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Die Erfindung bezieht sich auf eine Wälzmühle, bei der das
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Mahlgut zwischen mindestens zwei aufeinander sich abwälzenden, zwangsläuSig
besegten!Flächen beansprucht wird, wobei die eine Fläche eine horizontale, ebene
Kreismahlbahn ist, auf der als zweite Fläche mindestens eine, vorzugsweise zylindrische
Walze als Läufer abrollt und die auf die mahlenden Flächen wirkende Anpreßkraft
aus der Summe der Schwerkraft des Läufers und einer mittels einer hydraulischen
Eolben-Zylinder-Einheit aufgebrachten Fremdkraft gebildet ist und die vorzugsweise
paarweise angeordneten und über eine Welle miteinander verbundenen Läufer um eine
zentrale, vertikale Antriebsachse rotieren und die Antriebsachse mit einem einen
Motor und ein vorzugsweise regelbares Getriebe aufweisenden Antriebsaggregat verbunden
ist.
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Wälzmühlen dieser Art sind bekannt. Zur Erhöhung der Anpreßkraft werden
Schraubenfedern verwendet. Bei einer Schüsselmühle mit sich drehender Nahlbahn und
mit um ortsfeste Achsen sich drehenden Läufern sind diese Achsen an schwenkbaren
Hebeln befestigt, an deren freien Enden Zugfedern angreifen, mit der Wirkung, daß
der Anpreßdruck der Läufer auf die Mahlbahn vergrößert wird. Die Mahlwerkieuge und
das Mahlgut sind bei solchen Wälzmühlen in geschlossenen Gehäusen untergebracht,
wobei diese Gehäuse Öffnungen aufweisen müssen, durch welche Teile der mechanischen
Konstruktion in den eigentlichen Arbeitsraum ragen. Da sich diese Teile während
des Mahlvorganges zwangsweise bewegen müssen, müssen diese Öffnungen entsprechend
groß bemessen sein, um die Bewegung dieser mechanischen eile nicht zu behindern
und ferner müssen sie, um den unkontrollierbaren Austritt des Mahlgutes zu verhindern,
auch abgedichtet sein. Dies bedingt aufwendige und teure Konstruktionen. Aufgrund
des rauhen Betriebes, der mit solchen Nuhlen verbunden ist, sind diese abgedichteten
Stellen auch häufig schadhaft.
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Das bedingt hohe Reparaturkosten und darüberhinaus Ausfall der Mühle
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Hier ist auch die Wälzmühle nach der US-Patentschrift 2 630 975 su
erwähnen.
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Bei dieser Wälzmühle sind die beiden Läufer gelenkig an der vertikalen
Antriebswelle befestigt. Zwischen diesen beiden hier paarweise angeordneten Läufern
ist eine Solben-Zylinder-Einheit befestigt, die an Gelenkhebeln oder Achsschenkeln
für die Läufer angreift. Diese hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit dreht sich um
die vertikale Antriebsachse. Die Zuführleitung für die Kolben-Zylinder-Einheit muß
daher einen Drehrohranschluß aufweisen. Eine solche Drehrohranschlußverbindung ist
ein komplizierter und aufwendiger Bauteil, der ebenso vermieden werden sollte, wie
die Schwenklager für die Achsschenkel der Wälzkörper. Eine Fülle von Gelenken und
Gestänge einschließlich des Drehrohranschlusses wird hier beim Betrieb der Wälzmühle
einer überhitzten und staubigen Atmosphäre ausgesetzt. Zudem stehen diese Gelenke
undGestänge unter der Belastung der Anpreßkraft und des Antriebsmomentes der Walzen.
Dabei werden die Lagerungsorgane quer zur Drehachse verwunden, was einen Mangel
darstellt. Solche Schwierigkeiten werden hier in gauf genommen, obschon dazu im
Prinzip keine Notwendigkeit besteht. Ein weiterer erheblicher Mangel liegt bei dieser
Konstruktion auch in der Führung des Mahldruckes. Die dafür notwendigen Kräfte werden
zum Teil weit hergeholt, um den Mahldruck zwischen Tisch und Walze zu erzeugen.
