EP0578239B1

EP0578239B1 - Verschleissfeste Walze für die Verwendung in Zweiwalzenmaschinen, insbesondere in Hochdruck-Walzenpressen

Info

Publication number: EP0578239B1
Application number: EP93110916A
Authority: EP
Inventors: Günter Keller; Ludger Alsmann; Franz Göddecke; Heinz Caspelherr; Gustav Buchholz; Meinhard Frangenberg; Jakob Ansen; Thomas Keller
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1993-07-08
Publication date: 1996-09-18
Anticipated expiration: 2013-07-08
Also published as: DE59303829D1; EP0578239A3; ATE142909T1; DK0578239T3; DE4321427A1; EP0578239A2

Description

Die Erfindung ist auf eine verschleißfeste Walze einer Zweiwalzenmaschine für die Druckbehandlung körnigen Gutes, insbesondere für Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung, mit im Bereich der Walzenoberfläche der Walzenkörper teilweise eingelagerten verschleißfesten stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken, die härter sind als das sie umgebende Walzenmaterial, gerichtet.
Bei Walzenpressen und Walzenmühlen wird körniges, sprödes Mahlgut in den Walzenspalt, durch den die beiden drehbar gelagerten, gegenläufig rotierbaren Walzen voneinander getrennt sind, eingezogen und dort einer Druckbehandlung bzw. einer Druckzerkleinerung unterworfen.
Bekannt ist auch die sogenannte Gutbettzerkleinerung im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenpresse, bei der die einzelnen Partikel des eingezogenen Mahlgutes in einem Gutbett, d. h. in einer zwischen den beiden Walzenoberflächen zusammengedrückten Materialschüttung bei Anwendung eines extrem hohen Druckes gegenseitig zerkleinert werden (EP-PS 0 084 383). Dabei sind die Walzenoberflächen einer außerordentlich hohen Beanspruchung ausgesetzt, woraus u. a. ein hoher Verschleiß resultiert. Es ist bekannt, durch unterschiedliche Gestaltung und Beschichtung der dem Verschleiß ausgesetzten Walzenoberflächen diesem Verschleiß entgegen zu wirken. So werden in der EP-A-0 361 172 auf den Walzengrundkörper durch Schweißen verschiedene Schichten aus unterschiedlichen Legierungen zum Verschleißschutz aufgetragen.
Weiter wird in der DE-A-41 32 474 vorgeschlagen, die dem Verschleiß ausgesetzten Oberflächenbereiche der Mahlwalze einer Walzenmaschine, insbesondere einer Hochdruck-Walzenpresse, durch das Einlagern einer Vielzahl von stiftförmigen Werkstoffstücken in entsprechende Ausnehmungen der Mahlwalze, wobei die Werkstoffstücke eine deutlich größere Harte aufweisen als das sie umgebende Material der Mahlwalze und beispielsweise aus einem Hartmetall bestehen, zu schützen. Hierbei wird die Einlagerung gemäß dieser Patentanmeldung so ausgeführt, daß nur ein Teilabschnitt der stiftförmigen Werkstoffstücke in die Mantelfläche des Walzenkörpers eingelagert ist und der restliche Teil igelförmig aus dem Walzenkörper herausragt. Die Zwischenräume zwischen den überstehenden stiftförmigen Werkstoffstücken sind mit einem weiteren Werkstoff, beispielsweise einer keramischen Masse oder vorzugsweise beim Betrieb der Walzenpresse mit dem der Mahlwalze aufgegebenen Zerkleinerungsgut ausgefüllt, so daß sich in diesem letzteren Fall ein fast autogener Verschleißschutz ergibt.
Beim Betrieb der Hochdruck-Walzenpresse ist jedoch die Gefahr nicht auszuschließen, daß infolge des hohen Preßdrucks, der über die stiftförmigen Werkstoffstücke auf vorhandene Kerbstellen, insbesondere bei seitlich wirkenden Kräften, in den Ausnehmungen der Mahlwalzen einwirkt, Beschädigungen durch Rißbildungen in der Mantelfläche der Mahlwalze entstehen und damit unerwünschte Stillstände auftreten können.
