DE4208490A1 - Verfahren und einrichtung zur aufrechterhaltung eines ueber die laenge der walzen konstanten walzenspaltes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines über die Länge der Walzen konstanten Walzenspaltes, wobei der Spalt über die Walzenlänge einstell­ bar ist und durch die Einstellung des Spaltes die unter Be­ lastung der Walzen auftretende Deformierung kompensiert wird.

Derartige Walzenpaare haben ein vielfältiges Anwendungsge­ biet, wie z. B. in Müllereibetrieben, bei der Feinverreibung von Schokolade, bei der Herstellung von Farben, in der Pa­ pierindustrie oder in Kalt- und Warmwalzwerken.

Die Walzen haben während des Bearbeitungsprozesses erhebliche statische und dynamische Belastungen aufzunehmen, wobei die Kräfte durch die Lagerung der Walzen abgefangen werden müssen. Darüberhinaus wirkt auch ein erheblicher Druck auf den Walzenkörper selbst. Da die Walzen in der Regel Hohlwal­ zen sind, wird der Walzenmantel in der Arbeitsphase verformt. Um diese Verformung auszugleichen, werden die Walzen ballig geschliffen. Ziel einer derartigen Bearbeitung ist es, den Walzenspalt eines Walzenpaares auch während der Arbeitspro­ zesses konstant zu halten.

Der Grad der Balligkeit richtet sich nach der Größe und der Art der zu erwartenden Belastungen. Allgemein wird auf empi­ risch ermittelte Werte zurückgegriffen. Der Schleifvorgang selbst ist sehr aufwendig und erfordert eine hohe Qualifika­ tion der damit beauftragten Arbeitskräfte. Die so erzeugte Walzengeometrie ist nicht mehr korrigierbar. Der Verschleiß ändert diese, so daß die gewünschte Parallelität des Walzen­ spaltes über die Zeit nicht aufrecht erhalten werden kann.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird angestrebt, die Ballig­ keit der Walze einstellbar zu machen. Dazu wurde vorgeschla­ gen, das Innere der Hohlwalze in mehrere Kammern zu untertei­ len und diese mit Hydrauliköl zu beaufschlagen. Die DE-OS 33 42 054 zeigt eine solche Lösung. Diese Walze besteht aus ei­ nem Walzenkern und einem Walzenmantel. Zwischen Walzenkern und Walzenmantel bildet sich ein ringförmiger Hohlraum, der mit fluiden Druckmittel gefüllt ist. Die Druckmittelleitung wird durch den Walzenkern geführt. In der Mitte der Walze, also in der Zone des Extremwertes der Kontur, ist der Walzen­ mantel auf den Walzenkern abgestützt, so daß der Ringraum ge­ teilt wird. Jeder Ringraum hat einen eigenen Druckmittelan­ schluß. Damit kann die Balligkeit gesteuert werden, das heißt, es kann die jeweils erforderliche Balligkeit durch das Druckmittel erzeugt werden. Das ist insbesondere dann bedeut­ sam, wenn eine exakte Linienberührung der Walzen aus techno­ logischen Gründen unbedingt gewährleistet sein muß.

Derartige Lösungen haben den Nachteil, daß die hydraulischen Einrichtungen sehr aufwendig sind. Hinzu kommen hohe Anfor­ derung an die Abdichtung der sich bewegenden Bauteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch mechanische Stellmittel die Walzenführung so zu gestalten, daß der Spalt zwischen den Walzen eines Walzenpaares im Betriebszustand, das heißt, bei Belastung und unter der Einfluß von Wärme, und zum Ausgleich des Veschleißes konstant gehalten werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des 1. Anspruchs und 3. Anspruchs genannten Merkmale gelöst.

Diese Lösung hat den Vorteil, daß durch eine gezielte Grob- und Feineinstellung mit einfachen und robusten Mitteln der Spalt über die gesamte Walzenlänge so eingestellt werden kann, daß entsprechend der Belastung der Spalt an jeder Stelle gleich groß ist. Der Spalt kann vor Inbetriebnahme des Walzenstuhles bzw. bei der Montage neuer Walzen erstmalig überhaupt erst genau eingestellt werden. Nutzt sich durch Verschleiß die Mittelzone der Walze ab, so kann das mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgeglichen werden, ohne das die Walzen ausgebaut und bearbeitet werden müssen.

Das Verfahren und die Einrichtung soll nun an Hand eines nachfolgenden Beispieles näher erläutert werden. Als Ausfüh­ rungsbeispiel wurde ein Walzenstuhl ausgewählt, wie er in Müllereibetrieben zur Vermahlung von Getreide und anderen Körnerfrüchten angewendet wird.

