WO1995033932A1 - Walze - Google Patents

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Sebastian Hirschberg
Armin Geiger
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • F16C13/02—Bearings
    • F16C13/022—Bearings supporting a hollow roll mantle rotating with respect to a yoke or axle
    • F16C13/024—Bearings supporting a hollow roll mantle rotating with respect to a yoke or axle adjustable for positioning, e.g. radial movable bearings for controlling the deflection along the length of the roll mantle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28—Details
    • B02C4/30—Shape or construction of rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B3/00—Presses characterised by the use of rotary pressing members, e.g. rollers, rings, discs
    • B30B3/005—Roll constructions
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0206—Controlled deflection rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02—Shape or construction of rolls
    • B21B27/03—Sleeved rolls
    • B21B27/05—Sleeved rolls with deflectable sleeves

Definitions

  • the invention relates to a roller, in particular a roller for grinding or deagglomerating different materials, such as. B. granular bulk material, colors and. the like but also for the treatment of flat structures according to the preamble of claim 1.
  • roller mills In roller mills, calenders and. Depending on the function, arranged rollers are either arranged parallel to one another at a defined distance (roller gap or grinding gap) or they are pressed against one another practically without a gap. They are subject to both wear and a certain amount of deflection during operation, which leads to deviations from defined operating specifications. If a roller which is supported at its roller ends is pressed against a second roller of the same type, the rollers bend. The deflection is stronger in the middle than at the supported ends.
  • deflection-controllable roller is used in particular. Deflections of rolls are to be compensated for in a controlled manner by means of complex structural and control engineering arrangements. This is done primarily by hydraulic systems, the roller being a rotating hollow roller with a fixed crosshead (cf. EP-A-451470 or EP-A-482318). According to EP-A-451470, support elements arranged in a row against the inner circumference of the hollow roller are pressurized fluidly in order to obtain a specific bending line.
  • hydrostatic bearing enables deflection to be equal.
  • hydrostatic plain bearing is very complex.
  • EP-A-21297 proposes to use electromagnets instead of hydraulic systems.
  • a plurality of electromagnets are arranged in the roll shell, each of which is assigned a rotor and a sensor, the excitation of the individual electromagnets being controllable via the assigned sensors.
  • EP-A-227302 Another possibility proposed in EP-A-227302 is to design calender rolls as hollow rolls, in the interior of which an axle support is in turn arranged. This axle support is both supported at the ends and supported against the inner circumference of the hollow roller. In addition, the hollow shaft is also supported on its outer circumference at its ends.
  • cambered rollers are also generally known, but here deflection compensation is only possible for a setting force (specific pressure) that is already to be determined in the calculation. Such a crowning is not appropriate during the changes required during operation. For previously calculated operating states, however, it is possible to achieve uniform grinding work over the entire width of the roll in the case of grinding rolls (smooth rolls).
  • Bombing or crowned grinding can also compensate for the wear of the roller shell to a limited extent.
  • the invention is based on the object of further developing a generic roller, in particular a grinding roller (smooth roller), in such a way that, in overcoming the disadvantages of the known prior art, a non-controlled, passive bend-equalization is given to achieve a constant grinding gap.
  • the goal is a technically and economically justifiable effort with a high level of functional reliability.
  • the roller contains a core with two-point bearing at the ends.
  • Elastic elements are arranged between the core and a wear-resistant sheath.
  • the jacket is supported by these elastic elements.
  • the elastic elements can consist both of individual spring elements known per se (e.g. elastic spring elements, metallic springs and the like) and also in the form of a continuous or interrupted, elastic intermediate layer. Such an intermediate layer is softer than the material for the core and jacket.
  • the spring travel of the elastic elements must be greater than the deflection of the roller core.
  • the size of the gap between the core and the jacket also depends on the size of the deflection, the gap size having to be larger than this.
  • the fixed mounting of such spring elements may also have to be included in the determination of the gap size.
  • the solution according to the invention then also makes it possible to produce longer rolls with little deflection, or roll chairs with longer and functional rolls with respect to. Deform ⁇ mation / bending compensation to manufacture more cost-effectively.
  • the roller shell if the roller shell is damaged, it can easily be replaced.
  • the gap can be used for cooling in various and known forms. Is z. B. a spiral cooling with coolant introduction on one end face (with the "smaller" radius) and derivation of the coolant on the other end face, ⁇ o ⁇ to disrupt the achievement of a constant grinding gap itself temperature expansions which cause a conical deformation of the roller cause, not as long as the deviation from the cylinder is significantly smaller than the deflection of the roll shell.
  • the roller shell only has to be linear.
  • the lower heat capacity of the roll shell proves to be favorable in terms of control technology.
  • a crowning which has been customary in the case of grinding rollers (smooth rollers) can be dispensed with.
  • Such a roll formation enables variable settings with a non-constant load but also with a constant, high load.
  • a smooth roller 1 of one meter in length for a roller mill (milling pass) consists of a core 2 in the form of a thick-walled tube made of conventional steel casting.
  • the wall thickness is sufficient for machining the bearing stub 3.
  • the surface is merely turned over.
  • Conventional spring elements 4 made of elastomer of the same spring stiffness are arranged on the surface at a distance of about 100 mm, which are accommodated in guides 5 while taking their material properties into account.
  • the outside diameter of the spring elements 4 is chosen such that a gap 8 of approximately 10 mm is created between the core 2 and a roller jacket 6 made of chilled cast iron.
  • This roller shell 6 is cylindrical ground on the outside diameter and in turn only overturned on the inside.
  • the gap 8 can also be reduced to just this size.
  • the gap 8 is laterally, i. H. sealed on the roller side with conventional sealing elements 7.
  • the spring elements 4 can also be arranged in a rib-like manner, preferably in the form of interrupted, prestressed longitudinal ribs, which e.g. are made of polyurethane and glued or cast onto the core 2. Sealing elements 7 are in turn arranged from the ends of the roller 1.
  • interrupted longitudinal ribs allows not only torque transmission and favorable producibility, but also an optimal coolant circuit, if necessary.
  • the roller 1 according to the invention which is not limited to the embodiment described, allows a high functionality with comparatively low production and operating costs, in particular a grinding gap which is constant over many operating hours in connection with a cooling possibility.
  • the functional advantages of evenly grinding or crushing regrind can be seen in a longer operating time and / or greater variability in the operating parameters. ter.

