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Title:
METHOD FOR PRODUCING HOLLOW GRINDING BODIES AND GRINDING BODIES SO PRODUCED
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/085097
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing hollow grinding bodies (9) for comminuting material to be ground, whereby a casting mold (1) having a cavity (2) is used. The method comprises the steps of arranging a core (4) in said cavity (2) by means of retaining elements (6) so that a shell-type intermediate space (5) is produced. According to the invention, at least in the area of the intermediate space (5) a metallic material is used as a covering (71, 72, 73) for the retaining elements (6) and fuses with the casting material. The invention also relates to a corresponding grinding body having fused-in coverings which improve the rolling behavior of the grinding body produced according to the invention as only small openings are required to remove the retaining elements. Since the fusing of the metal covering into the edge area of the openings has the effect of a composite casting, even brittle materials do not suffer from chipping.

Inventors:
THIEL JENS-PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/002462
Publication Date:
October 07, 2004
Filing Date:
March 10, 2004
Export Citation:
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Assignee:
PETERS CLAUDIUS TECH GMBH (DE)
THIEL JENS-PETER (DE)
International Classes:
B02C17/20; B22D25/02; (IPC1-7): B22D25/02; B02C17/20
Foreign References:
US3254849A1966-06-07
EP0894533A11999-02-03
Attorney, Agent or Firm:
Glawe, Delfs Moll (Hamburg, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von hohlen Mahlkörpern (9) für die Zerkleinerung von Mahlgütern, umfassend eine Gußform (1) mit einem Hohlraum (2), Anordnen eines Gußkerns (4) in dem Hohlraum (2), so daß ein schalenartiger Zwischenraum (5) für Gußmaterial entsteht, Einbringen von Halteelementen (6) zum Halten des Guß kerns (4), Aufbringen einer Umhüllung (71,72, 73) auf die Halte elemente (6), Gießen des Gußmaterials in den Zwischenraum (5), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Bereich des Zwischenraums (5) für die Um hüllung (71,72, 73) ein metallisches Material verwen det wird, das mit dem Gußmaterial verschmilzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der metallischen Umhüllung (71,72, 73) ortsabhängig variiert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die metallische Umhüllung (71,72, 73) über eine solche Länge aufgebracht wird, daß ein in den Bereich des Gußkerns (4) und/oder der Gußform (1) ragender Überstand entsteht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstand zwischen einem und zwei Drittel des Durchmessers der Halteelemente (6) beträgt.
5. Verfahren nach einem vorgehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß unter der metallischen Umhüllung (71, 72,73) eine isolierende Zwischenschicht (8) erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Zwischenschicht eine Luftschicht ver wendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß als metallisches Material Baustahl oder Kesselblech verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß kugelförmige Mahlkörper her gestellt werden.
9. Mahlkörper zum Zerkleinern von Mahlgütern, der als Hohlkörper ausgeführt ist und in seiner Schale Öffnun gen (11) für Halteelemente (6) zum Halten eines Guß kerns (4) aufweist, wobei Umhüllungen (71,72, 73) der Halteelemente (6) die Öffnungen (10) umrandend einge schmolzen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeschmolzenen Umhüllungen (10) aus metallischem Material bestehen.
10. Mahlkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Umhüllung (71, 72, 73) ortsabhängig ist.
11. Mahlkörper nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen der Umhüllung (71,72, 73) und der Halteelemente (6) eine Zwischenschicht (8) angeord net ist.
12. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als metallisches Material Baustahl oder Kesselblech verwendet wird.
13. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er als Mahlkugel (9) ausgeführt ist.
Description:
Verfahren zur Herstellung von hohlen Mahlkörpern und dermaßen hergestellter Mahlkörper Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hohlen Mahlkörpern für die Zerkleinerung von Mahlgütern um- fassend eine Gußform mit einem Hohlraum, Anordnen eines Gußkerns in dem Hohlraum, so daß ein schalenartiger Zwi- schenraum für Gußmaterial entsteht, Einbringen von Halte- elementen für den Kern, Aufbringen einer Umhüllung auf die Halteelemente und Gießen des Gußmaterials in den Zwischen- raum.

