EP2498911B1 - Mahlwalze einer walzenmühle - Google Patents

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EP2498911B1
EP2498911B1 EP11790945.7A EP11790945A EP2498911B1 EP 2498911 B1 EP2498911 B1 EP 2498911B1 EP 11790945 A EP11790945 A EP 11790945A EP 2498911 B1 EP2498911 B1 EP 2498911B1
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EP
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roller
grinding
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grinding roller
shrink fit
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Ralf Martens
Herbert Pingel
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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ThyssenKrupp Resource Technologies GmbH
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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
    • 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
    • B02C4/02—Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers

Definitions

  • the invention relates to a grinding roller of a roller mill with a roller shaft, a roller body and an outer wear protection wear ring.
  • the invention relates to a roller mill for crushing the brittle material to be ground with two counter-rotating grinding rollers.
  • a roller for processing iron or steel into thin plates or strips according to the preamble of claim 1 is known. It consists of a roll shaft with shrunk roll body, wherein the roll body has a heat treated hardened surface.
  • the DE 38 43 173 C2 As a wear-resistant surface armor for rolls of rolling machines, it provides a plurality of metallic layers of different materials or hardnesses welded onto a roll main body.
  • a grinding roll for a roll press which has a roll base body applied to a stepped and integrally formed shaft 3 and a one-piece or split-ring wear ring attached thereto.
  • the invention is therefore based on the object of reducing the operating costs of a grinding roller or roller mill by prolonged use of the roller body.
  • the grinding roller of a roller mill consists essentially of a roller shaft, a roller base body and an outer, a wear protection wear ring, wherein the connection between the roller shaft and roller body is formed by shrink fit.
  • the roller base body is formed by at least 3 or 4 coaxially arranged intermediate rings.
  • roller body Due to the subdivision of the roller body in at least 3 or 4 coaxially arranged intermediate rings, it is sufficient if only the outermost intermediate ring is replaced after repeated processing, while previously the entire roller body was replaced. Due to this design, the operating costs of a roller mill can be reduced by up to 10% depending on the number of intermediate rings.
  • the basic cylinder body or the intermediate rings are cast steel or forgings whose radial strength is limited in terms of manufacturing technology.
  • the grinding roller according to the invention has the further advantage that the overall diameter of the roller body can be significantly increased by a correspondingly increased number of intermediate rings. Therefore, grinding rolls having large diameters of at least 3 m, preferably at least 3.5 m and more, can be easily produced.
  • connections between the intermediate rings and between the outer intermediate ring and the wear ring are preferably also formed by shrink fit, with either a conical or a cylindrical shrink fit can be used.
  • the cylindrical shrink fit will be chosen especially in later connections no longer to be solved, while the conical shrink fit can be solved easily.
  • a conical shrink fit is particularly advantageous for the connection of the outermost intermediate ring with the wear ring and with the next inner intermediate ring.
  • the grinding roller may have a diameter of at least 4.5 m and a width of at least 2.5 m.
  • the wear protection can also be formed by protruding from the surface of the wear ring profile bodies and / or hard surfacing.
  • the grinding rolls described above are used in a roll mill for the comminution of brittle material to be ground, in which two counter-rotating grinding rolls are provided. This can happen in particular to act a high-pressure roller mill, in which there is provided with at least one grinding roller in operative connection force application system for generating a grinding pressure of at least 50 MPa.
  • roller mill shown for crushing brittle grinding material essentially comprises grinding rollers 1, 2, the roller shafts 3, 4 are mounted in bearings 5, 6 and 7, 8.
  • the bearings 5 to 8 are preferably plain bearings.
  • an adjustable grinding gap 9 is maintained and the required grinding pressure of, for example, at least 50 MPa is generated by a Kraftbeaufyerungssystem 10. Both grinding rollers 1, 2 are driven in opposite directions via coupled to the roller shafts 3, 4 drives 11, 12.
  • roller mill is preferably a high-pressure roller press
  • other mills are also conceivable within the scope of the invention, such as, for example, a vertical roller mill, in which the grinding rollers described in more detail below could also be used.
  • both grinding rollers 1, 2 are constructed identically, will be described below with reference to the Fig. 2 and 3 two embodiments described in more detail only with reference to the grinding roller 1.
  • the roller base 13 is formed in the illustrated embodiment by 3 coaxially arranged intermediate rings 13a, 13b and 13c, the intermediate rings 13a to 13c forming the roller base 1 of the roller body can be made of different materials. So it is conceivable that only the outer intermediate ring 13c from the usual, relatively expensive bearing steel, e.g. 18NiCrMo14-6 is manufactured, while for the other intermediate rings 13a and 13b a sufficiently strong structural steel, for example S355J2G3 is used. Through this possibility, the procurement situation for the material of the roll body is noticeably relaxed. In addition, the mild steel compared to the bearing steel is excellentgüstiger.
