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Walzenmühle zur Feinmahlung Die Erfindung bezieht sich auf insbesondere
zur Feinmahlung spröder Stoffe bestimmte Walzenmühlen und betrifft eine neuartige
Betriebsweise dieser Mühlen, durch welche die erzielbare Feinheit und der Durchsatz
wesentlich erhöht werden.
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Walzenmühlen gehören zur Klasse der @@ülzhühlen und stellen deren
einfuchste Form dar, die aus Gründen der lrirtschaftlichkeit immer anzustreben ist.
Es ist bekannt, V'Jalzenmühlen derart zu betreiben, daL jedes einzelne Korn des
AufgabeEutes zwischen den Y@alzen zerdrückt wird. Zähe Güter werden auch zwischen
Walzen, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten umlaufen, zerrieben. Der Vialzenabstand
bestimmt die GröLe des Endproduktes: Der Walzenspalt darf nie ganz mit Gut gefüllt
sein, da Eonst durch örtliche Gutanhäufungen die Walzen so weit auseinandergedrückt
werden, daL einzelne T:örner des Aufgabegutes unzerdrückt durchschlüpfen. AuZerdem
konzentriert sich die gesamte Anpreßkraft der Wal-zen auf diese örtliche
Gutanhäufung, so dah dort das Gut zu Plättchen zusammengeprebt wird, die unnütz
Zerkleinerungsarbeit verbrauchen und bei der späteren Verwendung stören.
Aufgabegut, das kleiner ist als der
Walzenspalt, fällt ungemahlen
durch.
Diese bekannte Betriebsweise erfordert bei einer Feinmahlung
(z.13. unter 100 ix) sehr enge und Eleichmähige Vialzenspalte, die nur bei wertvollen
Mahlgütern, wie z.B. Kakao und Farbpasten, durch hohe Präzision und häufiges (in
bezug auf Abnützung) Nachschleifen wirtschaftlich aufrechterhalten werden können.
Der Durchsatz ist im Verhältnie zur P»:ühlengröl:e klein.
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Bei Wälzmühlen anderer Art, insbesondere Teller- und Ringwalzenmühlen,
ist zur Feinmahlung eine andere Betrietsweise bekannt: Das zu zerkleinernde Gut
wird einfach in solcher Menge aufgegeben, dah der höchstmögliche Durchsatz erreicht
wird. über den sich einstellenden Walzenabstand macht man sich keine Gedanken. Diese
Mühlen bewirken eine sehr wirtschaftliche Feinmahlung; Präzisionsarbeit und Nachschleifen
der Wälzkörper sind rieht erforderlich.
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nachteilig an diesen Mühlen ist, dals die, Gehr erheblichen AnpreL.kräfte
auf einem langen Vieg von dem einen zum anderen Wälzkörper (z.T3. vom Teller zur
Walze) geleitet werden müssen, wobei diese Wülzkörper noch dazu fliegend gelagert
sind, so dai. grol:e, schwere und teuere Maschinen entstehen. rleist ist
es auch nicht mit wirtschaftlichem Bauaufwand vermeidbar, Lagerdichtungen im Mahlraum
anzuordnen., was hohen Aufwand zur Erzielung der notwendigen Betriebssicherheit
verlangt. Ebenfalls läht es sich meist mit wirtschaftlichem .Hauaufwand nicht
vermeiden, dat, auf verschiedenen Radien der Wälzkörper ein zu erhöhtem.Verachleiß
fiih-; render Schlupf herrscht.
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Der Übertragung der zuletzt geschilderten Betriebßweise auf die lValzenmühle
stand bisher das 100 Jahre alte Dogma von der Bemessung den Walzenabstandes
nach
dem gewünschten Gröltkorn entgegen. Dieses Dogma wurde auch in den jüngeten Veröffentlichungen
über Walzenmühlen, die in letzter Zeit einiges Aufsehen in Fachkreisen erregten,
nicht in Frage gestellt. Der- Glaube an dieses Dogma wurde noch dadurch bestärkt,
da£ bei seiner versehentlichen Verletzung, also einer Überfüllung des. Walzenspaltes,
sofort Nachteile eintreten, z.B. starke Plhttchenbildung, Durchschlüpfen ungemahlener
Körner, Rattern der Aalzen. DaL diese Nachteile mit den von anderen Wälzmühlen bekannten
Mainahmen bei entsprechender Anpassung beseitigt werden könnten, kam niemandem in
den Sinn: Auch wäre mit den für den Rücktransport des Schtergrobgutes vorhandenen
Ferdermitteln ein solcher Betrieb nicht möglich gewesen: Der Erfindung liegt die
neue Erkenntnis zugrunde, daL in den bekanntere Tellermühlen und ähnlichen Wölzmühlen
die Zerkleinerung; durch Verformen eines Gutbettes unter hohem Druck erfolgt. Zur
Verdeutlichung dienen die Figuren 1 und 2. Figur 1 zeigt schematisch den bekannten
Vorgang der Linzelkornzerkleinerung23wischen den walzen 1 und t wird das Gutteilchen
3 eingezogen und zerquetscht. Im engsten Teil des Walzenspaltes bilden die Trümmer
des Gutteilchens einen mehr oder weniger zuaam-menhängenden Haufen, dessen gröhte
Teilchen 4 in der Gröüe etwa der Spaltbreite entsprechen.
