Walzenpresse

Beschreibung

Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Walzenpresse, insbesondere Zement- oder Grundstoffwalzenpresse, umfassend zwei nebeneinander angeordnete, achsparallel ausgerichtete Walzen, wobei jede Walze durch mindestens eine Wälzlageranordnung gegenüber mindestens einem Gehäuseelement drehbar gelagert ist.

Stand der Technik

Derartige Walzenpressen werden z.B. in sogenannten Gutbett-Walzen- mühlen für die Zerkleinerung mineralischer Rohstoffe eingesetzt. Dabei sind die beiden Walzen - auch Mahlwalzen genannt - waagrecht nebeneinander angeordnet, d.h. beide Walzenachsen liegen in einer waagrechten Ebene. Die Walzen werden in der waagrechten Ebene nun derart positioniert, dass sich zwischen ihren äußeren Mantelflächen (Walzenmantel) ein Walzenspalt ergibt. Über dem Walzenspalt befindet sich das zu zerkleinernde Material, das schwerkraftbedingt in den Spalt gedrückt wird. Indem die beiden Walzen nun in entsprechender Richtung gegenläufig zueinander angetrieben werden, wird das zu zerkleinernde Material schwerkraftbedingt sowie durch Reibung in den Walzenspalt gezogen und zerquetscht. Die beiden Walzen wer- den bei diesem Prozess durch sehr hohe, radial auf jede Walze wirkende Kräfte in Richtung des Walzenspaltes gedrückt. Diese hohen Radialkräfte verursachen eine Durchbiegung der Walzen. So wird jede Walze an ihren beiden axialen Enden, also dort wo die Walzen gegenüber einem Gehäuseelement drehbar gelagert sind, in Richtung des Walzenspaltes gedrückt und im Bereich des Walzenspaltes, also im axial mittigen Bereich, durch das zu zerkleinernde Material von dem Walzenspalt weggedrückt. Die Durchbiegung der Walzen erschwert die Lagerung dieser gegenüber dem Gehäuseelement.

Beispielsweise stößt die Lagerung der Walzen alleine durch Zylinderrollen- lager bald an ihre Grenzen, da Zylinderrollenlager nur sehr bedingt Schiefstellungen und Durchbiegungen einer Welle vertragen. Des Weiteren können Fluchtungsfehler der Gehäuse im Zylinderrollenlager nicht kompensiert werden. Insbesondere reduziert sich im Falle einer Durchbiegung der zu lagernden Welle die Lebensdauer der Zylinderrollenlagerung spürbar. Wal- zenpressen mit Zylinderrollenlagern können somit keinen hohen Radialkräften ausgesetzt werden.

Aus der DE 41 10 205 A1 ist eine Walzenpresse bekannt, umfassend zwei durch einen Walzenspalt beabstandete Walzen, die in Richtung des Wal- zenspaltes gedrückt werden. Um eine drehbare Lagerung einer Walze zu ermöglichen, die unempfindlich gegenüber der im Betrieb auftretenden Durchbiegung der Walze ist, setzt die DE 41 10 205 A1 ein Wälzlager in Form eines Pendelrollenlagers ein. Zwar kann ein Pendelrollenlager eine Schiefstellung der zu lagernden Welle in gewissen Grenzen tolerieren. Von Nachteil bei der Lagerung der DE 41 10 205 A1 ist jedoch, dass die Lagerung durch ein Pendelrollenlager radial einen relativ großen Bauraum einnimmt.

