[0001] Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Walzenpresse zur Druckzerkleinerung körnigen
Gutmateriales, mit zwei gegenläufig angetriebenen und durch einen Walzenspalt voneinander
getrennten Walzen.
[0002] Bei der Druckzerkleinerung körnigen Mahlgutes im Spalt zwischen zwei Pressenwalzen,
von denen eine als Loswalze ausgebildet ist, deren Lagerböcke gegen Hydraulikzylinder
abgestützt sind, mit denen die Walzenanpreßkraft aufgebracht wird, muß das dem Walzenspalt
zugeführte Aufgabegut von den gegenläufig angetriebenen Walzen erfaßt und durch Reibung
in den Walzenspalt eingezogen werden. Dabei werden die einzelnen Partikel des in den
Walzenspalt eingezogenen Mahlgutes in einem Gutbett, d. h. in einer zwischen den beiden
Walzenoberflächen zusammengedrückten Materialschüttung bei Anwendung eines hohen Druckes
gegenseitig zerquetscht, so daß man hierbei von der sogenannten Gutbettzerkleinerung
spricht. Die Hochdruckpressung führt im Mahlgut teils zur Partikelzerstörung, teils
zur Erzeugung von Anrissen im Partikelinneren und äußert sich sichtbar in der Bildung
von Agglomeraten (sogenannten Schülpen), die sich mit vergleichsweise geringem Energieaufwand
deglomerieren bzw. auflösen lassen, so daß diese Art der Zerkleinerung insgesamt durch
einen vergleichsweise niedrigen spezifischen Energiebedarf gekennzeichnet ist.
[0003] Zur Verbesserung des Guteinzugsvermögens und Gutpreßvermögens und zur Steigerung
der Mahlleistung der Gutbett-Walzenpresse ist es auch bekannt, einen Teilstrom des
Walzenpressenaustragsgutes (Schülpenmaterials) direkt zum Aufgabeschacht der Walzenpresse
zu rezirkulieren (Broschüre 2-300 d "Rollenpressen" der KHD Humboldt Wedag AG, Seite
5, sowie DE-C 35 18 543). Dabei wird das im Kreislauf zirkulierte Gutmaterial mehrmals
hintereinander der Hochdruck-Preßbeanspruchung unterworfen. Andererseits besteht heute
die Tendenz, den Preßdruck der Hochdruck-Walzenpresse abzusenken, z. B. von 10 N/mm
2 auf 5 N/mm
2, um auf diese Weise die mit der Hochdruckpressung verbundenen Probleme des Verschleißes
der Walzenoberflächen bzw. der Standfestigkeit der Walzen zu mindern. Eine Absenkung
des bei der Gutbettzerkleinerung angewandten Preßdruckes im Walzenspalt der Walzenpresse
hat insbesondere bei der sogenannten Fertig- und Teilfertig-Mahlung, bei welcher die
Gutbett-Walzenpresse mit einem Sichter bzw. einer Sichteinrichtung im Kreislauf arbeitet,
hohe Mahlkreislaufraten der Walzenpresse bzw. große Mengen zirkulierenden Schülpenmateriales
zur Folge, verbunden mit einem erheblichen Aufwand zum Transport des Pressenaustragsgutes
und der Sichtergrieße vom Walzenpressenaustrag über den Sichter zum Pressenaufgabeschacht
oder direkt zum Pressenaufgabeschacht z. B. mittels Becherwerken, wodurch die mit
der Gutbettzerkleinerung an sich verbundene hohe Energieersparnis wieder in Frage
gestellt werden kann. Solche Becherwerke brauchen außer Antriebsenergie auch noch
viel Platz zu deren Installierung.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gutbettzerkleinerungs-Hochdruck-Walzenpresse
zu schaffen, bei der das Problem großer Gutmaterialrezirkulierungen bzw. hoher Kreislaufraten,
hervorgerufen insbesondere wegen reduzierter Walzenpreßdrücke, mit Einsatz geringen
maschinellen Aufwandes gelöst ist, und bei der der Gutmaterialumlauf und je nach Bedarf
sogar der Sichtvorgang in einer kompakten Einheit integriert sind.
