WALZENSTUHL MIT BESONDEREM VERHäLTNIS VON MAHLWALZENDURCHMESSER ZUR MAHLSPALTLäNGE

Die Erfindung bezieht sich auf einen Walzenstuhl zur Zerkleinerung von Mahlgut, insbesondere von Getreide. Ein solcher Walzenstuhl weist eine erste Mahlwalze und eine zweite Mahlwalze auf, die jeweils drehbar gelagert sind und zueinander derart angeordnet sind, dass zwischen den Oberflächen der ersten und der zweiten Mahlwalze ein Mahlspalt vorliegt.

Die beiden Mahlwalzen werden in der Regel derart angetrieben, dass sie gegenläufig rotieren und sich im Spalt die jeweilige Oberfläche der beiden Mahlwalzen von oben nach unten bewegt. Dies begünstigt das Einzugsverhalten von Mahlgut in den Mahlspalt.

Ausserdem wird beim Antrieb der beiden Mahlwalzen üblicherweise dafür gesorgt, das zwischen den Bahngeschwindigkeiten am Walzenumfang der rotierenden Walzen eine Geschwindigkeitsdifferenz, das sog. "Differential" besteht. Dadurch werden in das in den Mahlspalt eingezogene Mahlgut nicht nur Kompressionskräfte (Druckkräfte), sondern auch Scherkräfte eingetragen. Erst dadurch wird eine wirkungsvolle Zerkleinerung des Mahlguts gewährleistet.

Eine Mühlenanlage enthält in der Regel mehrere Zerkleinerungseinheiten in Form von Walzenstühlen sowie mehrere Fraktioniereinheiten, in denen das in einem Walzenstuhl zerkleinerte Mahlgut unter Verwendung von Sieben und Luftströmen nach Partikelgrös- sen-Fraktionen sortiert wird. Diese Fraktionen werden dann als Mahlprodukt gesammelt oder erneut einmal oder mehrmals über eine Zerkleinerungseinheit sowie eine Fraktioniereinheit geschleust.

Typischerweise wird bei den Zerkleinerungseinheiten in Form von Walzenstühlen der Spalt während des Mühlenbetriebs gesteuert oder geregelt. Dabei wird entweder eine fixierte Spaltweite eingestellt, oder die Kraft, mit der die beiden Walzen im Spalt anei-

nandergedrückt werden, wird eingestellt. Diese Einstellung des Spaltes erfolgt in Abhängigkeit von den Mahlergebnissen nach dem jeweiligen Walzenstuhl.

Die beiden Walzen werden im Betrieb aneinandergepresst, wobei die Drehachsen der beiden Mahlwalzen parallel zueinander angeordnet sind. Wenn die beiden Mahlwalzen, rein theoretisch, ideale Starrkörper wären, d.h. einen unendlich grossen E-Modul hätten, gäbe es aufgrund einer Krafteinwirkung (z.B. Linienpressung zweier Mahlwalzen aneinander und/oder Schwerkrafteinwirkung auf eine Mahlwalze) orthogonal zur Walzen-Drehachse keinerlei Durchbiegung der Mahlwalzen. In der Praxis verhalten sich aber Mahlwalzen nicht als ideale Starrkörper, sondern als reale elastisch verformbare Körper, wodurch sich aufgrund der Linienpressung zwischen den Mahlwalzen oder aufgrund der Schwerkrafteinwirkung auf die Mahlwalzen eine Durchbiegung der beiden Mahlwalzen ergibt. Dies führt im Mahlspalt zwischen den beiden Walzen entlang des Mahlspalts zu ungleichmässigen Presskraft- und Spaltweiten und somit zu ungleich- massigen Mahlergebnissen. Ausserdem führt die ständige Verformung der Mahlwalzen zu zusätzlichen Energieverlusten durch innere Verformungsarbeit im Innern der Mahlwalzen.

Eine seit langem bekannte Massnahme zum Ausgleich einer derartigen Walzendurchbiegung bzw. zurVergleichmässigung einer ungleichmässigen Linienpressung aufgrund der Walzendurchbiegung bei Walzwerken bzw. Walzenstühlen sind bombierte Walzen. Bei einer solchen bombierten Walze nimmt der Durchmesser von den beiden axialen Walzenenden zur axial mittigen Stelle entlang der Walze zu. Die Herstellung bombierter Walzen ist kompliziert und kostspielig. Ausserdem hängt die notwendige Bombierung nicht nur von der Walzengeometrie, sondern auch vom Betriebs- und Verschleisszu- stand der Walzen ab.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und einen möglichst einfachen Walzenstuhl für die Zerkleinerung von Mahlgut bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gemäss Anspruch 1 dadurch gelöst, dass bei einem Walzenstuhl zur Zerkleinerung von Getreide mit einer ersten zylinderförmigen Mahlwalze mit Durchmesser D1 , einer zweiten zylinderförmigen Mahlwalze mit Durchmesser D2 und einem

Mahlspalt der Länge L zwischen den Oberflächen der ersten und der zweiten Mahlwalze das Verhältnis (D1+D2)/2L zwischen dem Mittelwert der Durchmesser D1 und D2 der beiden Mahlwalzen und der Länge L des Mahlspalts im Bereich von 0,25 bis 2 liegt.