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Abstract

Eine Walze, insbesondere eine Walze zum Mahlen oder Desagglomerieren von unterschiedlichen Materialien ist beschrieben. Sie ist überall dort anwendbar, wo Walzendeformationen in Verbindung mit einem konstanten Walzenspalt ein Problem darstellen, insbesondere bei hohen Walzenbelastungen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungsgemässe Walze so weiterzubilden, dass variierbare Einstellungen bzw. ein konstanter Walzenspalt bei unterschiedlichen Betriebspunkten möglich sind. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Walze aus einem Kern (2) und einem Walzenmantel (6) besteht, wobei zwischen dem Kern und dem Walzenmantel elastische Elemente (4) angeordnet sind.

Description

Beschreibung Walze
Die Erfindung betrifft eine Walze, insbesondere eine Walze zum Mahlen oder Desagglomerieren von unterschiedlichen Mate¬ rialien, wie z. B. körnigem Schüttgut, Farben u. dgl . aber ebenfalls zur Behandlung flächiger Gebilde gemäss dem Oberbe¬ griff des Anspruchs 1.
Sie ist überall dort anwendbar, wo Walzendeformationen im Be- triebszustand, in Verbindung mit dem Walzenspalt ein Problem darstellen.
In Walzenmühlen, Kalandern u. dgl. angeordnete Walzen werden je nach Funktion entweder mit einem definierten Abstand parallel zueinander angeordnet (Walzenspalt oder Mahlspalt) oder sie werden praktisch spaltfrei gegeneinander gepresst. Hierbei unterliegen sie im Betrieb sowohl einem Verschleiss als auch einer gewissen Durchbiegung, was zu Abweichungen von definierten Betriebsvorgaben führt. Wird eine Walze, die an ihren Walzenenden gelagert ist, gegen eine zweite, gleichar¬ tig gelagerte Walze gepresst, biegen sich die Walzen durch. Die Durchbiegung ist in der Mitte stärker als an den gelager¬ ten Enden.
Eine solche Durchbiegung bewirkt z. B. bei Druckmaschinen un¬ gleiche Anpressdrücke auf der Berührungslinie, was das Druck¬ resultat negativ beeinflusst. Insbesondere im Druckmaschi- nenbau, wo oft lange und schlanke Walzen zur Anwendung kom¬ men, wurden Lösungen zum Ausgleich einer derartigen Durchbie¬ gung gesucht. Neben vergleichsweise einfachen Lösungen, wie z. B. das Aufbringen elastischer Mantelschichten (Gummi) , wird vor allem die durchbiegungssteuerbare Walze eingesetzt. Mittels aufwendiger konstruktiver und steuerungstechnischer Anordnungen sollen Durchbiegungen von Walzen gesteuert ausge¬ glichen werden. Dies erfolgt vorrangig durch hydraulische Systeme, wobei die Walze eine umlaufende Hohlwalze mit fest¬ stehendem Querhaupt ist (vgl. EP-A-451470 oder EP-A-482318) . Gemäsε EP-A-451470 werden gegen den Innenumfang der Hohlwalze aufgereiht angeordnete Stützelemente fluidisch mit Druck be¬ aufschlagt, um so eine spezifische Biegelinie zu erhalten.
Eine hydrostatische Lagerung ermöglicht bei den bekannten NIPCO-Walzen einen Durchbiegungεauεgleich. Die Herstellung eines solchen hydrostatischen Gleitlagers ist jedoch sehr aufwendig.
In der EP-A-21297 wird hingegen vorgeschlagen, anstelle hydraulischer Systeme Elektromagneten zu verwenden. Im Wal¬ zenmantel ist eine Vielzahl von Elektomagneten angeordnet, denen jeweils ein Rotor und ein Sensor zugeordnet ist, wobei die Erregung der einzelnen Elektromagnete über die zugeordne¬ ten Sensoren steuerbar ist.
