EP0461409A1

EP0461409A1 - Walzenmühle

Info

Publication number: EP0461409A1
Application number: EP91107803A
Authority: EP
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. Peterwerth; Gerhard Dipl.-Ing. Kästingschäfer
Original assignee: Krupp Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1990-06-12
Filing date: 1991-05-14
Publication date: 1991-12-18
Anticipated expiration: 2011-05-14
Also published as: DE59106190D1; EP0461409B1; US5199657A; DE4018785A1; ES2075263T3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walzenmühle, bei der die Walzenoberfläche (1a) Vertiefungen (2) aufweist, deren Abmessungen und Form so gewählt sind, daß beim Mahlprozeß Mahlgut (8) in den Vertiefungen (2) verbleibt und diese im wesentlichen ausfüllt. Hierdurch wird ein besonders gutes Einzugsverhalten des Mahlgutes erreicht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Walzenmühle entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Walzenmühlen der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art dienen als sogenannte Gutbettwalzenmühlen zur Kompaktierung und/oder Zerkleinerung von sprödem Mahlgut. Da die Walzen mit sehr hohem Druck gegeneinander gepreßt werden und das Mahlgut häufig eine große Härte aufweist, tritt im Betrieb derartiger Walzenmühlen vielfach ein beträchtlicher Verschleiß an der Walzenoberfläche auf.
Bekannt sind Walzen - in Ring- oder Segmentkonstruktion - mit glatter oder profilierter Umfangsfläche. Als Profilierung wurden bereits in Achsrichtung verlaufende Stege vorgesehen, die eine verhältnismäßig geringe Höhe aufweisen und in einem Umfangsabstand voneinander angeordnet sind, der ein mehrfaches der Steghöhe beträgt. Bekannt sind weiterhin Walzen, deren Oberflächen flache Vertiefungen aufweisen, die etwa die Form von Eierbriketts besitzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzenmühle der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art dahin weiterzuentwickeln, daß bei verhältnismäßig einfacher Bauweise ein besonders gutes Einzugsverhalten des zu zerkleinernden bzw. zu kompaktierenden Mahlgutes erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß sind die Abmessungen und die Form der Vertiefungen derart gewählt, daß beim Mahlprozeß unter Druck verfestigtes Mahlgut in den Vertiefungen verbleibt und diese im wesentlichen ausfüllt.
Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen stellte sich heraus, daß bei geeigneter Wahl von Abmessungen und Form der Vertiefungen zu Beginn des Mahlbetriebes Mahlgut in die Vertiefungen einfließt und sich in diesen Vertiefungen unter hohem Mahldruck verfestigt. Durch die Gestaltung der Vertiefungen, d.h. insbesondere durch eine geeignete Lage der einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Vertiefungen zueinander und ein zweckmäßiges Verhältnis von Tiefe zu Breite, haftet das Mahlgut in den Vertiefungen und füllt die Vertiefungen im wesentlichen aus, so daß das in den Vertiefungen eingelagerte Mahlgut mit der Hartwerkstoffschicht der Walze eine gemeinsame Oberfläche bildet.
Die Oberfläche des in die Vertiefungen eingelagerten, verfestigten Mahlgutes besitzt dabei eine wesentlich höhere Rauhigkeit als die Oberfläche der Hartwerkstoffschicht der Walze. Dadurch erhöht sich beim Einzug des Mahlgutes in den Walzenspalt die Reibung zwischen Walze und Mahlgut. In der Kompaktzone zwischen Mahlgut und Mahlwalze kommt es zu einer größeren Verdichtung des aufgegebenen Mahlgutes, was eine Erhöhung des Einzugswinkels und damit des Durchsatzes mit sich bringt.
Zweckmäßig entspricht die mittlere Breite der Vertiefungen dem 0,5- bis 1,5-fachen, vorzugsweise dem 0,8- bis 1,2-fachen, der mittleren Aufgabekorngröße des Mahlgutes. Die mittlere Vertiefungsbreite kann also vorteilhaft etwa gleich der mittleren Aufgabekorngröße gewählt werden.
Das Einzugsverhalten hängt wesentlich von der Anzahl der in der Kontaktzone vorhandenen Vertiefungen ab. Je mehr Vertiefungen sich in der Kontaktzone befinden, umso besser ist im allgemeinen der Materialeinzug. Um einen gleichmäßigen Einzug und eine hohe Laufruhe der Walzenmühle zu gewährleisten, ist es günstig, wenn der Flächenanteil der Vertiefungen an der gesamten Oberfläche der Walze - gemessen in einer in Walzenlängsrichtung verlaufenden, der Kontaktzone entsprechenden schmalen Zone - über den gesamten Walzenumfang zumindest annähernd konstant ist. Damit ist die Oberfläche der mit Mahlgut gefüllten Vertiefungen im Kontaktbereich während des Betriebes annähernd konstant.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Walzenoberfläche wird die Relativbewegung, der Schlupf, das Gleiten und Fließen zwischen Mahlgut und Walze reduziert; zugleich sinkt der Gleitverschleiß. Das in den Vertiefungen eingelagerte Material bildet einen autogenen Verschleißschutz. Die metallische Verschleißmenge an der Walzenoberfläche ist entsprechend den Flächenverhältnissen geringer. Die höhere Reibung verringert ferner die Gefahr einer Mahlgutextrusion im Mahlspalt; damit ist ein höherer maximaler Mahldruck zulässig.
Um die in den Vertiefungen auftretenden Erhöhungen der Beanspruchung zu minimieren, ist es günstig, wenn die einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Vertiefungen über eine konkav gewölbte Bodenfläche miteinander verbunden sind. Hierdurch wird eine nur geringe Zunahme der Beanspruchungsintensität gewährleistet.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen

