ohne die statischen Halteelemente hierdurch zu beeinträchtigen.The invention therefore takes the approach of using wear segments made of non-metallic materials, preferably made of highly wear-resistant ceramic, with the metallic base body or base shell in such a way that in addition to the purely static holding function of the segments, the dynamic forces occurring between the grinding roller and the grinding bowl during the comminution process can also be absorbed without impairing the static holding elements.

Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings. They show:

Fig. la einen Aufriß durch eine Wälzmühle mit Kennzeichnung der Mahlflächen;Fig. la is an elevation through a roller mill with marking of the grinding surfaces;

Fig. Ib einen Axialschnitt durch den Mantel einer Mahlwalze, ohne Grundkörper und Schwinghebel;Fig. Ib an axial section through the casing of a grinding roller, without base body and rocker arm;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Basismantels im Axialschnitt mit entsprechender Mahlfläche;Fig. 2 an enlarged section of the base shell in axial section with corresponding grinding surface;

Fig. 3 eine bruchstückartige, perspektivische Explosionszeichnung einer Mahlfläche; Fig. 3 is a fragmentary, perspective exploded view of a grinding surface;

Fig. 4a einen Teilausschnitt eines Radialschnittes durch das Beispiel nach Fig. 2 im Bereich der Stoßfuge der Segmente mit einer etwa achsparallel verlaufenden Paßfeder;Fig. 4a shows a partial section of a radial section through the example according to Fig. 2 in the area of the butt joint of the segments with a feather key running approximately parallel to the axis;

Fig. 4b einen Radialschnitt entsprechend Fig. 4a mit polygonaler Ringfläche anstelle von Paßfedern;Fig. 4b shows a radial section corresponding to Fig. 4a with a polygonal ring surface instead of keys;

Fig. 4c eine Vergrößerung des Teilbereichs der polygonalen Ringfläche nach Fig. 4b im Bereich der Stufe;Fig. 4c is an enlargement of the partial area of the polygonal ring surface according to Fig. 4b in the area of the step;

Fig. 5a eine perspektivische Ansicht einer Mahlschüssel mit Mahlplatte, deren Mahlfläche mit Keramiksegmenten ausgelegt ist;Fig. 5a is a perspective view of a grinding bowl with a grinding plate, the grinding surface of which is designed with ceramic segments;

Fig. 5b eine Draufsicht auf die Mahlschüssel nach Fig. 5a mit Teildarstellung der Anordnung der Keramiksegmente ; undFig. 5b is a plan view of the grinding bowl according to Fig. 5a with a partial view of the arrangement of the ceramic segments ; and

Fig. 5c einen bruchstückartigen Radialschnitt durch die Mahlfläche der Mahlschüssel nach Fig. 5a.Fig. 5c shows a fragmentary radial section through the grinding surface of the grinding bowl according to Fig. 5a.

In Fig. la ist schematisch eine Wälzmühle 50 im Aufriß dargestellt, die einen aufgesetzten, integrierten Sichter 51 aufweist. Oberhalb der Mahlschüssel 52 und deren Mahlbahn 53 sind in der Figur Mahlwalzen 54 angeordnet, die über Schwinghebel 55 federnd gegen das auf der Mahlbahn vorhandene Mahlgut anpreßbar sind. Die Mahlschüssel 52 ist üblicherweise über ein Getriebe in Rotation versetzt.In Fig. la, a roller mill 50 is shown schematically in elevation, which has an attached, integrated classifier 51. Above the grinding bowl 52 and its grinding track 53, grinding rollers 54 are arranged in the figure, which can be pressed resiliently against the material to be ground on the grinding track via rocker arms 55. The grinding bowl 52 is usually set in rotation via a gear.

Die Stromfäden mit unterbrochenem Linienzug zeigen die Strömungsverhältnisse des Luft-/Staubgemisches in der Wälzmühle und dem integrierten Sichter.The flow threads with interrupted lines show the flow conditions of the air/dust mixture in the roller mill and the integrated classifier.

Mit einem Kreis ist dabei der Bereich M gekennzeichnet, der im Hinblick auf die Auslegung der Mahlflächen erfindungsgemäß maßgebend ist und in den weiteren Ausführungsbeispielen detaillierter betrachtet wird.The area M is marked with a circle, which is decisive with regard to the design of the grinding surfaces according to the invention and is considered in more detail in the further embodiments.

