DE2717236C2 - Walzenpresse zum Verdichten von feinkörnigem Material - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Walzenpresse zum Verdichten von feinkörnigem Material wie Erze, Kohle oder sonstige abrasiv wirkende Mineralien mit einer Zuführung für das Material in den zwischen zwei Walzen gebildeten Walzspalt.

Bei derartigen Vorrichtungen wird ein feinkörniges Aufgabematerial durch die Mitnahmewirkung der Walzen, die z. B. bei einem Glattwalzwerk durch die Haftreibung entsteht, in den Walzspalt eingezogen. Dabei findet eine Verdichtung statt, wobei es zur Bildung eines Agglomerates kommt. Die Festigkeit dieses Agglomerates wird überwiegend bestimmt durch die Korngröße, den Preßdruck und gegebenenfalls den Bindemittelgehalt des Aufgabematerials.

Walzenumfangsgeschwindigkeit, Größe des Walz-Spaltes und des Walzeneinzugswinkels sind bekanntermaßen neben einer gleichmäßigen Beschickung die für den Durchsatz einer Walzenpresse entscheidenden Einflußgrößen. Der Walzeneinzugswinkel entspricht einem Winkel, den zwei Tangenten miteinander bilden, die an denjenigen Punkten der Umfange der zwei Walzen eines Walzenpaares angelegt sind, von denen infolge der Reibung das zwischen den Walzen befindliche Aufgabematerial nicht mehr zurückgleiten kann, sondern zum Walzspalt gefördert wird. Durch den Walzeneinzugswinkel ist somit jeweils ein bestimmter Punkt auf einem Walzenumfang festgelegt Diese so definierten Punkte der beiden Walzen eines Walzenpaares legen den Beginn des durch die Walzenpresse bedingten Verdichtungsvorganges und das Verdichtungsverhältnis fest Unter dem Begriff Verdichtungsverhältnis wird das Verhältnis des Rauminhaltes der lockeren Massen zu dem der Massen des Preßraumes während des Verdichtungshöchstdruckes verstanden oder auch vereinfacht das Verhältnis zweier Strecken zueinander, nämlich des Abstandes der beiden durch den Walzeneinzugswinkel definierten Punkte auf den betreffenden Walzenumfängen zum Walzspalt

Es wirkt sich störend auf den Preßvorgang aus, daß die im Aufgabemater'.al enthaltenen Gase während des Verdichtungsvorganges aus dem Aufgabematerial entweichen und dabei den Materialzuführungsstrom im Bereich des Walzspaltes nahezu fließbettartig auflockern. Das Aufgabematerial hat deshalb besonders in der Mitte des Walzspaltes das Bestreben, entgegen der Walzendrehrichtung zusammen mit den durch die Verdichtung ausgetriebenen Gasen zurückzufließen. Dabei hängt die Intensität dieses Zurückfließens von der Größe des Strömungswiderstandes in dieser Richtung ?b und tritt insbesondere bei kurzen Verdichtungswegen, d. h. im allgemeinen bei kleinen Walzendurchmessern auf. Auf diese Weise wird der Durchsatz der Walzenpresse beeinträchtigt.

Eine weitgehende Verhinderung dieses Zurückfließens und damit eine Verbesserung der Einzugsverhältnisse kann durch die Vorsehung langer Verdichtungswege erreicht werden. Dazu sind bei gegebenem Walzspalt jedoch verhältnismäßig große Walzendurchmesser erforderlich, so daß relativ schwere Maschinen entstehen.