Es ist bekannt, zum Mahlen von Zementklinker, Zementrohma- terial, Kohle und ähnlichem Mahlgut Mahlkörper zu verwen- den, die hohl ausgeführt sind. Die hohle Ausführung der Mahlkörper bringt den Vorteil erheblicher Gewichtsersparnis gegenüber massiven Mahlkörpern mit sich. Ein Nachteil be- steht darin, daß bei Hohlkörpern aufgrund der begrenzten Dicke der Schale Verschleiß ein größeres Problem als bei massiven Mahlkörpern ist. Damit es nicht zu unnötig hohem Verschleiß kommt, müssen die Mahlkörper also so hergestellt werden, daß sie möglichst verschleißarm sind. Ein aus of- fenkundiger Vorbenutzung bekanntes Herstellungsverfahren für solche hohlen Mahlkörper ist Verbundguß. Zum Gießen wird eine Gußform verwendet, die einen inneren Hohlraum aufweist, in dem ein Gußkern so angeordnet ist, daß ein Zwischenraum verbleibt. In diesen Zwischenraum wird Gußma-

terial gegossen, so daß nach dem Erstarren ein schalenarti- ger Körper entsteht. Hierbei besteht nun die Schwierigkeit, daß der Gußkern in dem inneren Hohlraum der Gußform fixiert werden muß. Ferner müssen aus dem Gußkern austretende Gase abgeführt werden. Es ist bekannt, zu diesem Zweck den Kern mittels eines aus Stahlrohren bestehenden Kernverbaus zu halten. Die Stahlrohre sind hohl ausgeführt, so daß durch sie Gase aus dem Kern abgeführt werden können. Um uner- wünschte Interaktionen zwischen dem Kernverbau und dem Guß- material zu verhindern, sind aus offenkundiger Vorbenutzung folgende Verfahren zum Schutz des Kernverbaus bekannt : Bei einem ersten Verfahren wird der Kernverbau mit kerami- schen Material umhüllt. Um den Kernverbau aus dem Mahlkör- per nach dem Erstarren des Gusses entfernen zu können, wer- den mehrere Löcher in der Schale des Mahlkörpers erzeugt.

Durch diese wird der Kernverbau mitsamt seiner keramischen Umhüllung entfernt. Die so entstandenen Löcher weisen einen verhältnismäßig großen Durchmesser auf. Im Mahlbetrieb be- hindern die Kanten dieser Löcher das Abrollen des Mahlkör- pers. Es kommt zum sogenannten Kantentragen. Dies führt zu erhöhten Belastungen für den Mahlkörper, so daß er an die- sen Stellen erhöhtem Verschleiß unterliegt. Insbesondere bei aus sprödem Material bestehenden Mahlkörpern kommt es leicht zu Abplatzungen in diesem Bereich, die schließlich zu einem Versagen des Mahlkörpers führen können.

Bei einem zweiten Verfahren werden die Rohre des Kerner- baus in dem Bereich des Zwischenraums nicht keramisch um- hüllt, sondern bleiben ungeschützt. Beim Gußvorgang sind sie dem Gußmaterial unmittelbar ausgesetzt. Das hat zur Folge, daß es während des Gießvorgangs mindestens teilweise

