EP3079825A1 - Walzenmühle und anordnung zum antrieb einer walzenmühle - Google Patents

Walzenmühle und anordnung zum antrieb einer walzenmühle

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EP3079825A1
EP3079825A1 EP14809005.3A EP14809005A EP3079825A1 EP 3079825 A1 EP3079825 A1 EP 3079825A1 EP 14809005 A EP14809005 A EP 14809005A EP 3079825 A1 EP3079825 A1 EP 3079825A1
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EP
European Patent Office
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roller
displaceable
rotor
electric motor
shaft
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EP14809005.3A
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English (en)
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Axel Fürst
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ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Technology AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B02C4/02—Crushing or disintegrating by roller mills with two or more 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
    • B02C4/28—Details
    • B02C4/42—Driving mechanisms; Roller speed control

Definitions

  • the present invention relates to the field of roll mills. It relates to a roller mill with two ge ⁇ gen actually rotating rollers which are rotatably mounted in a frame, and an arrangement for driving such a roller mill.
  • Roll mills are used for grinding materials, in particular ores and cement. Roll mills typically have a roll diameter of 0.8 to 3 meters and a drive power of 0.2 to 5 megawatts. They are particularly energy efficient compared to other mill types. Such a roller mill is described for example in DE 4028015 AI.
  • a Wal ⁇ zenmühle two counter-rotating rolls 1,1 ' which rolls 1,1' are rotatably mounted in a frame horizontally and parallel to each other.
  • One of the two rollers 1 is usually fixed in the radial direction and another of the two rollers 1 'is pressed by a spring system on the fixed roller 1.
  • Each roller 1,1 ' has a grinding surface.
  • the opposite grinding surfaces of the rollers 1,1 ' form a wedge. Material is filled from above between the rollers 1,1 'in the wedge, guided by the rotation of the rollers 1,1' down and crushed by the wedge.
  • the rotation of the rollers 1,1 ' via egg ⁇ nen drive.
  • an electric motor via movable mechanical elements with one of the rolls or indirectly connected to both rolls.
  • Fig. 2 shows a roller mill with two drives.
  • a drive is assigned to one of the rollers 1,1 'and includes an electric motor 2, a propeller shaft 3 and a planetary gear 4.
  • di rectly ⁇ connects the Gelenkswel- le to the shaft of the sliding roller and the planetary gear between the Ge ⁇ steering shaft and the electric motor is arranged.
  • the electric motor and the planetary gear are stationary.
  • the transmission distributes the torque to both rollers.
  • the electric motor delivers the desired speed for the rollers without a speed adjustment of a transmission.
  • the drive does not comprise a gearbox and the electric motor is connected directly to the roller via the cardan shaft.
  • Fig. 3 shows two rollers, each with a drive.
  • a Ver ⁇ displacement of the displaceable roll 1 ' means that the shaft of the fixed electric motor 2 and the shaft of the displaceable roll 1' are no longer aligned.
  • the radial displacement between the shafts is compensated by movements in joints 31 of the propeller shaft 3. Since the displaceable shaft 1 'is displaced substantially orthogonal to the axial direction, the distance between the joints 31 of the articulated shaft 3 increases.
  • the necessary length adaptation of the propeller shaft 3 is realized by a telescopic mechanism 32.
  • Fig. 4 shows a universal shaft with a Teleskopmechanis ⁇ mechanism.
  • the joint shaft a in the axial direction of the propeller shaft 3
  • the propeller shaft 3 has a variable length and can transmit a torque.
  • the problem with this solution is that a propeller shaft with Teleskopmecha ⁇ mechanism is very expensive and maintenance-intensive.
  • the sliding surfaces of the toothing must always be lubricated. Due to the very dirty and dusty working environment, wel ⁇ ches work environment is caused by the grinding process, a very frequent maintenance, such as in a weekly rhythm, necessary.
  • Fig. 5 shows a slidable roll 1 'with a conge ⁇ impaired drive.
  • the displaceable roller 1 ' has a radial bearing 11 and an axial bearing 12.
  • one of the radial bearings can be combined with the axial bearing in a combined axial-radial bearing.
  • An electric motor 2 has a rotor 21 and a stator 22. The rotor is supported by a radial bearing 23 and an axial bearing 24.
