WO2015000723A2 - Maschinenschnittstelle, antrieb und vertikalmühle - Google Patents

Maschinenschnittstelle, antrieb und vertikalmühle Download PDF

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Franz Schmeink
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    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
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    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/006—Ring or disc drive gear arrangement
    • 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
    • B02C15/007—Mills with rollers pressed against a rotary horizontal disc
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/18—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy
    • B02C23/24—Passing gas through crushing or disintegrating zone

Definitions

  • the invention relates to a machine interface between a grinding bowl of a vertical mill and a drive of the grinding bowl, a drive and a vertical mill.
  • Fig. 1 is a whale zenmühle with a rotating about the vertical axis meal ⁇ bowl 7 and then grinding rollers rolling 4. The drive of the grinding table via a gear 9. Such mills, which inter alia used in cement production, referred to as vertical mills.
  • a hot gas generator is used in cement production during the grinding process.
  • a temperature of 80 ° C to 130 ° C is reached in the grinding chamber.
  • the oil coolers used for cooling the drive ie for cooling the gears and the bearings, must be made larger than would be necessary without heated grinding space. It is an object of the present invention to provide an improved machine interface between a grinding table of a Ver ⁇ tikalmühle and len formatzustel- a drive of the grinding table, and a drive and a vertical mill.
  • the machine interface according to the invention is located between a grinding bowl of a vertical mill and an on ⁇ operation of the grinding bowl.
  • the machine interface is designed so that the grinding bowl and the drive are thermally decoupled ⁇ mix. Compared with conventional machine interfaces in vertical mills, a heat flow directed from the grinding bowl to the drive is thereby substantially reduced.
  • ⁇ temperature difference.
  • a reduction of this heat flow is by a reductive ⁇ tion of the thermal conductivity ⁇ and / or the area A of Ma ⁇ schin interface achievable.
  • the present machine interface is a particularly cost-effective and robust solution, since it is mechanically very simple.
  • the oil cooler of vertical mills can be designed smaller than before. A rough estimate has shown a possible cost saving of about 25% compared to conventional mills. This also leads to lower follow-up costs for the plant operator, eg a saving of electricity costs by the smaller oil supply system.
  • a material which is thermally insulating against metal is arranged between the grinding bowl and the drive. Additionally or alternatively, a contact surface between the grinding bowl and the drive can be designed as small as possible for a given carrying capacity.
  • a thermal insulation layer is thus arranged.
  • Preferred heat-insulating materials meet the requirements of mechanical strength (Tragfä ⁇ ability, shear strength, etc.) on the machine interface and have a low compared to metal bathleitfä ⁇ ability.
  • Preferred heat-insulating materials have a thermal conductivity ⁇ ⁇ 1 W / (mK), more preferably ⁇ ⁇ 0.5 W / (mK).
  • Suitable materials include ceramic or plastic in the form of discs or coating. The greater the thickness d of the insulating material, the greater its insulating effect, and thus the reduction of the heat flow.
  • the bearing surface is reduced as much as mög ⁇ Lich. Proportional to the reduction of the contact surface, the heat flow through the machine interface is reduced.
  • a preferred embodiment of the invention is a drive, in particular a transmission, with a suitable flange for connecting a grinding bowl, wherein the flange is designed as a machine interface as described above.
  • a further preferred development of the invention is a vertical mill with a machine interface as described above.
  • Fig. 1 is a first sectional view of a vertical mill
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the machine interface
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the machine Thomasstel ⁇ le
  • Fig. 5 is a further sectional view of a vertical mill
  • Fig. 1 shows a section of a vertical mill 3 with a rotatable grinding bowl 2 and a drive 4 of Mahlschüs- sei 2, which causes the rotation of the grinding bowl 2.
  • the Ver ⁇ tikalmühle 3 includes a machine interface.
  • the drive 4 has a drive on its vertically upper side. flange 40, which is suitable for connecting the grinding bowl 2.
  • the vertically upwardly directed side of the drive flange 40 forms a contact surface 7, on which the grinding bowl 2 rests on the drive 4.
  • the contact surface 7 of grinding bowl 2 and drive flange 40 thus forms ⁇ with the said machine interface.
  • the grinding bowl 2 is arranged in a grinding chamber 9, wel ⁇ cher is limited by a housing 8. By heating the grinding chamber 9, a heat flow 10 is produced, which flows from the grinding bowl 2 via the machine interface 1 to the drive 4.