Aufgabe der Erfindung ist es, die aus der DE-A-41 32 474 bekannte Walze weiter auszubilden und so eine verschleißfeste Walze entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die auch die Einwirkung hoher Preßdrücke ohne Beschädigungen des Walzenkörpers zuläßt.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die Maßnahme der Erfindung, die unteren Flächen der Ausnehmungen im Walzenkörper gekrümmt auszubilden - mit Vorteil in Form einer Kugelkalotte - und die eingelagerten Werkstoffstücke der geometrischen Form der Ausnehmungen anzupassen, wird erreicht, daß der auf die eingelagerten Werkstoffstücke beim Betrieb der Walzenpresse einwirkende hohe Preßdruck homogen verteilt an das die Werkstoffstücke umgebende Walzenmaterial des Walzenkörpers weitergeleitet wird.
Weiterhin wird durch diese Maßnahme die Bildung von Kanten, insbesondere von seitlichen Kanten, verhindert und somit das Auftreten von hohen Kerbspannungen, die insbesondere bei seitlich am eingelagerten Werkstoffstück angreifenden Kräften von diesen Kanten ausgehen, vermieden.
Um einen vollständigen Kraftschluß zwischen den eingelagerten Werkstoffstücken und dem sie umgebenden Walzenmaterial herbeizuführen, sind vorhandene, u. a. fertigungsbedingte Zwischenräume zwischen den Werkstoffstücken und dem Walzenkörper mit Vorteil gemäß der Erfindung mit einem Bindemittel aufgefüllt. Durch diese Maßnahme werden darüber hinaus vorhandene Unebenheiten und Rauhigkeiten der Ausnehmungen geglättet und die rißauslösende Wirkung vorhandener Kerbstellen minimiert.
In weiteren vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die eingelagerten Werkstoffstücke zumindest zweigeteilt, und zwar wird unterhalb der in entsprechende Ausnehmungen eingelagerten stiftförmigen Werkstoffstücke jeweils mindestens eine Einlage aus einem weiteren Werkstoff eingebracht, die den tiefsten Bereich der Ausnehmung weitgehend ausfüllt und in ihrer Kontur an der unteren Fläche der stiftförmigen Werkstoffstücke angepaßt sind.
Die Einlagen sind gemäß der Erfindung aus einem Material gefertigt, das unter einer Druckspannung, die mindestens dem Betriebsdruck der Walzenmaschine entspricht, verformbar ist, wodurch sich die Einlage völlig allen Unebenheiten und Rauhigkeiten der Ausnehmungen anpassen kann. Die Einlage wirkt somit beim Betrieb der Walzenmaschine wie ein Puffer, der die auf die stiftförmigen Werkstoffstücke wirkenden Druckspannungen homogen verteilt auf das umgebende Walzenmaterial weiterleitet und örtliche Druckspitzen verhindert.
Besonders geeignete Werkstoffe für die Einlagen sind gemäß der Erfindung leicht verformbare Nichteisenmetalle oder aber solche Werkstoffe, die gleiche oder ähnliche Werkstoffeigenschaften besitzen wie das die Einlage umgebende Walzenmaterial, so daß beispielsweise keine thermischen Spannungen infolge unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten bei der Druckbeanspruchung heißer Schüttgüter auftreten können. Es ist aber auch möglich, als Einlage ein feinkörniges Schüttgut zu verwenden, falls dies erforderlich sein sollte.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung von in Zeichnungsfiguren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen

Fig. 1:: einen Teilausschnitt einer Mahlwalze mit einem eingelagerten Werkstoffstück;
Fig. 2:: einen Teilausschnitt einer Mahlwalze mit einem eingelagerten Werkstoffstück und mit einer zusätzlich eingelagerten Einlage.

