[0001] Die Erfindung betrifft eine Kreislaufmahleinrichtung zur Druckzerkleinerung körnigen
Gutmateriales innerhalb eines drehbar gelagerten Materialförderringes, in dem wenigstens
eine Mahlwalze und gegebenenfalls wenigstens ein Sichter integriert sind, mit wenigstens
einem Gutmaterialeinlauf und einem Gutmaterialaustrag und mit wenigstens einem Gaseintritt
und einem Gasabzug, und mit einer im oberen Bereich des Materialförderringes angeordneten
Materialabstreifvorrichtung für einen internen Gutmaterialumlauf.
[0002] Bei bekannten Kreislaufmahleinrichtungen der genannten Art sind in den drehbar gelagerten
Materialförderring eine Hochdruck-Walzenmühle bzw. Rollenpresse sowie wenigstens ein
Sichter integriert (DE-A-100 63 798), oder der drehbar gelagerte Materialförderring
stellt die Mahlbahn bzw. den Mahlring einer Ringwalzenmühle mit gegebenenfalls integriertem
Sichter dar (EP-B-0 829 303). Innerhalb des den Arbeitsraum umschließenden rotierenden
Materialförderringes kommt ein interner Gutmaterialkreislauf zustande, aus dem der
mit der Feingutfraktion aus dem Mahlgut beladene Luftstrom abgezogen und außerhalb
der Kreislaufmahleinrichtung von der Feingutfraktion getrennt wird.
[0003] Durch den Wegfall platzbeanspruchender Förderorgane wie z. B. Becherwerke zum Transport
des Mahlgutes von der Mühle zum Sichter sowie zum Transport der Sichtergriese lassen
sich die bekannten Kreislaufmahleinrichtungen auch bei der Bewältigung hoher Gutkreislaufraten
verhältnismäßig kompakt bauen. Allerdings wird bei großtechnischen Kreislaufmahleinrichtungen
der erstgenannten Art der Durchmesser des die Mühle und den wenigstens einen Sichter
umhausenden drehbar gelagerten Materialförderringes bei mehr als 10 m liegen. Wenn
dann dieser Materialförderring bei überkritischer Drehzahl betrieben wird, damit das
Mahl- und Sichtgut auf der Innenoberfläche des Ringes liegen bleibt und durch Reibung
und Fliehkrafteinwirkung von unten nach oben bis in den Bereich des oberen Scheitelpunktes
des rotierenden Ringes mitgenommen wird, resultieren daraus verhältnismäßig hohe Umfangsgeschwindigkeiten
des Materialförderringes. Es kann daher Schwierigkeiten bereiten, bei diesen Bedingungen
das an der Innenwandung des rotierenden Materialförderringes liegende Kreislaufgut,
das zur Mühle und/oder zum Sichter rezirkuliert werden muss, von der Innenwandung
des Materialförderringes abzulösen, was bei den eingangs genannten Kreislaufmahleinrichtungen
durch Abstreifer erfolgt, die im Bereich des oberen Scheitelpunktes des Materialförderinges
angeordnet sind. Denn die feststehenden Abstreifer unterliegen einem hohen Reibverschleiß
sowie auch einer Schlagbeanspruchung besonders durch im Mahlgut enthaltene Grobpartikel,
deren Größe z. B. im Falle der Vermahlung von Zementklinker in einem Bereich von z.
B. 60 mm liegen kann.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreislaufmahleinrichtung der eingangs
genannten Art so weiter zu entwickeln, dass die für den überkritischen Drehzahlbetrieb
unbedingt erforderliche Gutmaterial-Abstreifvorrichtung eine hohe Standzeit aufweist
und das auf der Innenwandung des rotierenden Materialförderrings liegende Gutmaterial
betriebssicher ablöst.
