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Die Erfindung betrifft eine Aufgabevorrichtung für eine Hochdruckwalzenpresse zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut, wobei die Hochdruckwalzenpresse mindestens zwei im Betrieb gegenläufig rotierende Walzen aufweist, von denen mindestens eine Walze als Loswalze ausgebildet ist, und die zwischen sich einen Walzenspalt ausbilden, wobei die Walzen über in einem Maschinenrahmen der Hochdruckwalzenpresse verschieblich gelagerte Lagerböcke beweglich sind, so dass die mindestens eine Loswalze durch Lageänderung die Größe und die Form des Walzenspalts bestimmt.
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Zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut nach Schönert. et al. in einer Hochdruckwalzenpresse, wie in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 27 08 53 erstmals offenbart wurde, ist es notwendig, den Walzenspalt der Hochdruckwalzenpresse gleichmäßig mit Mahlgut zu beschicken. Wird eine zu große Mange Mahlgut auf den Walzenspalt pro Zeiteinheit auf den Walzenspalt aufgegeben, so neigt die Hochdruckwalzenpresse dazu, zu vibrieren und ineffektiv zu zerkleinern. Wird der Walzenspalt hingegen mit zu wenig Mahlgut pro Zeiteinheit beschickt, so bricht die Hochdruckzerkleinerung nach Schönert et al. zusammen und die Hochdruckwalzenpresse arbeitet wie ein Brecher.
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Für ein gleichmäßiges Mahlergebnis sollte das auf den Walzenspalt der Hochdruckwalzenpresse aufzugebende und in der Regel vorzerkleinerte Mahlgut eine möglichst gleichmäßige Korngrößenverteilung aufweisen. Ein gleichmäßiges Mahlergebnis wird auch unterstützt durch eine gleichmäßige Beschickung des Walzenspaltes zwischen beiden Mahlwalzen entlang der Länge des Walzenspaltes. Für heute zunehmend breiter werdende Mahlwalzen mit einer Walzenspaltlänge von ca. 3m und mehr müssen daher bei der Beschickung mit Mahlgut Maßnahmen getroffen werden, dass die Mahlgutqualität entlang des Walzenspaltes gleichmäßig ist. Beim Abwurf von Mahlgut über ein Förderband in eine Aufgabevorrichtung einer Hochdruckwalzenpresse kann es nämlich passieren, dass der Abwurfvorgang, beispielsweise über ein Förderband, schon eine Segregation des Mahlguts bewirkt. Ein Förderband, das eine schmalere Abwurfbreite als die Walzenspaltbreite hat, kann, wenn es als Förderband für die Hochdruckwalzenpresse verwendet wird, dazu führen, das ein Teil des Walzenspaltes mit gröberem Mahlgut beschickt wird und ein anderer Teil mit feinerem Mahlgut beschickt wird. In Folge dieser ungleichmäßigen Beschickung mit Mahlgut kann es dazu kommen, dass eine Loswalze der Hochdruckwalzenpresse dem ungleichmäßigen Gegendruck des Mahlguts in dem Walzenspalt durch eine Walzenschiefstellung ausweicht. Die Hochdruckwalzenpresse kommt so in einen Betriebszustand der weniger effizient ist als der Betriebszustand mit einem gleichmäßig beschickten Walzenspalt und parallel ausgerichteten Mahlwalzen.
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In der deutschen Offenlegungsschrift
DE 42 26 182 A1 wird vorgeschlagen, einen Walzenschiefstand über eine ungleichmäßige Öffnung der Aufgabevorrichtung zum Walzenspalt zu kompensieren. An der Stelle, an der ein Walzenschiefstand zu einer Öffnung des Walzenspaltes führt, soll die Aufgabevorrichtung weniger geöffnet sein und umgekehrt. In der zuletzt genannten Offenlegungsschrift wird vorgeschlagen, eine Seitenwand der Aufgabevorrichtung über zwei miteinander über eine Scharnierverbindung verbundene Halbwände zu realisieren, wobei die Scharnierlinie schräg, also nicht parallel zum Walzenspalt verläuft. Je nach Anstellung der Halbwände lässt sich eine über die Walzenspaltlänge verbreiternde Öffnung der Aufgabevorrichtung realisieren. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass eine gleichmäßige Öffnung des Walzenspaltes nur dann möglich ist, wenn die beiden Halbwände so ausgerichtet sin, dass sie in einer Ebene liegen.
