SPLINTER, Christian (Berlich 15, Pulheim, 50259, DE)
Patentansprüche
1. Rollenpresse (10) zur Druckbehandlung oder zur Kompaktierung körnigen Guts aufweisend
zwei jeweils über eine Welle (20, 21 ) in einem Maschinenrahmen drehbar gelagerte und gegenläufig angetriebene, durch einen Walzenspalt voneinander getrennte Loswalzen (1 1 , 12),
wobei die Wellen (21 , 22) der Loswalzen (1 1 , 12) in im Maschinenrahmen beweglich angeordneten Lagergehäusen (22, 23) aufgenommen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lagergehäuse (22, 23) der beiden Loswalzen ()1 1 , 12) über mindestens ein Getriebe (30, 50) zur achsensymmetrische Kraftverteilung einer Walzenzentrieranordnung (13, 14) beweglich miteinander verbunden sind.
2. Rollenpresse nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das mindestens eine Getriebe (30, 50) ein Hebel- oder Schubstangengetriebe oder ein Scherengetriebe ist.
3. Rollenpresse nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeweils ein Lagergehäuse (22, 23) einer Walzenseite mit dem korrespondierenden Lagergehäuse (22, 23) der zweiten Loswalze (1 1 , 12) der gleichen Seite über Winkelhebel (33, 34) verbunden ist, die ihrerseits über eine Torsionsstange (40) kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
4. Rollenpresse nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das mindestens eine Getriebe (30, 50) ein hydraulisches Getriebe ist.
5. Rollenpresse nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeweils ein Lagergehäuse (22, 23) einer Walzenseite mit dem korrespondierenden Lagergehäuse (22, 23) der zweiten Loswalze (1 1 , 12) der gleichen Seite über mindestens einen Hydraulikzylinder im hydraulischen Kraftschluss miteinander verbunden ist.
6. Rollenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5
dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Getriebe (30, 50) fest mit dem Maschinenrahmen verbunden ist. |
Rollenpresse mit symmetrischer Walzenzentrierung
Die Erfindung betrifft eine Rollenpresse zur Druckbehandlung oder zur Kompaktierung körnigen Guts aufweisend zwei jeweils über eine Welle in einem Maschinenrahmen drehbar gelagerte und gegenläufig angetriebene, durch einen Walzenspalt voneinander getrennte Loswalzen, wobei die Wellen der Loswalzen in im Maschinenrahmen beweglich angeordneten Lagergehäusen aufgenommen sind.
Zur Druckbehandlung oder zur Kompaktierung körnigen Guts werden häufig Rollenpressen mit Walzen eingesetzt, die ein Gewicht von zum Teil weit mehr als 50 t aufweisen. In den Rollenpressen wird das zu behandelnde Gut durch einen Walzenspalt zwischen zwei gegenläufig rotierenden Walzen hindurchgefϋhrt, wobei zur Aufrechterhaltung des Drucks im Walzenspalt die Walzen mit Anpresssystemen aneinander- gepresst werden. Um den Durchsatz dieser Rollenpressen zu erhöhen, werden entweder noch größere Rollenpressen eingesetzt, was den Einsatz von noch größeren Walzen erforderlich macht, oder die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen wird erhöht. Um die bei der Druckbehandlung sehr hohen Kräfte aufzunehmen, sind entsprechend groß dimensionierte Maschinenrahmen notwendig, die als Widerlager für die Kräfte, die im Walzenspalt auftreten, dienen. Neben dem Maschinenrahmen müssen auch die Wellen der Walzen und auch die Lager und Lagergehäuse für die Wellen entsprechend groß dimensioniert sein, damit die Lager neben den Kräften aus dem Walzenspalt auch die Belastungen, die durch Stöße verursacht werden, auffangen können, ohne dabei selbst Schaden zu nehmen.
Die große Dimensionierung des Maschinenrahmens, der Lager und der Lagergehäuse macht die Logistik der Einzelteile und ihre Handhabung bei einem notwendigen und turnusgemäßen Wechsel der Walzen auf-
wändig und dieser Wechsel ist nur mit entsprechend groß dimensionierten Kränen und Ausbauhilfen möglich.