  • Maschi ⁇ nenschnittstelle 1 is now configured such that the directed from the meal ⁇ bowl 2 to the drive 4 lent heat flow 10 essential is hindered.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the invention.
  • a heat-insulating layer 5 for example in the form of a mat, a disc or a coating, is arranged on the machine interface 1 between the grinding bowl 2 and the drive 4.
  • the grinding bowl 2 and the grinding bowl 2 tra ⁇ ing part of the drive 4 are usually made of a metal such as steel with a thermal conductivity ⁇ in the range of about 15 to 60 W / (mK).
  • the heat-insulating layer 5 against DA consists of a material which both the require ⁇ extensions (to the mechanical load-bearing capacity,
  • Shear strength, etc. meets as well as having a relatively low thermal conductivity.
  • a suitable material is e.g. Durobest from the manufacturer AGK Hoch intricateswerktechnik GmbH, Dortmund (DE).
  • the material series Durobest 110-280 comprises hard papers and hard tissues with a thermal conductivity ⁇ in the range of 0.18 to 0.3 W / (m-K).
  • Fig. 3 shows a further embodiment of the invention.
  • the contact surface 7 is not formed on the entire surface of the machine interface 1 between the grinding bowl 2 and the drive 4, but by a formation of recesses 6 on the upwardly directed side of the drive flange 40th reduced in area. It is advantageous to reduce the Kunststoffflä ⁇ che of grinding bowl 2 and drive 4 as far as it is possible in compliance with the static requirements. As a consequence of the reduction of the area results in a reduced compared to a full-area contact surface, in the optimal case minimized heat flow.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the invention, in which the embodiments according to FIGS. 2 and 3 are combined with one another.
  • the reduced by a formation of recesses contact surface 7 is covered by a heat ⁇ me insulating layer 5.
  • Fig. 5 shows a further section of a vertical mill.
  • a grinding bowl 2 Via a drive element 4, comprising an electric motor and a planetary gear, a grinding bowl 2 is angeord ⁇ net on a horizontal An ⁇ drive flange 40 of the drive 4.
  • the grinding bowl 2 is - seen along the axis of rotation of the grinding bowl 2 - formed substantially annular and enclosing an air space 11 in its interior.
  • the resting on the drive flange 40 of the drive 4 lower ⁇ side of the grinding bowl 2 has a ring shape, so that the contact surface between the drive flange 40 and the grinding bowl resting thereon 2 also has a ring shape.
  • He ⁇ invention according to the contact area 7 along the Maschi ⁇ nenroughstelle 1 is now so formed that the grinding table 2 and the drive 4 are thermally decoupled, for example by turning on addition of a thermally insulating layer between the bottom of the grinding table 2 and the upper surface of the drive ⁇ Flange 40 and / or an areal reduction of Kon ⁇ tact surface of grinding bowl 2 and drive 4. In this way, the directed from the grinding bowl 2 to the drive 4 heat flow 10 is substantially hindered.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Maschinenschnittstelle (1) zwischen einer Mahlschüssel (2) einer Vertikalmühle (3) und einem Antrieb (4) der Mahlschüssel (2). Die Maschinenschnittstelle (1) ist so ausgebildet, dass die Mahlschüssel (2) und der Antrieb (4) thermisch entkoppelt sind.

Description

Beschreibung
Maschinenschnittstelle, Antrieb und Vertikalmühle Die Erfindung betrifft eine Maschinenschnittstelle zwischen einer Mahlschüssel einer Vertikalmühle und einem Antrieb der Mahlschüssel, einen Antrieb und eine Vertikalmühle.
DE 2703535 AI (Loesche) 03.08.1978 zeigt in Fig. 1 eine Wal- zenmühle mit einer um die Vertikalachse rotierenden Mahl¬ schüssel 7 und darauf abrollenden Mahlwalzen 4. Der Antrieb der Mahlschüssel erfolgt über ein Getriebe 9. Solche Mühlen, die unter anderem in der Zementherstellung eingesetzt werden, bezeichnet man auch als Vertikalmühlen.
