DE10259541A1

DE10259541A1 - Kreislaufmahleinrichtung mit Mühle und Sichter

Info

Publication number: DE10259541A1
Application number: DE10259541A
Authority: DE
Inventors: Christian Splinter; Michael Kopp; Meinhard Frangenberg; Siegfried Strasser; Michael Kramer
Original assignee: KHD Humboldt Wedag AG
Current assignee: Khd Humboldt Wedag 51105 Koeln De GmbH
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-08
Also published as: EP1430951A1; DK1430951T3; EP1430951B1; DE50301349D1; ATE306326T1

Abstract

Um eine Kreislaufmahleinrichtung zur Druckzerkleinerung körnigen Gutmaterials innerhalb eines drehbar gelagerten Materialförderringes (16) zu schaffen, in dem wenigstens eine Mahlwalze (10) und wenigstens ein Sichter (19) integriert sind, wobei im Bereich des oberen Scheitelpunktes des mit überkritischer Drehzahl rotierenden Materialförderringes (16) eine Materialabstreifvorrichtung angeordnet ist, dafür sorgen, dass deren Beanspruchung durch Reibverschleiß und Prall infolge grober Mahlgutkörper minimiert ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Materialabstreifvorrichtung mit wenigstens einem gegen das Gutmaterial (30) des rotierenden Materialförderringes (16) andrückbaren Rad (33a) auszustatten, das vom Materialförderring (16) über das Gutmaterial (30) angetrieben und gegenüber diesem in seiner Umfangsgeschwindigkeit reduzierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreislaufmahleinrichtung zur Druckzerkleinerung körnigen Gutmateriales innerhalb eines drehbar gelagerten Materialförderringes, in dem wenigstens eine Mahlwalze und wenigstens ein Sichter integriert sind, mit wenigstens einem Gutmaterialeinlauf und einem Gutmaterialaustrag und mit wenigstens einem Gaseintritt und einem Gasabzug, und mit einer im oberen Bereich des Materialförderringes angeordneten Materialabstreifvorrichtung für einen internen Gutmaterialumlauf.

Bei bekannten Kreislaufmahleinrichtungen der genannten Art sind in den drehbar gelagerten Materialförderring eine Hochdruck-Walzenmühle bzw. Rollenpresse sowie wenigstens ein Sichter integriert ( DE-A-100 63 798 ), oder der drehbar gelagerte Materialförderring stellt die Mahlbahn bzw. den Mahlring einer Ringwalzenmühle mit integriertem Sichten dar ( EP-B-0 829 303 ). Innerhalb des den Arbeitsraum umschließenden rotierenden Materialförderringes kommt ein interner Gutmaterialkreislauf zustande, aus dem der mit der Feingutfraktion aus dem Mahlgut beladene Sichtluftstrom abgezogen und außerhalb der Kreislaufmahleinrichtung von der Feingutfraktion getrennt wird.