Die dazugehörigen Zeichnungen haben folgende Bedeutung:

Fig. 1: Stark schematisierte Darstellung eines Walzenstuh­ les mit der erfindungsgemäßen Einrichtung. Es ist nur eine Hälfte eines Doppelwalzenstuhles dargestellt.

Fig. 2: Lagerung der Mahlwalzen, Walzenstuhl von der Be­ dienseite gesehen

Fig. 3: Perspektivische Darstellung der Walzenlagerung

Fig. 4: Darstellung wie Fig. 3, Walzenlager um den Winkel β beidseitig in entgegengesetzter Richtung verschwenkt

Fig. 5: Walzen von oben gesehen (Ausgangslage)

Fig. 6: Verschwenkte Walzen von oben gesehen

Fig. 7: Verschwenkte Walzen von der Bedienseite aus gesehen

Fig. 8: Darstellung des Walzenspaltes im Schnitt A-A

Fig. 9: Darstellung des Walzenspaltes in der Mitte (Schnitt B-B)

Fig. 10: Darstellung des Walzenspaltes im Schnitt C-C

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, besteht der gattungs­ gemäße Walzenstuhl aus einem Grundgestell, das aus einem Fundamentrahmen 1.1 und 1.2 und einer zentralen stabilen Mittelwand 2 gebildet wird. Im oberen Teil ist ein Zulauf 3 vorgesehen. Ein nicht dargestellter Speiseschieber mit dem Speisewalzenpaar 4 dient der Regulierung des Mahlgutzulaufs.

Die Regelung des Mahlgutzulaufs und die dazu notwendigen Bau­ elemente berühren die Erfindung nicht und sind hier weder dargestellt noch beschrieben.

Unterhalb des Speisewalzenpaares 4 ist ein Mahlwalzenpaar 5 mit den Mahlwalzen 5.1 und 5.2 angeordnet. Zwischen den Mahl­ walzen 5.1 und 5.2 befindet sich der Mahlspalt 6.

Aus der Fig. 1 ist im Zusammenhang mit der Fig. 2 und 3 nun die Lagerung des Mahlwalzenpaar 5 erkennbar. Dabei sind die Fundamentrahmen 1.1 und 1.2 auf dem Fundament 7 aufge­ setzt. Das Fundament 7 ist in der Regel der Fußboden des Walzenbodens einer Mühle. An den Stirnseiten der Mahlwalze 5.1 ist je ein Walzenträger 8.1 bzw. 8.2 angeordnet. Die Walzenträger 8.1 und 8.2 nehmen die an den Stirnseiten der Mahlwalze 5.1 angeordneten Walzenzapfen 9.1 und 9.2 über eine nicht näher dargestellte Walzenlagerung auf. Die Mahl­ walze 5.2 ist über die Walzenzapfen 11.1 und 11.2 in einem weiteren Walzenträgerpaar, den Walzenträgern 10.1 und 10.2 gelagert. Die Walzenträger 10.1 und 10.2 sind schwenkbar in den Gelenkpunkten 12.1 und 12.2 im oberen Bereich, das heißt in unmittelbarer Nähe des Mahlwalzenpaares 5 gelagert.

Die Lagerung der Walzenträger 8.1 und 8.2 erfolgt in den La­ gerpunkten 13.1 und 13.2, die mittels geeigneter Schwingungs­ dämpfer 17.1 und 17.2 bzw. Silentbuchsen 15.1 und 15.2 mit dem Fundamentrahmen 1.1 und 1.2 verbunden sind.

Die Grundeinstellung des Abstandes zwischen den Walzen 5 er­ folgt über die Änderung des Winkels zwischen den Walzenträ­ gern 8 und 10. Die Fixierung geschieht über die Zugspindel 14, die zwischen den Gelenkpunkten 18 und 19 angebracht ist. Die Gelenkpunkte 18 und 19 sind vorteilhaft oberhalb der La­ gerung der Walzenzapfen 11 in den Walzenträgern 8 und 10 an­ geordnet. Mindesten einer der Gelenkpunkte 18 oder 19 ist als Exzenter ausgebildet. Durch Verdrehen der Exzenter über einen Hebel 20 durch eine entsprechende mechanische, elektromecha­ nische, pneumatische oder hydraulische Stelleinheit 23 wird der Mahlspalt 6 durch Ab- bzw Anschwenken der Walzenträger 8 zu den Walzenträgern 10 verändert. Die Walzenträger 8 sind über eine Verstelleinrichtung 21 an der Mittelwand 2 fixiert.