zum Verschmelzen des Gußmaterials mit der Oberfläche der Rohre des Kernverbaus kommt. Der Kernverbau wird daher nach dem Erstarren des Gußmaterials nicht entfernt. Sie verblei- ben in dem Mahlkörper. Zwar kommt es dann beim Betrieb auch zum Kantentragen, jedoch kommt es aufgrund der wie beim Verbundguß verschmolzenen Kernrohren nicht mehr zu Abplat- zungen in diesem Bereich. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß der Kernverbau aufgrund der eingeschmolzenen Kern- rohre nicht mehr entfernt werden kann und verloren ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und einen damit hergestellten Mahl- körper bereitzustellen, mit dem die oben genannten Nachtei- le vermindert oder vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Lösung liegt in den Merkmalen der un- abhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß ist bei einem Verfahren zur Herstellung von hohlen Mahlkörper für die Zerkleinerung von Mahlgütern um- fassend eine Gußform mit einem Hohlraum, Anordnen eines Gußkerns in dem Hohlraum, so daß ein schalenartiger Zwi- schenraum für Gußmaterial entsteht, Einbringen von Halte- elementen zum Halten des Kerns, Aufbringen einer Umhüllung auf die Halteelemente und Gießen des Gußmaterials in den Zwischenraum vorgesehen, daß zumindest im Bereich des Zwi- schenraums für die Umhüllung ein metallisches Material ver- wendet wird, das mit dem Gußmaterial verschmilzt.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, daß die Halteelemen- te für den Gußkern (meist sind dies Rohre) mit einer schüt-

zenden Umhüllung versehen werden, die aus einem metalli- schem Material besteht, so daß sie mit dem Gußmaterial ver- schmelzen kann. Die Halteelemente selbst hingegen können, da sie durch die schützende Umhüllung vor einem Einschmel- zen geschützt sind, entfernt werden. Dadurch wird zweierlei erreicht. Zum einen sind die durch das Entfernen der Halte- elemente entstehenden Löcher verhältnismäßig klein, da nur die Halteelemente selbst und nicht auch noch deren Umhül- lung entfernt zu werden braucht. Bereits durch die geringe- re Größe der Löcher verringern sich die negativen Wirkungen des Kantentragens. Zusätzlich entsteht durch das Verschmel- zen der schützenden Umhüllung aus metallischem Material ein guter Übergang im Bereich der Löcher, so daß es auch bei besonders spröden Materialien nicht zu Abplatzungen kommt.

Im Ergebnis erhält man so ein besonders gutes Tragverhalten der Mahlkörper und damit einen niedrigen Verschleiß bei ru- higem Lauf. Durch Verwenden von metallischem Material für die Umhüllung können somit auf überraschend einfache Weise die Vorteile einer schützenden Umhüllung hinsichtlich Ent- fernbarkeit der Halteelemente mit denjenigen eines Ver- zichts auf die Umhüllung und dadurch bedingten verbundgu- ßartigem Einschmelzen verknüpft werden.

Es hat sich gezeigt, daß eine besonders gute Schutzwirkung einerseits und ein besonders gutes Schmelzverhalten ande- rerseits dadurch erzielt werden kann, daß die Stärke der metallischen Umhüllung ortsabhängig variiert wird. Dadurch kann eine Anpassung an ortsabhängig unterschiedliche Para- meter des Erstarrungs-und Abkühlprozesses durchgeführt werden. Auf diese Weise kann eine besonders gute, weitge- hend fehlerfreie Verschmelzung der Umhüllung mit dem Gußma- terial erreicht werden.

Es ist zweckmäßig, die metallische Umhüllung über eine sol- che Länge aufzubringen, daß sie einen in den Bereich des Gußkerns und/oder der Gußform ragenden Überstand aufweist.

Indem die Umhüllung aus metallischem Material nicht nur auf den Bereich des Zwischenraums, d. h. der späteren Ver- schmelzzone mit dem Gußmaterial, beschränkt wird, wird er- reicht, daß gerade in dem besonders kritischen Oberflächen- bereich ein gutes Schmelzergebnis erzielt wird. Die Fehler- freiheit des Verschmelzens nimmt zu, so daß sich das Ver- schleißverhalten des Mahlkörpers weiter verbessert. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn der Überstand zwi- schen einem und zwei Drittel des Durchmessers der Halteele- mente beträgt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vor dem Aufbringen der metallischen Umhüllung eine isolierende Zwischenschicht erzeugt. Mit einer solchen Zwischenisolie- rung wird eine bessere thermische Trennung zwischen der me- tallischen Umhüllung und dem Halteelement selbst erreicht.