Durch den Wegfall platzbeanspruchender Förderorgane wie z. B. Becherwerke zum Transport des Mahlgutes von der Mühle zum Sichter sowie zum Transport der Sichtergriese lassen sich die bekannten Kreislaufmahleinrichtungen auch bei der Bewältigung hoher Gutkreislaufraten verhältnismäßig kompakt bauen. Allerdings wird bei großtechnischen Kreislaufmahleinrichtungen der erstgenannten Art der Durchmesser des die Mühle und den wenigstens einen Sichter umhausenden drehbar gelagerten Materialförderringes bei mehr als 10 m liegen. Wenn dann dieser Materialförderring bei überkritischer Drehzahl betrieben wird, damit das Mahl- und Sichtgut auf der Innenoberfläche des Ringes liegen bleibt und durch Reibung und Fliehkrafteinwirkung von unten nach oben bis in den Bereich des oberen Scheitelpunktes des rotierenden Ringes mitgenommen wird, resultieren daraus verhältnismäßig hohe Umfangsgeschwindigkeiten des Materialförderringes. Es kann daher Schwierigkeiten bereiten, bei diesen Bedingungen das an der Innenwandung des rotierenden Materialförderringes liegende Kreislaufgut, das zur Mühle und/oder zum Sichter rezirkuliert werden muss, von der Innenwandung des Materialförderringes abzulösen, was bei den eingangs genannten Kreislaufmahleinrichtungen durch Abstreifer erfolgt, die im Bereich des oberen Scheitelpunktes des Materialförderinges angeordnet sind. Denn die feststehenden Abstreifer unterliegen einem hohen Reibverschleiß sowie auch einer Schlagbeanspruchung besonders durch im Mahlgut enthaltene Grobpartikel, deren Größe z. B. im Falle der Vermahlung von Zementklinker in einem Bereich von z. B. 60 mm liegen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreislaufmahleinrichtung der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, dass die für den überkritischen Drehzahlbetrieb unbedingt erforderliche Gutmaterial-Abstreifvorrichtung eine hohe Standzeit aufweist und das auf der Innenwandung des rotierenden Materialförderrings liegende Gutmaterial betriebssicher ablöst.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Kreislaufmahleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Kreislaufmahleinrichtung die Vorrichtung zum Abstreifen bzw. zur Ablösung des mit dem Materialförderring rotierenden Gutmaterials wenigstens ein im Bereich des oberen Scheitelpunktes des rotierenden Förderrings gegen das Gutmaterial andrückbares Rad aufweist, das vom Förderring über das abgelagerte Gutmaterial angetrieben und gegenüber diesem in seiner Umfangsgeschwindigkeit reduzierbar ist, kann die Umfangsgeschwindigkeit des mitdrehenden Rades so weit gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Gutmaterialstroms reduziert werden, dass das abzustreifende Gutmaterial aus dem Förderring herausfällt, durch Schwerkrafteinwirkung ggf. mit Unterstützung durch eine Abstreiferleiste in eine gewünschte Gutabwurfparabel umgelenkt und von einer nachgeschalteten Einrichtung wie Aufgabeschacht der Mühle und/oder des Sichters etc. aufgefangen wird. Jedenfalls wird die Geschwindigkeit des abgebremsten Gutmaterialstroms so weit abgesenkt, dass das Produkt aus Reibung und Zentrifugalbeschleunigung kleiner wird als die Erdbeschleunigung. Wesentlich ist, dass bei der Kreislaufmahleinrichtung die Gutmaterialabstreifvorrichtung in der Lage ist, das auf der Innenwandung des rotierenden Materialförderrings liegende Gutmaterial betriebssicher abzulösen und gleichzeitig eine hohe Standzeit aufweist, weil bei Anwendung eines sich mitdrehenden Rades der Reibverschleiß durch das abgestreifte Material sowie die Schlagbeanspruchung durch den Aufprall großer Körner des Mahlgutes deutlich reduziert sind.

Gemäß eines weiteren Merkmals der Erfindung kann das mitdrehende Rad der Materialabstreifvorrichtung als Bremsrad ausgebildet sein, dessen Position und Drehzahl so eingestellt und gesteuert sind, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Gutmaterials des rotierenden För derringes so weit verzögert ist, dass das abzustreifende Gutmaterial durch Schwerkrafteinwirkung in eine gewünschte Gutabwurfparabel umgelenkt wird.

