EP2874805B1 - Presswalze - Google Patents
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- EP2874805B1 EP2874805B1 EP13732194.9A EP13732194A EP2874805B1 EP 2874805 B1 EP2874805 B1 EP 2874805B1 EP 13732194 A EP13732194 A EP 13732194A EP 2874805 B1 EP2874805 B1 EP 2874805B1
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Definitions
- the invention relates to a press roller for a roller press for briquetting, compacting or grinding granular material, with a roller core and a cooled or coolable bandage attached to the roller core.
- a roller press usually has two press rollers rotating in opposite directions.
- the bandage is usually pressed on the outer circumference with pressing tools, e.g. B. mold cavities for briquetting or compacting.
- pressing tools e.g. B. mold cavities for briquetting or compacting.
- the invention also includes press rolls with bandages that are provided with another wear protection layer, e.g. B. for the (high-pressure) crushing of material.
- the press rollers are exposed to high temperatures due to the material to be processed, so that the bandages themselves also assume high temperatures.
- the bandages and in particular the pressing tools attached to them are usually subject to high wear.
- a press roll with cooling is also from the DE 25 36 670 A1 famous.
- the roller core is cooled via a plurality of axially parallel cooling channels which are integrated into the roller core itself.
- the shell of the roller consists of a plurality of segments which adjoin one another on the circumference with axially parallel longitudinal edges and are detachably connected at their ends to the roller core.
- the jacket is formed by a plurality of segments that are detachably fastened to the core.
- the axially parallel cooling channels introduced into the segments are connected to the radial bores introduced into the roll core via suitable connecting means, e.g. B. elbow connected.
- suitable connecting means e.g. B. elbow connected.
- a press roller according to the preamble of claim 1 is from DE 198 33 456 A1 famous.
- deflection or distribution rings are attached to the side of the bandage and sit directly on the end faces of the bandage.
- the deflection or distribution rings have, on their inner side associated with the end face of the bandage, circumferential annular grooves which distribute the cooling medium over the entire end face region of the bandage covered by the deflection ring.
- the deflection and distribution rings are each connected to the radial inlet and outlet channels via separate pipe connections.
- the invention is based on the technical problem of creating a press roller for a roller press of the type described at the outset, which is distinguished by an improved cooling concept.
- the invention teaches a press roller for a roller press with the features of claim 1.
- Such a press roll is intended for briquetting or compacting and particularly preferably for hot briquetting or hot compacting.
- the invention also includes press rollers for crushing or grinding granular material.
- the invention is initially based on the finding that effective cooling is achieved by cooling channels arranged within the bandage. Consequently, the cooling channels are arranged very close to the surface of the drum or close to the pressing tools and/or anti-wear layers arranged on the drum, so that the cooling is implemented where the heat is also supplied.
- Such an effective cooling leads in particular to longer service lives and lower maintenance costs, because the wear of the bandage or the pressing tools arranged on it is reduced significantly reduced.
- due to the cooling of the bandage there is the possibility of attaching the one-piece and completely circumferential (annular) bandage perfectly to the roller core, specifically by thermal shrinking. There is no longer any risk of the shrunk-on bandage detaching from the roller core due to heating.
- the performance of the roller press is improved by the cooling, because overall it is possible to work with higher throughputs without increasing the tool temperature. Furthermore, the cooling and the resulting stress-optimized design prevent damage, e.g. B. avoided by cracking.
- the cooling liquid preferably water or the like.
- the cooling liquid preferably water or the like.
- the cooling medium passes from the central channel via the inlet and outlet channels oriented in the radial direction into the distribution ring and is distributed there via the ring channel to the individual axially parallel cooling channels.
- the radial inlet and outlet ducts on the one hand and the axially parallel cooling ducts on the other hand are connected via the distributor rings, specifically without separate pipe systems, steel corrugated hoses or the like.
- the distributor rings are each arranged in the area of the radial inflow and outflow channels on the roller core, so that they cover the radial inflow and outflow channels.
- the distributor rings attached to the bandage on both sides extend beyond the radial inlet and outlet channels, so that the distributor rings are attached to the roller core directly with the interposition of seals and without the use of separate pipes, steel corrugated hoses or the like and can be connected to the radial inlet and outlet channels.
- the seals between the distributor ring and the roll core are particularly preferably ring-shaped sealing elements, e.g. B. O-rings.
- the seals between the distributor ring and bandage are particularly preferably flat seals.
- the configuration according to the invention is characterized by a particularly simple structure and optimized cooling.
- the absence of separate connecting pipes or the like makes it possible to fully utilize the width of the roller, so that wider drums or segments can be used.
- This also optimizes the cooling, so that, surprisingly, the distributor rings can be connected directly to the roll core with the interposition of suitable seals, despite the high temperatures, without z.
- B. corrugated hoses are required.
- the distributor rings are particularly preferably each designed as a completely circumferential, one-piece distributor rings, e.g. B. made of steel.
- the necessary channels can be machined into the distributor rings.
- These separate distribution rings also have the Advantage that they can be used several times independently of the bandage, e.g. B. if the bandage is to be replaced after wear and tear. So there is z. B. the possibility of attaching the distribution rings only to the bandage (and not to the roll core), z. B. detachable by means of screw connections.
- the distributor ring can be produced particularly easily if the distributor rings are provided with grooves on the inner circumference, which extend in the inner circumferential direction over at least part of the inner circumference and which form the annular channels when the distributor ring is assembled with the roller core. Consequently, it is not necessary to integrate the ring channels "completely" into the distributor rings, but in terms of production technology, open grooves can easily be introduced on the inner circumference, so that the ring channels are then ultimately created in the course of assembly, with the ring channels then being limited on one side by the surface of the roller core will.
- Seals are preferably provided between the bandage and distributor ring on the one hand and the bandage and roller core on the other.
- a seal between the distribution ring and the roll core is particularly useful when the ring channels are formed by the grooves described. Seals between the distributor ring and bandage are advantageous because the ring channel is connected to the individual cooling channels via corresponding connecting channels.