Dadurch wird es vereinfacht, das erfindungsgemäße Verfahren so zu führen, daß die metallische Umhüllung fehlerfrei mit dem Gußmaterial verschmilzt und daß andererseits das Halte- element möglichst leicht entfernt werden kann. Darüber hin- aus hat die isolierende Zwischenschicht den Vorteil, daß die beim Gießvorgang auftretenden erheblichen Temperatur- wechsel nur in geringerem Umfang auf die Halteelemente ein- wirken, so daß der Gefahr entgegengewirkt wird, daß durch thermisch bedingte Längenänderungen der Halteelemente Span- nungen in das erstarrende Gußmaterial eingeleitet werden.

Dadurch verbessert sich die Formtreue des mit dem erfin- dungsgemäßen Verfahren hergestellten Mahlkörpers.

Die isolierende Zwischenschicht kann auch auf die Weise ge- bildet werden, daß die metallische Umhüllung lose auf dem Halteelementen sitzt. In diesem Fall wirkt Luft als ein be- sonders einfacher und wirksamer Isolator.

Zweckmäßigerweise ist der Querschnitt der Halteelemente wie auch der Umhüllung so klein wie möglich gewählt. Dies er- laubt es, die nach Entfernen der Halteelemente entstehenden Löcher so klein wie möglich zu halten.

Vorzugsweise kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verschmelzung von metallischer Umhüllung mit dem Gußmateri- al durch an sich bekannte Ultraschallmethoden auf Fehler- freiheit geprüft werden. Dies ermöglicht eine besonders gu- te Kontrolle der Prozeßparameter des Herstellungsverfah- rens. Dadurch können sämtliche Parameter des Herstellungs- verfahrens einschließlich der Abmessungen der Halteelemente und der metallischen Umhüllung optimiert werden.

Die Erfindung erstreckt sich ferner auf einen Mahlkörper zum Zerkleinern von Mahlgütern, der als Hohlkörper ausge- führt ist und in seiner Schale Öffnungen für Halteelemente zum Halten eines Gußkerns aufweist, wobei Umhüllungen der Halteelemente die Öffnungen umrandend eingeschmolzen sind, und wobei die eingeschmolzenen Umhüllungen aus metallischem Material bestehen. Der erfindungsgemäße Mahlkörper weist aufgrund der eingeschmolzenem Umhüllungen aus metallischem Material eine verbundgußartige Struktur in dem Bereich der Öffnungen auf. Dies ergibt vorteilhafte Eigenschaften hin- sichtlich dem Kantentragen im Bereich der Öffnungen und der

aus Abplatzungen im Bereich der Öffnungen resultierenden Gefahr für die Betriebssicherheit des Mahlkörpers.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen er- läutert. Darin zeigen : Fig. 1 einen Querschnitt durch eine für das erfin- dungsgemäße Verfahren verwendete Gußform ; Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht der Oberfläche eines erfindungsgemäß hergestellten Mahlkörpers mit einer Öffnung im Bereich eines Halteele- ments im verschmolzenen Zustand ; und Fig. 3a, b Detailansichten der erfindungsgemäßen Umhüllung mit Halteelement im unverschmolzenen Zustand.

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zu- erst die verwendete Gußform beschrieben. Die Gußform 1 weist einen inneren Hohlraum 2 auf, der kugelförmig ausges- taltet ist. Der Hohlraum steht über mehrere Durchlaßbohrun- gen 3 mit der Umgebung der Gußform 1 in Verbindung. Ferner ist ein Einlaß (nicht dargestellt) zum Einfüllen von Gußma- terial vorgesehen.

