WO2014180894A1 - Anordnung für eine walzenmühle - Google Patents

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WO2014180894A1
WO2014180894A1 PCT/EP2014/059322 EP2014059322W WO2014180894A1 WO 2014180894 A1 WO2014180894 A1 WO 2014180894A1 EP 2014059322 W EP2014059322 W EP 2014059322W WO 2014180894 A1 WO2014180894 A1 WO 2014180894A1
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roller
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rollers
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Iossif Grinbaum
Ahamed Bilal Asaf Ali
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Abb Technology Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/02—Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28—Details
    • B02C4/42—Driving mechanisms; Roller speed control

Definitions

  • the present invention relates to the field of roll mills, in particular of high-bed roll mills. It relates to an arrangement with a roller and a drive for a roller mill.
  • Roll mills are used for grinding materials, in particular ores, cement or other hard and brittle materials. They are particularly energy efficient compared to other mill types.
  • One of the two rollers 1 is displaceable orthogonal to the axial direction of the roller 1.
  • the other of the two rollers 1 is not displaceable in this direction.
  • This displaceable roller 1 is pressed by a spring system on the non-displaceable roller 1. Material is filled from above between the rollers 1, guided by the rotation of the rollers 1 down and crushed by the resulting between the rollers 1 wedge.
  • the rotation of the rollers 1 is usually carried out by separate drive.
  • Fig. 2 shows a roll mill with two indirect drives.
  • Each drive has a motor 91, which is connected by means of a propeller shaft 92 and a planetary gear 93 with the roller.
  • DE 4110643 describes a roller mill in which a roller is driven by a gearless electric motor.
  • a rotor of the electric motor is arranged coaxially around a Wel ⁇ le of the roller around and rotatably connected to this Wel ⁇ le.
  • a stator of the electric motor is externally koa ⁇ xial arranged around the rotor so that a radial air gap between the rotor and the stator is formed.
  • stator is attached to the corresponding bearings of the rollers. Due to the connection of the stator with the bearing of the roller, no relative movements occur between the rotor and the stator.
  • this has the disadvantage that the stator as part of the dynamic system, which system is coupled to the spring system, and therefore the weight of the dynamic system is increased collected ⁇ Lich.
  • Object of the present invention is to provide an arrangement for a roll mill which allows a reduction in the weight of the dynamic system.
  • the object of the invention is that the arrangement comprises a roller and a drive.
  • the drive comprises a rotor with poles and a stator with stator windings.
  • the rotor is rotatably connected to the roller.
  • the stator is arranged offset to the rotor in the axial direction so that an air gap in the axial direction of the roller results between the stator and the rotor.
  • the stator windings and the poles are arranged in a plane orthogonal to the axial Rich ⁇ tion of the roller on mutually facing sides of the stator and the rotor.
  • This arrangement of the drive may alternatively be referred to as transversal flux machine ⁇ net.
  • a first preferred embodiment relates to a Anord ⁇ tion with a drive, which drive has two axial air ⁇ column.
  • either the rotors or the stator can be laterally bordered by the respective other counterpart in the axial direction.
  • Figure 1 is a schematic representation of a radial
  • Figure 2 shows a roller mill with two geared
  • Figure 3 is a schematic representation of an axial
  • Figure 4 is a schematic representation of an axial
  • Figure 5 is a schematic representation of a radial
  • Figure 6 is a schematic representation of a radial
  • Figure 7 is a schematic representation of an axial
  • FIG. 8 is a schematic representation of an axial section of an inventive drive with two rotors
  • Figure 9 is a schematic representation of an axial
  • Figure 10 is a schematic representation of an axial
  • Figure 11 is a schematic representation of an axial
  • Section of a roll mill according to the invention with a drive with axial air gap and ei ⁇ nem drive with a radial air gap.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of an axial section of an arrangement according to the invention. There is one
  • Roller 1 rotatably connected to a shaft 2 and rotatably supported by two bearings 3 on both sides of the roller.
  • a disk-shaped rotor 4 is rotatably connected to the shaft 2.
  • a disc-shaped stator 5 is arranged offset in the axial direction so that between the rotor 4 and the stator 5 is an axial
  • Air gap is present.
  • FIG. 4 shows a detailed view of the drive.
  • a disk-shaped rotor frame 41 of the rotor 4 is rotatably connected to the shaft 2.
  • poles 42 are arranged and fixedly connected to the rotor frame 41.