Um die Ausmaße der notwendigen Dimensionierung des Maschinenrahmens zu verringern zu können, wird in der DE 10 2006 006 090 vorgeschlagen, beide Walzen der Rollenpresse als Loswalze auszubilden, wobei diese beiden Loswalzen über die Lager und die Lagergehäuse und über Hydraulikantriebe miteinander verbunden sind. Die Walzen, die Lager, die Lagergehäuse und die Hydraulikantriebe bilden dabei ein geschlossenes Kräftesystem, das den Maschinenrahmen entlastet und der somit in geringerem Ausmaß dimensioniert werden kann. Diese Anordnung hat sich in der Praxis bewährt.
Dennoch wäre es wünschenswert, wenn die Dimensionierung des Maschinenrahmens weiter verringert werden könnte, um nicht nur Kosten für die Produktion, sondern auch für den laufenden Betrieb und die Wartung zu verringern.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Rollenpresse so zu verändern, dass die Ausmaße der notwendigen Dimensionierung des Maschinenrahmens weiter verringert werden kann.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Rollenpresse mit den Merkmalen gemäß des Anspruches 1 . Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprϋchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Rollenpresse mit zwei Loswalzen so zu gestalten, dass die beiden Loswalzen über ein Getriebe miteinander verbunden sind. Das Getriebe überträgt die horizon-tale Ausgleichsbewegung einer Walze auf die andere Walze, so dass beide Walzen mit einer symmetrischen Kraftverteilung dem Walzenspalt zugewandt sind. Dabei ist es möglich, dass beide Walzen ihre hori-zontole Position im Maschinenrahmen verändern, beispielsweise, um unerwünschte größere Partikel durch den Spalt passieren zu lassen oder,
um Partikel, die einer Druckzerkleinerung nicht zugänglich sind, durch den Spalt zu befördern. Beide Walzen bewegen sich durch die erfindungsgemäße Verbindung der Lagergehäuse symmetrisch um eine gemeinsame Mittelachse, die im Walzenspalt liegt.
Durch die achssymmetrische Bewegung beider Walzen öffnet sich der Walzenspalt, in dem sich beide Walzen gleichmäßig von der Mittelachse im Walzenspalt achsparallel voneinander entfernen und die Walzen bewegen sich nach der Passage eines großen oder nicht zerkleinerbaren Partikels wieder achsparallel aufeinander zu.
Die symmetrische Bewegung hat den Vorteil, dass - im Gegensatz zu einer Loswalzenanordnung ohne die achssymmetrische Kraftverteilung- beide Walzen, die zwischen den Lagergehäusen und dem Maschinenrahmen im Maschinenrahmen aufgenommen sind, bei einer notwendigen Auseinanderbewegung zur Passage der oben genannten unerwünschten Partikel gleichmäßig und mit je halber Geschwindigkeit im Vergleich zur Geschwindigkeit der Walzenbewegung nur einer beweglichen Loswalze auseinander getrieben werden. Bei einer Loswalzenanordnung ohne symmetrisches Getriebe bewegt sich in der Regel eine Walze zur Seite und eine andere Loswalze verharrt an ihrem Ort.
Dadurch, dass sich in einer Rollenpresse ohne das erfindungsgemäße Getriebe eine Walze um den vollen Betrag der Breite des den Walzenspalt passierenden Partikels zur Seite bewegen muss, wobei die Dauer der Passage durch die Rotationsfrequenz der Walzen vorgegeben ist, übt die sich bewegende Walze durch ihre Trägheit hohe Kräfte auf das gesamte Kräftesystem in der Rollenpresse aus. Die hohen und trägheitsbedingten Kräfte verschleißen die Lager und üben verschleiß auf das gesamte System aus.
Durch die symmetrische Bewegung der Walzen gemäß der Erfindung ist die Beschleunigung der Walzen nur halb so hoch wie im nicht durch ein Getriebe gekoppelten Fall, weil beide Walzen durch die Getriebekopp-
lung gleichmäßig auseinander getrieben werden und so sich gleichmäßig und symmetrisch voneinander wegbewegen. Dadurch halbiert sich der Weg der Walzen im gleichen Zeitraum der Partikelpassage wodurch sich die Beschleunigung der Walzen ebenfalls halbiert. Durch die verringerte Beschleunigung wirken auch die Trägheitskräfte in verringertem Maße wodurch die Bauteile der Rollenpresse geringer dimensioniert werden können, was zu geringeren Kosten bei Produktion, aber auch bei Betrieb und Instandhaltung führt.
