EP1818101B1 - Walzwerk - Google Patents

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EP1818101B1
EP1818101B1 EP07007982A EP07007982A EP1818101B1 EP 1818101 B1 EP1818101 B1 EP 1818101B1 EP 07007982 A EP07007982 A EP 07007982A EP 07007982 A EP07007982 A EP 07007982A EP 1818101 B1 EP1818101 B1 EP 1818101B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roller
roll mill
roll
rollers
mill according
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP07007982A
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English (en)
French (fr)
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EP1818101A3 (de
EP1818101A2 (de
Inventor
Heinz Resch
Walter Almer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Buehler AG
Original Assignee
Buehler AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Buehler AG filed Critical Buehler AG
Publication of EP1818101A2 publication Critical patent/EP1818101A2/de
Publication of EP1818101A3 publication Critical patent/EP1818101A3/de
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Publication of EP1818101B1 publication Critical patent/EP1818101B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28Details
    • B02C4/40Detachers, e.g. scrapers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/02Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers
    • B02C4/04Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers specially adapted for milling paste-like material, e.g. paint, chocolate, colloids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28Details
    • B02C4/32Adjusting, applying pressure to, or controlling the distance between, milling members
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28Details
    • B02C4/44Cooling or heating rollers or bars

Definitions

  • the invention relates to a rolling mill, in particular a three-roll mill, for the comminution and homogenization of viscous masses, in particular for dispersing and uniform distribution in a binder of suspended solid particles.
  • a rolling mill has at least two rollers mounted rotatably about their longitudinal axes, wherein the axis of rotation of the first roller is mounted in a stationary manner and the axis of rotation of a second roller is movably mounted.
  • at least one pressing device is a pressing of at least one roller against the other.
  • Such a rolling mill is in principle from the US-A-4,603,815 known.
  • first roll is not to be understood in terms of the conveying direction of the material to be ground, but in the sense of "uppermost roll”, since this is a four or five-roll mill, in which, however, the bottom roll, which of the millbase is reached as the first, movable, namely in the sense of entanglement (and not on the respective neighboring roller to) is stored.
  • entanglement is meant the misalignment of the axis of a roll relative to the axis of the adjacent roll so as to mimic roll bonding without having to perform such crowning (with much sanding work), with the positive effect of having, with adjustable entanglement
  • the entanglement has the purpose of effecting a uniform contact of the adjacent rolls with one another.
  • the present invention seeks to provide a rolling mill of the aforementioned basic type, which allows an improvement in product quality and thereby avoids product inhomogeneities by better grinding.
  • the rear roller, or intended for the product acceptance pick-up roller has a shorter axial process length than the middle roll and is axially arranged with respect to the middle roll so that the ends of the process length of the middle roll (in a three-roll mill) axially project beyond the ends of the process length of the back roll and take-off roll, respectively.
  • This has the advantage that during operation of the rolling mill unruly or only inadequately rubbed, ie too coarse product, does not pass from the middle roll to the rear roll or take-off roll. This measure can therefore improve the product quality, ie achieve a more uniform product fineness, undefined edge effects are avoided.
  • the roll surfaces or process surfaces are preferably formed from a metal-free ceramic material, wherein the rolls preferably have a ceramic cylinder fitted onto a hollow metal cylinder. This eliminates any metallic contamination of the product during comminution due to rolls. This is especially important in the processing of pastes for applications in electronics and for the manufacture of insulator bodies based on fine ceramics.
  • the rolling mill according to the invention is a so-called "three-roll mill” with three rollers lying parallel to one another.
  • the axis of rotation of the middle roller is fixedly mounted, while the axis of rotation of the front roller or feed roller and the axis of rotation of the rear roller or take-off roller are movably mounted.
  • it has a front mechanical-pneumatic pressing device for pressing the front roller against the central roller and a rear mechanical-pneumatic pressing device for pressing the rear roller against the central roller.
  • two nips are available.
  • the subtask of an improved cooling effect are in the rolling mill or three-rolling mill a first plane, which is defined by the axis of rotation of the front roller and feed roller and by the axis of rotation of the middle roller, and a second plane which by the axis of rotation of the central roller and defined by the axis of rotation of the rear roller or acceptance roller is inclined at an angle between about 10 ° and a maximum of 90 ° to each other, wherein in particular the first plane is horizontal, while the second plane extends obliquely upward (in Side view L-shaped arrangement of the rollers).
