EP0461409B1 - Walzenmühle - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
- B02C4/28—Details
- B02C4/30—Shape or construction of rollers
- B02C4/305—Wear resistant rollers
Definitions
- the invention relates to a method for comminuting brittle regrind in a roller mill, two rollers, the surface of which has depressions, being driven in opposite directions and pressed against one another at high pressure.
- the invention further relates to a roller mill for performing this method.
- a method according to the preamble of claim 1 is known for example from EP-A-0 271 336.
- the rollers used here have blocks of different wear resistance arranged on their surface adjacent to one another. In the area of the blocks of lower wear resistance, depressions are formed at the beginning of the use, into which ground material arrives, which improves the drawing of the ground material into the nip.
- Comminution methods which use rollers in ring or segment construction with a smooth or profiled peripheral surface are also known from practice.
- a profile webs running in the axial direction have already been provided, which have a relatively low height and are arranged at a circumferential distance from one another which is a multiple of the web height.
- Comminution processes using rollers with flat surfaces are also known Have depressions that have approximately the shape of egg briquettes.
- a roll crusher is also known in which the grooves and the webs between them are rectangular, the width of the webs being greater than the width of the grooves.
- a build-up of crushed material in the grooves and thus its clogging should be prevented by introducing material into the grooves, e.g. B. is poured, which is softer than that of the rollers.
- a roller mill is also known from US Pat. No. 3,199,798, in which grooves are provided between adjacent webs and serve as outlet channels for discharging the fine material ground to the finished size.
- the distance between the webs and thus the groove width is accordingly chosen to be approximately equal to the desired finished size of the fine material.
- the invention has for its object to develop a method of the type mentioned in such a way that with a relatively simple construction of the roller mill, a particularly good intake behavior of the ground material to be crushed is achieved.
- rollers in which the dimensions and the shape of the depressions - in terms of the shape of the depressions, in particular the angle between opposing side surfaces of the depressions and the ratio of depth to width of the depressions - are chosen such that regrind flowing into the wells at the start of the grinding operation under pressure solidified, remains in the wells and essentially fills them.
- regrind flows into the depressions at the beginning of the grinding operation and solidifies in these depressions under high grinding pressure.
- the wells i.e. in particular by a suitable position of the mutually opposite side surfaces of the depressions to one another and an appropriate ratio of depth to width, the regrind adheres to the depressions and essentially fills the depressions, so that the regrind stored in the depressions is in common with the hard material layer of the roller Surface forms.
- the surface of the solidified ground material stored in the recesses has a substantially higher roughness than the surface of the hard material layer of the roller. This increases the friction between the roller and the regrind when the regrind is drawn into the nip. In the contact zone between the ground material and the grinding roller, there is greater compaction of the ground material, which increases the feed angle and thus the throughput.
- the average width of the depressions expediently corresponds to 0.5 to 1.5 times, preferably 0.8 to 1.2 times, the average feed particle size of the ground material.
- the mean depression width can therefore advantageously be chosen to be approximately equal to the mean feed grain size.
- the pull-in behavior essentially depends on the number of depressions present in the contact zone. In general, the more depressions there are in the contact zone, the better the material feed. In order to ensure a uniform feed and a smooth running of the roller mill, it is advantageous if the area proportion of the depressions on the entire surface of the roller - measured in a narrow zone running in the longitudinal direction of the roller and corresponding to the contact zone - is at least approximately constant over the entire roller circumference . The surface of the depressions filled with regrind in the contact area is thus approximately constant during operation.
- the design of the roller surface according to the invention reduces the relative movement, the slip, the sliding and flowing between the regrind and the roller; at the same time, sliding wear decreases.
- the material stored in the depressions forms an autogenous wear protection.
- the amount of metal wear on the roller surface is lower in accordance with the surface conditions.
- the higher friction also reduces the risk of regrind extrusion in the grinding gap; this allows a higher maximum grinding pressure.
- the opposite side surfaces of the depressions are connected to one another via a concavely curved base surface. This ensures only a slight increase in the intensity of stress.
- FIG. 1 shows a section of the surface of a roller 1 with a number of round depressions 2. These depressions 2 are expediently distributed at a uniform spacing over the roller surface.
- FIG. 5 illustrates (on an enlarged scale) a section (along the line V-V of FIG. 1) through the roller 1 in the region of a depression 2.