- B. can be designed as deflection channels. As seals z. B. graphite seals or graphite laminate seals are used.
- each distributor ring only a single annular channel running all the way around the entire circumference is integrated in each distributor ring.
- This has the advantage that only one radial inlet or outlet hole is required for each distributor ring, so that the stability of the roll core is only minimally affected.
- several ring channels can also be incorporated into each distributor ring, each of which does not extend over the entire circumference, but over a certain circumferential angle of z. B. 90 ° to 180 ° and are each connected via separate inlet and outlet channels to the central channel. So e.g. B. be worked with two ring channels per distributor ring, each extending over a circumferential angle of 180 °.
- Such an embodiment has the advantage that the distribution of the cooling medium can be optimized in particular with regard to distribution that is as uniform as possible and thus a homogeneous cooling capacity.
- two ring channels are then only two feed channels and two discharge channels required, so that you can also work with relatively few holes in the roll core.
- the homogeneous cooling distribution could be optimized by a further division into a large number of ring channels. However, this could then impair the stability of the roller due to the large number of radial bores then required, so that preferably no more than four ring channels or channel sections per distribution ring are used.
- throttle devices into the cooling channels or into some cooling channels, which reduce the flow cross section of individual cooling channels by a predetermined amount.
- the invention is based on the knowledge that it makes sense in terms of manufacturing technology to begin with To produce cooling channels with the same cross-section.
- inhomogeneous cooling can then occur since, starting from the radial feed channel, not all of the cooling channels are evenly charged with cooling liquid.
- this fact can be taken into account by providing some cooling channels with suitable throttle devices. These are preferably simple reductions in diameter, the z.
- B. can be realized through the use of suitable ring elements or panels that are integrated into the cooling channels or are assigned to the cooling channels. These elements or baffles are preferably not integrated directly into the cooling channels, which are arranged directly in the bandage, but rather into the adjacent sections in the distributor rings. It can be determined in advance by appropriate calculations and particularly preferably by appropriate tests, which cooling lines are to be provided with appropriate throttling devices or which throttling devices are to be provided for a corresponding cooling capacity, it being possible for different throttling devices to be used in different cooling lines. It can be expedient to reduce the diameter of individual cooling lines by more than 20%, possibly even more than 40%. In any case, with the help of appropriate throttling devices, an overall flawless, homogeneous cooling can be implemented, even when working with only one or two annular ducts per distributor ring.
- the distribution ring is preferably made of steel.
- the bandage can also be made of steel, with the pressing tools arranged on the bandage and the wear layer preferably being produced by powder metallurgy and attached to the bandage, e.g. B. by hot isostatic pressing (HIP).
- the cooling channels that are essential to the invention are therefore particularly preferably used in a bandage whose pressing tools and/or wear protection layer are powder-metallurgically, e.g. B. is made by hot isostatic pressing.
- the invention is implemented in a one-piece, completely circumferential ring bandage. This is shrunk onto the core.
- a press roller for a roller press in particular for briquetting or compacting and particularly preferably for hot briquetting or hot compacting of granular material.
- a press roll exists in its basic structure of a roll core 1 and a bandage 2 attached to the roll core 1.
- the roll core 1 is formed in one piece with a shaft 3 which is rotatably mounted in a machine frame, not shown, with the interposition of bearings 5.
- the bandage 2 is designed as a completely circumferential, one-piece ring bandage, which is attached to the roller core 1 by thermal shrinkage.
- the bandage 2 is equipped with pressing tools 4 which, for. B. can be designed as mold cavities for briquetting or compacting. This pressing tool 4 is only indicated in the figures.
- the bandage 2 is z. B. made of steel, the pressing tools 4 as a wear layer z. B. powder metallurgy and applied to the bandage 2, z. B. by hot isostatic pressing. In this way, a one-piece bandage 2 with integrated tools or mold cavities is produced.
- the press roll is equipped with liquid cooling, e.g. B. water cooling equipped.
- liquid cooling e.g. B. water cooling equipped.
- a multiplicity of cooling channels 6 distributed over the circumference and running parallel to the axis are integrated into the bandage 2 below the surface of the bandage or below the tools 4, which run parallel to the axis. It can be seen that these axially parallel cooling channels 6 are not integrated in the roll core 1 but in the bandage 2, so that the roll surface or the tools 4 are cooled particularly effectively.
- These axially parallel cooling channels are connected to an axial central channel 8 in the roll core 1 via radially running inflow and outflow channels 7 .
- This central channel 8 is connected via a suitable rotary feedthrough to a liquid inlet and outlet device 9 which is attached to the side of the roller shaft 3 .
- the cooling medium is distributed via two distributor rings 10, each of which is connected to the bandage at the front.
- B. can be made of steel and are connected to the bandage 2 laterally.
- One or more annular ducts 11 are integrated into each of these distributor rings 10, which run along the circumferential direction of the distributor rings 10 and which are connected on the one hand to the radial inlet and outlet ducts 7 and on the other hand to the axially parallel cooling ducts 6.
- a simple distribution of the cooling medium consequently takes place via these separate distribution rings 10 .
- One of the rings 10 forms a distribution ring over which the liquid is distributed, and the other opposite ring forms a collection ring, so to speak.
- the term "distribution ring" consequently also includes its collection function.
- the radial inlet and outlet channels 7 on the one hand and the axially parallel cooling channels 6 on the other hand are connected exclusively via the distributor rings 10 without separate pipe systems or steel corrugated hoses.
- the distribution ring 10 is sealed with the interposition of seals 14, 15 on the one hand against the drum 2 and on the other hand against the roller core 1.
- the distributor rings 10 are each arranged in the area of the radial inlet and outlet channels 7 on the roller core 1, so that the distributor rings 10 cover the inlet and outlet channels 7, so to speak. In this way, almost the entire roll width for the bandage 2 can be used.
- the seals 14, 15 are designed as annular seals.
- Two perforated flat gaskets 14 are provided between the distributor ring 10 and the bandage 2, preferably one flat gasket 14 per distributor ring 10.
- These seals 15 can be z. B. be O-rings.