  • Fig. 2 are the connections between the intermediate ring 13a and shaft 3 and between the intermediate rings and the connection between the outer intermediate ring 13c and the wear ring 14 carried out by means of cylindrical shrink fit.
  • connection between the two intermediate rings 13'c and 13'b and between the wear ring 14 'and the intermediate ring 13'c are provided by means of conical shrink fit.
  • the conical Shrink fit allows for easier release of the connection, if this should be required later in the treatment.
  • the grinding roller according to the invention can initially be processed several times only by processing the wear ring. Once the wear ring allows no further treatment and the roll body is attacked, only the outermost intermediate ring must be replaced 13c and 13'c of the roll body. The remaining roll body can therefore remain in use. Of course, it is also possible to convert a large grinding roller instead of removing the worn outer intermediate ring in a correspondingly smaller grinding roller. The operating costs of a grinding roller can be significantly reduced in this way.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mahlwalze einer Walzenmühle mit einer Walzenwelle, einem Walzengrundkörper und einem äußeren, einen Verschleißschutz aufweisenden Verschleißring. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Walzenmühle zur Zerkleinerung vom sprödem Mahlgut mit zwei gegensinnig antreibbaren Mahlwalzen.
  • Aus der US 1 938 995 A ist eine Walze zur Verarbeitung von Eisen oder Stahl in dünne Platten oder Streifen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Sie besteht aus einer Walzenwelle mit aufgeschrumpftem Walzenkörper, wobei der Walzenkörper eine wärmebehandelte gehärtete Oberfläche aufweist.
  • Die DE 38 43 173 C2 sieht als verschleißfeste Oberflächenpanzerung für Walzen von Walzenmaschinen mehrere auf einen Walzengrundkörper aufgeschweißte metallische Schichten aus unterschiedlichen Werkstoffen bzw. Härten vor.
  • Aus der DE 94 22 077 U1 ist eine Mahlwalze für eine Walzenpresse bekannt, die einen auf eine gestuft und einteilig ausgebildeten Welle 3 aufgebrachten Walzengrundkörper und einen daran befestigten einteiligen oder in mehrere Segmente unterteilten Verschleißring aufweist.
  • Weiterhin ist aus der US 1 885 241 A eine Mahlwalze bekannt, dessen Walzenkern aus zwei koaxialen, ringförmigen Kernelementen besteht, die in axialer Richtung miteinander verspannt sind und dabei einen nach innen weisenden Flansch des Außenmantels festklemmen.
  • Bei Rollenmühlen oder Walzenpressen können sehr hohen Mahldrücke von bis zu 50 MPa und mehr zur Anwendung kommen. Bei der Zerkleinerung von sprödem Material, wie beispielsweise Kalkstein, kommt es dabei während des Betriebes zu einem Verschleiß des äußeren Verschleißringes. Es ist daher üblich, verschlissene Mahlwalzen mehrmals aufzubereiten, indem der Verschleißring abgedreht wird und beispielsweise durch Auftragsschweißung mit einem neuen Verschleißschutz versehen wird. Bei einer mehrmalig wiederaufbereiteten Mahlwalze mit einem Durchmesser von 240 cm und einer Breite von 170 cm müssen dennoch etwa 40 t Material verschrottet werden.
  • Außerdem ist es bekannt, den Verschleißschutz durch aus der Oberfläche des Verschleißringes herausragenden Profilkörpern zu bilden, die nach Abnutzung ebenfalls ersetzt werden können.
  • Nach üblicherweise etwa 2 bis 4 Aufbereitungen ist der verbleibende Walzengrundkörper zu entsorgen, sofern er nicht für eine Mahlwalze mit einem kleineren Durchmesser verwendet werden kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Betriebskosten einer Mahlwalze bzw. Walzenmühle durch eine verlängerte Nutzung des Walzenkörpers zu senken.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 7 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Mahlwalze einer Walzenmühle besteht im Wesentlichen aus einer Walzenwelle, einem Walzengrundkörper und einem äußeren, einen Verschleißschutz aufweisenden Verschleißring, wobei die Verbindung zwischen Walzenwelle und Walzengrundkörper durch Schrumpfsitz gebildet wird. Der Walzengrundkörper wird dabei durch wenigstens 3 oder 4 koaxial angeordnete Zwischenringe gebildet.
