Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Walzenpresse zum Brikettieren, Kompaktieren und/ oder Zerkleinern von Material, insbesondere zum Heißbrikettieren, mit zwei Presswalzen und einer Zuführvorrichtung, mit der das zu verarbeitende Material dem Walzenspalt zwischen den Walzen zugeführt wird, wobei die Zuführvor- richtung zumindest eine in einem Schneckengehäuse angeordnete und rotierend angetriebene Zuführschnecke aufweist, welche eine Schneckenwelle und ein daran befestigtes Schneckengewinde aufweist, wobei das Schneckengewinde von einer die Welle wendeiförmig umgebenden Schneckenwendel gebildet wird. Er kann sich bevorzugt um eine fortlaufende, alternativ jedoch auch um eine nicht fortlaufende bzw. unterbrochene Schneckenwendel handeln.

Solche Walzenpressen sind in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Sie dienen z. B. dem Brikettieren oder Kompaktieren von Material, z. B. für die Herstellung von heißbrikettiertem Eisen (Hot Briquetted Iron, HBI). Die Zuführ- Vorrichtung kann lediglich eine einzige Zuführschnecke, alternativ aber auch mehrere Zuführschnecken aufweisen. Die Schnecken dienen der Zuführung des zu verdichtenden oder zu zerkleinernden Materials in den Walzenspalt sowie gegebenenfalls der Erzeugung eines Vordruckes im Spalt. Dadurch wird der Einzug des Materials zwischen den Walzen unterstützt und der Ein- zugswinkel beeinflusst. Dieses ermöglicht gleichzeitig eine Steuerung oder Kontrolle des Drehmomentes der Walzen und damit letztlich des Energieeintrages in das Material sowie des Verdichtungsgrades. Der Zuführvorrichtung kommt im Zuge der Brikettierung und Kompaktierung aber auch im Zuge der Zerkleinerung folglich eine besondere Bedeutung zu. Verglichen mit einer reinen Schwer- kraftzuteilung, bei der es Drehzahlgrenzen gibt, durch welche der Durchsatz einer Maschine bestimmt bzw. beschränkt wird, lassen sich mit Hilfe von Schnecken solche Drehzahlgrenzen erheblich anheben, wodurch die Wirt-

schaftlichkeit der Walzenpresse deutlich verbessert wird. Aus der Praxis sind zylindrische Schnecken bekannt, welche der Materialzufuhr und der Erzeugung eines Vordruckes dienen. Alternativ werden auch nach unten konisch zulaufende Schnecken verwendet, bei welchen durch die Konizität bei einigen Mate- rialien eine Vorverdichtung erreicht wird. Solche Schnecken erfordern aufgrund des Verdichtungseffektes deutlich höhere Antriebsdrehmonnente als zylindrische Ausführungen.

Der grundsätzliche Aufbau einer Walzenpresse mit Schneckenzuführung wird z. B. in der DE 1 036 142 oder DE 197 31 975 C2 beschrieben.

Aus der WO 2008/0781916 A1 kennt man eine Walzenpresse für die Kom- paktierung von direkt reduziertem Eisen bzw. zur Herstellung von kompak- tiertem Eisen der eingangs beschriebenen Art. Der Schneckendurchmesser nimmt in Richtung zum Walzenspalt hin ab.

Die Zuführschnecken solcher Walzenpressen unterliegen einem Verschleiß, denn durch die Förderung von verschleißendem Material sowie die Reibung auf den Schneckenblättern sind die Schnecken selbst einem deutlichen Verschleiß ausgesetzt. Dieses gilt insbesondere für die Heißbrikettierung bzw. im Heißeinsatz bei der Brikettierung oder Kompaktierung von z. B. eisenhaltigem Aufgabematerial. - Hier setzt die Erfindung ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzenpresse zum Brikettieren, Kompaktieren und/oder Zerkleinern von Material, insbesondere für den Heißeinsatz, zu schaffen, bei welcher sich die Zuführschnecken durch eine höhere Lebensdauer auszeichnen. Damit sollen Wartungs- bzw. Reparaturkosten gesenkt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Walzenpresse der eingangs beschriebenen Art, dass das Schneckengewinde bzw. die Schneckenwendel in einem dem Walzenspalt zugeordneten unteren Endbereich eine größere Steigung aufweist, als in einem dem Walzenspalt ab- gewandeten (und folglich einem Schneckenantrieb zugewandten) oberen Bereich.