Es ist bekannt (z. B. DE-AS 10 36 142) zur Verbesserung der Einzugsverhältnisse geregelte Zwangszuführungseinrichtungen, wie z. B. Stopfschnecken vorzusehen, die eine Vorverdichtung des Aufgabematerials und eine teilweise Entgasung bewirken. Ebenso beschreibt die DE-AS 22 58 580 eine Walzenbrikettpresse für feinkörnige Materialien, welche aus zwei mit Abstand voneinander angeordneten Walzen besteht, wobei deren Walzspalt ein Verdichtungselement vorgeschaltet ist, welches aus zwei Schnecken besteht, deren Förderrichtung unter spitzen Winkeln symmetrisch zur senkrechten Achse des Walzensystems verlaufen. Auf diese Weise soll durch einen erhöhte konstanten Zuführungsdruck ein Zurückfließen verhindert und somit der Durchsatz gefördert werden. Stopfschnecken arbeiten zwar zufriedenstellend jedoch sind ihrer Verwendung bei stark abrasiv wirkenden Aufgabematerialien wie z. B. Erzen aufgrund häufiger Reparatur- und Wartungsarbeiten Grenzen gesetzt, da sonst die Wirtschaftlichkeit der Walzenpresse belastet wird.

Aus der FR-PS 4 90 179 ist eine Vorrichtung zum Verdichten bzw. Kompakteren von pulverförmigen Materialien wie z. B. Ruß bekannt, bei welcher diese Materialien in einem, in Richtung auf einen Walzspalt hin sich konisch verjüngenden, beidseitig durch mit den Walzen umlaufende Bänder begrenzten Kanal geführt werden. Die Bänder bestehen aus einem gasdurchlässigen Material wie z. B. Baumwolle oder anderen textlien Werksteffen, so daß das während der Verdichtung aus den zu kompaktierenden Materialien entweichende Gas unmittelbar durch die den Walzspalt bzw. -kanal beid-

seitig begrenzenden Bander hindurch austreten kann. Zu diesem Zweck sind auch die bekannten, die eigentliche Walzenpresse bildenden Walzen perforiert. Ein langer Verdichtungsweg zur Verbesserung der Einzugsverhältnisse wird hier durch zwei, jeweils einseitig mit dem Walzgut beaufschlagte Bänder erreicht wobei diese Bänder auf ihrer gesamten den Walzspalt bildenden Länge durch Führungsbleche unterstützt werden müssen.

Diese bekannten Walzenpressen weisen somit technologische und/oder wirtschaftliche Nachteile auf. Die Entgasungsvorgänge entfalten ihre störende Wirkung insbesondere in den mittleren Bereichen des; Walzspaltes und bewirken hier ein fließbettartiges Auflockern und entgegen der Einzugsrichtung ein Zurückströmen der zu verdichtenden Materialien, woraus eine inhomogene Dichteverteilung in dem Walzgut entsteht. Entgajungsvorgänge während der Verdichtung begrenzen den Durchsatz und stellen Probleme, d;j mit den bekannten Mitteln nicht voll zufriedenstellend gelöst sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei Walzenpressen, die der Verdichtung von feinkörnigen Materialien wie Erze, Kohle oder sonstigen a brasiv wirkenden Mineralien dienen, die Einzugsverhält.nisse, welche durch Entgasungsvorgänge während der Verdichtung beeinträchtigt werden, auf einfache Weise zu verbessern, so daß sich nicht nur ein erhöhter Durchsatz, sondern auch ein Walzgut von gleichmäßiger Dichte und Festigkeit ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein etwa mittig im Materialzuführungsstroin befindliches, durch den Walzspalt mit hindurchlaufendes, endloses Materialmitnehmerband. Das Materialmitnehmerband unterstützt auf eine einfache Weise die Förderwirkung der Walzen, die auf der von der jeweiligen Materialpaarung abhängigen Reibung beruht. Die Förderwirkung kann bereits weit vor dem Walzspalt, bzw. der durch den Walzeneinzugswinkel definierten Stelle des Beginns der Verdichtung einsetzen. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn das Materialmitnehmerband sich mittig im Materiaizuführungsstrom befindet und den Walzspalt durchläuft. Die Übertragung der Förderwirkung von der Oberfläche der rotierenden Walze, an der eine erste Schicht durch Haftreibung unmittelbar mitgenommen wird, auf weiter von der bewegten Walzenoberfläche entfernt gelegene Schichten beruht teils auf Reibung der einzelnen Körner untereinander, teils auf Formschluß, wobei jedoch auch die Gestalt der Körner eine Rolle spielt. Insgesamt nimmt jedoch die Mitnahmewirkung der Walzen mit zunehmender Entfernung von der bewegten Oberfläche ab. so daß es gerade in der Mitte des Walzspaltes zu dem bereits beschriebenen, durch die Bewegung der verdrängten G;_i;e bewirkten, unerwünschten Zurückfließen des Aufgabematerials oder auch zu Gaseinschlüssen kommt.

