DE4400797A1 - Mahlwerkzeug für Walzenmühlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mahlwerkzeug für Walzenmüh­ len entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Zum Schutz vor abrasivem Verschleiß der Mahlflächen von Mahlwerkzeugen, beispielsweise Mahlwalzen bei einer Gutbettwalzenmühle oder einem rotierenden Mahlteller bei einer Walzenschüsselmühle, sind sogenannte Ver­ schleißkörper vorgesehen, die in entsprechende Ausneh­ mungen am Trägerkörper gehaltert sind.

Die oben genannten Walzenmühlen werden vorwiegend im Hartzerkleinerungsbereich (z. B. Kalkstein, Kohle, Ze­ mentklinker) verwendet. Diese Mahlgüter zeichnen sich häufig durch das Vorhandensein sehr abrasiver Komponen­ ten aus, die zu einem sehr starken Verschleiß der Mahl­ werkzeuge führen. Deshalb bestehen bislang die Mahl­ werkzeuge praktisch ausschließlich aus verschleißfesten Eisenlegierungen (Chrom-, Nickel- oder Manganhartguß). Diese Legierungen weisen eine sehr hohe Härte bei gleichzeitig extrem geringer Duktilität auf. Um einen schnellen und kostengünstigen Austausch der Mahlwerk­ zeuge zu gewährleisten, werden bei Mahlwalzen segmen­ tierte oder einteilige Walzenmäntel (Bandagen) aus oben genanntem, verschleißfestem Werkstoff auf den Grundkör­ per der Mahlwalzen aufgeschraubt oder aufgeklemmt, um im Bedarfsfall ausgewechselt werden zu können.

Die aufgrund sehr hoher Mahlkräfte bedingten erhebli­ chen Vorspannkräfte zum Fixieren der Verschleißseg­ mente/-bandagen auf den Walzen-/Rollenkörpern erfordern sehr genaue und teure Passungen und ein hohes Maß an Sorgfältigkeit bei der Montage, um Abplatzungen von Verschleißgußstücken sowie Beschädigungen des Walzen­ grundkörpers zu vermeiden.

In der Mühle vorhandene Fremdkörper, beispielsweise Baggerzähne, führen beim Überrollen zu einer starken Beschädigung oder sogar Zerstörung der spröden Ver­ schleißsegmente/-bandagen. Dabei führt bereits das Her­ ausbrechen oder Zersplittern einiger weniger Ver­ schleißelemente zum Ausfall der ganzen Mühle.

Aus der EP-A-0 476 496 ist ein Mahlwerkzeug für eine Walzenschüsselmühle gemäß dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1 bekannt. Die Mahlrollen dieser bekannten Walzen­ mühle weisen am Umfang eine Vielzahl von mit gleichem Abstand voneinander angeordneten und in Achsrichtung verlaufenden Nuten auf, in denen jeweils ein Ver­ schleißkörper angeordnet ist. Auch wenn bei dieser Aus­ führung bereits eine Vielzahl von Verschleißkörpern über den Umfang verteilt angeordnet ist, führt bereits die Zerstörung von einigen wenigen Verschleißelementen zum Ausfall der ganzen Mühle, da bereits die Zerstörung eines Verschleißelementes eine Unterbrechung der Mahl­ fläche über die gesamte Breite in Achsrichtung zur Folge hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Mahlwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart weiterzuentwickeln, daß seine Standzeit erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeich­ nende Merkmal des Anspruches 1 gelöst, indem in jeder Nut eine Vielzahl von Verschleißkörpern angeordnet ist. Eine derartige Gefügestruktur der Verschleißkörper hat den Vorteil, daß ein in einem Verschleißelement ent­ standener Riß sich nicht über die gesamte Breite bzw. Länge der Mahlfläche fortsetzen kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wer­ den die Verschleißkörper formschlüssig in den Nuten ge­ haltert, wobei die Nuten zwei seitliche Vorsprünge auf­ weisen, die lediglich eine Verschiebung der Ver­ schleißkörper in Richtung der Nut, jedoch nicht senk­ recht zur Mahlfläche erlauben.