DE 10013097 C2 (Hitachi) 27.09.2001 beschreibt eine Kohlenmühle mit mehreren Feinstmahlwalzen und einem Feinstmahlring, auf welchem Abwälzflächen für die Feinstmahlwalzen ausgebildet sind. Dabei wird zwischen die Feinstmahlwalzen und die Feinstmahlringe geführte Kohle feinstgemahlen . Die Mühle um- fasst ferner ein Untersetzungsgetriebe, welches die Drehleis¬ tung für die Feinstmahlringe von einem Motor auf die
Feinstmahlringe überträgt. Dabei sind ein Kühlgebläse in ei¬ ner mit dem Motor verbundenen Eingangswelle des Unterset- zungsgetriebes und ein Kühler zum Kühlen von Schmieröl, wel¬ ches das Untersetzungsgetriebe schmiert, vorgesehen. Der Küh¬ ler ist dabei stromabseitig vom Kühlgebläse angeordnet.
Für die direkte Trocknung des Mahlguts in einer Vertikalmühle wird bei der Zementherstellung während des Mahlprozesses ein Heißgaserzeuger eingesetzt. Dadurch wird im Mahlraum eine Temperatur von 80 °C bis 130 °C erreicht. Über die Schnitt¬ stelle zwischen der Mahlschüssel und deren Antrieb strömt Wärme aus dem Mahlraum zu dem Antrieb. Wegen dieses kontinu- ierlichen Wärmestroms aus dem Mahlraum müssen die zur Kühlung des Antriebs, d.h. für die Kühlung der Verzahnungen und der Lager, verwendeten Ölkühler größer ausgelegt werden als dies ohne beheizten Mahlraum nötig wäre. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Maschinenschnittstelle zwischen einer Mahlschüssel einer Ver¬ tikalmühle und einem Antrieb der Mahlschüssel bereitzustel- len, sowie einen Antrieb und eine Vertikalmühle.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Maschinenschnittstelle nach Anspruch 1, einen Antrieb nach Anspruch 3 und eine Ver tikalmühle nach Anspruch 4. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Maschinenschnittstelle befindet sich zwischen einer Mahlschüssel einer Vertikalmühle und einem An¬ trieb der Mahlschüssel. Dabei ist die Maschinenschnittstelle so ausgebildet, dass die Mahlschüssel und der Antrieb ther¬ misch entkoppelt sind. Gegenüber herkömmlichen Maschinenschnittstellen in Vertikalmühlen ist dadurch ein von der Mahlschüssel zu dem Antrieb gerichteter Wärmestrom wesentlich verringert .
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass der Wärmestrom dQ/dt, welcher durch die Maschinenschnittstelle zwischen der in dem Mahlraum rotierenden Mahlschüssel zu dem Antrieb fließt, mit der Formel dQ/dt = (λ/d) -Α-ΔΤ beschreibbar ist, wobei dQ = Wärmemenge,
dt = Zeitintervall,
λ = Wärmeleitfähigkeit,
d = Dicke,
A = Fläche, und
ΔΤ = Temperaturdifferenz. Eine Reduktion dieses Wärmestroms ist also durch eine Reduk¬ tion der Wärmeleitfähigkeit λ und/oder der Fläche A der Ma¬ schinenschnittstelle erzielbar. Die vorliegende Maschinenschnittstelle stellt eine besonders kostengünstige und robuste Lösung dar, da sie mechanisch sehr einfach aufgebaut ist. Mit der vorliegenden Erfindung können die Ölkühler von Vertikalmühlen kleiner als bisher ausgelegt werden. Eine Überschlagsrechnung hat eine mögliche Kostener- sparnis von ca. 25% gegenüber herkömmlichen Mühlen ergeben. Das führt auch zu geringeren Folgekosten für den Anlagenbetreiber, z.B. eine Ersparnis von Stromkosten durch die kleinere Ölversorgungsanlage. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Mahlschüssel und dem Antrieb ein gegenüber Metall wärmeisolierendes Material angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ dazu kann eine Kontaktfläche zwischen der Mahlschüssel und dem Antrieb bei einer vorgegebenen Tragfähigkeit möglichst klein ausgebildet sein.