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Dem in Figur 2 dargestellten Walzenspalt wird dagegen ein stetiger
Strom eines Kornhaufwerkeh 5 (schraffierter Bereich) zugeführt, das hauptsächlich
aus Körnern besteht, die kleiner als. die Spaltweite 8 sind, und das den Walzenspalt
ganz ausfüllt. Im Walzenspalt bildet sich im Gutbett eine Druckzone (doppelt schraffierter
Bereich 6) aus, in der
sich das Kornhaufwerk unter hohem Druck verformt, wobei
einzelne Teilchen
zerkleinert werden: Einige typische gröl:@te
Teilchen 7 sind schwarz eingezeichnet.
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Diese Betriebsweise ist bei der Tellermühle an sich üblich, wurde
aber hier erstmals in ihrer Wirkungsweise erkannt. Erst aufgrund dieser Erkenntnis
war es dem Erfinder möglich, sich die Aufgabe zu stellen, die r;alzenmühle als einfachste
V@älzmühle ebenso zu betreiben.
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Die Erfindung besteht also in der neuartigen 1@ombination der bekannten
Walzenmühle mit der an sich bekannten Betriebsweise der anderen Wälzmühlen und in
der dazu erforderlichen Kombination von Ifiitteln. Liese Kombinationen bringen neben
der Vereinigung der Vorteile beider Elemen-, te noch einige nicht ohne weiteres
voraussehbare Vorteile, die weiter unten erläutert sind.
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Lie Erfindung besteht somit darin, eine üalzenmühle zur Feinmahlung
derart zu betreiben, daL, ihr so viel Gut aufgegeben wird, dat: sich bei der zur
Zerkleinerung erforderlichen AnpreLkraft der Malzen eine Vvalzenspaltweite einLtellt,
die gröber ist als die i;orni;röi@e' des wesentlichen Teils des Aufgabegutes.
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"Feinmahlung-" bzw. "Feinmühle" bezieht sich auf alle Korngrölen,
die bei der erfindungsgemäLen ,Betriebsweise ermahlen werden können. Sie können
bei groizen Mühlen einige mm sein; normal dürften sie etwa bei Zementfeinheit liegen;
eine untere Grenze ist noch nicht ersichtlich: Um bei den unvermeidlichen Schwankungen
der AufgabemenEe die AnpreLkraft der Walzen in der zur Zerkleinerung erforderlichen
Höhe zu erhalten, wird in weiterer Ausbildunh der Erfindung in an sich bekannter
Meise
mindestens eine Walze mit einer weichen Federung versehen,
die im Betriebsbereich ohne Anschlag derart arbeitet, da£ sich unabhängig vom Walzenabstand
immer der erforderliche Eiruck im Gut einstellt.
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Durch geeignete Bemessung der Federn kann eine derartige Federcharakteristik
erzielt werden, date sich bei Verengung, des Walzenspaltes durch kleineren Gutdurchsatz
die AnpreLkraft gerade um so viel verringert, wie sich der vueruchnitt der Druckzone
im Gutbett zwischen den l'ealzen verändert, so daL der Druck im Gutbett etwa
gleichbleibt. Die Ermittlung einer derartigen Charakteristik durch entsprechende
Versuche bietet dem Fachmann keine Schwierigkeit.
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Die Anprefkraft ist grö;Ler als bisher bei Walzenmühlen üblich, da
nicht nur einzelne Körner zerkleinert werden acllen, sondern ein gleichmäßiges Gutbett.
