EP3996849A1 - Vertikal-rollenmühle - Google Patents

Vertikal-rollenmühle

Info

Publication number
EP3996849A1
EP3996849A1 EP20735283.2A EP20735283A EP3996849A1 EP 3996849 A1 EP3996849 A1 EP 3996849A1 EP 20735283 A EP20735283 A EP 20735283A EP 3996849 A1 EP3996849 A1 EP 3996849A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plate
grinding
support arm
compression
vertical roller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20735283.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carsten Sachse
Christoph Hörenbaum
Mario Marton
Georg LOCHER
Karl Lampe
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.)
Thyssenkrupp Polysius GmbH
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Industrial Solutions AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3996849A1 publication Critical patent/EP3996849A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/04—Mills with pressed pendularly-mounted rollers, e.g. spring pressed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating

Definitions

  • the invention relates to a vertical roller mill according to the preamble of independent patent claim 1.
  • the ground material is stressed and crushed in the grinding gap between the (grinding) roller and the (grinding) plate.
  • the regrind is made up of the feed material and the partly much finer circulating material (classifier size and external circulation).
  • the grinding stock is fed to the grinding gap at high speed by rotating the grinding table and then comminuted in the grinding gap.
  • the condition of the grinding bed has a decisive influence on the grinding process between the roller and the grinding track.
  • Time-varying material accumulations in front of the roll (bow waves) have a negative effect on the introduction of the grinding force and the pressure load.
  • a vertical roller mill with the features of the preamble of claim 1 is known.
  • an installation (scaper 13) is provided in front of the grinding gap, which is formed between the roller and the plate, in the transport direction of the ground material.
  • the installation has the function of compressing and venting the ground material and of achieving a uniform grinding bed height.
  • the installation according to EP 3 238 824 A1 is a passive arrangement by means of which a pressing force, which is set once via a weight, can be exerted on the material to be ground.
  • the installation has a support arm (support beam 14) on which a compression element (scaper body 15) is arranged via movable support elements (20).
  • a weight (weight 21) is used to press the compression element onto the grist with a predetermined force.
  • the compression element exerts a constant passive force on the grist, which leads to a compression and ventilation of the grist.
  • This force cannot be adapted to changing properties and / or compositions of the grist during operation of the mill.
  • the disadvantage of the known vertical roller mill is therefore that the effect of the installation cannot be flexibly adapted to changing operating conditions of the mill and, in particular, changing conditions in relation to the grinding stock, because in the known device the contact pressure of the compression element is determined by the weight initially set once and cannot be adjusted quickly and as required if the composition of the ground material changes during operation of the mill.
  • the material properties e.g. particle size composition, (7) of the grist on the grinding table and the grinding track change constantly.
  • the most uniform and optimized mill operation possible should be guaranteed.
  • the object of the invention is to provide a vertical roller mill in which, in spite of the changing properties of the material to be ground, the most constant possible operation of the mill is guaranteed with a uniform and well-prepared grinding bed for grinding in the grinding gap.
  • the object of the invention is also to specify a method for the optimized operation of a vertical roller mill.
  • the object is achieved by a method for operating a vertical roller mill with the features of claim 15.
  • the vertical roller mill has at least one measuring device for measuring forces acting on the installation, a control and regulating device for evaluating measuring signals from the measuring device and for Generation of an actuating signal for the active adjustment of the distance of the compression element from the surface of the plate facing the roller (hereinafter also referred to as "grinding path") as a function of the measurement signals of the measuring device and an adjusting device by means of which the distance of the compression element from the surface facing the roller Surface of the plate can be adjusted as a function of the actuating signal of the control and regulating device.
  • the measurement of the forces actually acting on the paving provides information in real time about changing material properties of the ground material such as changes in the particle size composition, the maximum particle size, the proportion of particularly fine particles, the particle shape, the bulk density, the material moisture, the composition of the feed mixture and the proportion of circulating material in the fed regrind.
  • a change in the measuring signals of the measuring device can be used to deduce how the compression element of the built-in must be regulated in order to react to the changed material properties of the ground material in such a way that mill operation that is optimized with regard to certain operating parameters is achieved.
  • the distance of the compression element in front of the surface of the plate facing the roller is a decisive influencing variable for an energy saving that can be achieved when operating the mill.
  • the active height adjustment of the compression element relative to the plate or the grinding path provided according to the invention, makes it possible to react to changed process conditions (circulation, particle size, material moisture, wear ).
  • the forces and loads acting on the installation can be measured using strain gauges, force measuring devices and piezo force transducers. If necessary, these measuring devices or sensors can be cooled by a fluid. For example, they can be installed in a protected interior space. Attachment to the outside of the mill housing is also conceivable.
  • the measurement signals from the measurement device are fed to a control and regulating device which evaluates the measurement signals and provides an actuating signal for actively adjusting the distance between the compression element and the Roller facing surface of the plate (ie the grinding track) generated depending on the measurement signals of the measuring device.
  • the distance between the compression element and the grinding path is reduced via the actuating signal and, at the same time, it is ensured that the forces acting on the installation do not exceed a predetermined load limit value.
  • the power consumption of the grinding system to evaluate the energy consumption and the grinding bed height to evaluate the comminution, a model-based setpoint is generated and the control signal is actively adjusted.
  • the actuating signal generated by the control and regulating device is fed to an actuating device.
  • the adjusting device adjusts the distance between the compression element and the surface of the plate facing the roller (that is to say the grinding path) as a function of the adjusting signal from the control and regulating device.
  • the adjusting device can be designed differently, depending on how the installation or the compression element is designed and which adjusting movement is to be carried out in order to change the distance between the compression element and the grinding track. For example, translational movements or rotary movements can be used to carry out the desired positioning movement of the compression element. Different embodiments according to the invention of the installation and of the compression element are described below, for which appropriately adapted actuating devices are then also provided.
  • the distance of the compression element from the surface of the plate facing the roller i.e. the grinding path
  • an operating parameter relevant to the operation of the mill assumes an optimized value.
  • the measurement according to the invention of the forces and loads acting on the installation is a prerequisite for actively adapting the distance between installation and grinding path. It can be assumed that the deeper the compression element protrudes into the grinding stock fed to the grinding gap, the higher the forces and loads that occur. At the same time there will be a Set greater material compression or material ventilation, which enables more efficient grinding with lower energy consumption and possibly higher throughputs (ie higher production volumes).
  • the machine loads (vibrations, accelerations, expansions, torques) occurring in the mill are usually recorded. These measured machine loads on the mill can be used in connection with the height adjustment of the installation or the compression element for the new control concept of the mill according to the invention.
  • the installation according to the invention enables a new control concept or an extension of existing control concepts for vertical roller mills, whereby the grinding bed is actively prepared and the grinding process is improved in terms of throughput, energy and water consumption.
  • the force measurement at the installation can be used to reduce the distance between the compression element and the grinding path until a significant reduction in the power consumption of the mill drive has been achieved.
  • the specific energy consumption i.e. the drive power based on the product quantity
  • the forces acting on the installation increase and the machine loads (e.g. vibrations) increase.
  • the control concept according to the invention now has the task of stabilizing these loads below defined limit values and at the same time minimizing energy consumption.
  • control concept should also be geared towards minimizing the amount of process water (ie the amount of process water sprayed onto the grist) or maximizing the amount produced by the mill.
  • the installation has a support arm arranged in front of the grinding gap in the transport direction of the grinding bed, the support arm carrying the compression element.
  • the compression element can be arranged to be movable relative to the support arm, or the compression element can be rigidly connected to the support arm.
  • the adjustment device can be designed in such a way that it effects an adjustment movement of the compression element relative to the support arm, i.e. the support arm can be designed to be stationary (e.g. firmly connected to the mill housing) and only the compression element performs the adjustment movement in order to change its distance from the grinding path.
  • the adjusting device can be designed in such a way that the entire support arm together with the compression element is adjusted relative to the grinding path, so that the distance between the compression element is thereby adjusted changed by the grinding track.
  • the actuating devices can be arranged outside the mill housing so that they are not affected by the rough operating conditions in the interior of the mill.
  • the support arm has a hollow interior, sensors of the measuring device for measuring forces acting on the installation being arranged in the hollow interior.
  • the sensors are protected against influences from the interior of the mill (e.g. dust, mechanical stress from the ground material, process water, etc.), which significantly reduces the risk of functional failures or measurement inaccuracies of the sensors.
  • the sensors for the measuring device can be designed, for example, as strain gauges, force measuring devices or piezo force transducers.
  • connection and signal cables from can be brought up to the sensors outside the mill housing.
  • the cables required for transmitting the measured values can be led simply and wear-resistant from the sensors to the outside to a control and regulating device arranged outside the mill housing.
  • sensors for metal detection can be arranged in the hollow interior of the support arm, with which metallic foreign bodies in the ground material such as nuts, screws, excavator teeth can be detected. If such foreign bodies are detected in good time, the grinding system can be shut down in a targeted manner and thus protected from damage. This contributes to an increase in the system availability and to a reduction in downtimes of the grinding system.
  • sensors can be arranged in the hollow interior of the support arm, with which the wear state of the roller or damage to the roller surface can be detected. Such sensors can, for example, be designed as ultrasonic sensors with which the surface of the roller to which the support arm is assigned is scanned.
  • the water injection nozzles with which the process water is sprayed onto the grinding stock in front of the grinding gap can also be arranged in the hollow interior of the support arm.
  • the supply lines for the process water to the nozzles can then also be laid in the hollow interior of the support arm.
  • the water jet has to be guided through the wall of the hollow support arm, e.g. by inserting the spray nozzles into openings or holes in the support arm wall (e.g. screwing them in). In this way, the water pipes and the nozzles for the process water are arranged protected from influences from the interior of the mill.
  • the compression element is designed as a compression plate which is arranged to be movable relative to the support arm, the actuating device being designed as a drive by means of which the position of the compression plate can be adjusted relative to the support arm.
  • Another element that can be arranged in a protected manner in the hollow interior of the support arm is an adjustment gear with which the compression element can be moved relative to the support arm to perform the active adjustment movement according to the invention.