Ein Axial-Gelenklager dient in erster Linie zur Aufnahme einer Axiallast. Axi- al-Gelenklager haben hierfür kugelige Gleitflächen, typischerweise an einer Gehäusescheibe und einer Wellenscheibe. Die Projektion dieser Gleitflächen auf eine senkrecht zur Lagerachse des Axial-Gelenklagers stehenden Ebene ergibt eine größere Fläche als die Projektion der Gleitflächen auf eine die Lagerachse umfassende Ebene; somit können entsprechend höhere Axialkräfte als Radialkräfte übertragen werden.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzenpresse der eingangs genannten Art bereitzustellen, die einerseits eine hohe Belastung durch Querkräfte zulässt, ohne dabei eine Verringerung der Lebensdauer der Lagerung in Kauf nehmen zu müssen, und deren Lagerung andererseits einfach und kostengünstig ist und einen möglichst geringen radialen Baurraum einnimmt.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch eine Walzenpresse gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Demzufolge ist eine gattungsgemäße Walzenpresse ge- kennzeichnet durch eine Abstützung des mindestens einen Gehäuseelements gegenüber einer Anschlusskonstruktion durch ein erstes Axial- Gelenklager zum Aufnehmen von auf die Walze wirkende Radialkräfte.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, die bei den gattungsgemäßen Wal- zenpressen auftretende Walzendurchbiegung und die daraus resultierende Schiefstellung zwischen Walze und Gehäuseelement im Bereich der Wälzlageranordnung nicht durch die Wälzlagerung selbst aufzunehmen. Vielmehr soll diese Schiefstellung komplett durch ein Axial-Gelenklager kompensiert werden. Dies führt dazu, dass die Wälzlageranordnung von Schiefstellungen befreit wird und lediglich für eine Übertragung von Radial- und gegebenenfalls Axialkräften ausgelegt werden muss. An die Wälzlageranordnung werden somit geringere Anforderungen gestellt, so dass einfachere, kosten- günstigere und insbesondere einen geringeren Bauraum benötigende Wälzlageranordnungen eingesetzt werden können.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß einer Ausführungsform ist jede Walze durch zwei Wälzlageranordnungen gegenüber zwei separaten Gehäuseelementen drehbar gelagert. Die beiden Wälzlageranordnungen sind dabei an axialen Endbereichen der Walzen angeordnet, typischerweise weisen die Walzen hierfür im Durchmesser reduzierte Lagerzapfen auf. Vorzugsweise weist dabei jedes Gehäuseelement eine Abstützung gegenüber einer Anschlusskonstruktion durch ein erstes Axial-Gelenklager zum Aufnehmen von auf die Walze wirkende Radialkräfte auf. Insgesamt weist die Walzenpresse somit vier Wälzlageran- Ordnungen und vier erste Axial-Gelenklager auf. Denkbar ist, dass sich die beiden Axial-Gelenklager einer Walze gegenüber einer gemeinsamen Anschlusskonstruktion über zwei separate Gehäuseelemente abstützen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Axial-Gelenklager waagrecht angeordnet, um waagrecht auf die Walze wirkende Radialkräfte aufzunehmen. Die Lagerachse des Axial-Gelenklagers verläuft also innerhalb einer waagrechten Ebene. Insbesondere ist die Lagerachse des ersten Axial-Gelenklagers dabei in einer die Walzenachsen umfassenden waagrechten Ebene angeordnet. Vorzugsweise verläuft die Lagerachse des ers- ten Axial-Gelenklagers senkrecht zur Walzenachse. Durch diese Anordnung des ersten Axial-Gelenklagers können insbesondere die durch den Betrieb entstehenden, auf die Walzen wirkenden Radialkräfte (ausgehend von dem Walzenspalt) aufgenommen werden, d.h. die sogenannten Betriebskräfte. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Axial-Gelenklager unter einem Winkel zu einer waagrechten Ebene angeordnet, um auf die Walze in dem Winkel zur waagrechten Ebene wirkende Radialkräfte aufzuneh- men. Die Lagerachse des Axial-Gelenklagers verläuft also unter einem Winkel zu einer waagrechten Ebene und vorzugsweise wiederum dabei senkrecht zur Walzenachse. Das Axial-Gelenklager kann somit so angeordnet werden, dass es entlang seiner Axialrichtung die kombinierten Betriebskräfte und Gewichtskräfte der Walze aufnimmt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Abstützung des mindestens einen Gehäuseelements gegenüber der Anschlusskonstruktion ein zweites Axial-Gelenklager zum Aufnehmen von auf die Walze wirkende Ra- dialkräfte, wobei eine Lagerachse des ersten Axial-Gelenklagers und eine Lagerachse des zweiten Axial-Gelenklagers einen Winkel einschließen. Die beiden Axial-Gelenklager können somit derart positioniert werden, dass die jeweiligen Lagerachsen in Richtungen von auf die Walzen wirkende Radialkräfte liegen. Insbesondere ist gemäß einer weiteren Ausführungsform das erste Axial-Gelenklager waagrecht angeordnet ist und das zweite Axial- Gelenklager senkrecht angeordnet. Das erste Axial-Gelenklager dient somit im Wesentlichen dazu die Betriebskräfte aufzunehmen, während das zweite Axial Gelenklager im Wesentlichen die Gewichtskräfte der Walze im Stillstand aufnimmt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, wirkt das erste Axial-Gelenklager und/oder das zweite Axial-Gelenklager mit einer zur jeweiligen Lagerachse senkrecht stehenden, ebenen Gleitfläche zusammen. Weiter vorzugsweise wirkt das waagrecht angeordnete, zweite Axial- Gelenklager mit einer waagrechten Gleitfläche zusammen. Die waagrechte Gleitfläche wird z.B. durch eine entsprechende Beschichtung einer Außen- fläche des Axial-Gelenklagers oder durch eine waagrechte Gleitschiene gebildet, auf der das Axial-Gelenklager sitzt. Die waagrechte Gleitfläche gewährleistet, dass bei waagrechter Anordnung des zweiten Axial- Gelenklagers die waagrechten Betriebskräfte nur durch das erste Axial- Gelenklager aufgenommen werden. Weiterhin ist die komplette Walze auf der waagrechten Gleitfläche verschiebbar, z.B. für Montage- oder Demontagezwecke. Denkbar ist, das erste und das zweite Axial-Gelenklager (ohne waagrechte Gleitfläche) identisch auszubilden, d.h. insbesondere eine iden- tische Gehäusescheibe und eine identische Wellenscheibe zu verwenden. Möglich ist aber auch, unterschiedlich ausgebildete Axial-Gelenklager zu verwenden. So kann beispielsweise das zweite Axial-Gelenklager bei einer senkrechten Anordnung kleiner ausgeführt sein als das waagrecht angeord- nete erste Axial-Gelenklager, da gewöhnlich die Gewichtskräfte einer Walze weitaus geringer sind, als die auf die Walze einwirkenden Betriebskräfte.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Wälzlageranordnung eine mehrreihige Zylinderrollenlageranordnung und/oder eine mehrreihige Kegelrol- lenlageranordnung. Diese Wälzlagertypen können die notwendigen Radialkräfte und gegebenenfalls auch Axialkräfte aufnehmen, bauen jedoch insbesondere radial sehr klein. Durch Erhöhung der Anzahl der Lagerreihen kann außerdem die Tragfähigkeit der Wälzlageranordnung erhöht werden, ohne einen größeren radialen Bauraum zu benötigen. Möglich sind selbstver- ständliche auch Wälzlageranordnungen mit mehreren Lagerreihen unterschiedlicher Wälzlagertypen.