- the ring channels 11 integrated into the distributor rings 10 are connected to the individual cooling channels 6 via a large number of connecting channels 12, with these connecting channels 12 being designed as deflection channels 12 in the exemplary embodiment, which consist of a radially oriented channel section 12a on the one hand and a Assemble the axially parallel oriented duct section 12b, the radial duct sections 12a being connected to the annular ducts 11 in a star shape and the axially parallel oriented duct sections 12b opening into the cooling ducts 6 and the cooling ducts 6 ultimately continuing in an axially parallel direction.
- grooves 13 are made in the inner circumference of the distributor rings 10 to implement the ring channels 11, which extend in the inner circumferential direction over at least part of the inner circumference and which form the ring channels 11 when the distributor ring 10 is in the installed state with the roller core 1.
- the groove 13 can be seen, which is introduced into the distributor ring 10 on the inner circumference, e.g. B. by machining.
- This groove 13 forms, together with the outer circumference of the roller core 1, the annular channel 11.
- the seals 14 , 15 are arranged both between the distributor ring 10 and the bandage 2 and between the distributor ring 10 and the roller core 1 .
- FIG. 12 also shows that the distributor rings 10 are detachably attached to the bandage 2 by means of screw connections. Suitable openings are required for this, e.g. B. holes 16 are introduced into the distributor rings 10, through which corresponding screws 17 can be introduced into the bandage. A separate attachment of the distribution rings 10 to the roller core 1 can be dispensed with. Particularly advantageous is the fact that the distributor rings 10 can be used several times, independently of the bandage, e.g. B. after appropriate wear of the bandage 2.
- each distributor ring 10 does not just have a single completely circumferential ring channel 11 integrated, but rather that two ring channels 11 are integrated in each distributor ring 10, each of which (only) extends over a circumferential angle of 180°.
- Each of these ring channels 11 is connected to the central channel 8 via a (single) inlet channel or outlet channel 7 .
- the distribution of the cooling medium is improved by realizing two separate ring channels and consequently two separate cooling systems. Nevertheless, it is not necessary to introduce a large number of radially running channels into the core, so that a stable design is ensured.
- throttle elements are used or incorporated, which have a smaller diameter than the cooling channels 6. This can be done in advance z. B. detected by experiments, so that distributor rings are produced, which are characterized by an improved distribution of the cooling medium.
- these throttle devices z. B. can be designed as panels, not shown.
- assembly marks 18 on the core and on the distributor rings e.g. B. grooves or other markings that are aligned in the direction of rotation with each other.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Presswalze für eine Walzenpresse für das Brikettieren, Kompaktieren oder Mahlen von körnigem Material, mit einem Walzenkern und einer auf dem Walzenkern befestigten gekühlten bzw. kühlbaren Bandage.
- Eine Walzenpresse weist in der Regel zwei gegensinnig rotierende Presswalzen auf. Beim Brikettieren oder Kompaktieren wird das körnige Schüttgut zwischen den Walzen verdichtet. Dazu ist die Bandage außenumfangsseitig in der Regel mit Presswerkzeugen, z. B. Formmulden für das Brikettieren oder Kompaktieren ausgerüstet. Die Erfindung umfasst aber auch Presswalzen mit Bandagen, die mit einer sonstigen Verschleißschutzschicht versehen sind, z. B. für das (Hochdruck-)Zerkleinern von Material.
- Insbesondere beim Heißbrikettieren oder Heißkompaktieren werden die Presswalzen durch das zu verarbeitende Material hohen Temperaturen ausgesetzt, so dass auch die Bandagen selbst hohe Temperaturen annehmen. Dieses gilt z. B. bei der Verarbeitung von reduzierten Eisenerzen oder Eisenschwamm, bei denen die Temperaturen über 900 °C liegen können. Bei hohen Temperaturen unterliegen die Bandagen und insbesondere die daran befestigten Presswerkzeuge (z. B. Formmulden) in der Regel einem hohen Verschleiß. Um den Verschleiß zu begrenzen, wurde bereits vorgeschlagen, die Presswalzen bzw. deren Bandagen zu kühlen, z. B. mittels Wasserkühlung.
- So wurde bereits in der Auslegeschrift
DE 1 029 723 eine Presswalze für eine Brikettpresse beschrieben, die aus einem hohlen Walzenkörper und einer Formbandage besteht, wobei der zylindrische Walzenmantel auf seinem Umfang im Bereich der aufgeschrumpften Formbandage mit einer schraubenförmigen Nut versehen ist, die zusammen mit der Formbandage einen Kühl- bzw. Heizmittelkanal bildet. Die Kühlkanäle sind folglich gleichsam zwischen Walzenkern und Bandage angeordnet. - Ähnliches gilt für eine aus der
deutschen Patentschrift DE 809 546 beschriebene Presswalze mit einem auf einen Walzenkern aufgeschrumpften Walzenmantel, bei welcher die Kanäle als Nuten auf der Oberfläche des Achsballens ausgebildet sind, die auf jeder Seite in einen Ringraum mit Bohrungen zur Achsmitte münden. - Eine Presswalze mit Kühlung ist im Übrigen aus der
DE 25 36 670 A1 bekannt. Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine Kühlung des Walzenkerns über mehrere achsparallele Kühlkanäle, die in den Walzenkern selbst integriert sind. Der Mantel der Walze besteht aus einer Mehrzahl von auf dem Umfang mit achsparallelen Längskanten aneinandergrenzenden und an ihren Enden mit dem Walzenkern lösbar verbundenen Segmenten. - Um die Kühlung der Presswerkzeuge und damit den Verschleiß der Presswerkzeuge zu verringern wurde auch bereits vorgeschlagen, in den Mantel selbst achsparallele Kühlbohrungen zu integrieren, die mit Kanälen zum Zu- und Abführen eines Kühlmediums im Walzenkern verbunden sind (vgl.
