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Die
Erfindung betrifft einen Aufgabeschacht für eine Rollenpresse zur Hochdruckzerkleinerung von
sprödem
Mahlgut, der Mahlgut auf dem Walzenspalt zwischen den Walzen der
Rollenpresse aufgibt, wobei die Länge des Walzenspaltes eine
axiale Richtung definiert.
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Rollenpressen
zur Hochdruckbehandlung von Mahlgut werden dort eingesetzt, wo der
Energieeinsatz zur Zerkleinerungsleistung maßgeblich die Wirtschaftlichkeit
des erzeugten Mahlgutes bestimmt. In diesen Rollenpressen wird in
der Regel anorganisches Mahlgut, wie Gestein, Kalkstein, aber auch
harter und abrasiver Zementklinker mit hohem Druck durch einen Walzenspalt
zweier gegenläufiger rotierender
Walzen gezogen. Bei der Passage durch den Walzenspalt berstet das
spröde
Mahlgut, wobei sich eine Vielzahl kleinerer Spaltbrüche und
Risse im einzelnen Korn des Mahlgutes ausbildet und wobei das so
behandelte Korn den Walzenspalt passiert. Nach Walzenspaltpassage
hängt das
so behandelte Mahlgut noch in einem gelockerten Kristallverbund
in Form von so genannten Schülpen
zusammen und bildet dabei keine grießartige Konsistenz. Erst die
Desagglomeration der Schülpen,
meist in Wasser oder bei Zementklinker durch physikalische Desagglomeration
in einem pneumatischen oder durch ein allgemeines Hebe- oder Becherwerk
gebildetes Kreislaufsystem führt
zu dem Mahlgut mit erwünschter
Konsistenz. Durch Mehrfachpassage des Mahlgutes durch den Walzenspalt
und durch Windsichten wird durch die Rollenpressenzerkleinerung
ein sehr feines Mahlgut erhalten.
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Besonders
an der Zerkleinerung im Walzenspalt unter Hochdruck ist, dass die
gegenläufig
rotierenden Walzen das Mahlgut nicht durch Scherbelastung zerkleinern,
sondern ausschließlich
durch Druck, wodurch der Verschleiß des Mahlsystems vergleichsweise
gering ist.
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Bei
der Aufgabe des Mahlgutes ist es wichtig, dass der Walzenspalt zwischen
den beiden Walzen der Hochdruckrollenpresse gleichmäßig mit
zu mahlendem Mahlgut beschickt wird. Wird der Walzenspalt der Rollenpresse
mit zu wenig Material pro Zeiteinheit beschickt, so wirkt die Rollenpresse
wie ein Brecher. Dies bedeutet, das Mahlgut wird nur so gebrochen,
dass die einzelnen Bruchstücke
eine Größe aufweisen,
die den Walzenspalt passieren können.
Eine darüber
hinaus gehende Zerkleinerung wird durch den nicht vollständig mit
Material beladenen Walzenspalt nicht erreicht. Wird hingegen der Walzenspalt
mit zu viel Material pro Zeiteinheit beladen, so könnte es
im Extremfall dazu führen,
dass die sehr schweren Walzen blockieren. In der Regel jedoch fängt die
Walzenpresse an zu vibrieren, wobei kurzzeitig Mahlgut unter erwünschter
Zerkleinerung den Walzenspalt passiert und danach sich ein kurzzeitiger
Zustand einstellt, in dem der überladene
Walzenspalt der Bewegung der beiden gegenläufig rotierenden Walzen einen
hohen Widerstand bietet. Die Vibration der Walzen führt zu einer
Vorzeitigen Alterung der gesamten Rollenpresse und muss daher nach
Möglichkeit
vermieden werden.
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Um
den Walzenspalt optimal mit Mahlgut zu beschicken, ist man daher
dazu übergegangen, über dem
Walzenspalt eine Aufgabevorrichtung zu positionieren, die über eine
veränderliche
Spaltöffnung Mahlgut
auf den Walzenspalt ablegt. Diese veränderliche Spaltöffnung der
Aufgabevorrichtung hat die Eigenschaft, dass die Menge des pro Zeiteinheit
auf dem Walzenspalt abgelegten Mahlgutes fein dosiert werden kann.