Gemäß einer Ausführungsform weist ein Axial-Gelenklager ein erstes Bauteil mit einer konvexen Kontaktfläche und ein zweites Bauteil mit einer zur kon- vexen Kontaktfläche abgestimmten konkaven Kontaktfläche auf. Typischerweise handelt es sich bei derartigen Axial-Gelenklagern um Standardlager, die mit dem Gehäuseelement einerseits und der Anschlusskonstruktion andererseits z.B. über entsprechende Aufnahmen zusammenwirken. Denkbar ist aber auch, dass durch das Gehäuseelement und/oder die Anschlusskon- struktion eine Gehäusescheibe oder eine Wellenscheibe direkt ausgebildet wird. Das erste und/oder zweite Bauteil wird somit durch das Gehäuseelement und/oder die Anschlusskonstruktion einstückig ausgebildet. Zwischen den beiden Kontaktflächen befindet sich vorzugsweise eine reibungs- und/oder verschleißmindernde Beschichtung, z.B. aus Kunststoff. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine gattungsgemäße Walzenpresse, ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Walzenpresse, einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Walzenpresse, ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Walzenpresse, ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Walzenpresse, und ein Axial-Gelenklager zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Walzenpresse.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt eine gattungsgemäße Walzenpresse 1 , umfassend zwei Wal- zen 2, 3, die mittels nicht näher dargestellten Wälzlagerungen in Gehäuseelementen 4, 5 drehbar gelagert sind. Beide Walzen 2, 3 besitzen den gleichen Außendurchmesser. Die Walzen 2, 3 sind nebeneinander und achsparallel angeordnet, d.h. Walzenachsen 6, 7 beider Walzen 2, 3 befinden sich in einer gemeinsamen, waagrecht angeordneten Ebene 8. Während ein Gehäuseelement 4 fest mit einer Anschlusskonstruktion 9 verbunden ist, ist das andere Gehäuseelement 5 gegenüber einer weiteren Anschlusskonstruktion 10 beweglich angeordnet. Dadurch lässt sich der Walzenspalt 13 zwischen den Außenmantelflächen 1 1 , 12 der Walzen 2, 3 einstellen.