  • a drive shaft for example, can extend through the hollow interior of the support arm, to which pinions are attached which cooperate with toothings which in turn are attached to the compression element.
  • the drive motor for driving the adjusting gear can be arranged outside of the support arm and also outside of the mill interior.
  • the drive motor can be arranged on the outside of the housing wall of the mill.
  • the actuating device has a drive unit with which the support arm can be moved relative to the plate in such a way that the distance between a central axis of the support arm and the surface of the plate facing the roller (i.e. the grinding path) changes.
  • the compression element can be designed as a compression plate which is rigidly connected to the support arm. A particularly robust rigid connection between the support arm and the compression plate is obtained if the compression plate is welded to the support arm. The change in the distance between the compression element and the grinding path then takes place in that the distance between the support arm and the compression element are changed.
  • the drive unit can be arranged on the outside of the housing wall of the mill.
  • the drive unit can, for example, have a mechanical spindle drive with which the support arm is adjusted relative to the housing wall and the plate of the mill.
  • a hydraulic system can also be provided for adjusting the support arm.
  • the support arm is designed as a rotatably mounted shaft and the compression element as a compression tube, the shaft being arranged eccentrically in the compression tube and connected to it in a rotationally fixed manner, the distance between an outer jacket surface of the compression tube being reduced by rotating the shaft by means of the adjusting device from the one facing the role Surface of the plate (i.e. the grinding track) is adjustable. Due to the eccentric arrangement of the shaft in the compression pipe, i.e. the distance between the center axis of the shaft from the center axis of the compression pipe, a rotation of the shaft leads to a change in the distance between the outer surface of the compression pipe and the surface of the roller facing the Grinding track arranged on a plate.
  • the movement of the compression element causing the adjustment is a rotary movement, namely the rotation of the shaft on which the compression pipe is eccentrically mounted.
  • a rotary drive transmitting the rotational movement to the shaft can be arranged on the outside of the housing wall of the mill.
  • the compression element is designed as a one-piece compression plate.
  • the compression plate extends in one plane, this plane enclosing an angle of less than 90 ° with a reference plane which is perpendicular to the surface of the plate and in which a central longitudinal axis of the support arm extends. This angle can be used to influence which portion of the ground material transported to the side is transported away.
  • the compression plate can also be arranged tilted at a further angle towards the support arm or away from the support arm.
  • the compression element is designed as a compression plate, the compression plate being divided into at least two parts in its direction of extension transversely to the grinding bed, the mutually adjacent parts of the connecting plate extending in different planes, the planes at an angle of less than 180 ° lock in.
  • the tip of the angle points away from the roll, i.e. against the direction of transport of the grist.
  • the individual parts of the compression plate have different lengths in their direction of extension transversely to the grinding bed.
  • the material flow of the grinding stock in the direction of the grinding gap is influenced.
  • the grist is pre-compressed and vented by the compression plate.
  • the ground material can for example be specifically retained and pre-compressed to a greater extent, or a larger proportion of the ground material can, on the other hand, preferably be directed radially outward towards the nozzle ring, especially when large material flows are to be processed, so that this partial flow becomes the so-called external regrind circulation (short: external circulation) is fed.
  • external regrind circulation short: external circulation
  • the angle of incidence of the compression plate or the compression plate parts can be designed and optimized depending on the material to be ground (e.g. cement, slag sand, raw material, ).
  • the shape of the compression plate can be adapted to the grinding gap or the grinding path contour.
  • the angle which the planes in which the parts of the compression plate extend enclose with one another is between 90 ° and 180 °, the planes also being tilted by an angle towards or away from the support arm.
  • the choice of this tilt angle can also be used to specifically influence the flow of material to be ground or the design of the grinding bed, in that the material to be ground is dammed less or more strongly by the tilted compression plate.
  • an injection device is provided with which a liquid such as water (also referred to as “process water”) is sprayed onto the grinding bed in an area between the installation and the grinding gap or, viewed in the direction of transport of the ground material, in an area before installation can be sprayed onto the grist.
  • a liquid such as water (also referred to as “process water”)
  • process water also referred to as “process water”
  • the inventive design of the installation results in new possibilities for arranging the water injection or for complete integration the water injection into the installation. Because the grinding bed is pre-compressed and has a more uniform fleas across the width of the grinding path, the more targeted introduction of water can reduce both the amount of water and the vibration level of the grinding system.
  • sensors are provided with which the rollers are monitored with regard to the state of wear and damage such as material breakouts or with which undesired foreign objects in the grinding stock can be detected before they get into the grinding gap. If a foreign body is detected, the grinding system can be shut down in a targeted manner and protected from damage. In this way, downtimes of the mill can be reduced and the service life of the mill can be extended.
  • a long service life of the installation can be achieved both through structural measures and through a suitable choice of material or armoring of the compression element and possibly also of the support arm.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the invention in a side view from a viewing point inside the mill housing, with a compression element designed as a compression plate, the compression plate being movable relative to the support arm;
  • FIG. 2 shows a plan view of an embodiment which is slightly modified compared to the embodiment according to FIG. 1, the plan view also showing the components arranged outside the mill housing;
  • FIG. 3 shows a different embodiment of the invention compared to FIGS. 1 and 2; 4 shows an embodiment of the invention that is different from FIGS. 1 and 2 as well as from FIG. 3;
  • FIG. 8 shows a fourth embodiment of the compression plate.
  • FIG. 1 shows the part according to the invention of a vertical roller mill, otherwise not shown further for reasons of clarity. Only a single grinding roller 3 is shown, which forms a grinding gap 4 with a surface 8 of the plate 1. Several, for example three or four, rollers 3 can be arranged around the circumference of the grinding table 1. Grist 2 is applied to the plate 1 from the outside via a feeding device (not shown). The rotation of the plate transports the material to be ground 2 in the direction of the grinding gap 4.
  • An installation 6 is arranged in front of the grinding gap 4 in the transport direction of the ground material 2.
  • the installation 6 has a support arm 12 which, in the exemplary embodiment shown, has a rectangular cross section and has a hollow interior 13.
  • the support arm 12 carries a compression element 7, which is designed as a compression plate 7a.
  • the compression plate 7a is formed in one piece, ie it consists, for example, of a one-piece sheet metal element.
  • the compression plate 7a could also consist of several parts (eg several individual sheet metal elements) in its direction of extension transversely to the grinding gap 4.
  • the compression element 7 or the compression plate 7a is arranged so as to be movable relative to the support arm 12. This is indicated by the double arrow 30.
  • the double arrow 30 indicates that the compression plate 7a can be moved in the direction of the double arrow on the plate 1 towards or away from the divider. As a result, the distance between the lower edge of the compression plate 7a and the surface 8 of the plate 1 facing the roller 3 is changed.
  • a is located in the interior 13 of the hollow support arm 12
  • Adjusting gear arranged, which comprises a driven adjusting element such as a shaft on which, for example, drive pinions are arranged, which for example interact with a toothing of the compression plate 7a and cause an adjustment of the compression plate 7a.
  • the grinding stock 2 is transported against the compression plate 7a by the rotation of the plate 1.
  • the compression plate 7a exerts a compression force on the ground material 2, as a result of which the ground material is compressed and vented.
  • a grinding bed 5 with an almost uniform grinding bed height is thereby produced.
  • the grinding bed 5 is transported further in the direction of the grinding gap 4 by the rotation of the plate 1.
  • the ground material 2 is comminuted and ground.
  • the degree of compression of the grinding bed 4 before it is drawn into the grinding gap 4 and the height of the grinding bed 4 in front of the grinding gap 4 have a direct influence on the energy consumption of the mill. In the context of the invention, opposing effects were found.
  • the sensors 14, designed as strain gauges, force measuring devices or piezo force transducers, for example, are arranged in the interior 13 of the hollow support arm 14 and thus protected from the rough influences from the mill interior during operation (e.g. from dust, splash water, stone chips, etc.).
  • the necessary cables and lines for the power supply and the signal transmission can also be laid protected through the interior 13.
  • injection nozzles 31 are also arranged in the interior 13 of the support arm 12, via which process water can be sprayed onto the ground material 2.
  • the nozzles 31 are aligned with the area between the installation 6 and the grinding gap 4.
  • the injection nozzles 31 can alternatively also be positioned at other locations, e.g. on the underside of the support arm 12 facing the grist 2 or on the compression plate 7a.
  • the alternative positions for the injection nozzles are shown in FIG. 1
  • a sensor 32 for metal detection is also arranged, with which metallic foreign bodies in the ground material 2 can be detected.
  • this sensor 32 for example, screws, nuts, broken excavator teeth or other metallic foreign bodies in the grinding stock 2 can be detected before they get into the grinding gap 4 and there can lead to damage to the grinding roller 3.
  • Another sensor 26 which is arranged in a protected manner in the interior 13 of the support arm 12, is designed as an ultrasonic sensor for scanning the surface of the roller 3. With this sensor 26, the state of wear of the roller 3 can thus be determined and damage such as, for example, breakouts from the roller surface can be determined.
  • FIG. 2 shows a plan view of an embodiment which is slightly modified compared to the embodiment shown in FIG. 1.
  • a sensor 14 for measuring the forces acting on the installation 6 is located in the interior 13 of the support arm 12 arranged.
  • FIG. 2 also shows further, alternative positions for the arrangement of the force sensors. Two alternative positions, in which the force measuring sensors of the measuring device 9 can be arranged, are identified by the reference symbols 14 ′ and 14 ′′.
  • the positions 14 ′ and 14 ′′ shown in FIG. 2 lie outside the mill housing 21 and are therefore withdrawn from the rough influences of the grinding process inside the mill housing 21.
  • the motor 33 for adjusting the compression plate 7a relative to the support arm 12 is arranged on the outside of the housing 21 of the mill.
  • the motor 33 drives a gear, not shown in detail, which transmits an adjustment movement to the compression plate 7a.
  • the motor 33 is controlled or regulated by an actuating signal which it receives from a control and regulating device 10 which is also arranged outside the housing 21 of the mill.
  • the sensors 14 (or 14 ‘, 14 ′′) are connected to the control and regulating device 10 via lines. The measured values for the forces acting on the installation 6 are transferred from the sensors 14 (or 14, 14 ′′) to the control and regulating device 10 via the lines.