DE 25 36 668 A1 ). Auch bei dieser Ausführungsform wird der Mantel von mehreren lösbar auf den Kern befestigten Segmenten gebildet. Die in die Segmente eingebrachten achsparallelen Kühlkanäle sind mit den in den Walzenkern eingebrachten radialen Bohrungen über geeignete Verbindungsmittel, z. B. Leitungskrümmer verbunden. Alternativ wird vorgeschlagen, die Kühlkanäle alle oder in Gruppen an eine oder mehrere Ringleitungen anzuschließen, die dann mit einer radialen Zu- oder Abflussbohrung im Walzenkern verbunden ist. In der Praxis muss auch dieses über separate Rohrleitungen, Stahlwellschläuche oder dergleichen realisiert werden, zumal ein Mantel aus mehreren Segmenten zum Einsatz kommt. - Eine Presswalze gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
DE 198 33 456 A1 bekannt. Dabei sind seitlich an der Bandage Umlenk- bzw. Verteilerringe befestigt, die unmittelbar auf den Stirnseiten der Bandage aufsitzen. Die Umlenk- bzw. Verteilerringe weisen auf ihrer der Bandagenstirnfläche zugeordneten Innenseite umlaufende Ringnuten auf, die das Kühlmedium über den gesamten von dem Umlenkring abgedeckten Stirnseitenbereich der Bandage verteilen. Die Umlenk- bzw. Verteilerringe sind jeweils über separate Rohrverbindungen mit den radialen Zu- und Ablaufkanälen verbunden. - Im Übrigen kennt man aus der
US 3 907 486 A eine Presswalze mit einem Walzenkern und einer Bandage aus mehreren Segmenten, wobei in den Segmenten unterhalb der Oberfläche mehrere über den Umfang verteilte, achsparallel verlaufende Kühlkanäle angeordnet sind. Im Walzenkern ist ein axialer Zentralkanal vorgesehen, der mit radialen Zu- und Ablaufkanälen verbunden ist. Diese radialen Zu- und Ablaufkanäle münden endseitig in Ringkanäle, die in den Walzenkern integriert sind und als Verteilerkanäle in Umfangsrichtung verlaufen. Diese Ringkanäle sind über spezielle Klammerringe mit den Segmenten verbunden, wobei in diese Klammerringe radial orientierte Kanäle integriert sind, über welche das Kühlwasser aus den Verteilerringen des Walzenkerns in die achsparallelen Kühlkanäle der Segmente gelangt. - Ausgehend von dem vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Presswalze für eine Walzenpresse der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die sich durch ein verbessertes Kühlkonzept auszeichnet.
- Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung eine Presswalze für eine Walzenpresse mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
- Eine solche Presswalze ist für das Brikettieren oder Kompaktieren und besonders bevorzugt für das Heißbrikettieren oder Heißkompaktieren bestimmt. Die Erfindung umfasst aber auch Presswalzen für das Zerkleinern bzw. Mahlen von körnigem Material.
- Die Erfindung geht dabei zunächst einmal von der Erkenntnis aus, dass eine effektive Kühlung durch innerhalb der Bandage angeordnete Kühlkanäle erreicht wird. Die Kühlkanäle sind folglich sehr nahe an der Bandagenoberfläche bzw. nahe an den auf der Bandage angeordneten Presswerkzeugen und/oder Verschleißschutzschichten angeordnet, so dass die Kühlung dort realisiert wird, wo auch die Hitze zugeführt wird. Eine solche effektive Kühlung führt insbesondere zu höheren Standzeiten und geringeren Instandhaltungskosten, denn der Verschleiß der Bandage bzw. der darauf angeordneten Presswerkzeuge wird erheblich reduziert. Außerdem besteht aufgrund der Kühlung der Bandage die Möglichkeit, die einstückig ausgebildete und vollständig umlaufende (Ring-)Bandage einwandfrei auf dem Walzenkern zu befestigen, und zwar durch thermisches Aufschrumpfen. Die Gefahr, dass sich die aufgeschrumpfte Bandage aufgrund der Erwärmung vom Walzenkern löst, besteht nicht mehr. Schließlich wird durch die Kühlung die Leistungsfähigkeit der Walzenpresse verbessert, denn insgesamt kann mit höheren Durchsätzen ohne Anstieg der Werkzeugtemperatur gearbeitet werden. Ferner werden durch die Kühlung und die damit spannungsoptimierte Ausführung Beschädigungen, z. B. durch Rissbildung vermieden. Diese Vorteile werden erfindungsgemäß insbesondere auch auf fertigungstechnisch einfache Weise dadurch erreicht, dass zumindest zwei jeweils stirnseitig an die Bandage angeschlossene Verteilerringe vorgesehen sind, in welchen in Umfangsrichtung verlaufende Ringkanäle angeordnet sind, die einerseits mit den radialen Zu- und Ablaufkanälen und andererseits mit den achsparallelen Kühlkanälen verbunden sind. Die Verteilerringe sorgen mit den darin integrierten Ringkanälen für eine einwandfreie Verteilung des Kühlmediums, z. B. der Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Wasser oder dergleichen. Im Zuge der Herstellung kann auf den Einsatz aufwendiger Rohrleitungssysteme, Stahlwellschläuche oder anderer Verbindungsmittel verzichtet werden. Denn über die separat gefertigten Verteilerringe, in welche die Ringkanäle integriert sind, erfolgt eine einwandfreie Verteilung des Kühlmediums. Das Kühlmedium gelangt aus dem Zentralkanal über die in radialer Richtung orientierten Zu- und Ablaufkanäle in den Verteilerring und wird dort über den Ringkanal auf die einzelnen achsparallelen Kühlkanäle verteilt.
