WO2017055365A1 - Rotor für eine zerkleinerungsvorrichtung - Google Patents

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WO2017055365A1
WO2017055365A1 PCT/EP2016/073140 EP2016073140W WO2017055365A1 WO 2017055365 A1 WO2017055365 A1 WO 2017055365A1 EP 2016073140 W EP2016073140 W EP 2016073140W WO 2017055365 A1 WO2017055365 A1 WO 2017055365A1
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rotor
flange
disc
drive shaft
retaining
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PCT/EP2016/073140
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French (fr)
Inventor
Dieter Lompa
Rainer Kirchmann
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Khd Humboldt Wedag Gmbh
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    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/02—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with horizontal rotor shaft
    • B02C13/04—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with horizontal rotor shaft with beaters hinged to the rotor; Hammer mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/14—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with vertical rotor shaft, e.g. combined with sifting devices
    • B02C13/16—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with vertical rotor shaft, e.g. combined with sifting devices with beaters hinged to the rotor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/26—Details
    • B02C13/28—Shape or construction of beater elements
    • B02C2013/2808—Shape or construction of beater elements the beater elements are attached to disks mounted on a shaft

Definitions

  • the invention relates to a rotor for a device for comminuting feed material, comprising a drive shaft, a plurality of rotor disks seated on the drive shaft and comminution tools arranged in the region of the outer circumference of the rotor disks;
  • the invention further relates to a device for comminuting feed material.
  • Rotors are used in devices for comminuting feedstock for coarse or fine comminution or disagglomeration of the feedstock by impact, shear or impact forces.
  • comminution tools such as knives, hammers or blow bars.
  • the most radially supplied to the rotating rotor feed material is detected and crushed by the crushing tools of the rotor, often in conjunction with statically arranged in the housing of the device elements such as baffles (stator).
  • Impact hammer mills for example, are used in the course of cement production for processing (comminution and simultaneous drying) of the raw meal.
  • ie pivotally arranged on axle rods hammers are provided as crushing tools in the frequent case, which align with rotation under centrifugal force and Schlaglich Gert impact forces on particles of the feed material.
  • Embodiments of impact hammer mills are taught, for example, in the publications DE 24 1 6 499 C3 and DE 10 2006 033 300 A1.
  • the torque transmission from the driven shaft to the comminution tools which is relevant for the comminution devices supported on the rotor principle, takes place via the rotor disks.
  • this shaft-hub connection is realized by a feather key connection, that is, a torque transmission by means of a key inserted in a groove, as taught, for example, in the document DE 39 38 725 A1.
  • a feather key connection that is, a torque transmission by means of a key inserted in a groove.
  • the object of the invention is therefore to provide a rotor for a device for comminuting feed material, in which the risk of a rupture of the rotor disks and a lateral wander of the rotor disks is reduced.
  • the object of the invention is achieved by a rotor for a device for comminuting feed material with the features of claim 1. Further advantageous embodiments are specified in the subclaims to claim 1 and a corresponding apparatus for comminuting feed material in claim 8.
  • At least one retaining flange for connecting the rotor disk to the drive shaft is provided in the rotor for each rotor disk, wherein the at least one retaining flange is inseparably connected to the drive shaft and is detachably connected to the rotor disk.
  • the retaining flanges are permanently connected by welding with the shaft.
  • each rotor disk of the rotor is detachably connected to at least one retaining flange.
  • This connection takes place the transmission of torque from the drive shaft to the rotor disk.
  • the solubility of the compound in this case allows a rapid, separate replacement of individual rotor discs, which are exposed to heavy wear during operation, in particular due to the multiple impact of particles of the feed.
  • each individual rotor disc is protected against lateral migration.
  • the person skilled in the art will choose the strength of the connection according to the forces and torques occurring during typical operation of the rotor in the comminution device.
  • the rotor disks are connected to the respective retaining flanges by screw connection. This can be done by means of screws by a direct screwing the rotor disk to the at least one retaining flange.
  • a more preferable, in particular against shear forces more stable and easier to install compound is produced by the use of one or more connecting parts designed as discs, brackets, plates or the like elements laterally overlap the shaft-hub connection of rotor disc and retaining flange and respectively are bolted to the retaining flange and the rotor disk. Retaining flanges and rotor discs are then connected to each other sufficiently firmly, but releasably connected in an indirect manner.
  • each disc with at least one retaining flange for example, realized by screw, no loose-fitting rotor discs are present in the rotor. Due to the fixed, backlash-free connection between the rotor disk and the retaining flange acting as part of the shaft, the risk of deflecting rotor disks from their intended equilibrium position, that is to say knocking out the rotor disks, is largely prevented. Due to the typically impacting load of the rotor in impact hammer mills, this is of great advantage for this type of comminution device.
  • the retaining flanges are formed annularly around the shaft and each rotor disk is held by exactly one retaining flange.
  • the rotor disk has for the connection to Holding flange on a circular hub bore.
  • each rotor disk thereby has a radial inner side, that is to say an inner boundary surface lying toward the shaft-in the geometrically idealized case of a circular ring cylinder-the inner lateral surface. It is envisaged that in this shaft-hub system, the rotor disk rests with its radial inner side or surface on the radial outer side or surface of the associated retaining flange.
  • shaft (retaining flange) and hub (rotor disk) can be a clearance clearance with little play in the case of crushing devices in which only small forces and torques occur during operation.