  • the angle is 30 ° to 60 ° and more preferably about 45 °.
  • the rollers are cooled from the inside. This is e.g. important in the processing of organic pigments, especially some yellow pigments.
  • both the front roller and the rear roller are pressed by means of a mechanical-pneumatic pressing device against the middle roller.
  • a mechanical-pneumatic pressing device has a control for gap adjustment. Since the force transducer, as explained above, allows a "force transmission” and a "path reduction", the relatively weak force of a pneumatic for the purpose of roll pressing can be multiplied and at the same time greatly increased by the pneumatics accuracy for the gap adjustment.
  • a scraper is applied to the take-off roll, over which the comminuted homogenized mass is stripped off, the scraper preferably also consisting of a metal-free material, in particular of a ceramic material or of a polymer material. This also eliminates any metallic contamination of the product during its stripping from the pickup roller due to wiper abrasion.
  • At least the catchment area of the rolling mill is covered by a top. This prevents unwanted contaminants from entering the product from the factory floor and, vice versa, prevents unwanted volatile product components from escaping into the factory floor.
  • a top This prevents unwanted contaminants from entering the product from the factory floor and, vice versa, prevents unwanted volatile product components from escaping into the factory floor.
  • the space under the hood is connected to a gas vent.
  • volatile substances contained in the solvent of the product are kept away from the air of a factory floor.
  • FIG Fig. 1 A first embodiment of the rolling mill according to the invention is shown in FIG Fig. 1 and in Fig. 2 shown.
  • the three-roll mill shown here contains three rollers 1, 2, 3, which are aligned parallel to each other and all arranged in a plane E.
  • the rotational axis A1 of the front roller 1, the rotational axis A2 of the middle roller 2 and the rotational axis A3 of the rear roller 3 are parallel to each other (see FIG Fig. 2 ) and are all in the same plane E.
  • the front roller 1 and the rear roller 3 are pressed by means of a front pressing device 4 or by means of a rear pressing device 5 respectively against the central roller 2, whose axis of rotation A2 is mounted stationary ,
  • the front roller 1 and the rear roller 3 are movably mounted, ie their axes of rotation A1 and A3 can be pivoted about a pivot axis D3.
  • the lateral surfaces of the rollers 1, 2, 3 each represent the roller process surface S1, S2, S3, which come into contact with the product to be processed.
  • a nip is formed during operation by the product passing between the rollers 1 and 2 pressed against each other.
  • a nip is formed between the process surface S3 of the rear roller 3 and the process surface S2 of the middle roller 2 in operation by the product passing between the rollers 2 and 3 pressed against each other.
  • the front pressing device 4 and the rear pressing device 5 each have a force converter 6 and a pneumatic drive 7.
  • the force transducer is a toggle lever 6, which consists of a first lever 6A and a second lever 6B, while the pneumatic actuator 7 is constituted by a pneumatic cylinder 7A and a pneumatic piston 7B.
  • the power flow of the pressing devices 4 and 5 is based on the pneumatic piston 7B mounted in the pneumatic cylinder 7A, which is articulated via a piston rod to the first lever 6A on a hinge axis D1.
  • the first lever 6A is articulated to a second hinge axis D2 on the second lever 6B, which in turn is articulated to a pivot axis D3 and each forms a pivotable suspension and mounting of the front roller 1 and the rear roller 3.
  • the toggle lever 6A, 6B serving as the force transducer 6 and roll suspension causes an increase in the pneumatic force of the pneumatic drive 7 by a factor of about 20 to 50, this increased force being used for roll pressing.
  • this force transducer 6 causes a reduction of the stroke traveled by the pneumatic drive 7 by a factor of about 1/50 to 1/20, using this reduced stroke for gap adjustment.
  • rollers 1, 2 and 3 are driven by the motor M by gears (not shown).
  • the roller block 1, 2, 3 and the engine block M are surrounded by a housing G.
  • the rear roller 3 is arranged axially with respect to the middle roller 2 such that the ends of the process length L2 of the middle roller 2 project axially beyond the ends of the process length L3 of the rear roller 3 on both sides. This ensures that unrestricted or insufficiently rubbed product from the middle roll 2 does not reach the rear roll 3 during operation of the three-roll mill, whereby a significant improvement in product quality can be achieved.
  • FIG. 3 A second embodiment of the rolling mill according to the invention is shown in FIG Fig. 3 and in Fig. 4 shown.