- Erfindungsgemäß sind die radialen Zu- und Ablaufkanäle einerseits und die achsparallelen Kühlkanäle andererseits über die Verteilerringe verbunden, und zwar unter Verzicht auf separate Rohrleitungssysteme, Stahlwellschläuche oder dergleichen. Dieses gelingt z. B. dadurch, dass die Verteilerringe unter Zwischenschaltung von Dichtungen unmittelbar an die Bandage und an den Walzenkern angeschlossen sind. Dazu ist vorgesehen, dass die Verteilerringe jeweils im Bereich der radialen Zu- und Ablaufkanäle auf dem Walzenkern angeordnet sind, so dass sie die radialen Zu- und Ablaufkanäle überdecken. In einem Axialschnitt durch die Walze erstrecken sich die beidseitig an der Bandage befestigten Verteilerringe folglich bis über die radialen Zu- und Ablaufkanäle, so dass die Verteilerringe unmittelbar unter Zwischenschaltung von Dichtungen und ohne den Einsatz von separaten Rohrleitungen, Stahlwellschläuchen oder dergleichen, an dem Walzenkern befestigt und an die radialen Zu- und Ablaufkanäle angeschlossen werden können. Bei den Dichtungen zwischen Verteilerring und Walzenkern handelt es sich besonders bevorzugt um ringförmige Dichtelemente, z. B. O-Ringe. Bei den Dichtungen zwischen Verteilerring und Bandage handelt es sich besonders bevorzugt um Flachdichtungen.
- Die erfindungsgemäße Ausgestaltung zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau und eine optimierte Kühlung aus. Der Verzicht auf separate Verbindungsrohre oder dergleichen ermöglicht es, die Walzenbreite vollständig auszunutzen, so dass mit breiteren Bandagen bzw. Segmenten gearbeitet werden kann. Dadurch wird auch die Kühlung optimiert, so dass sich überraschenderweise die Verteilerringe trotz der hohen Temperaturen unmittelbar unter Zwischenschaltung geeigneter Dichtungen an den Walzenkern anschließen lassen, ohne dass z. B. Wellschläuche erforderlich sind.
- Dabei sind die Verteilerringe besonders bevorzugt jeweils als vollständig umlaufende, einstückige Verteilerringe ausgebildet, z. B. aus Stahl. Die erforderlichen Kanäle können durch spanabhebende Bearbeitung in die Verteilerringe eingebracht werden. Diese separaten Verteilerringe haben darüber hinaus den Vorteil, dass sie unabhängig von der Bandage auch mehrfach verwendet werden können, z. B. wenn die Bandage nach entsprechendem Verschleiß auszutauschen ist. So besteht z. B. die Möglichkeit, die Verteilerringe lediglich an der Bandage (und nicht am Walzenkern) zu befestigen, z. B. lösbar mittels Schraubverbindungen.
- Fertigungstechnisch lässt sich der Verteilerring besonders einfach herstellen, wenn in die Verteilerringe innenumfangsseitige Nuten eingebracht sind, welche sich in Innenumfangsrichtung über zumindest einen Teil des Innenumfangs erstrecken und welche im montierten Zustand des Verteilerrings mit dem Walzenkern die Ringkanäle bilden. Es ist folglich nicht erforderlich, die Ringkanäle "vollständig" in die Verteilerringe zu integrieren, sondern fertigungstechnisch einfach lassen sich innenumfangsseitig offene Nuten einbringen, so dass die Ringkanäle dann letztlich im Zuge der Montage entstehen, wobei die Ringkanäle dann einseitig von der Oberfläche des Walzenkerns begrenzt werden.
- Dabei ist es zweckmäßig, die Verteilerringe unter Zwischenschaltung von Dichtungen an die Bandage und/oder an den Walzenkern anzuschließen. Bevorzugt sind sowohl Dichtungen zwischen Bandage und Verteilerring einerseits und Bandage und Walzenkern andererseits vorgesehen. Eine Dichtung zwischen Verteilerring und Walzenkern ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Ringkanäle von den beschriebenen Nuten gebildet werden. Dichtungen zwischen Verteilerring und Bandage sind vorteilhaft, da der Ringkanal über entsprechende Verbindungskanäle an die einzelnen Kühlkanäle angeschlossen ist, wobei diese Verbindungskanäle z. B. als Umlenkkanäle ausgebildet sein können. Als Dichtungen können z. B. Graphit-Dichtungen oder Graphit-Laminat-Dichtungen zum Einsatz kommen.
- Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass in jedem Verteilerring lediglich ein einziger, über den gesamten Umfang vollständig umlaufender Ringkanal integriert ist. Dieses hat den Vorteil, dass dann für jeden Verteilerring auch lediglich eine radiale Zu- bzw. Ablaufbohrung erforderlich ist, so dass die Stabilität des Walzenkerns nur minimal beeinflusst wird. Nach bevorzugter Ausführungsform können in jeden Verteilerring aber auch mehrere Ringkanäle eingearbeitet sein, die sich jeweils nicht über den gesamten Umfang, sondern über einen bestimmten Umfangswinkel von z. B. 90° bis 180° erstrecken und die jeweils über separate Zu- und Ablaufkanäle an den Zentralkanal angeschlossen sind. So kann z. B. mit zwei Ringkanälen pro Verteilerring gearbeitet werden, die sich jeweils über einen Umfangswinkel von 180° erstrecken. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass sich die Verteilung des Kühlmediums insbesondere unter den Aspekt einer möglichst gleichmäßigen Verteilung und damit einer homogenen Kühlleistung optimieren lässt. Bei einer solchen Ausführungsform mit z. B. zwei Ringkanälen sind dann lediglich zwei Zuführkanäle und zwei Abführkanäle erforderlich, so dass ebenfalls mit verhältnismäßig wenig Bohrungen im Walzenkern gearbeitet werden kann. Grundsätzlich ließe sich die homogene Kühlverteilung durch eine weitere Aufteilung in eine Vielzahl von Ringkanälen optimieren. Dieses könnte dann jedoch aufgrund der dann erforderlichen Vielzahl von Radialbohrungen die Stabilität der Walze beeinträchtigen, so dass bevorzugt mit nicht mehr als vier Ringkanälen bzw. Kanalabschnitten pro Verteilerring gearbeitet wird.