  • a stator core 52 of the stator 5 has stator windings 53 and is fixedly positioned in the room via a stator frame 51.
  • the Stator windings 53 are disposed in grooves within the stator core 52.
  • the stator core 52 is arranged offset axially on the pole 42 having the side of the rotor frame 41 so that between the poles 42 and the stator core 52, an axial air gap is formed. In this way, radial relative movements between the rotor 4 and the stator 5 are possible regardless of the size of the air gap between the rotor 4 and the stator fifth
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an axial plan view of the stator core 52.
  • the stator windings 53 are arranged in an axial plane in the radial direction in the stator core 52.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of an axial plan view of the rotor 4.
  • the poles 42 are arranged concentrically in a circular manner with respect to the shaft 2 in the tangential direction.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of an axial section of another drive according to the invention.
  • the rotor frame 41 has poles 42 in the axial direction on both sides. In the axial direction are located on both sides of the rotor 4 depending on a stator 5, wherein the stator cores 52 are each arranged on the poles 42 facing side of the stators 5 so that two axial air gaps are formed on both sides of the rotor 4.
  • Fig. 8 shows a schematic representation of an axial section of another drive according to the invention.
  • two rotors 4 are arranged on the shaft 2.
  • the poles 42 are each arranged on a respective other rotor 4 facing sides.
  • a stator 5 is arranged between the two rotors 4, a stator 5 is arranged.
  • stator cores 52 with stator windings 53 are arranged on both sides of a stator frame 51 such that two axial air gaps are formed between the poles 42 of the rotors 4 and the stator cores 52 of the stator 5.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of an axial section of a roller mill according to the invention.
  • Two rollers 1 are each provided with a drive with an axial air connected gap.
  • the drives are arranged on personallylie ⁇ ing sides of the roller mill.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of an axial section of a roller mill according to the invention.
  • Two rollers 1 are each connected to a drive with an axial air ⁇ gap.
  • the drives are arranged on the same side of the roller mill.
  • FIG. 11 shows a schematic representation of an axial section of a roller mill according to the invention.
  • a roller 1 which is orthogonal ver ⁇ pushed to the axial direction of the roll is connected to a drive with an axial air gap.
  • the drives are arranged on the same side of the roller mill.
  • a drive can be provided on both sides of a roller.
  • the poles of the rotor can be formed either by permanent magnets or by electrical excitation.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung für eine Walzenmühle. Die Walzenmühle umfasst zwei gegeneinandergepresste, gegenläufig rotierende und in einem Rahmen drehbar gelagerte Walzen (1). Mindestens einer der Walzen (1) ist orthogonal zur axialen Richtung der Walzen (1) verschiebbar. Die Anordnung umfasst eine der Walzen (1) und einen Antrieb, welcher Antrieb einen drehfest mit der Walze (1) verbundenen Rotor (4) mit Polen (42) und einen Stator (5) mit Statorwicklungen (53) zur Erzeugung eines auf die Pole (42) wirkenden magnetischen Feldes umfasst. Der Stator (5) ist zum Rotor (4) in axialer Richtung der Walze (1) versetzt und die Statorwicklungen (53) und die Pole (42) sind in einer Ebene orthogonal zur axialen Richtung der Walze (1) angeordnet so, dass sich ein Luftspalt in axialer Richtung der Walze (1) zwischen dem Stator (5) und dem Rotor (4) ergibt.

Description

BESCHREIBUNG
Anordnung für eine Walzenmühle TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Walzenmühlen insbesondere von Gutbett-Walzenmühlen. Sie betrifft eine Anordnung mit einer Walze und einem Antrieb für eine Walzenmühle.
STAND DER TECHNIK
Walzenmühlen werden zum Mahlen von Materialien, insbeson- dere von Erzen, Zement oder anderen harten und spröden Materialien verwendet. Sie sind besonders energieeffizient im Vergleich zu anderen Mühlenarten.
Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, umfasst eine Wal¬ zenmühle zwei gegenläufig rotierende Walzen 1, welche bei- spielsweise horizontal in einem Rahmen drehbar gelagert sind. Eine der beiden Walzen 1 ist dabei orthogonal zur axialen Richtung der Walze 1 verschiebbar. Die andere der beiden Walzen 1 ist in dieser Richtung nicht verschiebbar. Dies verschiebbar Walze 1 wird durch ein Federsystem auf die nicht verschiebbare Walze 1 gedrückt. Material wird von oben zwischen die Walzen 1 gefüllt, durch die Rotation der Walzen 1 nach unten geführt und durch den zwischen den Walzen 1 entstehenden Keil zerkleinern. Die Rotation der Walzen 1 erfolgt üblicherweise über getrennte Antrieb.