[0005] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Kreislaufmahleinrichtung mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
[0006] Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Kreislaufmahleinrichtung die Vorrichtung
zum Abstreifen bzw. zur Ablösung des mit dem Materialförderring rotierenden Gutmaterials
wenigstens ein im Bereich des oberen Scheitelpunktes des rotierenden Förderrings gegen
das Gutmaterial andrückbares Rad aufweist, das vom Förderring über das abgelagerte
Gutmaterial angetrieben und gegenüber diesem in seiner Umfangsgeschwindigkeit reduzierbar
ist, kann die Umfangsgeschwindigkeit des mitdrehenden Rades so weit gegenüber der
Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Gutmaterialstroms reduziert werden, dass das
abzustreifende Gutmaterial aus dem Förderring herausfällt, durch Schwerkrafteinwirkung
ggf. mit Unterstützung durch eine Abstreiferleiste in eine gewünschte Gutabwurfparabel
umgelenkt und von einer nachgeschalteten Einrichtung wie Aufgabeschacht der Mühle
und/oder wie gegebenenfalls integrierter Sichter etc. aufgefangen wird. Jedenfalls
wird die Geschwindigkeit des abgebremsten Gutmaterialstroms so weit abgesenkt, dass
das Produkt aus Reibung und Zentrifugalbeschleunigung kleiner wird als die Erdbeschleunigung.
Wesentlich ist, dass bei der Kreislaufmahleinrichtung die Gutmaterialabstreifvorrichtung
in der Lage ist, das auf der Innenwandung des rotierenden Materialförderrings liegende
Gutmaterial betriebssicher abzulösen und gleichzeitig eine hohe Standzeit aufweist,
weil bei Anwendung eines sich mitdrehenden Rades der Reibverschleiß durch . das abgestreifte
Material sowie die Schlagbeanspruchung durch den Aufprall großer Körner des Mahlgutes
deutlich reduziert sind.
[0007] Gemäß eines weiteren Merkmals der Erfindung kann das mitdrehende Rad der Materialabstreifvorrichtung
als Bremsrad ausgebildet sein, dessen Position und Drehzahl so eingestellt und gesteuert
sind, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Gutmaterials des rotierenden Förderringes
so weit verzögert ist, dass das abzustreifende Gutmaterial durch Schwerkrafteinwirkung
in eine gewünschte Gutabwurfparabel umgelenkt wird.
[0008] Das gezielt abbremsbare Bremsrad bzw. Abstreifrad kann eine zylindrische Oberfläche
aufweisen.
[0009] Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung kann das Bremsrad aber auch wie eine
Haspel ausgebildet sein mit Welle, Nabe und mit am Haspelumfang etwa radial angeordneten
Bremsleisten bzw. Schaufeln, die den abgebremsten Gutmaterialstrom weg von dem Materialförderring
in die Gutabwurfparabel lenken. Dabei können die etwa radialen Bremsleisten des als
Haspel ausgebildeten Bremsrades hinsichtlich ihrer radialen Position und/oder axialen
Winkelposition zu jeweils einer Materialförderring-Mantellinie einstellbar und steuerbar
sein, um Einfluss auf die Abwurfparabel des abgestreiften Gutmaterialsstromes nehmen
zu können.
[0010] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Bremsrad der Materialabstreifvorrichtung
als hydrodynamische Bremse und/oder als Wirbelstrombremseinrichtung ausgebildet sein.
Mit besonderem Vorteil kann das Bremsrad als ein als Generator geschalteter Elektromotor
mit Energierückgewinnung ausgebildet sein.
[0011] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das verstellbare mitdrehende Rad als
eine auf dem Gutmaterialbett des Materialförderrings laufende Tastrolle ausgebildet
sein, welche die Höhenlage einer benachbarten Gutabstreiferleiste führt, wobei die
Tastrolle vor der Gutabstreiferleiste läuft.