  • FIG. 3 and FIG. 4 shown elements of the second embodiment, with the in Fig. 1 and in Fig. 2 shown elements of the first embodiment are identical or correspond to them, carry the added by a line reference numerals of the corresponding element Fig. 1 or Fig. 2 , The explanation of the function of these elements of the second embodiment will not be repeated here.
  • the front pressing device 4 'and the rear pressing device 5' with their respective force transducer 6 'and pneumatic drive 7' are indicated only schematically.
  • the three-roll mill shown here comprises three rollers 1 ', 2', 3 ', which are aligned parallel to each other, but not all arranged in one and the same plane. Rather, the axis of rotation A1 'of the front roller 1' and the axis of rotation A2 'of the central roller 2' are arranged in a first plane E1, while the axis of rotation A3 'of the rear roller 3' and the axis of rotation A2 'of the central roller 2' in one second plane E2 are arranged, which forms an angle of about 45 ° to the first plane E1.
  • This arrangement of the three rollers 1 ', 2', 3 ' allows the present as a viscous mass product with the solid particles distributed in it (eg pigments) during its passage through the rolling mill longer and thus can be cooled more than in an arrangement, in which the axes of rotation of the front, the middle and the rear roller lie in one plane.
  • Fig. 4 is a plan view of the rollers 1 ', 2', 3 'of the in Fig. 3 shown second embodiment of the inventive rolling mill.
  • the rear roller 3 ' is also axially arranged with respect to the middle roller 2' such that the ends of the process length L2 'of the middle roller 2' axially protrude beyond the ends of the process length L3 'of the rear roller 3' on both sides. As already explained, this ensures that in the operation of the three-roll mill no unrestrained or only insufficiently rubbed product from the middle roll 2 'reaches the rear roll 3', whereby the product quality is improved.
  • the path traveled by the product as it passes through the rolling mill according to the second embodiment is increased by the two additional circular arc lengths on the surfaces S2 'and S3' of the rollers 2 'and 3' of radius R, which are defined by the angle ⁇ between the plane E1 and the plane E2, ie an additional way compared to the first embodiment ( Fig. 1 ) by 2 x ⁇ x R.
  • This product trough increases with its addition to the usual wedge seals provided Aufsetzkeilen the tightness and thus ensures a lower lateral product loss.
  • a scraper 9 with a scraper blade is used to remove the product from the rear roller 3 '.
  • the scraper 9 is equipped with an automatic knife adjustment, which is controlled by a PLC control.
  • roller surfaces S1, S2, S3, S1 ', S2', S3 ' may be made of ceramic material.
  • the in Fig. 3 Scrapers 9 shown may also be made of ceramic material or of polymer material. These or other metal-free materials for the roller process surfaces and the doctor blade are of particular interest for the processing of pastes for the electronics industry.
  • the ceramic rolls are rounded at the end of the roll process length.
  • the pneumatic drive 7 operates e.g. with pressures of up to 4 bar, which come by means of the force transducer 6 to the required line pressures in the nips.
  • the force transducer 6 makes it possible to increase the pressing force acting on the rollers by the roller press devices 4, 5 by a factor of about 10 to about 80. Accordingly, by reducing the stroke provided by the pneumatic drive 7 by means of the force transducer, the accuracy of the gap adjustment is about the same Factor increased.
  • the rolls have a diameter of 300 mm and the rear roll 3, 3 'is shorter by about 4 mm to 5 mm than the middle roll 2, 2'. This ensures that the wiper 9 strips only rubbed product from the rear roller 3 '.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Walzwerk, insbesondere ein Dreiwalzwerk, zur Zerkleinerung und Homogenisierung viskoser Massen, insbesondere zur Dispergierung und gleichmässigen Verteilung in einem Bindemittel suspendierter Feststoffpartikel. Ein derartiges Walzwerk weist mindestens zwei um ihre Längsachsen drehbar gelagerte Walzen auf, wobei die Drehachse der ersten Walze ortsfest gelagert ist und die Drehachse einer zweiten Walze bewegbar gelagert ist. Mit mindestens einer Pressvorrichtung erfolgt eine Pressung mindestens einer Walze gegen die andere.