Ein Materialmitnehmerband. das ungefähr durch die Mitte des Walzspaltes geführt ist, unterstützt daher durch seine reibungsbedingte Mitnahmewirkung die Förderung des Aufgabematerials an einer sonst kritischen Stelle in vorteilhafter Weise. Es ergibt sich die bo Möglichkeit, bei unverändertem Walzspalt den Preßdruck und den Durchsatz wesentlich zu steigern.

Ein aus der DH-PS 4 10 02b bekanntes endloses Lochband, welches zwei Formwalzen durchläuft, hat die Aufgabe einer gleichmäßigen Formgebung von plastischen h/w. teigförmig formbaren Massen zu Körnern. Pillen und dergleichen, insbesondere für Nahrzwerke, dient jedoch nicht der Verdichtung von feinkörnigem Material unter verbesserten Einzugsverhältnissen und Entgasungsvorgängen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Walzenpresse mit einem trichterförmigen Einlaufteil und einem daran anschließenden Zuführschacht ist vorgesehen, daß das Materialmitnehmerband von einer Seite des Zuführschachtes von außerhalb desselben her durch eine schlitzartige öffnung mittig zu und senkrecht über den Walzspalt eingeführt wird und der Zuführschacht oberhalb der schlitzartigen Öffnung in zwei Zweigleitungen seitlich gespreizt ausgebildet ist, welche Zweigleitungen unterhalb der schlitzartigen öffnung das nur im unteren Teil des Zuführschachtes laufende Materialmitnehmerband von seinen Seitenkanten her beidseits mit Material umschütten. Diese konstruktive Ausbildung eröffnet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, eine gleichmäßige Dichteverteilung des Materialstromes über die Breite des Materialmitnehmerbandes zu realisieren. Durch eine einfache zweckentsprechende geomeirische Ausgestaltung des Zuführschachtes kann das Materialmitnehmerband in den Zuführschacht eingeführt werden, ohne die Zufuhr des Aufgabematerials zu behindern.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß — in Richtung der Walzenachsen gesehen — mehrere, mit Abstand voneinander angeordnete Materialmitnehmerbänder durch den Walzspalt geführt sind und daß jedem Materialmitnehmerband eine Materialzuführung gemäß Anspruch 2 zugeordnet ist.

Diese Maßnahme erleichtert die Entgasung des Aufgabematerialstromes während des Verdichtungsvorganges, dessen Effizienz von den Strömungsverhältnissen bestimmt wird, denen die während der Verdichtung ausströmenden Gase unterliegen. Die Strömungsverhältnisse der Gase innerhalb des Aufgabematerials begrenzen nännlich die axiale Breite des zugeführten Materialstromes, in dessen mittlerem Bereich die Gase vorzugsweise entgegen der Walzendrehrichtung entweichen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von mehreren Materialmitnehmerbändern, denen jeweils eine eigene Materialzuführung zugeordnet ist, die die Materialmitnehrnerbänder jeweils beidseitig mit dem Aufgabematerial beaufschlagt, entstehen zwischen den Materialmitnehmerbändern — in '.ichtung der Walzenachsen gesehen — Zonen geringerer Dichte, die sich längs des gesamten Verdichtungsweges erstrecken. Die während der Verdichtung ausgetriebenen Gase entweichen zunächst axial in diese Zonen und werden anschließend in Richtung der Walzendrehrichtung abgeführt. Der Beschickungsvorgang wird auf diese Weise nicht durch entgegen der Walzendrehrichtung ausströmende Gase behindert. Außerdem ergibt sich sehr vorteilhaft die Möglichkeit, die Walzenbreite unabhängig von den Entgasungsverhältnissen zu wählen. Das in die Zonen geringerer Dichte eingebrachte, ungenügend gepreßte Aufgabematerial kann in einer nachgeschalteten Sortiereinrichtung anschließend abgetrennt und der Materialzuführung der Walzenpresse im Rücklauf erneut zugeführt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Materialmitnehmerband aus einem metallischen Werksioff besteht und über Umlenkrollcn geführt ist. Der Werkstoff des Materialmitnchmerbandes muß den durch das jeweilige verdichtende Material bedingten mechanischen Beanspruchungen entsprechend gewählt werden. Eine besondere Eignung besitzen Mctallbändcr, die als endlose Bänder über Umlenkroilen geführt sind und so eine leichte Austauschbarkeit gewähr-