  • a Ge ⁇ lenkswelle 3 connects the displaceable shaft 1 'with the rotor 21 of the electric motor 2.
  • the necessary length adjustment of the propeller shaft 3 with a displacement of 29iebba ⁇ ren shaft 1' is realized by a telescopic mechanism 32.
  • the object of the present invention is to provide a roller mill and an arrangement for driving a roller mill, which are less maintenance-intensive and less error-prone. This object is achieved by a roll mill and a Anord ⁇ voltage for driving a rolling mill with the features of the independent claims. Preferred exporting ⁇ insurance forms are the subject of the dependent patent claims.
  • a movable roller of a rolling mill is connected via a drive shaft with non-modifiable length ⁇ with an electric motor.
  • the displaceable roller is mounted in the axial and radial directions.
  • the electric motor has a rotor which can be displaced in the axial direction. Due to this floating mounting of the rotor of the electric motor, it is possible that Variegated ⁇ tion of the distance between the stationary stator of the electric motor and the movable shaft due to shifts of the movable shaft orthogonal to the axial direction of the sliding shaft without the use of a telescopic mechanism and using a Ge ⁇ steering shaft offset constant length. This allowed ⁇ light a simpler design with lower maintenance requirements and a lower error rate.
  • Figure 1 is a schematic representation of the milling process of a roll mill according to the prior art
  • Figure 2 is a perspective views of a roll mill with two drives according to the prior art
  • Figure 3 shows two rollers, each with a drive according to the
  • Figure 4 shows a propeller shaft with telescopic mechanism according to the prior art in a plan view
  • Figure 5 is a schematic representation of an axial section of a slidable ⁇ roll with a
  • FIG. 6 is a schematic representation of an axial
  • Section of a displaceable roller with a drive according to the invention Section of a displaceable roller with a drive according to the invention.
  • the displaceable roller 1 has a radial bearing 11 and an axial bearing 12.
  • An electric motor 2 has a rotor 21 and a stator 22.
  • the rotor 21 is guided over a radial bearing 23 so that the rotor 21 is displaceable in the axial direction.
  • a fixed shaft joint shaft during operation of the roller mill connects the displaceable shaft to the electric motor 2.
  • the axial bearing of the at ⁇ drive instead of the movable roller at the Gelenkwel ⁇ le or is arranged the rotor.
  • the drive has a gear, such as a planetary gear, wherein the transmission is arranged between the propeller shaft and the displaceable roller.
  • the gear is supported such that there is relative between the Ge ⁇ drives and the displaceable roll to no movement and the gearbox the same movements orthogonal learns to the axial direction of the displaceable roll as the displaceable roller itself.
  • the hinge shaft has outside the operation of the roll mill an adjustable length, for example in the form of a telescopic mechanism with a Feststellschrau ⁇ be. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist es, dass eine Walzenmühle mit einer verschiebbaren Walze (1') über einen Elektromotor (2) mit einem in axialer Richtung verschiebbar gelagerten Rotor (21) angetrieben wird. Dabei ist die verschiebbare Walze (1') in axialer Richtung und in radialer Richtung gelagert. Eine Gelenkswelle (3) mit einer konstanten Länge ist zwischen dem Elektromotor (2) und der verschiebbaren Walze (1') angeordnet so, dass die Drehbewegung des Rotors (21) in eine Drehbewegung der verschiebbaren Walze (1') übertragen werden kann. Im Falle eine Verschiebung der verschiebbaren Walze (1') orthogonal zur axialen Richtung der verschiebbaren Walze (1') gleichen Gelenke der Gelenkswelle die resultierende Winkelverschiebung der Welle der verschiebbaren Walze (1') und der Welle des Elektromotors (2) aus. Die resultierende Veränderung des Abstandes zwischen der Welle der verschiebbaren Walze (1') und der Welle des Elektromotors (2) gleicht der Rotor (21) durch eine axiale Bewegung aus.

Description

BESCHREIBUNG
Walzenmühle und Anordnung zum Antrieb einer Walzenmühle
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Walzenmühlen. Sie betrifft eine Walzenmühle mit zwei ge¬ genläufig rotierenden Walzen, welche in einem Rahmen drehbar gelagert sind, und eine Anordnung zum Antrieb einer solchen Walzenmühle.