  • control and regulating device 10 can also receive measurement signals from other sensors provided inside or outside the housing 21, for example from sensors which measure the machine load (e.g. the vibrations) in the grinding plant (not shown). At the same time, the control and regulating device 10 can also be sent the power consumption of the mill drive. With this information, the control of the vertical roller mill already described above can be implemented with the aim of minimizing energy consumption with machine loads remaining below a predetermined limit value.
  • three sensors 26 spaced from each other in the longitudinal direction of the support arm are arranged within the interior 13 of the support arm 12, which are designed as ultrasonic sensors and which serve to determine the wear condition of the roller 3 and damage to the roller such as breakouts to be detected in the area of the grinding surface of the roller 3.
  • Fig. 3 shows a compared to FIGS. 1 and 2, another embodiment of the invention in a front view, both inside and outside the housing 21 of the Mill shows arranged system components.
  • the compression element 7 is designed as a compression plate 7a.
  • the compression plate 7a is rigidly connected to the support arm 12, for example welded to the support arm 12, screwed to it or riveted to it.
  • the entire support arm 12 together with the compacting plate 7a rigidly attached to it is adjusted in order to change the distance between the compacting plate 7a and the surface 8 of the plate 1 facing the roller 3.
  • an adjusting device 11 is arranged on the outside of the housing 21 of the mill.
  • This adjusting device 11 can be designed, for example, as a spindle drive or as a hydraulic system, for example with an adjustable hydraulic ram.
  • a sensor 14 for measuring the forces acting on the installation 6 is arranged on the outside of the housing 21 of the mill.
  • the sensor 14 is connected to a control and regulating device, also not shown, via lines not shown, analogous to the description for FIG. 2.
  • the compression plate 7a is divided into two parts 34, 35.
  • the two parts 34, 35 each have a different length in their direction of extension transversely to the roller 3.
  • the two parts 34, 35 are angled relative to one another, as shown in more detail in FIG. 5. Because of the perspective chosen for FIG. 3, the angle between the parts 34, 35 in FIG. 3 cannot be seen.
  • the longer part 35 of the compression plate 7a is positioned so that it diverts the ground material 2 radially inwards towards the center of the plate 1 (indicated by the arrow 37 pointing to the right.
  • the shorter part 34 is positioned so that it removes the ground material 2 radially outwardly over the edge 36 of the plate 1 (indicated by the arrow 38 pointing to the left), so that the ground material diverted in this way reaches the ground material circulation.
  • the compression plate 7a can also be designed in one piece.
  • the diversion of the ground material can then only be influenced in one direction (either in the direction of the center of the plate or radially outwards over the edge 36 of the plate 1) through the setting angle.
  • FIG. 4 shows another embodiment of the invention compared with FIGS. 1 to 3.
  • the compression element 7 is designed here as a compression pipe 19.
  • the compression pipe 19 is rotatably mounted on a shaft 18.
  • the shaft 18 is connected to the compression pipe 19 in a rotationally fixed manner.
  • the shaft 18 is arranged eccentrically to the central axis 41 of the compression pipe 19.
  • the measuring device 9, not shown in FIG. 4, and the control and regulating device 10, also not shown, can be arranged and designed analogously to the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 3. Instead of being arranged in the interior of a hollow support arm, the sensors and / or the components of the adjustment device can be arranged in the interior of the compression pipe 19.
  • FIG. 5 shows a compression plate 7a which is divided into two parts 22, 23.
  • the two parts 22, 23 are arranged in planes Ei and E 2 and form an angle ⁇ between them.
  • the two-part compression plate 7a thus acts like a plow on the ground material 2 in the installed state.
  • the mutually adjacent parts 22, 23 of the connecting plate 7a extend in different planes Ei, E 2 , the planes Ei, E 2 enclosing an angle ⁇ of less than 180 ° with one another.
  • the angle a is approximately in the range from 130 ° to 160 °.
  • FIG. 6 shows the same division of the compression plate 7a into two parts 22, 23 as FIG. 5, but the parts 22, 23 are tilted at an angle ⁇ in the direction of the support arm 12.
  • This tilting of the compression plate 7a creates a wedge-shaped material intake.
  • the grist 2 By rotating the grinding track, the grist 2, in Compared to the previously vertically arranged compression plate 7a, in this tilted variant more ventilated and compressed.
  • FIG. 7 shows a three-part compression plate 7a.
  • the parts 22 and 23 are designed in a manner comparable to that in FIG. 5, with a third part 40 additionally provided, which lies in a plane E 3 which is aligned parallel to a reference plane B which is perpendicular to the surface 8 of the plate 1 and in which a central longitudinal axis of the support arm 12 extends.
  • Such a design of the compression plate 7a achieves that the ground material is enriched at one position of the grinding track and compressed more strongly.
  • the grinding bed 5 can be prepared in a targeted manner depending on the shape of the grinding track and / or the roller geometry.
  • the tilt angle ⁇ can be in the range between 0 ° and 40, preferably between 5 ° and 30 °.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vertikal-Rollenmühle mit einem um eine Rotationsachse drehbar gelagerten, angetriebenen Teller (1) zum Transport von Mahlgut (2), einer Aufgabeeinrichtung zur Aufgabe des Mahlguts (2) auf den Teller (1), und mindestens einer Rolle (3), wobei die Rolle (3) mit dem Teller (1) einen Mahlspalt (4) ausbildet, wobei das Mahlgut (2) auf dem Teller (1) ein Mahlbett (5) bildet, welches dem Mahlspalt (4) durch eine Rotation des Tellers (1) zuführbar ist, wobei in Transportrichtung des Mahlbetts (5) vor dem Mahlspalt (4) ein Einbau (6) zur Entlüftung und Verdichtung des Mahlbetts (5) und zur Vergleichmäßigung einer Höhe des dem Mahlspalt (4) zugeführten Mahlbetts (5) vorgesehen ist, wobei der Einbau (6) ein Verdichtungselement (7) aufweist, dessen Abstand von der der Rolle (3) zugewandten Oberfläche (8) des Tellers (1) variabel ist. Um eine Vertikal-Rollenmühle zur Verfügung zu stellen, bei der trotz sich ändernder Eigenschaften des Mahlguts ein möglichst konstanter Betrieb der Mühle mit einem gleichmäßigen und gut auf die Mahlung im Mahlspalt vorbereiteten Mahlbett gewährleistet ist, wird vorgeschlagen, dass die Vertikal-Rollenmühle aufweist - mindestens eine Messeinrichtung (9) zur Messung von auf den Einbau (6) einwirkenden Kräften, - eine Steuer- und Regeleinrichtung (10) zur Auswertung von Messsignalen der Messeinrichtung (9) und zur Erzeugung eines Stellsignals zur aktiven Verstellung des Abstands des Verdichtungselements (7) von der der Rolle (3) zugewandten Oberfläche (8) des Tellers (1) in Abhängigkeit von den Messsignalen der Messeinrichtung (9) - eine Stelleinrichtung (11), durch die der Abstand des Verdichtungselements (7) von der der Rolle (3) zugewandten Oberfläche (8) des Tellers (1) in Abhängigkeit von dem Stellsignal der Steuer- und Regeleinrichtung (10) verstellbar ist.

Description

Beschreibung
Titel
Vertikal-Rollenmühle
Die Erfindung betrifft eine Vertikal-Rollenmühle gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
In einer Vertikal-Rollenmühle wird das Mahlgut im Mahlspalt zwischen der (Mahl)Rolle und dem (Mahl)Teller beansprucht und zerkleinert. Das Mahlgut setzt sich aus dem Aufgabegut und dem teils deutlich feineren Umlaufgut (Sichtergrieße und externer Umlauf) zusammen. Das Mahlgut wird durch die Drehbewegung des Mahltellers mit hoher Geschwindigkeit dem Mahlspalt zugeführt und dann im Mahlspalt zerkleinert. Der Zustand des Mahlbetts beeinflusst entscheidend den Zerkleinerungsprozess zwischen Rolle und Mahlbahn. Zeitlich variierende Materialanhäufungen vor der Rolle (Bugwellen) wirken sich negativ auf die Mahlkrafteinleitung und Druckbeanspruchung aus.
Aus der EP 3 238 824 A1 ist eine Vertikal-Rollenmühle mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt. Bei dieser Mühle ist in Transportrichtung des Mahlguts vor dem Mahlspalt, der zwischen der Rolle und dem Teller ausgebildet ist, ein Einbau (scaper 13) vorgesehen. Der Einbau hat die Funktion, das Mahlgut zu verdichten, zu entlüften und eine gleichmäßige Mahlbetthöhe zu erreichen. Der Einbau gemäß EP 3 238 824 A1 ist eine passive Anordnung, durch die eine einmalig über ein Gewicht eingestellte Anpresskraft auf das Mahlgut ausgeübt werden kann. Der Einbau weist einen Tragarm (support beam 14) auf, an dem über bewegbare Tragelemente (movable support members 20) ein Verdichtungselement (scaper body 15) angeordnet ist. Über ein Gewicht (weight 21 ) wird das Verdichtungselement mit einer vorgegebenen Kraft auf das Mahlgut gedrückt. Das Verdichtungselement übt auf diese Weise eine gleichbleibende passive Kraft auf das Mahlgut aus, die zu einer Verdichtung und Entlüftung des Mahlguts führt. Diese Kraft kann während des Betriebs der Mühle nicht an sich ändernde Eigenschaften und/oder Zusammensetzungen des Mahlguts angepasst werden. Nachteilig an der bekannten Vertikal-Rollenmühle ist daher, dass die Wirkung des Einbaus nicht flexibel an sich ändernde Betriebsverhältnisse der Mühle und insbesondere sich ändernde Verhältnisse in Bezug auf das Mahlgut angepasst werden kann, denn bei der bekannten Vorrichtung wird die Anpresskraft des Verdichtungselements durch das Gewicht anfangs einmalig festgelegt und kann bei sich während des Betriebs der Mühle ändernder Mahlgutzusammensetzung nicht schnell und bedarfsgerecht angepasst werden.