leisten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Materialmitnehmerbänder profiliert bzw. mit Ausnehmungen versehen. Es können jedoch auch Bänder mit glatter Oberfläche verwendet werden. Somit sind mehrere Varianten bei der Gestaltung des Profiles der Oberfläche des bei der Verdichtung zunächst entstehenden Stranges möglich. So kann je nach der Art der Anordnung des oder der Materialmitnehmerbänder und der Walzen ein Strang gepreßt werden, der auf einer oder auf beiden Seiten Kerben, Mulden oder dergleichen aufweist. Eine im Anschluß an den Preßvorgang notwendige Zerteilung des Stranges wird auf diese Weise erleichtert. Gleichzeitig erhöht eine Profilierung der entsprechenden Oberfläche des Materialmitnehmerbandes seine Förderwirkung, bzw. wird der Durchsatz der Walzenpresse durch die Ausnehmungen im Materialmitnehmerband gesteigert. Die Ausnehmungen können z. B. durchgehend ausgeführt sein, so daß das Materialmitnehmerband eine gitterartige Struktur erhält, in deren Zwischenräumen der Preßvorgang abläuft. Es kommen aber auch ein- und zweiseitige, lediglich oberflächlich vorhandene Ausnehmungen in Betracht, deren Zweck eine Erhöhung des Reibwertes ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden, in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemaße Walzenpresse in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Ansicht H-II gemäß Fig. 1 der erfindungsgemäßen Walzenpresse.

F i g. 3 eine Draufsicht IH-IIl gemäß F i g. 1 eines Teiles der erfindungsgemäßen Walzenpresse,

Fig.4 eine Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Walzenpresse in schematischer Darstellung,

F i g. 5 einen teilweisen Schnitt V-V gemäß F i g. 4 einer erfindungsgemäßen Walzenpresse in stark vereinfachter Darstellung,

F i g. 6 einen Schnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Walzenpresse in stark vereinfachter Darstellung.

Fig. 7 eine Ansicht VII eines Teiles der Fig. 6 in vergrößerter Darstellung,

Fi g. 8 einen Schnitt VIIl-VIII durch das Materialmiinehmerband gemäß F i g. 7.

Im einzelnen zeigen die Fig. 1 bis 3 eine erfindungsgemäße Walzenpresse 1 mit einer im oberen Bereich angeordneten Materialzuführung 2, die mit einem trichterförmigen Einlaufteil 3 versehen ist. Die Materialzuführung 2 weist unmittelbar unterhalb des trichterförmigen Einlaufteiles 3 zwei voneinander strebende Zweigleitungen 4 auf, die sich anschließend wieder vereinigen und einen Zuführschacht 5 bilden. Innerhalb des stark vereinfacht dargestellten Gehäuses 6, das im unteren Bereich einen Materialauslaß 7 zeigt, befinden sich die gestrichelt gezeichneten Preßwalzen 8.