In Fig. Ib ist ein axialer Schnitt durch eine Mahlwalze 1 dargestellt. Der Walzenmantel 4 ist auf dem nicht gezeigten Grundkörper so angeordnet, daß die Mahlfläche 3 etwa parallel zur entsprechenden Mahlfläche einer Mahlschüssel zu liegen kommt. In Richtung der Achse 2 würde sich üblicherweise nach oben der Schwinghebel für die Mahlwalze 1 erstrecken. Fig. 1b shows an axial section through a grinding roller 1. The roller casing 4 is arranged on the base body (not shown) in such a way that the grinding surface 3 lies approximately parallel to the corresponding grinding surface of a grinding bowl. The rocking lever for the grinding roller 1 would usually extend upwards in the direction of the axis 2.

Der untere Abschnitt des Walzenmantels 4 ist dabei in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Der üblicherweise aus einem Eisenwerkstoff hergestellte Basismantel 5 weist im Beispiel in Richtung der Mahlfläche 3 mehrere Stufen 12 auf, deren Übergänge als Schultern 13 ausgebildet sind. Während die Längskanten 32 der Stufen 12 etwa achsparallel zur Achse 2 verlaufen, stehen die Schultern 13 etwa senkrecht zur Achse 2.The lower section of the roller shell 4 is shown in Fig. 2 on an enlarged scale. The base shell 5, which is usually made of an iron material, has several steps 12 in the direction of the grinding surface 3 in the example, the transitions of which are designed as shoulders 13. While the longitudinal edges 32 of the steps 12 run approximately parallel to the axis 2, the shoulders 13 are approximately perpendicular to the axis 2.

Über den Umfang der Mahlwalze gesehen bilden die Längskanten 32 der Stufen 12 Zylinderflächen, die mit Segmenten 10 aus einem Keramikwerkstoff belegt sind. Der Neigungswinkel &agr; zwischen etwa horizontal vorgesehener Mahlfläche 3 und der Längskante 32, der beispielsweise zwischen 5° und 45° liegen kann, führt dabei zu keilstumpfförmigen Segmenten 10.Viewed over the circumference of the grinding roller, the longitudinal edges 32 of the steps 12 form cylindrical surfaces that are covered with segments 10 made of a ceramic material. The angle of inclination α between the approximately horizontal grinding surface 3 and the longitudinal edge 32, which can be between 5° and 45°, for example, leads to truncated wedge-shaped segments 10.

Im Hinblick auf ihre statische Halterung werden die einzelnen Segmente 10 mittels einer durch eine Öffnung auf der
Seite der Mahlfläche etwa im rechten Winkel zur Achse 2 in
den Basismantel 5 eingreifenden Schraube 14 fixiert. Zur
ergänzenden statischen Fixierung kann zwischen dem Basismantel 5 und der Innenfläche des jeweiligen Segmentes 10
auch ein Klebematerial vorgesehen sein, das zusätzlich einen Materialausgleich zwischen Unebenheiten der aneinanderliegenden Flächen schafft.With regard to their static support, the individual segments 10 are held together by means of a clamping device 12 which is inserted through an opening on the
Side of the grinding surface approximately at right angles to axis 2 in
the base casing 5 engaging screw 14. For
Additional static fixation can be provided between the base shell 5 and the inner surface of the respective segment 10
An adhesive material may also be provided which additionally creates a material compensation between unevenness of the adjacent surfaces.

Da diese statische Halterung der Keramiksegmente 10 für die dynamische Belastung der Mahlwalzen nicht ausreicht, liegen die linken Seitenflanken der Segmente mindestens partiell
und ggf. bis etwa 80 % ihrer Erstreckung gegen Schultern 13 an, um axial nach links gerichtete Kräfte aufnehmen zu
können. Die aneinander grenzenden drei Reihen der Segmente
10 sind nach außen durch eine Außenschulter 20 und nach innen durch eine Innenschulter 19 des Basismantels 5 begrenzt und festgelegt.Since this static mounting of the ceramic segments 10 is not sufficient for the dynamic loading of the grinding rollers, the left side flanks of the segments are at least partially
and possibly up to about 80 % of their extension against shoulders 13 in order to absorb axial forces directed to the left
The three adjacent rows of segments
10 are limited and fixed on the outside by an outer shoulder 20 and on the inside by an inner shoulder 19 of the base casing 5.