Zum Teil fließen dabei die notwendigen Kräfte im Gegenstrom aneinander vorbei.
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Auch in der deutschen Offenlegungsschrift 2639081 ist eine ähnliche
Konstruktion gezeigt und beschrieben, welcher dieselben Nachteile anhaften. Bei
dieser Wälzmühle sind darüber hinaus sogar pro Wälzkörper eine Kolben-Zylinder-Einheit
vorgesehen, die hier pneumatisch beaufschlagt werden. Auch hier bei dieser Konstruktion
ist es notwendig, über eine sich drehende Rohrverbindung die Druckluft den erwähnten
Einheiten zuzUleiten.
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Schlußendlich ist noch die Wälzmühle nach der österreichischen Patentschrift
231 731 zu erwähnen. Bei dieser Wälzmühle dreht
sich der Mahlteller,
die Drehachsen der Wälzkörper sind schwenkbar gelagert und zwar in Ebenen, die rechtwinkelig
zur Auflage des Mahltellers stehen. Dies wird über Schwinghebel erreicht, die zum
ortsfeste Achsen schwenkbar sind. An jedem Schwenkarm greift eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit
mit entsprechendeIi Regleln und Ausgleichsorganen an.
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Diese Konstruktion ist außerordentlich aufwendig, ds jeder Wälzkörper
eine entsprechende Anpreß und Regeleinrichtung benötigt.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Konstruktion vorzuschlagen,
mit der in weiten Grenzen beliebig hohe Anpreßdrücke zur Unterstützung des Mahlvorganges
erzeugt werden können und die trotzdem einen sehr einfachen konstruktiven Aufbau
aufweist. Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß die vertikale
Antriebsachse mit einem Teil ihrer Länge mindestens einen als hydraulischen Zylinder
ausgebildeten, mindestens eine Zuleitung für ein Druckmedium aufweisenden Hohlraum
durchsetzt und ein in diesem Hohlraum als hydraulischer Kolben wirkender, an der
Antriebswelle befestigter Bund vorgesehen ist und bei der Druckbeaufschlagung des
Hohlraumes die Antriebswelle im Sinne einer Vergrößerung der Anpreßkraft verschiebbar
ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist der Kraft fluß auf einem
kurzen Wege geschlossen, bei dieser Konstruktion sind der Mahltisch mit dem Deckel
des Hydraulikzylinders praktisch identisch. Der Öldruck, der den Kolben nach unten
preßt, stützt sich direkt auf diesem Boden ab. Kürzer läßt sich der Kraftfluß kaum
gestalten. Kraftflüsse beanspruchen große Querschnitte.
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Es ist daher wesentlich, daß man möglichst nur Zug- und Druckbeanspruchungen
produziert; Biegungen und Torsionsbeanspruchungen, vor allem in Gelenken, vermeidet.
Wesentlich ist dabei, daß die Kräfte sich auf kurzen Wegen schließen und Umwege
für die Kraftleitung vermieden werden. Dadurch kann erheblich Werkstoff eingespart
werden, was wiederum die Gestehungskosten senkt.
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Zusätzlich werden dadurch Störungsursachen ausgeschaltet, sodaß die
erfindungsgemäße Konstruktion nicht nur äußerst technisch sinnvoll konstruiert ist,
sie kann auch mit geringen Gestehungskosten gefertigt werden.
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Um die Erfindung zu veranschaulichen, werden Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt
durch eine Wälzmühle; Fig. 2 ein Detail in Verbindung mit dem Antriebsaggregat und
Fig. 3 ein weiteres Detail.