  • Ein derartiges Walzwerk ist prinzipiell aus der US-A-4,603,815 bekannt. Bei diesem Walzwerk ist der Begriff "erste Walze" nicht im Sinne der Förderrichtung des Mahlgutes zu verstehen, sondern im Sinne von "oberster Walze", da es sich hier um ein Vier oder Fünfwalzwerk handelt, bei dem allerdings die unterste Walze, welche vom Mahlgut als erste erreicht wird, beweglich, nämlich im Sinne einer Verschränkung (und nicht auf die jeweilige Nachbarwalze zu) gelagert ist. Unter "Verschränkung ist die Schiefstellung der Achse einer Walze relativ zur Achse der Nachbarwalze zu verstehen, um so eine Walzenbombierung zu imitieren, ohne eine solche Bombierung (mit viel Schleifarbeit) ausführen zu müssen, wobei sich der positive Effekt ergibt, dass bei verstellbarer Verschränkung diese an wechselnde Drücke der Pressvorrichtung angepasst werden kann. Die Verschränkung hat den Sinn, eine gleichmässige Anlage der benachbarten Walzen aneinander zu bewirken.
  • Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Walzwerk der eingangs genannten Grundbauart bereitzustellen, das eine Verbesserung der Produktqualität ermöglicht und dabei durch bessere Mahlarbeit Produktinhomogenitäten vermeidet.
  • Die Vermeidung von Produktinhomogenitäten, z.B. durch undispergiertes Überkorn, wird durch ein Walzwerk mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. In der Praxis hat die hintere Walze, bzw. die für die Produktabnahme bestimmte Abnahmewalze eine kürzere axiale Prozesslänge als die mittlere Walze und ist bezüglich der mittleren Walze axial derart angeordnet, dass die Enden der Prozesslänge der mittleren Walze (bei einem Dreiwalzwerk) über die Enden der Prozesslänge der hinteren Walze bzw. Abnahmewalze beiderseits axial hinausragen. Dies hat den Vorteil, dass beim Betrieb des Walzwerkes ungeriebens oder nur unzulänglich geriebenes, d.h. zu grobes Produkt, nicht von der mittleren Walze auf die hintere Walze bzw. Abnahmewalze gelangt. Durch diese Massnahme lässt sich daher eine Verbesserung der Produktqualität, d.h. eine einheitlichere Produkt-Feinheit erzielen, undefinierte Randeffekte werden vermieden.
  • Vorzugsweise sind die Walzenoberflächen bzw. Prozessflächen aus einem metallfreien Keramikmaterial gebildet, wobei die Walzen vorzugsweise einen auf einen hohlen Metallzylinder aufgepassten Keramikzylinder aufweisen. Dadurch wird jegliche metallische Verunreinigung des Produktes während der Zerkleinerung aufgrund von Walzenabausgeschlossen. Dies ist besonders wichtig bei der Verarbeitung von Pasten für Anwendungen in der Elektronik und für die Herstellung von Isolatorkörpern auf Basis von Feinkeramik.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem erfindungsgemässen Walzwerk um ein sog. "Dreiwalzwerk" mit drei parallel aneinanderliegenden Walzen. Die Drehachse der mittleren Walze ist dabei ortsfest gelagert, während die Drehachse der vorderen Walze bzw. Aufgabewalze und die Drehachse der hinteren Walze bzw. Abnahmewalze bewegbar gelagert sind. Hierfür besitzt es eine vordere mechanisch-pneumatische Pressvorrichtung zum Pressen der vorderen Walze gegen die mittlere Walze sowie eine hintere mechanisch-pneumatische Pressvorrichtung zum Pressen der hinteren Walze gegen die mittlere Walze. Somit stehen zwei Walzenspalte zur Verfügung. Durch Einstellen des Spaltabstands, der Differenzgeschwindigkeit und des Drucks im jeweiligen Spalt lassen sich für die beiden Walzenspalte somit die Betriebsbedingungen unabhängig einstellen.
  • In weiterer Lösung der Aufgabe, insbesondere der Teilaufgabe einer verbesserten Kühlwirkung sind bei dem Walzwerk bzw. Dreiwalzwerk eine erste Ebene, welche durch die Drehachse der vorderen Walze bzw. Aufgabewalze und durch die Drehachse der mittleren Walze definiert ist, und eine zweite Ebene, welche durch die Drehachse der mittleren Walze und durch die Drehachse der hinteren Walze bzw. Abnahmewalze definiert ist, um einen Winkel zwischen etwa 10° und maximal 90° zueinander geneigt, wobei insbesondere die erste Ebene horizontal verläuft, während die zweite Ebene schräg nach oben verläuft (in Seitenansicht L-förmige Anordnung der Walzen). Vorzugsweise beträgt der Winkel 30° bis 60° und besonders bevorzugt etwa 45°. Dadurch wird erreicht, dass das als viskose Masse vorliegende Produkt mit den in ihm verteilten Feststoffpartikeln (z.B. Pigmente) während seines Durchlaufs durch das Walzwerk länger gekühlt wird als bei einer Anordnung, bei der die Drehachsen der vorderen, der mittleren und der hinteren Walze in einer Ebene liegen.
