DE4127875C2 - Rotor für Prall- oder Hammermühlen und Verfahren zum Herstellen eines Rotors - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist die weitere Ausgestaltung des Gegenstandes des Patents 41 02 692, der einen Rotor für Prall- oder Hammer­ mühlen betrifft, der aus mehreren miteinander verschweißten Rotorscheiben aus Stahlguß besteht, die verbreiterte, ein­ ander berührende Naben aufweisen, und bei dem die Rotor­ scheiben durch Ringschweißnähte an ihren Naben miteinander verbunden sind und ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors.

Insbesondere bei großen Rotoren, wie sie bei Primärbrechern verwendet werden, können die gemäß dem Hauptpatent vorgese­ henen, an den Außenkanten der Stirnflächen der Naben vorge­ sehenen Ringschweißnähte im Hinblick auf die im Betrieb solcher Brecher auftretenden Schlag- und Stoßbeanspruchungen nicht die notwendige Festigkeit aufweisen.

Ein Rotor für Prall- und Hammermühlen aus mehreren miteinander verschweißten Rotorscheiben ist aus der US 31 51 816 bekannt. Die inneren Ringschweißnähte müssen jedoch von innen und von zwei Seiten hergestellt werden und haben unterschiedliche Durchmesser.

Aus Böge, A. "Das Techniker Handbuch", 12. Auflage, S. 1245-1251, sind div. Schweißnahtverbindungen (U-Naht) zu entnehmen. Beim Verschweißen dicker Bleche sind allerdings tiefe Schweißnähte bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Schweißverbindungen jeweils benachbarter Rotorscheiben zu verstärken. Dies geschieht erfindungsgemäß bei dem Rotor dadurch, daß die für die Schweißnähte an den Stirnflächen der Naben vorgesehenen Ausdrehungen sich von den Außenkanten über einen beträchtlichen Teil der radialen Dicke der Naben erstrecken und daß die durch die Ausdrehungen benachbarter Rotorscheiben gebildeten Schweißnahtnuten mit Schweißmaterial ausgefüllt sind und beim gattungsgemäßen Verfahren erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 3 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der Aufgabenlösung hinsichtlich des Rotors ergeben sich aus Anspruch 2. In den Ansprüchen 4 und 5 sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Das Herstellen der unter Umständen eine beträchtliche Dicke aufweisenden Schweißnähte kann auf verschiedene Weise erfol­ gen. Am vorteilhaftesten geschieht dies dadurch, daß die Schweißnähte aus mehreren übereinandergelegten Lagen gebil­ det werden. Dazu werden die zueinander zentrierten, in Um­ fangsrichtung zueinander ausgerichteten und miteinander ver­ spannten Rotorscheiben in waagerechter Achslage unter den feststehenden und bis an die Naben heranreichenden oder zwischen die vorgenannten Ausdrehungen reichenden Schweiß­ geräten mehrmals langsam gedreht, so daß sich, im Grunde der durch je zwei Ausdrehungen gebildeten Nuten beginnend, eine Schweißnaht über die andere legt, bis die Nuten mit Schweiß­ material ausgefüllt sind. Dies kann bei Vorhandensein einer der Zahl der Nuten entsprechenden Anzahl von Schweißgeräten bei allen Nuten eines Rotors gleichzeitig geschehen. Sind die Schweißgeräte mit einer automatischen Schweißdrahtzufüh­ rung versehen und werden sie nach jeder Rotorumdrehung auto­ matisch um ein der Dicke der Schweißlagen entsprechendes Stück zurückgestellt, so können die Schweißnähte mit einem Minimum an Arbeitskräften und Zeitaufwand hergestellt wer­ den, obwohl die Zahl der Lagen bei großen Rotoren 50 und mehr und die Länge der in den einzelnen Nuten dabei entste­ henden Schweißnähte etwa 100 Meter betragen kann.

Die Tiefe der Nuten muß selbstverständlich so gewählt wer­ den, daß noch ringförmige Rippen mit entsprechenden Stirn­ flächen an den Naben verbleiben, mit denen sich die benach­ barten Naben beim Zusammenspannen der Rotorscheiben anein­ anderlegen.