Um die symmetrische und kraftschlϋssige Verbindung zu zentrieren, kann es vorteilhaft sein, das Getriebe selbst mit dem Maschinenrahmen kraftschlϋssig zu verbinden. Zwar wird dadurch der Maschinenrahmen Teil des Kräftesystems der Anpresskraft im Walzenspalt, aber der Maschinenrahmen muss dann lediglich als Widerlager für die Kräfte dienen, die durch die unterschiedliche Reibung der beiden Walzensysteme verursacht werden. Im schlimmsten Fall muss der Maschinenrahmen die Kräfte aufnehmen, die zur überwindung der Haftreibung einer Walze notwendig ist. Diese Kräfte sind bei einer ordnungsgemäß gewarteten Rollenpresse jedoch weit geringer als die hohen Kräfte zur Aufrechterhaltung des Drucks im Walzenspalt. Diese Kraft wird nämlich durch das Anpresssystem erzeugt und aufgenommen, das die beiden Loswalzen aneinander presst, um den Druck zur Druckbehandlung aufzubauen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Loswalzen über ein Gestänge in Form eines Schubstangengetriebes oder über ein Hebelgetriebe miteinander verbunden sind. Im einfachsten Fall sind die beiden Walzen über ein Scherengelenk miteinander verbunden, wobei das eigentliche Gelenk am Maschinenrahmen fixiert sein kann oder schwimmend vorliegen kann. Das bedeutet, das Scherengelenk ist ausschließlich über seine Scherenausleger mit den Lagergehäusen verbunden.
Werden die beiden Lagergehäuse auf einer Seite der Walzen über ein Schubstangengetriebe miteinander verbunden, ist es vorteilhaft, wenn die Kraft zur achssymmetrischen Kraftverteilung über eine Torsions-
Stange zwischen den beiden Walzen verteilt wird. Hierzu ist vorgesehen, dass ein Lagergehäuse mit einem Hebel verbunden ist, der über ein am Maschinenrahmen fixiertes Getriebe die Hebelwirkung in eine Torsion übersetzt. Diese Torsion wird über die Torsionsstange an ein zweites korrespondierendes Getriebe weitergegeben, wo die Torsion wieder von einer Torsion in eine Hebelwirkung übersetzt wird. Auch das zweite Lager des Torsionsstangengetriebes ist dabei mit dem Maschinenrahmen fest verbunden. Bewegt sich in dieser Anordnung ein Lagergehäuse für eine Walze nach außen, so wird der Hebel durch dieses Lagergehäuse um seinen Lagerpunkt gedreht und diese Drehung wird in eine Torsion übersetzt. Am anderen korrespondierenden Ende wird die Torsion für die Erzeugung der Hebelkraft verwendet, durch die das andere Lagergehäuse für die zweite Walze in umgekehrter Richtung, nämlich ebenfalls nach außen, bewegt wird. Das Schubstangengetriebe ist dabei so ausgelegt, dass die Bewegung beider Walzen achsparallel und achssymmetrisch erfolgt. Das bedeutet, wenn sich eine Walze von der Walzenmitte entfernt, so entfernt sich auch die andere Walze aus der Walzenmitte. Bewegt sich hingegen eine Walze auf die gedachte Mittelachse zu, so bewegt sich auch die andere Walze in gleichem Maße auf die gedachte Mittellinie zu.
Neben dem Hebelgetriebe und dem Schubstangengetriebe mit Torsionswelle ist es auch möglich, die Kraft über ein Hydrauliksystem zu übertragen. Hierzu kann ein erstes Lagergehäuse über einen ersten Hydraulikzylinder mit dem Maschinenrahmen verbunden sein, wobei der erste Hydraulikzylinder zwei Arbeitsräume aufweist. Die beiden Arbeitsräume des ersten Hydraulikzylinders sind über eine Hydraulikleitung überkreuz mit den zwei Arbeitsräumen eines gegenüberliegenden zweiten Hydraulikzylinders verbunden, der korrespondierend zum ersten Hydraulikzylinder aufgebaut und angeordnet ist. Durch die überkreuzte Verbindung der Arbeitsräume untereinander kommt die symmetrische Bewegung beider Walzen zustande, in der sich beide Walzen unter Krafteinwirkung im Walzenspalt gleichmäßig nach außen und nach innen bewegen.