  • backlash-free connections in the form of transition fits are to be preferred for the sake of avoiding rupture of the rotor disks. Only in exceptional cases of particularly great forces and moments will an over-fitting be realized; whose press fit in particular has the disadvantage of an expensive assembly / disassembly of the rotor disks.
  • connection element The actual non-positive connection between the rotor discs and the corresponding respective retaining flanges is made in this embodiment of the invention by a screw, are firmly bolted to the rotor disc and retaining flange each with one and the same connection element.
  • This may in particular be a laterally arranged plate which covers both the rotor disk and the associated retaining flange in the area of the mating surfaces lying one on top of the other.
  • a connecting plate in the form of a concentric with the rotor disk arranged annular disk on one side of the rotor disk, wherein the plate for reasons of ease of assembly consists of several separate parts, for example, consists of two Halb Vietnameseringusionn. It is obvious, on the other side of disc or flange to further secure the screw analog to use another multi-piece connection plate and tighten nuts.
  • each retaining flange distributed over its outer circumference recesses (flange recesses), which are similar to tuning forks or gears radially outward and open to the side surfaces. Between each two adjacent recesses remain in the outer peripheral region of the retaining flange web-like parts of the retaining flange, referred to as flange webs.
  • the rotor disk associated with the respective retaining flange has recesses (disk recesses) and disk webs distributed over its inner circumference.
  • flange recesses and -Stege correspond with the disc recesses and -Stegen, so that in the assembled rotor, ie in the operating state, the radial outer sides of the flange webs and the radial (inward toward the shaft) sides of the corresponding discs -Stege lie as centers with the already described fit each other. Accordingly, the recesses of rotor disk and retaining flange adjoin one another and form common recesses.
  • the rotor disks and retaining flanges are each of the same type, so that they coincide in shape and size, ie each congruent to each other.
  • both the flange recesses are congruent to each other, as well as the disc recesses to each other.
  • the flange recesses thus also the disk recesses and the flange and disk webs, evenly distributed on the circumference of each retaining flange or each rotor disk. With regard to this distribution there is therefore rotational symmetry or radial symmetry.
  • the recesses are offset from each other by an angle of 60 ° with respect to a rotation about the axis of rotation of the shaft.
  • the flange recesses are only slightly larger in their (all dimensions) areal extent along the outer radial circumference are given as the along the outer periphery given (areal) expansion of a flange web.
  • the longitudinal extent of the recesses of the flanges or discs (based on the minimum dimension) to approx. 0.5% to a maximum of 10% larger than the extension of the bars (based on their maximum dimension).
  • the rotor according to the invention is suitable for all kinds of feedstock chopping machines whose crushing operation is based on the rotation of a rotor-milled rotor, often in cooperation with a stator provided correspondingly in or as the casing of the apparatus.
  • the invention also includes devices for comminuting feed material which has a rotor according to the invention in one of the described embodiments.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the comminution tools are in the form of hammers.
  • the hammers are pivotally arranged on axle rods which, usually parallel to the drive shaft, pierce the rotor disks.
  • An important embodiment of the device for comminuting feed material which comprises a rotor according to the invention, provides that the comminution tools of the rotor are known as hammers, blow bars or the like
  • the rotor is assigned a impact hammer mill stator.
  • the rotor according to the invention is therefore part of a baffle Hammer mill whose shredding unit in addition to the rotor also includes a typical for impact hammer mill stator.
  • the stator in an additional impact chamber fixedly arranged baffle elements such as impact bars, to which the detected by the hammers of the rotor feed particles are thrown and thereby (pre-) crushed.
  • FIG. 1 shows a rotor according to the invention for a device for comminuting feed material
  • FIG. 5 shows a cross section through a rotor disk in the mounting position to the retaining flange
  • Fig. 6 shows a cross section through a rotor disk in the mounted position to
  • FIG. 1 shows a rotor 1 according to the invention for a device for comminuting feed material, for example for an impact hammer mill used in cement production. Not shown are the shredding tools. However, axial holes 3 arranged in the outer region of the rotor disks 2, which are provided for axle rods, on which pivotable comminution tools, in particular hammers, are arranged in the region between the rotor disks 2, can be seen. Upon rotation of the rotor 1, the hammers pivot following the centrifugal force in a radially outward position in which they protrude beyond the outer edge of the disc and act on particles of the feed material by crushing.
  • the rotor disks 2 are arranged on a drive shaft 4. Each rotor disk 2 is arranged on an annular retaining flange 5.
  • Figure 3 shows a schematic representation of the retaining flanges 5 on the drive shaft 4.
  • FIG. 2 in particular, the fixed but detachable connection of the rotor disks 2 with the associated holding flanges 5 can be seen in a longitudinal section through the rotor 1 from FIG. 1 containing the axis of rotation of the drive shaft 4.
  • a connecting element 6 designed as a connecting plate is arranged on each side. Both rotor disk 2 and the associated retaining flange 5 are screwed by means of screws 7 and nuts 8 to the connecting elements 6.
  • a backlash-free connection is produced between the rotor disk 2 and the retaining flange 5, via which the forces and torques are transmitted and during operation of the rotor 1 no beating of the rotor disks 2 and no lateral migration of the rotor disks 2 along the drive shaft 4th can occur.
  • the connecting elements 6 are given in the illustrated embodiment as circular ring disks, which are designed in two parts for easy assembly.
  • Figure 4 shows a connected via a retaining flange 5 with the drive shaft 4 rotor disk 2 in cross-sectional view.
