EP2780113A1 - Vertikale walzenmühle - Google Patents

Vertikale walzenmühle

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EP2780113A1 EP13788897.0A EP13788897A EP2780113A1 EP 2780113 A1 EP2780113 A1 EP 2780113A1 EP 13788897 A EP13788897 A EP 13788897A EP 2780113 A1 EP2780113 A1 EP 2780113A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine vertikale Walzenmühle mit angetriebenem Mahlteller und mindestens zwei auf dem Mahlbett abrollende stationären Mahlwalzen. Zur Verbesserung der Energieeffizienz wird anstelle eines bisher im oberen Gehäusebereich vorgesehenen Sichterkorbes der Schritt zu kleineren Sichtern im Nahbereich der jeweiligen Mahlwalze durchgeführt, wodurch die Transportstrecke für übermahlenes Mahlgut erheblich reduziert wird. Zusätzlich wird eine Führungseinrichtung für das übermahlene Mahlgut geschaffen, so dass eine Rezirkulation von Feingut weitgehend verhindert wird.

Description

Vertikale Walzenmühle
Die Erfindung betrifft eine vertikale Walzenmühle gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vertikalmühlen, beziehungsweise vertikale Walzenmühlen, sind hinreichend bekannt (WO 2005/028112 A1 ; DE 31 00 341 A1). Die genannten Vertikalmühlen weisen im oberen Bereich des Mühlengehäuses einen um eine Vertikalachse rotierenden Sichterkorb zur Klassierung des im Gasstrom nach oben geförderten Feingut-Gas- Gemisches auf.
Da verfahrenstechnisch immer größere Durchsatzleistungen bei derartigen Vertikalmühlen gefordert werden, wird eine immer größer werdende Dimensionierung der Baugruppen wie Mahlteller, Mahlwalzen, Sichterkorb etc. durchgeführt. Die Baugruppen können daher teilweise nicht mehr als eine Einheit gefertigt werden, sondern aufgrund der Größe nur noch als unterteilte Einheiten, die am Einsatzort der Vertikalmühle erst zusammengebaut oder zusammengeschweißt werden müssen.
Neben diesen Aspekten sind auch immer größer werdende Gasvolumen und entsprechende Gebläse erforderlich, um zum Beispiel Heißgas als Transport- und Trocknungsgas über den Ringspalt einzublasen und insbesondere die Aufwärtsförderung gemahlener Partikel zum Sichterkorb über die gesamte Höhe der Vertikalmühle realisieren zu können.
Eine andere Vertikalmühle, die ein Trennen und Austragen von schwer dispergierba- ren Bestandteilen eines Gutgemisches ermöglicht (DE 197 18 668 C2), weist im oberen Bereich des Mühlengehäuses einen Horizontalsichter auf, der um eine Horizontalachse rotiert und auf diese Weise ein Austragen von Feingut aus dem Mahl- und Sichtprozess möglich macht.
Der Einsatz von einem oder mehreren Horizontalsichtern in Vertikalmühlen darf daher als bekannt angenommen werden. Energetisch gesehen ist aber auch bei diesen Ausführungsformen das Problem vorhanden, größere Gasvolumina für den Transport der übermahlenen Mahlgutpartikel zur Verfügung zu stellen, um diese Partikel weitgehend über die gesamte Höhe des Gehäuses einer Vertikalmühle zu den im oberen Bereich vorgesehenen Horizontal- sichtern leiten zu können.
Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, eine Vertikalmühle und insbesondere eine vertikale Walzenmühle so zu konzipieren, dass auch bei größer werdenden Vertikalmühlen und höheren Durchsatzleistungen insbesondere die Sichterbaugruppe als Einheit oder mit mehreren Einheiten realisiert werden kann und eine wesentliche Erhöhung des Energieaufwandes für das Transport- und Trocknungsgas vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
Ein wesentlicher Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, den Transortweg von übermahlenen Mahlgutpartikeln zum Sichter erheblich zu verkürzen, so dass im Hinblick auf erforderlichen Druck und Gasvolumen kein höherer Energiebedarf erforderlich ist.
Dies wird einerseits durch das Abgehen von einem im oberen Bereich des Mühlengehäuses angeordneten Sichterkorb erreicht, indem im Nahbereich der Walzen kleinere Sichter, insbesondere Horizontalsichter oder leicht geneigte derartige Sichter, angeordnet werden.