Diese Rippen können beim Schweißvorgang gegebenenfalls weg­ schmelzen, so daß die Naben, wenn die Rippen nahe den Innen­ kanten der Stirnflächen vorgesehen sind, dann unter Umstän­ den über die gesamte Stirnfläche miteinander verschweißt sind.

Die Rotorscheiben müssen beim Zusammenspannen selbstver­ ständlich genau zueinander zentriert, aber auch in Umfangs­ richtung zueinander ausgerichtet werden, damit die in den Rotorscheiben vorgesehenen Randausschnitte genau miteinander fluchten. Da das Zusammenspannen nach Aufeinanderlegen der Rotorscheiben in waagerechter Lage erfolgt, das Verschweißen aber bei lotrechter Anordnung der Rotorscheiben, also bei waagerechter Rotorachse, vorgenommen werden muß, müssen die zusammengespannten Rotorscheiben aus der einen in die andere Lage bewegt werden. Da ein axiales Zusammenspannen der Ro­ torscheiben Verschiebungen der Rotorscheiben zueinander hierbei nicht mit Sicherheit verhindern kann, werden die an den Stirnflächen der Naben mit den für die Schweißnähte vor­ gesehenen Ausdrehungen versehenen Rotorscheiben den in den Ansprüchen 3 und 4 angegebenen Arbeitsgängen unterzogen.

Das gegenseitige Zentrieren der Rotorscheiben unter Zuhilfe­ nahme von Ringscheiben kann in verschiedener Weise gesche­ hen. So können in alle zylindrischen Ausdrehungen der Naben Ringscheiben eingesetzt und die mit den Ringscheiben verse­ henen Rotorscheiben auf ein Rohr aufgeschoben werden, das später auch zum Tragen der aus den provisorisch miteinander verbundenen Rotorscheiben bestehenden Einheit dient.

Die zylindrischen Ausdrehungen können aber auch so schmal und die Ringscheiben so breit gewählt werden, daß sie in die Ausdrehungen zweier benachbarter Rotorscheiben eingreifen und diese somit unmittelbar zueinander zentrieren. Die Ro­ torscheiben werden dabei jeweils unter Zwischenlage einer Ringscheibe aufeinandergelegt und dann durch Drehen um die Ringscheiben in Umfangsrichtung zueinander ausgerichtet.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Naben der Rotorscheiben nicht nur von außen, sondern auch von innen mit einer aller­ dings nur einfachen bzw. aus nur wenigen Lagen bestehenden Ringscheißnaht miteinander verbunden werden. Man versieht dazu die Naben zusätzlich zu den zylindrischen Ausdrehungen noch mit kleinen Ausdrehungen, die innerhalb der ringförmi­ gen Rippen vorzusehen sind.

Zur Anlegung dieser Schweißnaht entfernt man nach dem provi­ sorischen Verbinden der Rotorscheiben durch die im Grunde der Schweißnahtnuten angebrachten Schweißpunkte gemäß dem Arbeitsgang c) die Ringscheiben, wobei die inneren Ring­ scheiben zerstört werden müssen, und legt die Ringschweiß­ nähte von Hand an. Danach werden die beiden äußeren Ring­ scheiben, die vorzugsweise stärker gewählt werden als die inneren, wieder in die beiden äußeren Rotorscheiben einge­ setzt. Dann folgen die Arbeitsgänge d) und e).

Da die Masse der miteinander zu verbindenden Rotorscheiben groß ist und deshalb beim Schweißen ein starker Wärmeabfluß stattfindet, ist es vorteilhaft, vor dem provisorischen Mit­ einander-Verbinden die Rotorscheiben vorzuwärmen, z. B. in einem Vorwärmofen, und die miteinander verbundenen Rotor­ scheiben insgesamt vor dem Anlegen der endgültigen Schweiß­ nähte auf eine erhöhte Temperatur von etwa 125 bis 250°C vorzuwärmen und diese Temperatur während des gesamten Schweißvorganges zu halten. Dies kann mit Hilfe von Flamm­ rohren geschehen.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Weiterbildung des in Fig. 4 des Hauptpatents darge­ stellten Rotors gezeigt.

Die Rotorscheiben 1 sind an den Stirnflächen ihrer Naben 3 zur Bildung von Schweißnahtnuten 16 mit Ausdrehungen 17 ver­ sehen. Sie belassen ringförmige Rippen 18, mit deren Stirn­ flächen die benachbarten Rotorscheiben aneinanderliegen. Nach dem Schweißvorgang sind die Schweißnahtnuten 16 mit dem die Schweißnähte 9 bildenden Schweißmaterial ausgefüllt.