[0005] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils
des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0006] Bei der erfindungsgemäßen Gutbettzerkleinerungs-Walzenpresse sind die beiden Walzen
von einem Gehäuse umhaust, bestehend aus zwei feststehenden, d. h. nicht rotierenden
Seiten-Stirnwänden, zwischen denen ein drehbar gelagerter und durch einen Drehantrieb
in Drehung versetzbarer Materialförderring für einen internen Gutmaterialkreislauf
angeordnet ist. Dieser drehbar gelagerte Materialförderring der Umhausung rotiert
mit z. B. ca. 40 bis 80 % der kritischen Drehzahl, d. h. der Ring nimmt das Pressenaustragsgut
(Schülpenmaterial) je nach Gestaltung von Hubelementen im Förderring bis vor und nach
dem oberen Scheitelpunkt des Ringes mit und läßt dieses Gutmaterial von oben in den
Walzenspalt fallen, wodurch der interne Gutmaterialkreislauf zustandekommt. Becherwerke
oder andere platzbeanspruchende Förderorgane zum Transport des Pressenaustragsgutes
zum Presseneinlauf entfallen. Auf geringstem Platz und mit geringem maschinellen Aufwand
wird also erfindungsgemäß ein mehrfacher interner Materialkreislauf mit mehrmaliger
Gutbettbeanspruchung des Gutmaterials erreicht. Auch verhältnismäßig hohe Gutkreislauflasten,
hervorgerufen durch reduzierte Walzenpreßdrücke mit Rücksicht auf die dadurch erhöhte
Standfestigkeit der Walzen, sind erfindungsgemäß problemlos zu bewältigen.
[0007] Bei der erfindungsgemäßen Hochdruck-Walzenpresse erfolgt der Einlauf für das Frischgut
und ggf. für die Grieße eines eventuell außerhalb des rotierenden Gehäuses nachgeschalteten
Sichters durch mindestens eine, vorzugsweise durch zwei Öffnungen, die gegenüberliegend
in den Gehäuse-Stirnwänden angeordnet sind. Der Gutmaterialauslauf aus dem internen
Gutkreislauf erfolgt durch eine Öffnung in der Gehäuse-Stirnwand seitlich unterhalb
des Walzenspaltes hindurch nach außen, z. B. mittels einer Gutmaterialrutsche, Vibrationsrinne
etc.. Die Frischgutaufgabe erfolgt also nicht zentral von oben, sondern seitlich von
einer oder von beiden Walzenstirnseiten aus. Insgesamt wird das Mahlgut, während es
im drehbar gelagerten Materialförderring im Kreislauf geführt wird, innerhalb dieses
Materialförderringes dabei auch in axialer Richtung zur gegenüberliegenden Gehäuseseiten-Stirnwand
bewegt und dort durch die Austragsöffnung ausgetragen, wenn der Materialeintritt einseitig
erfolgt, oder bei Materialeintritt von beiden Seiten, in axialer Richtung zur Walzenmitte
bewegt, und in diesem Fall auch von der Walzenmitte aus ausgetragen, z. B. durch eine
Rohrförderrinne. Der obere Teil des drehenden Gehäuses kann mit Frischluft zum Kühlen
oder mit Heißgas zum Trocknen durchströmt werden.
[0008] Durch eine geeignete Anordnung von Gasen- und -austritt wird eine Sichtung des vom
Materialförderring abgeworfenen Materials erreicht, bevor es in den Walzenspalt zur
Weitervermahlung eintritt. Der Materialaustrag kann auch vollständig mit dem Gasstrom
erfolgen. Die gewählte Gasgeschwindigkeit im Drehgehäuse bestimmt die Feinheit des
pneumatisch ausgetragenen Feinguts. Das Feingut kann z. B. in Zyklonen abgeschieden
und weitervermahlen werden (z. B. in einer Kugelmühle), oder es wird einem externen
Sichter zugeführt, wo die Trennung in Fertiggut und Grieße erfolgt. Diese Grieße werden
über die Öffnung(en) in den Gehäuse-Stirnwänden wieder dem Walzenspalt zugeführt.