Bewährt haben sich bei der Mahlung von Kalkstein 12 kg/cm 2 des beaufschlagten l@alzenlüngsschnitts
(Durchmesser mal beaufschlagte Länge). Trotzdem bleibt überraschender Weise die
Plättchenbildung tragbar (siehe Versuchswerte weiter unten), da sich diese hohe
Kraft auf eine groLe Fläche verteilt.
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Da das Gutbett zwischen den Walzen viele KorngröLen dick ist,
treten
wesentlich kleinere StöLe auf die Vialzen auf als bei der Einzelkornzerkleinerung.
Lies wird noch unterstützt durch das Fehlen eines Anschlags, von dem die Walzen
sonst bei ITberlastung abheben und an den sie nach deren Aufhören von
den Federn wieder zurückgeschlagen werden. Aus diesem Grund können die VSalzen
erheblich rascher als bei der Einzelkornzerkleinerung laufen. Bewährt haben sich
15 m/sec; eine obere Grenze ist noch nicht abzusehen. Zur Abgrenzung vom Stand der
Technik worden mindestens 10 m/sec beansprucht. Liese hohe Geschwindigkeit
erhöht den
Durchsatz bzw. ergibt eine kleine und leichte
Mühle, was nebesondere für den Aufbau auf einen Sichter (siehe unten) vorteilhaft
ist. Liese Möglichkeit des Schnellrufs bringt einen erheblichen Vorteil: gegenüber
anderen Wälzmühlen, bei denen die Drehzahl.infolge der Ikrkung der Fliehkraft auf
Mahlkörper oder Mahlgut begrenzt ist.
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Der Schnellauf erhöht ferner die Möglichkeit, daß zwischen den Walzen
gebildete Agglomerate nach deren Verlassen durch die eingeschlossene hochverdichtete
Luft zersprengt werden, da infolge der kürzeren Verweilzeit weniger Luft durch die
Poren entweicht.
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Der verhältnismutig grobe Mahlspalt, der sich bei der erfindungegemüLen
Betriebsweise ergibt, erlaubt die Unterteilung des edalzenmanteis in meh--rere Stücke,
ohne dah die unvermeidlichen Teilfugen Störungen verursachen. Diese Unterteilung
bietet den Vorteil, daL verschlissene Walzenmäntel ohne Demontage der oft sehr schweren
Walzen mit kleinem $-d'erkzeug an Ort und Stelle ersetzt werden können.
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Da nicht wie bei der Einzelkornzerkleinerung schon weit vor der engsten
, Stelle des Walzenspaltes hohe Zerkleinerungskräfte auftreten, ist das Verhältnis
von Antriebsmoment zu AnpreLkraft günstiger als dorte Daher genügt es meist, nur
eine Walze anzutreiben, die über die Reibung im Gutbett die andere mitnimmt. Dies
stellt eine merkliche Verbilligung gegenüber dem normalen Zweifachantrieb der Walzenmühle
dar.
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Die Vereinigung von hoher Antriebsleistung und hoher Drehstahl,
die durch
die erfindungsgemäLe Betriebeweise erzielt wird, ermöglicht
die direkte:
Kupplung der Mühle mit Antriebemotorin wirtschaftlicher
Drehzahl. Bei
einem Einwalzenantrieb wird vorzugsweise
die nicht verschiebbare waliä. angetrieben, so daL,
eine nordale Künn@ung ausreicht.
Wegen der hohen Geschwindigkeit
der 'nalzen-kann es vorteilhaft sein, in an sich bekannter i:eise das Gut mit vergleichbarer
Geschwindigkeit zuzuführen, insbesondere mittels einer hohen Fallstrecke.
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Lie tirkung der Fallstrecke kann durch Anordnung eines Kanals zur
Rückführung der Luft aus der Fallstrecke erhöht werden. Gegebenenfalls kann dort
ein Ventilator angeordnet sein, der die Geschwindigkeit des Gutes erhöht bzw. eine
Verkürzung der Fallstrecke erlaubt.
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Da nur in seltenen Fällen die Feinheitsforderung mit einem Durchgang
durch die Mühle erfüllt wird, kann es vorteilhaft sein, mehrere Mühlen gleicher
Art übereinander anzuordnen, was insbesondere durch die verhältnismN.ig kleine und
leichte Bauart ermöglicht wird. Labe. kann die "kustrittsgeschwir:digkeit des Gutes
aus den oberen balzen gleich zur Einbringung des Gutes in die unteren ;salzen benutzt
werden.