STAND DER TECHNIK Walzenmühlen werden zum Mahlen von Materialien, insbesondere von Erzen und Zement verwendet. Walzenmühlen haben typischerweise einen Walzendurchmesser von 0.8 bis 3 Metern und eine Antriebsleistung von 0.2 bis 5 Megawatt. Sie sind besonders energieeffizient im Vergleich zu anderen Mühlenarten. Eine solche Walzenmühle wird beispielsweise in DE 4028015 AI beschrieben.
Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, umfasst eine Wal¬ zenmühle zwei gegenläufig rotierende Walzen 1,1', welche Walzen 1,1' horizontal und parallel zu einander in einem Rahmen drehbar gelagert sind. Eine der beiden Walzen 1 ist dabei in der Regel in radialer Richtung fixiert und eine andere der beiden Walzen 1' wird durch ein Federsystem auf die fixierte Walze 1 gedrückt. Jede Walze 1,1' weist eine Mahlfläche auf. Die gegenüberliegenden Mahlflächen der Walzen 1,1' bilden einen Keil. Material wird von oben zwischen die Walzen 1,1' in den Keil gefüllt, durch die Rotation der Walzen 1,1' nach unten geführt und durch den Keil zerkleinert. Die Rotation der Walzen 1,1' erfolgt über ei¬ nen Antrieb. Bei bekannten Antrieben für Walzenmühlen ist ein Elektromotor über bewegliche mechanische Elemente mit einer der Walzen oder mit beiden Walzen indirekt verbunden .
Fig. 2 zeigt eine Walzenmühle mit zwei Antrieben. Je ein Antrieb ist einer der Walzen 1,1' zugeordnet und umfasst einen Elektromotor 2, eine Gelenkwelle 3 und ein Planetengetriebe 4. Die Verbindung der radial verschiebbaren Walze 1' mit dem ortsfesten Elektromotor 2 erfolgt über die Gelenkwelle 3. Optional ist es ebenfalls möglich, dass di¬ rekt an die Welle der verschiebbaren Walze die Gelenkswel- le anschließt und das Planetengetriebe zwischen der Ge¬ lenkswelle und dem Elektromotor angeordnet ist. In einer solchen Anordnung, wie beispielsweise in DE 10211000749 AI beschrieben, sind der Elektromotor und das Planetengetriebe ortsfest. Optional es ist auch möglich einen Motor und ein Getriebe für den Antrieb beider Walzen zu verwenden. In diesem Fall verteilt das Getriebe das Drehmoment auf beide Walzen. Optional ist es auch möglich, dass der Elektromotor ohne eine Drehzahlanpassung eines Getriebes die gewünschte Drehzahl für die Walzen liefert. In diesem Fall umfasst Antrieb kein Getriebe und der Elektromotor ist über die Gelenkwelle direkt mit der Walze verbunden.
Fig. 3 zeigt zwei Walzen mit je einem Antrieb. Eine Ver¬ schiebung der verschiebbaren Walze 1' führt dazu, dass die Welle des ortsfesten Elektromotors 2 und die Welle der verschiebbaren Walze 1' nicht mehr gefluchtet sind. Die radiale Verschiebung zwischen den Wellen wird durch Bewegungen in Gelenken 31 der Gelenkwelle 3 kompensiert. Da sich die verschiebbare Welle 1' im Wesentlichen orthogonal zur axialen Richtung verschiebt, verlängert sich die Dis- tanz zwischen den Gelenken 31 der Gelenkswelle 3. Die nötige Längenanpassung der Gelenkwelle 3 wird durch einen Teleskopmechanismus 32 realisiert.