Bei den bekannten Antrieben ist der Motor über mechanische Elemente mit der Walze indirekt verbunden. Fig. 2 zeigt eine Walzenmühle mit zwei indirekten Antrieben. Jeder Antrieb besitzt einen Motor 91, welcher mittels einer Kardanwelle 92 und einem Planetengetriebe 93 mit der Walze verbunden ist. DE 4110643 beschreibt eine Walzenmühle bei der eine Walze durch einen getriebelosen Elektromotor angetrieben wird. Dabei ist ein Rotor des Elektromotors koaxial um eine Wel¬ le der Walze herum angeordnet und drehfest mit dieser Wel¬ le verbunden. Ein Stator des Elektromotors ist aussen koa¬ xial um den Rotor herum angeordnet so, dass ein radialer Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator entsteht. Der Stator ist dabei an den entsprechenden Lagerungen der Walzen befestigt. Durch die Verbindung des Stators mit der Lagerung der Walze treten keine Relativbewegungen zwischen dem Rotor und dem Stator auf. Dies hat jedoch den Nachteil, dass der Stator so zum dem dynamischen System gehört, welches System mit dem Federsystem gekoppelt ist, und daher wird das Gewicht des dynamischen Systems erheb¬ lich erhöht. Daraus folgen zusätzliche dynamische Belas¬ tungen, welche weitere Verstärkungen des Systems nötig ma¬ chen .
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung für eine Walzenmühle anzugeben welche eine Verminderung des Gewichtes des dynamischen Systems ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Anordnung für eine Walzenmühle mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Be¬ vorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gegenstand der Erfindung ist es, dass die Anordnung eine Walze und einen Antrieb umfasst. Der Antrieb umfasst einen Rotor mit Polen und einen Stator mit Statorwicklungen. Der Rotor ist drehfest mit der Walze verbunden. Der Stator ist zum Rotor in axialer Richtung versetzt angeordnet so, dass sich ein Luftspalt in axialer Richtung der Walze zwischen dem Stator und dem Rotor ergibt. Die Statorwicklungen und die Pole sind in einer Ebene orthogonal zur axialen Rich¬ tung der Walze auf einander zugewandten Seiten des Stators und des Rotors angeordnet. Diese Anordnung des Antriebs kann alternativ auch als Transversalflussmaschine bezeich¬ net werden. Dies hat den Effekt, dass das eine Bewegung orthogonal zur axialen Richtung der Walze keinen Einfluss auf den axialen Luftspalt zwischen Rotor und Stator hat. Eine erste bevorzugte Ausführungsform betrifft eine Anord¬ nung mit einem Antrieb, welcher Antrieb zwei axiale Luft¬ spalte aufweist. Dabei kann wahlweise der Rotoren oder der Stator vom jeweils anderen Gegenstück in axialer Richtung seitlich eingefasst sein. Dadurch wird eine kompaktere Bauform und ein höheres übertragbares Dose und Moment er¬ möglicht .
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines radialen
Schnitt einer Walzenmühle aus dem Stand der Technik;
Figur 2 eine Walzenmühle mit zwei getriebebehafteten
Antrieben aus dem Stand der Technik;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines axialen
Schnittes einer erfindungsgemässen Anordnung mit einer Walze und einem Antrieb;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines axialen
Schnittes eines erfindungsgemässen Antriebs;
Figur 5 eine schematische Darstellung einer radiale
Draufsicht einer erfindungsgemässen Stators;
Figur 6 eine schematische Darstellung einer radiale
Draufsicht einer erfindungsgemässen Rotors;
Figur 7 eine schematische Darstellung eines axialen
Schnittes eines erfindungsgemässen Antriebs mit zwei Statoren; Figur 8 eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes eines erfindungsgemässen Antriebs mit zwei Rotoren;
Figur 9 eine schematische Darstellung eines axialen
Schnittes einer erfindungsgemässen Walzenmühle mit gegenüberliegenden Antrieben;
Figur 10 eine schematische Darstellung eines axialen
Schnittes einer erfindungsgemässen Walzenmühle mit Antrieben auf der gleichen Seite bezogen auf die axialer Richtung der Walzen; und
Figur 11 einen schematische Darstellung eines axialen
Schnitt einer erfindungsgemässen Walzenmühle mit einem Antrieb mit axialem Luftspalt und ei¬ nem Antrieb mit radialen Luftspalt.
Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst . Grundsätzlich sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes eine erfindungsgemäßen Anordnung. Dabei ist eine
Walze 1 drehfest mit einer Welle 2 verbunden und durch zwei Lager 3 an beiden Seiten der Walze drehbar gelagert.
An einem Ende der Welle 2 ist ein scheibenförmiger Rotor 4 drehfest mit der Welle 2 verbunden. Ein scheibenförmiger Stator 5 ist in axialer Richtung versetzt angeordnet so, dass zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 5 ein axialer
Luftspalt vorhanden ist.
Fig. 4 zeigt eine detaillierte Ansicht des Antriebs. Ein scheibenförmiger Rotorrahmen 41 des Rotors 4 ist drehfest mit der Welle 2 verbunden. Auf der der Walze abgewandten Kreisfläche des Rotorrahmens 41 sind Pole 42 angeordnet und fest mit dem Rotorrahmen 41 verbunden. Ein Statorkern 52 des Stators 5 weist Statorwicklungen 53 auf und ist über einen Statorrahmen 51 fest im Raum positioniert. Die Statorwicklungen 53 sind in Nuten innerhalb des Statorkerns 52 angeordnet. Dabei ist der Statorkern 52 axial versetzt an der die Pole 42 aufweisenden Seite des Rotorrahmen 41 angeordnet so, dass zwischen den Polen 42 und dem Statorkern 52 ein axialer Luftspalt ausbildet ist. Auf diese Weise sind radialen Relativbewegungen zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 5 möglich unabhängig von der Größe des Luftspalt zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 5.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer axialen Draufsicht des Statorkerns 52. Die Statorwicklungen 53 sind in einer axialen Ebene in radialen Richtung im Statorkern 52 angeordnet.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer axialen Draufsicht des Rotors 4. Die Pole 42 sind kreisförmig kon- zentrisch zur Welle 2 in tangentialer Richtung angeordnet.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes eines weiteren erfindungsgemäßen Antriebs. Der Rotorrahmen 41 weist in axialer Richtung auf beiden Seiten Pole 42 auf. In axialer Richtung befinden sich auf beiden Seiten des Rotors 4 je ein Stator 5, wobei die Statorkerne 52 jeweils auf der den Polen 42 zugewandten Seite der Statoren 5 angeordnet sind so, dass zwei axiale Luftspalte zu beiden Seiten des Rotors 4 ausbildet sind.
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes eines weiteren erfindungsgemäßen Antriebs. In axialer Richtung versetzt sind zwei Rotoren 4 auf der Welle 2 angeordnet. Die Pole 42 sind jeweils auf einer dem jeweils anderen Rotor 4 zugewandten Seiten angeordnet. Zwischen den beiden Rotoren 4 ist ein Stator 5 angeordnet. In axialer Richtung sind auf beiden Seiten eines Statorrahmens 51 jeweils Statorkerne 52 mit Statorwicklungen 53 angeordnet so, dass zwei axiale Luftspalte zwischen den Polen 42 der Rotoren 4 und den Statorkernen 52 des Stators 5 ausbildet sind.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes einer erfindungsgemäßen Walzenmühle. Zwei Walzen 1 sind mit jeweils einem Antrieb mit einem axialen Luft- spalt verbunden. Dabei sind die Antriebe auf gegenüberlie¬ genden Seiten der Walzenmühle angeordnet.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes einer erfindungsgemäßen Walzenmühle. Zwei Walzen 1 sind mit jeweils einem Antrieb mit einem axialen Luft¬ spalt verbunden. Dabei sind die Antriebe auf der gleichen Seite der Walzenmühle angeordnet.
Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes einer erfindungsgemäßen Walzenmühle. Eine Walze 1, welche orthogonal zur axialen Richtung der Walze ver¬ schiebbar ist, ist mit einem Antrieb mit einem axialen Luftspalt verbunden. Eine andere Walze 1, welche orthogo¬ nal zur axialen Richtung der Walze nicht verschiebbar ist, ist mit einem Antrieb mit einem radialen Luftspalt verbun¬ den. Dabei sind die Antriebe auf der gleichen Seite der Walzenmühle angeordnet.