- the depression 2 is delimited by a side wall with mutually opposite side surfaces (for example 3, 4 according to FIG. 5), the middle tangents 5, 6 on these side surfaces 3, 4 forming an angle ⁇ with one another which is greater than the difference between 360 ° and twice the wall friction angle of the ground material. If the wall friction angle is 15 °, for example, the angle ⁇ is greater than 330 °.
- the wall friction angle is the arc tan of DIN 1055 part 6 no. 3.1.3 defined wall friction value.
- the depth T of the depressions 2 is greater than half the mean width B of the depressions.
- the mean width B of the depressions is preferably chosen to be equal to the mean feed grain size.
- ground material 8 flows into the depressions 2 and solidifies therein under the effect of the high grinding pressure. Due to the design of the depressions 2, in particular through the angle between the side surfaces 3, 4 and the ratio of T / B, the regrind 8 adheres and remains in the depressions 2. Its surface 8a lies approximately at the level of the roller surface 1a and is improved by their significantly higher roughness the intake of the ground material in the nip.
- FIG. 2 shows an embodiment of a roller 1 with oval depressions 2 '.
- a section (along the line V-V of Figure 2) corresponds to the illustration in Figure 5.
- FIG. 3 shows a variant in which the depressions 12 are designed as grooves which are parallel to one another and in Circumferential direction of the roller 1 run.
- a section along the line V-V of FIG. 3 corresponds to the illustration in FIG. 5.
- the angle ⁇ (which mutually opposite side surfaces 3, 4 of the depressions form with one another) has a value which is somewhat less than 360 °. In the context of the invention, it is particularly advantageous if the mutually opposite side surfaces 3, 4 of the depressions 2 (or 2 ', 12, 12') run approximately parallel to one another.
- FIG. 6 shows an example in which the angle ⁇ between the side surfaces 3 ′′, 4 ′′ of the depressions 2 ′′ is chosen to be somewhat larger than 360 °, so that the depressions 2 ′′ expand slightly inward in the form of a dovetail.
- the ground material 8 adheres particularly well in the depressions 2 ′′.
- rollers are provided with a wear layer on their circumference, the depressions according to the invention can be made in this wear layer.
- the depressions are formed by recesses which are provided in the roll material.
- roll profile according to the invention can also be produced by cladding.
Landscapes
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut in einer Walzenmühle, wobei zwei Walzen, der Oberfläche Vertiefungen aufweist, gegensinnig angetrieben und mit hohem Druck gegeneinander gepreßt werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Walzenmühle zur Durchführung dieses Verfahrens.
- Ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist beispielsweise durch die EP-A-0 271 336 bekannt. Die hierbei verwendeten Walzen besitzen an ihrer Oberfläche benachbart zueinander angeordnete Blöcke von unterschiedlichem Verschleißwiderstand. Im Bereich der Blöcke von geringerem Verschleißwiderstand bilden sich zu Beginn der Benutzung Vertiefungen, in die Mahlgut gelangt, wodurch das Einziehen des Mahlgutes in den Walzenspalt verbessert wird.
- Da bei einem Zerkleinerungsverfahren der vorstehend genannten Gattung die Walzen mit sehr hohem Druck gegeneinander gepreßt werden und das Mahlgut häufig eine große Härte aufweist, tritt im Betrieb der Walzenmühle vielfach ein beträchtlicher Verschleiß an der Walzenoberfläche auf.
- Aus der Praxis bekannt sind weiterhin Zerkleinerungsverfahren, die Walzen in Ring- oder Segmentkonstruktion mit glatter oder profilierter Umfangsfläche verwenden. 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 Zerkleinerungsverfahren, die Walzen benutzen, deren Oberflächen flache Vertiefungen aufweisen, die etwa die Form von Eierbriketts besitzen.
- Durch die DE-C-610 723 ist weiterhin ein Walzenbrecher bekannt, bei dem die Nuten und die zwischen ihnen stehenden Stege rechteckig ausgebildet sind, wobei die Breite der Stege größer ist als die Breite der Nuten. Dabei soll eine Ansammlung von Brechgut in den Nuten und damit ihr Verstopfen dadurch verhindert werden, daß in die Nuten Werkstoff eingebracht, z. B. eingegossen wird, der weicher ist als der der Walzen.