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Auf einem Fundament 1 sind Tragstützen 2 verankert, die das eigentliche
Maschinengestell 3 tragen, dessen ebene, obere Begrenzungsfläche die Kreismahlbahn
4 bildet, auf welcher sektorförmige, auswechselbare Reib- und Verschleißbeläge 5
befestigt sind. Der Rand 6 der Kreismahlbahn 4 ist aufgebogen bzw. nach oben gerichtet
und weist entlang seines Umfanges mehrere Einblasdüsen 7 auf, die mit einem außenseitig
umlaufenden Ringkanal 8 verbunden sind. Paarweise vorgesehene walzenförmige, zylindrische
Läufer 9 sind über die horizontale Welle 10 miteinander verbunden, auf deren endseitigem
Wellenstummel 11 sie frei drehbar gelagert sind. Auch diese Läufer 9 tragen einen
Reib- und Verschleißbelag 12. Diese Welle 10 durchsetzt das obere freie Ende der
vertikalen Antriebswelle 13, die durch das Maschinengestell 3 hindurchragt und nach
unten über dieses Maschinengestell vorsteht. Das untere Ende 14 der Antriebswelle
13 ist mit achsparallelen Keilnuten versehen und steht mit dem hohlen, korrespondierend
dazu im Querschnitt ausgebildeten Wellenstummel 15 des Getriebes 16 in Eingriff.
Am Gehäuse des Getriebes 16 ist ein Motor 17 angeflanscht. Zweckmäßigerweise ist
dieses aus Motor 17 und Getriebe 16 gebildete Antriebsaggregat regelbar ausgebildet,
wobei das Getriebe und/oder Motor regelbar ist. An der Unterseite der Stützen 2
sind nach innen ragende Kragarme 18 vorgesehen, an welchen das aus Getriebe 16 und
Motor 17 bestehende Antriebsaggregat aufgehängt ist.
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Der oberhalb der Kreismahlbahn 4 vorgesehene Raum ist von einem Gehäusemantel
19 umschlossen, der auch den Einfüllstutzen 20 für das einbringbare Mahlgut beinhaltet.
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Die Antriebswelle 13 durchsetzt auf einem Teil ihrer Länge einen im
Maschinengestell 3 vorgesehenen zentralen Hohlraum 21 mit kreisrundem Querschnitt.
In diesem Bereich trägt die Antriebswelle 13 einen Bund 22, der den Querschnitt
des Hohlraumes 21 ausfüllt und der randseitig eine Dichtung 23 aufweist. Dieser
Hohlraum 21 und dieser Bund 22 bilden eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit.
An den beiden Stirnseiten 24 und 25 dieses Hohlraumes 21 münden Hydraulikleitungen
26 und 27, die zu einem Hydrauliksteuergerät 28 führen. Diese aus Bund 22 und Hohlraum
21 bestehende Eolben-Zylinder-Einheit teilt den Hohlraum 21 in eine obere und eine
untere Kammer 29-30.
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Der Gehäusemantel 19 weist ferner unmittelbar oberhalb der Kreismahlbahn
4 eine seitliche Öffnung 31 auf, welche beim betriebsmäßigen Einsatz der Wälzmühle
durch eine Türe 32 dicht verschließbar ist.
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Eine Wälzmühle dieser Art dient beispielsweise zur Erzeugung von Gesteinsrohmehl
bei der Zementherstellung.
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Im betriebsmäßigen Einsatz wird durch den Einfüllstutzen 20 das bis
faustgroße Mahlgut eingebracht. Der Motor 17 dreht über das Getriebe 16 die vertikale
Antriebswelle 13, welche über die horizontale Welle 10 die Läufer 9 mitzieht, die
dabei über die Mahlbahn 4 rollen und durch ihr Gewicht das zentral eingebrachte
Mahlgut zerkleinern. Über den Ringkanal 8 und die umfangsseitig angeordneten Düsen
7 wird ein eventuell aufgeheizter Luftstrom eingebracht, der das zerkleinerte Mahlgut
nach oben (Pfeil 13) abführt, wo es zu einem hier nicht dargestellten Abscheider
gelangt, von dem der eventuell mitgenommene und mitgezogene Grieß zur Nühle zurückfällt.
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Um den Mahldruck bzw. Anpreßdruck über das Gewicht der Läufer 9 hinaus
zu erhöhen, wird die obere Kammer 29 des als Hydraulikzylinder dienenden Hohlraumes
21 über die Leitung 26 mit Drucköl beaufschlagt, wobei der hier anstehende Hydraulikdruck
die Antriebswelle 13 nach unten zu ziehen versucht. Während des Mahlvorganges ist
die untere Kammer 30 ebenfalls mit Öl gefüllt, jedoch drucklos.
