WO2009076781A1 - Walzenstuhl mit besonderem verhältnis von mahlwalzendurchmesser zur mahlspaltlänge - Google Patents

Walzenstuhl mit besonderem verhältnis von mahlwalzendurchmesser zur mahlspaltlänge Download PDF

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WO2009076781A1
WO2009076781A1 PCT/CH2008/000469 CH2008000469W WO2009076781A1 WO 2009076781 A1 WO2009076781 A1 WO 2009076781A1 CH 2008000469 W CH2008000469 W CH 2008000469W WO 2009076781 A1 WO2009076781 A1 WO 2009076781A1
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grinding
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Daniel Rickenbach
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Bühler AG
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    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/02—Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers
    • B02C4/06—Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers specially adapted for milling grain
    • 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
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28—Details
    • B02C4/42—Driving mechanisms; Roller speed control

Definitions

  • the invention relates to a roller mill for the comminution of regrind, in particular of cereals.
  • a roller mill has a first grinding roller and a second grinding roller, each of which is rotatably mounted and arranged with respect to one another such that a grinding gap exists between the surfaces of the first and second grinding rollers.
  • the two grinding rollers are usually driven in such a way that they rotate in opposite directions and move in the gap, the respective surface of the two grinding rollers from top to bottom. This favors the intake behavior of ground material in the grinding gap.
  • the drive of the two grinding rollers is usually ensured that there is a speed difference, the so-called. "Differential" between the web speeds on the roll circumference of the rotating rollers. As a result, not only compressive forces (compressive forces) but also shear forces are introduced into the regrind drawn into the refining gap. Only then an effective crushing of the ground material is guaranteed.
  • a mill system usually contains several comminution units in the form of roller mills and several fractionating units in which the ground material comminuted in a roller mill is sorted into particle size fractions using sieves and air streams. These fractions are then collected as a milled product or slotted once or more times through a comminution unit and a fractionator.
  • the gap is controlled or regulated during mill operation.
  • a fixed gap width is set, or the force with which the two rolls are adjusted in the gap. is pressed, is set. This adjustment of the gap takes place depending on the grinding results for the respective roll mill.
  • the two rollers are pressed against each other during operation, wherein the axes of rotation of the two grinding rollers are arranged parallel to each other.
  • a force e.g., line pressing two grinding rollers together and / or gravitational force on a grinding roller
  • grinding rollers do not behave as ideal rigid bodies, but as real elastically deformable bodies, resulting in a deflection of the two grinding rollers due to the line pressure between the grinding rollers or due to the gravitational force acting on the grinding rollers. This results in the grinding gap between the two rolls along the grinding gap to uneven pressing force and gap widths and thus to unevenly massive grinding results.
  • the permanent deformation of the grinding rollers leads to additional energy losses due to internal deformation work inside the grinding rollers.
  • cambered rolls A well-known measure for compensating for such a roll deflection or for compensating a non-uniform line pressure due to roll deflection in rolling mills or roll mills is cambered rolls.
  • the diameter increases from the two axial roll ends to the axially central point along the roll.
  • the production of cambered rolls is complicated and expensive.
  • the necessary crowning depends not only on the roll geometry, but also on the operating and wear state of the rolls.
  • the invention is therefore based on the object to avoid these disadvantages and to provide a simple roller mill for the comminution of ground material.
  • This object is achieved according to claim 1, characterized in that in a roll mill for comminuting grain with a first cylindrical grinding roller with diameter D1, a second cylindrical grinding roller with a diameter D2 and a Grinding gap of length L between the surfaces of the first and second grinding rolls, the ratio (D1 + D2) / 2L between the average of the diameters D1 and D2 of the two grinding rolls and the length L of the grinding gap is in the range of 0.25 to 2.
  • the single drawing shows a basic arrangement.
  • rolls with diameters D in the range from 250 mm to 1000 mm, in particular from 300 mm to 500 mm, and with effective grinding gap lengths L in the range from 400 mm to 800 mm.
  • the ratio (D1 + D2) / 2L between the mean value of the diameters D1 and D2 of the two grinding rolls and the length L of the grinding gap is in the range of 0.5 to 2.
  • Such grinding rollers are particularly rigid and have virtually no deflection.
  • the present invention compensates for reduction in roll length by increasing the roll diameter. It is preferable to use rolls with diameters D in the range of 500 mm to 1000 mm and with effective grinding gap lengths L in the range of 400 mm to 800 mm.
  • the first grinding roller and the second grinding roller each have their own roller drive, wherein the roller drives are coupled together.
  • the coupling of the drives can be used to save drive energy.
  • the first roller and / or the second roller have an electric drive (electric motor).
  • at least one of the rollers for the respective drive uses a frequency converter.
  • at least one of the variable speed rollers can be driven. If both rollers have an electric drive, they can be electrically coupled together or mechanically coupled. The electrical coupling can be done via a DC link. As a result, the utilization of the electrical drive energy introduced into the roller mill can be improved.
  • the drive unit is arranged at least one grinding roller inside this grinding roller.
  • the first grinding roller and / or the second grinding roller has a radially inner roller base body, on the radially outer a roller wear sheath is pushed.
  • the grinding gap and / or the temperature of the rollers are adjustable. This gives even more flexibility in the setting of the roll mill.
  • the two rolls may be smooth rolls of a milling pass or corrugating rolls of a shot passage.
  • the invention according to claim 1 not only allows a structural simplification of the inventive roller mill, because due to the large diameter / length ratio practically no rolling deflection occurs and thus no elaborate crowning is necessary, but also a significant increase in throughput, since the acute-angled Gusset area has more favorable regrind collection properties.