Im Betrieb der Mühle verändern sich die Materialeigenschaften (z.B. Partikelgrößenzusammensetzung, ... ) des Mahlguts auf dem Mahlteller und der Mahlbahn ständig. Trotz der sich ändernden Eigenschaften des Mahlguts soll ein möglichst gleichmäßiger und optimierter Mühlenbetrieb gewährleistet werden.
Nachteilig an der aus der EP 3 238 824 A1 bekannten passiven Vorrichtung ist weiterhin, dass sie keinen Beitrag zu einer aktiven Regelung der Mühle mit dem Ziel einer Prozessoptimierung leisten kann.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Vertikal-Rollenmühle zur Verfügung zu stellen, bei der trotz sich ändernder Eigenschaften des Mahlguts ein möglichst konstanter Betrieb der Mühle mit einem gleichmäßigen und gut auf die Mahlung im Mahlspalt vorbereiteten Mahlbett gewährleistet ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vertikal-Rollenmühle mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Aufgabe der Erfindung ist es auch ein Verfahren zum optimierten Betrieb einer Vertikal- Rollenmühle anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Vertikal-Rollenmühle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vertikal-Rollenmühle mindestens eine Messeinrichtung zur Messung von auf den Einbau einwirkenden Kräften, eine Steuer- und Regeleinrichtung zur Auswertung von Messsignalen der Messeinrichtung und zur Erzeugung eines Stellsignals zur aktiven Verstellung des Abstands des Verdichtungselements von der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (nachfolgend auch als„Mahlbahn“ bezeichnet) in Abhängigkeit von den Messsignalen der Messeinrichtung und eine Stelleinrichtung aufweist, durch die der Abstand des Verdichtungselements von der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers in Abhängigkeit von dem Stellsignal der Steuer- und Regeleinrichtung verstellbar ist. Das Messen der auf den Einbau tatsächlich einwirkenden Kräfte liefert in Echtzeit Informationen über sich ändernde Materialeigenschaften des Mahlguts wie z.B. Änderungen in der Partikelgrößenzusammensetzung, der maximalen Partikelgröße, des Anteils an besonders feinen Partikeln, der Partikelform, der Schüttdichte, der Materialfeuchte, der Zusammensetzung der Aufgabemischung und des Anteils von Umlaufmaterial im aufgegebenen Mahlgut. Aus einer Änderung der Messsignale der Messeinrichtung lässt sich ableiten, wie das Verdichtungselement des Einbaus geregelt werden muss, um auf die geänderten Materialeigenschaften des Mahlguts so zu reagieren, dass ein in Bezug auf bestimmte Betriebsparameter optimierter Mühlenbetrieb erreicht wird.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass der Abstand des Verdichtungselements vor der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (also von der so genannten„Mahlbahn“) eine entscheidende Einflussgröße für eine bei dem Betrieb der Mühle erreichbare Energieeinsparung ist. Die erfindungsgemäß vorgesehene aktive Höhenverstellung des Verdichtungselements relativ zu dem Teller respektive der Mahlbahn ermöglicht es, auf veränderte Prozessbedingungen (Umlauf, Partikelgröße, Materialfeuchte, Verschleiß... ) zu reagieren. Die Messung der auf den Einbau einwirkenden Kräfte und Belastungen kann zum Beispiel durch Dehnungsmessstreifen, Kraftmessgeräte und Piezokraftaufnehmer erreicht werden. Diese Messgeräte oder Sensoren können im Bedarfsfall durch ein Fluid gekühlt werden. Sie können zum Beispiel in einem geschützten Innenraum des Einbaus installiert werden. Auch eine Anbringung an der Außenseite des Mühlengehäuses ist denkbar.
Erfindungsgemäß werden die Messsignale der Messeinrichtung einer Steuer- und Regeleinrichtung zugeführt, welche eine Auswertung der Messsignale vornimmt und ein Stellsignal zur aktiven Verstellung des Abstands des Verdichtungselements von der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (also der Mahlbahn) in Abhängigkeit von den Messsignalen der Messeinrichtung erzeugt. Beispielsweise wird der Abstand des Verdichtungselements zur Mahlbahn über das Stellsignal verringert und gleichzeitig wird sichergestellt, dass die auf den Einbau einwirkenden Kräfte einen vorgegebenen Belastungsgrenzwert nicht überschreiten. In Abhängigkeit weiterer Messsignale, wie z.B. Dehnungs- oder Beschleunigungssensoren zur Überwachung der allgemeinen Maschinenbelastung, der Leistungsaufnahme der Mahlanlage zur Bewertung des Energieverbrauchs und der Mahlbetthöhe zur Bewertung der Zerkleinerung wird ein modelbasierter Sollwert generiert und damit das Stellsignal aktiv angepasst.
Das von der Steuer- und Regeleinrichtung erzeugte Stellsignal wird einer Stelleinrichtung zugeführt. Durch die Stelleinrichtung wird der Abstand des Verdichtungselements von der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (also der Mahlbahn) in Abhängigkeit von dem Stellsignal der Steuer- und Regeleinrichtung verstellt. Die Stelleinrichtung kann unterschiedlich ausgestaltet sein, je nachdem, wie der Einbau bzw. das Verdichtungselement ausgestaltet ist und welche Stellbewegung ausgeführt werden soll, um den Abstand des Verdichtungselements von der Mahlbahn zu verändern. So können z.B. translatorische Bewegungen oder auch rotatorische Bewegungen genutzt werden, um die gewünschte Stellbewegung des Verdichtungselements auszuführen. Nachstehend werden unterschiedliche erfindungsgemäße Ausführungsformen des Einbaus und des Verdichtungselements beschrieben, für die dann auch entsprechend angepasste Stelleinrichtungen vorgesehen sind.
Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Vertikal- Rollenmühle ist vorgesehen, dass der Abstand des Verdichtungselements von der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (also der Mahlbahn) so geregelt wird, dass ein für den Betrieb der Mühle relevanter Betriebsparameter einen optimierten Wert annimmt. Die erfindungsgemäße Messung der auf den Einbau einwirkenden Kräfte und Belastungen ist eine Voraussetzung, um eine aktive Anpassung des Abstands zwischen Einbau und Mahlbahn vornehmen zu können. Es ist anzunehmen, dass je tiefer das Verdichtungselement in das dem Mahlspalt zugeführte Mahlgut hineinragt, desto höher sind die auftretenden Kräfte und Belastungen. Gleichzeitig wird sich aber auch eine stärkere Materialverdichtung bzw. Materialentlüftung einstellen, wodurch sich eine effizientere Mahlung mit geringerem Energieverbrauch und ggf. höheren Durchsätzen (d.h. höherer Produktionsmenge) erreichen lässt. Es ist zu erwarten, dass es ein Optimum für die Höheneinstellung des Verdichtungselements (d.h. die Einstellung des Abstands des Verdichtungselements von der Mahlbahn) gibt, weil beispielsweise eine zu geringe Mahlbetthöhe (d.h. eine zu große Verdichtung des Mahlguts) zu einer Laufunruhe (erhöhte Vibrationen) der Mühle und damit ansteigenden Maschinenbelastungen führen kann.
Die in der Mühle auftretenden Maschinenbelastungen (Vibrationen, Beschleunigungen, Dehnungen, Drehmomente) werden im Regelfall aufgezeichnet. Diese gemessenen Maschinenbelastungen der Mühle können in Verbindung mit der Höhenverstellung des Einbaus bzw. des Verdichtungselements für das erfindungsgemäße, neue Regelungskonzept der Mühle verwendet werden. In Verbindung mit bereits vorhandenen Prozesssignalen, welche die Maschinenbelastung beschreiben, ermöglicht der erfindungsgemäße Einbau ein neues Regelungskonzept bzw. eine Erweiterung von bestehenden Regelungskonzepten für Vertikal-Rollenmühlen, wodurch das Mahlbett aktiv vorbereitet und der Mahlprozess hinsichtlich Durchsatz, Energie- und Wasserverbrauch verbessert wird.
So kann zum Beispiel in einem möglichen erfindungsgemäßen Regelungskonzept die Kraftmessung am Einbau genutzt werden, um den Abstand des Verdichtungselements zur Mahlbahn soweit zu reduzieren, bis eine signifikante Reduzierung der Leistungsaufnahme am Mühlenantrieb erreicht wurde. Hierbei soll der spezifische Energieverbrauch (d.h. die Antriebsleistung bezogen auf die Produktmenge) der Mühle minimiert werden. Gleichzeitig steigen die auf den Einbau wirkenden Kräfte an und die Maschinenbelastungen (z.B. Vibrationen) nehmen zu. Das erfindungsgemäße Regelungskonzept hat nun die Aufgabe, diese Belastungen unterhalb definierter Grenzwerte zu stabilisieren und gleichzeitig den Energieverbrauch zu minimieren.
