Verschleissfeste Mahlwalze für die Verwendung in Walzenmaschinen, insbesondere in Hochdruckwalzenpressen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine verschleißfeste Mahlwalze für die Verwendung in Hochdruck-Walzenpressen zur Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes mit einer Vielzahl von im Bereich der Walzenoberfläche in den Walzenkörper eingelagerten Werkstoffstücken.

[0002] Bei Walzenbrechern und Walzenmühlen wird körniges sprödes Mahlgut in den Walzenspalt, durch den die beiden drehbar gelagerten, gegenläufig rotierbaren Mahlwalzen voneinander getrennt sind, eingezogen und dort einer Druckzerkleinerung unterworfen.

[0003] Bekannt ist auch die sogenannte Gutbettzerkleinerung im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenpresse, bei der die einzelnen Partikel des eingezogenen Mahlgutes in einem Gutbett, d. h. in einer zwischen den beiden Walzenoberflächen zusammengedrückten Materialschüttung bei Anwendung eines extrem hohen Druckes gegenseitig zerkleinert werden (EP-B-0 084 383). Dabei sind die Walzenoberflächen einer außerordentlich hohen Beanspruchung ausgesetzt, woraus u. a. ein hoher Verschleiß der Walzenoberflächen resultiert. Es ist bekannt, durch besondere Beschichtungen der dem Verschleiß ausgesetzten Walzenoberflächen diesem Verschleiß entgegenzuwirken. So wird in der EP-A-0 361 172 vorgeschlagen, die Walzen einer Hochdruck-Walzenpresse zur Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes dadurch zu panzern, indem auf den Walzengrundkörper nacheinander über entsprechende Pufferschichten harte Panzerschichten einer besonderen Legierung aufgeschweißt werden, wobei radial von innen nach außen gesehen die Harte der aufgeschweißten Panzerschichten nach außen hin zunehmen soll.

[0004] Bei einer den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildenden bekannten Mahlwalze für die Verwendung in Hochdruck-Walzenpressen zur Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes (EP-A-0 396 897) ist der Walzenmantel aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt. In jedes Segment sind radial ausgerichtete Bleche aus weicherem Material eingegossen, und die auf diese Weise ausgebildete Walzenmanteloberfläche ist zunächst glatt zylindrisch. Im Betrieb der Gutbettwalzenmühle soll sich dann im Laufe der Zeit in Walzenumfangsrichtung gesehen eine gewellte Walzenmanteloberflächenprofilierung ergeben, die nicht das Verschleißverhalten, sondern das Mahlgut-Einzugsverhalten der auf diese Weise ausgebildeten Mahlwalzen verbessern soll. Die zunächst außen glatte und während des Walzenbetriebes dann allmählich gewellte Wälzenmanteloberfläche der bekannten Mahlwalze ist nicht in der Lage, einen autogenen, d. h. einen durch festgehaltenes Mahlgut selbst bewirkten Verschleißschutz sicherzustellen.

[0005] Ebenfalls zur Verbesserung des Mahlgut-Einzugsverhaltens ist es aus der EP-B-0 271 336 bekannt, in die Oberfläche einer Brecherwalze, die aus weniger verschleißfestem Material besteht, Längsnuten einzuarbeiten, die mit Abstand um den Walzenumfang verteilt angeordnet sind, und in diese Nuten Blöcke aus verschleißfesterem Material einzubringen. Beim Betrieb eines solchen Walzenbrechers soll dann aufgrund des schnelleren Verschleißes des weniger verschleißfesten Grundmateriales eine gewellte Walzenoberfläche entstehen, wiederum allein zu dem Zweck, den Einzug des Gutmaterials in den Walzenspalt und damit den Gutdurchsatz durch den Walzenbrecher zu erhöhen. Auch dieser Schrift sind keinerlei Maßnahmen zur Verschleißminderung von Walzenoberflächen, insbesondere von Walzen zur Durchführung der Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes und/oder Hinweise auf einen autogenen Verschleißschutz der Walzenmanteloberfläche zu entnehmen.

[0006] Aus der DE-A-26 43 307 ist eine Mahlwalze für Walzenschüsselmühlen bekannt, mit einem Walzenmantel, der über den Umfang verteilt angeordnete schwalbenschwanzförmigen Nuten aufweist, in denen leistenförmige Verschleißeinsätze eingebettet sind, deren äußere Kontur im Vergleich zur Kontur des übrigen Walzenmantels zurückgesetzt sein kann, so daß in Walzenumfangsrichtung gesehen wie derum eine gewellte Walzenoberfläche entsteht. Ein autogener Verchleißschutz ist damit nicht verbunden; ganz im Gegenteil geht aus dieser Schrift hervor, daß es bei Walzenschüsselmühlen darauf ankommt, daß die durch die Differenzgeschwindigkeit zwischen Mahlschüssel und Mahlwalze entstehende Reibung das Festwalzen von anbackendem Gut vermieden wird.