  • Arrangements according to the invention for problem-free mounting of the rotor disks 2 in this operating position are shown in the figures 5 and 6, which are limited to the inner area, with the respective enlargement of the areas X and Y.
  • the retaining flange 5 has in this case along its outer circumference evenly distributed flange recesses 9 and flange webs 10 between each two adjacent flange Recesses 9 on.
  • the rotor disk 2 also has correspondingly uniformly distributed disk recesses 11 and disk webs 12 along its inner circumference.
  • the recesses 9, 1 1 are slightly larger in terms of their extent along the circumference than the webs 10, 12, so that in the position of rotor disk 2 and retaining flange 5 to each other, as shown in Figure 5, a clearance fit is given.
  • FIG. 5 shows the rotated relative to the rotation angle about the axis of rotation of the shaft 4 position of the rotor disc 2 to the retaining flange 5.
  • FIG. 6 shows the position of rotor disks 2 and retaining flanges 5 in the fully assembled state, ie in the operating state.
  • This is achieved by the rotor disk 2 from the mounting position ( Figure 5) is rotated so far that the flange webs 10, the corresponding disk webs 12 and thus the flange recesses 9 are the corresponding disk recesses 1 1 opposite. In the illustrated embodiment with 6 recesses (and 6 webs) this corresponds to a rotation through an angle of 30 °.
  • the top surfaces of the disk webs 12 and flange webs 10 lie on one another as mating surfaces or centering surfaces (FIG. 6), with a play-free fit.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (1) für eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut, aufweisend eine Antriebswelle (4), eine Mehrzahl von auf der Antriebswelle (4) sitzenden Rotorscheiben (2) und im Bereich des äußeren Umfangs der Rotorscheiben (2) angeordnete Zerkleinerungswerkzeuge. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass für jede Rotorscheibe (2) ein Halteflansch (5) zur Verbindung der Rotorscheibe (2) mit der Antriebswelle (4) vorgesehen ist, wobei der Halteflansch (5) unlösbar mit der Antriebswelle (4) und lösbar mit der Rotorscheibe (2) verbunden ist. Vorrichtungen zum Zerkleinern von Aufgabegut, insbesondere Prallhammermühlen, können dadurch mit einem Rotor (1) betrieben werden, bei dem die Gefahr eines Ausschlagens sowie eines seitlichen Wanderns der Rotorscheiben (2) weitgehend beseitigt ist.

Description

Rotor für eine Zerkleinerungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut, aufweisend eine Antriebswelle, eine Mehrzahl von auf der Antriebswelle sitzenden Rotorscheiben und im Bereich des äußeren Umfangs der Rotorscheiben angeordnete Zerkleinerungswerkzeuge; die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut.
Rotoren werden in Vorrichtungen zum Zerkleinern von Aufgabegut für die Groboder Feinzerkleinerung oder Desagglomeration des Aufgabeguts durch Schlag-, Scher- oder Prallkräfte eingesetzt. Hierfür sind im äußeren Umfangsbereich der Rotorscheiben, die als Naben auf mindestens einer Antriebswelle angeordnet sind, an oder zwischen den Rotorscheiben Zerkleinerungswerkzeuge wie Messer, Hämmer oder Schlagleisten angeordnet. Das meist radial dem sich drehenden Rotor zugeführte Aufgabegut, beispielsweise Metallschrott, Textilien oder körniges Aufgabegut, wird von den Zerkleinerungswerkzeugen des Rotors, oftmals im Zusammenwirken mit im Gehäuse der Vorrichtung statisch angeordneten Elementen wie Prallblechen (Stator), erfasst und zerkleinert. So werden etwa Prallhammermühlen im Zuge der Zementproduktion zur Aufbereitung (Zerkleinerung und gleichzeitigen Trocknung) des Rohmehls eingesetzt. Neben Ausführungsformen mit Schlagleisten werden dabei im häufigen Falle pendelnd, d.h. schwenkbar an Achsstangen angeordnete Hämmer als Zerkleinerungswerkzeuge vorgesehen, die sich bei Drehung unter Fliehkraftwirkung ausrichten und Schlagbzw. Prallkräfte auf Partikel des Aufgabeguts ausüben. Ausführungsformen von Prallhammermühlen werden beispielsweise in den Druckschriften DE 24 1 6 499 C3 und DE 10 2006 033 300 A1 gelehrt. Die für die auf Rotorprinzip gestützten Zerkleinerungsvorrichtungen relevante Drehmomentübertragung von der angetriebenen Welle auf die Zerkleinerungswerkzeuge erfolgt über die Rotorscheiben. Eine besondere Bedeutung für einen effektiven und störungsfreien Betrieb des Rotors und mithin der Zerkleinerungsvorrichtung kommt daher der Verbindung zwischen den Rotorscheiben und der Antriebswelle zu. Häufig wird diese Welle-Nabe-Verbindung durch eine Passfederverbindung, also eine Drehmomentübertragung mittels einer in eine Nut eingelegte Passfeder, realisiert, wie beispielsweise in der Druckschrift DE 39 38 725 A1 gelehrt. Im Normalfall werden die Rotorscheiben dabei lose auf die Welle geschoben und seitlich z.B. mit Anschlägen gegen Verschieben gesichert, damit insbesondere eine möglichst einfache, rasche Montage bzw. Demontage einzelner, verschlissener Scheiben möglich ist. Besonders bei den für Prallhammermühlen typischen hohen Drehmomenten und nicht nur radial auftretenden Kräften bei Prallwirkung auf die Aufgabegutpartikel ist aufgrund des gegebenen Spiels bei der Verbindung der Scheiben zur Welle jedoch damit eine Gefahr des Ausschlagens der Rotorscheiben aus ihrer vorgesehenen Gleichgewichts- bzw. Betriebslage gegeben, was zur Beschädigung der Scheiben bis hin zum Wellenbruch führen kann. Auch ist ein seitliches Wandern der Scheiben nicht auszuschließen.