- Um die Verteilung des Kühlmediums zu verbessern und eine möglichst homogene Kühlung zu realisieren, ist es nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung zweckmäßig, in die Kühlkanäle bzw. in einige Kühlkanäle Drosseleinrichtungen zu integrieren, welche den Strömungsquerschnitt einzelner Kühlkanäle um ein vorgegebenes Maß reduzieren. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass es zunächst einmal fertigungstechnisch sinnvoll ist, sämtliche Kühlkanäle mit gleichem Querschnitt zu fertigen. In Abhängigkeit von der Geometrie des Ringkanals und insbesondere der Lage der Zuführkanäle kann es dann jedoch zu einer inhomogenen Kühlung kommen, da - ausgehend von dem radialen Zuführkanal nicht alle Kühlkanäle gleichmäßig mit Kühlflüssigkeit beaufschlagt werden. Dieser Tatsache kann in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung dadurch Rechnung getragen werden, dass einige Kühlkanäle mit geeigneten Drosseleinrichtungen versehen werden. Dabei handelt es sich bevorzugt um einfache Durchmesserreduzierungen, die z. B. durch den Einsatz geeigneter Ringelemente bzw. Blenden realisiert werden können, die in die Kühlkanäle integriert werden bzw. den Kühlkanälen zugeordnet werden. Bevorzugt werden diese Elemente bzw. Blenden nicht direkt in die Kühlkanäle integriert, die direkt in der Bandage angeordnet sind, sondern in die daran angrenzenden Abschnitte in den Verteilerringen. Dabei lässt sich im Vorfeld durch entsprechende Berechnungen und besonders bevorzugt durch entsprechende Versuche feststellen, welche Kühlleitungen mit entsprechenden Drosseleinrichtungen zu versehen sind bzw. welche Drosseleinrichtungen für eine entsprechende Kühlleistung vorzusehen sind, wobei durchaus unterschiedliche Drosseleinrichtungen in verschiedenen Kühlleitungen zum Einsatz kommen können. So kann es zweckmäßig sein, in einzelnen Kühlleitungen Durchmesserreduzierungen um mehr als 20 %, gegebenenfalls sogar mehr als 40 % zu realisieren. Jedenfalls lässt sich mit Hilfe entsprechender Drosseleinrichtungen eine insgesamt einwandfreie, homogene Kühlung realisieren, und zwar auch dann, wenn mit lediglich einem oder zwei Ringkanälen pro Verteilerring gearbeitet wird.
- Der Verteilerring ist bevorzugt aus Stahl gefertigt. Gleiches gilt in der Regel für den Walzenkern. Auch die Bandage kann aus Stahl gefertigt sein, wobei die auf der Bandage angeordneten Presswerkzeuge und die Verschleißschicht bevorzugt pulvermetallurgisch hergestellt und an der Bandage befestigt wird, z. B. durch heißisostatisches Pressen (HIP). Besonders bevorzugt werden die erfindungswesentlichen Kühlkanäle folglich bei einer Bandage eingesetzt, deren Presswerkzeuge und/oder Verschleißschutzschicht pulvermetallurgisch, z. B. durch heißisostatisches Pressen, hergestellt ist.
- Die Erfindung wird bei einer einstückigen, vollständig umlaufenden Ringbandage realisiert. Diese wird auf den Kern aufgeschrumpft.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine erfindungsgemäße Presswalze in einer perspektivischen Ansicht,
- Fig. 2
- einen Axialschnitt durch den Gegenstand nach
Fig. 2 , - Fig. 3
- einen vereinfachten Axialschnitt (in anderer Schnittebene),
- Fig. 4
- den Gegenstand nach
Fig. 1 in einer "teilaufgebrochenen" Ansicht und - Fig. 5
- einen Teilschnitt durch den Gegenstand nach
Fig. 1 in einer anderen Ansicht. -
Fig. 1 zeigt eine Presswalze für eine Walzenpresse, insbesondere für das Brikettieren oder Kompaktieren und besonders bevorzugt für das Heißbrikettieren oder Heißkompaktieren von körnigem Material. Eine solche Presswalze besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Walzenkern 1 und einer auf dem Walzenkern 1 befestigten Bandage 2. Der Walzenkern 1 ist einstückig mit einer Welle 3 ausgebildet, die unter Zwischenschaltung von Lagern 5 drehbar in einem nicht dargestellten Maschinengestell gelagert ist. Die Bandage 2 ist als vollständig umlaufende, einstückige Ringbandage ausgebildet, die durch thermisches Schrumpfen auf dem Walzenkern 1 befestigt ist. Außenumfangsseitig ist die Bandage 2 mit Presswerkzeugen 4 ausgerüstet, die z. B. als Formmulden für das Brikettieren oder Kompaktieren ausgebildet sein können. Dieses Presswerkzeug 4 ist in den Figuren lediglich angedeutet. Die Bandage 2 ist dabei z. B. aus Stahl gefertigt, wobei die Presswerkzeuge 4 als Verschleißschicht z. B. pulvermetallurgisch hergestellt und auf die Bandage 2 aufgebracht sind, z. B. durch heißisostatisches Pressen. Auf diese Weise wird eine einstückig hergestellte Bandage 2 mit integrierten Werkzeugen bzw. Formmulden hergestellt. - Erfindungsgemäß ist die Presswalze mit einer Flüssigkeitskühlung, z. B. Wasserkühlung, ausgerüstet. Dazu sind in die Bandage 2 unterhalb der Bandagenoberfläche bzw. unterhalb der Werkzeuge 4 eine Vielzahl von über den Umfang verteilten, achsparallel verlaufenden Kühlkanälen 6 integriert, welche achsparallel verlaufen. Es ist erkennbar, dass diese achsparallelen Kühlkanäle 6 nicht in den Walzenkern 1, sondern in die Bandage 2 integriert sind, so dass eine besonders effektive Kühlung der Walzenoberfläche bzw. der Werkzeuge 4 erfolgt. Diese achsparallel verlaufenden Kühlkanäle sind über radial verlaufende Zu- und Ablaufkanäle 7 mit einem axialen Zentralkanal 8 im Walzenkern 1 verbunden. Dieser Zentralkanal 8 ist über eine geeignete Drehdurchführung mit einer Flüssigkeitseinlass- und -auslasseinrichtung 9 verbunden, die seitlich an die Walzenwelle 3 angesetzt ist.