Fig. 4 zeigt eine Gelenkswelle mit einem Teleskopmechanis¬ mus. Dabei weist die Gelenkwelle 3 zwischen den Gelenken 31 eine in axialer Richtung der Gelenkwelle 3 verschiebba¬ re, gerade Stirnradverzahnung 32 auf. Dies ermöglicht, dass die Gelenkwelle 3 eine veränderbare Länge aufweist und ein Drehmoment übertragen kann. Problematisch an dieser Lösung ist, dass eine Gelenkwelle mit Teleskopmecha¬ nismus sehr teuer und wartungsintensiv ist. Die Gleitflä- chen der Verzahnung müssen stets geschmiert sein. Aufgrund des sehr schmutzigen und staubigen Arbeitsumfeldes, wel¬ ches Arbeitsumfeld durch den Mahlprozess hervorgerufen wird, ist eine sehr häufige Wartung, wie beispielsweise in einem wöchentlichen Rhythmus, notwendig. Andernfalls ist nicht genügend Schmiermittel auf der Verzahnung vorhanden und es kommt zu einem massiven Abrieb und Verschleiss durch Reibung im Bereich der Verzahnung. Aber auch mit ausreichender Wartung erweisen sich Gelenkwellen mit Teleskopmechanismen in dieser Anordnung bei Walzmühlen auf- grund von Kerbwirkungen und der axialen Bewegung auf engem Raum als fehleranfällig und führen oft zum Ausfall der Mühle .
Fig. 5 zeigt eine verschiebbare Walze 1' mit einem dazuge¬ hörigen Antrieb. Die verschiebbare Walze 1' weist eine ra- dialen Lagerung 11 und eine axiale Lagerung 12 auf. Alternativ kann auch eines der radialen Lager mit dem axialen Lager in einem kombinierten axial-radial Lager zusammenge- fasst werden. Ein Elektromotor 2 weist einen Rotor 21 und einen Stator 22 auf. Der Rotor ist durch eine radialen La- gerung 23 und eine axiale Lagerung 24 gelagert. Eine Ge¬ lenkswelle 3 verbindet die verschiebbare Welle 1' mit dem Rotor 21 des Elektromotors 2. Die nötige Längenanpassung der Gelenkwelle 3 bei einer Verschiebung der verschiebba¬ ren Welle 1' wird durch einen Teleskopmechanismus 32 rea- lisiert.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Walzenmühle und eine Anordnung zum Antrieb einer Walzenmühle zur Verfügung zu stellen, welche weniger wartungsintensiv und weniger fehleranfällig sind. Diese Aufgabe wird durch eine Walzenmühle und eine Anord¬ nung zum Antrieb einer Walzenmühle mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausfüh¬ rungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprü- che .
Gegenstand der Erfindung ist es, dass eine verschiebbare Walze einer Walzenmühle über eine Gelenkswelle mit unver¬ änderbarer Länge mit einem Elektromotor verbunden ist . Die verschiebbare Walze ist in axialer und radialer Richtung gelagert . Der Elektromotor weist einen in axialer Richtung verschiebbaren Rotor auf. Durch diese schwimmende Lagerung des Rotors des Elektromotor ist es möglich, die Verände¬ rung des Abstandes zwischen dem ortsfesten Stator des Elektromotors und der verschiebbaren Welle aufgrund von Verschiebungen der verschiebbaren Welle orthogonal zur axialen Richtung der verschiebbaren Welle ohne Benutzung eines Teleskop Mechanismus und unter Verwendung einer Ge¬ lenkwelle mit konstanter Länge auszugleichen. Dies ermög¬ licht eine einfachere Konstruktion mit einem geringeren Wartungsbedarf und einer geringeren Fehleranfälligkeit.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung des Mahlprozesses einer Walzenmühle gemäss dem Stand der Technik;
Figur 2 eine perspektivische Darstellungen einer Walzenmühle mit zwei Antrieben gemäss dem Stand der Technik;
Figur 3 zwei Walzen mit je einem Antrieb gemäss dem
Stand der Technik in einer Draufsicht;
Figur 4 eine Gelenkwelle mit Teleskopmechanismus gemäss dem Stand der Technik in einer Draufsicht; Figur 5 eine schematische Darstellung eines Axial¬ schnittes einer verschiebbaren Walze mit einem
Antrieb gemäss dem Stand der Technik; und
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Axial-
Schnittes einer verschiebbaren Walze mit einem erfindungsgemässen Antrieb.
Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst . Grundsätzlich sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Fig. 6 zeigt eine verschiebbare Walze mit einem erfin- dungsgemässen Antrieb. Die verschiebbare Walze 1' weist eine radiale Lagerung 11 und eine axiale Lagerung 12 auf. Ein Elektromotor 2 weist einen Rotor 21 und einen Stator 22 auf. Der Rotor 21 ist über eine radiale Lagerung 23 geführt so, dass der Rotor 21 in axialer Richtung verschiebbar ist. Eine Gelenkswelle mit fester Länge im Betrieb der Walzenmühle verbindet die verschiebbare Welle mit dem Elektromotor 2.