Das gezielt abbremsbare Bremsrad bzw. Abstreifrad kann eine zylindrische Oberfläche aufweisen.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung kann das Bremsrad aber auch wie eine Haspel ausgebildet sein mit Welle, Nabe und mit am Haspelumfang etwa radial angeordneten Bremsleisten bzw. Schaufeln, die den abgebremsten Gutmaterialstrom weg von dem Materialförderring in die Gutabwurfparabel lenken. Dabei können die etwa radialen Bremsleisten des als Haspel ausgebildeten Bremsrades hinsichtlich ihrer radialen Position und/oder axialen Winkelposition zu jeweils einer Materialförderring-Mantellinie einstellbar und steuerbar sein, um Einfluss auf die Abwurfparabel des abgestreiften Gutmaterialsstromes nehmen zu können.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Bremsrad der Materialabstreifvorrichtung als hydrodynamische Bremse und/oder als Wirbelstrombremseinrichtung ausgebildet sein. Mit besonderem Vorteil kann das Bremsrad als ein als Generator geschalteter Elektromotor mit Energierückgewinnung ausgebildet sein.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das verstellbare mitdrehende Rad als eine auf dem Gutmaterialbett des Materialförderrings laufende Tastrolle ausgebildet sein, welche die Höhenlage einer benachbarten Gutabstreiferleiste führt, wobei die Tastrolle vor der Gutabstreiferleiste läuft.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Bremsrad aus einer sphärisch gewölbten Hohlscheibe bestehen, deren Drehachse schräg zur Gutmaterialförderbahn des Materialförderringes der Kreislaufmahleinrichtung verschränkt ist. Bei der frei mitlaufenden Hohlscheibe ist es möglich, durch verringerte Relativgeschwindigkeit zwischen diesem Abstreifelement und dem mit dem Materialförderring rotierenden Mahlgutstrom den Reibverschleiß sowie die Schlagbeanspruchung zu mindern.