Ähnliche Schwierigkeiten können bei dem in der Druckschrift EP 2 098 297 B1 offenbarten Rotor zum Zerkleinern von Aufgabegut, umfassend insbesondere eine Antriebswelle, Rotorscheiben und Zerkleinerungswerkzeuge, auftreten. Hier stehen nicht alle Rotorscheiben in fester Verbindung zur Welle. Vielmehr findet zwischen den Rotorscheiben eine Kraftübertragung statt, wobei nur die äußeren Rotorscheiben mit der Welle durch Reibschluss verbunden sind. Nicht nur scheint ein Ausschlagen der mittleren Rotorscheiben bei besonders hohen Drehmoment- und Kraftbelastungen nur durch besonders stabile, aufwendige Kraftverbindungen zwischen den Scheiben auszuschließen zu sein. Darüber hinaus müssen die vorgeschlagenen, komplexen Spannsätze für die Herstellung des Reibschlusses der Außenscheiben wegen der Kraftübertragung der Scheiben untereinander ei- nen gewissen Schlupf zwischen Welle und Rotorscheiben bei spitzenartig auftretenden Belastungen ermöglichen, was ebenfalls zu einem nachteiligen Verlassen der Scheiben aus ihrer vorgesehenen Betriebsposition führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Rotor für eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut zur Verfügung zu stellen, bei dem die Gefahr eines Ausschlagens der Rotorscheiben sowie eines seitlichen Wanderns der Rotorscheiben verringert ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Rotor für eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 und eine korrespondierende Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut in Anspruch 8 angegeben.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass bei dem Rotor für jede Rotorscheibe mindestens ein Halteflansch zur Verbindung der Rotorscheibe mit der Antriebswelle vorgesehen ist, wobei der mindestens eine Halteflansch unlösbar mit der Antriebswelle verbunden ist und lösbar mit der Rotorscheibe verbunden ist. Von bekannten Formen der Verbindung zwischen Antriebswelle und Rotorscheiben, wie dem Verwenden von Passfedern, wird daher einerseits zugunsten der Verwendung von fest mit der Welle verbundenen Flanschen, als Verbindungsteile zwischen Welle und den von den Flanschen gehaltenen Naben, d.h. den Rotorscheiben, weggegangen. In besonders bevorzugter Ausführung der Erfindung sind die Halteflansche durch Schweißverbindung unlösbar mit der Welle verbunden. Erfindungsgemäß ist andererseits vorgesehen, dass jede Rotorscheibe des Rotors mit jeweils mindestens einem Halteflansch lösbar verbunden ist. Über diese Verbindung findet die Übertragung des Drehmomentes von der Antriebswelle auf die Rotorscheibe statt. Die Lösbarkeit der Verbindung erlaubt hierbei ein rasches, separates Auswechseln einzelner Rotorscheiben, die im Betrieb insbesondere aufgrund des vielfachen Aufpralls von Partikeln des Aufgabeguts einem starken Verschleiß ausgesetzt sind. Durch die Verbindung jeder einzelnen Rotor- scheibe mit mindestens einem Halteflansch ist jede einzelne Rotorscheibe gegen ein seitliches Abwandern geschützt. Der Fachmann wird die Festigkeit der Verbindung entsprechend den auftretenden Kräften und Drehmomenten beim typischen Betrieb des Rotors in der Zerkleinerungsvorrichtung wählen. Ein seitliches Abwandern der Rotorscheiben durch die Einwirkung nicht-radialer Kräfte, wie sie beispielsweise aufgrund der Flugbahnen des Aufgabeguts in Prallhammermühlen typisch sind, wird so wirksamer verhindert, als bei lose auf die Welle geschobenen Rotorscheiben mit seitlich vorgesehenen Anschlägen.