Im Idealfall bildet sich so ein stationärer Zustand auf dem Walzenspalt
auf, in welchem das Volumen des auf dem Walzenspalt liegenden Mahlgutes
einerseits durch Materialabtransport durch den Walzenspalt verringert
wird und gleichzeitig durch weiteren Materialzulauf durch die Spaltöffnung der Aufgabevorrichtung
wieder aufgefüllt
wird.
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Mahlgut,
das in der Aufgabevorrichtung vorliegt, hat jedoch die Eigenschaft,
dass es – bedingt durch
Wandeffekte – nicht
gleichmäßig durch
die Spaltöffnung
der Aufgabevorrichtung hindurchfließt.
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Wandeffekte
in der Schüttung
des Mahlgutes in dem Vorratsbehälter
der Aufgabevorrichtung verhindern, dass ein gleichmäßiger Mahlgutfluss
entlang des gesamten Spaltes der Aufgabevorrichtung stattfindet.
In einem typischen rechteckigen Spalt einer Aufgabevorrichtung,
der zentriert über
einem Walzenspalt einer Rollenpresse angeordnet ist, ist zu beobachten,
dass in der Mitte beider Spalten, nämlich der Spalt der Aufgabevorrichtung
und der Walzenspalt zwischen den Walzen der Rollenpresse, ein größerer Mahlgutstrom
vorherrscht, als an den Spaltenden. Hierdurch bildet sich ein typisches
Mahlgutflussprofil aus, das durch eine Fließkurve mit einem Maximum des
Mahlgutstroms etwa in der Mitte des Walzenspaltes zwischen den Rollenpressen
charakterisiert wird. Das Maximum des Mahlgutstromes etwa in der
Mitte der Walzenspaltes zwischen den Rollenpressen führt dazu,
dass die Rollenpressen an dieser Stelle in der Mitte die größte Zerkleinerungsleistung
zeigt. An den Spaltenden, in der Nähe der Stirnfläche der
Walzen der Rollenpresse, zeigt eine so beschickte Rollenpresse eine
eher geringe Zerkleinerungsleistung, wenn sie nicht dort, an den
Spaltenden, gar nur brechend wirkt.
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Nach
einer gewissen Betriebszeit ist somit die Mahlwalze in der Mitte
stärker
abgetragen als an den Spaltenden, in der Nähe der Stirnfläche der Walzen.
Hierdurch wird eine Leistungsverringerung ungewollt in Kauf genommen,
denn die Walzenpresse könnte
an den Spaltenden genau die gleiche Zerkleinerungsleistung zeigen,
wie sie es in der Mitte des Walzenspaltes zeigt, wenn sie nur gleichmäßig beschickt
würde.
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Es
wäre daher
wünschenswert,
wenn eine Vorrichtung dazu in der Lage wäre, den Walzenspalt über seine
gesamte Länge
gleichmäßig mit
Mahlgut zu beaufschlagen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Aufgabevorrichtung zur Verfügung zu
stellen, welche die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird dadurch gelöst,
dass eine über
dem Walzenspalt in axialer Richtung verlaufende Öffnung eine zur axialen Mitte
des Walzenspaltes verjüngte
Form aufweist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen
angegeben.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
dass die zum Walzenspalt weisende Öffnung der Aufgabevorrichtung
nicht rechteckig ausgebildet ist, sondern es wird vorgeschlagen,
dass in der axialen Mitte des Walzenspaltes Öffnung der Aufgabevorrichtung
eine verjüngte
Form aufweist.
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Das
Profil der Öffnung
des Aufgabeschachtes entlang der axialen Richtung hat dadurch das Profil
einer Doppelzunge. Die Öffnung
des Aufgabeschachtes in Form einer Doppelzunge weist also zu den
Spaltenden hin eine Verbreiterung auf, wodurch die unerwünscht den
Mahlgutfluss bremsenden Wandeffekte in der Schüttung des Mahlgutes im Aufgabeschacht
zumindest zum Teil kompensiert werden. Dadurch, dass die Öffnung der
Aufgabevorrichtung an den Spaltenden breiter ist, kann auch aufgrund von
Wandeffekten mit höherem
Widerstand nachrutschendes Mahlgut leichter auf den Walzenspalt nachrutschen.