Das zu zerkleinernde Material 14 wird dem Walzenspalt 13 von oben zugeführt, d.h. es wird dem Walzenspalt 13 schwerkraftbedingt zugeführt. Es handelt sich somit um eine Walzenpresse 1 einer Gutbett-Walzenmühle. Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Walzenpresse in einer Draufsicht.

Jede der beiden Walzen 2, 3 ist durch je zwei Wälzlageranordnungen 15 innerhalb von Gehäuseelementen 4, 5, 19, 20 drehbar gelagert. Als Wälzla- ger sind jeweils pro Wälzlageranordnung 15 vierreihige Zylinderrollenlager eingesetzt, die auf Lagerzapfen 21 axial außerhalb des Walzenspaltes 13 sitzen. Jedes Gehäuseelement 4, 5, 19, 20 weist eine Bohrung auf, innerhalb der das Wälzlager angeordnet ist. Die separat ausgebildeten Gehäuseelemente 4, 5, 19, 20 sind gegenüber Anschlusskonstruktionen 9, 10 durch erste Axial-Gelenklager 22 abgestützt. Die ersten Axial-Gelenklager 22 sind waagrecht angeordnet, d.h. die Lagerachsen 23 der ersten Axial-Gelenklager 22 liegen in einer die Walzenachsen 6, 7 umfassenden Ebene. Die ersten Axial-Gelenklager 22 können somit betriebsbedingte Radialkräfte 28, die im Walzenspalt 13 angreifen und die Walzen 2, 3 auseinanderdrücken, entlang ihrer Lagerachsen 23 aufnehmen. Gegenüber dem aus der DE 41 10 205 A1 bekannten Stand der Technik, wonach die Wälzlageranordnung (dort Pendelrollenlager) fest mit einem Gehäuseelement verbunden ist, wird erfindungsgemäß das die Wälzlageranordnung 15 aufnehmende Gehäuseelement 4, 5, 19, 20 gegenüber einer weiteren Anschlusskonstruktion 9, 10 durch ein erstes Axial- Gelenklager 22 beweglich gelagert.

Figur 3 zeigt einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Walzenpresse.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht die Wälzlageranordnung 15 aus einem nur Radialkräfte aufnehmendem vierreihigen Zylinderrollenlager sowie einem Radial- und Axialkräfte aufnehmenden Kugellager.