Als eine weitere Möglichkeit wird in der EP-A-227302 vorge¬ schlagen, Kalanderwalzen als Hohlwalzen auszuführen, in deren Innern wiederum ein Achsträger angeordnet ist. Dieser Achs- träger ist sowohl an den Enden gelagert als auch gegen den Innenumfang der Hohlwalze abgestützt gelagert. Zusätzlich ist die Hohlwelle auch am Aussenumfang an ihren Enden gelagert .
Allgemein bekannt ist auch die Verwendung bombierter Walzen, jedoch ist hierbei ein Durchbiegungsausgleich nur für eine bei der Berechnung schon festzulegende Anstellkraft (spezifischer Druck) möglich. Während des Betriebes erforder¬ lichen Veränderungen wird eine solche Bombierung nicht ge¬ recht. Für voraus berechnete Betriebszuεtände ist es jedoch gegeben, bei Mahlwalzen (Glattwalzen) eine gleichmäεεige Ver¬ mahlungsarbeit auf der gesamten Walzenbreite zu erreichen.
Durch Bombieren oder balliges Schleifen kann zudem in Grenzen auch der Verschleiss des Walzenmantels auεgeglichen werden. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe -zugrunde, eine gattungs- gemässe Walze, insbesondere eine Mahlwalze (Glattwalze) so weiterzubilden, dass in Überwindung der Nachteile des bekann¬ ten Standes der Technik ein nichtgesteuerter, passiver Durch- biegungsauεgleich zur Erreichung eines konstanten Mahlspaltes gegeben ist. Das Ziel beεteht in einem technisch und wirt¬ schaftlich vertretbaren Aufwand bei hoher Funktionssicher- heit .
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An- εpruchε 1 gelöst .
Erfindungsgemäss enthält die Walze einen Kern mit Zweipunkt- lagerung an den Enden. Zwischen dem Kern und einem ver- εchleiεεfeεten Mantel εind elastische Elemente angeordnet. Der Mantel wird durch diese elastischen Elemente abgeεtützt. Die elaεtiεchen Elemente können εowohl auε einzelnen, an εich bekannten Federelemten beεtehen (z. B. elaεtomere Federele¬ mente, metallische Federn u. dgl.) als auch in Form einer durchgehenden oder unterbrochenen, elastischen Zwischen- εchicht ausgebildet sein. Eine solche Zwischenschicht ist weicher als der Werkstoff für Kern und Mantel.
Der Federweg der elastischen Elemente muss grösser sein als die Durchbiegung des Walzenkerns.
Ebenfalls richtet sich bei Anwendung einzelner Federelemente die Gröεse deε Spalteε zwiεchen Kern und Mantel nach der Grosse der Durchbiegung, wobei die Spaltgrösεe gröεεer als diese sein muεε. In die Beεtimmung der Spaltgrösse ist ggf. auch die ortsfeste Lagerung solcher Federelemente mit einzu- beziehen.
Möglich iεt der Einεatz von Federelementen unterschiedlicher Steifigkeit, waε die Durchbiegung nahezu eliminieren läεεt.
Die erfindungεgemäεεe Löεung geεtattet eε dann auch, längere Walzen mit geringer Durchbiegung herzuεtellen, bzw. Walzen- εtühle mit längeren und funktionεf higen Walzen bzgl . Defor¬ mation/Biegeausgleich kostengünstiger zu fertigen. Zudem kann bei eventueller Beschädigung deε Walzenmantelε dieεer leicht ausgewechselt werden. Ebenso kann der Spalt zur Kühlung in verschiedenster und an sich bekannter Form genutzt werden. Wird z. B. eine Spiral- kühlung mit Kühlmitteleinleitung auf der einen Stirnseite (mit dem "kleineren" Radiuε) und Ableitung deε Kühlmittels auf der anderen Stirnseite verwendet, εo εtören zweckε Errei¬ chung eineε konεtanten Mahlεpaltes selbεt Temperaturdehnun¬ gen, die eine koniεche Deformation der Walze bewirken, nicht, εolange die Abweichung vom Zylinder deutlich kleiner alε die Durchbiegung deε Walzenmantelε ist. Der Walzenmantel musε lediglich linear εein.