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Walzenstuhl zur Zerkleinerung von Getreide, mit einer ersten zylinderförmigen Mahlwalze mit Durchmesser D1, einer zweiten zylinderförmigen Mahlwalze mit Durchmesser D2 und einem Mahlspalt der Länge L zwischen den Oberflächen der ersten und der zweiten Mahlwalze. Erfindungsgemäss liegt das Verhältnis (D1+D2)/2L zwischen dem Mittelwert der Durchmesser D1 und D2 der beiden Mahlwalzen und der Länge L des Mahlspalts im Bereich von 0,25 bis 2.

Description

WALZENSTUHL MIT BESONDEREM VERHÄLTNIS VON MAHLWALZENDURCHMESSER ZUR MAHLSPALTLÄNGE
Die Erfindung bezieht sich auf einen Walzenstuhl zur Zerkleinerung von Mahlgut, insbesondere von Getreide. Ein solcher Walzenstuhl weist eine erste Mahlwalze und eine zweite Mahlwalze auf, die jeweils drehbar gelagert sind und zueinander derart angeordnet sind, dass zwischen den Oberflächen der ersten und der zweiten Mahlwalze ein Mahlspalt vorliegt.
Die beiden Mahlwalzen werden in der Regel derart angetrieben, dass sie gegenläufig rotieren und sich im Spalt die jeweilige Oberfläche der beiden Mahlwalzen von oben nach unten bewegt. Dies begünstigt das Einzugsverhalten von Mahlgut in den Mahlspalt.
Ausserdem wird beim Antrieb der beiden Mahlwalzen üblicherweise dafür gesorgt, das zwischen den Bahngeschwindigkeiten am Walzenumfang der rotierenden Walzen eine Geschwindigkeitsdifferenz, das sog. "Differential" besteht. Dadurch werden in das in den Mahlspalt eingezogene Mahlgut nicht nur Kompressionskräfte (Druckkräfte), sondern auch Scherkräfte eingetragen. Erst dadurch wird eine wirkungsvolle Zerkleinerung des Mahlguts gewährleistet.
Eine Mühlenanlage enthält in der Regel mehrere Zerkleinerungseinheiten in Form von Walzenstühlen sowie mehrere Fraktioniereinheiten, in denen das in einem Walzenstuhl zerkleinerte Mahlgut unter Verwendung von Sieben und Luftströmen nach Partikelgrös- sen-Fraktionen sortiert wird. Diese Fraktionen werden dann als Mahlprodukt gesammelt oder erneut einmal oder mehrmals über eine Zerkleinerungseinheit sowie eine Fraktioniereinheit geschleust.
Typischerweise wird bei den Zerkleinerungseinheiten in Form von Walzenstühlen der Spalt während des Mühlenbetriebs gesteuert oder geregelt. Dabei wird entweder eine fixierte Spaltweite eingestellt, oder die Kraft, mit der die beiden Walzen im Spalt anei- nandergedrückt werden, wird eingestellt. Diese Einstellung des Spaltes erfolgt in Abhängigkeit von den Mahlergebnissen nach dem jeweiligen Walzenstuhl.
Die beiden Walzen werden im Betrieb aneinandergepresst, wobei die Drehachsen der beiden Mahlwalzen parallel zueinander angeordnet sind. Wenn die beiden Mahlwalzen, rein theoretisch, ideale Starrkörper wären, d.h. einen unendlich grossen E-Modul hätten, gäbe es aufgrund einer Krafteinwirkung (z.B. Linienpressung zweier Mahlwalzen aneinander und/oder Schwerkrafteinwirkung auf eine Mahlwalze) orthogonal zur Walzen-Drehachse keinerlei Durchbiegung der Mahlwalzen. In der Praxis verhalten sich aber Mahlwalzen nicht als ideale Starrkörper, sondern als reale elastisch verformbare Körper, wodurch sich aufgrund der Linienpressung zwischen den Mahlwalzen oder aufgrund der Schwerkrafteinwirkung auf die Mahlwalzen eine Durchbiegung der beiden Mahlwalzen ergibt. Dies führt im Mahlspalt zwischen den beiden Walzen entlang des Mahlspalts zu ungleichmässigen Presskraft- und Spaltweiten und somit zu ungleich- massigen Mahlergebnissen. Ausserdem führt die ständige Verformung der Mahlwalzen zu zusätzlichen Energieverlusten durch innere Verformungsarbeit im Innern der Mahlwalzen.
Eine seit langem bekannte Massnahme zum Ausgleich einer derartigen Walzendurchbiegung bzw. zurVergleichmässigung einer ungleichmässigen Linienpressung aufgrund der Walzendurchbiegung bei Walzwerken bzw. Walzenstühlen sind bombierte Walzen. Bei einer solchen bombierten Walze nimmt der Durchmesser von den beiden axialen Walzenenden zur axial mittigen Stelle entlang der Walze zu. Die Herstellung bombierter Walzen ist kompliziert und kostspielig. Ausserdem hängt die notwendige Bombierung nicht nur von der Walzengeometrie, sondern auch vom Betriebs- und Verschleisszu- stand der Walzen ab.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und einen möglichst einfachen Walzenstuhl für die Zerkleinerung von Mahlgut bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäss Anspruch 1 dadurch gelöst, dass bei einem Walzenstuhl zur Zerkleinerung von Getreide mit einer ersten zylinderförmigen Mahlwalze mit Durchmesser D1 , einer zweiten zylinderförmigen Mahlwalze mit Durchmesser D2 und einem Mahlspalt der Länge L zwischen den Oberflächen der ersten und der zweiten Mahlwalze das Verhältnis (D1+D2)/2L zwischen dem Mittelwert der Durchmesser D1 und D2 der beiden Mahlwalzen und der Länge L des Mahlspalts im Bereich von 0,25 bis 2 liegt.