Anstelle des Energieverbrauchs sind auch andere für den Betrieb der Mühle relevante Betriebsparameter denkbar, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Regelungskonzeptes einen optimierten Wert annehmen sollen. So kann das Regelungskonzept z.B. auch darauf ausgerichtet sein, eine Minimierung der Prozesswassermenge (d.h. der Menge des auf das Mahlgut aufgespritzten Prozesswassers) oder eine Maximierung der Produktionsmenge der Mühle zu erreichen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der Einbau einen in Transportrichtung des Mahlbetts vor dem Mahlspalt angeordneten Tragarm auf, wobei der Tragarm das Verdichtungselement trägt. Es sind unterschiedliche Anordnungen des Verdichtungselements an dem Tragarm denkbar. So kann das Verdichtungselement relativ zu dem Tragarm bewegbar angeordnet sein, oder das Verdichtungselement kann starr mit dem Tragarm verbunden sein. Ist das Verdichtungselement relativ zu dem Tragarm bewegbar angeordnet, so kann die Verstelleinrichtung so ausgebildet sein, dass sie eine Verstellbewegung des Verdichtungselements relativ zu dem Tragarm bewirkt, d.h. der Tragarm kann ortsfest ausgebildet (z.B. fest mit dem Mühlengehäuse verbunden) sein, und lediglich das Verdichtungselement führt die Verstellbewegung aus, um dessen Abstand von der Mahlbahn zu verändern. Ist das Verdichtungselement starr mit dem Tragarm verbunden (beispielsweise mit dem Tragarm verschweißt, verschraubt oder vernietet), so kann die Stelleinrichtung so ausgebildet sein, dass der gesamte Tragarm mitsamt dem Verdichtungselement relativ zu der Mahlbahn verstellt wird, so dass sich dadurch der Abstand des Verdichtungselements von der Mahlbahn verändert. In beiden Fällen können die Stelleinrichtungen außerhalb des Mühlengehäuses angeordnet sein, so dass sie von den rauhen Betriebsbedingungen im Innenraum der Mühle nicht beeinträchtigt werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der Tragarm einen hohlen Innenraum auf, wobei Sensoren der Messeinrichtung zur Messung von auf den Einbau einwirkenden Kräften in dem hohlen Innenraum angeordnet sind. Dadurch sind die Sensoren geschützt vor Einflüssen aus dem Innenraum der Mühle (z.B. durch Staub, mechanische Beanspruchung durch das Mahlgut, Prozesswasser, etc.) angeordnet, was die Gefahr von Funktionsausfällen oder Messungenauigkeiten der Sensoren erheblich reduziert. Die Sensoren für die Messeinrichtung können z.B. als Dehnungsmesstreifen, Kraftmessgeräte oder Piezokraftaufnehmer ausgestaltet sein. Durch den hohlen Innenraum des Tragarms können Anschluss- und Signalkabel von außerhalb des Mühlengehäuses an die Sensoren herangeführt werden. Ebenso können die erforderlichen Kabel zur Übermittelung der Messwerte einfach und verschleißsicher von den Sensoren nach außen zu einer außerhalb des Mühlengehäuses angeordneten Steuer- und Regeleinrichtung geführt werden.
Darüber hinaus können in dem Hohlraum des Tragarms weitere Sensoren installiert werden, die andere Aufgaben haben als die Messung der auf den Einbau einwirkenden Kräfte. So können in dem hohlen Innenraum des Tragarms etwa Sensoren zur Metalldetektion angeordnet werden, mit denen metallische Fremdkörper in dem Mahlgut wie z.B. Muttern, Schrauben, Baggerzähne detektiert werden können. Werden derartige Fremdkörper rechtzeitig detektiert, so kann die Mahlanlage gezielt heruntergefahren und somit vor Schäden bewahrt werden. Dies trägt zu einer Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit und zu einer Reduzierung von Ausfallzeiten der Mahlanlage bei. Außerdem können in dem hohlen Innenraum des Tragarms Sensoren angeordnet sein, mit denen der Verschleißzustand der Rolle oder Schäden an der Rollenoberfläche detektiert werden können. Solche Sensoren können z.B. als Ultraschallsensoren ausgebildet sein, mit denen die Oberfläche der Rolle abgetastet wird, welcher der Tragarm zugeordnet ist.
Neben Messsensoren können in dem hohlen Innenraum des Tragarms auch die Wassereinspritzdüsen angeordnet werden, mit denen das Prozesswasser auf das Mahlgut vor dem Mahlspalt aufgespritzt wird. Die Zuleitungen für das Prozesswasser zu den Düsen kann dann ebenfalls in dem hohlen Innenraum des Tragarms verlegt werden. Dann muss der Wasserstrahl durch die Wand des hohlen Tragarms hindurchgeführt werden, z.B. indem die Spritzdüsen in Durchbrüche oder Bohrungen der Tragarmwand eingesetzt (z.B. eingeschraubt) sind. Auf diese Weise sind die Wasserleitungen und die Düsen für das Prozesswasser geschützt vor Einflüssen aus dem Innenraum der Mühle angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Verdichtungselement als Verdichtungsplatte ausgebildet, die relativ zu dem Tragarm bewegbar angeordnet ist, wobei die Stelleinrichtung als Antrieb ausgebildet ist, durch den die Position der Verdichtungsplatte relativ zu dem Tragarm verstellbar ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein weiteres Element, das geschützt in dem hohlen Innenraum des Tragarms angeordnet werden kann, ein Verstellgetriebe, mit dem das Verdichtungselement relativ zu dem Tragarm bewegt werden kann zur Ausübung der erfindungsgemäßen aktiven Verstellbewegung. Hierzu kann sich durch den hohlen Innenraum des Tragarms z.B. eine Antriebswelle erstrecken, an der Ritzel angebracht sind, die mit Verzahnungen Zusammenwirken, die ihrerseits an dem Verdichtungselement angebracht sind. Aber auch andere Ausgestaltungen des Verstellgetriebes für die Verstellung des Verdichtungselements sind denkbar. Der Antriebsmotor zum Antreiben des Verstellgetriebes kann dabei außerhalb des Tragarms und auch außerhalb des Mühleninnenraums angeordnet sein. Beispielsweise kann der Antriebsmotor außen an der Gehäusewand der Mühle angeordnet sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist die Stelleinrichtung eine Antriebseinheit auf, mit der der Tragarm relativ zu dem Teller derart bewegbar ist, dass sich der Abstand einer Mittelachse des Tragarms zu der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (d.h. zu der Mahlbahn) verändert. Bei dieser Ausführungsform kann auf eine Bewegbarkeit des Verdichtungselements relativ zu dem Tragarm verzichtet werden. Beispielsweise kann das Verdichtungselement als Verdichtungsplatte ausgebildet sein, die starr mit dem Tragarm verbunden ist. Eine besonders robuste starre Verbindung zwischen Tragarm und Verdichtungsplatte erhält man, wenn die Verdichtungsplatte mit dem Tragarm verschweißt wird. Die Veränderung des Abstands des Verdichtungselements von der Mahlbahn erfolgt dann dadurch, dass der Abstand des Tragarms mitsamt dem Verdichtungselement verändert wird. Hierzu kann die Antriebseinheit außen an der Gehäusewand der Mühle angeordnet sein. Die Antriebseinheit kann z.B. einen mechanischen Spindelantrieb aufweisen, mit dem der Tragarm relativ zu der Gehäusewand und dem Teller der Mühle verstellt wird. Alternativ kann auch ein Hydrauliksystem zur Verstellung des Tragarms vorgesehen sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind der Tragarm als drehbar gelagerte Welle und das Verdichtungselement als Verdichtungsrohr ausgebildet, wobei die Welle exzentrisch in dem Verdichtungsrohr angeordnet und mit diesem drehfest verbunden ist, wobei durch eine Verdrehung der Welle mittels der Stelleinrichtung der Abstand einer äußeren Mantelfläche des Verdichtungsrohrs von der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers (also der Mahlbahn) verstellbar ist. Durch die exzentrische Anordnung der Welle in dem Verdichtungsrohr, d.h. durch den Abstand zwischen der Mittelachse der Welle von der Mittelachse des Verdichtungsrohrs, führt eine Verdrehung der Welle zu einer Veränderung des Abstands zwischen der äußeren Mantelfläche des Verdichtungsrohrs und der auf der der Rolle zugewandten Oberfläche des Tellers angeordneten Mahlbahn. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist daher die die Verstellung bewirkende Bewegung des Verdichtungselements eine Drehbewegung, nämlich die Verdrehung der Welle, auf der das Verdichtungsrohr exzentrisch gelagert ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann ein die Verdrehbewegung auf die Welle übertragende Drehantrieb außen an der Gehäusewand der Mühle angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Verdichtungselement als einteilige Verdichtungsplatte ausgebildet. Die Verdichtungsplatte erstreckt sich in einer Ebene, wobei diese Ebene mit einer senkrecht auf der Oberfläche des Tellers stehenden Bezugsebene, in der sich eine Mittellängsachse des Tragarms erstreckt, einen Winkel kleiner 90° einschließt. Durch diesen Winkel kann beeinflusst werden, welcher Anteil an dem herantransportierten Mahlgut zur Seite wegtransportiert wird Die Verdichtungsplatte kann zusätzlich um einen weiteren Winkel zum Tragarm hin oder vom Tragarm weg verkippt angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Verdichtungselement als Verdichtungsplatte ausgebildet, wobei die Verdichtungsplatte in ihrer Erstreckungsrichtung quer zum Mahlbett in mindestens zwei Teile unterteilt ist, wobei die zueinander benachbarten Teile der Verbindungsplatte sich in unterschiedlichen Ebenen erstrecken, wobei die Ebenen miteinander einen Winkel kleiner 180° einschließen. Die Spitze des Winkels weist dabei von der Rolle weg, d.h. gegen die Transportrichtung des Mahlguts.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weisen die einzelnen Teile der Verdichtungsplatte in ihrer Erstreckungsrichtung quer zum Mahlbett unterschiedliche Längen auf. Durch die Wahl der Größe des Winkels, den zwei zueinander benachbarte Teile der Verdichtungsplatte miteinander einschließen und/oder durch die Wahl der Länge des jeweiligen Teils der Verdichtungsplatte wird der Materialfluss des Mahlguts in Richtung Mahlspalt beeinflusst. Das Mahlgut wird durch die Verdichtungsplatte vorverdichtet und entlüftet. Je nach Wahl des Winkels kann das Mahlgut z.B. einerseits gezielt zurückgehalten und stärker vorverdichtet werden, oder ein größerer Anteil des Mahlguts kann andererseits, insbesondere wenn große Materialströme zu verarbeiten sind, bevorzugt radial nach außen in Richtung Düsenring geleitet werden, so dass dieser Teilstrom dem sogenannten externen Mahlgut-Umlauf (kurz: externer Umlauf) zugeführt wird. Durch eine Kombination von verschiedenen Anstellwinkeln über die Länge der Verdichtungsplatte ist es möglich, z.B. in Stauringnähe das Mahlgut direkt in den Düsenring zu leiten, während im Bereich der Mahlbahn der Winkel so gewählt wird, dass eine ideale Vordichtung erzielt und große Partikeln in das Mahlbett eingearbeitet werden. Die Anstellwinkel der Verdichtungsplatte bzw. der Verdichtungsplattenteile können dabei in Abhängigkeit vom Mahlgut (z.B. Zement, Hüttensand, Rohmaterial, ... ) ausgeführt und optimiert werden. Die Form der Verdichtungsplatte kann dem Mahlspalt bzw. der Mahlbahnkontur angepasst werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt der Winkel, welchen die Ebenen, in denen sich die Teile der Verdichtungsplatte erstrecken, miteinander einschließen, zwischen 90° und 180°, wobei die Ebenen zusätzlich um einen Winkel zum Tragarm hin oder vom Tragarm weg verkippt sind. Auch durch die Wahl dieses Kippwinkels kann der Mahlgutstrom respektive die Ausbildung des Mahlbetts gezielt beeinflusst werden, indem das Mahlgut weniger stark oder stärker durch die verkippte Verdichtungsplatte gestaut wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Einspritzvorrichtung vorgesehen, mit der eine Flüssigkeit wie z.B. Wasser (auch als„Prozesswasser“ bezeichnet) in einem Bereich zwischen dem Einbau und dem Mahlspalt auf das Mahlbett aufgespritzt oder in Transportrichtung des Mahlguts gesehen in einem Bereich vor dem Einbau auf das Mahlgut aufgespritzt werden kann. Im Bereich zwischen dem Einbau und der Mahlrolle ergeben sich durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Einbaus neue Möglichkeiten zur Anordnung der Wassereinspritzung beziehungsweise zur vollständigen Integration der Wassereinspritzung in den Einbau. Dadurch, dass das Mahlbett vorverdichtet und über die Mahlbahnbreite eine gleichmäßigere Flöhe aufweist, kann durch das gezieltere Einbringen von Wasser sowohl die Wassermenge als auch das Vibrationsniveau der Mahlanlage reduziert werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, in Mahlguttransportrichtung gesehen Wasser in den Bereich vor dem Einbau einzudüsen und durch die Pflugwirkung des Verdichtungselements in die tieferen Schichten des Mahlbetts einzuleiten, was eine weitere Stabilisierung des Mahlbetts zur Folge haben kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind Sensoren vorgesehen, mit denen die Rollen hinsichtlich Verschleißzustand und Schäden wie z.B. Materialausbrüchen überwacht werden oder mit denen unerwünschte Fremdobjekte im Mahlgut detektiert werden können, bevor sie in den Mahlspalt gelangen. Wird ein Femdkörper detektiert, so kann die Mahlanlage gezielt heruntergefahren und vor Schäden bewahrt werden. Auf diese Weise können Ausfallzeiten der Mühle verringert und die Standzeit der Mühle verlängert werden.