In der perspektivischen, bruchstückartigen Ansicht nach
Fig. 3 sind auf den ringförmig umlaufenden Stufen 12 Stifte 17 angedeutet. Diese Stifte sind zum Eingriff in die
Öffnungen 16 der keilförmigen Segmente 10 bestimmt. Die
statische Halterung erfolgt in diesen Fällen wie in Fig. 4a gezeigt, über eine Mutter 18. Der Abschluß der Öffnung 16
kann beispielsweise über einen Stopfen 15 flächenfluchtend
mit der Mahlfläche 3 erfolgen.In the perspective, fragmentary view after
Fig. 3, pins 17 are indicated on the ring-shaped circumferential steps 12. These pins are designed to engage in the
Openings 16 of the wedge-shaped segments 10. The
In these cases, static support is provided by a nut 18 as shown in Fig. 4a. The closure of the opening 16
can be flush with the surface using a plug 15
with the grinding surface 3.

Der Radialschnitt durch einen Walzenmantel nach Fig. 4a
zeigt die Auslegung des Verbundes zwischen Segmenten und
Basismantel 5 zur Aufnahme von Kräften in Umfangs- bzw.
Drehrichtung D.The radial section through a roll shell according to Fig. 4a
shows the design of the connection between segments and
Base casing 5 for absorbing forces in circumferential or
Direction of rotation D.

Zu diesem Zweck weisen die inneren Stirnflächen 24 der Segmente 10 im Bereich ihrer Stoßstellen 23 L-förmige bzw. L-komplementäre Aussparungen 27 auf. Eine in eine U-förmige Nut 30 des Basismantels 5 eingepaßte Paßfeder 25 im wesentlichen quaderförmigen Querschnitts greift weitgehend formschlüssig in diese Aussparung 27 benachbarter Segmente 10 ein. Die im Beispiel im Basismantel 5 breiter als im Segmentbereich ausgebildete Paßfeder 25 nimmt daher die an den Anlageflächen 26 wirkenden Tangentialkräfte auf und verhindert somit eine Scher- und Schubbeanspruchung auf die Stifte 17. Die üblicherweise aus einem Stahlmaterial bestehenden Paßfedern 25 blockieren daher eine Bewegung der Keramiksegmente 10 in der einen oder anderen Wanderrichtung des Walzenmantels.For this purpose, the inner end faces 24 of the segments 10 have L-shaped or L-complementary recesses 27 in the area of their joints 23. A feather key 25 with an essentially cuboid cross-section fitted into a U-shaped groove 30 of the base shell 5 engages largely in a form-fitting manner in this recess 27 of adjacent segments 10. The feather key 25, which in the example is wider in the base shell 5 than in the segment area, therefore absorbs the tangential forces acting on the contact surfaces 26 and thus prevents shear and thrust stress on the pins 17. The feather keys 25, which are usually made of a steel material, therefore block movement of the ceramic segments 10 in one or the other direction of travel of the roller shell.

Der zwischen benachbarten Segmenten 10 gebildete Fügespalt 31 an den Stoßstellen 23 kann beispielsweise durch Keramikkleber 28 ausgefüllt sein, so daß ein direkter Kontakt der Segmente 10 miteinander verhindert, aber auch ein Ausgleich an der Mahlfläche erreicht wird.The joint gap 31 formed between adjacent segments 10 at the joints 23 can be filled, for example, with ceramic adhesive 28, so that direct contact between the segments 10 is prevented, but also a compensation on the grinding surface is achieved.

Die Paßfedern 25 können zweckmäßigerweise an den Stoßstellen zweier benachbarter Segmente 10 vorhanden sein. Es ist jedoch auch möglich, eine derartige Paßfeder 25 mehreren Segmenten 10 für die Aufnahme der darauf erfolgenden Tangentialkräfte zuzuordnen. Eine gegebenenfalls an der Grenzfläche 21 zwischen Segment und Basismantel 5 vorhandene Klebeschicht 22 kann auch dem Ausgleich von Materialunebenheiten dienen.The keys 25 can expediently be present at the joints of two adjacent segments 10. However, it is also possible to assign such a key 25 to several segments 10 to absorb the tangential forces occurring thereon. An adhesive layer 22 that may be present at the interface 21 between the segment and the base casing 5 can also serve to compensate for unevenness in the material.

In Fig. 4b ist ein zu Fig. 4a vergleichbarer radialer Schnitt durch die Zylinderfläche einer Mahlwalze schematisch dargestellt.Fig. 4b shows a schematic radial section through the cylindrical surface of a grinding roller, comparable to Fig. 4a.