Die beschriebene Lagerung ist eine mögliche vorteilhafte Va­ riante, da hier die durch statische Belastung des Walzenpaa­ res auftretenden Kräfte vom Fundament aufgenommen werden und die Seitenwände des Walzenstuhles entlastet werden. Eine La­ gerung des Walzenpaares in einem Gestell oder an den Seiten­ wänden wäre auch möglich, führt dann aber zur Belastung die­ ser Bauteile. Bedingung jedoch ist, daß beide Walzen 5 ge­ schwenkt werden können.

In der Fig. 3 ist die Lagerung des Walzenpaares 5 in einer anderen Art dargestellt. Diese Figur soll insbesondere die Freiheitsgrade der verwendeten Lager verdeutlichen. Dabei wird die bekannte Lagerung mit einem Loslager und einem Fest­ lager pro Welle angewendet. Die Zapfenlager 24.1; 24.2 als Loslager sind als Lager mit drei Freiheitsgraden konzipiert, d. h. die Walzenzapfen 9.1; 11.1 können in den Zapfenlagern 24.1; 24.2 drehen und sind auch verschiebbar in Richtung Achse der Walzen gelagert. Gleichzeitig ist der Winkel zwi­ schen den Walzenträgern 8.1 und 10.1 bzw. zwischen 8.2 und 10.2 und den Achsen der Walzen 5 veränderbar.

Die Zapfenlager 25.1; 25.2 auf der anderen Seite der Walze 5 sind als Festlager ausgeführt und haben zwei Freiheitsgrade, d. h. sie sind in Richtung der Walzenachse nicht verschiebbar.

Der Winkel α zwischen den Walzenträgern 8.1; 10.1 bzw. zwi­ schen 8.2; 10.2 ist über die in dieser Figur nur angedeutete Verstellung einstellbar.

Die Achsen der Walzen liegen in der Ebene E (siehe hierzu Fig. 7). Zum Einstellen der Linienberührung bzw. zur Ein­ stellung eines Walzenspaltes wird nun wie folgt verfahren:

In Fig. 3 ist die Ausgangslage dargestellt. Die beiden zu einer Seite gehörenden Walzenträger 8.1; 10.1 stehen in Rich­ tung Walzenachse gesehen den Walzenträgern 8.2; 10.2 deckungs­ gleich gegenüber. Die deckungsgleiche Lage der Walzenträger 8 und 10 hat zur Folge, daß die Achsen der Walzen 5 in der Ebene E genau parallel liegen. Die Walzen 5 selbst sind hier nicht ballig geschliffen und bilden in dieser Lage einen parallelen Spalt, der wie oben beschrieben eingestellt werden kann. Bei Belastung des Walzenpaares 5 würde jedoch sofort eine Durchbiegung des Walzenmantels in der Mitte eintreten und eine "negative Balligkeit" entstehen, das heißt, die Parallelität würde verlorengehen.

Erfindungsgemäß werden nun die beiden Walzenträger 8.1 bzw. 8.2 in den Lagerpunkten 13.1; 13.2 um den Winkel β gegen­ sinnig verschwenkt. In Fig. 4 ist der Versuch unternommen worden, diese Bewegung darzustellen. Die eingezeichneten Pfeile sollen die Richtung der Schwenkbewegung andeuten. Da­ bei wird deutlich, daß sich beide Walzen gegensinnig aus der horizontalen Lage bewegen.

Die Auswirkungen der Schwenkbewegung auf die Lage der Walzen wird in den Fig. 5, 6 und 7 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Darstellungen sind im Sinne einer besseren Anschaulichkeit in jedem Fall stark übertrieben.

In Fig. 5 ist die Lage der Walzen 5 vor der Verschwenkung als Draufsicht dargestellt. Die Achsen der Walzen 5 liegen parallel in der Ebene E. Nach dem Verschwenken ergibt sich bei Beibehaltung dieser Draufsicht das in Fig. 6 darge­ stellte Bild. Die Richtung der Schwenkbewegung ist wiederum mit Pfeilen angedeutet. Es wird deutlich, daß die Paralleli­ tät der Walzenachsen in der dargestellten Sicht optisch er­ halten bleibt. Es erfolgt eine Veränderung analog der Verän­ derung eines Rechteckes zum Parallelogramm. Bedeutsam hierbei ist, daß sich der ursprüngliche Spalt s (siehe Fig. 5) sich zum Spalt s′ unwesentlich verkleinert.