Hierdurch bildet sich eine gleichmäßige Beschickung des Walzenspaltes
entlang seiner gesamten Länge
aus, wodurch der Walzenspalt gleichmäßig beschickt wird und die
Rollenpresse einen höheren
Mahlgutdurchsatz zeigt, als wenn der Walzenspalt nur in der Mitte
mit genügend
Material zur Zerkleinerung beschickt würde.
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Um
eine gleichmäßige Beschickung
des Walzenspaltes entlang seiner gesamten Länge zu erreichen, ist es nach
der Erfindung vorgesehen, dass die Breite der Öffnung des Spaltes der Aufgabevorrichtung
in axialer Richtung im Wesentlichen reziprok zur Fließkurve einer
gleichmäßig breiten Öffnung einer
Aufgabevorrichtung verläuft.
Die gleichmäßig breite
oder auch rechteckige Öffnung
weist eine typische Fließkurve
auf, die durch die erfindungsgemäße Aufgabevorrichtung
so kompensiert wird, dass die Fließkurve im Idealfall einer horizontalen
Gerade gleicht.
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Unter „reziprok” wird im
Rahmen dieses Dokumentes ein Verhalten verstanden, das eine vorgegebene
Kurvenform so ausgleicht, dass diese in einer diagrammatischen Aufzeichnung
im Wesentlichen zu einer horizontalen Geraden reduziert, zumindest
aber dorthin bewegt wird.
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Da
die exakte Fließkurve
aber von einer großen
Anzahl Parametern abhängt,
ist in einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass zur Ermittlung der idealen Verjüngungskurve die Öffnung des
Aufgabeschachtes durch variable Mittel einstellbar ist.
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Im
einfachsten Fall können
die variablen Mittel aus einem Register von verschiebbaren Leitblechen
bestehen, wobei die Leitbleche in der axialen Mitte des Walzenspaltes
weiter verschlossen und an den Enden der Öffnung der Aufgabevorrichtung
weiter geöffnet
werden.
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Der
Fachmann ist hier frei, durch Experimente die ideale Kurvenform
für die Öffnung des
Walzenspaltes für
eine vorgegebene Aufgabevorrichtung auszumessen. Hierzu werden die
einzelnen Leitbleche so lange variiert, bis eine gleichmäßige Beschickung
des Walzenspaltes entlang seiner gesamten Länge erreicht wird. Beim Auftragen
der pro Zeiteinheit und pro Längeneinheit
der Öffnung
der Aufgabevorrichtung aufgegebenen Mahlgutmenge gegen die Messposition
entlang der Öffnung
der Aufgabevorrichtung soll nach erfolgreicher Einstellung der Register
die Auftragung nahezu eine horizontale Linie ergeben.
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Da
an den Spaltenden der Fluss des Materials durch die oben erwähnten Wandeffekte
verringert ist, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
vorgesehen, dass die Aufgabevorrichtung sich über die Enden des Walzenspaltes
hinaus erstreckt. Um zu verhindern, dass Mahlgut am Walzenspalt vorbeifließt, ist
korrespondierend dazu vorgesehen, dass ein Leitblech vorgesehen
ist, welches das seitlich des Walzenspaltes aus der Aufgabevorrichtung entweichende
Mahlgut in den Walzenspalt leitet. Durch die Verbreiterung der Öffnung der
Aufgabevorrichtung wird erreicht, dass keine Wandeffekte den Mahlgutfluss
soweit einschränken,
dass eine wie oben beschriebene Ideallinie beim Beschicken des Walzenspaltes
mit Mahlgut nicht erreicht werden kann.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
der sich in der Mitte verjüngende
Teil der Öffnung
der Aufgabevorrichtung eine zum Walzenspalt gerichtete Form aufweist.
Diese zum Walzenspalt gerichtete Form erinnert an einen Trichter,
wodurch das Mahlgut leichter in den Walzenspalt hineinfließt und dadurch
eine näher
an eine lineare Fließkurve
angenäherte
Fließkurve
ausbildet.