- Durch die US-A-3 199 798 ist ferner eine Walzenmühle bekannt, bei der zwischen benachbarten Stegen Nuten vorgesehen sind, die als Auslaßkanäle zum Abführen des auf Fertiggröße gemahlenen Feingutes dienen. Der Abstand der Stege und damit die Nutbreite ist demgemäß etwa gleich der gewünschten Fertiggröße des Feingutes gewählt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung dahin weiterzuentwickeln, daß bei verhältnismäßig einfacher Bauweise der Walzenmühle ein besonders gutes Einzugsverhalten des zu zerkleinernden Mahlgutes erreicht wird.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung von Walzen gelöst, bei denen die Abmessungen und die Form der Vertiefungen - hinsichtlich der Form der Vertiefungen insbesondere der Winkel zwischen einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Vertiefungen sowie das Verhältnis von Tiefe zu Breite der Vertiefungen - derart gewählt sind, daß zu Beginn des Mahlbetriebes in die Vertiefungen einfließendes Mahlgut sich unter Druck verfestigt, in den Vertiefungen verbleibt und diese im wesentlichen ausfüllt.
- Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- 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 Kontaktzone 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 Seitenflachen 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 Wandreibungswinkel beispielsweise 15°, so ist der Winkel α größer als 330°. Der Wandreibungswinkel ist dabei der arc tan des in DIN 1055 Teil 6 Ziff. 3.1.3 definierten Wandreibungswertes.
- 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 Breite B der Vertiefungen 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 den Winkel Zwischen 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 großer 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 die Vertiefungen durch Ausnehmungen gebildet, die im Walzenmaterial vorgesehen sind.
- Die Herstellung des erfindungsgemäßen Walzenprofiles kann schließlich auch durch Auftragschweißung erfolgen.
Claims (11)
- Verfahren zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut in einer Walzenmühle, wobei zwei Walzen, deren Oberfläche Vertiefungen (2, 2', 2'', 12, 12') aufweist, gegensinnig angetrieben und mit hohem Druck gegeneinandergepreßt werden, gekennzeichnet durch die Verwendung von Walzen, bei denen die Abmessungen und die Form der Vertiefungen - hinsichtlich der Form der Vertiefungen insbesondere der Winkel zwischen einander gegenüberliegenden Seitenflächen (3, 4 bzw. 3'', 4'') der Vertiefungen sowie das Verhältnis von Tiefe (T) zu Breite (B) der Vertiefungen - derart gewählt sind, daß zu Beginn des Mahlbetriebes in die Vertiefungen einfließendes Mahlgut sich unter Druck verfestigt, in den Vertiefungen verbleibt und diese im wesentlichen ausfüllt.
- Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Walzen, bei denen 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 2fachen Wandreibungswinkel des Mahlgutes;- die Tiefe (T) ist größer als die halbe mittlere Breite (B) der Vertiefungen.
- Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Walzen, bei denen die mittlere Breite (B) der Vertiefungen dem 0,5- bis 1,5fachen, vorzugsweise dem 0,8- bis 1,2fachen, der mittleren Aufgabekorngröße des Mahlgutes entspricht.
- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Walzen, bei denen die einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Vertiefungen annähernd parallel zueinander verlaufen.
- Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Walzen, bei denen 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.
- Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Walzen, bei denen die Vertiefungen (12) als parallel zueinander in Umfangsrichtung verlaufende Rillen ausgebildet sind.
- Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Walzen, bei denen die Vertiefungen (12') als in Form von ein- oder mehrgängigen Schraubenlinien verlaufenden Rillen ausgebildet sind.
- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Walzen, bei denen die einander gegenüberliegenden Seitenflächen (3, 4) der Vertiefungen (2) über eine konkav gewölbte Bodenfläche (7) miteinander verbunden sind.
- Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Walzen, bei denen die Vertiefungen (2, 2') als einzelne, mit Abstand voneinander angeordnete Ausnehmungen von vorzugsweise runder oder ovaler Form ausgebildet sind.
- Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Walzen, bei denen die Vertiefungen in einer den Walzenumfang bildenden Verschleißschicht vorgesehen sind.
- Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Walzen, die als Vollwalzen ausgebildet sind und bei denen die Vertiefungen durch im Walzenmaterial vorgesehene Ausnehmungen gebildet werden.
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