Die erfindungsgemäße Materialabstreifvorrichtung kann sowohl bei einer Kompakt-Kreislaufmahleinrichtung mit rotierendem Gutmaterialförderring und integrierter Gutbettzerkleinerungs-Hochdruck-Zweiwalzenmühle (Rollenpresse) sowie Sichter als auch bei einer Ringwalzenmühle eingesetzt werden.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt:
1: einen Axialschnitt einer ersten Ausführungsform der Materialabstreifvorrichtung einer erfindungsgemäßen Kreislaufmahleinrichtung längs der Linie I-I der 2,
2: einen Querschnitt, teils in Ansicht, längs der Linie II-II der 1,
3: einen Vertikalschnitt durch die vollständige kompakte Kreislaufmahleinrichtung quer zur Rotationsachse des drehbar gelagerten Materialförderringes mit integrierter Hochdruck-Walzenmühle und Sichter,
4: ausschnittsweise vergrößert in Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Materialabstreifvorrichtung,
5: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Materialabstreifvorrichtung, und
6: die Draufsicht von unten auf 5 gesehen in Richtung VI-VI der 5.
3 zeigt eine komplette Kreislaufmahleinrichtung mit einer im Arbeitsraum integrierten Hochdruck-Walzenmühle bzw. Walzenpresse zur Gutbettzerkleinerung körnigen Gutmaterials mit den zwei gegenläufig angetriebenen und durch einen Walzenspalt voneinander getrennten Walzen 10, 11 und mit dem integrierten wenigstens einen Sichter. Sowohl die Mühle als auch die Sichteinrichtung sind von einem Gehäuse umgeben bzw. umhaust, bestehend aus zwei feststehenden, d. h. nicht rotierenden Gehäuse-Seitenwänden 12, 13 (in 3 vordere Seitenwand 12 durchsichtig dargestellt, hintere Seitenwand 13), zwischen denen ein auf Rollen 14, 15 drehbar gelagerter Materialförderring 16 für einen internen Gutmaterialkreislauf angeordnet ist. Der Materialförderring 16 kann einen Durchmesser von z. B. 8 bis 12 m haben und er kann im Betrieb mit einer Umfangsgeschwindigkeit von z. B. 70 km/h rotieren.
Das zu mahlende Gut wird durch Öffnungen in einer oder in beiden Gehäuse-Seitenwänden 12, 13 in den Arbeitraum der Kreislaufmahleinrichtung eingeführt, und zwar auf dem Weg 23a von oben direkt in den Gutaufgabeschacht der Walzenmühle und/oder auf dem Weg 23b direkt zum Sichter im Raum unterhalb der Walzenmühle. In diesem Raum ist unterhalb des Walzenspaltes der Walzenmühle 10, 11 im Ausführungsbeispiel zunächst ein statischer Kaskadensichter angeordnet, mit zwei zwischen sich eine Sichtzone 19 bildenden sowie von Sichtluft 20 bzw. von Heißgas als Trocknungsgas etwa im Querstrom durchströmten Sichtzonen-Begrenzungswänden, die schräg nach unten zum Austrag für die ausgesichtete Grobkornfraktion 26 geneigte kaskadenartig bzw. jalousieartig angeordnete Leitbleche 19a bzw. 19b aufweisen, wobei diese beiden Leitblechwände und damit die dazwischenliegende Sichtzone 19 mit einem von der Vertikalen abweichenden Winkel schräg liegend angeordnet sind.
Die Sichtluft 20 wird von der Seite her durch wenigstens ein Zuführungsgehäuse 21 durch wenigstens eine der Seitenwände 12, 13 hindurch in den Arbeitsraum unterhalb der Walzenpresse eingeführt. Der von der Sichtluft durchströmte Kaskadensichter wirkt als Desagglomerator für die Walzenpressenschülpen 22, die ggf. zusammen mit frischem Mahlgut 23b dem Kaskadensichter aufgegeben werden. Jedenfalls sichtet die Sichtluft 20 aus dem Sichtgut die Feingutfraktion aus, und die mit Feingut 24 beladene Sichtluft wird über Leitung 25, die durch eine oder beide Seitenwände 12, 13 herausgeführt ist, aus der Kreislaufmahleinrichtung abgezogen, während die vom Kaskadensichter aus dem Sichtgut abgetrennte Grobkornfraktion 26 auf die Innenoberfläche des rotierenden Materialförderringes 16 gelangt, der mit überkritischer Drehzahl rotierend die Grobkornfraktion 26 durch Reibung und Fliehkrafteinwirkung nach oben bis in den Bereich des oberen Scheitelpunktes des rotierenden Ringes 16 mitnimmt, wo dieses Gutmaterial mit Hilfe einer im folgenden beschriebenen Materialabstreifvorrichtung abgelöst und in den Aufgabeschacht der Walzenpresse 10, 11 abgeworfen wird. 3 zeigt noch, dass im Anschluss an den statischen Kaskadensichter noch ein dynamischer Stabkorbsichter mit rotierendem Stabkorb 28 angeordnet sein kann mit wenigstens einem Austragskrümmer 25 zum Abzug der mit dem Feingut 24 beladenen Sichtluft. Das Feingut 24 wird dann außerhalb der Kreislaufmahleinrichtung von der Sichtluft abgetrennt.