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In dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 20 2018 105 629 U1 wird vorgeschlagen, die effektive Öffnung der Aufgabevorrichtung an den Enden des Walzenspaltes durch eine Verlängerung der Seitenwände zu begrenzen. Denn durch die Verlängerung der Seitenwand bildet sich an dieser Stelle ein Schüttkegel mit geringerem Böschungswinkel auf, gleichbedeutend mit einer geringeren Aufgabemenge pro Zeiteinheit.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufgabevorrichtung für eine Hochdruckwalzenpresse zur Verfügung zu stellen, mit welcher einer Schiefstellung der Mahlwalzen während des Betriebes entgegengewirkt werden kann.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Aufgabevorrichtung oberhalb des Walzenspaltes angeordnet ist und zwei vertikal verfahrbare Seitenwände aufweist, zwischen denen sich das Aufgabegut befindet, und die etwa parallel zur Mittellinie des Walzenspaltes ausgerichtet sind, wenn sich die mindestens zwei Walzen in Ruhestellung befinden, wobei die vertikal verfahrbaren Seitenwände jeweils in zwei Halterungen aufgenommen sind, wobei die zwei Halterungen je einer Seitenwand jeweils oberhalb der zwei Walzenenden angeordnet sind, und wobei sämtliche Halterungen unabhängig voneinander höhenverstellbar sind. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben.
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Nach dem Gedanken der Erfindung ist es also vorgesehen, die Aufgabevorrichtung mit zwei vertikal beweglichen Seitenwänden auszustatten. Diese vertikal beweglichen Seitenwände nehmen zwischen sich das aufzugebende Mahlgut auf. Je nach Höhe der unteren Seitenwandkante über dem Walzenspalt bildet sich zur Höhe korrespondierender Schüttkegel auf dem Walzenspalt aus. Ist die untere Seitenwandkante einer vertikal verfahrbaren Seitenwand höher, so bildet sich ein höherer Schüttkegel mit einem steileren Böschungswinkel aus. Ist die untere Seitenwandkante einer vertikal verfahrbaren Seitenwand jedoch tiefer gelegen, so bildet sich ein weniger hoher Schüttkegel mit einem weniger steilen Böschungswinkel aus, so dass an dieser Stelle weniger Mahlgut pro Zeiteinheit auf den Walzenspalt abgelegt wird. Dies ungleichmäßige Beschickung des Walzenspaltes erfolgt dabei zweckmäßiger Weise so, dass an der schmaleren Stelle des Walzenspaltes bei Walzenschiefstellung mehr Mahlgut abgelegt wird und umgekehrt. Durch diese ungleichmäßige Beschickung des Walzenspaltes über seine Länge entgegen der Öffnung des Walzenspaltes durch Schiefstellung wirkt der Walzenschiefstellung entgegen.
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Je nach gewünschtem maximalem Hub der Halterungen und damit dem maximalen Schrägstellungswinkel der Seitenwände kann es vorteilhaft sein, wenn vorgesehen ist, dass die verfahrbaren Seitenwände vertikal in horizontal verlaufende Seitenwandelemente unterteilt sind. Bei der Schrägstellung der Seitenwände verbreitert sich die maximale Ausdehnung der Seitenwände, weil die horizontale Länge mehr und mehr der diagonalen Ausdehnung weicht. Durch eine Unterteilung der Seitenwand in horizontale Seitenwandelemente wie eine Unterteilung in horizontal verlaufende Streifen verringert sich der relative Unterschied zwischen der horizontalen Länge und der diagonalen Länge.