Das erste Axial-Gelenklager 22 besteht aus einer Gehäusescheibe 16 und einer Wellenscheibe 17. Wie im ersten Ausführungsbeispiel befindet sich das erste Axial-Gelenklager 22 axial auf Höhe der Wälzlageranordnung 15. Insbesondere befindet sich das erste Axial-Gelenklager 22 axial in der Mitte der nur Radialkräfte aufnehmenden Wälzlager.

Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Walzenpresse.

Dargestellt ist eine Walzenpresse 1 deren zwei Walzen 2, 3 durch je zwei Lagerstellen gegenüber Anschlusskonstruktionen 9, 10 gelagert sind. Jede Lagerstelle umfasst ein nicht dargestelltes Wälzlager sowie zwei Axial- Gelenklager, nämlich ein erstes Axial-Gelenklager 22 und ein zweites Axial- Gelenklager 26. Das erste Axial-Gelenklager 22 ist waagrecht angeordnet, d.h. es eignet sich insbesondere zur Aufnahme von waagrechten Radialkräften, z.B. Betriebskräften auf die Walzen. Das zweite Axial-Gelenklager 26 ist senkrecht angeordnet, d.h. es eignet sich zur Aufnahme von Gewichtskräften der Walzen 2, 3.

Wie auch bei den vorherigen Ausführungsbeispielen werden die Gehäuse- elemente 4, 5 nur über die Axial-Gelenklager 22, 26 gegenüber den Anschlusskonstruktionen 9, 10 abgestützt.

Die zweiten Axial-Gelenklager 26 wirken mit waagrechten Gleitflächen 29 zusammen, die waagrecht ausgerichtet sind.

Figur 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Walzenpresse.

Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Figur 4 werden die Gehäuse- elemente 4, 5 nur über erste Axial-Gelenklager 22 gegenüber den Anschlusskonstruktionen 9, 10 abgestützt. Diese ersten Axial-Gelenklager 22 sind unter einem Winkel alpha (a) zu einer waagrechten Ebene 8 angeordnet, um auf die Walzen 2, 3 in dem Winkel alpha (a) zur waagrechten Ebene 8 wirkende Radialkräfte aufzunehmen. Die ersten Axial-Gelenklager 22 können somit Betriebskräfte und Gewichtskräfte aufnehmen.

Figur 6a zeigt ein Axial-Gelenklager wie es in einer erfindungsgemäßen Walzenpresse eingesetzt werden kann. Das Axial-Gelenklager umfasst eine Gehäusescheibe 16 sowie eine Wellenscheibe 17 mit jeweils sphärischen Kontaktflächen 24, 25. Die Gehäusescheibe 16 umfasst eine konkave Kontaktfläche 24 während die Wellenscheibe eine korrespondierende konvexe Kontaktfläche 25 umfasst. Das Axial-Gelenklager gemäß Figur 6b umfasst zusätzlich noch eine Gleitfläche 29. Die Gleitfläche 29 ist eben ausgebildet, d.h. es handelt sich um eine plane Fläche. Hierdurch kann erreicht werden, dass nur ein Axial- Gelenklager die Betriebskräfte aufninnnnt (z.B. ein erstes Axial-Gelenklager gemäß Figur 6a), während das andere Axial-Gelenklager vorwiegend die Gewichtskräfte aufnimmt (z.B. ein zweites Axial-Gelenklager gemäß Figur 6b).

Bezugszeichenliste

1 Walzenpresse

2 Walze

3 Walze

4 Gehäuseelement

5 Gehäuseelement

6 Walzenachse

7 Walzenachse

8 Ebene

9 Anschlusskonstruktion

10 Anschlusskonstruktion

1 1 Außenmantelfläche

12 Außenmantelfläche

13 Walzenspalt

14 Material

15 Wälzlageranordnung

16 Gehäusescheibe

17 Wellenscheibe

19 Gehäuseelement

20 Gehäuseelement

21 Lagerzapfen

22 erstes Axial-Gelenklager

23 Lagerachse

24 Kontaktfläche

25 Kontaktfläche

26 zweites Axial-Gelenklager

27 Lagerachse

28 Radialkräfte

29 Gleitfläche