Eine lange Standzeit des Einbaus kann sowohl durch konstruktive Maßnahmen als auch durch eine geeignete Materialauswahl bzw. Panzerung des Verdichtungselements und ggf. auch des Tragarms erreicht werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch
Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung in Seitenansicht von einem Betrachtungspunkt innerhalb des Mühlengehäuses aus gesehen, mit einem als Verdichtungsplatte ausgebildeten Verdichtungselement, wobei die Verdichtungsplatte relativ zu dem Tragarm bewegbar ist;
Fig. 2 eine Draufsicht einer gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 1 leicht abgewandelten Ausführungsform, wobei die Draufsicht auch die außerhalb des Mühlengehäuses angeordneten Komponenten zeigt;
Fig. 3 eine gegenüber den Fig. 1 und 2 andere Ausführungsform der Erfindung; Fig. 4 eine sowohl gegenüber den Fig. 1 und 2 als auch gegenüber Fig. 3 andere Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 eine erste Ausführungsform der Verdichtungsplatte;
Fig. 6 eine zweite Ausführungsform der Verdichtungsplatte;
Fig. 7 eine dritte Ausführungsform der Verdichtungsplatte;
Fig. 8 eine vierte Ausführungsform der Verdichtungsplatte.
Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Teil einer im Übrigen aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellten Vertikal-Rollenmühle. Dargestellt ist nur eine einzige Mahlrolle 3, die mit einer Oberfläche 8 des Tellers 1 einen Mahlspalt 4 ausbildet. Über dem Umfang des Mahltellers 1 verteilt können mehrere, beispielsweise drei oder vier Rollen 3 angeordnet sein. Auf den Teller 1 wird von außen über eine nicht näher dargestellte Aufgabeeinrichtung Mahlgut 2 aufgebracht. Der Teller transportiert durch seine Rotation das Mahlgut 2 in Richtung Mahlspalt 4.
In Transportrichtung des Mahlguts 2 gesehen vor dem Mahlspalt 4 ist ein Einbau 6 angeordnet. Der Einbau 6 weist einen Tragarm 12 auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt hat und einen hohlen Innenraum 13 aufweist. Der Tragarm 12 trägt ein Verdichtungselement 7, das als Verdichtungsplatte 7a ausgebildet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verdichtungsplatte 7a einteilig ausgebildet, d.h. sie besteht z.B. aus einem einteiligen Blechelement. Alternativ könnte die Verdichtungsplatte 7a in ihrer Erstreckungsrichtung quer zum Mahlspalt 4 auch aus mehreren Teilen (z.B. mehreren einzelnen Blechelementen) bestehen. Das Verdichtungselement 7 bzw. die Verdichtungsplatte 7a ist relativ zu dem Tragarm 12 bewegbar angeordnet. Dies ist durch den Doppelpfeil 30 angedeutet. Der Doppelpfeil 30 gibt an, dass die Verdichtungsplatte 7a in Richtung des Doppelpfeils auf dem Teller 1 zu oder von dem Teilerl weg bewegt werden kann. Dadurch wird der Abstand zwischen der Unterkante der Verdichtungsplatte 7a und der der Rolle 3 zugewandten Oberfläche 8 des Tellers 1 verändert. Um die Verdichtungsplatte 7a relativ zu dem Tragarm 12 in den Richtungen des Doppelpfeils 30 verschieben zu können ist in dem Innenraum 13 des hohlen Tragarms 12 ein Verstellgetriebe angeordnet, das ein angetriebenes Verstellelement wie z.B. eine Welle umfasst, auf der z.B. Antriebsritzel angeordnet sind, die z.B. mit einer Verzahnung der Verdichtungsplatte 7a Zusammenwirken und eine Verstellung der Verdichtungsplatte 7a bewirken.
Das Mahlgut 2 wird durch die Rotation des Tellers 1 gegen die Verdichtungsplatte 7a transportiert. Die Verdichtungsplatte 7a übt eine Verdichtungskraft auf das Mahlgut 2 aus, wodurch das Mahlgut verdichtet und entlüftet wird. Gleichzeitig wird dadurch ein Mahlbett 5 mit einer nahezu gleichmäßigen Mahlbetthöhe erzeugt. Das Mahlbett 5 wird durch die Rotation des Tellers 1 weiter in Richtung Mahlspalt 4 transportiert. Im Mahlspalt 4 wird das Mahlgut 2 zerkleinert und gemahlen. Der Grad der Verdichtung des Mahlbetts 4 vor dessen Einzug in den Mahlspalt 4 und die Höhe des Mahlbetts 4 vor dem Mahlspalt 4 haben einen unmittelbaren Einfluss auf den Energieverbrauch der Mühle. Im Rahmen der Erfindung wurden gegenläufige Effekte festgestellt. Einerseits wurde festgestellt, dass eine Vorverdichtung und Entlüftung des Mahlguts 2 sowie eine Reduzierung der Höhe des Mahlbetts 5 zu einer Reduzierung der Leistungsaufnahme am Mühlenantrieb führt (positiver Effekt). Andererseits wurde festgestellt, dass gleichzeitig mit zunehmender Vorverdichtung und Entlüftung des Mahlbetts 4 die auf den Einbau respektive die Verdichtungsplatte und den Tragarm einwirkenden Kräfte ansteigen und die Maschinenbelastungen in der Mühle (z.B. die Vibrationen) zunehmen (negative Effekte).
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch eine aktive Steuerung bzw. Regelung des Abstands des Verdichtungselements 7 / der Verdichtungsplatte 7a eine optimierte Steuerung bzw. Regelung der gesamten Vertikal-Rollenmühle möglich wird, wenn die auf den Einbau 6, d.h. in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 auf die Verdichtungsplatte 7a und den Tragarm 12 einwirkenden Kräfte gemessen werden und die Position des Verdichtungselements 7 relativ zu dem Teller 1 so gesteuert bzw. geregelt wird, dass die auf den Einbau 6 einwirkenden Kräfte und die Maschinenbelastungen (z.B. Vibrationen), die durch andere Sensoren in der Mühle gemessen werden, unterhalb vorgebbarer Grenzwerte bleiben und gleichzeitig ein minimierter Energieverbrauch der Mühle erreicht wird. Um die auf den Einbau 6 einwirkenden Kräfte messen zu können ist erfindungsgemäß eine Messeinrichtung 9 vorgesehen, die Sensoren 14 zur Messung der Kräfte umfasst. In Fig. 1 sind die z.B. als Dehnungsmessstreifen, Kraftmessgeräte oder Piezokraftaufnehmer ausgebildeten Sensoren 14 in dem Innenraum 13 des hohlen Tragarms 14 angeordnet und somit vor den rauhen Einflüssen aus dem Mühleninnenraum während des Betriebs (z.B. durch Staub, Spritzwasser, Steinschlag etc.) geschützt. Die erforderlichen Kabel und Leitungen für die Stromversorgung und die Signalübermittlung können ebenfalls geschützt durch den Innenraum 13 verlegt werden.
Zusätzlich zu den Sensoren für die Messung der auf den Einbau 6 einwirkenden Kräfte sind in dem Innenraum 13 des Tragarms 12 auch Einspritzdüsen 31 angeordnet, über die Prozesswasser auf das Mahlgut 2 aufgespritzt werden kann. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Düsen 31 auf den Bereich zwischen dem Einbau 6 und dem Mahlspalt 4 ausgerichtet. Die Einspritzdüsen 31 können alternativ jedoch auch an anderen Stellen positioniert werden, z.B. an der dem Mahlgut 2 zugewandten Unterseite des Tragarms 12 oder auch an der Verdichtungsplatte 7a. Um eine bessere Übersicht zu erhalten sind die alternativen Positionen für die Einspritzdüsen in Fig. 1
In dem Innenraum 13 des Tragarms 12 ist auch ein Sensor 32 zur Metalldetektion angeordnet, mit dem metallische Fremdkörper in dem Mahlgut 2 detektiert werden können. Mit diesem Sensor 32 können z.B. Schrauben, Muttern, abgebrochene Baggerzähne oder andere metallische Fremdkörper im Mahlgut 2 entdeckt werden, bevor sie in den Mahlspalt 4 gelangen und dort zu Schäden an der Mahlrolle 3 führen können.