Fig.1: eine Aufsicht auf ein Teilstück eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung (mit runden Vertiefungen),
Fig.2: eine Aufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel (mit ovalen Vertiefungen),
Fig.3: eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit in Umfangsrichtung umlaufenden rillenförmigen Vertiefungen,
Fig.4: eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit schraubenlinienförmig umlaufenden Vertiefungen,
Fig.5: einen Schnitt längs der Linien V-V der Fig.1 bis 4,
Fig.6: einen Schnitt (entsprechend Fig.5) durch eine etwas anders geformte Vertiefung.

Fig.1 zeigt ein Teilstück der Oberfläche einer Walze 1 mit einer Anzahl von runden Vertiefungen 2. Diese Vertiefungen 2 sind zweckmäßig in gleichmäßiger Abstandsteilung über die Walzenoberfläche verteilt.
Fig.5 veranschaulicht (in vergrößertem Maßstab) einen Schnitt (längs der Linie V-V der Fig.1) durch die Walze 1 im Bereich einer Vertiefung 2.
Die Vertiefung 2 wird von einer Seitenwand mit einander gegenüberliegenden Seitenflächen (z.B. 3, 4 gemäß Fig.5) begrenzt, wobei die mittleren Tangenten 5, 6 an diesen Seitenflächen 3, 4 miteinander einen Winkel α bilden, der größer ist als die Differenz zwischen 360° und dem 2-fachen Wandreibungswinkel des Mahlgutes. Beträgt der Schüttgutreibwinkel beispielsweise 15°, so ist der Winkel α größer als 330°.
Die einander gegenüberliegenden Seitenflächen 3, 4 der Vertiefungen 2, die über Rundungen 3a, 4a in die Walzenoberfläche 1a übergehen, sind über eine konkav gewölbte Bodenfläche 7 miteinander verbunden.
Die Tiefe T der Vertiefungen 2 ist größer als die halbe mittlere Breite B der Vertiefungen. Die mittlere Vertiefungsbreite B wird dabei vorzugsweise gleich der mittleren Aufgabekorngröße gewählt.
Zu Beginn des Mahlbetriebes fließt Mahlgut 8 in die Vertiefungen 2 und verfestigt sich darin unter der Wirkung des hohen Mahldruckes. Durch die Gestaltung der Vertiefungen 2, insbesondere durch die Frontenneigung der Seitenflächen 3, 4 und das Verhältnis von T/B, haftet und verbleibt das Mahlgut 8 in den Vertiefungen 2. Seine Oberfläche 8a liegt dabei etwa in Höhe der Walzenoberfläche 1a und verbessert durch ihre wesentlich höhere Rauhigkeit den Einzug des Mahlgutes in den Walzenspalt.
Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Walze 1 mit ovalen Vertiefungen 2'. Ein Schnitt (längs der Linie V-V der Fig.2) entspricht dabei der Darstellung in Fig.5.
Während bei den in den Fig.1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen die Vertiefungen als einzelne, mit Abstand voneinander angeordnete Ausnehmungen in der Walzenoberfläche ausgebildet sind, zeigt Fig.3 eine Variante, bei der die Vertiefungen 12 als Rillen ausgebildet sind, die parallel zueinander und in Umfangsrichtung der Walze 1 verlaufen. Auch hier entspricht ein Schnitt längs der Linie V-V der Fig.3 der Darstellung in Fig.5.
Fig.4 zeigt eine Variante, bei der die Vertiefungen 12' der Walze 1 als Rillen ausgebildet sind, die in Form von ein- oder mehrgängigen Schraubenlinien verlaufen.
Bei den bisher erläuterten Ausführungsbeispielen besitzt der Winkel α (den einander gegenüberliegende Seitenflächen 3, 4 der Vertiefungen miteinander bilden) einen Wert, der etwas kleiner als 360° ist. Im Rahmen der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die einander gegenüberliegenden Seitenflächen 3, 4 der Vertiefungen 2 (bzw. 2', 12, 12') annähernd parallel zueinander verlaufen.
Fig.6 zeigt schließlich ein Beispiel, bei dem der Winkel α zwischen den Seitenflächen 3'', 4'' der Vertiefungen 2'' etwas größer als 360° gewählt ist, so daß sich die Vertiefungen 2'' nach innen schwalbenschwanzförmig leicht erweitern. Das Mahlgut 8 haftet hierbei besonders gut in den Vertiefungen 2''.
Werden die Walzen an ihrem Umfang mit einer Verschleißschicht versehen, so können die erfindungsgemäßen Vertiefungen in dieser Verschleißschicht angebracht werden.
Sind die Walzen dagegen als Vollwalzen ausgebildet, so werden Vertiefungen durch Ausnehmungen gebildet, die im Walzenmaterial vorgesehen sind.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Walzenprofiles kann schließlich auch durch Auftragschweißung erfolgen.