Die einzige Zeichnung zeigt eine prinzipielle Anordnung.
Mit diesen Walzenabmessungen ergeben sich für Mahlwalzen aus Metallguss, insbesondere Stahlguss, bei den für die Zerkleinerung von Getreide erforderlichen Druck- und Scherkräften im Mahlspalt vernachlässigbare Durchbiegungen, so dass bombie- rungsfreie Walzen verwendet werden können. Dies ermöglicht nicht nur Einsparungen bei den Herstellungskosten, sondern auch bei den Betriebskosten, da unabhängig vom Abnutzungsgrad der Mahlwalzen während der gesamten Lebensdauer auf eine Bombierung verzichtet werden kann.
Zweckmässigerweise verwendet man Walzen mit Durchmessern D im Bereich von 250 mm bis 1000 mm, insbesondere von 300 mm bis 500 mm, und mit wirksamen Mahlspalt-Längen L im Bereich von 400 mm bis 800 mm.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Verhältnis (D1+D2)/2L zwischen dem Mittelwert der Durchmesser D1 und D2 der beiden Mahlwalzen und der Länge L des Mahlspalts im Bereich von 0,5 bis 2 liegt. Solche Mahlwalzen sind besonders starr und haben praktisch keine Durchbiegung.
Solange die Umfangsgeschwindigkeiten der Mahlwalzen eine Obergrenze nicht überschreiten, bei der durch Luftstau und Luftverwirbelung über dem Mahlspalt das einzuziehende Mahlgut zu schweben und abzuheben beginnt (floating) und eine weitere Steigerung des Einzugsverhaltens und Durchsatzes durch weitere Drehzahlsteigerung noch möglich ist, verhält sich der Durchsatz etwa proportional zur Drehzahl, zum Durchmesser und zur Länge der Mahlwalzen. Ausgehend von den herkömmlichen Mahlwalzen aus Metallguss, kompensiert die vorliegende Erfindung eine Verringerung der Walzenlänge durch eine Erhöhung des Walzendurchmessers. Vorzugsweise verwendet man Walzen mit Durchmessern D im Bereich von 500 mm bis 1000 mm und mit wirksamen Mahlspalt-Längen L im Bereich von 400 mm bis 800 mm.
Bei einem Walzenstuhl im Vakuum hätte dies bei gegebener Walzendrehzahl keinen Einfluss auf den Durchsatz. Da man aber praktisch immer in Luft, Stickstoff oder ggf. einem anderen Gasgemisch arbeitet, ist das durch Luftstau und Luftverwirbel ung über dem Mahlspalt begrenzte Einzugsverhalten und seine Abhängigkeit von der Walzengeometrie relevant, wenn man den Durchsatz deutlich steigern will. Ein spitzwinkliger Zwickelbereich, was grossen Walzendurchmessern entspricht, hat in Luft bei gleichen Walzen-Umfangsgeschwindigkeiten ein besseres Einzugsverhalten als ein stumpfwinkliger Zwickel bereich, was kleinen Walzendurchmessern entspricht.
Vorzugsweise besitzen die erste Mahlwalze und die zweite Mahlwalze jeweils einen eigenen Walzen-Antrieb, wobei die Walzen-Antriebe miteinander gekoppelt sind.
Die Kopplung der Antriebe kann zur Einsparung von Antriebsenergie genutzt werden.
Zweckmässigerweise besitzen die erste Walze und/oder die zweite Walze einen elektrischen Antrieb (Elektromotor). Vorzugsweise verwendet man bei mindestens einer der Walzen für den jeweiligen Antrieb einen Frequenzumformer. Dadurch kann mindestens eine der Walzen mit variabler Drehzahl angetrieben werden. Wenn beide Walzen einen elektrischen Antrieb aufweisen, können diese miteinander elektrisch gekoppelt oder mechanisch gekoppelt sein. Die elektrische Kopplung kann über einen Zwischenkreis erfolgen. Dadurch lässt sich die Ausnutzung der in den Walzenstuhl eingetragenen e- lektrischen Antriebsenergie verbessern.
Bei einer besonders kompakten Anordnung ist die Antriebseinheit mindestens einer Mahlwalze im Innern dieser Mahlwalze angeordnet.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung besitzt die erste Mahlwalze und/oder die zweite Mahlwalze einen radial innen liegenden Walzen-Grundkörper, auf den radial aussen ein Walzen-Verschleissmantel aufgeschoben ist. Zweckmässigerweise sind der Mahlspalt und/oder die Temperatur der Walzen einstellbar. Dadurch erhält man noch mehr Flexibilität bei der Einstellung des Walzenstuhls.
Bei den beiden Walzen kann es sich um Glattwalzen einer Ausmahlpassage oder um Riffelwalzen einer Schrotpassage handeln.
Die Erfindung gemäss Anspruch 1 ermöglicht nicht nur eine bautechnische Vereinfachung des erfindungsgemässen Walzenstuhls, da aufgrund des grossen Durchmesser/Länge-Verhältnisses praktische keine Walzen-Durchbiegung entsteht und somit auch keine aufwändige Bombierung nötig ist, sondern auch eine markante Steigerung des Durchsatzes, da der spitzwinklige Zwickel bereich günstigere Mahlgut- Einzugseigenschaften hat.