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Es ist auch eine an sich bekannte Kombination mit einem Sichter, vorzugsweise
mit einem der bekannten Umluftsichter, möglich. Die leichte und erschütterungsarme
Bauart der Mühle erlaubt eine Aufstellung oberhalb des Sichters, so daL die bei
den sonstigen rälzmühlen übliche pneumatische Austragung entfallen kann. Das ist
ein Vorteil, denn die Antriebsleistung des dazu erforderlichen Ventilators
ist mit der Antriebsleistung der Mühle selbst vergleichbar. fier Rücktransport des
Zchtergrobgutes zur Mühle kann mit einem mechrinischen:Fördermittel, insbesondere
Becherwerk, erfolgen, da dieses nur geringen Kraftverbrauch hat" Bei dieser Kombination
kann die Mühle zur-Ersparnis an Dauhöhe und zur Anpassung an die Flucht einer
Flutsche schräg gestellt sein.
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Durch an sich bekanntes Einhlasen von üeii.luft in den Sichter kann
bei
dieser Kombination leicht eine Mahltrocknung erreicht werden.
Dabei ist das Fehlen von Innenlagerstellen ein Vorteil gegenüber anderen
Wälzmühlen, denn die tValzenlager nehmen weniger Wärme aus dem Gut auf und können
bei Bedarf einfach gekühlt werden.
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Die folgenden typischen Versuchswerte verdeutlichen die Betriebsweise
der erfindungsgemäßen Mühle; sie sollen jedoch nicht den Umfang der möglachen
Betriebsweisen begrenzen:
Eine Walzenmühle gemäß der Erfindung wurde im Kreislauf
mit einem
Streu-
windsachter betrieben und ihr dabei jeweils soviel Frischgut
zugeführt,
wie der Sachter Feingut herausgezogen
hatte. Als
Mahlgut diente Kalkateineplitt. Der Mühlengröt@e nach handelt es sich um
ein Modell;
die
erzielten Lurchsätze
waren jedoch schon industriell.
| Walzendurchmesser 97 mm |
| Beaufachlagte Walzenlänge 80 mm . |
| Umfangsgeschwindigkeit 14,7 m/sec |
| Leistung$aufnahme an den Mühlenwellen 11,5 kW |
| Spezifischer Kraftbedarf 16 kWh/t |
| Anpreßkraft 1000 kg |
| AnpreLdruck l) 12,9 kg/cm2 |
| Errechnete Spaltweite 5) 480 @i |
| ka/h 5 0 % <. u 95 % -c u |
| Frischgut ca 720 . 2800 3) 3600 |
| Mühlenaufgabe 4050 220 4) 3200 |
| ßesahlenea taut 4050 180 1300 2@ |
| Sichterfeingut 720 10 48 |
1)
Definition siehe oben
2) Platten und Agglomerate
3) Nur bei den wenigen Körnern >
480 u
erfolgt Einzelkornzerkleinerung
43 Die Mühlenaufgabe
lag also erfindungsgemäß
zum wesentlichen
Teil
unter der Spaltweite 5) Aus Durchsatz und Umfangsgeschwindigkeit
Die Zeichnung veranschaulicht schematisch die Zerkleinerung
einen Ein-
zelkornes
und eines Kornhaufwerke
sowie Ausführungsbeispiele
der Erfin-
dung,
und zwar zeigen:
Figur l die Einzelkornzerkleinerung
zwischen zwei walzen
Figur
2 die Zerkleinerung eines Kornhaufwerks zwischen
zwei
Walzen,
Figur
3 die schematische Ansicht einer erfindungagemägen
Wal-
- zenmühle mit
Fallschacht und Figur 4
eine Möglichkeit für die Schaltung einer Mahltrocknungeangage,
in der eine erfindungsgemäße Walzenmühle
im Kreis-
lauf mit einem
Streuwindsichter
arbeitet. -
Auf die Figuren l und 2 ist bereits oben - Zeilen 14 bis
26 auf Seite 3
und Zeilen 1 .und 2 auf Seite 4 - näher eingegangen.
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Bei der in Ftgur 3 dargestellten Walzenmühle sind die Walze
l in dem
testen Lager 9 und die Walze 2 in dem verschiebbaren
Lager 10 gelagert.
Die Walze 2 Wird über das im Maschinenrahmen
11 verschiebbare hager 10
durch die Feder 12 angepreG,t.