2 soll eine erste Ausführungsform der Materialabstreifvorrichtung erläutern, die im Bereich des oberen Scheitelpunktes des im Querschnitt U-förmigen Materialförderringes 16 angeordnet ist, der mit der Umfangsgeschwindigkeit v₁ von z. B. = 70 km/h rotiert. Dabei ist die Materialabstreifvorrichtung als wenigstens ein gegen das Gutmaterial 30 des rotierenden Materialförderringes 16 andrückbares und gegenüber diesem mit verringerter Umfangsgeschwindigkeit v₂ mitdrehendes Bremsrad ausgebildet, also v₂ < v₁. Dabei sind die Position 31 und die abgebremste Drehzahl des Bremsrades so eingestellt und gesteuert, dass die ursprüngliche Umfangsgeschwindigkeit v₁ des Gutmaterials 30 des Materialförderringes 16 soweit verzögert wird, dass das abzustreifende Gutmaterial durch Schwerkrafteinwirkung in eine gewünschte Gutabwurfparabel 32 umgelenkt wird, in welcher das rezirkulierte Gut in den Aufgabeschacht der Rollenpresse 10, 11 (3) abgeworfen wird.
Mit besonderem Vorteil ist das Bremsrad der Materialabstreifvorrichtung wie in den 1 und 2 angezeigt als Haspel 33 ausgebildet mit Welle 34, Nabe und mit am Haspelumfang etwa radial angeordneten Bremsleisten 35 bzw. Schaufeln, die den abgebremsten Gutmaterialstrom weg von dem Materialförderring 16 in die Gutabwurfparabel 32 lenken. Zwecks Nutzung der Bremsenergie kann das Bremsrad 33 mit einem Generator 36 gekoppelt sein oder als ein als Generator geschalteter Elektromotor ausgebildet sein.
In 3 ist noch zu erkennen, dass das bei Drehung des Förderringes 16 sich mitdrehende Rad als eine auf dem Gutmaterialbett 30 des Materialförderringes 16 laufende Tastrolle 33a ausgebildet sein kann, welche an einem Arm gelenkig gelagert ist und welche die Höhenlage einer benachbarten Gutabstreiferleiste 33b führt, wobei die Tastrolle 33a vor der Gutabstreiferleiste 33b auf dem Gutmaterialbett 30 abläuft. Die Gutabstreiferleiste 33b kann ähnlich wie eine Pflug schar auch schräg zur jeweiligen Mantellinie des zylindrischen Materialförderringes 16 angeordnet sein, um Gutmaterialreibungen an der Materialabstreifvorrichtung und deren Schlagbeanspruchung zu minimieren.
Gemäß Ausführungsbeispiel der 4 ist das in seiner Höhenlage verstellbare mitdrehende Rad bzw. die Tastrolle 33a in einem Gestell 37 gelagert, das über ein Parallelogrammgestänge 38 am Maschinenrahmen angelenkt ist. Am Gestell 37 ist auch die Gutabstreiferleiste 33b befestigt. Die Gutabstreiferleiste 33b wird von der Tastrolle 33a geführt, die auf dem Gutmaterialbett im Materialförderring 16 in Drehrichtung gesehen vor der Abstreiferleiste 33b läuft. Durch die Verstellung der Höhenposition der Tastrolle 33a zur Gutabstreiferleiste 33b kann der vom rotierenden Materialförderring 16 abgelöste Gutmassenstrom und damit die Rezirkulationsrate der Kreislaufmahlung eingestellt werden. Infolge des Parallelogrammgestänges 38 bleibt der Winkel α der Gutabstreiferleiste 33b zum Materialförderring 16 unabhängig von der Höhenposition der Abstreiferleiste konstant. Die Bewegung des Parallelogrammgestänges 38 kann durch eine an diesem angreifende Druckfeder 39, z. B. hydropneumatisches Federsystem, bewerkstelligt oder auch gedämpft werden, wobei ein solcher Dämpfer auch als Überlastsicherung dienen kann.
Nach den 5 und 6 kann das verstellbare mitdrehende Rad der Materialabstreifvorrichtung auch als etwa wie eine Satellitenschüssel sphärisch gewölbte Hohlscheibe 33c ausgebildet sein, die am Parallelogrammgestänge 38 befestigt und mit einem Winkel schräg zur Förderbahn des Gutmaterial-Förderringes 16 angestellt ist und mit diesem frei mitläuft. Zur Verringerung des Schlupfes zwischen der Mahlgutbahn des Förderringes 16 und der Hohlscheibe 33c kann die Scheibe axial und/oder radial profiliert werden. Auch durch die im Schleppbetrieb über das im Förderring 16 bewegte Mahlgut schräg angestellte Hohlscheibe 33c wird ermöglicht, durch Verringerung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Gutabstreifelement 33c und dem abzustreifenden Materialgut den Reibverschleiß sowie die Schlagbeanspruchung abzusenken.