Die einzige Zeichnung zeigt eine prinzipielle Anordnung.

Mit diesen Walzenabmessungen ergeben sich für Mahlwalzen aus Metallguss, insbesondere Stahlguss, bei den für die Zerkleinerung von Getreide erforderlichen Druck- und Scherkräften im Mahlspalt vernachlässigbare Durchbiegungen, so dass bombie- rungsfreie Walzen verwendet werden können. Dies ermöglicht nicht nur Einsparungen bei den Herstellungskosten, sondern auch bei den Betriebskosten, da unabhängig vom Abnutzungsgrad der Mahlwalzen während der gesamten Lebensdauer auf eine Bombierung verzichtet werden kann.

Zweckmässigerweise verwendet man Walzen mit Durchmessern D im Bereich von 250 mm bis 1000 mm, insbesondere von 300 mm bis 500 mm, und mit wirksamen Mahlspalt-Längen L im Bereich von 400 mm bis 800 mm.

Besonders bevorzugt ist es, wenn das Verhältnis (D1+D2)/2L zwischen dem Mittelwert der Durchmesser D1 und D2 der beiden Mahlwalzen und der Länge L des Mahlspalts im Bereich von 0,5 bis 2 liegt. Solche Mahlwalzen sind besonders starr und haben praktisch keine Durchbiegung.

Solange die Umfangsgeschwindigkeiten der Mahlwalzen eine Obergrenze nicht überschreiten, bei der durch Luftstau und Luftverwirbelung über dem Mahlspalt das einzuziehende Mahlgut zu schweben und abzuheben beginnt (floating) und eine weitere Steigerung des Einzugsverhaltens und Durchsatzes durch weitere Drehzahlsteigerung noch möglich ist, verhält sich der Durchsatz etwa proportional zur Drehzahl, zum Durchmesser und zur Länge der Mahlwalzen. Ausgehend von den herkömmlichen Mahlwalzen aus Metallguss, kompensiert die vorliegende Erfindung eine Verringerung der Walzenlänge durch eine Erhöhung des Walzendurchmessers.

Vorzugsweise verwendet man Walzen mit Durchmessern D im Bereich von 500 mm bis 1000 mm und mit wirksamen Mahlspalt-Längen L im Bereich von 400 mm bis 800 mm.

Bei einem Walzenstuhl im Vakuum hätte dies bei gegebener Walzendrehzahl keinen Einfluss auf den Durchsatz. Da man aber praktisch immer in Luft, Stickstoff oder ggf. einem anderen Gasgemisch arbeitet, ist das durch Luftstau und Luftverwirbel ung über dem Mahlspalt begrenzte Einzugsverhalten und seine Abhängigkeit von der Walzengeometrie relevant, wenn man den Durchsatz deutlich steigern will. Ein spitzwinkliger Zwickelbereich, was grossen Walzendurchmessern entspricht, hat in Luft bei gleichen Walzen-Umfangsgeschwindigkeiten ein besseres Einzugsverhalten als ein stumpfwinkliger Zwickel bereich, was kleinen Walzendurchmessern entspricht.

Vorzugsweise besitzen die erste Mahlwalze und die zweite Mahlwalze jeweils einen eigenen Walzen-Antrieb, wobei die Walzen-Antriebe miteinander gekoppelt sind.

Die Kopplung der Antriebe kann zur Einsparung von Antriebsenergie genutzt werden.

Zweckmässigerweise besitzen die erste Walze und/oder die zweite Walze einen elektrischen Antrieb (Elektromotor). Vorzugsweise verwendet man bei mindestens einer der Walzen für den jeweiligen Antrieb einen Frequenzumformer. Dadurch kann mindestens eine der Walzen mit variabler Drehzahl angetrieben werden. Wenn beide Walzen einen elektrischen Antrieb aufweisen, können diese miteinander elektrisch gekoppelt oder mechanisch gekoppelt sein. Die elektrische Kopplung kann über einen Zwischenkreis erfolgen. Dadurch lässt sich die Ausnutzung der in den Walzenstuhl eingetragenen e- lektrischen Antriebsenergie verbessern.

Bei einer besonders kompakten Anordnung ist die Antriebseinheit mindestens einer Mahlwalze im Innern dieser Mahlwalze angeordnet.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung besitzt die erste Mahlwalze und/oder die zweite Mahlwalze einen radial innen liegenden Walzen-Grundkörper, auf den radial aussen ein Walzen-Verschleissmantel aufgeschoben ist.

Zweckmässigerweise sind der Mahlspalt und/oder die Temperatur der Walzen einstellbar. Dadurch erhält man noch mehr Flexibilität bei der Einstellung des Walzenstuhls.

Bei den beiden Walzen kann es sich um Glattwalzen einer Ausmahlpassage oder um Riffelwalzen einer Schrotpassage handeln.

Die Erfindung gemäss Anspruch 1 ermöglicht nicht nur eine bautechnische Vereinfachung des erfindungsgemässen Walzenstuhls, da aufgrund des grossen Durchmesser/Länge-Verhältnisses praktische keine Walzen-Durchbiegung entsteht und somit auch keine aufwändige Bombierung nötig ist, sondern auch eine markante Steigerung des Durchsatzes, da der spitzwinklige Zwickel bereich günstigere Mahlgut- Einzugseigenschaften hat.