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Um
die Menge des Mahlgutes, das pro Zeiteinheit auf den Walzenspalt
fließt,
nicht nur durch die Breite des Walzenspaltes, sondern auch durch
weitere Parameter kontrollieren zu können, ist in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, dass sich der Winkel des sich in der Mitte
verjüngenden
Teils der Öffnung
der Aufgabevorrichtung variabel ausbilden lässt, beispielsweise durch ein
Register kippbar gelagerter Leitbleche.
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Die
Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
skizzierte Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Aufgabeschacht,
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2 eine
Draufsicht gemäß 1,
wobei die Öffnung
des Aufgabeschachtes durch ein Register verschiebbarer Leitbleche
ausgebildet ist,
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3 den
Aufgabeschacht aus 2 in einer seitlichen Ansicht
auf eine Rollenpresse mit einer ersten Winkelstellung der Schiebbleche,
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4 den
Aufgabeschacht aus 2 in einer seitlichen Ansicht
auf eine Rollenpresse mit einer zweiten Winkelstellung der Schiebbleche,
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5 ein
Vergleich der Fließkurve
eines gattungsgemäßen Aufgabeschachtes
aus dem Stand der Technik mit der Fließkurve des erfindungsgemäßen Aufgabeschachtes,
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6 eine
Mahlgutschüttung
auf dem Walzenspalt zwischen zwei Walzen nach dem Stand der Technik,
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7 eine
Mahlgutschüttung
auf dem Walzenspalt zwischen zwei Walzen, die überkompensiert ist,
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8 eine
Mahlgutschüttung
auf dem Walzenspalt zwischen zwei Walzen, die ideal kompensiert
ist.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Aufgabevorrichtung 10 in
einer teilperspektivischen Draufsicht von oben abgebildet, der exakt über dem
Walzenspalt 11 zweier gegenläufig rotierender Walzen 12 und 13 angeordnet
ist. Die zum Walzenspalt 11 gerichtete Öffnung 14 der Aufgabevorrichtung 10 ist zur
axialen Mitte des Walzenspaltes 11 hin verjüngt. Diese
Verjüngung
ist dargestellt durch die beiden in der axialen Mitte des Walzenspaltes 11 vorliegenden bauchartigen
Vorsprünge 15 und 16.
Die axiale Richtung wird definiert durch die Längserstreckung des Walzenspaltes 11 parallel
zur Richtung der Drehachsen 12', 13' der beiden Walzen 12 und 13
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Damit
an den beiden Spaltenden 17 und 18 des Walzenspaltes 11 genügend Mahlgut
durch die Öffnung 14 der
Aufgabevorrichtung 10 einfließt, ist vorgesehen, dass sich
die Öffnung 14 der
Aufgabevorrichtung 10 über
die Länge
des Walzenspaltes 11 hinaus erstreckt, wobei Leitbleche 19 und 20 das Mahlgut,
das sich außerhalb
der Spaltenden 17 und 18 des Walzenspaltes 11 befindet,
auf die Spaltenden 17 und 18 des Walzenspaltes 11 geleitet
wird.
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In 2 ist
dargestellt, wie nach einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung
die Öffnung 14 der Aufgabevorrichtung 10 durch
ein doppelseitiges Register 30, bestehend aus einzelnen
Leitblechen 31, geformt ist. Da eine Aufgabevorrichtung
individuell unterschiedliche Charakteristiken in Bezug auf das spaltortsabhängige Fließverhalten
zeigen kann, ist mit dieser Vorrichtung aus Leitblechen 31 die
ideale Fließkurve
des Mahlgutes in Bezug auf den Walzenspalt 11 einstellbar,
indem die einzelnen Leitbleche 31 in horizontaler Ebene
in Richtung des Walzenspalts 11 hineingeschoben oder entgegen
dieser Richtung aus der Aufgabevorrichtung herausgezogen werden.
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Die
in 2 gezeigten Leitbleche 31 sind in einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung nicht nur in der horizontalen
Ebene verschiebbar und können dadurch
das Profil der Öffnung 14 der
Aufgabevorrichtung 10 in variieren, sondern es ist auch
vorgesehen, dass, wie in 3 gezeigt, die Leitbleche 31 unter
einem Winkel angeordnet werden können,
wobei dieser Winkel variabel ist.