Die Kontaktflächen der in einer Nut benachbarten Ver­ schleißkörper weisen entsprechend komplementär gestal­ tete Oberflächenprofilierungen auf. Indem diese Ober­ flächenprofilierungen in einem Bereich des Verschleiß­ körpers vorgesehen sind, der nicht in die Nut einge­ führt ist, ist ein sicherer Halt eines Verschleißkör­ pers in der Gefügestruktur auch dann noch möglich, wenn der untere, in die Nut eingeführte Teil eines Ver­ schleißkörpers aufgrund der wirkenden Materialkräfte abbricht.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung wer­ den aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausfüh­ rungsbeispiele und der Zeichnung ersichtlich.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Mahlwerkzeuges,

Fig. 2a eine Vorderansicht eines Verschleißkörpers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2b eine Seitenansicht des Verschleißkörpers ge­ mäß Fig. 2a,

Fig. 2c eine Aufsicht des Verschleißkörpers gemäß Fig. 2a,

Fig. 3a eine Schnittdarstellung eines in eine Nut eingeführten Verschleißkörpers,

Fig. 3b eine Schnittdarstellung des Verschleißkörpers gemäß Fig. 3a unter der Wirkung der Mahlkräfte ohne plastische Verformung,

Fig. 3c eine Schnittdarstellung des Verschleißkörpers gemäß Fig. 3a unter der Wirkung der Mahlkräfte mit einer plastischen Verformung,

Fig. 4a eine Aufsicht auf eine durch Verschleißkörper gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gebil­ deten Mahlfläche,

Fig. 4b eine Schnittdarstellung längs der Linie V-V der Fig. 4a,

Fig. 5a eine Aufsicht auf eine durch Verschleißkörper gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ge­ bildeten Mahlfläche,

Fig. 5b eine Schnittdarstellung längs der Linie IV-IV der Fig. 4a, und

Fig. 6 eine Schnittdarstellung des Mahlwerkzeuges im Bereich der Spannmittel.

Das in Fig. 1 dargestellte Mahlwerkzeug wird durch eine Mahlwalze 1 gebildet. Sie besteht im wesentlichen aus einem Walzengrundkörper 2, einem aus mehreren Segmenten 3 bestehenden Walzenmantel sowie einer Vielzahl, die Mahlfläche bildender Verschleißkörper 4. Die einzelnen Segmente 3 dienen dabei als Trägerkörper für die Ver­ schleißkörper 4. Im Rahmen der Erfindung kann der Trä­ gerkörper jedoch auch durch einen einteiligen Walzen­ mantel oder unmittelbar durch den Walzengrundkörper ge­ bildet werden.

Der in den Fig. 2a bis 2c dargestellte Verschleißkörper 4 besteht aus einem unteren Teil 4a, der in entspre­ chend komplementär ausgestalteten Nuten im Trägerkörper eingeführt wird (siehe Fig. 3), und aus einem oberen Teil 4b, der mit seiner Oberfläche 4c einen Teil der Mahlfläche 1a bildet.

Der aus der Nut herausragende obere Teil 4b weist fer­ ner Oberflächenprofilierungen 4d und 4e auf, wobei die Auswölbung 4e in der Form eines Teils einer Kugel Ober­ fläche und die Ausnehmung 4d entsprechend komplementär ausgestaltet ist.

In den Fig. 4a und 4b ist ein Verband von mehreren hin­ ter- und nebeneinander angeordneten Verschleißkörpern 4 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Insbesondere aus der Aufsicht gemäß Fig. 4a ist zu er­ kennen, daß die in einer Nut 3a eines Segments 3 hin­ tereinander angeordneten Verschleißkörper 4 an den Kon­ taktflächen mit ihren entsprechend komplementär ausge­ stalteten Oberflächenprofilierungen 4d, 4e ineinander­ greifen. Die Oberflächenprofilierungen der beiden Kon­ taktflächen eines Verschleißkörpers 4 sind derart ange­ ordnet, daß auf jeder Kontaktfläche jeweils eine Aus­ nehmung 4d und eine Auswölbung 4e vorgesehen sind. Die Ausnehmung 4d und die Auswölbung 4e sind zudem so ange­ ordnet, daß die Verschleißkörper in einer ersten und in einer um 180° gedrehten zweiten Stellung in die Nut einführbar sind.