Ein weiterer Sensor 26, der geschützt in dem Innenraum 13 des Tragarms 12 angeordnet ist, ist als Ultraschallsensor zur Abtastung der Oberfläche der Rolle 3 ausgebildet. Mit diesem Sensor 26 kann somit der Verschleißzustand der Rolle 3 ermittelt und Schäden wie z.B. Ausbrüche aus der Rollenoberfläche festgestellt werden.
In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform leicht abgewandelten Ausführungsform. Ein Sensor 14 zur Messung der auf den Einbau 6 einwirkenden Kräfte ist im dem Innenraum 13 des Tragarms 12 angeordnet. In Fig. 2 sind außerdem weitere, alternative Positionen für die Anordnung der Kraftsensoren dargestellt. So sind mit den Bezugszeichen 14' und 14“ zwei alternative Positionen gekennzeichnet, in denen die Kraftmesssensoren der Messeinrichtung 9 angeordnet sein können. Die in Fig. 2 dargestellten Positionen 14' und 14“ liegen außerhalb des Mühlengehäuses 21 und sind dadurch den rauhen Einflüssen des Mahlprozesses im Inneren des Mühlengehäuses 21 entzogen.
Ferner ist der Motor 33 zur Verstellung der Verdichtungsplatte 7a relativ zu dem Tragarm 12 außen an dem Gehäuse 21 der Mühle angeordnet. Der Motor 33 treibt ein nicht im Einzelnen dargestelltes Getriebe an, das eine Verstellbewegung auf die Verdichtungsplatte 7a überträgt. Der Motor 33 wird durch ein Stellsignal gesteuert bzw. geregelt, das er von einer Steuer- und Regeleinrichtung 10 erhält, die ebenfalls außerhalb des Gehäuses 21 der Mühle angeordnet ist. Die Sensoren 14 (bzw. 14‘, 14“) sind über Leitungen mit der Steuer- und Regeleinrichtung 10 verbunden. Über die Leitungen werden die Messwerte für die auf den Einbau 6 einwirkenden Kräfte von den Sensoren 14 (bzw. 14‘, 14“) an die Steuer-und Regeleinrichtung 10 übergeben.
Darüber hinaus kann die Steuer- und Regeleinrichtung 10 auch noch Messsignale von anderen innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 21 vorgesehenen Sensoren erhalten, beispielsweise von Sensoren, die die Maschinenbelastung (z.B. die Vibrationen) in der Mahlanlage messen (nicht dargestellt). Gleichzeitig kann der Steuer- und Regeleinrichtung 10 auch die Leistungsaufnahme des Mühlenantriebs übermittelt werden. Mit diesen Informationen ist die vorstehend bereits beschriebene Regelung der Vertikal-Rollenmühle mit dem Ziel eines minimierten Energieverbrauches bei unter einem vorgegebenen Grenzwert bleibenden Maschinenbelastungen realisierbar.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind innerhalb des Innenraums 13 des Tragarms 12 drei voneinander in Tragarm längsrichtung beabstandete Sensoren 26 angeordnet, die als Ultraschallsensoren ausgebildet sind und die dazu dienen, den Verschleißzustand der Rolle 3 zu bestimmen und Beschädigungen der Rolle wie z.B. Ausbrüche im Bereich der Mahlfläche der Rolle 3 zu detektieren.
Fig. 3 zeigt eine gegenüber den Fig. 1 und 2 andere Ausführungsform der Erfindung in einer Frontalansicht, die sowohl innerhalb als auch außerhalb des Gehäuses 21 der Mühle angeordnete Anlagenkomponenten zeigt. Das Verdichtungselement 7 ist als Verdichtungsplatte 7a ausgebildet. Die Verdichtungsplatte 7a ist starr mit dem Tragarm 12 verbunden, z.B. an den Tragarm 12 angeschweißt, an diesen angeschraubt oder mit diesem vernietet. In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 3 wird der gesamte Tragarm 12 mitsamt der starr daran befestigten Verdichtungsplatte 7a verstellt, um den Abstand zwischen der Verdichtungsplatte 7a und der der Rolle 3 zugewandten Oberfläche 8 des Tellers 1 zu verändern. Um die Verstellbewegung des Tragarms 12 entlang des Doppelpfeils 39 zu bewirken ist außen an dem Gehäuse 21 der Mühle eine Stelleinrichtung 11 angeordnet. Diese Stelleinrichtung 11 kann z.B. als Spindeltrieb oder als Hydrauliksystem z.B. mit einem verstellbaren Hydraulikstempel ausgebildet sein. In der Stelleinrichtung 11 ist außen an dem Gehäuse 21 der Mühle ein Sensor 14 zur Messung der auf den Einbau 6 einwirkenden Kräfte angeordnet. Der Sensor 14 ist über nicht dargestellte Leitungen mit einer ebenfalls nicht dargestellten Steuer- und Regeleinrichtung verbunden, analog zu der Beschreibung zu Fig. 2.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die Verdichtungsplatte 7a in zwei Teile 34, 35 aufgeteilt. Die beiden Teile 34, 35 weisen in ihrer Erstreckungsrichtung quer zu der Rolle 3 jeweils eine unterschiedliche Länge auf. Die beiden Teile 34, 35 sind zueinander so abgewinkelt, wie dies in Fig. 5 näher dargestellt ist. Aufgrund der für Fig. 3 gewählten Perspektive ist der Winkel zwischen den Teilen 34, 35 in Fig. 3 nicht zu erkennen. Der längere Teil 35 der Verdichtungsplatte 7a ist so angestellt, dass er das Mahlgut 2 radial nach innen in Richtung Mitte des Tellers 1 ableitet (angedeutet durch den nach rechts weisenden Pfeil 37. Der kürzere Teil 34 ist dagegen so abgestellt, dass er das Mahlgut 2 radial nach außen über den Rand 36 des Tellers 1 ableitet (angedeutet durch den nach links weisenden Pfeil 38), so dass das auf diese Weise abgeleitete Mahlgut in den Mahlgutumlauf gelangt.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die Verdichtungsplatte 7a auch einteilig ausgebildet sein. Dann kann durch den Anstellwinkel die Ableitung des Mahlguts nur in eine Richtung (entweder in Richtung Mitte des Tellers oder radial nach außen über den Rand 36 des Tellers 1 ) beeinflusst werden. Fig. 4 zeigt eine gegenüber den Fig. 1 bis 3 wiederum andere Ausführungsform der Erfindung. Das Verdichtungselement 7 ist hier als Verdichtungsrohr 19 ausgebildet. Das Verdichtungsrohr 19 ist über eine Welle 18 verdrehbar gelagert. Die Welle 18 ist mit dem Verdichtungsrohr 19 drehfest verbunden. Die Welle 18 ist exzentrisch zu der Mittelachse 41 des Verdichtungsrohrs 19 angeordnet. Durch eine Verdrehung der Welle 18 mittels einer in Fig. 4 nicht dargestellten Verstelleinrichtung 11 wird der Abstand der äußeren Mantelfläche des Verdichtungsrohres 19 zu der der Rolle 3 zugewandten Oberfläche 8 des Tellers 1 verändert. Die in Fig. 4 nicht dargestellte Messeinrichtung 9 und die ebenfalls nicht dargestellte Steuer- und Regeleinrichtung 10 können analog zu den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 3 angeordnet und ausgebildet sein. Anstelle einer Anordnung in dem Innenraum eines hohlen Tragarms können die Sensoren und/oder die Komponenten der Verstelleinrichtung in dem Innenraum des Verdichtungsrohrs 19 angeordnet sein.
Fig. 5 zeigt eine Verdichtungsplatte 7a, die in zwei Teile 22, 23 aufgeteilt ist. Die beiden Teile 22, 23 sind in Ebenen E-i und E2 angeordnet und schließen einen Winkel a zwischen sich ein. Die Spitze des Winkels zeigt im eingebauten Zustand der Verdichtungsplatte 7a gegen die Transportrichtung des Mahlguts 2, d.h. die Spitze des Winkels zeigt von dem Tragarm 12 weg. Die zweigeteilte Verdichtungsplatte 7a wirkt somit im eingebauten Zustand wie ein Pflug auf das Mahlgut 2 ein. Die zueinander benachbarten Teile 22, 23 der Verbindungsplatte 7a erstrecken sich in unterschiedlichen Ebenen E-i, E2, wobei die Ebenen E-i, E2 miteinander einen Winkel a kleiner 180° einschließen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Winkel a etwa im Bereich von 130°bis 160°. Durch die Wahl der Größe des Winkels a kann die Stauwirkung der Verdichtungsplatte 7a auf das Mahlgut beeinflusst werden. Auch kann damit beeinflusst werden, wieviel Mahlgut 2 pro Zeiteinheit radial nach innen bzw. radial nach außen abgeleitet wird.
Fig. 6 zeigt dieselbe Aufteilung der Verdichtungsplatte 7a in zwei Teile 22, 23 wie Fig. 5, wobei jedoch die Teile 22, 23 um einen Winkel ß in Richtung Tragarm 12 verkippt sind. Durch diese Verkippung der Verdichtungsplatte 7a entsteht ein keilförmiger Materialeinzug. Durch die Drehbewegung der Mahlbahn wird das Mahlgut 2, im Vergleich zu der zuvor vertikal angeordneten Verdichtungsplatte 7a, in dieser gekippten Variante stärker entlüftet und verdichtet.