Durch das Schubstangengetriebe, das Hebelgetriebe und das Hydraulikgetriebe kann der Aufbau der erfindungsgemäßen Rollenpresse kompakt gehalten werde. Bei der Verwendung eines Scherengetriebes kann, je nach Anzahl der Scheren auch ein kompakter Aufbau erreicht werden, was jedoch eine höhere Anzahl an Lagern für die Scheren notwendig macht, was zu höheren Produktionskosten und zu einer höheren Anfälligkeit führen kann.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Rollenpresse in einer ersten Ausgestaltung mit Schub-/ Torsionsstangengetriebe
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Rollenpresse in einer zweiten Ausgestaltung mit Scherengetriebe
In Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rollenpresse 10 dargestellt, die zwei Walzen 1 1 und 12 aufweist. Die beiden Walzen 1 1 und 12 sind über Anpresssysteme 13 und 14 miteinander verbunden und die Anpresssysteme 13, 14 ziehen die Walzen 1 1 und 12 aneinander, so dass im Walzenspalt 15 ein Druck zur Druckbehandlung aufrechterhalten wird. Die Walzen 1 1 und 12 weisen jeweils eine Welle 20 und 21 auf, die jeweils durch ein hier nicht dargestelltes Lager in den korrespondierenden Lagergehäusen 22 und 23 aufgenommen sind. Um die Walzen 1 1 und 12 aneinander zu pressen, greifen die Anpresssysteme 13 und 14 an den Lagergehäuse 22 und 23 an. Neben den Anpresssystemen 13 und 14 greift auch ein Schubstangen- und Torsionsstangengetriebe an den Lagergehäusen 22 und 23 an, in dem eine Schubstange 31 mit einem ersten Lagergehäuse 20 und eine zweite Schubstange 32 mit einem zweiten Lagergehäuse 32 verbunden ist. Die Schubstangen 31 und 32 sind jeweils mit
einem Winkelhebel 33 und 34 verbunden, die um die Drehpunkte A und B durch die Schubstangen 31 und 32 gedreht werden. Die Drehung um den Punkt A wird durch die Verbindungsstangen 35 und 36 auf die Torsionswelle 40 übertragen. Die Torsionswelle 40 dreht sich dabei um ihre eigene Achse in den Lagern C und C. Die Winkelhebel 33 und 34 sind so mit den Verbindungsstangen 35 und 36 verbunden, dass die Drehung der Torsionswelle 40 zu einer symmetrischen Bewegung der beiden Walzen 1 1 und 12 führt. Durch die symmetrische Bewegung der beiden Walzen 1 1 und 12 öffnet und schließt sich der Walzenspalt 15 durch je eine Drehung der Torsionswelle 40 in die eine oder in die andere Richtung.
In Figur 2 ist eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rollenpresse 2 dargestellt, die außer dem Getriebe die gleichen Elemente enthält wie die Rollenpresse 10 in Figur 1. Statt des Schubstangen- und Torsionsstangengetriebes ist in dieser Ausgestaltung vorgesehen, dass ein Scherengetriebe 50 die beiden Lagergehäuse miteinander verbindet. Durch das Scherengetriebe 50 wird eine gleiche Wirkung erzielt wie durch das Getriebe in Figur 1. Um die Wirkung des Getriebes auf eine gleichmäßige symmetrische Bewegung beider Walzen 1 1 und 12 zu verbessern, ist vorgesehen, dass die mittleren Gelenke des Scherengetriebes 50 in einem vertikalen Längsschlitz, der mit dem Maschinenrahmen verbunden ist, aufgenommen sind, damit diese Längsschlitze die radialen Kraftanteile, die durch Reibung bedingt sind, aufnehmen können.
Bezugszeichenliste
Rollenpresse 31 Schubstange Walze 32 Schubstange Walze 33 Winkelhebel Anpresssystem 34 Winkelhebel Anpresssystem 35 Verbindungsstange Walzespalt Welle Welle 36 Verbindungsstange Lagergehäuse 40 Torsionswelle Lagergehäuse 50 Scherengetriebe
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