Fig. 3a zeigt einen in eine Nut 3a eingeführten Ver­ schleißkörper 4 während des Einbaus. Dabei ist deutlich zu erkennen, daß die Nut 3a in ihrem oberen Bereich zwei seitliche, in Längsrichtung verlaufende Vorsprünge 3b aufweist. Der entsprechend komplementär ausgestal­ tete untere Teil des Verschleißkörpers 4 weist demnach im Bereich der Vorsprünge 3b entsprechende Einbuchtun­ gen auf. Zum Einbau sind die Verschleißkörper 4 somit in Längsrichtung der Nut verschiebbar, während sie senkrecht zu der durch die Verschleißkörper 4 gebilde­ ten Mahlfläche 1a durch die Vorsprünge 3b festgehalten werden. In Richtung der Nut werden die eingeführten Verschleißkörper 4 durch geeignete Spannmittel in ihrer Lage fixiert, die noch mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben werden.

Wegen der Sprödigkeit der Verschleißkörper 4 muß eine einwandfreie Leitung der Mahlkräfte vom Verschleißkör­ per in den Trägerkörper, beispielsweise das Segment 3, gewährleistet sein. Die Mahlkräfte setzen sich aus ei­ ner Radialkomponente (Pfeil 6) und einer sehr viel kleineren Umfangskomponente (Pfeil 7 der Fig. 1) zusam­ men.

Die Radialkräfte werden über möglichst große Oberflä­ chen vom Verschleißkörper auf den Trägerkörper übertra­ gen. Um eine gute Oberflächenqualität bei einerseits großen Maßtoleranzen und andererseits geringen Herstel­ lungskosten für die Verschleißkörper zu erhalten, wer­ den für den Formschluß zwei Methoden vorgesehen:

• a) Nach der Montage der Verschleißkörper 4 wird in den zwischen den Verschleißkörpern und dem Trägerkörper verbleibenden Zwischenraum (siehe Fig. 3b) ein Ver­ bindungsmittel, beispielsweise eine Vergußmasse ein­ gebracht;
• b) die in die Einbuchtungen des unteren Teils 4a der Verschleißkörper 4 eingreifenden Vorsprünge 3b wer­ den durch plastische Verformung aufgrund der in ra­ dialer Richtung (Pfeil 6) wirkenden Mahlkräfte ver­ bogen (siehe Fig. 3c).

Beide Methoden gewährleisten durch Einebnen der Rauig­ keitsspitzen bzw. durch die Vergußmasse eine geringe Flächenpressung und damit eine geringe Beanspruchung der Verschleißkörper 4. Außerdem werden die Verschleiß­ körper 4 auf dem Trägerkörper, beispielsweise den Seg­ menten 3, so fixiert, daß sie keine Relativbewegung zu­ einander ausführen können. Damit wird weiterer unnöti­ ger Verschleiß vermieden.

Die in Umfangsrichtung wirkenden Mahlkräfte (Pfeil 7 in der Fig. 1) erzeugen eine Biegebeanspruchung in den Ver­ schleißkörpern 4. Die Verschleißkörper 4 sollen durch diese Umfangskomponente der Mahlkraft möglichst wenig aus ihrer Lage im Trägerkörper verschoben bzw. gekippt werden. In Richtung der Nut ist die Kontaktfläche be­ nachbarter Verschleißkörper 4 am größten. Dadurch wei­ sen die Verschleißkörper 4 längs der Nut auch die größte Richtungsstabilität auf, so daß die Nut vorteil­ hafterweise in Umfangsrichtung der Mahlkörperbewegung angeordnet wird.