  • Durch die Unterteilung des Walzengrundkörpers in wenigstens 3 oder 4 koaxial angeordnete Zwischenringe ist es ausreichend, wenn nach mehrmaligen Aufbereiten lediglich der äußerste Zwischenring ausgetauscht wird, während bisher der gesamte Walzengrundkörper auszutauschen war. Durch diese Konstruktion lassen sich die Betriebskosten einer Walzenmühle je nach Anzahl der Zwischenringe um bis zu 10% reduzieren.
  • Bei dem Walzengrundkörper bzw. den Zwischenringen handelt es sich um Stahlguss-oder Schmiedeteile, deren radialen Stärke fertigungstechnisch begrenzt ist. Durch die Unterteilung in mehrere Zwischenringe hat die erfindungsgemäße Mahlwalze den weiteren Vorteil, dass der Gesamtdurchmesser des Walzengrundkörpers durch eine entsprechend erhöhte Anzahl an Zwischenringen deutlich vergrößert werden kann. Es können daher Mahlwalzen mit großen Durchmessern von wenigstens 3 m, vorzugsweise wenigstens 3,5 m und mehr problemlos hergestellt werden.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Verbindungen zwischen den Zwischenringen und zwischen dem äußeren Zwischenring und dem Verschleißring werden vorzugsweise ebenfalls durch Schrumpfsitze gebildet, wobei wahlweise ein konischer oder ein zylindrischer Schrumpfsitz zur Anwendung kommen kann. Den zylindrischen Schrumpfsitz wird man vor allem bei später nicht mehr zu lösenden Verbindungen wählen, während der konische Schrumpfsitz problemlos gelöst werden kann. Insofern ist für die Verbindung des äußersten Zwischenringes mit dem Verschleißring und mit dem nächst innen liegenden Zwischenring ein konischer Schrumpfsitz besonders vorteilhaft.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Mahlwalze einen Durchmesser von wenigstens 4,5 m und eine Breite von wenigstens 2,5 m aufweisen. Außerdem ist es bei Mahlwalzen mit größeren Durchmessern von Vorteil, wenn wenigstens drei oder vier Zwischenringe vorgesehen werden.
  • Der Verschleißschutz kann weiterhin durch aus der Oberfläche des Verschleißrings herausragenden Profilkörpern und/oder ein Hartauftragschweißung gebildet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Anwendung kommen die oben beschriebenen Mahlwalzen in einer Walzenmühle zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut zur Anwendung, bei der zwei gegensinnig antreibbare Mahlwalzen vorgesehen sind. Hierbei kann es sich insbesondere um eine Hochdruckwalzenmühle handeln, bei welcher ein mit wenigstens einer Mahlwalze in Wirkverbindung stehendes Kraftbeaufschlagungssystem zur Erzeugung eines Mahldrucks von wenigstens 50 MPa vorgesehen ist.
  • Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
  • In der Zeichnung zeigen
    • Fig. 1
    eine schematische Draufsicht einer Walzenmühle,
    Fig. 2
    eine schematische Schnittdarstellung einer Mahlwalze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
    Fig. 3
    eine schematische Schnittdarstellung einer Mahlwalze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Walzenmühle zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut weist im Wesentlichen Mahlwalzen 1, 2 auf, deren Walzenwellen 3, 4 in Lagern 5, 6 bzw. 7, 8 gelagert sind. Bei den Lagern 5 bis 8 handelt es vorzugsweise um Gleitlager. Zwischen den beiden Mahlwalzen 1, 2 wird ein einstellbarer Mahlspalt 9 aufrechterhalten und der benötigte Mahldruck von beispielsweise wenigstens 50 MPa wird über ein Kraftbeaufschlagungssystem 10 erzeugt. Beide Mahlwalzen 1, 2 werden über an die Walzenwellen 3, 4 angekoppelte Antriebe 11, 12 gegensinnig angetrieben.
  • Wenngleich es sich bei der dargestellten Walzenmühle vorzugsweise um eine Hochdruckwalzenpresse handelt, sind im Rahmen der Erfindung aber auch andere Mühlen denkbar, wie beispielsweise eine Vertikalrollenmühle, bei der die nachfolgend näher beschriebenen Mahlwalzen ebenfalls zum Einsatz kommen könnten.
  • Nachdem beide Mahlwalzen 1, 2 identisch aufgebaut sind, werden im Folgenden anhand der Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele lediglich anhand der Mahlwalze 1 näher beschrieben.