In dieser Ausführungsform nach Fig. 4b werden jedoch die Tangentialkräfte, die auf die Keramiksegmente 10 wirken, mittels einer alternativen Konstruktion aufgenommen. Die Kreiszylinderfläche der einzelnen Stufen 12 nach Fig. 3 sind im Beispiel nach Fig. 4b durch ein Polygon einzelner Geraden 34 gebildet, wobei letztere am Übergang zu der nachfolgenden Geraden 34 eine Stufe 35 bilden. Da die radiale Höhe 36 des Keramikelementes 10 größer gehalten ist als dessen radiale Höhe 36 wird der radial innere Bereich 37 des jeweiligen Keramiksegmentes 10 in Umfangsrichtung gegen die Stufe 35, die in den Tragkörper 5 direkt eingearbeitet sein kann, abgestützt. Mittels einer derartigen polygonalen Ringfläche können daher die Paßfedern nach Fig. 4a in einfacher Weise und vorteilhaft ersetzt werden.In this embodiment according to Fig. 4b, however, the tangential forces acting on the ceramic segments 10 are absorbed by means of an alternative construction. The circular cylindrical surface of the individual steps 12 according to Fig. 3 is formed in the example according to Fig. 4b by a polygon of individual straight lines 34, the latter forming a step 35 at the transition to the following straight line 34. Since the radial height 36 of the ceramic element 10 is kept greater than its radial height 36, the radially inner region 37 of the respective ceramic segment 10 is supported in the circumferential direction against the step 35, which can be incorporated directly into the support body 5. By means of such a polygonal ring surface, the feather keys according to Fig. 4a can therefore be replaced in a simple and advantageous manner.

Der Ringverband der Keramiksegmente 10 ist daher durch die doppelte Abstützung gegenüber dynamischen Beanspruchungen in axialer und tangentialer Richtung automatisch auch gegen ein Verdrehen gegenüber dem metallischen Basismantel gesichert. Ein derartiges Verdrehen einzelner Segmente war bisher dadurch denkbar, daß bei der Paarung von Walzenmantel und Mahlschüssel keine reine Rollbewegung über der gesamten Mantelbreite auftrat, wenn nicht zufällig die Drehachsen des Walzenmantels und der Mahlschüssel in einem Punkt der Mahlbahnebene zusammentrafen. Das Zusammenwirken von Paßfedern 25 und Schultern 13 bzw. die Auslegung als polygonale Ringfläche 38 gestattet es daher, die Panzerung der Mahlfläche auch mit Keramiksegmenten 10 auszulegen, womit gravierende Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Walzenmänteln erreicht werden.The ring connection of the ceramic segments 10 is therefore automatically protected against twisting relative to the metallic base shell by the double support against dynamic stresses in the axial and tangential directions. Such twisting of individual segments was previously conceivable because when the roller shell and grinding bowl were paired, no pure rolling movement occurred across the entire shell width unless the axes of rotation of the roller shell and the grinding bowl happened to meet at a point on the grinding path plane. The interaction of keys 25 and shoulders 13 or the design as a polygonal ring surface 38 therefore allows the armoring of the grinding surface to also be designed with ceramic segments 10, which achieves significant advantages compared to conventional roller shells.

In den Fig. 5a bis 5c ist die weitere Mahlfläche 49, die nunmehr jedoch der Mahlschüssel 52 zugeordnet ist, schematisch näher dargestellt.In Fig. 5a to 5c, the additional grinding surface 49, which is now assigned to the grinding bowl 52, is shown schematically in more detail.

Die perspektivische Ansicht nach Fig. 5a zeigt zunächst eine "spinnennetzförmige" Anordnung der einzelnen Segmente 41 auf der Mahlplatte 40. Die Segmente 41 auf der Mahlfläche 49 weisen in Draufsicht, wie es die Fig. 5b zeigt, eine Trapezkontur auf, wobei die äußeren Segmente größere Polygongeraden haben.The perspective view according to Fig. 5a initially shows a "spider web-shaped" arrangement of the individual segments 41 on the grinding plate 40. The segments 41 on the grinding surface 49 have a trapezoidal contour in plan view, as shown in Fig. 5b, with the outer segments having larger polygonal lines.