Die Erfindung geht dabei von der überraschenden Erkenntnis aus, dass sich durch eine vergrößerte Steigung im unteren Bereich der Schnecke und folglich durch einen vergrößerten Abstand der einzelnen Wendelabschnitte bzw. Schneckenblätter der Verschleiß der Schneckenwendel deutlich reduzieren lässt. Hintergrund ist die Tatsache, dass der Druckbereich der Schnecke gleichmäßiger über mehrere Blätter (bzw. Wendelabschnitte) verteilt wird. Durch den vergrößerten Blattabstand im unteren Bereich wird die dort geleistete Arbeit bzw. der Druck auf das untere Blatt teilweise auf die oberen Blätter verlagert. Dieses führt zu einer Reduzierung des Verschleißes in dem besonders beanspruchten unteren Bereich, indem der Verschleiß auf den gesamten Bereich der Schnecke "vergleichmäßigt" wird. In der Praxis wurde bei herkömmlichen Schnecken im Zuge der Heißbrikettie- rung und -kompaktierung beobachtet, dass der zunehmende Verschleiß mit einem Anstieg des erforderlichen Drehmomentes an den Schnecken einhergeht. Dabei werden in der Praxis die Schnecken derart geregelt, dass ein konstantes Drehmoment an den Brikettierwalzen eingehalten wird. Mit zu- nehmendem Verschleiß der Schnecken wird folglich ein immer höheres Drehmoment der Schnecken bzw. ein höherer Energieeintrag erforderlich, um ein konstantes Drehmoment der Walzen und damit auch eine gleichmäßige Produktqualität zu erreichen. Dieses hängt bei herkömmlichen Schnecken damit zusammen, dass die Schnecke mit zunehmendem Verschleiß spitz zu-

läuft, so dass aufgrund des verringerten Volumens zwischen den unteren Blättern eine Vorverdichtung des zu fördernden Materials erfolgt. Diesem Effekt, der dazu führen würde, dass eine höhere Energie bzw. ein höheres Drehmoment erforderlich wird, kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schnecke entgegengewirkt werden. Die erwähnten Verschleißeffekte, die zu einer verschlechterten Förderung und zu einer Erhöhung des erforderlichen Schneckendrehmomentes führen können, werden zu höheren Lebensdauern hin verschoben. Der in der Praxis beobachtete Drehmomentanstieg durch Vorverdichtung fällt deutlich geringer aus bzw. er tritt erst nach deutlich längeren Betriebszeiten auf, so dass die Standzeit der Schnecke und damit auch der Presse erhöht wird. Wartungskosten bzw. Reparaturkosten werden verringert, so dass die Anlage besonders wirtschaftlich betrieben werden kann.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steigung im unteren Endbereich um mehr als 5 %, vorzugsweise mehr als 10 % größer ist als die Steigung in dem oberen Bereich. Gegebenenfalls kann die Steigung auch um 15 % größer sein als im oberen Bereich. Dabei ist es zweckmäßig, wenn sich der Bereich mit vergrößerter Steigung über einen gewissen Schneckenabschnitt erstreckt, vorzugsweise über einen Drehwinkel von zumindest 180°, z. B. zumindest 360°. Der Übergang von kleiner zu großer Steigung kann stufenweise, bevorzugt jedoch kontinuierlich erfolgen.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung mit selbständiger Bedeutung wird vorgeschlagen, dass bei einer gattungsgemäßen Walzenpresse der ein- gangs beschriebenen Art die Schneckenwendel in einem dem Walzenspalt zugewandten unteren Endbereich zumindest bereichsweise eine größere Dicke bzw. Stärke aufweist als in einem dem Walzenspalt abgewandten oberen Bereich. Größere Dicke der Schneckenwendel meint eine größere Dicke der umlaufenden Wendel, so dass gleichsam verstärkte Schneckenblätter zur Ver-