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In 3 ist
eine Anordnung aus Walzen 12 und 13 einer Rollenpresse
mitsamt der skizzierten Aufgabevorrichtung 10 in einer
Seitenansicht dargestellt. In dieser Ansicht der Ausgestaltung der
Erfindung sind Leitbleche 31 unter einem ersten Winkel
in Bezug zur Horizontalen dargestellt.
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In 4 ist
die Anordnung aus 3 mit einem anderen, flacheren
Winkel der Leitbleche 31 in Bezug zur Horizontalen dargestellt.
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Zur
Verdeutlichung der Fließkurve
ist in 5 dargestellt, wie eine Öffnung 50 einer gattungsgemäßen Aufgabevorrichtung
aus dem Stand der Technik Mahlgut in den Walzenspalt 11 zwischen zwei
Walzen 12 und 13 leitet. Unterhalb der dargestellten Öffnung 50 ist
eine Fließkurve 51 aufgetragen,
die darstellt, welche Mengen Mahlgut pro Zeiteinheit an dieser Stelle
durch den Spalt 50 hindurchtreten. Hierbei zeigt die Fließkurve 51 ein
etwa in der axialen Mitte vorherrschendes Maximum, das dadurch entsteht,
dass die Randeffekte oberhalb der Öffnung 50 einer gattungsgemäßen Aufgabevorrichtung
dazu führen,
dass sich das Mahlgut an der Wand verkeilt und daher schlechter
nachfließt.
In Folge fließt
am Rand das Mahlgut langsamer und die Fließkurve zeigt an dieser Stelle
einen geringeren Wert. In 5 ist die
Kurve mit nach unten weisendem Maximum dargestellt. Die geringeren
Werte der Fließkurve
an den Enden nähern
sich dem Wert null.
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Im
Vergleich dazu ist eine Öffnung 52 eines erfindungsgemäßen Aufgabeschachtes
dargestellt, welche über
die Breite der Walzen 12 und 13 hinausragt und
bei welcher Leitbleche 19, 20 das Mahlgut aus
dem Bereich oberhalb der Leitbleche 19 und 20 und
außerhalb
der Breite der Walzen 12 und 13 in den Walzenspalt 11 hineinleitet.
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Die
dazugehörige
Fließkurve 53 ist
nahezu eine Gerade, wobei die exakte Form der Fließkurve 53 von
der Anpassung der Form der Öffnung 52 an die
individuelle Aufgabevorrichtung abhängt.
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In 6 ist
dargestellt, wie Mahlgut auf dem Walzenspalt 11 einer gattungsgemäßen Rollenpresse
mit zwei Walzen 12 und 13 aufliegt, und dabei
ein Maximum 54 in der axialen Mitte des Walzenspaltes 11 aufweist.
Dieses Maximum 54 soll nach Aufgabe der Erfindung kompensiert
werden. Dies darf jedoch nicht soweit geschehen, dass, wie in 7 dargestellt,
ein Minimum 56 in der axialen Mitte des Walzenspaltes 11 entsteht
und die Spaltenden in unmittelbarer Nähe zu den Stirnflächen der
Walzen 12 und 13 eine größere Mahlgutmenge pro Zeiteinheit
aufnehmen, sondern es ist vorgesehen, dass, wie in 8 gezeigt,
die Menge des Mahlgutes auf den Walzenspalt 11 über die
gesamte Länge
des Walzenspaltes 11 etwa konstant ist.
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- 10
- Aufgabevorrichtung
- 11
- Walzenspalt
- 12
- Walze
- 12'
- Drehachse
- 13
- Walze
- 13'
- Drehachse
- 14
- Öffnung
- 15
- Vorsprung
- 16
- Vorsprung
- 17
- Spaltende
- 18
- Spaltende
- 19
- Leitblech
- 20
- Leitblech
- 30
- Register
- 31
- Leitblech
- 50
- Spaltöffnung
- 51
- Fließkurve
- 52
- Spaltöffnung
- 53
- Fließkurve
- 54
- Maximum
- 56
- Minimum