[0009] Dieser extern durchgeführte Sichtvorgang zur Erzielung höherer Feinheiten kann auch
im Drehgehäuse der Hochdruck-Walzenpresse durch einen horizontal liegenden Stabkorb
eines Stabkorbsichters erfolgen, der oberhalb der Walzenpresse angeordnet ist. Das
vom Materialförderring abgeworfene Pressenaustragsgut wird zum Teil vom Gasstrom,
der durch mehrere Öffnungen in den Stirnwänden eintritt, erfaßt und dem Stabkorb zugeführt,
und zum Teil direkt dem Stabkorb zugeführt. Das Feingut mit der gewünschten Feinheit,
durch die Drehzahl des Stabkorbs und die Gasgeschwindigkeit eingestellt, strömt durch
den Stabkorb und tritt an einer oder mehreren Öffnungen in den Stirnwänden zusammen
mit dem Gasstrom aus. Das Feingut wird in Zyklonen oder in einem Filter abgeschieden.
[0010] Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand des in den Figuren
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
[0011] Es zeigt:
- Fig. 1:
- einen Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäße Hochdruck-Walzenpresse der Fig. 2,
teilweise in Ansicht;
- Fig. 2:
- die Hochdruck-Walzenpresse der Fig. 1 im Vertikalschnitt längs einer Ebene durch den
Walzenspalt;
- Fig. 3 und 4:
- die Hochdruck-Walzenpresse mit Materialaufgabe und Gasein- und -austritt durch beide
Gehäuse-Stirnwände mit Materialaustrag unterhalb von der Walzenmitte aus, und mit
einem über den Walzen angeordneten in Rotation versetzbaren Stabkorb eines integrierten
dynamischen Stabkorbsichters;
- Fig. 5 bis 9:
- verschiedene Schaltungsanordnungen von Mahlanlagen mit Einsatz der erfindungsgemäßen
Hochdruck-Walzenpresse.
[0012] Bei der erfindungsgemäßen Hochdruck-Walzenpresse zur Gutbettzerkleinerung körnigen
Gutmateriales sind die zwei gegenläufig angetriebenen und durch einen Walzenspalt
voneinander getrennten Walzen 10, 11 von einem Gehäuse umgeben bzw. umhaust, bestehend
aus zwei feststehenden, d. h. nicht rotierenden Seiten-Stirnwänden 12, 13, zwischen
denen ein auf Rollen 14 und 15 drehbar gelagerter Materialförderring 16 für einen
internen Gutmaterialkreislauf angeordnet ist. Die Rotation des Materialförderringes
16 erfolgt über dessen zylindrischen Mantel z. B. durch die angetriebene Lagerrolle
15. Im Ausführungsbeispiel sind die Lagerböcke 17, 18 etc. der beiden Walzen 10, 11
außerhalb der feststehenden Seiten-Stirnwände 12, 13 des Gehäuses angeordnet und in
einem hier nicht dargestellten Maschinenrahmen gelagert.
[0013] Die Innenwandung des drehbar gelagerten in Drehung versetzbaren Materialförderringes
16 kann für den internen Gutmaterialkreislauf mit Hubelementen 19 versehen sein. Jedenfalls
rotiert der Materialförderring 16 mit einer Drehzahl, die unterhalb der sogenannten
kritischen Drehzahl liegt, d. h., daß der Ring 16 das Pressenaustragsgut, welches
in Fig. 1 mit 20 schematisch dargestellt ist, bis vor den oberen Scheitelpunkt des
Ringes 16 mitnimmt und dieses Gutmaterial von oben in den Walzenspalt zwischen den
beiden Walzen 10, 11 fallen läßt. Durch geeignete konstruktive Gestaltung der Hubelemente
19 und Wahl der Drehzahl des Förderringes 16 kann der Abwurf des Materials auch hinter
dem oberen Scheitelpunkt erfolgen. Der Drehantrieb des Förderringes 16 wird vorzugsweise
drehzahlregelbar ausgeführt. Es wäre auch möglich, den Förderring 16 oberhalb der
kritischen Drehzahl rotieren zu lassen und das Gutmaterial im Bereich des oberen Scheitelpunktes
vom Förderring abzustreifen.