In den Fig. 4a und 4b ist ein Verband von Verschleißkör­ pern gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darge­ stellt. Hierbei verlaufen mehrere Nuten 3a parallel ne­ beneinander, wobei in jede Nut eine Vielzahl von Ver­ schleißkörpern 4 eingeführt sind, wobei die in einer Nut benachbarten Verschleißkörper 4 mit ihren komple­ mentär ausgebildeten Oberflächenprofilierungen ineinan­ dergreifen. Die Verschleißkörper einer Nut stoßen mit ihren Stirnflächen an die Stirnflächen der in eine be­ nachbarte Nut eingeführten Verschleißkörper an.

In den Fig. 5a und 5b ist ein Verband von Verschleißkör­ pern 4′ gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darge­ stellt. Die Verschleißkörper 4′ gemäß dem zweiten Aus­ führungsbeispiel unterscheiden sich von den Verschleiß­ körpern 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ledig­ lich dadurch, daß ihr unterer Teil 4′a und ihr oberer Teil 4′b keine gemeinsame Mittelachse aufweisen, wie das bei den Verschleißkörpern 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.

Der obere Teil 4′b des Verschleißkörpers 4′ ist auf ei­ ner Seite der Mittelachse 4′f des unteren Teils 4′a et­ was breiter. Auf diese Weise ist es möglich, die Viel­ zahl der Verschleißkörper 4′ von einer Nut mit der Vielzahl der Verschleißkörper einer benachbarten Nut verzahnt anzuordnen, wie das aus der Fig. 5a zu ersehen ist. Die einzelnen Verschleißkörper 4′ werden bei der Montage jeweils abwechselnd in einer ersten und einer zweiten, um 180° gedrehten Stellung in eine Nut einge­ führt. Die unmittelbar gegenüberliegenden, in benach­ barten Nuten eingeführten Verschleißkörper 4′ berühren sich wiederum mit einer ihrer Stirnflächen.

Durch die Verzahnung der einzelnen Verschleißkörperrei­ hen wird die Gefahr der Verschiebung bzw. des Kippens einzelner Verschleißkörper 4′ in Richtung der Nuten verringert.

Zur Fixierung der Verschleißkörper 4, 4′ in Richtung der Nuten 3a, 3′a sind am Trägerkörper bzw. an den Seg­ menten 3 bzw. 3′ geeignete Spannmittel vorgesehen.

Das in Fig. 6 dargestellte Spannmittel besteht im we­ sentlichen aus einem Schloß 8, das mittels Schrauben 9 an der Stirnfläche eines Segmentes 3 befestigt wird. Die Schrauben 9 sind durch Längsschlitze 8a im Schloß 8 geführt, so daß die durch das Schloß ausgeübte Spann­ kraft durch eine radiale Verstellung des Schlosses 8 eingestellt werden kann.

Die Oberfläche 8b des Schlosses 8 schließt zweckmäßig bündig mit der Oberfläche der Verschleißkörper 4 ab, um einen gleichmäßigen Verschleiß zu gewährleisten. Das Schloß selbst kann gegen zu schnellen Verschleiß mit einem geeigneten Verschleißschutz, beispielsweise durch Auftragsschweißen, geschützt werden.

Die Stirnflächen der Segmente 3, an denen die Schlösser 8 vorgesehen sind, sind derart ausgebildet, daß sich auch im Bereich der mit ihren Stirnflächen aneinander­ stoßenden Segmente eine bündig mit den Verschleißkör­ pern 4 abschließende Oberfläche ergibt.

Die Verschleißkörper 4, 4′ werden zweckmäßig aus einem sehr harten Werkstoff, vorzugsweise Keramik oder Hartmetall gefertigt. Die Nuten 3a, 3′a werden bei der Herstellung in den metallischen Trägerkörper einge­ fräst.