[0007] Ebenfalls bei einer Walzenschüsselmühle, und zwar bei einer Walzenschüsselmühle der Fa. Loesche GmbH zur Kohlemahlung ist es bekannt, in Ausnehmungen des Walzenmantels scheibenförmige, aus Oxyd-Keramik bestehende Werkstoffstücke einzukleben und so zu dimensionieren, daß sie von der Walzenoberflächenkontur nicht vorstehen, sondern daß ihre Oberkanten um 3 mm gegenüber der Manteloberfläche zurückliegen. Auch hierzu gilt das vorhin zu Walzenschüsselmühlen Gesagte, nämlich daß durch die infolge der Differenzgeschwindigkeit zwischen Mahlschüssel und Mahlwalze entstehende Reibung ein Festwalzen von anbackendem Gut gerade vermieden werden soll.

[0008] Schließlich ist aus der US-A-2,228,480 ein Walzenbrecher bekannt mit Walzen, auf deren Walzenmantel mittels Schraubenbolzen leistenförmige Werkstoffplatten befestigt sind, wobei zwischen benachbarten Werkstoffplatten eine Stufe ausgebildet sein kann. Ein autogener Verschleißschutz ist bei diesem bekannten Walzenbrecher nicht vorgesehen.

[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mahlwalze der im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgesetzten Art so auszubilden, daß ein extrem hoher Widerstand gegenüber Verschleiß erzielbar ist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüche angegeben.

[0010] Bei der erfindungsgemäßen verschleißfesten Mahlwalze für die Verwendung in Hochdruck-Walzenpressen zur Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes wird durch die Einlagerung von stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken in das Walzenmaterial, wobei ein Teil der stiftförmigen Werkstoffstücke igelförmig aus dem Walzenkörper herausragt, erreicht, daß im Betrieb der Walzenpresse - also bei Durchführung der Gutbettzerkleinerung - die zwischen den überstehenden stiftförmigen Werkstoffstücken gebildeten Zwischenräume mit dem Zerkleinerungsgut gefüllt sind und gefüllt bleiben. Denn bei der Gutbettzerkleinerung spröder Materialien im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenpresse, beschrieben in der eingangs genannten EP-B-0 084 383, werden die Materialien im Spalt zwischen den Walzen mit einem außerordentlich hohen Druck von > 50 MPa, d. h. umgerechnet mit einer Preßkraft von mehr als 2000 kN/m Walzenlänge gepreßt, was teils zur Partikelzerstörung, teils zur Erzeugung von Anrissen im Partikelinneren führt und was bei diesem extrem hohen Druck zur Bildung von Agglomeraten bzw. Preßschülpen führt, die dann in einer zweiten Verfahrensstufe durch weitere mechanisehe Beanspruchung wieder zerstört bzw. aufgelöst werden müssen.

[0011] Bei den erfindungsgemäßen Walzen für eine Hochdruck-Walzenpresse zur Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes wird also das Gut im Walzenspalt in die Zwischenräume zwischen den aus dem Walzenkörper igelförmig herausragenden stiftförmigen Werkstoffstücke hineingepreßt, dort Korn gegen Korn gutbettzerkleinert und zu Gutagglomeraten sehr geringer Porosität bzw. sehr hoher Dichte verpreßt, wobei es diese Gutagglomerate bzw. Gutpreßkörper sind, die dann mit Sicherheit auch während der Walzenumdrehungen ohne Bindemittel in den Zwischenräumen liegenbleiben und auf diese Weise einen bleibenden autogenen Verschieißschutz für die hochbeanspruchten Walzenoberflächen bilden.