Optional ist es möglich, dass die axiale Lagerung des An¬ triebs anstatt an der verschiebbare Walz an der Gelenkwel¬ le oder dem Rotor angeordnet ist. Optional ist es möglich, dass der Antrieb ein Getriebe aufweist, wie beispielsweise ein Planetengetriebe, wobei das Getriebe zwischen der Ge- lenkwelle und der verschiebbaren Walze angeordnet ist . Das Getriebe ist so gelagert, dass es relativ zwischen dem Ge¬ triebe und der verschiebbaren Walze zu keine Bewegung gibt und das Getriebe die gleichen Bewegungen orthogonal zur axialen Richtung der verschiebbaren Walze erfährt wie die verschiebbare Walze selbst. Optional ist es möglich, dass die Gelenkwelle ausserhalb des Betriebs der Walzenmühle eine verstellbare Länge aufweist, beispielsweise in der Form eines Teleskopmechanismus mit einer Feststellschrau¬ be . BEZUGSZEICHENLISTE
1, 1' Walze
11 Radiallager der Walze
12 Axiallager der Walze
2 Elektromotor
21 Rotor
22 Stator
23 Radiallager des Rotors
24 Axiallager des Rotors
3 Gelenkwelle
31 Gelenk
32 Stirnradverzahnung
4 Planetengetriebe

Claims

Patentansprüche
Walzenmühle umfassend
zwei parallel angeordnete, gegeneinandergepres ste und gegenläufig rotierende Walzen (1,1') wobei
eine der Walzen (1' ) orthogonal zur axialen Richtung dieser Walze (1' ) verschiebbar ist, und wobei
die verschiebbare Walze (1') in axialer und radialer
Richtung gelagert ist und
einen Antrieb umfasst, welcher Antrieb
einen Elektromotor (2) und
eine Gelenkwelle (3) umfasst, wobei der Elektromotor
(2)
einen Rotor (21) und
einen ortsfesten Stator (22) umfasst, und wobei die Gelenkwelle (3) so zwischen dem Rotor (21) und der verschiebbaren Walze (1' ) angeordnet ist, dass die Ge¬ lenkwelle (3) eine Drehbewegung des Rotors (21) auf die verschiebbare Walze (1') übertragen kann
dadurch gekennzeichnet , dass
der Rotor (21) in axialer Richtung verschiebbar gela gert ist und dass
die Gelenkwelle (3) eine im Betrieb der Walzenmühle unveränderliche Länge aufweist . Walzenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzenmühle ein Getriebe (4) umfasst, welches Getriebe (4) zwischen der verschiebbaren Walze (1') und der Gelenkwelle (3) angeordnet ist und orthogonal zur axialen Richtung der schiebbaren Walze (1' ) verschiebbar gelagert ist so, dass das Getriebe (3) rela¬ tiv zur verschiebbaren Walze (1') ortsfest ist.
Walzenmühle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (4) ein Planetengetriebe ist.
Walzenmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die radiale Lagerung 23 des Rotors (21) zwei Gleitlager aufweist.
Anordnung zum Antrieb einer Walzenmühle mit
einer verschiebbaren Walze (1' ) , welche verschiebbaren Walze (1') orthogonal zur axialen Richtung der ver¬ schiebbaren Walze (1') verschiebbar ist, wobei die An¬ ordnung
einen Elektromotor (2) und
eine Gelenkwelle (3) umfasst, wobei der Elektromotor (2)
einen Rotor (21) und
einen ortsfesten Stator (22) umfasst, und wobei die Gelenkwelle (3) so zwischen dem Rotor (21) und der verschiebbaren Walze (1' ) angeordnet werden kann, dass die Gelenkwelle (3) eine Drehbewegung des Rotors (21) auf die verschiebbare Walze (1') übertragen kann
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotor (21) in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist und
die Gelenkwelle (3) eine unveränderliche Länge auf¬ weist .
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die radiale Lagerung 23 des Rotors (21) zwei Gleitlager aufweist.
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