  • Eine solche Anordnung ergibt eine grössere Verweildauer des Produktes auf kühlen Oberfläche der Walzen.
  • Zweckmässigerweise werden die Walzen von innen gekühlt. Dies ist z.B. bei der Verarbeitung organischer Pigmente, insbesondere bei einigen Gelbpigmenten wichtig.
  • Vorzugsweise werden sowohl die vordere Walze als auch die hintere Walze mittels einer mechanisch-pneumatischen Pressvorrichtung gegen die mittlere Walze gepresst. Dies ermöglicht eine Einstellung des vorderen und des hinteren Walzenspalts. Vorzugsweise weist die mechanisch-pneumatische Pressvorrichtung eine Regelung zur Spalteinstellung auf. Da der Kraftwandler, wie weiter oben erläutert, eine "Kraftübersetzung" und eine "Weguntersetzung" ermöglicht, kann die relativ schwache Kraft einer Pneumatik zum Zwecke der Walzenpressung vervielfältigt werden und gleichzeitig die von der Pneumatik vorgegebene Genauigkeit für die Spalteinstellung stark erhöht werden.
  • Zweckmässigerweise liegt an der Abnahmewalze ein Abstreifer an, über den die zerkleinerte homogenisierte Masse abgestreift wird, wobei auch der Abstreifer vorzugsweise aus einem metallfreien Material, insbesondere aus einem Keramikmaterial oder aus einem Polymermaterial besteht. Dadurch wird auch jegliche metallische Verunreinigung des Produktes während seiner Abstreifung von der Abnahmewalze aufgrund von Abstreiferabrieb ausgeschlossen.
  • Vorzugsweise ist zumindest der Einzugsbereich des Walzwerks durch ein Verdeck abgedeckt. Dies verhindert, dass ungewollte Verunreinigungen aus der Fabrikhalle in das Produkt gelangen und umgekehrt auch, dass keine ungewollten flüchtigen Produktbestandteile in die Luft der Fabrikhalle gelangen. Man verbessert somit einerseits die "Produkthygiene" und andererseits die "Arbeitsplatzhygiene".
  • Vorzugsweise ist der Raum unter dem Verdeck mit einem Gasabzug verbunden. Dadurch können z.B. in Lösungsmittel des Produktes enthaltene flüchtige Substanzen von der Luft einer Fabrikhalle fern gehalten werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung nicht einschränkend aufzufassender Ausführungsbeispiele der Erfindung, wobei:
  • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Walzwerks ist;
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf die Walzen des ersten Ausführungsbeispiels in Fig. 1 ist;
    Fig. 3
    eine der Fig. 1 entsprechende schematische Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels ist; und
    Fig. 4
    eine Draufsicht auf die Walzen des zweiten Ausführungsbeispiels in Fig. 3 ist.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Walzwerks ist in Fig. 1 und in Fig. 2 gezeigt. Das hier gezeigte Dreiwalzwerk enthält drei Walzen 1, 2, 3, die parallel zueinander ausgerichtet und alle in einer Ebene E angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Drehachse A1 der vorderen Walze 1, die Drehachse A2 der mittleren Walze 2 und die Drehachse A3 der hinteren Walze 3 parallel zueinander (siehe Fig. 2) und liegen allesamt in ein und derselben Ebene E. In der Betriebsstellung werden die vordere Walze 1 und die hintere Walze 3 mittels einer vorderen Pressvorrichtung 4 bzw. mittels einer hinteren Pressvorrichtung 5 jeweils gegen die mittlere Walze 2 gepresst, deren Drehachse A2 ortsfest gelagert ist. Die vordere Walze 1 und die hintere Walze 3 sind beweglich gelagert, d.h. ihre Drehachsen A1 bzw. A3 können um eine Schwenkachse D3 verschwenkt werden. Die Mantelflächen der Walzen 1, 2, 3 stellen jeweils die Walzen-Prozessfläche S1, S2, S3 dar, die mit dem zu verarbeitenden Produkt in Berührung kommen. Zwischen der Prozessfläche S1 der vorderen Walze 1 und der Prozessfläche S2 der mittleren Walze 2 entsteht im Betrieb durch das zwischen den gegeneinander gepressten Walzen 1 und 2 hindurchtretende Produkt ein Walzenspalt. Ebenso wird zwischen der Prozessfläche S3 der hinteren Walze 3 und der Prozessfläche S2 der mittleren Walze 2 im Betrieb durch das zwischen den gegeneinander gepressten Walzen 2 und 3 hindurchtretende Produkt ein Walzenspalt gebildet.