Die Fig. 7 zeigt die Ansicht der verschwenkten Walzen von der Bedienseite. Über Symbole ist hier ebenfalls die Richtung der Schwenkbewegung angegeben. Aus dieser Figur ist ersicht­ lich, daß sich die Lage der Walzenachsen gegenüber der Hori­ zontalen bzw. der Ebene E verändert. Bei Beibehaltung des gleichen Winkelbetrages auf jeder Seite bleibt die Symmetrie erhalten und der sich aus der Zeichnung ergebende Schnitt­ punkt der Walzenachsen liegt genau in der Walzenmitte, das heißt im Schnittpunkt beider Walzenachsen mit der Ebene E.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen nunmehr die Lage der Walzen 5 in Richtung der Walzenachsen gesehen und machen insbesondere die Veränderung des Walzenspaltes s deutlich. Die genannten Figu­ ren sind Schnittdarstellungen der Fig. 7.

Die komplexe Betrachtung der Fig. 6 bis 10 läßt erkennen, daß der Spalt in der Walzenmitte am geringsten ist. Das ist insbesondere aus der Fig. 6 im Zusammenhang mit der Fig. 7 erkennbar. Die fiktive Berührung zwischen den Walzen 5, die bei glattgeschliffenen, nicht balligen Walzen eine Linie ist, wird bei der Verschwenkbewegung zu einem Punkt. Praktisch be­ deutet das, daß in diesem Punkt der kleinste Abstand zwischen den Walzen, das heißt der kleinste Spalt s′, entsteht. Die Schnittdarstellungen (Fig. 8, 9 und 10) machen das an­ schaulich deutlich. Hierbei ist insbesondere sichtbar, daß der tatsächliche Spalt s an den Walzenenden maximal ist.

Im Ausführungsbeispiel erfolgte die Erläuterung der Bewegung der Walzen an Hand einer Schwenkbewegung. Es ist aber auch möglich, durch andere geeignete Mittel die Walzen erfindungs­ gemäß aus der Ebene E zu bewegen. Dabei können die Walzenen­ den auch rechtwinklig aus der Ebene E geschwenkt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Aufrechterhaltung eines über die Länge der Walzen konstanten Walzenspaltes, wobei der Spalt über die Walzenlänge einstellbar ist und durch die Einstellung des Spaltes die unter Belastung der Walzen auftretende Deformie­ rung kompensiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Ausgangslage in einer Ebene E liegenden Achsen der Walzen eines Walzenpaares (5) aus dieser herausgeschwenkt werden, derart, daß die gegenüberliegenden Enden der Walzen des Walzenpaares (5) und die gegenüberliegenden Enden der Walze selbst in entgegengesetzter Richtung aus der Ebene E bewegt werden.

2. Verfahren zur Aufrechterhaltung eines über die Länge der Walzen konstanten Walzenspaltes nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bewegung jedes Walzenendes etwa um den gleichen Betrag und nahezu rechtwinklig zur Ebene E erfolgt.

3. Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines über die Länge der Walzen konstanten Walzenspaltes, bestehend aus Mitteln zum Verstellen des Abstandes der Walzen zueinander, wobei die Walzen über ihre Walzenzapfen in Zapfenlagern gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Zapfenlager (24.1; 24.2; 25.1; 25.2) gegenüber dem Maschinengestell unabhängig voneinander veränderbar ist.

4. Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines über die Länge der Walzen konstanten Walzenspaltes nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedem Walzenzapfen (9.1; 9.2) der Mahl­ walze (5.1) Walzenträger (8.1; 8.2) zugeordnet sind, die sich auf Fundamentrahmen 1.1 und 1.2 abstützen, die dem Fun­ dament zugeordnet sind und jedem Walzenzapfen (11.1; 11.2) der Mahlwalze (5.2) weitere Walzenträger (10.1; 10.2) zuge­ ordnet sind, die sich auf den Walzenträgern (8.1; 8.2) ab­ stützen und über Gelenkpunkte (12.1; 12.2) verschwenkbar aus­ geführt sind.

5. Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines über die Länge der Walzen konstanten Walzenspaltes nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Fundamentrahmen (1.1; 1.2) die Lagerpunkte (13.1; 13.2) angeordnet sind, in denen die Walzenträger (8.1; 8.2) gelagert sind.

6. Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines über die Länge der Walzen konstanten Walzenspaltes nach den Ansprüchen 3, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerpunkte (13.1; 13.2) mit den Gelenkpunkten (12.1; 12.2) zusammenfallen.