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Sind die Reib- und Verschleißbeläge 5 oder 12 abgenutzt und beschädigt
und müssen sie ausgetauscht werden, so wird über das Steuergerät 28 bzw. das Umschaltventil
37 die obere Kammer 29 entlastet und die untere Kammer 30 mit Öl beaufschlagt, sodaß
dadurch die Antriebswelle 13 hochgefahren werden kann. Die Läufer 9 gelangen dadurch
in den Bereich der Öffnung 31 im Gehäusemantel 19, durch den sie seitlich mit geeigneten
Hilfseinrichtungen ausgefahren werden können. Auch der aus sektorförmigen Teilen
bestehende Reib- und Verschleißbelag 5 auf der Mahlbahn 4 kann bei angehobenen Läufern
ohne weiteres ausgetauscht werden.
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Durch das Ausmaß der Beaufschlagung der unteren Kammer 30 bzw.
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der Unterseite des Kolbens 22 ist die Breite des Mahlspaltes einfach
einzustellen und konstant zu halten, wobei beliebig kleine Mahlspalten angefahren
werden können, wobei der Läufer infolge ungleicher Schütthöhen über den Umfang der
Kreismahlbahn 4 nur nach oben ausweichen kann.
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Um das Aufschlagen der Läufer 9 auf der Mahlbahn 4 zu verhindern -
ebenfalls bedingt durch ungleiche Schütthöhen - kann ein Fühler 34 beispielsweise
in Form eines Mikroschalters vorgesehen sein, der mit einem umlaufenden Bund 35
an der Antriebswelle 13 in Wirkverbindung steht. Mit diesem Fühler 34 ist über eine
Leitung 36 ein Umschaltventil 37 verbunden.
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Verringert sich im betriebsmäßigen Einsatz der Mahlspalt wegen zu
geringer Schütthöhe und drohen die Läufer 9 auf die
Kreismahlbahn
4 aufzuschlagen, so betätigt der Bund 35 der nach unten sich dadurch bewegenden
Antriebswelle 13 den Schalter oder Fühler 34, der nunmehr das Umschaltventil 37
aktiviert, wodurch die untere Kammer 30 mit Druck beaufschlagt, und die obere Kammer
29 hingegen vom Druck entlastet wird.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel gestattet die Kupplung zwischen dem
Getriebe 16 und der Antriebswelle 13 eine axiale Verschiebung der letzteren. Es
liegt im Rahmen der Erfindung, Getriebe 16 und Motor 17 direkt und fest mit der
Antriebswelle zu verbinden, so daß das Antriebsaggregat direkt an der Antriebswelle
13 hängt und mit seinem Gewicht den Anpreßdruck erhöht. In diesel Falle ist durch
am Fundament 1 anzuordnende seitliche Führungen 38 (Fig. 2) Vorsorge dafür zu treffen,
daß sich das aus Motor 17 und Getriebe 16 bestehende Antriebsaggregat zwar axial
heben und senken kann, daß aber ein Mitdrehen dieses Aggregates unterbunden ist,
im Querschnitt U-förmige Schienen gebildet werden, in welche Leisten 38', die am
Motor oder Getriebegehäuse angeflanscht sind, eingreifen.
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Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung, die Antriebswelle 13 so anzuordnen,
daß sie zur Gänze oberhalb der Mahlbahn 4 liegt.
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In diesem Fall sind auch Antriebsaggregat und die hydraulische Eolben-Zylinder-Einheit
nach oben zu verlegen. Wenn dies auch grundsätzlich und konstruktiv möglich ist,
erscheint dennoch eine solche Lösung nicht zweckmäßig, da von oben her das Mahlgut
zugeführt und der gemahlene Staub auch abtransportiert wird. Die konstruktive Lösung
einer solchen Anordnung würde sehr aufwendig und umständlich sein, so daß der in
Fig. 1 gezeigten Anordnung der Vorzug einzuräumen ist.
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Da zur Erhöhung des Anpreßdruckes höhere Kräfte nötig sind, als zum
Anheben des aus Antriebswelle 13 und Läufer 9 bestehenden Mahlwerkes, kann der Bund
22 als Stufenkolben 22-22' ausgebildet sein. Dies veranschaulicht schematisch Fig.