In bevorzugter Ausführung der Erfindung sind die Rotorscheiben mit den jeweiligen Halteflanschen durch Schraubverbindung verbunden. Dies kann mittels Schrauben durch eine direkte Verschraubung der Rotorscheibe an den mindestens einen Halteflansch geschehen. Eine zu bevorzugende, insbesondere auch gegen Scherkräfte stabilere sowie einfacher zu montierende Verbindung ist jedoch durch die Verwendung eines oder mehrere Verbindungsteile herstellbar, die als Scheiben, Bügel, Platten oder dergleichen Elemente ausgestaltet seitlich die Welle-Nabe- Verbindung von Rotorscheibe und Halteflansch überlappen und jeweils mit dem Halteflansch sowie mit der Rotorscheibe verschraubt sind. Halteflansche und Rotorscheiben sind dann miteinander hinreichend fest, aber lösbar auf indirekte Weise verbunden. Durch die erfindungsgemäße Verbindung jeder einzelnen Scheibe mit mindestens einem Halteflansch, beispielsweise realisiert durch Schraubverbindung, sind im Rotor keine lose sitzenden Rotorscheiben vorhanden. Durch die feste, spielfreie Verbindung zwischen Rotorscheibe und als Teil der Welle wirkendem Halteflansch wird die Gefahr eines Auslenkens von Rotorscheiben aus ihrer vorgesehenen Gleichgewichtsposition, also ein Ausschlagen der Rotorscheiben, weitgehend verhindert. Aufgrund der typischerweise schlagenden Belastung des Rotors bei Prallhammermühlen ist dies gerade für diesen Typus von Zerkleinerungsvorrichtungen von großem Vorteil.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Halteflansche ringförmig um die Welle ausgebildet sind und jede Rotorscheibe von genau einem Halteflansch gehalten wird. Die Rotorscheibe weist dabei für die Verbindung zum Halteflansch eine kreisförmige Nabenbohrung auf. Von der Rotationsachse der Welle aus betrachtet weist jede Rotorscheibe dadurch eine radiale Innenseite, also eine zur Welle hin gelegene innere Begrenzungsfläche - im geometrisch idealisierten Fall eines Kreisringzylinders die innere Mantelfläche - auf. Es ist vorgesehen, dass in diesem Welle-Nabe-System die Rotorscheibe mit ihrer radialen Innenseite bzw. -fläche auf der radialen Außenseite bzw. -fläche des zugehörigen Halteflansches aufliegt. Für eine erhöhte Stabilität der Verbindung liegen diese Flächen als Passflächen und in der Wirkung mithin als Zentrierflächen (für die Positionierung der Scheibe) aufeinander. Die Passung zwischen Welle (Halteflansch) und Nabe (Rotorscheibe) kann im Falle von Zerkleinerungsvorrichtungen, bei denen im Betrieb nur geringe Kräfte und Drehmomente auftreten, eine Spielpassung mit wenig Spiel sein. Im Normalfall, insbesondere bei Prallhammermühlen, sind aus Gründen des zu vermeidenden Ausschlagens der Rotorscheiben jedoch spielfreie Verbindungen in Form von Übergangspassungen zu bevorzugen. Nur in Ausnahmefällen besonders großer Kräfte und Momente wird eine Übermaßpassungen zu verwirklichen sein; deren Presssitz hat insbesondere den Nachteil einer aufwendigen Montage / Demontage der Rotorscheiben. Die eigentliche kraftschlüssige Verbindung zwischen den Rotorscheiben und den je korrespondierenden Halteflanschen wird in dieser Ausgestaltung der Erfindung durch eine Schraubverbindung hergestellt, bei der Rotorscheibe und Halteflansch jeweils mit ein und demselben Verbindungselement fest verschraubt sind. Hierbei kann es sich insbesondere um eine seitlich angeordnete Platte handeln, die im Bereich der aufeinanderliegenden Passflächen sowohl Rotorscheibe als auch den zugehörigen Halteflansch überdeckt. Geeignet ist beispielsweise eine Verbindungsplatte in Form einer konzentrisch mit der Rotorscheibe angeordneten Kreisringscheibe auf einer Seite der Rotorscheibe, wobei die Platte aus Gründen der einfacheren Montierbarkeit aus mehreren getrennten Teilen, beispielsweise aus zwei Halbkreisringscheiben, besteht. Es liegt nahe, auf der anderen Seite von Scheibe bzw. Flansch zum weiteren Sichern der Schraubverbindung analog eine weitere mehrteilige Verbindungsplatte zu verwenden und Muttern anzuziehen.
In einer weitergehenden Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung werden Vorkehrungen getroffen, die eine verhältnismäßig einfache und rasche Montage der Rotorscheiben ermöglichen. Bei der Montage werden die Rotorscheiben in axialer Richtung, d.h. längs der Welle, über die Antriebswelle mit den Halteflanschen geschoben. Hierfür weist jeder Halteflansch über seinen äußeren Umfang verteilte Aussparungen (Flansch-Aussparungen) auf, die ähnlich wie bei Stimmgabeln oder Zahnrädern radial nach außen und zu den Seitenflächen hin offen sind. Zwischen je zwei benachbarten Aussparungen verbleiben im äußeren Umfangsbereich des Halteflansches stegartige Teile des Halteflansches, bezeichnet als Flansch-Stege. In analoger Weise weist die dem jeweiligen Halteflansch zugeordnete Rotorscheibe über ihren inneren Umfang verteilte Aussparungen (Scheiben-Aussparungen) und Scheiben-Stege auf. Dabei korrespondieren Flansch-Aussparungen und -Stege mit den Scheiben- Aussparungen und -Stegen, so dass im fertig montierten Rotor, also im Betriebszustand, die radialen Außenseiten der Flansch-Stege und die radialen (nach innen zur Welle hin gelegenen) Seiten der entsprechenden Scheiben-Stege als Zentrierflächen mit der bereits beschriebenen Passung aufeinander liegen. Dementsprechend grenzen dabei auch die Aussparungen von Rotorscheibe und Halteflansch aneinander und bilden gemeinsame Aussparungen. Für eine vereinfachte Montage der Rotorscheibe auf den zugehörigen Halteflansch sind die entlang des Umfanges gegebenen Ausdehnungen der Flansch-Aussparungen so bemessen, dass in mindestens einer gegenüber dem montierten Zustand gedrehten Position der Rotorscheibe zum Halteflansch jeder Flansch-Aussparung ein Scheiben-Steg mit geringerer entlang des Umfangs gegebener Ausdehnung gegenüber liegt. Es folgt, dass auch die korrespondierenden Scheiben- Aussparungen so bemessen sind, dass jeder Scheiben-Aussparung ein Flansch- Steg mit geringerer entlang des Umfanges gegebener Ausdehnung gegenüber liegt. Zum Montieren wird also die Rotorscheibe gegenüber dem Halteflansch so verdreht, dass ohne reibungsbedingtes Blockieren beim axialen Schieben die Aussparungen der Scheibe oberhalb der Stege des Flansches und die Aussparungen des Flansches unterhalb der Stege der Scheibe geführt werden können. Nach diesem Aufschieben wird dann die Rotorscheibe zu dem Halteflansch in die Endposition gedreht, bei der die Außenflächen der korrespondierenden Stege mit Passung als Zentrierflächen aufeinander liegen. Vorteilhaft für die Schraubverbindung wird hier nur eine geringe Tiefe der Aussparung benötigt.