Claims

Kreislaufmahleinrichtung zur Druckzerkleinerung körnigen Gutmateriales innerhalb eines drehbar gelagerten Materialförderringes (16), in dem wenigstens eine Mahlwalze (10) und wenigstens ein Sichter (19) integriert sind, mit wenigstens einem Gutmaterialeinlauf (23a, 23b) und einem Gutmaterialaustrag und mit wenigstens einem Gaseintritt und einem Gasabzug und mit einer im oberen Bereich des Materialförderringes angeordneten Materialabstreifvorrichtung für einen internen Gutmaterialumlauf, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialabstreifvorrichtung wenigstens ein im Bereich des oberen Scheitelpunktes des rotierenden Materialförderringes (16) gegen das Gutmaterial (30) andrückbares Rad (33, 33a, 33c) aufweist, das vom Materialförderring (16) über das Gutmaterial (30) angetrieben und gegenüber diesem in seiner Umfangsgeschwindigkeit reduzierbar ist.
Kreislaufmahleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mitdrehende Rad als Bremsrad (33) ausgebildet ist, dessen Position (31) und Drehzahl so eingestellt und gesteuert sind, dass die Umfangsgeschwindigkeit v₁ des Gutmaterials (30) des Materialförderringes (16) so weit verzögert ist, dass das abzustreifende Gutmaterial durch Schwerkrafteinwirkung in eine gewünschte Gutabwurfparabel (32) umgelenkt wird.
Kreislaufmahleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsrad wie eine Haspel (33) ausgebildet ist mit Welle (34), Nabe und mit am Haspelumfang etwa radial angeordneten Bremsleisten (35) bzw. Schaufeln, die den abgebremsten Gutmaterialstrom weg von dem Materialförderring (16) in die Gutabwurfparabel (32) lenken.
Kreislaufmahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Materialförderring (16) als Druckzerkleinerungsorgan eine Hochdruck-Zweiwalzenmühle (10, 11) und unterhalb deren Walzenspalt der wenigstens eine Sichter (19) integriert sind, und dass das den rezirkulierten Materialstrom abbremsende Rad (33) so positioniert ist, dass die von diesem initiierte Gutabwurfparabel (32) in den Aufgabeschacht der Zweiwalzenmühle und/oder des Sichters trifft.
Kreislaufmahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der drehbar gelagerte Materialförderring (16) als Mahlring einer Ringwalzenmühle ausgebildet ist, wobei an die Mahlringinnenwandung bzw. Mahlbahn eine Walze andrückbar ist, und dass im Bereich des oberen Scheitelpunktes des Materialförderringes das Bremsrad angeordnet ist, welches das rezirkulierte Gutmaterial in den integrierten Sichter abwirft.
Kreislaufmahleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die etwa radialen Bremsleisten (35) des als Haspel (33) ausgebildeten Bremsrades hinsichtlich ihrer radialen Position und/oder axialen Winkelposition zu jeweils einer Materialförderring-Mantellinie einstellbar und steuerbar sind.
Kreislaufmahleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsrad als hydrodynamische Bremse und/oder als Wirbelstrombremseinrichtung ausgebildet ist.
Kreislaufmahleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsrad (33) mit einem Generator (36) gekoppelt oder als ein als Generator geschalteter Elektromotor ausbildet ist.
Kreislaufmahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das in seiner Höhenlage verstellbare Rad (33a, 33c) in einem Gestell (37) gelagert ist, das über ein Parallelogrammgestänge (38) am Maschinenrahmen angelenkt ist.
Kreislaufmahleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbare mitdrehende Rad als eine auf dem Gutmaterialbett (30) des Materialförderringes (16) laufende Tastrolle (33a) ausgebildet ist, welche die Höhenlage einer benachbarten Gutabstreiferleiste (33b) führt, wobei die Tastrolle vor der Gutabstreiferleiste läuft.