Claims

Walzenmühle, enthaltend zwei gegensinnig angetriebene, mit hohem Druck gegeneinander gepreßte Walzen, deren Oberfläche Vertiefungen (2, 2', 2'', 12, 12') aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen und die Form der Vertiefungen derart gewählt sind, daß beim Mahlprozeß unter Druck verfestigtes Mahlgut (8) in den Vertiefungen verbleibt und diese im wesentlichen ausfüllt.
Walzenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen und die Form der Vertiefungen (2, 2', 2'', 12, 12') wie folgt gewählt sind:
- einander gegenüberliegende Seitenflächen (3, 4 bzw. 3'', 4'') der Vertiefungen bilden miteinander einen Winkel (α), der größer ist als die Differenz zwischen 360° und dem 2-fachen Wandreibungswinkel des Mahlgutes;

- die Tiefe (T) ist größer als die halbe mittlere Breite (B) der Vertiefungen.
Walzenmühle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einander gegenüberliegende Seitenflächen der Vertiefungen annähernd parallel zueinander verlaufen.
Walzenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenanteil der Vertiefungen (12, 12') an der gesamten Oberfläche der Walze (1), gemessen in einer in Walzenlängsrichtung verlaufenden, der Kontaktzone entsprechenden schmalen Zone, über den gesamten Walzenumfang zumindest annähernd konstant ist.
Walzenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (12) als parallel zueinander in Umfangsrichtung verlaufende Rillen ausgebildet sind.
Walzenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (12') als in Form von ein- oder mehrgängigen Schraubenlinien verlaufenden Rillen ausgebildet sind.
Walzenmühle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Seitenflächen (3, 4) der Vertiefungen (2) über eine konkav gewölbte Bodenfläche (7) miteinander verbunden sind.
Walzenmühle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Breite (B) der Vertiefungen dem 0,5- bis 1,5-fachen, vorzugsweise dem 0,8- bis 1,2-fachen, der mittleren Aufgabekorngröße des Mahlgutes entspricht.
Walzenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (2, 2') als einzelne mit Abstand voneinander angeordnete Ausnehmungen von vorzugsweise runder oder ovaler Form ausgebildet sind.
Walzenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen in einer den Walzenumfang bildenden Verschleißschicht vorgesehen sind.
Walzenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen als Vollwalzen ausgebildet sind und die Vertiefungen durch im Walzenmaterial vorgesehene Ausnehmungen gebildet werden.