Im typischen Falle sind die Rotorscheiben und Halteflansche jeweils von der gleichen Bauart, so dass sie in Form und Größe übereinstimmen, d.h. jeweils deckungsgleich bzw. kongruent zueinander sind. In vorteilhafter spezieller Ausführung der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung sind sowohl die Flansch-Aussparungen zueinander kongruent, als auch die Scheiben-Aussparungen zueinander. Ferner sind zur Begünstigung einer gleichmäßigen Materialbelastung der Halteflansche und der Rotorscheiben die Flansch-Aussparungen, mithin auch die Scheiben-Aussparungen sowie die Flansch- und Scheiben-Stege, gleichmäßig am Umfang eines jeden Halteflansches bzw. einer jeden Rotorscheibe verteilt. Bezüglich dieser Verteilung besteht mithin Drehsymmetrie bzw. Radiärsymmetrie. Beispielsweise sind die Aussparungen zueinander versetzt angeordnet um einen Winkel von 60° hinsichtlich einer Drehung um die Rotationsachse der Welle. Für die durch Spiel gegebene Vereinfachung des Montageschrittes des Hinüberschiebens einer Rotorscheibe über die Halteflansche längs der Antriebswelle ist es ausreichend und für die durch möglichst große Zentrierflächen gegebene Stabilität der Verbindung vorteilhaft, wenn die Flansch- Aussparungen nur wenig größer in (allen Dimensionen) ihrer flächenhaften Ausdehnung entlang des äußeren radialen Umfanges sind als die entlang des äußeren Umfanges gegebene (flächenhafte) Ausdehnung eines Flansch-Stegs. Entsprechendes gilt mithin für Aussparungen und Stege der Rotorscheiben und das entsprechende Verhältnis der korrespondierenden Abschnitte von Scheiben und Flanschen zueinander. Bevorzugt ist daher die Längsausdehnung der Aussparungen der Flansche bzw. Scheiben (bezogen auf die minimalen Abmessung) um ca. 0,5 % bis maximal 10% größer zu wählen als die Ausdehnung der Stege (bezogen auf deren maximale Abmessung).
Auch eine solche Abmessung von Stegen und Aussparungen ist möglich, dass in einer alternativen Anordnung die Stege in die Aussparungen nach Art einer Steckverbindung geschoben werden. Durch ein solches Ineinandergreifen wird zwar eine zusätzlich auch formschlüssige Verbindung zwischen Scheiben und Flanschen hergestellt, jedoch wird das Herstellen der Schraubverbindung erschwert.
Der erfindungsgemäße Rotor ist für alle Arten von Vorrichtungen zur Zerkleinerung von Aufgabegut geeignet, deren Zerkleinerungsvorgang auf der Drehung eines mit Zerkleinerungswerkzeugen besetzten Rotors, oftmals in Zusammenwirkung mit einem entsprechend im oder als Gehäuse der Vorrichtung vorgesehenen Stator, beruht. Durch Verwendung eines Rotors in einer der erfindungsgemäßen Ausführungsformen innerhalb der Zerkleinerungseinheit von an sich bekannten, mit dem Rotorprinzip arbeitenden Zerkleinerungsvorrichtungen umfasst die Erfindung auch Vorrichtungen zum Zerkleinern von Aufgabegut, die einen erfindungsgemäßen Rotor in einer der beschriebenen Ausführungsformen aufweist.
Da der erfindungsgemäße Rotor aufgrund der spielfreien Verbindung der Rotorscheiben mit der Antriebswelle insbesondere für die Verwendung in Prallhammermühlen vorteilhaft ist, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Zerkleinerungswerkzeuge in Form von Hämmern vorliegen. Wie von gattungsgemäßen Hammermühlen und Prallhammermühlen bekannt, sind die Hämmer dabei schwenkbar an Achsstangen angeordnet, die, für gewöhnlich parallel zur Antriebswelle, die Rotorscheiben durchstoßen.