Die Feder 12 und der Anschlag 13 sind so bemessen bzw. angeordnet,
daß die Walze 2 sich im Betriebszustand. der
Mühle 'frei bewegen
kann, so dal: unabhängig von kleinen Schwankungen der
Aufgabemenge
immer der gleiche Druck im V'dalzenspalt herrscht. Dadurch
bleibt
die Zerkleinerungswirkung gleich und entstehen keine Schläge' beim
Abheben
und AnstoLen an dem Anschlag. hur bei fehlender Gutaufgabe liegt
die
Walze-2 am Anschlag 13, um Schläge beim'Abwälzen der nackten Walzen,
die durch Abnutzung uneben sein können, zu vermeiden. Das zu mahlende
Gut
wird der Walzenmühle in einem stetigen Strom 14 zugeführt, der
sich im Fallschacht
15 etwa bis zur Umfangsgeschwindigkeit der Walzen
beschleunigt. Die mitgerissene
Luft kann oberhalb der Walzen entweichen und durch den oben mit den Jalousien
16 versehenen Kanal 17 in
den Fallschacht 15 zurückgeführt werden. Auf diese
Weise wird erreicht,
daL das Gut im Fallschacht nicht durch Luftwiderstand.gebremst
wird.
Zwischen den Walzen rund 2 bildet sich ein Gutbett 6, das unter
Druck verformt wird, wobei die Einzelteilchen mehr oderweniger zerkleinert
werden,
was im Endergebnis die gewünschte Feinheit ergibt: Durch Dre-
hen des
miteder Schraube 19 versehenen Handrades 18 kann die Lage des
Lagers
10 eingestellt werden. Durch die Öffnungen 20 im Doppelmantel 33
wird die
mit dem Gutstrom 14 eingebrachte Luft abgesaugt, um Ausstau-
ben zwischen
Walze 2 und Augenmantel 34 zu vermeiden.
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Die Figur 4 zeigt eine Mahltrocknungsanlage. Das aus der
Walzenmühle (angedeutet durch die Walzen 1 und 2) kommende
Mahlgut M geht in den
Streuwindsiehter 21 bekannter Bauart. Das Feingut
F wird den Sichter' unten aus dem Feingutraum 22 entnommen, während
das aus den Grobgutkonun 23 fallende Grobgut G gemeinsam git
der Trischgutaufgabe TA de* Be.-cherwerk 24 aufgegeben-,wird,
das das Gut in die Höhe fordert und dir
Walzenmühle wieder
als Aufgabegut A auführt.'Die tialzenmühle 12 ist
zur Anpassung
an die Flucht der Becherwerkssghurre 25 echräggestellt, so daß
ßtoLverluste an Geschwindigkeit und eire Verschwendung cri.
Bau-
höhe vermieden werden. Dar Heißgaserzeuger 27 ist mit dem
Ölbrsnmer 26
verbunden,- in den die Baumluft
L eintritt. Das Heißgas wird von.den üeißgaserzeuger z.8. in den arobgutkonus
23 des Sichters geblasen. Die
entsprechende Abluftmenge
wird z.8. aus dem Feingutraum 22 an staubge-
schützter Stelle
28'vom Ventilator 29 abgesaugt und in den Zyklon 30 `
geblasen,
aus dem die Abluft L ins Freie oder in ein Staubfilter ent-
weicht.
Der im Zyklon abgeschiedene Staub wird durch die Falleitung 31
ohne
Luftabschlußorgan - mit leichtem Überdruck in den Feingutraum 22
zurückgeführt.
Durch die Entstaubungsleitung 32 am Kopf des Becher-
werke 24 ist
dafür gesorgt, daß auch-dieses mit Warmluft durchspült
wird, so dar die Trocknung
auch hier vor sich geht. Die Frischgutaufgabe FA wird nach der Leistung des
Motors- des Becherwerks 24 einge-
stellt oder besser geregelt, so
daL die Menge des der Walzenmühle 1, 2
zugeführten Aufgabegutes
A etwa konstant bleibt. Kleinere Schwankun-
gen werden durch die
Federung der Walze aufgefangen.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Betriebsweise liegt darin,
daL eine
so betriebene Walzenmühle leichter und billiger als die
bisher bekann-
ten Mühlen zur Feinmahlung schleißender Güter, wie Kugelmühle
und die
verschiedenen bekannten Wälzmühlen, ist. Prallmühlen,die
auch leicht
und billig wären, können bekanntlich für die Feinmahlung
schleißende-Güter nicht eingesetzt werden. 1514-eitere Vorteile sind bereits
bei der
Beschreibung der einzelnen Ausbildungen erwähnt.