[0012] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Bremsrad aus einer sphärisch gewölbten
Hohlscheibe bestehen, deren Drehachse schräg zur Gutmaterialförderbahn des Materialförderringes
der Kreislaufmahleinrichtung verschränkt ist. Bei der frei mitlaufenden Hohlscheibe
ist es möglich, durch verringerte Relativgeschwindigkeit zwischen diesem Abstreifelement
und dem mit dem Materialförderring rotierenden Mahlgutstrom den Reibverschleiß sowie
die Schlagbeanspruchung zu mindern.
[0013] Die erfindungsgemäße Materialabstreifvorrichtung kann sowohl bei einer Kompakt-Kreislaufmahleinrichtung
mit rotierendem Gutmaterialförderring und integrierter Gutbettzerkleinerungs-Hochdruck-Zweiwalzenmühle
(Rollenpresse) als auch bei einer konventionellen Ringwalzenmühle eingesetzt werden,
bei welch letzterer innerhalb des drehbar gelagerten rotierenden Mahlringes an deren
zylindrische Innenwandung bzw. Mahlbahn wenigstens eine Mahlwalze angedrückt ist,
unabhängig davon, ob im rotierenden Mahlring ein Sichter integriert ist oder nicht,
d. h. der Sichter könnte auch extern außerhalb des Mahlringes angeordnet sein.
[0014] Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
[0015] Es zeigt:
- Fig. 1:
- einen Axialschnitt einer ersten Ausführungsform der Materialabstreifvorrichtung einer
erfindungsgemäßen Kreislaufmahleinrichtung längs der Linie I-I der Figur 2,
- Fig. 2:
- einen Querschnitt, teils in Ansicht, längs der Linie 11-11 der Figur 1,
- Fig. 3:
- einen Vertikalschnitt durch die vollständige kompakte Kreislaufmahleinrichtung quer
zur Rotationsachse des drehbar gelagerten Materialförderringes mit integrierter Hochdruck-Walzenmühle
und Sichter,
- Fig. 4:
- ausschnittsweise vergrößert in Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Materialabstreifvorrichtung,
- Fig. 5:
- ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Materialabstreifvorrichtung, und
- Fig. 6:
- die Draufsicht von unten auf Figur 5 gesehen in Richtung VI-VI der Figur 5.
[0016] Figur 3 zeigt eine komplette Kreislaufmahleinrichtung mit einer im Arbeitsraum integrierten
Hochdruck-Walzenmühle bzw. Walzenpresse zur Gutbettzerkleinerung körnigen Gutmaterials
mit den zwei gegenläufig angetriebenen und durch einen Walzenspalt voneinander getrennten
Walzen 10, 11 und mit dem gegebenenfalls integrierten wenigstens einen Sichter. Sowohl
die Mühle als auch die Sichteinrichtung sind von einem Gehäuse umgeben bzw. umhaust,
bestehend aus zwei feststehenden, d. h. nicht rotierenden Gehäuse-Seitenwänden 12,
13 (in Figur 3 vordere Seitenwand 12 durchsichtig dargestellt, hintere Seitenwand
13), zwischen denen ein auf Rollen 14, 15 drehbar gelagerter Materialförderring 16
für einen internen Gutmaterialkreislauf angeordnet ist. Der Materialförderring 16
kann einen Durchmesser von z. B. 8 bis 12 m haben und er kann im Betrieb mit einer
Umfangsgeschwindigkeit von z. B. 70 km/h rotieren.
[0017] Das zu mahlende Gut wird durch Öffnungen in einer oder in beiden Gehäuse-Seitenwänden
12, 13 in den Arbeitraum der Kreislaufmahleinrichtung eingeführt, und zwar auf dem
Weg 23a von oben direkt in den Gutaufgabeschacht der Walzenmühle und/oder auf dem
Weg 23b direkt zum Sichter im Raum unterhalb der Walzenmühle. In diesem Raum ist unterhalb
des Walzenspaltes der Walzenmühle 10, 11 im Ausführungsbeispiel zunächst ein statischer
Kaskadensichter angeordnet, mit zwei zwischen sich eine Sichtzone 19 bildenden sowie
von Sichtluft 20 bzw. von Heißgas als Trocknungsgas etwa im Querstrom durchströmten
Sichtzonen-Begrenzungswänden, die schräg nach unten zum Austrag für die ausgesichtete
Grobkornfraktion 26 geneigte kaskadenartig bzw. jalousieartig angeordnete Leitbleche
19a bzw. 19b aufweisen, wobei diese beiden Leitblechwände und damit die dazwischenliegende
Sichtzone 19 mit einem von der Vertikalen abweichenden Winkel schräg liegend angeordnet
sind.