  • Die vordere Pressvorrichtung 4 und die hintere Pressvorrichtung 5 weisen jeweils einen Kraftwandler 6 und einen Pneumatikantrieb 7 auf. Bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist der Kraftwandler ein Kniehebel 6, der aus einem ersten Hebel 6A und einem zweiten Hebel 6B gebildet ist, während der Pneumatikantrieb 7 durch einen Pneumatikzylinder 7A und einen Pneumatikkolben 7B gebildet ist. Der Kraftfluss der Pressvorrichtungen 4 und 5 geht von dem in dem Pneumatikzylinder 7A gelagerten Pneumatikkolben 7B aus, der über eine Kolbenstange mit dem ersten Hebel 6A an einer Gelenkachse D1 angelenkt ist. Der erste Hebel 6A ist an einer zweiten Gelenkachse D2 an dem zweiten Hebel 6B angelenkt, der wiederum an einer Schwenkachse D3 angelenkt ist und jeweils eine verschwenkbare Aufhängung und Lagerung der vorderen Walze 1 und der hinteren Walze 3 bildet.
  • Der als Kraftwandler 6 und Walzenaufhängung dienende Kniehebel 6A, 6B bewirkt je nach Dimensionierung und Orientierung der Hebel 6A und 6B eine Steigerung der pneumatischen Kraft des Pneumatikantriebs 7 um einen Faktor von etwa 20 bis 50, wobei diese vergrösserte Kraft zur Walzenpressung verwendet wird. Dadurch wird eine ausreichend starke Walzenpressung auch mit einem Pneumatikantrieb 7 ermöglicht. Andererseits bewirkt dieser Kraftwandler 6 eine Verringerung des durch den Pneumatikantrieb 7 zurückgelegten Hubes um einen Faktor von etwa 1/50 bis 1/20, wobei dieser verkleinerte Hub zur Spalteinstellung verwendet wird.
  • Die Walzen 1, 2 und 3 werden durch (nicht gezeigte) Übertriebe oder Getriebe durch den Motor M angetrieben. Der Walzenblock 1, 2, 3 und der Motorblock M sind von einem Gehäuse G umgeben.
  • Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Walzen 1, 2, 3 des in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Walzwerks. Man sieht, dass die vordere Walze bzw. Aufgabewalze 1 und die mittlere Walze 2 beide dieselbe Prozesslänge L1.= L2 haben, während die hintere Walze bzw. Abnahmewalze 3 zwecks Vermeidung von undefinierten Randeffekten eine deutlich kürzere Prozesslänge L3 < L2 hat. Die hintere Walze 3 ist bezüglich der mittleren Walze 2 axial derart angeordnet, dass die Enden der Prozesslänge L2 der mittleren Walze 2 über die Enden der Prozesslänge L3 der hinteren Walze 3 beiderseits axial hinausragen. Dadurch wird gewährleistet, dass beim Betrieb des Dreiwalzwerks ungeriebenes oder nur unzulänglich geriebenes Produkt von der mittleren Walze 2 nicht auf die hintere Walze 3 gelangt, wodurch sich eine deutliche Verbesserung der Produktqualität erzielen lässt.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Walzwerks ist in Fig. 3 und in Fig. 4 gezeigt.
  • Sämtliche in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigte Elemente des zweiten Ausführungsbeispiels, die mit den in Fig. 1 und in Fig. 2 gezeigten Elementen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind oder ihnen entsprechen, tragen die um einen Strich ergänzten Bezugszeichen des entsprechenden Elements aus Fig. 1 oder Fig. 2. Die Erklärung der Funktion dieser Elemente des zweiten Ausführungsbeispiels wird hier nicht wiederholt. Ausserdem sind die vordere Pressvorrichtung 4' und die hintere Pressvorrichtung 5' mit ihrem jeweiligen Kraftwandler 6' und Pneumatikantrieb 7' nur schematisch angedeutet.