3,
aus der ersichtlich ist, daß hier der Stufenkolben zweiteilig
gestaltet ist, wobei jeder Kolbenteil gleichzeitig auch den Zylinderabschluß bildet.
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Anstelle von Keilwellen als Kupplungsglied zwischen Getriebe-und Antriebswellen
können auch andere Kupplungen verwendet werden, die eine axiale Bewegung der gekuppelten
Teile zulassen, beispielsweise Pendelkupplungen oder Federbalgkupplungen.
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Die erfindungsgemäße Wälzmühle besitzt auch den weiteren Vorteil,
daß in ihr der gestrichelt veranschaulichte Kraftfluß E extrem kurz und der konstruktive
Aufwand entsprechend gering ist. Der Anpreßdruck auf das Mahlgut durchsetzt das
Maschinengestell 3, gelangt durch das Öldruckpolster in die obere Kammer 29, tritt
in den Kolben 22 über und schließt sich durch die Antriebswelle 13 nach oben und
über die Welle 10 zu den Läufern 9. Ein kürzerer Weg, um den Kraftfluß in sich selbst
zu schließen, ist kaum vorstellbar. Gegenüber den bisher verwendeten Mühlen dieser
Art ist dies ein hervorstechendes Merkmal. Zu vermerken ist noch, daß die Tragstützen
2 nur das Gewicht, nicht aber die Mahldrücke, die ein Mehrfaches davon betragen,
aufnehmen müssen. Das darunter liegende Antriebsaggregat ist vom Anpreßdruck nicht
beeinflußt, da es bei der Ausführung nach Fig. 1 an den Kragarmen 18 hängt, die
das Gewicht des Antriebsaggregates direkt in das Fundament 1 leiten. Anstelle von
trommelförmigen bzw. walzenförmigen Läufern können auch kegelförmige Läufer verwendet
werden.
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Für die bisher bekannten Wälzmühlen ist unter anderem kennzeichnend,
daß sie große bewegte Massen aufweisen. Moderne Entwicklungen auf diesem Gebiet
zielen darauf ab, anstelle der schweren, trägen Massen überwiegend die Konstruktionen
auf Kraftaufwand und Beweglichkeit abzustellen. Wenn zum Beispiel ein Läufer auf
eine "Bodenwelle" aufrollt, muß der Rotor dieser Bewegung rasch folgen können. Zu
diesem Zweck sind die beiden Kammern 29 und 30 des Hydraulikzylinders über eine,
ein
Uberströmventil 40 aufweisende Nebenschlußleitung 39 miteinander
verbunden (Fig. 4), so daß kurzzeitig große O1-mengen aus der Kemmer 29 in die Kammer
30 strömen können.
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Dadurch wird die Einrichtung vor Überlastung geschützt.
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Die vorstehend kurz beschriebene Steuerung mit dem Fühler 34 und dem
Umschaltventil bzw. Steuerventil 37 wird anhand der Fig. 4 noch näher erläutert
und im Detail veranschaulicht.
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Das Steuerventil 37, das über die Leitungen 26 und 27 mit den Kammern
29 und 30 des Hydraulikzylinders verbunden sind, besitzt einen Schieber 43, der
einerseits mit dem Arm 42 des doppelarmigen Fühlers 34 in Wirkverbindung steht.
Der andere Arm 41 dieses Fühlers 34 ragt in den Verschiebebereich des Bundes 35
der Antriebswelle 13. Mittels einer Justierschraube 44 ist dieser Fühler 34 einstellbar.
Das Steuerventil 37 ist ferner über die Leitung 45, die eine Ölpumpe 46 aufweist
und auch ein federbelastetes Druckhalteventil 47 mit dem Ölvorratsbehälter 48 verbunden,
in welchem auch die Rückführleitung 49 des Steuerventiles 37 mündet. Durch Verschieben
des Schiebers 43 wird der Druckölzufluß zu den Kammern 29 und 70 geregelt. Die Pumpe
46 liefert den notwendigen Öldruck und das Druckhalteventil 47 sorgt für die Begrenzung
der maximalen Druckhöhe, diese ist mit einer Feder einstellbar.