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Wenn die Seitenwände die Seitenwandelemente je einer vertikal unterteilten Seitenwand in horizontal verlaufende Seitenwandelemente unterteilt ist, dann ist es vorteilhaft, wenn die Seitenwandelemente über formschlüssige Profilnuten und Profilfedern miteinander verbunden sind, wobei die einzelnen, miteinander verbunden Seitenwandelemente einer Seitenwand innerhalb der formschlüssigen Verbindung gegeneinander verschiebbar sind. Die ineinandergreifenden und formschlüssigen Profilnuten und Profilfedern erlauben eine bessere Dichtung zwischen den Seitenwandelementen, so dass insbesondere kein feineres Mahlgut, wie es in einer Kreislaufmahlanlage vorkommt, zwischen den Seitenwandelementen herausrieseln kann und somit der erwünschten Wirkung gegen die Schiefstellung der Walzen seinerseits entgegenwirkt. Die fehlende Dichtheit kann also den erwünschen Effekt der Seitenwände reduzieren. Das soll mit der Profilnut und Profilfeder-verbindung vermieden werden. Die Verschiebbarkeit der Seitenwandelemente führt dazu, dass sich die effektive Breite der Seitenwand beim Verstellen der Seitenwandausrichtung sich nicht zu stark vergrößert.
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Für eine einfache Handhabung der Aufgabevorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Halterungen für die Seitenwände je einen hydraulischen Antrieb oder einen elektrischen Antrieb in Form eines Spindeltriebs aufweisen, über welchen die Halterungen unabhängig voneinander in der Höhe verstellbar sind. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass die Höhenverstellung automatisch geschieht oder aber durch manuelles Anfordern, beispielsweise durch Betätigung eines Schalters.
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Für einen Schutz der Antriebe in der sehr rauen Umgebung der Hochdruckwalzenpresse kann es vorgesehen sein, dass die Antriebe in den Halterungen integriert sind. Die Halterungen bieten somit einen äußeren Schutzmantel der Antriebe und schützen so vor herabfallendem Gestein als Teil des Mahlguts.
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Die Seitenwände können nach manueller Anforderung verschoben werden, aber es ist auch möglich, die Seitenwandstellung in eine Regelstrecke zu integrieren. Dazu ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Aufgabevorrichtung vorgesehen, dass diese eine Regelvorrichtung aufweist, welche als Regelstrecke die Schiefstellung der Walzen als Winkel zwischen den beiden Walzenachsen als Störgröße misst, und als Stellgröße die Stellung der zwei vertikal verfahrbare Seitenwände steuert, wobei als Regelstrategie fest eingestellt ist, den Winkel zwischen den beiden Walzenachsen gering zu halten, in dem bei einer einseitigen Öffnung des Walzenspaltes durch Schiefstellung der Loswalze an der Öffnungsseite des Walzenspaltes die Halterungen durch ein Signal der Regelvorrichtung vertikal nach oben verfahren werden und umgekehrt. Die Regelvorrichtung erhält ein Signal eines Winkelgebers, der den Winkel der beiden Mahlwalzen aufnimmt. Ist der Winkel von 0° verschieden, so steuert die Regelvorrichtung die Halterungen an, die an der schmaleren Seite des Walzenspaltes angeordnet sind. An der Stelle heben sich die Seitenwände, ein größerer Schüttkegel aus Mahlgut bildet sich aus und der Walzenspalt wird an der schmaleren Stelle durch vermehrte Zufuhr von Material regelrecht geweitet. Auch der umgekehrte Regelfall ist möglich. Ist der Winkel von 0° verschieden, so steuert die Regelvorrichtung die Halterungen an, die an der breiteren Seite des Walzenspaltes angeordnet sind. An der Stelle senken sich die Seitenwände, ein kleinerer Schüttkegel aus Mahlgut bildet sich aus und der Walzenspalt wird an der breiteren Stelle durch verringerte Zufuhr von Material verjüngt.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine vereinfachte Skizze Hochdruckwalzenpresse mit einer erfindungsgemäßen Aufgabevorrichtung,