Fig. 7 zeigt eine dreigeteilte Verdichtungsplatte 7a. Die Teile 22 und 23 sind vergleichbar ausgebildet wie in Fig. 5, wobei zusätzlich ein drittes Teil 40 vorgesehen ist, welches in einer Ebene E3 liegt, die parallel zu einer Bezugsebene B ausgerichtet ist, die senkrecht auf der Oberfläche 8 des Tellers 1 steht und in der sich eine Mittellängsachse des Tragarms 12 erstreckt. Durch eine solche Ausbildung der Verdichtungsplatte 7a wird erreicht, dass das Mahlgut an einer Position der Mahlbahn angereichert und stärker verdichtet wird. Dadurch kann in Abhängigkeit von der Form der Mahlbahn und / oder der Rollengeometrie gezielt das Mahlbett 5 präpariert werden.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Teile 22, 23 der Verdichtungsplatte 7a um einen Winkel ß von der Bezugsebene B bzw. von dem Tragarm 12 weg verkippt sind. Dadurch wird erreicht, dass das Mahlgut 2 über der Mahlbahnbreite vergleichmäßigt wird und gleichzeitig die auf die Verdichtungsplatte 7a wirkenden Kräfte reduziert werden. Dies kann bei sehr hoch belasteten Verdichtungsplatten 7a, z. B. bei sehr hohen Materialumläufen, notwendig sein, auch wenn die Verdichtung und Entlüftung des Mahlgutes 2 dadurch gegenüber den anderen Varianten etwas niedriger ausfällt.
Die voranstehend zu den Fig. 5 bis 8 beschriebenen Wirkungen des Anstellwinkels a und des Verkippungswinkels ß gelten analog in gleicher Weise auch für die Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Verdichtungsplatte 7a einteilig ausgebildet ist.
In allen Ausführungsformen der Erfindung kann der Verkippungswinkel ß im Bereich zwischen 0°und 40, bevorzugt zwischen 5° und 30°, liegen. Bezugszeichenliste
1 Teller
2 Mahlgut
3 Rolle
4 Mahlspalt
5 Mahlbett
6 Einbau
7 Verdichtungselement
7a Verdichtungsplatte
8 Oberfläche
9 Messeinrichtung
10 Steuer-und Regeleinrichtung
1 1 Stelleinrichtung
12 Tragarm
13 Innenraum
14 Sensoren
15 Anrieb
16 Antriebseinheit
17 Mittelachse
18 Welle
19 Verdichtungsrohr
20 Mantelfläche
21 Gehäuse
22 Teil der Verdichtungsplatte
23 Teil der Verdichtungsplatte
25 Einspritzvorrichtung
26 Sensoren
30 Doppelpfeil
31 Einspritzdüsen
33 Motor
34 Teil
35 Teil 36 Rand
37 Pfeil
38 Pfeil
39 Doppelpfeil
40 Teil
41 Mittelachse E1 Ebene
E2 Ebene a, ß, Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Vertikal-Rollenmühle mit einem um eine Rotationsachse drehbar gelagerten,
angetriebenen Teller (1 ) zum Transport von Mahlgut (2), einer Aufgabeeinrichtung zur Aufgabe des Mahlguts (2) auf den Teller (1 ), und mindestens einer Rolle (3), wobei die Rolle (3) mit dem Teller (1 ) einen Mahlspalt (4) ausbildet, wobei das Mahlgut (2) auf dem Teller (1 ) ein Mahlbett (5) bildet, welches dem Mahlspalt (4) durch eine Rotation des Tellers (1 ) zuführbar ist, wobei in Transportrichtung des Mahlbetts (5) vor dem Mahlspalt (4) ein Einbau (6) zur Entlüftung und Verdichtung des Mahlbetts (5) und zur Vergleichmäßigung einer Höhe des dem Mahlspalt (4) zugeführten Mahlbetts (5) vorgesehen ist, wobei der Einbau (6) ein
Verdichtungselement (7) aufweist, dessen Abstand von der der Rolle (3)
zugewandten Oberfläche (8) des Tellers (1 ) variabel ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikal-Rollenmühle aufweist
- mindestens eine Messeinrichtung (9) zur Messung von auf den Einbau (6) einwirkenden Kräften,
- eine Steuer- und Regeleinrichtung (10) zur Auswertung von Messsignalen der Messeinrichtung (9) und zur Erzeugung eines Stellsignals zur aktiven Verstellung des Abstands des Verdichtungselements (7) von der der Rolle (3) zugewandten Oberfläche (8) des Tellers (1 ) in Abhängigkeit von den Messsignalen der
Messeinrichtung (9)
- eine Stelleinrichtung (11 ), durch die der Abstand des Verdichtungselements (7) von der der Rolle (3) zugewandten Oberfläche (8) des Tellers (1 ) in Abhängigkeit von dem Stellsignal der Steuer- und Regeleinrichtung (10) verstellbar ist.
2. Vertikal-Rollenmühle nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Einbau (6) einen in Transportrichtung des Mahlbetts (5) vor dem Mahlspalt (4) angeordneten Tragarm (12) aufweist, wobei der Tragarm (12) das
Verdichtungselement (7) trägt.
3. Vertikal-Rollenmühle nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (12) einen hohlen Innenraum (13) aufweist, wobei Sensoren (14) der Messeinrichtung (9) zur Messung von auf den Einbau (6) einwirkenden Kräften in dem hohlen Innenraum (13) angeordnet sind.
4. Vertikal-Rollenmühle nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Messeinrichtung (9) mindestens einen Sensor (14) zur Messung von auf den Einbau (6) einwirkenden Kräften aufweist, wobei der Sensor (14) an einem Gehäuse (21 ) der Mühle angeordnet ist.
5. Vertikal-Rollenmühle nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verdichtungselement (7) als Verdichtungsplatte (7a) ausgebildet ist, die relativ zu dem Tragarm (12) bewegbar angeordnet ist, wobei die Stelleinrichtung (9) als Antrieb (15) ausgebildet ist, durch den die Position der Verdichtungsplatte (7) relativ zu dem Tragarm (12) verstellbar ist.
6. Vertikal-Rollenmühle nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stelleinrichtung (11 ) eine Antriebseinheit (16) aufweist, mit der der
Tragarm (12) relativ zu dem Teller (1 ) derart bewegbar ist, dass sich der Abstand einer Mittelachse (17) des Tragarms (12) zu der der Rolle (3) zugewandten
Oberfläche (8) des Tellers (1 ) verändert.
7. Vertikal-Rollenmühle nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verdichtungselement(7) fest mit dem Tragarm (12) verbunden,
insbesondere verschweißt ist.
8. Vertikal-Rollenmühle nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Tragarm (12) als drehbar gelagerte Welle (18) und das
Verdichtungselement (7) als Verdichtungsrohr (19) ausgebildet ist, wobei die Welle (18) exzentrisch in dem Verdichtungsrohr (19) angeordnet und mit diesem drehfest verbunden ist, wobei durch eine Verdrehung der Welle (18) mittels der Stelleinrichtung (11 ) der Abstand einer äußeren Mantelfläche (20) des
Verdichtungsrohrs (19) von der der Rolle (3) zugewandten Oberfläche (8) des Tellers (1 ) verstellbar ist.
9. Vertikal-Rollenmühle nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stelleinrichtung (11 ) als Drehantrieb ausgebildet ist.
10. Vertikal- Rollenmühle nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stelleinrichtung (11 ) außerhalb eines Gehäuses (21 ) der Mühle
angeordnet ist.
11. Vertikal-Rollenmühle nach einem der Ansprüche 2 bis 7 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verdichtungselement (7) als einteilige Verdichtungsplatte (7a) ausgebildet ist.
12. Vertikal-Rollenmühle nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verdichtungsplatte (7a) sich in einer Ebene ( E-i ) erstreckt, wobei die Ebene ( E-i ) mit einer senkrecht auf der Oberfläche (8) des Tellers (1 ) stehenden Bezugsebene (B), in der sich eine Mittellängsachse des Tragarms (12) erstreckt, einen Winkel (a) kleiner 90° einschließt.
13. Vertikal-Rollenmühle nach Anspruch 10 oder 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verdichtungsplatte (7a) um einen Winkel (ß) zum Tragarm (12) hin oder vom Tragarm (12) weg verkippt ist.
14. Vertikal-Rollenmühle nach einem der Ansprüche 2 bis 7 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verdichtungselement (7) als Verdichtungsplatte (7a) ausgebildet ist, wobei die Verdichtungsplatte (7a) in ihrer Erstreckungsrichtung quer zum Mahlbett (5) in mindestens zwei Teile (22, 23) unterteilt ist, wobei die zueinander benachbarten Teile (22, 23) der Verbindungsplatte (7a) sich in unterschiedlichen Ebenen (E-i, E2) erstrecken, wobei die Ebenen (E-i, E2) miteinander einen Winkel (a) kleiner 180° einschließen.
15. Vertikal-Rollenmühle nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die einzelnen Teile (22, 23) der Verdichtungsplatte (7a) in ihrer
Erstreckungsrichtung quer zum Mahlbett (5) unterschiedliche Längen aufweisen.
16. Vertikal-Rollenmühle nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Winkel (a), den die Ebenen (E-i, E2) miteinander einschließen, zwischen 90° und 180° liegt, wobei die Ebenen (E-i, E2) zusätzlich um einen Winkel (ß) zum Tragarm (12) hin oder vom Tragarm (12) weg verkippt sind.
17. Vertikal-Rollenmühle nach einem der voranstehendem Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Einspritzvorrichtung (25) vorgesehen ist, mit der eine Flüssigkeit wie z.B. Wasser in einem Bereich zwischen dem Einbau (6) und dem Mahlspalt (4) auf das Mahlbett (5) aufgespritzt oder in Transportrichtung des Mahlguts (2) gesehen in einem Bereich vor dem Einbau (6) auf das Mahlgut (2) aufgespritzt werden kann.
18. Vertikal-Rollenmühle nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Sensoren (26) vorgesehen sind, mit denen die Rollen (3) hinsichtlich
Verschleißzustand und Schäden wie z.B. Materialausbrüchen überwacht werden oder mit denen unerwünschte Fremdobjekte im Mahlgut (2) detektiert werden können, bevor sie in den Mahlspalt (4) gelangen.
19. Verfahren zum Betreiben einer Vertikal-Rollenmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Verdichtungselements (7) von der der Rolle (3) zugewandten Oberfläche (8) des Tellers (1 ) so geregelt wird, dass ein für den Betrieb der Mühle relevanter Betriebsparameter einen optimierten Wert annimmt.
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