Die geringere Wärmekapazität deε Walzenmantelε erweist sich regelungstechniεch als günstig.
Ein konεtanter Mahlεpalt iεt mit der erfindungsgemässen Walze bei unterεchiedlichen Betriebεpunkten, z. B. beim Anfahren möglich.
Eine bei Mahlwalzen (Glattwalzen) bisher übliche Bombierung kann entfallen.
Eine solche Walzenauεbildung ermöglicht variierbare Einstel¬ lungen bei nichtkonstanter Last aber auch bei konstanter, hoher Last.
Zwar ist es auch bekannt, elastiεche Zwiεchen- oder Deck- εchichten bei Walzen von Druckmaschinen einzuεetzen, diese sind jedoch nur für wesentlich geringere Kräfte und Drücke einsetzbar. Eine einfache Übertragung derartiger Lösungen z. B. auf Glattwalzen von Auεmahlpaεεagen eines Walzenstuhleε oder eineε Farbwalzwerkes ist nicht gegeben.
Die Erfindung soll nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel an Hand einer Zeichnung näher beschrieben werden. Die Zeich¬ nung zeigt eine erfindungsgemässe Walze in einer Prinzipdar¬ stellung. Eine Glattwalze 1 von einem Meter Länge für einen Walzenstuhl (Auεmahlpaεεage) beεteht auε einem Kern 2 in Form eines dick¬ wandigen Rohres aus üblichem Stahlguεs. Die Wandstärke iεt auεreichend für die Bearbeitung der Lagerεtummel 3. Die Ober¬ fläche iεt lediglich überdreht. Auf der Oberfläche εind im Abstand von ca. 100 mm handelsübliche Federelemente 4 auε Elastomer gleicher Federsteife angeordnet, die in Führungen 5 unter Beachtung ihrer Werkstoffeigenεchaften aufgenommen sind. Der Ausεendurchmeεεer der Federelemente 4 iεt εo ge¬ wählt, dass ein Spalt 8 von ca. 10 mm zwischen dem Kern 2 und einem Walzenmantel 6 auε Hartguss entsteht. Dieser Walzenman¬ tel 6 ist auf dem Auεεendurchmeεεer zylindriεch geεchliffen und innenεeitig wiederum nur überdreht .
Da bei einer Grenzbelastung von 50 N/mm Walzenlänge die Ex¬ zentrizität der Walze 1 weniger als 1 mm beträgt, kann der Spalt 8 auch biε auf eben dieεe Grosse verringert werden. Der Spalt 8 iεt εeitlich, d. h. an den Walzenεtirnseiten mit üb¬ lichen Dichtelementen 7 abgedichtet.
In einer abgewandelten Form können die Federlemente 4 auch rippenartig angeordnet sein, vorzugsweise in Form von unterbrochenen, vorgespannten Längsrippen, die z.B. aus Polyurethan beεtehen und auf den Kern 2 aufgeklebt oder gegossen werden. Aus den Enden der Walze 1 sind wiederum Dichtelemente 7 angeordnet . Die Anordnung unterbrochener Längsrippen gestattet neben der Drehmomentübertragung und günstigen Herεtellbarkeit auch einen optimalen Kühlmittel- kreiεlauf, εofern erforderlich.
Die erfindungsgemäεεe Walze 1, die nicht auf die dargelegte Ausführungεform begrenzt iεt, geεtattet bei vergleichsweise niedrigen Herstellungs- und Betriebεkoεten eine hohe Funktio¬ nalität, insbesondere einen über viele Betriebsεtunden kon¬ stanten Mahlspalt in Verbindung mit einer Kühlmöglichkeit. Die funktionellen Vorteile beim gleichmässigen Vermählen oder Zerkleinern von Mahlgut äusεern εich in einer längeren Be¬ triebsdauer und/oder höheren Variabilität der Betriebεparame- ter. Des weiteren iεt es z.B. bei Farbwalzwerken so möglich, für unterschiedliche Farbpigmente mit nur einem Walzentyp zu arbeiten.
Bezugszeichen
Walze
Kern
Lagerstummel
Federelement
Führung
Walzenmantel
Dichtelement
Spalt