  • Die anderen Bezugszeichen in Fig. 3 und in Fig. 4, die von dem ersten Ausführungsbeispiel abweichende Elemente des zweiten Ausführungsbeispiels zeigen, weisen keinen Strich auf. Ihre Funktion und Bedeutung wird im folgenden erläutert.
  • Der wesentliche Unterschied zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 und Fig. 2) und dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3 und Fig. 4) besteht darin, dass das hier gezeigte Dreiwalzwerk drei Walzen 1', 2', 3' enthält, die zwar parallel zueinander ausgerichtet sind, aber nicht alle in ein und derselben Ebene angeordnet sind. Vielmehr sind die Drehachse A1' der vorderen Walze 1' und die Drehachse A2' der mittleren Walze 2' in einer ersten Ebene E1 angeordnet, während die Drehachse A3' der hinteren Walze 3' und die Drehachse A2' der mittleren Walze 2' in einer zweiten Ebene E2 angeordnet sind, die zur ersten Ebene E1 einen Winkel von etwa 45° bildet. Diese Anordnung der drei Walzen 1', 2', 3' ermöglicht, dass das als viskose Masse vorliegende Produkt mit den in ihm verteilten Feststoffpartikeln (z.B. Pigmente) während seines Durchlaufs durch das Walzwerk länger und somit stärker gekühlt werden kann als bei einer Anordnung, bei der die Drehachsen der vorderen, der mittleren und der hinteren Walze in einer Ebene liegen.
  • Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Walzen 1', 2', 3' des in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Walzwerks. Auch hier haben die vordere Walze bzw. Aufgabewalze 1' und die mittlere Walze 2' beide dieselbe Prozesslänge L1' = L2', während die hintere Walze bzw. Abnahmewalze 3' eine deutlich kürzere Prozesslänge L3' < L2' hat. Die hintere Walze 3' ist ebenfalls bezüglich der mittleren Walze 2' axial derart angeordnet, dass die Enden der Prozesslänge L2' der mittleren Walze 2' über die Enden der Prozesslänge L3' der hinteren Walze 3' beiderseits axial hinausragen. Wie bereits erläutert, wird dadurch gewährleistet, dass beim Betrieb des Dreiwalzwerks kein ungeriebenes oder nur unzulänglich geriebenes Produkt von der mittleren Walze 2' auf die hintere Walze 3' gelangt, wodurch die Produktqualität verbessert wird.
  • Der Weg, den das Produkt bei seinem Durchlauf durch das Walzwerk gemäss dem zweiten Ausführungsbeispiel zurücklegt, ist um die beiden zusätzlichen Kreisbogenlängen an den Oberflächen S2' und S3' der Walzen 2' und 3' mit Radius R erhöht, die sich durch den Winkel γ zwischen der Ebene E1 und der Ebene E2 ergeben, d.h. ein zusätzlicher Weg gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 ) um 2 x γ x R.
  • Ein Aufgabetrichter bzw. Produkttrog 8 mit Aufsetzkeilen, die sich beiderseits von dem Einzugsbereich erstrecken, ist über dem Bereich des Einzugsspaltes zwischen der vorderen Walze 1' und der mittleren Walze 2' angeordnet. Dieser Produkttrog erhöht mit seinen zusätzlich zu den üblichen Keilabdichtungen vorgesehenen Aufsetzkeilen die Dichtigkeit und gewährleistet somit einen geringeren seitlichen Produktverlust.
  • Ein Abstreifer 9 mit einem Abstreifermesser dient zur Abnahme des Produktes von der hinteren Walze 3'. Der Abstreifer 9 ist mit einer automatischen Messer-Nachstellung ausgestattet, die über eine SPS-Steuerung angesteuert wird.
  • Sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel können die Walzenflächen bzw. Walzen-Prozessflächen S1, S2, S3 bzw. S1', S2', S3' aus Keramikmaterial bestehen. Der in Fig. 3 gezeigte Abstreifer 9 kann ebenfalls aus Keramikmaterial oder aus Polymermaterial bestehen. Diese oder andere metallfreie Materialien für die Walzen-Prozessflächen und das Abstreifermesser sind insbesondere für die Verarbeitung von Pasten für die Elektronikindustrie von Interesse.
  • Die Keramikwalzen sind am Ende der Walzen-Prozesslänge abgerundet.