fügung gestellt werden. Dabei kann es zweckmäßig sein, dass die Dicke der Schneckenwendel im unteren Endbereich um zumindest 20 %, vorzugsweise zumindest 40 % größer ist als in dem oberen Bereich. Die Schnecke kann folglich einen Bereich mit geringerer Schneckenwendeldicke und einem Bereich mit größerer Schneckenwendeldicke aufweisen. Die Dicke der Schneckenwendel kann sich jedoch auch vollständig oder über einen gewissen Abschnitt kontinuierlich bis zu einer bestimmten "Enddicke" erhöhen. Jedenfalls ist es zweckmäßig, wenn sich der Bereich der vergrößerten Dicke zumindest über einen Drehwinkelbereich von 360° erstreckt, so dass zumindest eine "volle Schneckenwendel" bzw. ein voller Wendelumlauf mit vergrößerter Dicke vorgesehen ist.

Auch bei diesem Aspekt geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass sich durch diese Ausgestaltung die Standzeit der Zuführschnecke erhöhen lässt. Denn die erfindungsgemäße Schnecke stellt in dem Bereich, in dem ein verstärkter Verschleiß beobachtet wird, nämlich im unteren Endbereich, verstärkte Blätter und damit mehr Material (für den Verschleiß) zur Verfügung. Dieser zweite Aspekt der Erfindung kann mit dem zuvor erläuterten ersten Aspekt der Erfindung (vergrößerte Steigung) kombiniert werden oder auch selbständig realisiert werden.

Die das Schneckengewinde bildende Schneckenwendel ist bevorzugt als (fortlaufende) Schneckenwendel fest mit der Schneckenwelle verbunden. Sie kann grundsätzlich separat gefertigt und z. B. mit der Schneckenwelle ver- schweißt werden. Bevorzugt ist die Schneckenwendel jedoch einstückig mit der Welle gefertigt. Sie kann z. B. durch spanabhebende Bearbeitung "aus dem Vollen" herausgearbeitet werden, z. B. aus dem Vollen gefräst werden. Alternative Fertigungsarten, insbesondere das Gießen, sind aber ebenfalls umfasst. Die beschriebene vergrößerte Dicke der unteren Schneckenblätter kann im

Zuge der Fertigung aus dem Vollen ebenfalls berücksichtigt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, diese vergrößerte Dicke durch eine entsprechende Beschichtung zu realisieren, z. B. durch Auftragsschweißen oder gegebenenfalls auch durch Aufspritzen bzw. Aufsintern.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Zuführvorrichtung einer solchen Walzenpresse lediglich eine Zuführschnecke aufweist, die z. B. vertikal orientiert sein kann. Alternativ kann die Zuführvorrichtung aber zwei oder mehr Schnecken aufweisen, die z. B. entlang des Walzenspaltes hintereinander an- geordnet sind und gegebenenfalls auch schräg zur Vertikalen orientiert sein können.

Bevorzugt wird eine Walzenpresse für eine Heißbearbeitung, z. B. für das Heißbrikettieren oder Heißkompaktieren unter Schutz gestellt, besonders bevor- zugt für das Heißbrikettieren bzw. Heißkompaktieren von eisenhaltigem Aufgabematerial, z. B. direkt reduziertem Eisen.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Zuführschnecke für eine Walzenpresse der beschriebenen Art. Die beschriebene Zuführschnecke wird folglich auch selbständig unter Schutz gestellt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer Walzenpresse,

Fig. 2 schematisch eine Zuführschnecke nach dem Stand der Technik,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Zuführschnecke in einer ersten Ausfüh- rungsform und

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Zuführschnecke in einer zweiten Ausfüh- rungsform.