Ein weiterer essenzieller Gedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Führungseinrichtung für das von der Mahlwalze übermahlene Mahlgut für die im Gasstrom nach oben geförderten feineren Mahlgutpartikeln anzuordnen, wobei die Führungseinrichtung eine spiralartige Zuleitung zu dem jeweiligen Horizontalsichter ermöglicht.
Die derart ausgelegte vertikale Walzenmühle mit rotierendem Mahlteller und mindestens zwei auf dem Mahlbett abrollenden stationären Mahlwalzen schafft daher durch die kleineren Baueinheiten von Horizontalsichtern oder derartigen kleineren Sichtern mit geneigter Rotationsachse, wobei diese im Nahbereich der Walzen angeordnet werden, einen effizienteren Energieeinsatz im Hinblick auf das erforderliche Transport- und Trocknungsgas beziehungsweise sogar eine Energieeinsparung.
Die Kombination des entsprechenden Horizontalsichters mit einer bogenförmigen Führungseinrichtung zur besseren Zuleitung der im Gasstrom aufwärtsgeförderten Mahlgutpartikel reduziert beziehungsweise vermeidet gegebenenfalls eine innere Rezirkulation von übermahlenen Mahlgutpartikeln, so dass auch hierdurch eine Energiereduzierung erreichbar ist.
Zweckmäßigerweise wird jeder Mahlwalze jeweils ein Windsichter oder Horizontalsichter und eine Führungseinrichtung zugeordnet, so dass Rezirkulationsströmungen weitgehend vermieden werden können.
Es ist jedoch auch denkbar und möglich, anstelle der Einzelzuordnung eines Horizontalsichters zu jeder Walze, auch eine Zusammenfassung der aufsteigenden Gas- Mahlgutpartikel-Strömung von zum Beispiel zwei Walzen zu realisieren. Bei einer Vier-Mahlwalzen-Mühle wäre daher auch die Realisierung mit zwei Horizontalsich- tern denkbar, wobei jeweils ein Horizontalsichter einem zusammengefassten Paar von zwei Mahlwalzen zugeordnet ist.
Eine Verbesserung in strömungstechnischer Hinsicht wird auch dadurch erreicht, dass der jeweilige Windsichter versetzt vor der jeweiligen Mahlwalze angeordnet wird. Konstruktiv kann die Versetzung des Windsichters daher zu der durch das Zentrum der jeweiligen Mahlwalze geführten Vertikalachse, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, gesehen werden, wobei dies in Richtung des übermahlenen Mahlgutes, das hinter der Mahlwalze vorliegt, vorgenommen wird. Die Anordnung des jeweiligen Windsichters versetzt zur entsprechenden Mahlwalze hat den Vorteil, dass die Mahlgutpartikel des übermahlenen Mahlgutes, welche sozusagen hinter der Mahlwalze vorliegen, durch die Führungseinrichtung für das nach oben im Gasstrom transportierte feinere Mahlgut besser aufgenommen und gezielter dem zugeordneten Horizontalsichter zugeleitet werden kann.
Zur besseren Zuleitung der nach oben transportierten Mahlgutpartikel ist die Führungseinrichtung als bogenförmiges Führungsblech oder als ein bogenförmig verlaufender Auffangkanal zur spiralförmigen Zuleitung der Partikel zum Sichterkorb des Windsichters ausgelegt. Strömungsdynamisch entsteht dadurch über eine relativ kurze Strecke eine Zuführung der Mahlgutpartikel mit gleicher Drehrichtung wie der Sichterkorb des entsprechenden Windsichter es aufweist, so dass eine gute Klassierung der Mahlgutpartikel hierdurch erreicht werden kann.
Sofern ein bogenförmiger Auffangkanal für die nach oben transportierten Mahlgutpartikel vorgesehen ist, verkleinert sich der Kanalquerschnitt in Richtung zum Windsichter, so dass aufgrund erhöhter Strömungsgeschwindigkeit in diesem Bereich und der dort wirkenden Zentrifugalkraft eine Art Vorsichtung für Grobgriese erfolgt. Diese Grobgriese werden zusätzlich zu den vom Sichterkorb des Windsichters abgewiesenen Grobpartikeln auf eine unterhalb des Windsichters angeordnete Rückführeinrichtung bewegt, und erneut dem Mahlprozess zugeführt. Die Rückführeinrichtung ist zweckmäßigerweise als trichterförmiger Konus ausgebildet, wodurch abgewiesene Grobgriese auf der zum Zentrum geneigten Rückführeinrichtung bevorzugt etwa in der Mitte des Mahltellers wieder aufgegeben werden.