Die für das Miteinanderverschweißen der Rotorscheiben 1 be­ nötigten Hilfsmittel werden im folgenden im Zusammenhang mit der Beschreibung der Arbeitsgänge genannt.

Die Rotorscheiben 1 werden mit den Ringrippen 18 aufeinan­ derliegend zentrisch und im Umfangssinne zueinander ausge­ richtet. Das Zentrieren erfolgt mit Hilfe von Ringscheiben 20, 21, die in zylindrische Ausdrehungen 22 der Naben 3 ein­ gesetzt werden, und eines Rohres 23, auf das die Rotorschei­ ben 1 mit den Ringscheiben 20, 21 aufgeschoben und auf dem sie durch Drehen in Umfangsrichtung zueinander ausgerichtet werden, so daß die an den Rotorscheiben vorgesehenen Rand­ ausschnitte 12 miteinander fluchten. Danach wird das Rohr 23 über Mitnehmer 24 mit den äußeren Rotorscheiben 1 in dreh­ feste Verbindung gebracht. In diesem Zustand werden die Ro­ torscheiben 1 durch im Grunde der Schweißnahtnuten 16 ange­ brachte Schweißpunkte 25 provisorisch miteinander verbunden. Gegebenenfalls können nach der provisorischen Verbindung der Rotorscheiben 1 durch die Schweißpunkte 25 und nach Heraus­ nehmen des Rohres 23 und der Ringscheiben 20, 21 (wobei die inneren Ringscheiben 21 zerstört werden müssen) auch noch Ringschweißnähte 26 an den inneren Stoßnähten der Naben 3 innerhalb der Ringrippen 18 angebracht werden. Das Rohr 23 kann nach Wiedereinsetzen der beiden äußeren Ringscheiben 20 wieder in diese eingeschoben werden. Diese Situation ist in der Zeichnung dargestellt. Die Ringscheiben 21 sind hier nur gestrichelt gezeichnet, weil sie in diesem Montagestadium an sich schon entfernt worden sind.

Eine zweckmäßige Abwandlung dieser Arbeitsgänge ergibt sich, wenn zur Zentrierung und Ausrichtung in Umfangsrichtung die Ringscheiben 21 so breit gewählt werden, daß sie in die Aus­ drehungen 22 zweier benachbarter Ringscheiben 1 eingreifen. Nach so erfolgter Zentrierung und durchgeführter Ausrichtung in Umfangsrichtung werden die Rotorscheiben von innen im Be­ reich hierfür vorgesehener Randausschnitte in den Ringschei­ ben provisorisch durch Schweißpunkte verbunden. Nach Ent­ fernung der Ringscheiben 21 werden die vorerwähnten Ring­ schweißnähte 26 an den inneren Stoßnähten der Naben 3 ange­ bracht. Erst danach wird das Rohr 23 in die zwischenzeitlich eingesetzten äußeren Ringscheiben eingeschoben.

Zusammen mit dem Rohr 23 werden dann die miteinander verbun­ denen Rotorscheiben 1 in eine waagerechte Axiallage ge­ schwenkt und auf eine Schweißanlage aufgebracht, die ein Ge­ stell 27 aufweist, das mit zwei Rollenpaaren 28 versehen ist, auf die sich das Rohr 23 mit seinen über die Rotor­ scheiben 1 überstehenden Enden auflegt. Die Rollenpaare sind antreibbar. Über die auf dem Gestell 27 befindliche Einheit aus den provisorisch miteinander verbundenen Rotorscheiben 1 erstreckt sich ein an dem Gestell 27 befestigter Ausleger 29, an dem Schweißgeräte 30 angeordnet sind. Sie bestehen in bekannter Weise je aus einem Zuführrohr für den Schweiß­ draht, einem Zuführrohr für das Schweißpulver und einem Ab­ saugrohr für überschüssiges Pulver, erstrecken sich durch die zwischen den Außenkränzen 7 benachbarter Rotorscheiben 1 vorhandenen Ringspalte 8 hindurch bis an die zwischen den Naben 3 der Rotorscheiben 1 vorhandenen Schweißnahtnuten 16 und gegebenenfalls in diese hinein. Sie sind bezüglich ihrer Hineinragtiefe verstellbar.