[0014] Der Guteinlauf für das Frischgut 21 sowie für ggf. rezirkulierte Grieße eines nachgeschalteten
Sichters erfolgt durch eine oder mehrere Öffnungen 22 in einer oder in beiden Gehäuse-Stirnwänden
12, 13 von der Seite, und der Gutmaterialauslauf 23 zur Ausschleusung des Mahlgutes
aus dem internen Mahlkreislauf erfolgt durch eine Öffnung 24 in der Gehäuse-Stirnwand
12, 13 seitlich unterhalb des Walzenspaltes vermittels einer Gutmaterialrutsche oder
Vibrationsrinne 25 [Fig. 2], bzw. Rohrförderrinne 25 [Fig. 4], und/oder pneumatisch
durch einen oder mehrere Austragsöffnungen bzw. Austragskrümmer 27. Das Gutaustragsorgan
25 könnte auch oberhalb der Pressenwalzen angeordnet sein.
[0015] Bei der erfindungsgemäßen Hochdruck-Walzenpresse erfolgt die Frischgutaufgabe also
nicht zentral von oben auf den Walzenspalt, sondern seitlich von einer oder von beiden
Walzenstirnseiten aus. Das nach Passieren des Walzenspaltes vorgemahlene Gutmaterial
wird mit dem Materialförderring 16 nach oben transportiert und wieder den Mahlwalzen
zur weiteren Mahlung bzw. mehrmaligen Hochdruckpressung zugeführt. Das Mahlgut bewegt
sich dabei insgesamt auch in axialer Richtung zur gegenüberliegenden Walzenstirnseite
oder bei beidseitiger Materialaufgabe zur Mitte hin, besonders wenn sich über dem
Walzenspalt eine Materialschüttung aufbaut, und wird nach mehrfacher Hochdruck-Preßbeanspruchung
über das Austragsorgan 25, entweder vom Rand oder von der Walzenmitte aus, aus der
Maschine ausgetragen.
[0016] Eine oder beide Seiten-Stirnwände 12, 13 des Gehäuses können eine oder mehrere Öffnungen
29 zum Eintritt von Gasströmungen 26 und eine oder mehrere Öffnungen 27 zum Abzug
der Gasströmungen 28 aufweisen. Auf diese Weise kann das die beiden Pressenwalzen
10, 11 umhausende Gehäuse, je nach Anforderungen, entweder mit Frischluft oder auch
mit Heißgasen beaufschlagt werden, das umlaufende Mahlgut kann also gekühlt oder auch
getrocknet werden. Durch die quer zum oberen Gutmaterialabwurf strömende Luft wird
bereits freigesetztes Feingut ausgesichtet und aus dem Gehäuse zusammen mit der Strömung
28 zu einem Abscheider oder Sichter ausgetragen, während das Grobgut im Gehäuse verbleibt.
Die Gasgeschwindigkeit im Gehäuse kann soweit gesteigert werden, daß der Materialaustritt
ausschließlich mit der Gasströmung erfolgt.
[0017] Werden höhere Ansprüche an die Feinheit des ausgesichteten Feingutes gestellt, kann
durch einen oberhalb der Pressenwalzen horizontal angeordneten Stabkorb 30, der z.