Die Materialzuführung 2 weist im Bereich der voneinander strebenden Zweigleitungen 4 eine schlitzartige Öffnung 9 auf, die sich in Richtung der Walzenachsen oberhalb der Mitte des Walzspaltes 10 erstrecken. Durch diese schlitzartige Öffnung 9 und den Materialauslaß 7 sowie über vier Umlenkrollen 11 ist ein endloses Materialmitnehmerband 12 geführt, das den Walzspalt 10 etwa in der Mitte passiert. Ein Gurtförderer 13 fördert feinkörniges Aufgabematerial 14 in das trichterförmige Einlaufteil 3, von wo aus das Aufgabematerial 14 unter Schwerkraftwirkung über die Zweigleitungen 4 in einen Bereich 15 gelangt. In diesem Bereich 15 setzt die Wirkung des Materialmitnehmerbandes 12 ein. dessen Antrieb reibschlüssig in Drehrichtung der Preßwalzen 8 erfolgt. Das Aufgabematerial 14 wird durch die Mitnahmewirkung der Preßwalzen und des Materialmitnehmerbandes 12 in den Walzspalt 10 eingezogen und dabei verdichtet. Während der Verdichtung findet eine Entgasung axial in Richtung der Pfeile 16 statt. Durch eine den Strömungsverhältnissen angepaßte Dimensionierung der Breite 17 des Materialmitnehmerbandes 12 wird erreicht, daß der axiale Entgasungsvorgang auch für die mittleren Bereiche des Materialstromes noch möglich ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Beschickungsvorgang nicht durch entgegen der Drehrichtung ausströmende Gase beeinträchtigt wird. Durch den Preßvorgang entsteht zu beiden Seiten des Materialmitnehmerbandes 12 ein strangförmiges Agglomerat 18, das nach Passieren des Materialauslasses 7 in Form von groben Stücken 181 von zwei Gurtförderern 19 abtransportiert wird. Um eventuelle Ansätze auf dem Materialmitnehmerband 12 zu vermeiden, können geeignete Ablösevorrichtungen, wie z. B. Schaber 20. vorgesehen werden.

Das ungefähr mittig in den Walzspalt eingeführte, reibschlüssig angetriebene Materialmitnehmerband 12 verstärkt in vorteilhafter Weise den Materialeinzug in den Walzspalt 10, so daß der Preßdruck, die Dichte und die Menge des ausgetragenen Produktes entscheidend gegenüber herkömmlichen Walzenpressen bei sonst unveränderten Verhältnissen erhöht werden. Dabei läßt diese Verbesserung der Walzeneinzugsverhältnisse die Außenmaße der Walzenpresse weitgehend unverändert.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Variante einer erfindungsgemäßen Walzenpresse 21. mit drei Materialzuführungen 2, die jeweils im oberen Bereich trichterförmige Einlaufteile 3 und im unteren Bereich Zuführschächte 5 aufweisen. Unmittelbar unterhalb der trichterförmigen Einlaufteile 3 schließen sich, in Flußrichtung des Aufgabematerials 14 gesehen, voneinander strebende Zweigleitungen 4 an, die sich vor den jeweiligen Zuführschächten 5 wieder vereinigen. Die Preßwalzen 22 sind in bekannter Weise in einem Gehäuse 23 gelagert, das mit drei, den jeweiligen Materialzuführungen zugeordneten Materialauslässen 7 versehen ist. Jede der drei Materialzuführungen 2 ist durch eine schlitzartige, unterhalb der voneinander strebenden Zweigleitungen 4 sich in Richtung der Walzenachsen erstreckende, etwa oberhalb der Mitte des Walzspaltes 10 angeordnete Öffnung 9 gekennzeichnet. Durch die jeweiligen Öffnungen 9 und die Materialauslässe 7 der Materialzuführungen 2 ist jeweils ein Materialmitnehmerband 12 analog zu der in Fi g. 1, 2 und 3 beschriebenen Ausführungsform geführt.