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Im Betrieb ist der Schieber *3 des Steuerventiles 37 nach unten aus
seiner Mittellage verstellt, seine Lage wird durch die Einstellschraube 50 justiert.
In dieser Stellung des Schiebers 45 strömt das Drucköl in die obere Kammer 29 und
drückt den Kolben 22 und damit die Antriebswelle 13 nach unten. Gleichzeitig wird
die untere Kammer 30 des Hydraulikzylinders vom Schieber 43 des Steuerventiles 37
mit der Rückführleitung 49 verbunden und dadurch druckfrei. Die Anpreßkraft der
Läufer 9 steigt infolge der Zunahme des Öldruckes an und das Mahlgut wird unter
Druck gesetzt, bis der Grenzdruck, der durch das Druckhelteventil 47 eingestellt
ist, erreicht wird. Die Menge des zum Hydraulikzylinder strömenden
Öls
wird durch dessen Leckage bestimmt. Was die Pumpe darüberhinaus fördert, wird durch
das Druckhalteventil 47 abgeleitet.
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Um keine Energie zu verschwenden, sollte die Pumpe 46 gerade soviel
fördern, daß die Leckage gedeckt wird und noch einkleiner Überschuß bleibt, damit
das Druckhalteventil 47 seine Funktion ausüben kann. Zu diesem Zweck ist es nötig,
die von dem Ventil 47 abgeleitete Menge su kennen, was durch Beobachtung durch ein
Schauglas 51 festgestellt werden kann. Je nachdem wird es erforderlich sein, die
Fördermenge der Pumpe 46 zu erhöhen oder abzusenken. Dies kann durch Variation der
Drehzahl oder durch Verstellen der Schluckfähigkeit bei Radialpumpen geschehen.
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Kleinere Variationen der Schütthöhe auf der Mahlbahn sind üblich.
Kommt es zu größeren Anhäufungen, müssen die Läufer 9 kurzzeitig ausweichen können.
Das ermöglicht die Nebenschlußleitung 39, in der ein Uberströmventil 40 eingebaut
ist, das bei Überschreitung eines bestimmten Grenzdruckes öffnet und soviel Öl von
der oberen Kammer 29 in die untere Kammer 30 übertreten läßt, wie durch die Ausweichbewegung
der Läufer 9 erforderlich ist. Ist der Vorgang beendet, der Druck in der oberen
Kammer 29 wieder normal, wird der Kolben-22 durch die.
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Steuereinrichtung 37 wieder in die frühere Lage zurückgeführt.
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Eine zweite Grenzsituation stellt sich ein, wenn die Schütthöhe zu
gering ist und es zum Durchschlagen der Walzen auf die Mahlbahn kommen könnte. Dies
wird aber durch den Bund 35 verhindert, der auf seinem Weg nach unten den Fühler
34 auslenkt und nach unten drückt, so daß dadurch der Schieber 43 von der Einstellschraube
50 abgehoben und nach oben über die Mittellage hinaus verschoben wird, wodurch die
untere Kammer 30 unter Druck gesetzt, die obere Kammer 29 jedoch druckfrei gemacht
wird, so daß der Kolben 22 in Schwebe gehalten wird, bisdie Gefahr des Durchschlagens
behoben ist.
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Mit Hilfe der hier gezeigten und beschriebenen Einrichtung können
extrem kleine Spaltweiten gefahren und die Ergiebigkeit des Mahlvõrtanges gesteigert
werden, wie dies mit keinem anderen Mahl system bisher möglich ist.
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Abschließend wird noch vermerkt, daß anstelle von paarweise angeordneten
Läufern 9 auch eine ungerade Anzahl von solchen Laufern vorgesehen werden kann.
Es ist auch möglich, die Wellen 10 und 13 einstückig und/oder hohl auszubilden mit
einer oberen Montageöffnung. In diesem Falle kann in die hohle Welle eine Kühleinrichtung
eingebaut werden, was zweckmäßig ist, wenn mit hohen Nahltemperaturen gefahren wird.