Das Verhältnis der Breite zur Stärke (in Umfangsrich­ tung) sollte größer als 2 : 1, vorzugsweise 3 : 1 sein. Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist ein keramischer Verschleißkörper eine Breite von 30 mm und eine Stärke von 10 mm auf. Dadurch ergibt sich bei einer Mahlwalze mit einem Durchmesser von 2000 mm und einer Länge von 1000 mm eine benötigte Stückzahl von ca. 21 000 Verschleißkörpern. Würde man über den Umfang verteilt 10 Schlösser anordnen, lägen bei diesem Beispiel 63 Elemente hintereinander, während in Richtung der Drehachse, d. h. in axialer Richtung, 33 Elemente nebeneinander angeordnet wären.

Im Rahmen der Erfindung können jedoch auch mehr oder weniger Verschleißkörper verwendet werden. Indem jeden­ falls wenigstens zwei Nuten vorgesehen sind, in denen jeweils eine Vielzahl von Verschleißkörpern angeordnet ist, ergibt sich eine relativ schadenstolerante Kon­ struktion, da der Ausfall, d. h. das Herausbrechen oder Zersplittern einiger, weniger Verschleißkörper nicht zum Ausfall der ganzen Mühle führt, da ein in einem Verschleißkörper entstandener Riß an der Oberfläche en­ den muß.

Die Verschleißkörper lassen sich trotz enger Maßtole­ ranzen relativ kostengünstig herstellen und ergeben eine fehlerarme Gefügestruktur.

Claims (12)

1. Mahlwerkzeug für Walzenmühlen mit wenigstens einem Trägerkörper (Segment 3; 3′), der wenigstens zwei mit Abstand voneinander angeordnete Nuten (3a; 3′a) aufweist, in denen die Mahlfläche (1a) bildende Ver­ schleißkörper (4; 4′) gehaltert sind,
dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Nut eine Viel­ zahl von Verschleißkörpern angeordnet ist.

2. Mahlwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nut (3a; 3′a) zwei seitliche Vorsprünge (3b, 3′b) aufweist, die eine Verschiebung der Ver­ schleißkörper in Richtung der Nut, jedoch nicht senkrecht zur Mahlfläche erlauben.

3. Mahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der in einer Nut benachbarten Verschleißkörper (4; 4′) entsprechend komplementär ausgebildete Oberflä­ chenprofilierungen (4d, 4e; 4′d, 4′e) aufweisen.

4. Mahlwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die komplementären Oberflächenprofilierun­ gen zweier Verschleißkörper derart ausgestaltet sind, daß sie eine Relativbewegung der Verschleiß­ körper in Richtung der Nut erlauben, jedoch quer zu dieser verhindern.

5. Mahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißkör­ per (4; 4′) in einer ersten sowie in einer zweiten, um 180° gedrehten Stellung in die Nut einführbar sind.

6. Mahlwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verschleißkörper (4′) derart ausgebildet sind, daß die Vielzahl der Ver­ schleißkörper der einen Nut mit der Vielzahl der Verschleißkörper der benachbarten Nut ineinander verzahnt angeordnet sind.

7. Mahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißkör­ per aus Keramik oder Hartmetall hergestellt sind.

8. Mahlwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorsprünge (3b; 3′b) der Nuten im Trä­ gerkörper zur Vergrößerung der Kontaktfläche mit den Verschleißkörpern (4; 4′) elastisch verformbar sind.

9. Mahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ver­ schleißkörpern und dem Trägerkörper Verbindungsmit­ tel vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (3a; 3′a) im Trägerkörper in Umfangsrichtung des sich drehenden Mahlwerkzeugs verläuft.

11. Mahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißkör­ per (4; 4′) mit Hilfe von Spannmitteln (Schloß 8) fixiert werden.

12. Mahlwerkzeug nach Anspruch 10, wobei der Trägerkör­ per aus mehreren Segmenten besteht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den Enden der Nuten jedes Segments Spannmittel vorgesehen sind.