In Fig. 1 ist vereinfacht und lediglich ausschnittsweise eine Walzenpresse für die Verarbeitung von körnigem Material, z. B. für die Brikettierung oder Kom- paktierung dargestellt. Die Walzenpresse weist zwei Presswalzen 1 auf, die gegenläufig rotierend angetrieben sind. Die Presswalzen 1 sind in der Regel mit nicht dargestellten Presswerkzeugen und/oder einer Verschleißschicht ausgerüstet. Im Falle der Brikettierung oder Kompaktierung sind in der Regel Brikettier- oder Kompaktierwerkzeuge mit entsprechenden Formmulden oder dergleichen vorgesehen. Ferner weist die Walzenpresse eine Zuführvorrichtung 2 auf, mit der das zu verarbeitende Material dem lediglich angedeuteten Walzenspalt 3 zugeführt wird. Erfindungsgemäß weist die Zuführvorrichtung 2 eine Zuführschnecke 4 auf, welche in einem Schneckengehäuse 5 angeordnet ist. Die Zuführschnecke 4 ist rotierend angetrieben, das heißt sie ist mit einem nicht dargestellten Antrieb versehen. Die Zuführschnecke 4 weist eine Schneckenwelle 6 einerseits und ein daran endseitig befestigtes Schneckengewinde andererseits auf. Das Schneckengewinde wird von einer die Schneckenwelle 6 wendeiförmig und fortlaufend umgebenden Schneckenwendel 7 gebildet. Fig. 2 zeigt schematisch vereinfacht und ausschnittsweise eine Zuführschnecke 4 nach dem Stand der Technik, die zylindrisch ausgebildet ist. Die Schneckenwelle 6 weist in dem Bereich des Schneckengewindes einen konstanten Durchmesser d auf. Außerdem weist die Schneckenwendel 7 einen konstanten Durchmesser D auf. Die im Stand der Technik bekannte Zuführschnecke 4

weist darüber hinaus eine über die gesamte Länge konstante Steigung P1 auf. Außerdem weist die Schneckenwendel 7 über den gesamten Bereich eine konstante Dicke bzw. Stärke S1 auf. Demgegenüber zeigt Fig. 3 eine erfindungsgemäße Zuführschnecke in einer ersten Ausführungsform. Das Schneckengewinde bzw. die Schneckenwendel 7 weist in einem dem Walzenspalt 3 zugewandten unteren Endbereich 7a eine größere Steigung P2 auf, als in einem dem Walzenspalt 3 abgewandten und folglich einem nicht dargestellten Schneckenantrieb zugewandten oberen Bereich 7b. Es ist erkennbar, dass die Steigung P2 im unteren Endbereich 7a größer ist als die Steigung P1 im oberen Bereich 7b. Im Übergangsbereich zwischen dem oberen Bereich und dem unteren Bereich ergibt sich eine mittlere Steigung P'. Durch diese Schneckengeometrie lässt sich der Verschleiß in der beschriebenen Weise verringern und damit die Standzeit der Schnecke 4 erhöhen.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform, die ebenfalls zu einer höheren Standzeit der Schnecke 4 führt. Es ist erkennbar, dass die Steigung P1 bei dieser Ausführungsform über den gesamten Bereich der Schneckenwendel 7 konstant ist. Die Schneckenwendel 7 weist jedoch in dem unteren Endbereich 7a eine größere Dicke bzw. Stärke auf als in dem oberen Bereich. So ist erkennbar, dass die Dicke S2 der Schneckenwendel 7 im unteren Bereich größer als die Dicke S1 im oberen Bereich ist. Zwischen diesen Bereichen kann ein Übergangsbereich mit kontinuierlich steigender Dicke realisiert sein. Bei dieser Ausführungsform ist die Steigung P1 konstant. Die beiden Ausführungsformen nach Fig. 3 und Fig. 4 lassen sich aber auch kombinieren, so dass dann sowohl mit "variabler Steigung" als auch mit "variabler Dicke" bzw. Stärke der

Die Dicke der Schneckenwendel 7 bzw. der Schneckenblätter meint im Rahmen der Erfindung deren Stärke und folglich die Stärke in einer Richtung parallel zur Wellenachse. Demgegenüber meint der Durchmesser der Schneckenwendel den Durchmesser in einer radialen Erstreckung senkrecht zur Wellenachse.