Die Anordnung der Windsichter beziehungsweise Horizontalsichter kann konstruktiv einfach über eine gemeinsame innere, zentrale Ableitung für die Gas-Feingut- Strömung verbunden sein, so dass ein Führungsrohr zur Weiterleitung der Gas- Feingut-Strömung zu nachgeschalteten Aggregaten wie Zyklon oder Staubfilter, ausreicht.
Je nach Konzeption der gesamten Vertikalmühle können die jeweiligen Windsichter mit separaten Ableitungen nach außen für das klassierte Gas-Feingut-Gemisch ausgestattet sein. Mittels dieser Aufteilung kann auch eine separate Aufarbeitung der Mahlgutpartikel in unterschiedliche, gewünschte Fraktionen durchgeführt werden.
Trotz der Integration mehrerer Wind- beziehungsweise Horizontalsichter kann bei dieser Auslegung der Vertikalmühle eine zentrale Mahlgutaufgabe realisiert werden, so dass ein erhöhter Kostenaufwand trotz mehrerer Windsichter nicht erforderlich erscheint.
Eine derart ausgelegte Vertikalmühle mit horizontal oder geneigt angeordneten Windsichtern, die insbesondere jeweils einer Mahlwalze zugeordnet sind, ermöglicht daher verkürzte Transportwege für die übermahlenen Mahlgutpartikel. Der Mahlprozess und der dafür erforderliche Energieaufwand kann mit der erfindungsgemäßen Lösung erheblich verbessert werden, zumal die Gesamthöhe der Vertikalmühle kleiner und niedriger wird und auch eine Rezirkulation übermahlener Mahlgutpartikel weitestgehend vermieden wird. Die horizontal oder geneigt eingesetzten Windsichter verbessern im Vergleich zu statischen Sichtern im oberen Bereich einer Vertikalmühle die Klassierung von Feingutpartikeln.
Aufgrund der verkürzten Transportwege für übermahlene Mahlgutpartikel nach oben, kann auch im Falle eines Schaufelkranzes innerhalb des Ringspaltes um den Mahlteller, das Gasvolumen und der erforderliche Druck verringert werden, so dass energetische Einsparungen erreicht werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.
Die einzige Fig. 1 zeigt einen Teilausschnitt einer Vertikalmühle im Bereich eines Mahltellers und darauf vorgesehener Mahlwalzen sowie im Nahbereich zu den Walzen angeordnete Horizontalsichter. Der dargestellte Ausschnitt entspricht etwa einem 90°-Ausschnitt, der im Hinblick auf die äußeren Konturen der Mahlwalzen auch etwa 140° umfassen kann. In der Rotationsachse des Mahltellers ist eine Mahlwalze mit Ansicht auf deren Innenseite gezeigt, während im linken Bereich der Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine zweite Mahlwalze mit schematischer Schwinghebelanordnung im Bereich des Mahltellerrandes und des Ringspaltes dargestellt ist.
In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße vertikale Walzenmühle 1 schematisch und im Teilschnitt dargestellt.
Der Detailschnitt zeigt eine vertikale Walzenmühle 1 in einem kreissegmentförmigen Ausschnitt von etwa 90° zwischen den Vertikalachsen zweier etwa um diesen Winkel versetzten, benachbarten Mahlwalzen 4. Der gesamte Kreissegment-Ausschnitt ist daher etwas größer und etwa 140°.
Im unteren Bereich ist ein Mahlteller 2 mit einer Drehrichtung D um seine Rotationsachse 3 dargestellt. Auf dem Mahlteller 2 sind zwei Mahlwalzen 4 vorgesehen, wobei die in der Zeichnungsebene in der Rotationsachse 3 liegende Mahlwalze 4 in Sichtrichtung von innen nach außen dargestellt ist. Die im linken Bereich beziehungsweise der linken Hälfte der Walzenmühle 1 angeordnete Mahlwalze 4 ist in Seitenansicht dargestellt mit Blick auf den konusförmigen Walzenmantel und der Aufhängung der Mahlwalze über einen Schwinghebel.