Entsprechend dem axialen Schnitt nach Fig. 5c nimmt die Mahlschüssel 52 eine metallische Mahlplatte 40 im Sinne einer Einlage auf. Die Oberfläche der Mahlplatte 40 selbst ist mit stufenartigen Abschnitten 43 ausgelegt. Die Stufen 43 gehen dabei über Schultern 42 in die angrenzende Stufe über. Auf diesen Stufen 43 sind formschlüssig Keramiksegmente 41 fixiert. Diese Fixierung erfolgt zweckmäßigerweise analog der Fixierung der Segmente 10 auf dem Basismantel 5. Im Beispiel nach Fig. 5c haben die Segmente 41 Viereckkontur und liegen formschlüssig gegen die Schultern 42 bzw. Längskanten der Stufen 43. In radialer Richtung der Mahlschüssel gehen die Segmente 41 mit geringfügigen Überständen 44 von beispielsweise 1 mm bis 3 mm in das nächste Segment 41 über. Die Mahlbahnfläche 49 weist dementsprechend eine stufenartige Kontur auf. Je nach den Erfordernissen können auch ebene Mahlfbahnflächen mit kontinuierlichem Mahlflächenübergang von Segment zu Segment aufgebaut werden.According to the axial section according to Fig. 5c, the grinding bowl 52 accommodates a metal grinding plate 40 in the form of an insert. The surface of the grinding plate 40 itself is designed with step-like sections 43. The steps 43 merge into the adjacent step via shoulders 42. Ceramic segments 41 are fixed in a form-fitting manner on these steps 43. This fixing is expediently carried out in a similar way to the fixing of the segments 10 on the base casing 5. In the example according to Fig. 5c, the segments 41 have a square contour and lie in a form-fitting manner against the shoulders 42 or the longitudinal edges of the steps 43. In the radial direction of the grinding bowl, the segments 41 merge into the next segment 41 with slight projections 44 of, for example, 1 mm to 3 mm. The grinding track surface 49 accordingly has a step-like contour. Depending on the requirements, flat grinding track surfaces with a continuous grinding surface transition from segment to segment can also be constructed.

Die Auslegung der Mahlfläche 3 der Mahlwalzen, aber auch die der Mahlfläche 49 der Mahlschüssel mit Keramiksegmenten, bietet daher einen hervorragenden Verschleißschutz, wobei ergänzend hinzutritt, daß durch die Segmentierung und das leichtere Gewicht Wartungsmaßnahmen wesentlich kostengünstiger durchgeführt werden können.The design of the grinding surface 3 of the grinding rollers, but also that of the grinding surface 49 of the grinding bowl with ceramic segments, therefore offers excellent protection against wear, with the additional fact that maintenance measures can be carried out much more cost-effectively due to the segmentation and the lighter weight.

Claims

1. Grinding surface of grinding rollers and/or a grinding track in roller mills or roller mills,

with fastening bodies made of iron or similar material,

wherein the grinding surface has an armouring applied in segments to its respective fastening body made of a material that is significantly more wear-resistant than the fastening body, and
the segments are fixed in a form-fitting manner, characterized in that the segments (10; 41) consist of a ceramic material or a ceramic compound, that the outer surface of the segments (10; 41) forms the grinding surface (3; 49) over its entire surface,

that for the positive fixing of the segments (10; 41) against dynamic stress forces at least in the radial direction of the grinding track surface of the roller or roller mill, the surface of the fastening body (5; 40) of a grinding roller (1) or grinding plate (40) facing the grinding surface (3; 49) is designed in a stepped manner in axial section and the shoulders (13; 42) of the steps (12, 20; 43, 42) support the segments (10; 41) of the armor.

2. Grinding surface according to claim 1,

characterized in that the longitudinal edge (32) of the respective step (12) forms an angle of inclination (al3), in particular in the range of 5 to 45°, relative to the grinding surface (3).

3. Grinding surface according to one of claims 1 or 2, characterized in that the segments (10; 41) in the region of their butt joints (31) are secured against dynamic tangential forces in a form-fitting manner by corner regions (35) of a polygonal ring surface (38) and/or by keys (25).

4. Grinding surface according to one of claims 1 to 3, characterized in that the segments (10; 41) are fixed with their inner surface (24) in a force-fitting manner via a screw, weld and/or adhesive connection to the base casing (5) or to the grinding plate (40).

5. Grinding surface according to one of claims 1 to 4, characterized in that the segments (10; 41) and grinding rollers (1) form several polygonal ring bodies which, in axial section, produce adjacent cylindrical rings of different diameters with their inner surface.

6. Grinding surface according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fastening body (5) of a grinding roller (1) is the base body or a base casing (5) of the grinding roller (1).

7. Grinding surface according to one of claims 3 to 6, characterized in that the fitting springs (25) are fixed in the fastening body (5) and engage in front-side recesses (27) of the segments (10) in a largely form-fitting manner.

8. Grinding surface according to one of claims 1 to 7, characterized in that butt joints (31) between the segments (10) are filled with ceramic adhesive (28).

9. Grinding surface according to one of claims 4 to 8, characterized in that openings (16) for screw connections in the segments (10) are encapsulated largely flush with the grinding surface (3).