Claims

Patentansprüche
1. Walzenstuhl zur Zerkleinerung von Getreide, mit einer ersten zylinderförmigen Mahlwalze mit Durchmesser D1, einer zweiten zylinderförmigen Mahlwalze mit Durchmesser D2 und einem Mahlspalt der Länge L zwischen den Oberflächen der ersten und der zweiten Mahlwalze, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (D1+D2)/2L zwischen dem Mittelwert der Durchmesser D1 und D2 der beiden Mahlwalzen und der Länge L des Mahlspalts im Bereich von 0,25 bis 2 liegt.
2. Walzenstuhl nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mahlwalze und die zweite Mahlwalze jeweils einen Walzen-Antrieb aufweisen, wobei die Walzen-Antriebe miteinander gekoppelt sind.
3. Walzenstuhl nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Walze einen elektrischen Antrieb aufweist.
4. Walzenstuhl nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Walze einen elektrischen Antrieb aufweist.
5. Walzenstuhl nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen-Antriebe miteinander elektrisch gekoppelt sind.
6. Walzenstuhl nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen-Antriebe miteinander mechanisch gekoppelt sind.
7. Walzenstuhl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit mindestens einer Mahlwalze im Innern dieser Mahlwalze angeordnet ist.
8. Walzenstuhl nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mahlwalze und/oder die zweite Mahlwalze einen radial innen liegenden Walzen-Grundkörper aufweist, auf den radial aussen ein Walzen- Verschleissmantel aufgeschoben ist.
9. Walzenstuhl nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlspalt einstellbar ist.
10. Walzenstuhl nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Walzen einstellbar ist.
11. Walzenstuhl nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Walzen Glattwalzen sind.
12. Walzenstuhl nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Walzen Riffelwalzen sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3127614B1 (de) 2015-08-05 2018-04-18 Ing. Stefan Kastenmüller GmbH Walzenstuhl mit schneiden-schneiden-betriebsart und rücken-rücken-betriebsart

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FR1076952A (fr) * 1952-01-21 1954-11-03 Gebru Der Bu Hler Perfectionnements apportés aux commandes électriques pour des moulins à quatre cylindres accouplés
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