Alternative können die beiden Antriebe aber auch auf ge¬ genüberliegenden Enden der Walzenmühle angeordnet sein. Generell ist es möglich das auf beiden Seiten einer Walze ein Antrieb vorgesehen sein kann. Die Pole des Rotors können entweder durch Permanentmagneten oder durch elektrische Erregung gebildet werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Walze
2 Welle
3 Lager
4 Rotor
41 Rotorrahmen
42 Pole
5 Stator
51 Statorrahmen
52 Statorkern
53 Statorwicklungen
90 Motor
91 Kardanwelle
92 Planetengetriebe

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung für eine Walzenmühle, welche Walzenmühle zwei gegeneinandergepresste, gegenläufig rotierende und in einem Rahmen drehbar gelagerte Walzen (1) um- fasst, wobei mindestens eine der Walzen (1) orthogonal zur axialen Richtung der Walzen (1) verschiebbar ist, und wobei die Anordnung eine der Walzen (1) und einen Antrieb umfasst, welcher Antrieb einen drehfest mit der Walze (1) verbundenen Rotor (4) mit Polen (42) und einen Stator (5) mit Statorwicklungen (53) zur Erzeugung eines auf die Pole (42) wirkenden magnetischen Feldes umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Sta¬ tor (5) zum Rotor (4) in axialer Richtung der Walze (1) versetzt ist und die Statorwicklungen (53) und die Pole (42) in einer Ebene orthogonal zur axialen Richtung der Walze (1) angeordnet sind so, dass sich ein Luftspalt in axialer Richtung der Walze (1) zwischen dem Stator (5) und dem Rotor (4) ergibt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Walze (1) der Anordnung orthogonal zur axialen Richtung der Walzen (1) verschiebbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen weiteren Stator (5) mit einem weiteren Statorrahmen (51), einem weiteren Statorkern (52) und weiteren Statorwicklungen (53), wobei der Rotor (4) in axialer Richtung der Walze (1) auf beiden Seiten Pole (42) aufweist und die Statoren (5) in axialer Richtung der Walze auf beiden Seiten des Rotors angeordnet sind so, dass die Pole (42) den Statorkernen (52) zugewandt sind und sich zwei axiale Luftspalte in axialer Rich¬ tung der Walze (1) zwischen den Statoren (5) und dem Rotor (4) ergeben.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen weiteren Rotor (4) mit Polen (42) und einen weiteren Statorkern (52) mit weiteren Statorwicklungen (53), wobei die Pole (42) der Rotoren (4) auf sich zugewand¬ ten Seiten der Rotoren (4) angeordnet sind und wobei der Stator (5) zwischen den beiden Rotoren (4) angeordnet ist und an beiden, den Polen (42) zugewandten Seiten des Stators (5) Statorkerne (52) mit Stator¬ wicklungen (53) aufweist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Anordnung mehrere, auf der Walze (1) in axialer Richtung der Walze (1) versetzt angeordnete Antriebe um- fasst .
6. Walzenmühle umfassend zwei gegeneinandergepresste, ge¬ genläufig rotierende und in einem Rahmen drehbar gela¬ gerte Walzen (1), wobei mindestens eine der Walzen (1) orthogonal zur axialen Richtung der Walzen (1) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Walzen (1) in einer Anordnung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst ist.
7. Walzenmühle nach Anspruch 6, wobei die Walze der An¬ ordnung orthogonal zur axialen Richtung der Walze (1) verschiebbar ist.
8. Walzenmühle nach Anspruch 6, wobei beide Walzen (1) in einer Anordnung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst sind.
9. Walzenmühle nach Anspruch 8, wobei die Antriebe an ge¬ genüberliegenden Enden der Walzen (1) angeordnet sind.
10. Walzenmühle nach Anspruch 8, wobei die Antriebe an be¬ nachbarten Enden der Walzen (1) angeordnet sind.
11. Walzenmühle nach Anspruch 7, wobei die nicht ver¬ schiebbare Walze (1) einen drehfest mit der verschieb¬ baren Walze (1) verbundenen Rotor (4) mit Polen (42) und einen Stator (5) mit Statorwicklungen (52) zur Erzeugung eines auf die Pole (42) wirkenden magnetischen Feldes, welcher Stator (5) koaxial innen oder aussen um den Rotor (4) herum angeordnet ist so, dass sich ein Luftspalt in radialer Richtung der Walze (1) zwischen dem Stator (5) und dem Rotor (4) ergibt.
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