- 2 die Aufgabevorrichtung aus 1 in teilweise durchbrochener Ansicht und die Mahlwalzen der Hochdruckwalzenpresse aus 1 in vereinzelter Darstellung,
- 3 Skizze zur Verdeutlichung einer Walzenschiefstellung,
- 4 die Aufgabevorrichtung aus 2 mit angestellten Seitenwänden,
- 5 die Aufgabevorrichtung aus 5 mit angestellten Seitenwänden, ohne Umhausung und mit eingezeichnetem Schüttkegel aus Mahlgut,
- 6 Aufgabevorrichtung mit Detaildarstellung,
- 7 Aufgabevorrichtung mit durch horizontal verlaufende Unterbrechungen vertikal unterteilten Seitenwänden,
- 8 Skizze zur Demonstration der Regelstrategie,
- 9 eine Verbindung zweier Seitenwandelemente mit einer formschlüssigen Verbindung aus Profilnut und Profilfeder,
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In 1 ist eine vereinfachte Skizze Hochdruckwalzenpresse 2 mit einer erfindungsgemäßen Aufgabevorrichtung 1 dargestellt. In der Hochdruckwalzenpresse befinden sich in dieser Bauart zwei gegenläufig rotierende Mahlwalzen 3 und 4, von denen die im Bildvordergrund angeordnete Mahlwalze 4 als Loswalze ausgebildet ist. Hingegen ist die Bildhintergrund angeordnete Mahlwalze 3 als festwalze ausgebildet. Um einen vorbestimmten Walzenspaltdruck in der Hochdruckwalzenpresse 2 aufrecht zu erhalten ist die Auslegung mit einer Loswalze notwendig, wobei der Walzenspaltdruck über eine entsprechende Hydraulik geregelt wird. Eine Auslegung mit zwei Festwalzen erlaubte keine Steuerung des Walzenspaltdrucks. Die im Bildvordergrund angeordnete Mahlwalze 4 als Loswalze ist in zwei Lagerböcken gelagert, von denen ein im Bildvordergrund angeordneter Lagerbock 8 gezeigt ist, der selbst im Maschinenrahmen 6 beweglich gelagert ist, um einerseits den Walzenspaltdruck regeln zu können, aber auch, um nicht zerkleinerbares Material, wie zum Beispiel ein unerwünscht im Mahlgut vorhandener Baggerzahn durch den Walzenspalt 5 passieren zu lassen, in dem die Mahlwalze 4 als Loswalze ausweicht. Durch die Bewegungen der Mahlwalze 4 als Loswalze kann ein unerwünschte Walzenschiefstellung entstehen, die in 3 näher erläutert wird.
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Oberhalb des Walzenspaltes zwischen den rotierenden Mahlwalzen 3 und 4 ist die Aufgabevorrichtung 1 mit den Seitenwänden 10 und 11 angeordnet. Zwischen den Seitenwänden 10 und 11 befindet sich das stets nachgefüllte Mahlgut, das den Walzenspalt zwischen den beiden Mahlwalzen passieren soll. Nach Passage des Mahlguts M durch den Walzenspalt 5 zwischen den beiden Mahlwalzen 4 fallen Schülpen S aus zerkleinertem Mahlgut M unterhalb des Walzenspaltes 5 heraus.
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In 2 sind die Aufgabevorrichtung aus 1 in teilweise durchbrochener Ansicht und die Mahlwalzen 3 und 4 der Hochdruckwalzenpresse aus 1 in vereinzelter Darstellung gezeigt. Die beiden Seitenwände 10 und 11 befinden sich in dieser Ausführungsform in einer Umhausung. Die beiden Seitenwände 10 und 11 nehmen zwischen sich das stets nachgefüllte Mahlgut auf. In Ruhestellung der beiden Seitwände 10 und 11 befinden sich diese in einer Stellung, in der die gerade verlaufenden Unterkanten der Seitenwände 10 und 11 parallel zum Walzenspalt 5 ausgerichtet sind, wenn der Walzenspalt 5 durch zwei parallel und in Ruhestellung befindliche Mahlwalzen 3 und 4 umrissen ist.