B. über einen drehzahlregelbaren Elektromotor über eine Welle 31 angetrieben wird,
eine dynamische Sichtung bereits innerhalb des Pressengehäuses erreicht werden. In
diesem Falle ist das Pressengehäuse gleichzeitig das Sichtergehäuse. Die am Stabkorb
30 abgeschiedenen Grieße werden direkt den darunterliegenden Walzen 10, 11 zugeführt
und weitervermahlen. Bei einem so ausgeführten Pressengehäuse mit drehendem Förderring
und integriertem Stabkorb, muß nur noch das durch den Stabkorb 30 und den (die) Krümmer
27 strömende Feingut in Zyklonen oder in einem Filter abgeschieden werden.
[0018] Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, bei der erfindungsgemäßen Walzenpresse
den Guteintrag zum Materialförderring 16 auch unterhalb der Walzen 10, 11 anzuordnen,
und der mechanische Materialaustrag mittels Rutsche oder Vibrationsförderer 25 kann
auch oberhalb der Walzen angeordnet werden.
[0019] Wie die unterschiedlichen Mahlanlagen-Schaltbilder der Fig. 5 bis 9 zeigen, kann
nach Fig. 5 die erfindungsgemäße Hochdruck-Walzenpresse mit dem drehbar gelagerten
Materialförderring 16 zur Vormahlung eingesetzt werden. Das aus der Vormahlung mit
internem Materialumlauf ausgetragene Gutmaterial 23 wird in einer zweiten Mahlstufe,
z. B. Kugelmühle 31 weitervermahlen. Fig. 6 zeigt die Teilfertig-Mahlung in der Hochdruck-Walzenpresse
mit internem Materialumlauf und mit integrierter Sichteinrichtung. Das ausgetragene
Gutmaterial 23 wird in einem Zyklonabscheider 32 vom Gasstrom getrennt und z. B. in
der Kugelmühle 31 weitervermahlen. Fig. 7 Zeigt die Fertig-Mahlung in der Hochdruck-Walzenpresse
mit internem Materialumlauf und mit integrierter Sichteinrichtung. Dabei wird im Zyklonabscheider
32 unmittelbar das Fertiggut 33 abgetrennt. Fig. 8 zeigt die Teilfertig-Mahlung in
der erfindungsgemäßen Hochdruck-Walzenpresse mit externem Sichter 34, mit mechanischem
und/oder pneumatischem äußeren Materialumlauf, Zyklonabscheider 32 und Kugelmühle
31. Fig. 9 zeigt die Fertig-Mahlung in der erfindungsgemäßen Walzenpresse mit externem
Sichter 34, mit mechanischem und/oder pneumatischem äußeren Materialumlauf und mit
Zyklonabscheider 32 zur Abtrennung des Fertiggutes 33.
[0020] Im Falle der Teilfertig-Mahlung oder auch Fertig-Mahlung mit externem Sichter 34
nach den Fig. 8 und 9 wird das aus der Walzenpresse ausgetragene Mahlgut 23 dem Sichter
34 oder anderweitigen Klassierer zugeführt, aus dem das Grobgut (Grieße) in einem
äußeren Mahlkreislauf 35 zur Weitervermahlung wieder der erfindungsgemäßen Walzenpresse
zugeführt werden kann, wobei das Mahlgut 23 entweder mechanisch über den Förderer
25 und/oder pneumatisch über den/die Austragskrümmer 27 dem Sichter 34 zugeführt werden
kann. Im Falle einer Teilfertig-Mahlung oder Fertig-Mahlung mit im Walzenpressen-Gehäuse
integriertem Sichter (Fig. 6 und 7) erfolgt der Gutmaterialumlauf ausschließlich mit
dem in Drehung versetzbaren Materialförderring 16. Dabei fallen die vom integrierten
Sichter-Stabkorb 30 abgeschiedenen Grieße direkt in den darunterliegenden Walzenspalt.
[0021] Die Regelung der Frischgutzufuhr 21 zur erfindungsgemäßen Hochdruck-Walzenpresse
kann mit Vorteil in Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Antriebes des Materialförderringes
16 erfolgen.