[0018] Die Sichtluft 20 wird von der Seite her durch wenigstens ein Zuführungsgehäuse 21
durch wenigstens eine der Seitenwände 12, 13 hindurch in den Arbeitsraum unterhalb
der Walzenpresse eingeführt. Der von der Sichtluft durchströmte Kaskadensichter wirkt
als Desagglomerator für die Walzenpressenschülpen 22, die ggf. zusammen mit frischem
Mahlgut 23b dem Kaskadensichter aufgegeben werden. Jedenfalls sichtet die Sichtluft
20 aus dem Sichtgut die Feingutfraktion aus, und die mit Feingut 24 beladene Sichtluft
wird über Leitung 25, die durch eine oder beide Seitenwände 12, 13 herausgeführt ist,
aus der Kreislaufmahleinrichtung abgezogen, während die vom Kaskadensichter aus dem
Sichtgut abgetrennte Grobkornfraktion 26 auf die Innenoberfläche des rotierenden Materialförderringes
16 gelangt, der mit überkritischer Drehzahl rotierend die Grobkornfraktion 26 durch
Reibung und Fliehkrafteinwirkung nach oben bis in den Bereich des oberen Scheitelpunktes
des rotierenden Ringes 16 mitnimmt, wo dieses Gutmaterial mit Hilfe einer im folgenden
beschriebenen Materialabstreifvorrichtung abgelöst und in den Aufgabeschacht der Walzenpresse
10, 11 abgeworfen wird. Figur 3 zeigt noch, dass im Anschluss an den statischen Kaskadensichter
noch ein dynamischer Stabkorbsichter mit rotierendem Stabkorb 28 angeordnet sein kann
mit wenigstens einem Austragskrümmer 25 zum Abzug der mit dem Feingut 24 beladenen
Sichtluft. Das Feingut 24 wird dann außerhalb der Kreislaufmahleinrichtung von der
Sichtluft abgetrennt.
[0019] Figur 2 soll eine erste Ausführungsform der Materialabstreifvorrichtung erläutern,
die im Bereich des oberen Scheitelpunktes des im Querschnitt U-förmigen Materialförderringes
16 angeordnet ist, der mit der Umfangsgeschwindigkeit v
1 von z. B. = 70 km/h rotiert. Dabei ist die Materialabstreifvorrichtung als wenigstens
ein gegen das Gutmaterial 30 des rotierenden Materialförderringes 16 andrückbares
und gegenüber diesem mit verringerter Umfangsgeschwindigkeit v
2 mitdrehendes Bremsrad ausgebildet, also v
2 < v
1. Dabei sind die Position 31 und die abgebremste Drehzahl des Bremsrades so eingestellt
und gesteuert, dass die ursprüngliche Umfangsgeschwindigkeit v
1 des Gutmaterials 30 des Materialförderringes 16 soweit verzögert wird, dass das abzustreifende
Gutmaterial durch Schwerkrafteinwirkung in eine gewünschte Gutabwurfparabel 32 umgelenkt
wird, in welcher das rezirkulierte Gut in den Aufgabeschacht der Rollenpresse 10,
11 (Fig. 3) abgeworfen wird.