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In 3 ist Skizze zur Verdeutlichung einer Walzenschiefstellung gezeigt. Die Walzenachsen 3''' und 4''' der beiden Mahlwalzen 3 und 4 sollten nach Möglichkeit stets parallel, also mit einem Winkel von 0° zueinander verlaufen. Verschiebt sich die Loswalze 4 durch ungleichmäßige Materialbeschickung oder durch sonstige Einflüsse, so bildet ein öffnender Walzenspalt 5 unter Ausbildung eines Winkels α aus, der wie in dem vorliegenden Beispiel im Bereich von 0,5° bis etwa 3° reichen kann. Eine solche Fehlstellung soll durch die erfindungsgemäße Aufgabevorrichtung vermieden werden.
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In 4 ist die Aufgabevorrichtung aus 2 mit angestellten Seitenwänden 10, 11 dargestellt. An den Stellen, an denen die gerade Unterkante der Seitenwände 10 und 11 weiter vom Walzenspalt 5 sind, der zwischen den beiden Walzen 3 und 4 angeordnet ist, bildet sich ein höherer Schüttkegel von Mahlgut M aus, wie es in 5 dargestellt ist.
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In 5 ist die Aufgabevorrichtung aus 5 mit angestellten Seitenwänden, 10 und 11 ohne Umhausung und mit eingezeichnetem Schüttkegel aus Mahlgut M dargestellt, wobei das Mahlgut M als Aufgabegut 12 zwischen den Seitenwänden 10 und 11 bevorratet ist. Der Schüttkegel zieht sich in den Walzenspalt 5 zwischen den beiden Mahlwalzen 3 und 4 und wird durch die Seitenwände 10 und 11 begrenzt. Die Seitenwände 10 und 11 reichen bis zu den Walzenenden 3' und 4' heran.
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In 6 ist eine erfindungsgemäße Aufgabevorrichtung mit Detaildarstellung gezeigt, wobei die Umhausung nicht gezeichnet ist. Die beiden Seitenwände 10 und 11 sind in den endständigen Halterungen 15, 16, 17 und 18 aufgehängt. Die Halterungen 15, 16, 17 und 18 haben integrierte Antriebsvorrichtungen 50, 51, 60 und 61, über welche das jeweilige Ende der korrespondierenden Seitenwand 10 und 11 angehoben oder abgesenkt werden kann.
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In 7 ist Aufgabevorrichtung mit durch horizontal verlaufenden Unterbrechungen vertikal unterteilten Seitenwänden gezeigt, wobei auch hier auf die Darstellung der Umhausung verzichtet wurde. Die Seitenwände sind hier vertikal unterteilt in drei horizontal verlaufende Seitenwandelemente. Die vordere Seitenwand ist unterteilt und die Seitenwandelemente 20, 21 und 22, hingegen ist die hintere Seitenwand unterteilt in die für die drei Seitenwandelemente 30, 31 und 32, wobei hier die Seitenwandelemente 31 und 32 verdeckt sind. Durch die Unterteilung lassen sich die Enden der Seitenwände höher anheben, ohne dass die effektive Breite der seitenwände durch die Diagonalerstreckung zu breit wird.