- Erfindungsgemäß erfolgt die Verteilung des Kühlmediums über zwei jeweils stirnseitig an die Bandage angeschlossene Verteilerringe 10. Es handelt sich um separat hergestellte, vollständig umlaufende, einstückige Verteilerringe 10, die z. B. aus Stahl gefertigt sein können und seitlich an die Bandage 2 angeschlossen sind. In jeden dieser Verteilerringe 10 sind ein oder mehrere Ringkanäle 11 integriert, welche entlang der Umfangsrichtung der Verteilerringe 10 verlaufen und welche einerseits mit den radialen Zu- und Ablaufkanälen 7 und andererseits mit den achsparallelen Kühlkanälen 6 verbunden sind. Über diese separaten Verteilerringe 10 erfolgt folglich eine einfache Verteilung des Kühlmediums. Einer der Ringe 10 bildet dabei einen Verteilerring, über den die Flüssigkeit verteilt wird und der andere gegenüberliegende Ring bildet gleichsam einen Sammelring. Der Begriff "Verteilerring" umfasst folglich auch dessen Sammelfunktion.
- In den Figuren ist insgesamt erkennbar, dass die radialen Zu- und Ablaufkanäle 7 einerseits und die achsparallelen Kühlkanäle 6 andererseits ausschließlich über die Verteilerringe 10 unter Verzicht auf separate Rohrleitungssysteme oder Stahlwellschläuche verbunden sind. Dazu ist der Verteilerring 10 unter Zwischenschaltung von Dichtungen 14, 15 einerseits gegen die Bandage 2 und andererseits gegen den Walzenkern 1 abgedichtet. Die Verteilerringe 10 sind jeweils im Bereich der radialen Zu- und Ablaufkanäle 7 auf dem Walzenkern 1 angeordnet, so dass die Verteilerringe 10 die Zu- und Ablaufkanäle 7 gleichsam überdecken. Auf diese Weise kann nahezu die gesamte Walzenbreite für die Bandage 2 ausgenutzt werden.
- Die Dichtungen 14, 15 sind als ringförmige Dichtungen ausgebildet. Zwischen Verteilerring 10 und Bandage 2 sind jeweils zwei gelochte Flachdichtungen 14 vorgesehen, und zwar bevorzugt eine Flachdichtung 14 pro Verteilerring 10. Zwischen Verteilerring 10 und Walzenkern 1 sind jeweils zwei ringförmige Dichtungen vorgesehen, die bevorzugt einen identischen Durchmesser aufweisen, wobei die beiden Dichtungen 15 beidseitig des entsprechenden radialen Zu- und Ablaufkanals 7 angeordnet sind. Bei diesen Dichtungen 15 kann es sich z. B. um O-Ringe handeln.
- Insbesondere in den
Fig. 3 und4 ist erkennbar, dass die in die Verteilerringe 10 integrierten Ringkanäle 11 über eine Vielzahl von Verbindungskanälen 12 an die einzelnen Kühlkanäle 6 angeschlossen sind, wobei diese Verbindungskanäle 12 im Ausführungsbeispiel als Umlenkkanäle 12 ausgebildet sind, die sich aus einerseits einem radial orientierten Kanalabschnitt 12a und andererseits einem achsparallel orientierten Kanalabschnitt 12b zusammensetzen, wobei die radialen Kanalabschnitte 12a sternförmig an die Ringkanäle 11 angeschlossen sind und wobei die achsparallel orientierten Kanalabschnitte 12b in die Kühlkanäle 6 münden und die Kühlkanäle 6 letztlich in achsparalleler Richtung fortsetzen. - Im Ausführungsbeispiel sind zur Realisierung der Ringkanäle 11 in die Verteilerringe 10 innenumfangsseitig Nuten 13 eingebracht, welche sich in Innenumfangsrichtung über zumindest einen Teil des Innenumfangs erstrecken und welche im montierten Zustand des Verteilerrings 10 mit dem Walzenkern 1 die Ringkanäle 11 bilden. Dieses ergibt sich z. B. aus den
Fig. 2 und insbesondere 5. So ist inFig. 5 die Nut 13 erkennbar, welche innenumfangsseitig in den Verteilerring 10 eingebracht ist, z. B. durch spanabhebende Bearbeitung. Diese Nut 13 bildet gemeinsam mit dem Außenumfang des Walzenkerns 1 den Ringkanal 11. Dabei ist in denFig. 3 und5 angedeutet, dass bei diesen Ausführungsformen sowohl zwischen Verteilerring 10 und Bandage 2 als auch zwischen Verteilerring 10 und Walzenkern 1 die Dichtungen 14, 15 angeordnet sind.Fig. 2 zeigt im Übrigen, dass die Verteilerringe 10 lösbar an der Bandage 2 befestigt sind, und zwar mittels Schraubverbindungen. Dazu sind geeignete Durchbrechungen, z. B. Bohrungen 16 in die Verteilerringe 10 eingebracht, durch welche entsprechende Schrauben 17 hindurch in die Bandage eingebracht werden können. Auf eine separate Befestigung der Verteilerringe 10 an dem Walzenkern 1 kann dabei verzichtet werden. Besonders vorteilhaft ist dabei die Tatsache, dass die Verteilerringe 10 unabhängig von der Bandage mehrfach verwendet werden können, z. B. nach entsprechendem Verschleiß der Bandage 2. -
Fig. 4 zeigt im Übrigen, dass in jeden Verteilerring 10 nicht lediglich ein einziger vollständig umlaufender Ringkanal 11 integriert ist, sondern dass in jeden Verteilerring 10 jeweils zwei Ringkanäle 11 integriert sind, die sich jeweils (nur) über einen Umfangswinkel von 180° erstrecken. Jeder dieser Ringkanäle 11 ist über einen (einzigen) Zulaufkanal bzw. Ablaufkanal 7 mit dem Zentralkanal 8 verbunden. Durch die Realisierung von zwei separaten Ringkanälen und folglich zwei separaten Kühlsystemen wird die Verteilung des Kühlmediums verbessert. Dennoch ist es nicht erforderlich, eine Vielzahl von radial verlaufenden Kanälen in den Kern einzubringen, so dass eine stabile Ausführung gewährleistet ist. - Grundsätzlich besteht das Bedürfnis, eine über den Umfang verteilte homogene Kühlung zu erreichen. Dieses setzt