[0022] Die Erfindung ist außer für Walzenpressen auch für Walzenbrecher oder Walzenmühlen
anwendbar, die in der Regel mit einer niedrigeren Walzenanpreßkraft arbeiten als Walzenpressen.
1. Hochdruck-Walzenpresse zur Druckzerkleinerung körnigen Gutmateriales, mit zwei gegenläufig
angetriebenen und durch einen Walzenspalt voneinander getrennten Walzen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Walzen (10, 11) von einem Gehäuse umgeben sind, bestehend aus zwei
feststehenden Seiten-Stirnwänden (12, 13), zwischen denen ein drehbar gelagerter in
Drehung versetzbarer Materialförderring (16) für einen internen Gutmaterialkreislauf
angeordnet ist, wobei der Gutmaterialeinlauf durch eine oder mehrere Öffnungen (22)
in einer oder in beiden Gehäuse-Stirnwänden (12, 13) von der Seite und der Gutmaterialauslauf
durch eine oder mehrere Öffnungen (24) in der Gehäuse-Stirnwand (12, 13) über ein
Austragsorgan (25) und/oder über einen oder mehrere Austragskrümmer (27) seitlich
oberhalb des Walzenspaltes erfolgen.
2. Hochdruck-Walzenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerböcke (17, 18) der beiden Walzen (10, 11) außerhalb der feststehenden
Seiten-Stirnwände (12, 13) des Gehäuses angeordnet sind.
3. Hochdruck-Walzenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotation des Materialförderringes (16) über dessen zylindrischen Mantel durch
eine angetriebene Lagerrolle (15) erfolgt.
4. Hochdruck-Walzenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des drehbar gelagerten in Drehung versetzbaren Materialförderringes
(16) für den internen Gutmaterialkreislauf mit Hubelementen (19) versehen ist.
5. Hochdruck-Walzenpresse nach den Ansprüchen 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialförderring (16) mit z. B. ca. 40 bis 80 % der kritischen Drehzahl
rotiert, d. h., daß der Ring (16) das Pressenaustragsgut (Schülpenmaterial) bis vor
den oberen Scheitelpunkt des Ringes mitnimmt und dieses Gutmaterial von oben in den
Walzenspalt fallen läßt.
6. Hochdruck-Walzenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutmaterialauslauf (23) aus dem internen Gutkreislauf seitlich durch eine
Gehäuse-Stirnwand (12, 13) hindurch aus einer Gutmaterialrutsche oder Vibrationsrinne
bzw. Rohrförderer (25) besteht.
7. Hochdruck-Walzenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine oder beide Seiten-Stirnwände (12, 13) des Gehäuses eine oder mehrere
Öffnungen zum Eintritt einer Gasströmung (26) und eine oder beide Seiten-Stirnwände
(12, 13) des Gehäuses eine oder mehrere Öffnungen (27) zum Abzug der Gasströmung (28)
aufweisen.
8. Hochdruck-Walzenpresse nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderring (16) mit einem drehzahlregelbaren Antrieb versehen ist.
9. Hochdruck-Walzenpresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Förderring (16) abgeworfene Gutmaterial durch die Gasströmung (26) einer
Sichtung unterworfen wird.
10. Hochdruck-Walzenpresse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrag des gesichteten Materials ausschließlich mit der Gasströmung (28)
erfolgt.
11. Hochdruck-Walzenpresse nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtung mittels eines innerhalb des Materialförderringes (16) des Walzenpressengehäuses
angeordneten rotierenden Stabkorbes (30) erfolgt.
12. Hochdruck-Walzenpresse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Frischgutzufuhr durch die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors
(21) des Materialförderringes (16) erfolgt.
13. Hochdruck-Walzenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lagerrolle (14, 15) des Förderringes (16) auf einer Druckmeßdose
gelagert ist und deren Meßwert zur Regelung der Frischgutzufuhr (21) herangezogen
wird.