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In 8 ist eine Skizze zur Darstellung eines Regelkreises gezeigt. In der oberen Darstellung sind die beiden Mahlwalzen 3 und 4 gezeigt, wobei die Mahlwalzen 3 und 4 ein Muster aus Hartkörpern auf der Oberfläche aufweisen. Auf dem Walzenspalt 5 liegt eine Schüttung von Mahlgut M, wobei die Schüttung auf der rechten Seite größer ist, nämlich genau dort, wo durch die Walzenschiefstellung der Mahlwalze 4 der Walzenspalt 5 die geringste Breite aufweist. Diese ungleichmäßige Ablage von Mahlgut M wird durch die einseitig angehobenen Seitenwände 3 und 3, (vgl., 5) erreicht. Die entlang des Walzenspaltes 5 ungleichmäßige Beschickung mit Mahlgut M bewirkt, dass der Walzenspalt 5 auf der hier in der Darstellung linken Seite durch eine Andruckvorrichtung kleiner wird, hingegen wird der Walzenspalt 5 auf der in dieser Darstellung rechten Seite des Walzenspalts 5 größer. Ziel ist es, die Stellung der Mahlwalze 4 so zu platzieren, dass der Walzenspalt 5 wieder parallel also mit einer Öffnung von möglichst nahe 0° von den beiden Mahlwalzen 3 und 4 begrenzt ist, so dass die Ränder des Walzenspaltes 5 eben einen Winkel von α = 0° bilden.
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Um die schief stehende Mahlwalze 4 in dem oberen Bild von 8 wieder gerade auszurichten, erhält die Regelvorrichtung 70 ein Signal eines hier nicht dargestellten Winkelgebers über den Winkel α, der von Null verschieden ist. Die Regelvorrichtung 70 gibt daraufhin ein Signal an die Antriebsvorrichtungen 50, 51 und 60, 61 und verstellt dadurch die Seitenwände 10 und 11 so, dass sich der Schüttkegel aus Mahlgut M wie in der oberen Darstellung einstellt. Dieser Schüttkegel bewirkt sodann, dass die Mahlwalze 4 als Loswalze sich gerade ausrichten kann. Ist die Mahlwalze 4 gerade ausgerichtet, so läuft das entsprechende Signal des Winkels α an die Regelvorrichtung 70, die dann die Seitenwände 10 und 11 wieder so verstellt, dass sich der Schüttkegel aus Mahlgut M wie in der unteren Darstellung von 8 ergibt, bei dem die Ablage von Mahlgut M auf dem Walzenspalt 5 gleichmäßig über die Länge verteilt ist.
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In 9 ist schließlich eine Verbindung zweier Seitenwandelemente 20, 21 mit einer formschlüssigen Verbindung aus Profilnut 40 und Profilfeder 41 dargestellt, wobei hier ein senkrechter Schnitt durch die Seitenwände gezeigt ist. Die Art der Profilverbindung bewirkt, dass die Seitenwandelemente 20, 21 horizontal in Richtung der Profilnut gegeneinander verschiebbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufgabevorrichtung
- 2
- Hochdruckwalzenpresse
- 3
- Walze
- 3'
- Walzenende
- 3''
- Walzenende
- 3'''
- Walzenachse
- 4
- Loswalze
- 4'
- Walzenende
- 4''
- Walzenende
- 4'''
- Walzenachse
- 5
- Walzenspalt
- 6
- Maschinenrahmen
- 7
- Lagerbock
- 8
- Lagerbock
- 10
- Seitenwand
- 11
- Seitenwand
- 12
- Aufgabegut
- 15
- Halterung
- 16
- Halterung
- 17
- Halterung
- 18
- Halterung
- 20
- Seitenwandelement
- 21
- Seitenwandelement
- 22
- Seitenwandelement
- 30
- Seitenwandelement
- 31
- Seitenwandelement
- 32
- Seitenwandelement
- 40
- Profilnut
- 41
- Profilfeder
- 50
- Antriebsvorrichtung
- 51
- Antriebsvorrichtung
- 60
- Antriebsvorrichtung
- 61
- Antriebsvorrichtung
- 70
- Regelvorrichtung
- M
- Mahlgut
- S
- Schülpen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 270853 [0002]
- DE 4226182 A1 [0004]
- DE 202018105629 U1 [0005]