[0012] Die bei der Gutbettzerkleinerung im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenpresse auftretende und auf das Mahlgut einwirkende extrem hohe Druckbeanspruchung von > 50 MPa Druck bzw. Preßkraft > 2000 kN/m Walzenlänge wirkt nicht nur in radialer Richtung auf die beiden Pressenwalzen und damit auf deren Lagerböcke ein, sondern sie wirkt auch infolge des angenähert isostatischen Pressens im Bereich des engsten Walzenspaltes in Walzenumfangsrichtung. Der mit der Gutbettzerkleinerung vertraute Durchschnittsfachmann wäre auch bei Kenntnis des in der Beschreibungseinleitung geschilderten Standes der Technik nicht auf die Idee gekommen, die Oberfläche solcher Gutbetteerkleinerungs-Preessenwalzen mit nach außen vorstehenden stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken zu versehen, in der Annahme, daß solche vergleichsweise weit vorspringenden Profile den extrem hohen Druckbelastungen, auch Punktbelastungen sowie auch Scherbelastungen nicht standhalten können und beim Betrieb solcher Gutbettzerkleinerungs-Walzenpressen zerstört werden wurden. Überraschenderweise hat sich aber gezeigt, daß das Gutmaterial, welches im Spalt der Hochdruck-Walzenpresse in die Zwischenräume zwischen den vorstehenden Stiften hineingepreßt wird, dort gutbettzerkleinert (z. B. 30 % < 90 µm) und zu den sehr dichten Gutagglomeraten bzw. Preßschülpen hoher Dichte verpreßt wird, wobei diese Gutagglomerate in den Zwischenräumen dann liegenbleiben und dabei die igelförmig hervorstehenden Werkstoffstifte gegen Bruch (Beanspruchung in radialer Richtung der Walzen) und Abscherung (Beanspruchung in Umfangsrichtung der Walzen) schützen, was nicht vorhersehbar war. Der hohe Walzenpreßdruck wird also gleichzeitig für zwei Ziele ausgenutzt, nämlich für die Hochdruck-Gutbettzerkleinerung selbst sowie für den Schutz der vorspringenden stiftförmigen Werkstoffstücke, welche wiederum die Voraussetzung sind zur Gewährleistung des idealen autogenen Verschleißschutzes für die rotierenden Walzenoberflächen.

[0013] Die Einlagerung der harten stiftförmigen Werkstoffstücke in die entsprechend ausgebildeten Ausnehmungen des Walzenkörpers kann durch Kleben oder Einpressen erfolgen. Auf diese Weise wird zwischen den spröden harten stiftförmigen Werkstoffstücken und dem Walzenkörper eine feste Verbindung hergestellt, die aufgrund der elastischen Beschaffenheit des Walzenkörpers bei Belastungen von außen erhalten bleibt. Erfindungsgemäß ist es aber auch möglich, eine feste Verbindung zwischen den stiftförmigen Werkstoffstücken und dem Walzenkörper durch ein anderes Verfahren herbeizuführen wie beispielsweise durch Schrumpfen, Löten, Schweißen oder Schrauben.

[0014] Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

[0015] Es zeigt:

Fig. 1:

eine Draufsicht auf die beiden Walzen einer Hochdruck-Walzenpresse zur Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes mit bei einer der beiden Walzen teilweise eingezeichneten eingelagerten stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken, und

Fig. 2:

einen Teilschnitt einer Mahlwalze geschnitten in einer Ebene parallel zur Walzenachse.

[0016] Fig. 1 zeigt die Hochdruck-Walzenpresse zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, welches von oben über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Gutaufgabeschacht dem Walzenspalt (15) zwischen den beiden Mahlwalzen (10, 11) zugeführt wird. In die Mantelfläche (14) der angetriebenen gegenläufig drehbaren Mahlwalzen (10, 11) sind eine Vielzahl von stiftförmig (13) ausgebildeten verschleißfesten Werkstoffstücken eingelagert.

[0017] Die in Figur 1 dargestellte Anordnung von stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken sowie die Abmessungen der einzelnen Werkstoffstücke und die Abstände der Werkstoffstücke voneinander stellen nur ein Beispiel für eine mögliche Ausführung der Einlagerung dar. Es können beispielsweise auch beliebige Kombinationen von stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken mit variablen Abmessungen und mit variablen Abständen voneinander in die Mantelfläche der Mahlwalze und in die Stirnfläche der Mahlwalze eingelagert und mit diesen durch Kleben, Einpressen, Löten, Schweißen, Schrumpfen etc. fest verbunden werden.

[0018] Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist es auch möglich, die stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13), bei denen nur ein Teil in die Mantelfläche des Walzenkörpers (10, 11) eingelagert ist und der restliche Teil igelförmig aus dem Walzenkörper (10, 11) herausragt, so auszuführen dass dieser überstehende Teil an seinem oberen Ende kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

[0019] Die Kegelstumpf-Mantelfläche (22) verhindert vorteilhaft, daß seitliche Kräfte, die beim Betrieb der Mahlwalze an den herausragenden Teilen angreifen können, zu unerwünschten Drehmomenten und somit zu einem Abbrechen der herausragenden Teile der stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke führen. Aus dem gleichen Grund kann erfindungsgemäß der überstehende Teil an seinem oberen Ende auch halbkugelförmig ausgebildet sein.