Eine wichtige Ausgestaltung der Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut, die einen erfindungsgemäßen Rotor umfasst, sieht vor, dass die Zerkleinerungswerkzeuge des Rotors als Hämmer, Schlagleisten oder ähnliche bekannte
Schlagwerkzeuge ausgeführt sind und dass dem Rotor ein Prallhammermühlen- Stator zugeordnet ist. Der erfindungsgemäße Rotor ist mithin Teil einer Prall- hammermühle, deren Zerkleinerungseinheit neben dem Rotor auch einen für Prallhammermühlen typischen Stator umfasst. Beispielsweise weist der Stator in einem zusätzlichen Prallraum fest angeordnete Prallelemente wie z.B. Prallleisten auf, an welche die durch die Hämmer des Rotors erfassten Aufgabegutpartikel geschleudert und dadurch (vor-)zerkleinert werden.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Rotor für eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut,
Fig. 2 eine Darstellung des Rotors im Längsschnitt mit verschraubten Rotorscheiben,
Fig. 3 eine Antriebswelle mit verschweißten Halteflanschen ohne Rotorscheiben,
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Rotorscheibe auf einem Halteflansch,
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Rotorscheibe in Montageposition zum Halteflansch, und
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Rotorscheibe in montierter Position zum
Halteflansch.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Rotor 1 für eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut, etwa für eine bei der Zementproduktion eingesetzte Prallhammermühle, abgebildet. Nicht abgebildet sind die Zerkleinerungswerkzeuge. Erkennbar sind jedoch im äußeren Bereich der Rotorscheiben 2 angeordnete Achslöcher 3, die für Achsstangen vorgesehen sind, an denen schwenkbare Zerkleinerungswerkzeuge, insbesondere Hämmer, im Bereich zwischen den Rotorscheiben 2 angeordnet sind. Bei Drehung des Rotors 1 schwenken die Hämmer der Fliehkraft folgend in eine radial nach außen gerichtete Position, in der sie über den äußeren Scheibenrand hinausragen und auf Partikel des Aufgabeguts zerkleinernd einwirken. Die Rotorscheiben 2 sind auf einer Antriebswelle 4 angeordnet. Jede Rotorscheibe 2 ist dabei auf einem kreisringförmigen Halteflansch 5 angeordnet.
Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung die Halteflansche 5 auf der Antriebswelle 4. Durch Verschweißung sind die Halteflansche 5 erfindungsgemäß unlösbar mit der Antriebswelle 4 verbunden.
In Figur 2 ist in einem die Rotationsachse der Antriebswelle 4 enthaltenden Längsschnitt durch den Rotor 1 aus Figur 1 insbesondere die feste, aber lösbare Verbindung der Rotorscheiben 2 mit den zugeordneten Halteflanschen 5 zu erkennen. In dem Bereich der aufeinanderliegenden Passflächen von Rotorscheibe 2 und Halteflansch 5 ist dabei auf jeder Seite je ein als Verbindungsplatte ausgeführtes Verbindungselement 6 angeordnet. Sowohl Rotorscheibe 2 als auch der zugehörige Halteflansch 5 sind mittels Schrauben 7 und Muttern 8 an den Verbindungselementen 6 verschraubt. Damit ist zwischen Rotorscheibe 2 und Halteflansch 5 eine erfindungsgemäße spielfreie Verbindung hergestellt, über welche die Kräfte und Drehmomente übertragen werden und bei der im Betrieb auch bei schlagender Belastung des Rotors 1 kein Ausschlagen der Rotorscheiben 2 und keine seitliches Wandern der Rotorscheiben 2 entlang der Antriebswelle 4 auftreten kann. Wie in Figur 1 abgebildet, sind die Verbindungselemente 6 im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kreisringscheiben gegeben, die zur einfachen Montage zweiteilig ausgeführt sind.
Figur 4 zeigt eine über einen Halteflansch 5 mit der Antriebswelle 4 verbundene Rotorscheibe 2 in Querschnittsdarstellung. Erfindungsgemäße Vorkehrungen für eine problemfreie Montage der Rotorscheiben 2 in diese Betriebsposition sind in den auf den inneren Bereich beschränkten Figuren 5 und 6 mit den jeweiligen Ausschnittsvergrößerungen der Bereiche X und Y abgebildet. Der Halteflansch 5 weist dabei entlang seines äußeren Umfanges gleichmäßig verteilte Flansch- Aussparungen 9 und Flansch-Stege 10 zwischen je zwei benachbarten Flansch- Aussparungen 9 auf. Korrespondierend hierzu weist auch die Rotorscheibe 2 entlang ihres inneren Umfanges entsprechend gleichmäßig verteilte Scheiben- Aussparungen 1 1 und Scheiben-Stege 12 auf. Die Aussparungen 9, 1 1 sind dabei hinsichtlich ihrer Ausdehnung entlang des Umfanges geringfügig größer als die Stege 10, 12, so dass in der Position von Rotorscheibe 2 und Halteflansch 5 zueinander, wie sie in Figur 5 dargestellt ist, eine Spielpassung gegeben ist.
Die in Figur 5 dargestellte Position zeigt die bezüglich des Drehwinkels um die Rotationsachse der Welle 4 gedrehte Stellung der Rotorscheibe 2 zum Halteflansch 5. Hierbei liegen sich Flansch-Aussparungen 9 und Scheiben-Stege 12 bzw. Flansch-Stege 10 und Scheiben-Aussparungen 1 1 gegenüber. Dies ermöglicht ein weitgehend reibungsarmes, blockadefreies Schieben der Rotorscheiben 2 über bzw. auf die Halteflansche 5 in axialer Richtung bei der Montage der Rotorscheiben 2.