voraus, dass die einzelnen Kühlkanäle 6 gleichmäßig mit dem Kühlmedium beaufschlagt werden bzw. gleichmäßig von dem Kühlmedium durchströmt werden. Sofern - wie in den Figuren dargestellt - mit über einen großen Umfangswinkel umlaufenden Ringkanälen 11 gearbeitet wird, kann die Strömungsleistung in den einzelnen Kühlkanälen eventuell ungleichmäßig sein. So besteht die Möglichkeit, dass einzelne Kühlkanäle 6 stärker mit dem Kühlmedium durchströmt werden als andere Kühlkanäle. Vor diesem Hintergrund kann es vorteilhaft sein, im Zuge der Fertigung der Walze bzw. im Zuge der Fertigung der Bandage und/oder der Verteilerringe in einzelne Kühlkanäle 6 Drosseleinrichtungen zu integrieren oder diesen Kühlkanälen Drosseleinrichtungen zuzuordnen. Es kann sich um einfach mechanische Durchmesserreduzierungen handeln. Fertigungstechnisch lässt sich dieses auf einfache Weise z. B. dadurch realisieren, dass in die Verteilerringe, nämlich in die axialen Abschnitte 12b der Verbindungskanäle 12, Drosselelemente eingesetzt oder eingearbeitet werden, die einen geringeren Durchmesser aufweisen als die Kühlkanäle 6. Dieses lässt sich im Vorfeld z. B. durch Versuche erfassen, so dass Verteilerringe hergestellt werden, die sich durch eine verbesserte Verteilung des Kühlmediums auszeichnen. In den Figuren sind diese Drosseleinrichtungen, die z. B. als Blenden ausgebildet sein können, nicht dargestellt.
- Zur Vereinfachung der Montage kann es zweckmäßig sein am Kern und an den Verteilerringen Montagemarkierungen 18 vorzusehen, z. B. Nuten oder andere Kennzeichnungen, die in Drehrichtung aneinander ausgerichtet werden.
Claims (10)
- Presswalze für eine Walzenpresse für das Brikettieren, Kompaktieren oder Mahlen von körnigem Material, mit einem Walzenkern (1) und einer auf dem Walzenkern (1) befestigten kühlbaren Bandage (2),wobei die Bandage (2) als vollständig umlaufende, einstückige Ringbandage ausgebildet ist.wobei die Bandage (2) mittels Schrumpfsitz auf dem Walzenkern (1) befestigt ist,wobei in der Bandage (2) unterhalb der Bandagenoberfläche mehrere über den Umfang verteilte, achsparallel verlaufende Kühlkanäle (6) angeordnet sind, welche über radial verlaufende Zu- und Ablaufkanäle (7) mit einem axialen Zentralkanal (8) im Walzenkern (1 ) verbunden sind,wobei auf dem Walzenkern (1) zumindest zwei jeweils stirnseitig an die Bandage (2) angeschlossene Verteilerringe (10) angeordnet sind, in welchen in Umfangsrichtung verlaufende Ringkanäle (11) angeordnet sind, die einerseits mit den radialen Zu- und Ablaufkanälen (7) und andererseits mit den achsparallelen Kühlkanälen (6) verbunden sind,dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Zu- und Ablaufkanäle (7) einerseits und die achsparallelen Kühlkanäle (6) andererseits über die Verteilerringe (10) unter Verzicht auf Rohrleitungssysteme oder Stahlwellschläuche verbunden sind, und dass die Verteilerringe (10) jeweils im Bereich der radialen Zu- und Ablaufkanäle (7) auf den Walzenkern (1) angeordnet sind, so dass sie die radialen Zu- und Ablaufkanäle (7) überdecken.
- Presswalze nach Anspruch 1, wobei die Bandage (2) außenumfangsseitig mit Presswerkzeugen (4) und/oder einer Verschleißschutz- schlicht ausgerüstet ist, z. B. mit Formmulden für das Brikettieren oder Kompaktieren.
- Presswalze nach Anspruch 2, wobei die Presswerkzeuge (4) und/oder die Verschleißschutzschicht pulvermetallurgisch hergestellt und pulvermetallurgisch auf der Bandage befestigt ist/sind, z. B. durch heißisostatisches Pressen.
- Presswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verteilerringe (10) jeweils als vollständig umlaufende, einstückige Verteilerringe ausgebildet sind.
- Presswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in die Verteilerringe (10) innenumfangsseitige Nuten (13) eingebracht sind, welche sich in Innenumfangsrichtung über zumindest einen Teil des Innenumfangs erstrecken und welche im montierten Zustand des Verteilerrings (10) mit dem Walzenkern (1) die Ringkanäle (11) bilden.
- Presswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verteilerringe (10) unter Zwischenschaltung von Dichtungen (14, 15) z. B. ringförmigen Dichtungen an die Bandage (2) und/oder an den Walzenkern (1) angeschlossen sind.
- Presswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in jeden Verteilerring (10) mehrere Ringkanäle (11) eingearbeitet sind, die sich z. B. über einen Umfangswinkel von 90° bis 180° erstrecken und die jeweils über separate Zu- und Abführkanäle (7) an den Zentralkanal (8) angeschlossen sind.
- Presswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Verteilerringe (10) lösbar an der Bandage (2) befestigt sind, z. B. mittels Schrauben (17).
- Presswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest einigen Kühlkanälen (6) Drosseleinrichtungen zugeordnet sind, welche den Strömungsquerschnitt einzelner Kühlkanäle (6) um ein vorgegebenes Maß reduzieren.
- Presswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerringe (10) jeweils im Bereich der radialen Zu- und Ablaufkanäle (7) auf dem Walzenkern (1) angeordnet sind, so dass sie die Zu- und Ablaufkanäle (7) überdecken.
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