Umlaufend um den radial äußeren Rand des Mahltellers 2 ist ein Ringspalt 17 vorge- sehen, der normalerweise einen Schaufelkranz aufweist und zum Einblasen des Transport- und Trocknungsgases 19 als Gasströmung bestimmt ist.
Das zu zerkleinernde und zu mahlende Mahlgut 13, welches zentral eingebracht werden kann, wird durch die Drehung D des Mahltellers 2 den Mahlwalzen 4 zugeführt und durch den Druck der Mahlwalze und dadurch entstehende Scherkräfte zerkleinert, so dass hinter der Mahlwalze 4 (links) ein übermahlenes Mahlgut vorhanden ist.
Das neu eingebrachte Mahlgut 13 und das übermahlene Mahlgut 14 bilden im realen Mahlprozess eine Mischung, die das Mahlbett 15 im äußeren Bereich des Mahltellers 2 darstellen.
Um ein mehrmaliges Überrollen beziehungsweise Übermahlen von zerkleinertem Mahlgut zu vermeiden, wird prozessmäßig vorgesehen, durch die eingeblasene Gasströmung 19 einen möglichst großen Volumenanteil von Feingut und Mahlgutpartikeln in dem aufsteigenden Gas-Mahlpartikel-Gemisch 21 hinter der jeweiligen Mahlwalze 4 sofort dem entsprechenden Windsichter 7 zuzuführen.
Die stationär angeordneten Mahlwalzen 4 führen aufgrund des Kraft- und Reibschlusses mit dem Mahlbett 15 eine gleichsinnige Drehbewegung Dw mit dem Mahlteller 2 durch.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, im Nahbereich jeder Mahlwalze 4, oberhalb derselben, etwas in Drehrichtung D des Mahltellers 2 versetzt, einen kleineren Wind- sichter 7 mit horizontaler Achse 9, gegebenenfalls auch geneigter Achse, vorzusehen. Der entsprechende Horizontalsichter 7 mit einem rotativ angetriebenen Sichterkorb 8 erhält daher das im Gasstrom 19 nach oben geförderte übermahlene Mahlgut über eine relativ kurze Strecke.
Es bedarf daher keiner druck- und volumenmäßig hohen Gasströmung 19, um das Gas-Mahlpartikel-Gemisch über den gesamten Mahlraum der Vertikalmühle bis zu einem im oberen Bereich des Gehäuses der Mühle angeordneten Sichterkorb zu transportieren.
Erfindungsgemäß wird neben der Streckenverkürzung durch die Anordnung des Windsichters 7 im Nahbereich der Mahlwalze 4, zusätzlich eine Führungseinrichtung 25, zum Beispiel als Leitblech 26 oder als Auffangkanal 27, vorgesehen. Durch diese Führungseinrichtung 25 kann daher die aufsteigende Gas-Partikel-Strömung gezielt aufgefangen und geführt werden, wobei eine bogenförmige Gestaltung in Richtung und um den Windsichter 7 die spiralförmige Zuströmung noch verbessert. Hierzu trägt auch der kleiner werdende Querschnitt des Führungskanales 27 bei. Die Zuführung des aufsteigenden Gas-Mahlpartikel-Gemisches 21 zum Windsichter 7 erfolgt daher in gleicher Rotations- und Drehrichtung wie der Windsichter selbst, so dass am Sichterkorb 8 eine gute Klassierung in Feingut und abgewiesene Grobgriese erfolgen kann.
Im Sichterkorb 8 klassiertes Feingut kann dann, wie im linken Teil der Fig. 1 gezeigt, als Feingut 29, insbesondere pneumatisch, nach außen geleitet werden und dort in einem zentralen Förderrohr oder mit dezentralen Einzelleitungen nachfolgenden Aggregaten wie einem Zyklon oder Filter, zugeführt werden.
Die dargestellten Windsichter 7 weisen eine horizontale Rotationsachse auf. Möglich ist auch eine geneigte Rotationsachse, wobei eine Neigung der Rotationsachse nach innen zum Zentrum des Mahltellers das Ableiten von Feingut nach außen begünstigt. Eine Neigung der Rotationsachse des Windsichters 7 in Richtung der Aufhängung und des Schwinghebels der entsprechenden Mahlwalze 4 begünstigt hingegen die Abgabe von klassiertem Feingut in den mittigen, oberen Bereich der Walzenmühle, so dass eine zentrale Ableitung für das Feingut geschaffen werden kann.