[0020] Mit besonderem Vorteil ist das Bremsrad der Materialabstreifvorrichtung wie in den
Figuren 1 und 2 angezeigt als Haspel 33 ausgebildet mit Welle 34, Nabe und mit am
Haspelumfang etwa radial angeordneten Bremsleisten 35 bzw. Schaufeln, die den abgebremsten
Gutmaterialstrom weg von dem Materialförderring 16 in die Gutabwurfparabel 32 lenken.
Zwecks Nutzung der Bremsenergie kann das Bremsrad 33 mit einem Generator 36 gekoppelt
sein oder als ein als Generator geschalteter Elektromotor ausgebildet sein.
[0021] In Figur 3 ist noch zu erkennen, dass das bei Drehung des Förderringes 16 sich mitdrehende
Rad als eine auf dem Gutmaterialbett 30 des Materialförderringes 16 laufende Tastrolle
33a ausgebildet sein kann, welche an einem Arm gelenkig gelagert ist und welche die
Höhenlage einer benachbarten Gutabstreiferleiste 33b führt, wobei die Tastrolle 33a
vor der Gutabstreiferleiste 33b auf dem Gutmaterialbett 30 abläuft. Die Gutabstreiferleiste
33b kann ähnlich wie eine Pflugschar auch schräg zur jeweiligen Mantellinie des zylindrischen
Materialförderringes 16 angeordnet sein, um Gutmaterialreibungen an der Materialabstreifvorrichtung
und deren Schlagbeanspruchung zu minimieren.
[0022] Gemäß Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist das in seiner Höhenlage verstellbare mitdrehende
Rad bzw. die Tastrolle 33a in einem Gestell 37 gelagert, das über ein Parallelogrammgestänge
38 am Maschinenrahmen angelenkt ist. Am Gestell 37 ist auch die Gutabstreiferleiste
33b befestigt. Die Gutabstreiferleiste 33b wird von der Tastrolle 33a geführt, die
auf dem Gutmaterialbett im Materialförderring 16 in Drehrichtung gesehen vor der Abstreiferleiste
33b läuft. Durch die Verstellung der Höhenposition der Tastrolle 33a zur Gutabstreiferleiste
33b kann der vom rotierenden Materialförderring 16 abgelöste Gutmassenstrom und damit
die Rezirkulationsrate der Kreislaufmahlung eingestellt werden. Infolge des Parallelogrammgestänges
38 bleibt der Winkel α der Gutabstreiferleiste 33b zum Materialförderring 16 unabhängig
von der Höhenposition der Abstreiferleiste konstant. Die Bewegung des Parallelogrammgestänges
38 kann durch eine an diesem angreifende Druckfeder 39, z. B. hydropneumatisches Federsystem,
bewerkstelligt oder auch gedämpft werden, wobei ein solcher Dämpfer auch als Überlastsicherung
dienen kann.
[0023] Nach den Figuren 5 und 6 kann das verstellbare mitdrehende Rad der Materialabstreifvorrichtung
auch als etwa wie eine Satellitenschüssel sphärisch gewölbte Hohlscheibe 33c ausgebildet
sein, die am Parallelogrammgestänge 38 befestigt und mit einem Winkel schräg zur Förderbahn
des Gutmaterial-Förderringes 16 angestellt ist und mit diesem frei mitläuft. Zur Verringerung
des Schlupfes zwischen der Mahlgutbahn des Förderringes 16 und der Hohlscheibe 33c
kann die Scheibe axial und/oder radial profiliert werden. Auch durch die im Schleppbetrieb
über das im Förderring 16 bewegte Mahlgut schräg angestellte Hohlscheibe 33c wird
ermöglicht, durch Verringerung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Gutabstreifelement
33c und dem abzustreifenden Materialgut den Reibverschleiß sowie die Schlagbeanspruchung
abzusenken.