Zwischen Bauteilen der Vertikalmühle, die im Mahlraum angeordnet sind, und Bauteilen, die mittels eines Schmiermittels gekühlt werden, wird somit eine thermische Isolationsschicht angeordnet. Bevorzugte wärmeisolierende Materialien erfüllen die Anforderungen an die mechanische Belastbarkeit (Tragfä¬ higkeit, Scherfestigkeit, etc.) an der Maschinenschnittstelle und weisen eine im Vergleich zu Metall geringe Wärmeleitfä¬ higkeit auf. Bevorzugte wärmeisolierende Materialien weisen eine Wärmeleitfähigkeit λ < 1 W/ (m-K) auf, weiter vorzugweise λ < 0,5 W/ (m-K) . Geeignete Materialien sind z.B. Keramik oder Kunststoff in Form von Scheiben oder Beschichtung . Je größer die Dicke d des Isolationsmaterials, desto größer ist seine Isolationswirkung, und damit die Reduktion des Wärmestroms.
Die Maschinenschnittstelle zwischen der Mahlschüssel und dem Antrieb muss bestimmte, durch den Mühlenbetreiber zu definie¬ rende Anforderungen an die Belastbarkeit erfüllen, die im Be- trieb der Mühle entstehen, z.B. hinsichtlich Tragfähigkeit, Scherfestigkeit, Elastizität, Bruchfestigkeit, etc. Im Rahmen dieser Anforderungen wird die Auflagefläche so weit wie mög¬ lich reduziert. Proportional zu der Verringerung der Auflage- fläche verringert sich der Wärmestrom durch die Maschinenschnittstelle .
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist ein Antrieb, insbesondere ein Getriebe, mit einem zur Anbindung einer Mahlschüssel geeigneten Flansch, wobei der Flansch als eine Maschinenschnittstelle wie oben beschrieben ausgebildet ist.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist eine Vertikalmühle mit einer Maschinenschnittstelle wie oben be- schrieben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden
Zeichnungen erläutert. Es zeigt jeweils schematisch und nicht maßstabsgetreu
Fig. 1 eine erste Schnittdarstellung einer Vertikalmühle;
Fig. 2 eine erste Ausgestaltung der Maschinenschnittstelle; Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung der Maschinenschnittstel¬ le;
Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung der Maschinenschnittstel¬ le; und
Fig. 5 eine weitere Schnittdarstellung einer Vertikalmühle
Fig. 1 zeigt einen Schnitt einer Vertikalmühle 3 mit einer rotierbaren Mahlschüssel 2 und einem Antrieb 4 der Mahlschüs- sei 2, welcher die Rotation der Mahlschüssel 2 hervorruft.
Zwischen der Mahlschüssel 2 und dem Antrieb 4 weist die Ver¬ tikalmühle 3 eine Maschinenschnittstelle 1 auf. Hierbei weist der Antrieb 4 an seiner vertikal oberen Seite einen Antriebs- flansch 40 auf, der zur Anbindung der Mahlschüssel 2 geeignet ist. Dabei bildet die vertikal nach oben gerichtete Seite des Antriebsflansches 40 eine Kontaktfläche 7 aus, auf welcher die Mahlschüssel 2 auf dem Antrieb 4 aufliegt. Die Kontakt- fläche 7 von Mahlschüssel 2 und Antriebsflansch 40 bildet so¬ mit die besagte Maschinenschnittstelle 1.
Die Mahlschüssel 2 ist in einem Mahlraum 9 angeordnet, wel¬ cher durch eine Einhausung 8 begrenzt ist. Durch die Behei- zung des Mahlraums 9 wird ein Wärmestrom 10 hervorgerufen, der von der Mahlschüssel 2 über die Maschinenschnittstelle 1 zu dem Antrieb 4 fließt. Erfindungsgemäß ist nun die Maschi¬ nenschnittstelle 1 so ausgebildet, dass der von der Mahl¬ schüssel 2 zu dem Antrieb 4 gerichtete Wärmestrom 10 wesent- lieh behindert wird.
Fig. 2 zeigt eine erste Ausgestaltung der Erfindung. Dabei ist an der Maschinenschnittstelle 1 zwischen der Mahlschüssel 2 und dem Antrieb 4 eine wärmeisolierende Schicht 5, z.B. in Form einer Matte, einer Scheibe oder einer Beschichtung, angeordnet. Die Mahlschüssel 2 und der die Mahlschüssel 2 tra¬ gende Teil des Antriebs 4 bestehen üblicherweise aus einem Metall wie Stahl mit einer Wärmeleitfähigkeit λ im Bereich von ca. 15 bis 60 W/ (m-K) . Die wärmeisolierende Schicht 5 da- gegen besteht aus einem Material, welches sowohl die Anforde¬ rungen an die mechanische Belastbarkeit (Tragfähigkeit,
Scherfestigkeit, etc.) erfüllt als auch eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Ein geeignetes Material ist z.B. Durobest des Herstellers AGK Hochleistungswerkstoffe GmbH, Dortmund (DE) . Die Werkstoffreihe Durobest 110- 280 umfasst Hartpapiere und Hartgewebe mit einer Wärmeleitfähigkeit λ im Bereich von 0,18 bis 0,3 W/(m-K).