[0020] Die Zwischenräume zwischen den überstehenden stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken (13) können bis zur Oberkante (21) der stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13) mit einem weiteren Werkstoff (20) - es kann sich hierbei beispielsweise um eine keramische Masse oder beispielsweise um einen mit keramischen Materialien versetzten Kunststoff handeln - gefüllt werden, so daß eine geschlossene Walzenmanteloberfläche (14) erhalten wird.

[0021] Die Zwischenräume können mit Vorteil aber auch zunächst frei bleiben, so daß sie sich erst beim Betrieb der Walzenmaschine, bei Durchführung der Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes mit Gutsmaterial auffüllen und so eine geschlossene Walzenmanteloberfläche (14) bilden.

Ansprüche

1. Verschleißfeste Mahlwalze für die Verwendung in Hochdruck-Walzenpressen zur Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes mit einer Vielzahl von im Bereich der Walzenoberfläche in den Walzenkörper (10, 11) eingelagerten Werkstoffstücken (13), gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale

a) die eingelagerten Werkstoffstücke (13) sind härter als das sie umgebende Walzenmaterial;

b) die Werkstoffstück (13) sind stiftförmig ausgebildet;

c) die Einlagerung der Werkstoffstücke (13) in den Walzenkörper (10, 11) ist so ausgeführt, daß nur ein Teil der stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13) in die Mantelfläche des Walzenkörpers (10, 11) eingelagert ist und der restliche Teil igelförmig aus dem Walzenkörper (10, 11) herausragt;

d) im Betrieb der Walzenpresse sind die Zwischenräume zwischen den überstehenden stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücken (13) mit dem der Walzenpresse aufgegebenen Zerkleinerungsgut ausgefüllt, so daß eine geschlossene Walzenmanteloberfläche (14) gebildet ist.

2. Verschleißfeste Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überstehenden stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13) an ihrem oberen Ende kegelstumpfförmig ausgebildet sind.

3. Verschleißfeste Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überstehenden stiftförmig ausgebildeten Werkstoffstücke (13) an ihrem oberen Ende halbkugelförmig ausgebildet sind.

Claims

1. A wear-resistant crushing roll or roller for use in high-pressure roll or roller crushers or presses for the interparticle crushing of granular material, the roll or roller being provided with a plurality of material pieces (13) embedded in the roll body (10, 11) in the region of the roll surface, characterised by the following features in combination :

a) the embedded material pieces (13) are harder then the surrounding material of the roll or roller;

b) the material pieces (13) are pin-shaped;

c) the embedding of the material pieces (13) in the roll or roller body (10, 11) is such that only a part of the pin-shaped material pieces (13) is embedded in the outer or circumferential surface or shell of the roll or roller body (10, 11) and the remaining part protrudes in a porcupine-like manner from the roll or roller body (10, 11); and

d) the spaces between the projecting pin-shaped material pieces (13) are filled during operation of the crusher or press with the material to be crushed which is fed to the crusher or press, thus forming a closed roll sleeve surface (14).

2. A wear-resistant crushing roll or roller according to claim 1, characterised in that the upper ends of the projecting pin-shaped material pieces (13) are frustoconical in shape.

3. A wear-resistant crushing roll or roller according to claim 1, characterised in that the upper ends of the projecting pin-shaped material pieces (13) are hemispherical in shape.

Revendications

1. Cylindre de broyeur résistant à l'usure destiné à une presse à cylindres à haute pression pour broyer des produits en forme de grains, comportant un grand nombre d'éléments (13) intégrés dans la surface des corps des cylindres (10, 11), caractérisé par la combinaison des caractéristiques suivantes :

a) les éléments intégrés (13) sont plus durs que le matériau des cylindres,

b) les éléments intégrés (13) ont la forme de tige,

c) l'intégration des éléments (13) dans les corps de cylindres (10, 11) est conçue pour que seulement une partie des éléments intégrés en forme de tige (13) se loge dans la surface enveloppe du corps de cylindre (10, 11) et que la partie résiduelle dépasse du corps de cylindre (10, 11) à la manière d'un hérisson,

d) pendant le fonctionnement de la presse à cylindres, les intervalles entre les éléments en forme de tige (13), qui dépassent se remplissent du produit broyé par la presse de manière à former une surface enveloppe extérieure fermée pour les cylindres.

2. Cylindre de broyeur résistant à l'usure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (13) en forme de saillie qui dépassent ont une extrémité extérieure de forme tronconique.

3. Cylindre de broyeur résistant à l'usure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (13) en forme de tige qui dépassent ont une extrémité supérieure hémisphérique.

Zeichnung