Claims

Patentansprüche
1. Walze, insbesondere Mahlwalze, zum Ausgleich von Walzende¬ formationen und Durchbiegungen unter Verwendung an sich bekannter elastischer Elemente, wie Federelemente oder elastiεcher Schichten, dadurch gekennzeichnet, daεε die Walze (1) auε einem zylindriεchen Kern (2) und einem rohr- förmigen Walzenmantel (6) besteht, wobei zwischen dem Kern (2) und dem Walzenmantel elaεtische Elemente/Mittel ange¬ ordnet sind und somit ein Spalt (8) zwischen dem Kern (2) und dem Walzenmantel (6) gebildet ist.
2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daεε die elaεtischen Elemente in Form von mindestenε einer Schicht oder als voneinander beabstandete, ringförmige Federele¬ mente (4) angeordnet sind.
3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dasε die Federelemente (4) aus Metall oder Elastomeren sind.
4. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daεε elastische Elemente mit gleicher und/oder unter¬ schiedlicher Federsteife angeordnet sind.
5. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasε der Spalt (8) mindeεtens die Grosse der maximalen Durchbiegung des Walzenkernε aufweiεt.
6. Walze nach Anεpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daεs der Walzenmantel (6) zylindrisch oder konisch iεt.
7. Walze nach Anεpruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daεε die elaεtischen Elemente als unterbrochene bzw. durchbrochene Schicht angeordnet εind.
8. Walze nach Anεpruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daεε die voneinander beabstandeten Federelemente in Form von Längεrippen angeordnet εind.
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