  • Die Mahlwalze 1 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus der Walzenwelle 3, einem Walzengrundkörper 13 und einem äußeren, einen Verschleißschutz aufweisenden Verschleißring 14. Der Walzengrundkörper 13 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel durch 3 koaxial angeordnete Zwischenringe 13a, 13b und 13c gebildet, wobei die Zwischenringe 13a bis 13c des Walzenkörper aus unterschiedlichem Material gefertigt werden können. So ist es denkbar, dass lediglich der äußere Zwischenring 13c aus dem üblichen, relativ teuren Wälzlagerstahl, z.B. 18NiCrMo14-6 gefertigt wird, während für die anderen Zwischenringe 13a und 13b ein ausreichend fester Baustahl, beispielsweise S355J2G3 zur Anwendung kommt. Durch diese Möglichkeit ist die Beschaffungssituation für das Material des Walzenkörpers spürbar entspannt. Darüber hinaus ist der Baustahl gegenüber dem Wälzlagerstahl kostengüstiger.
  • Die Verbindung der einzelnen Teile der Mahlwalze erfolgt mittels Schrumpfsitz, wobei grundsätzlich sowohl ein konische als auch ein zylindrisch ausgebildeter Schrumpfsitz denkbar ist. Konische Schrumpfsitze werden vor allem bei später noch mal zu lösenden Verbindungen bevorzugt.
  • In Fig. 2 sind die Verbindungen zwischen Zwischenring 13a und Welle 3 sowie zwischen den Zwischenringen und der Verbindung zwischen dem äußeren Zwischenring 13c und dem Verschleißring 14 mittels zylindrischem Schrumpfsitz ausgeführt.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die Verbindungen zwischen den beiden Zwischenringen 13'c und 13'b sowie zwischen dem Verschleißring 14' und dem Zwischenring 13'c mittels konischem Schrumpfsitz vorgesehen. Der konische Schrumpfsitz ermöglicht ein einfacheres Lösen der Verbindung, sofern dies später bei der Aufbereitung erforderlich werden sollte.
  • Anstelle der drei Zwischenringe können aber auch vier oder noch mehr Zwischenringe vorgesehen werden, um dadurch Mahlwalzen zu schaffen, die einen Durchmesser von 3 m, 3,5 m, 4 m, 4,5 m oder mehr aufweisen. Es besteht somit erstmals die Möglichkeit Mahlwalzen mit sehr großen Durchmessern zu fertigen, sodass Walzenmühlen mit einem entsprechend größeren Durchsatz realisiert werden können.
  • Die erfindungsgemäße Mahlwalze kann zunächst lediglich durch Bearbeitung des Verschleißringes mehrfach aufbereitet werden. Sobald der Verschleißring keine weitere Aufbereitung zulässt und auch der Walzenkörper angegriffen ist, muss lediglich der äußerste Zwischenring 13c bzw. 13'c des Walzenkörpers ersetzt werden. Der restliche Walzenkörper kann daher weiterhin im Einsatz bleiben. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine große Mahlwalze statt durch Entfernen des verschlissenen äußeren Zwischenringes in eine entsprechend kleinere Mahlwalze überzuführen. Die Betriebskosten einer Mahlwalze können auf diese Weise erheblich reduziert werden.

Claims (9)

  1. Mahlwalze einer Walzenmühle mit einer Walzenwelle (3), einem Walzengrundkörper (13) und einem äußeren, einen Verschleißschutz aufweisenden Verschleißring (14), wobei die Verbindung zwischen Walzenwelle und Walzengrundkörper (13) durch Schrumpfsitz gebildet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Walzengrundkörper (13) durch wenigstens 3 oder 4 koaxial angeordnete Zwischenringe (13a, 13b, 13c) gebildet wird.
  2. Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen zwischen den Zwischenringen (13a, 13b, 13c) und dem Verschleißring (11) ebenfalls durch Schrumpfsitz gebildet werden.
  3. Mahlwalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrumpfsitz konisch oder zylindrisch ausgebildet ist.
  4. Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Mahlwalze (1) wenigstens 3,00 m, vorzugsweise wenigstens 3,50 m, beträgt.
  5. Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Mahlwalze wenigstens 4,50 m und die Breite wenigstens 2,00 m beträgt.
  6. Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißschutz durch aus der Oberfläche des Verschleißrings (14) herausragende Profilkörper und/oder eine Hartauftragsschweißung gebildet wird.
  7. Walzenmühle zur Zerkleinerung vom sprödem Mahlgut mit zwei gegensinnig antreibbaren Mahlwalzen (1, 2) gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
  8. Walzenmühle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzenmühle durch eine Hochdruckwalzenmühle gebildet wird, welche ein mit wenigstens einer Mahlwalze (13) in Wirkverbindung stehendes Kraftbeaufschlagungssystem (10) zur Erzeugung eine Mahldrucks von wenigstens 50 MPa umfasst.
  9. Walzenmühle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzenwellen (3, 4) der Mahlwalzen (1, 2) in Gleitlagern (5 - 8) gelagert sind.
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