Beim Schweißvorgang wird die aus den Rotorscheiben 1 beste­ hende Einheit langsam gedreht, wobei in die Schweißnahtnu­ ten 16 von deren Grund ausgehend Schweißlagen in mehreren oder auch vielen Windungen übereinandergelegt werden, bis die Schweißnahtnuten 16 mit Schweißmaterial ausgefüllt sind, wobei die Schweißgeräte 30 nach und nach entsprechend ange­ hoben werden.

Nach dem Schweißen werden das Rohr 23 und die Ringscheiben 20 und 21 aus dem so entstandenen fertigen Rotorkörper ent­ fernt und dieser - wie in der Hauptpatentschrift beschrie­ ben - mit einer Welle und den übrigen Teilen, wie mit den Schlagleisten, versehen.

Claims (5)

1. Rotor für Prall- oder Hammermühlen, der gemäß Patent 41 02 692 aus mehreren miteinander verschweißten Rotorscheiben aus Stahlguß be­ steht, die verbreiterte, einander berührende Haben auf­ weisen, und bei dem die Rotorscheiben durch Ringschweiß­ nähte an ihren Haben miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Schweißnähte (9) an den Stirnflächen der Naben (3) vorgesehenen Ausdrehungen (17) sich von den Außenkanten über einen beträchtlichen Teil der radialen Dicke der Naben erstrecken, und daß die durch die Ausdrehungen benachbarter Rotorscheiben gebil­ deten Schweißnahtnuten (16) mit Schweißmaterial ausge­ füllt sind.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnähte (9) aus mehreren übereinandergelegten Lagen des Schweißmaterials bestehen.

3. Verfahren zum Herstellen eines Rotors nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgenden Arbeitsgänge:

• a) Die Naben (3) der mit den Ausdrehungen (17) versehenen Rotorscheiben (1) werden an ihren axialen Enden von innen her mit paßgenauen zylindrischen Ausdrehungen (22) versehen;
• b) die Rotorscheiben (1) werden unter Zuhilfenahme von in die Ausdrehungen (22) passenden Ringscheiben (20, 21) und gegebenenfalls eines in die Ringscheiben einge­ schobenen Rohres (23) zueinander zentriert aufeinan­ dergelegt und durch Drehen um die Ringscheiben in Um­ fangsrichtung zueinander ausgerichtet;
• c) die Rotorscheiben (1) werden von außen her im Grunde der für die Schweißnähte (9) vorgesehenen, durch die Ausdrehungen (17) gebildeten Nuten (16) oder von innen her an durch Randausschnitte der Ringscheiben (21) zu­ gänglichen Stellen durch Schweißpunkte (25) proviso­ risch verbunden;
• d) in die Ringscheiben (20, 21) wird, sofern nicht schon vorhanden, das Rohr (23) eingeschoben, das die aus den provisorisch miteinander verbundenen Rotorscheiben (1) bestehende Einheit an beiden Enden überragt;
• e) die aus den Rotorscheiben (1) bestehende Einheit wird mit den Enden des Rohres (23) auf zwei Rollenpaare (28) einer Schweißanlage (27-30) aufgelegt und mittels einer an dieser vorgesehenen Antriebsvorrichtung unter dem oder den zwischen den Rotorscheiben (1) bis an die Naben (3) heranreichenden bzw. in die Schweißnahtnuten (16) reichenden Schweißgeräten (30) langsam gedreht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Arbeitsgang c) die Ringscheiben (20, 21) ent­ fernt und von innen her Ringschweißnähte (26) an den Stoßstellen der benachbarten Naben (3) hergestellt und danach die beiden äußeren Ringscheiben (20) wieder einge­ setzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorscheiben (1) vor dem provisorischen Verbinden durch die Schweißpunkte (25) in einem Vorwärmofen je nach Materialzusammensetzung der Rotorscheiben auf Temperatu­ ren zwischen 125 und 250°C vorgewärmt werden und die aus den Rotorscheiben (1) bestehende Einheit vor dem Herstel­ len der Schweißnähte (9) mit Hilfe von Flammrohren oder dergleichen auf diese Temperatur vorgewärmt bzw. diese Temperatur während des Schweißvorganges aufrechterhalten wird.