  • Der Pneumatikantrieb 7 arbeitet z.B. mit Drücken von bis zu 4 bar, die mittels des Kraftwandlers 6 auf die geforderten Liniendrücke in den Walzenspalten zu kommen. Der Kraftwandler 6 ermöglicht eine Erhöhung der durch die Walzen-Pressvorrichtungen 4, 5 auf die Walzen einwirkende Presskraft um einen Faktor von etwa 10 bis etwa 80. Entsprechend wird durch die Verkleinerung des vom Pneumatikantrieb 7 vorgegebenen Hubes mittels des Kraftwandlers die Genauigkeit der Spalteinstellung um denselben Faktor erhöht.
  • Die Walzen weisen einen Durchmesser von 300 mm auf und die hintere Walze 3, 3' ist um etwa 4 mm bis 5 mm kürzer als die mittlere Walze 2, 2'. Dadurch wird erreicht, dass der Abstreifer 9 nur geriebenes Produkt von der hinteren Walze 3' abstreift.
  • Bezugszeichen
  • 1, 1'
    vordere Walze / Aufgabewalze
    2, 2'
    Walze mit ortsfester Drehachse / mittlere Walze
    3, 3'
    hintere Walze / Abnahmewalze
    4, 4'
    , vordere Pressvorrichtung
    5, 5'
    hintere Pressvorrichtung
    6, 6'
    Kraftwandler
    6A, 6B
    erster Hebel, zweiter Hebel
    7A
    Pneumatikzylinder
    7B
    Pneumatikkolben
    7, 7'
    Pneumatikantrieb
    8
    Aufgabetrichter
    9
    Abstreifer
    A1, A1'
    Drehachse
    A2, A2'
    Drehachse
    A3, A3'
    Drehachse
    D1, D1'
    Gelenkachse
    D2, D2'
    Gelenkachse
    D3, D3'
    Schwenkachse
    E1, E1'
    erste Ebene
    E2, E2'
    zweite Ebene
    F, F'
    Pfeil / Blickrichtung für Fig. 2 bzw. Fig.4
    G, G'
    Gehäuse
    L1, L1'
    Walzen-Prozesslänge
    L2, L2'
    Walzen-Prozesslänge
    L3, L3'
    Walzen-Prozesslänge
    M, M'
    Motor
    S1, S1'
    Walzen-Prozessfläche
    S2, S2'
    Walzen-Prozessfläche
    S3, S3'
    Walzen-Prozessfläche

Claims (8)

  1. Walzwerk zur Zerkleinerung und Homogenisierung viskoser Massen, insbesondere zur Dispergierung und gleichmässigen Verteilung in einem Bindemittel suspendierter Feststoffpartikel, mit mindestens zwei um ihre Längsachsen drehbar gelagerten Walzen (1, 2, 3), wobei die Drehachse einer ersten Walze (2) ortsfest gelagert ist und die Drehachse einer zweiten Walze (1, 3) bewegbar gelagert ist, und mit mindestens einer Pressvorrichtung (4, 5) zum Pressen mindestens einer Walze (1, 3) gegen die andere Walze (2), dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Walze bzw. die für die Produktabnahme bestimmte Abnahmewalze (3) eine kürzere axiale Prozesslänge (L3) als die Prozesslänge (L2) der mittleren Walze (2) hat und bezüglich der mittleren Walze (2) axial derart angeordnet ist, dass die Enden der Prozesslänge (L2) der mittleren Walze (2) über die Enden der Prozesslänge (L3) der hinteren Walze bzw. Abnahmewalze (3) beiderseits axial hinausragen.
  2. Walzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzenoberflächen bzw. Prozessflächen (S1, S2, S3) aus einem metallfreien Keramikmaterial gebildet sind.
  3. Walzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es als Dreiwalzwerk ausgebildet ist und die Walzen in Seitenansicht L-förmig angeordnet sind.
  4. Walzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (1, 2, 3) einen auf einen hohlen Metallzylinder aufgepassten Keramikzylinder aufweisen.
  5. Walzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet; dass die Walzen (1, 2, 3) von innen gekühlt werden.
  6. Walzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressvorrichtung (4, 5) eine mechanisch-pneumatische Pressvorrichtung ist.
  7. Walzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressvorrichtung (4, 5) eine Regelung zur Spalteinstellung aufweist.
  8. Walzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Walze (3) 2 mm bis 10 mm, bevorzugt 3 mm bis 6 mm kürzer ist.
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