Im Unterschied zur Montage-Position aus Figur 5 zeigt Figur 6 die Position von Rotorscheiben 2 und Halteflanschen 5 im fertig montierten Zustand, d.h. im Betriebszustand. Dieser wird erreicht, indem die Rotorscheibe 2 aus der Montagestellung (Figur 5) soweit gedreht wird, dass den Flansch-Stegen 10 die korrespondierenden Scheiben-Stege 12 und mithin den Flansch-Aussparungen 9 die korrespondierenden Scheiben-Aussparungen 1 1 gegenüber liegen. Im abgebildeten Ausführungsbeispiel mit 6 Aussparungen (und 6 Stegen) entspricht dies einer Drehung um einen Winkel von 30°. Dadurch wird in diesem Welle-Nabe-System erreicht, dass die Deckflächen der Scheiben-Stege 12 und Flansch-Stege 10 als Passflächen bzw. Zentrierflächen aufeinander liegen (Figur 6), wobei eine spielfreie Passung vorliegt. Der insbesondere für Prallhammermühlen vorteilhafte spielfreie, feste Sitz der Rotorscheiben 2 auf der Antriebswelle 4 mittels Halteflanschen 5 ist damit ebenso sichergestellt wie ein vergleichweise einfaches (De-)Montieren der einem Verschleiß ausgesetzten Rotorscheiben 2. B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E Rotor Mutter
Rotorscheibe Flansch-Aussparung Achsloch Flansch-Steg
Antriebswelle Scheiben-Aussparung Halteflansch Scheiben-Steg Verbindungselement
Schraube

Claims

Rotor für eine Zerkleinerungsvorrichtung P A T E N T A N S P R Ü C H E
1 . Rotor (1 ) für eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut, aufweisend eine Antriebswelle (4), eine Mehrzahl von auf der Antriebswelle (4) sitzenden Rotorscheiben (2) und im Bereich des äußeren Umfangs der Rotorscheiben (2) angeordnete Zerkleinerungswerkzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Rotorscheibe (2) mindestens ein Halteflansch (5) zur Verbindung der Rotorscheibe (2) mit der Antriebswelle (4) vorgesehen ist, wobei der mindestens eine Halteflansch (5) unlösbar mit der Antriebswelle (4) verbunden ist und lösbar mit der Rotorscheibe (2) verbunden ist.
2. Rotor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorscheiben (2) mit den jeweiligen Halteflanschen (5) durch Schraubverbindung verbunden sind.
Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteflansche (5) mit der Antriebswelle (4) durch Schweißverbindung verbunden sind.
Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Rotorscheibe (2) genau ein Halteflansch (5) vorgesehen ist, wobei der Halteflansch (5) ringförmig um die Antriebswelle (4) ausgebildet ist, jede Rotorscheibe (2) mit ihrer durch eine Nabenbohrung gegebenen radialen Innenseite auf der radialen Außenseite des korrespondierenden Halteflansches (5) mit Passung aufliegt, und dass jede Rotorscheibe (2) und der korrespondierende Halteflansch (5) mittels jeweiliger Schraubverbindung zu mindestens einem Verbindungselement (6) kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Rotor (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Halteflansch (5) über den äußeren Umfang verteilte, offene Aussparungen (9) aufweist, wobei je zwei benachbarte Flansch- Aussparungen (9) zwischen sich einen Flansch-Steg (10) belassen, die dem jeweiligen Halteflansch (5) zugeordnete Rotorscheibe (2) über ihren inneren Umfang verteilte, zu den Flansch-Aussparungen (9) und Flansch-Stegen (10) korrespondierende offene Scheiben- Aussparungen (1 1 ) und Scheiben-Stege (12) aufweist, wobei im montierten Zustand des Rotors (1 ) die radialen Seiten der Flansch-Stege (10) und der korrespondierenden Scheiben-Stege (12) als Zentrierflächen mit Passung aufeinander liegen, und dass zur Vereinfachung eines in axialem Schieben der Rotorscheibe (2) auf den zugeordneten Halteflansch (5) bestehenden Montageschrittes die entlang des Umfanges gegebenen Ausdehnungen der Flansch- Aussparungen (9) so bemessen sind, dass in mindestens einer gegenüber dem montierten Zustand gedrehten Position der Rotorscheibe (2) zum Halteflansch (5) jeder Flansch-Aussparung (9) ein Scheiben- Steg (12) mit geringerer entlang des Umfangs gegebener Ausdehnung gegenüber liegt.
6. Rotor (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorscheiben (2) kongruent zueinander sind, die Halteflansche (5) kongruent zueinander sind, die Flansch-Aussparungen (9) gleichmäßig am Umfang eines jeden Haltflansches (5) verteilt und kongruent zueinander sind, die Scheiben-Aussparungen (1 1 ) kongruent zueinander sind, und dass die entlang des äußeren Umfanges gegebene Ausdehnung einer Flansch-Aussparung (9) größer ist, bevorzugt in geringem Maße (um ca. 0,5 % bis ca. 10 %) größer ist, als die entlang des äußeren Umfan- ges gegebene Ausdehnung eines Flansch-Stegs (10).
7. Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Zerkleinerungswerkzeuge Hämmer vorgesehen sind, wobei die Hämmer schwenkbar an die Rotorscheiben (2) durchdringenden Achsstangen angeordnet sind.
8. Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Zerkleinern einen Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
9. Vorrichtung zum Zerkleinern nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungswerkzeuge des Rotors (1 ) als Hämmer ausgebildet sind, und dem Rotor (1 ) ein Prallhammermühlen-Stator zugeordnet ist.
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