Das über den Gurtförderer 13 den jeweiligen Materialzuführungen 2 zugeführte Aufgabematerial 14 wird durch das Materialmitnehmerband 12 und die Preßwalzen 22 in den Walzspalt 10 eingezogen und verdichtet, wobei die durch den Verdichtungsvorgang ausgetriebenen Gase zunächst achsparallel austreten und anschließend in Richtung der Walzendrehung abgeführt werden. Das durch die Verdichtung entstehende strangförmige Agglomerat wird nach Passieren des Materialauslasses 7 vom Materialmitnehmerband mit geeigneten Mitteln abgelöst und über beidseitig angeordnete Gurtförderer 24 in groben Stücken 181 abtransportiert

Der axiale Abstand 25 der Materialmitnehmerbänder 12 voneinander ist zweckmäßig so zu wählen, daß eine ungehinderte Entgasung des Aufgabematerials wäh-

rend der Verdichtung sichergestellt ist. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung besteht darin, daß auch Preßwalzen von großer axialer Erstrekkung wirkungsvoll für den Preßvorgang eingesetzt werden können. In der erfindungsgemäßen Anordnung von mehreren Materialmitnehmerbändern 12 liegt deshalb eine weitere, den Durchsatz im Sinne der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabenstellung fördernde Maßnahme.

Die Fig. 6 zeigt in stark vereinfachter Form eine ebenfalls erfindungsgemäße Walzenpresse, deren Materialmitnehmerband 12 mit durchgehenden Ausnehmungen 31 versehen ist, wobei das Materialmitnebmerband 12 mit seinen, dem zu verdichtenden Material zugekehrten Seiten im Walzspalt 10 an den Wal/enmantelflächen anliegt. Der Preßvorgang findet in den Ausnehmungen 31 statt, die in den F i g. 7 und 8 genauer dargestellt sind. Auch hier muß durch eine zweckmäßige Wahl der ßreite 32 des Mitnehmerbandes 12 für eine ausreichende Entgasung gesorgt werden.

Ein Band 12 mit durchgehenden Ausnehmungen 31, wie in den F i g. 6 bis 8 dargestellt, kann als Gliederband ausgebildet sein, dessen einzelne Glieder durch Gelenke

ίο 33 beweglich miteinander vprbunden sind und welches als endloses Band über Stachelwalzen geführt ist, die gleichzeitig auch den Auswurf der in den Ausnehmungen 31 gebildeten Agglomerate bewirken.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Walzenpresse zum Verdichten von feinkörnigem Material wie Erze, Kohle oder sonstige abrasiv wirkende Mineralien, mit einer Zuführung für das Material in den zwischen zwei Walzen gebildeten Walzspalt, gekennzeichnet durch ein etwa mittig im Materialzuführungsstrom befindliches, durch den Walzspalt (10) mit hindurchlaufendes, endloses Materialmitnehmerband (12).

2. Walzenpresse nach Anspruch 1 mit einem trichterförmigen Einlaufteil und einem daran anschließenden Zuführschacht, dadurch gekennzeichnet, daß das Materialmitnehmerband (12) von einer Seite des Zuführschachtes (S) von außerhalb desselben her durch eine schlitzartige öffnung (9) mittig zu und senkrecht über den Walzspalt (10) eingeführt wird und der Zuführschacht (5) oberhalb der schlitzartigen öffnung (9) in zwei Zweigleitungen (4) seitlich gespreizt ausgebildet ist, welche Zweigleitungen (4) unterhalb der schlitzartigen öffnung (9) das nur im unteren Teil des Zuführschachtes (5) laufende Materialmitnehmerband (12) von seinen Seitenkanten her beidseits mit Material umschütten.

3. Walzenpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß — in Richtung der Walzenachse gesehen — mehrere, mit Abstand voneinander angeordnete Materialmitnehmerbänder (12) durch den Walzspalt (10) geführt sind und daß jedem Materialmitnehmerband (12) eine Materialzuführung (2) gemäß Anspruch 2 zugeordnet ist.

4. Walzenpresse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Materialmitnehmerband (12) aus einem metallischen Werkstoff besteht und über Umlenkrollen (11) geführt ist.

5. Walzenpresse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialmitnehmerbänder (12) profiliert bzw. mit Ausnehmungen (31) versehen sind.