Für die Rückführung abgewiesener Grobgriese 32 ist ein trichterförmiger Konus 31 als Rückführeinrichtung der Griese etwa in den mittleren Bereich des Mahltellers 2 vorgesehen.
Der erfindungsgemäße Aufbau der vertikalen Walzenmühle mit Anordnung von Windsichtern 7 im Nahbereich zu den Mahlwalzen 4 und in Kombination mit der Führungseinrichtung 25 erlaubt daher einen hocheffizienten Mahlprozess, da eine Rezir- kulation von übermahlenen Partikeln weitgehend verhindert wird. Hinzu treten ein geringeres Transportgasvolumen und ein geringer Gasdruck aufgrund der kurzen Wegstrecke zwischen Mahlbett und vorhandenen Windsichtern 7. Ebenso ist aufgrund der niedrigeren Bauweise dieser vertikalen Walzenmühle im Vergleich zu herkömmlichen Vertikalmühlen ein geringeres Investitionsvolumen für die Gesamtanlage einer erfindungsgemäßen Walzenmühle erforderlich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vertikale Walzenmühle (1)
mit einem angetriebenen Mahlteller (2) und mindestens zwei auf dem Mahlbett (15) des Mahlgutes (13) abrollenden stationären Mahlwalzen (4), mit einem den Mahlteller (2) umgebenden Ringspalt (17) für eingeblasenes Gas (19) zum Transport und/oder zur Trocknung von Mahlgutpartikeln (21) des übermahlenen Mahlguts,
mit mehreren Windsichtern (7), die im Gasstrom (19) aufwärtsgeförderte Mahlgutpartikel (14) in Feingut (29) und zurückgeführte Grobgriese (32) klassieren,
wobei die Windsichter (7) im Wesentlichen mit horizontaler (9) oder geneigter Sichterachse angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Windsichter (7) im Nahbereich oberhalb der Mahlwalzen (4) vorgesehen sind, und
dass jeder Mahlwalze (4) mindestens eine Führungseinrichtung (25) zur Zuführung von im Gasstrom (21) aufwärtsgeförderter Mahlgutpartikel (14) zum Windsichter (7), zugeordnet ist.
2. Walzenmühle nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Mahlwalze (4) jeweils ein Windsichter (7) und eine Führungseinrichtung (25) zugeordnet sind.
3. Walzenmühle nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der jeweilige Windsichter (7) versetzt zur Vertikalachse (3) durch das Zentrum (5) der jeweiligen Mahlwalze (4) in Richtung des übermahlenen Mahlgutes (14) vorgesehen ist.
4. Walzenmühle nach der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Führungseinrichtung (25) ein bogenförmiges Führungsblech (26) oder einen bogenförmigen Auffangkanal (27) zur spiralförmigen Zuleitung von Mahlgutpartikeln (14) zum Sichterkorb (8) des Windsichters (7) aufweist.
5. Walzenmühle nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der bogenförmige Auffangkanal (27) mit sich zum oder um den Windsichter (7) verkleinernden Kanalquerschnitt ausgebildet ist.
6. Walzenmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Führungseinrichtung (25) etwa auf der Höhe des oberen Bereichs der Mahlwalzen (4) einen Einströmbereich des Auffangkanales (27) für Mahlgutpartikel (14, 19) aufweist und im hinteren Bereich der jeweiligen Mahlwalze (4) vorgesehen ist.
7. Walzenmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Strömungsrichtung der Mahlgutpartikel (14, 19) im Bereich der Führungseinrichtung (25) der Drehrichtung der Windsichter (7) entspricht.
8. Walzenmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Windsichter (7) eine zum Zentrum (3) des Mahltellers (2) geneigte Rückführeinrichtung (31) für abgewiesene Grobgriese (32) aufweist.
9. Walzenmühle nach Anspruch bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rückführeinrichtung (31) als trichterförmiger Konus ausgebildet ist.
10. Walzenmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Windsichter (7) mit einer inneren zentralen Ableitung für das aus den Windsichtern (7) austretende klassierte Gas-Feingut-Gemisch (29) verbunden sind.
11. Walzenmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Windsichter (7) separate Ableitungen nach außen für das klassierte Gas-Feingut-Gemisch (29) aufweisen.
12. Walzenmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine zentrale Mahlgutaufgabe vorgesehen ist.
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