1. Kreislaufmahleinrichtung zur Druckzerkleinerung körnigen Gutmateriales innerhalb eines
drehbar gelagerten Materialförderringes (16), in dem wenigstens eine Mahlwalze (10)
und gegebenenfalls wenigstens ein Sichter (19) integriert sind, mit wenigstens einem
Gutmaterialeinlauf (23a, 23b) und einem Gutmaterialaustrag und mit wenigstens einem
Gaseintritt und einem Gasabzug und mit einer im oberen Bereich des Materialförderringes
angeordneten Materialabstreifvorrichtung für einen internen Gutmaterialumlauf,
dadurch gekennzeichnet, dass die Materialabstreifvorrichtung wenigstens ein im Bereich des oberen Scheitelpunktes
des rotierenden Materialförderringes (16) gegen das Gutmaterial (30) andrückbares
Rad (33, 33a, 33c) aufweist, das vom Materialförderring (16) über das Gutmaterial
(30) angetrieben und gegenüber diesem in seiner Umfangsgeschwindigkeit reduzierbar
ist.
2. Kreislaufmahleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das mitdrehende Rad als Bremsrad (33) ausgebildet ist, dessen Position (31) und Drehzahl
so eingestellt und gesteuert sind, dass die Umfangsgeschwindigkeit v1 des Gutmaterials (30) des Materialförderringes (16) so weit verzögert ist, dass das
abzustreifende Gutmaterial durch Schwerkrafteinwirkung in eine gewünschte Gutabwurfparabel
(32) umgelenkt wird.
3. Kreislaufmahleinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsrad wie eine Haspel (33) ausgebildet ist mit Welle (34), Nabe und mit am
Haspelumfang etwa radial angeordneten Bremsleisten (35) bzw. Schaufeln, die den abgebremsten
Gutmaterialstrom weg von dem Materialförderring (16) in die Gutabwurfparabel (32)
lenken.
4. Kreislaufmahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass im Materialförderring (16) als Druckzerkleinerungsorgan eine Hochdruck-Zweiwalzenmühle
(10, 11) und unterhalb deren Walzenspalt der gegebenenfalls vorhandene Sichter (19)
integriert sind, und dass das den rezirkulierten Materialstrom abbremsende Rad (33)
so positioniert ist, dass die von diesem initiierte Gutabwurfparabel (32) in den Aufgabeschacht
der Zweiwalzenmühle und/oder des Sichters trifft.
5. Kreislaufmahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der drehbar gelagerte Materialförderring (16) als Mahlring einer Ringwalzenmühle
ausgebildet ist, wobei an die Mahlringinnenwandung bzw. Mahlbahn eine Walze andrückbar
ist, und dass im Bereich des oberen Scheitelpunktes des Materialförderringes das Bremsrad
angeordnet ist, welches das rezirkulierte Gutmaterial in die Gutabwurfparabel (32)
und in den gegebenenfalls integrierten Sichter abwirft.
6. Kreislaufmahleinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die etwa radialen Bremsleisten (35) des als Haspel (33) ausgebildeten Bremsrades
hinsichtlich ihrer radialen Position und/oder axialen Winkelposition zu jeweils einer
Materialförderring-Mantellinie einstellbar und steuerbar sind.
7. Kreislaufmahleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsrad als hydrodynamische Bremse und/oder als Wirbelstrombremseinrichtung
ausgebildet ist.
8. Kreislaufmahleinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsrad (33) mit einem Generator (36) gekoppelt oder als ein als Generator geschalteter
Elektromotor ausbildet ist.
9. Kreislaufmahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das in seiner Höhenlage verstellbare Rad (33a, 33c) in einem Gestell (37) gelagert
ist, das über ein Parallelogrammgestänge (38) am Maschinenrahmen angelenkt ist.
10. Kreislaufmahleinrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbare mitdrehende Rad als eine auf dem Gutmaterialbett (30) des Materialförderringes
(16) laufende Tastrolle (33a) ausgebildet ist, welche die Höhenlage einer benachbarten
Gutabstreiferleiste (33b) führt, wobei die Tastrolle vor der Gutabstreiferleiste läuft.