Die Fig. 1 zeigt einen Teilausschnitt einer Mahlwalze (1) mit einer Ausnehmung mit in ihrem tiefsten Bereich nach außen gekrümmten Flächen (4), die in diesem Ausführungsbeispiel eine Halbkugel bilden. In diese Ausnehmung ist ein stiftförmig ausgebildetes Werkstoffstück (2) aus einem verschieißfesten Material eingepaßt. Das Werkstoffstück (2) besitzt in seinem unteren Bereich eine geometrische Form, die der der Ausnehmung in ihrem tiefsten Bereich entspricht, also in diesem Ausführungsbeispiel gleichfalls halbkugelförmig ausgebildet ist, so daß die Ausnehmung vollständig ausgefüllt ist. Die Länge des stiftförmigen Werkstoffstücks ist größer als die gesamte Tiefe der Ausnehmung, so daß im eingelagerten Zustand ein Teil des Werkstoffstücks (2) oberhalb der Mahlwalzenmantelfläche (5) übersteht.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist das eingelagerte Werkstoffstück mehrteilig ausgeführt. Der obere Teil (2')entspricht dem in seiner Länge verkürzten stiftförmigen Werkstoffstück (2) des Ausführungsbeispiels der Fig. 1, ist also gleichfalls aus einem verschleißfesten Werkstoff gefertigt.
Der untere Teil des stiftförmigen Werkstoffstücks (2) wird durch eine Einlage (3) ersetzt, die entsprechend der Erfindung aus einem anderen, verformbaren Material gefertigt ist, oder aus einem Schüttgut besteht und die nun ihrerseits so geformt ist, daß sie den Hohlraum zwischen dem Werkstoffstück (2') und den nach außen gekrümmten Flächen (4) der Ausnehmung vollständig ausfüllt und mit ihrer oberen Kontur (6) der unteren Kontur des stiftförmigen Werkstoffstücks (2') entspricht.
Die Krümmung der Flächen (4) kann dabei so weit gehen, daß die Einlage (3) Kugelform annimmt und die untere Fläche des stiftförmigen Werkstoffstücks (2')einer Kugelkalotte entspricht.

Claims

Verschleißfeste Walze einer Zweiwalzenmaschine für die Druckbehandlung körnigen Gutes, insbesondere für Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung, mit im Bereich der Walzenoberfläche der Walzenkörper in entsprechende Ausnehmungen teilweise eingelagerten verschleißfesten stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken, die härter sind als das sie umgebende Walzenmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die die stiftförmigen Werkstoffstücke (2 bzw. 2', 3) aufnehmenden Ausnehmungen im Walzenkörper (1) in ihrem tiefsten Bereich nach außen gekrümmte Flächen (4) aufweisen, und die unteren Konturen der eingelagerten Werkstoffstücke in ihrer geometrischen Form der Form der Ausnehmungen in ihrem tiefsten Bereich entsprechen.
Verschleißfeste Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen in ihrem tiefsten Bereich wenigstens annähernd eine Kugelkalottenform aufweisen.
Verschleißfeste Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorhandene Zwischenräume zwischen den eingelagerten Werkstoffstücken (2 bzw. 2', 3) und dem Walzenkörper (1) mit einem Bindemittel ausgefüllt sind.
Verschleißfeste Walze nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelagerten Werkstoffstücke wenigstens zweiteilig sind, wobei in den Ausnehmungen des Walzenkörpers (1) unterhalb der eingelagerten stiftförmigen Werkstoffstücke (2') jeweils mindestens eine Einlage (3) aus einem weiteren Werkstoff eingebracht ist, die in ihrer geometrischen Form der Form der Ausnehmungen in ihrem tiefsten Bereich entspricht.
Verschleißfeste Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (3) von im wesentlichen halbkugelförmig bis kugelförmig ausgebildet sind.
Verschleißfeste Walze nach Anspruch 4 oder 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Konturen (6) der Einlage (3) den unteren Konturen der eingelagerten stiftförmigen Werkstoffstücke (2') entsprechen.
Verschleißfeste Walze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (3) durch einen Druck von mindestens Betriebsdruck der Zweiwalzenmaschine verformbar sind.
Verschleißfeste Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (3) aus einem Werkstoff bestehen, der gleiche oder ähnliche Werkstoffeigenschaften besitzt wie das sie umgebende Walzenmaterial.
Verschleißfeste Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (3) aus einem leicht verformbaren Nichteisenmetall bestehen.
Verschleißfeste Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (3) aus einem feinkörnigen Schüttgut bestehen.