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Dabei ist an der Maschinenschnittstelle 1 zwischen der Mahlschüssel 2 und dem Antrieb 4 die Kontaktfläche 7 nicht vollflächig ausgebildet, sondern durch eine Ausformung von Aussparungen 6 an der nach oben gerichtete Seite des Antriebsflansches 40 flächenmäßig verringert. Es ist von Vorteil, die Kontaktflä¬ che von Mahlschüssel 2 und Antrieb 4 soweit zu reduzieren, wie es unter Einhaltung der statischen Anforderungen möglich ist. Als Konsequenz der Reduktion der Fläche ergibt sich ein gegenüber einer vollflächigen Kontaktfläche reduzierter, im optimalen Fall minimierter Wärmestrom.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Ausgestaltungen nach Fig. 2 und Fig. 3 miteinander kombiniert sind. Die durch eine Ausformung von Aussparungen flächenmäßig verringerte Kontaktfläche 7 ist von einer wär¬ meisolierenden Schicht 5 bedeckt.
Fig. 5 zeigt einen weiteren Schnitt einer Vertikalmühle. Über einem Antriebselement 4, umfassend einen elektrischen Motor und ein dem Planetengetriebe, ist auf einem horizontalen An¬ triebsflansch 40 des Antriebs 4 eine Mahlschüssel 2 angeord¬ net. Auf der Oberseite der Mahlschüssel 2 ist ein Mahlbett ausgebildet, auf dem nicht gezeigte Mahlwalzen abrollen kön- nen. Die Mahlschüssel 2 ist - entlang der Rotationsachse der Mahlschüssel 2 gesehen - im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und umschließt einen Luftraum 11 in seinem Innenraum. Die auf dem Antriebsflansch 40 des Antriebs 4 aufliegende Unter¬ seite der Mahlschüssel 2 weist eine Ringform auf, so dass die Kontaktfläche zwischen dem Antriebsflansch 40 und der darauf aufliegenden Mahlschüssel 2 ebenfalls eine Ringform hat. Er¬ findungsgemäß ist nun die Kontaktfläche 7 entlang der Maschi¬ nenschnittstelle 1 so ausgebildet, dass die Mahlschüssel 2 und der Antrieb 4 thermisch entkoppelt sind, z.B. durch Ein- fügung einer thermisch isolierenden Schicht zwischen die Unterseite der Mahlschüssel 2 und der Oberseite des Antriebs¬ flansches 40 und/oder eine flächenmäßige Reduktion der Kon¬ taktfläche von Mahlschüssel 2 und Antrieb 4. Auf diese Weise wird der von der Mahlschüssel 2 zu dem Antrieb 4 gerichtete Wärmestrom 10 wesentlich behindert.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt .

Claims

Patentansprüche
1. Maschinenschnittstelle (1) zwischen einer Mahlschüssel (2) einer Vertikalmühle (3) und einem Antrieb (4) der Mahlschüs- sei (2), wobei die Maschinenschnittstelle so ausgebildet ist, dass die Mahlschüssel (2) und der Antrieb (4) thermisch ent¬ koppelt sind.
2. Maschinenschnittstelle (1) nach Anspruch 1, wobei zwischen der Mahlschüssel (2) und dem Antrieb (4) eine gegenüber Me¬ tall wärmeisolierende Schicht (5) angeordnet ist und/oder ei¬ ne Kontaktfläche (7) zwischen der Mahlschüssel (2) und dem Antrieb (4) bei einer vorgegebenen Belastbarkeit möglichst klein ausgebildet ist.
3. Antrieb (4), insbesondere Getriebe, mit einem zur Anbin- dung einer Mahlschüssel (2) geeigneten Flansch (40), wobei der Flansch (40) als eine Maschinenschnittstelle (1) nach ei¬ nem der Ansprüche 1 oder 2 ausgebildet ist.
4. Vertikalmühle (3) mit einer Maschinenschnittstelle (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2.
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