Innerhalb des Hohlraums 2 befindet sich ein kugelförmiger Gußkern 4. Er ist so in dem Hohlraum 2 angeordnet, daß zwi- schen der Oberfläche des Gußkerns 4 und der Oberfläche des kugelförmigen Hohlraums 2 ein Zwischenraum entsteht, der an jeder Stelle die gleiche Weite aufweist. Der Zwischenraum 5 erhält somit die Gestalt einer Kugelschale.

Zum Halten des Gußkerns 4 an seiner Position innerhalb des kugelförmigen Hohlraums 2 ist ein Kernverbau 6 vorgesehen.

Der Kernverbau 6 besteht aus mehreren Rohren 61, 62, 63, die in den Gußkern 4 eingesteckt sind und in den Bohrungen 3 der Gußform 1 gehaltert sind. Die Rohre 61, 62,63 tref- fen sich in dem Zentrum des kugelförmigen Gußkerns 4. Damit der Gußkern 4 entgast werden kann, sind die Rohre 61,62, 63 hohl ausgeführt. Die Abmessungen der Rohre 61,62, 63 betragen 75 mm für den Außendurchmesser und 25 mm für den Innendurchmesser.

In dem Bereich des Zwischenraums 5 sind die Rohre 61, 62, 63 mit einer Umhüllung 71,72, 73 aus metallischem Material versehen. Bei dem metallischen Material kann es sich bei- spielsweise um an sich bekannte diverse Baustahl-oder Kes- selblechqualitäten handeln. Der umhüllte Bereich ist dabei so gewählt, daß er nicht nur über den Bereich des Zwischen- raums 5 läuft, sondern sich jeweils auch über eine gewisse Strecke in den Gußkern 4 und die Gußform 1 erstreckt. Die Länge dieser auch als Überstand bezeichneten Strecke be- trägt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa ein Drittel des Außendurchmessers der Rohre 61,62, 63.

In Fig. 3a ist an dem Beispiel des Rohrs 62 mit der Umhül- lung 72 eine vergrößerte Darstellung gegeben. Die Umhüllung 72 umschließt das Rohr 62 ringartig. Sie kann straff auf dem Rohr 62 sitzen oder mit einem gewissen Spiel. In dem letzeren Fall befindet sich über einen weiten Bereich des Umfangs ein Luftspalt zwischen der Außenoberfläche des Rohrs 62 und der Umhüllung 72. Dieser Luftspalt wirkt ther- misch isolierend. Damit wird erreicht, daß die metallische

Umhüllung 72 fehlerfrei mit dem in den Zwischenraum 5 ein- gebrachten Gußmaterial verschmelzen kann, ohne daß die Ge- fahr besteht, daß sich das Rohr 62 zu sehr erwärmt und e- benfalls mit verschmilzt. Dadurch wird sichergestellt, daß sich das Rohr 62 leicht aus dem erstarrten Gußmaterial ent- fernen läßt. Zum Erreichen dieser Wirkung ist es nicht un- bedingt erforderlich, die metallische Umhüllung 72 mittels Luftspalt von dem Kernrohr 62 zu isolieren. Es kann auch vorgesehen sein, daß ein Isoliermaterial als Zwischen- schicht 8 in dem Bereich zwischen der Außenoberfläche des Rohrs 62 und der metallischen Umhüllung 72'aufgebracht wird. Dies ist in Fig. 3b dargestellt. Auch hierbei ergibt sich die vorteilhafte thermische Entkopplung der metalli- schen Umhüllung 72'von dem Kernrohr 62.

Zum Herstellen des Mahlkörpers wird, nachdem der Gußkern 4 in die Gußform 1 eingebracht und an der richtigen Stelle mittels des Kernverbaus 6 positioniert ist und die Rohre 61,62, 63 des Kernverbaus mit der erfindungsgemäßen metal- lischen Umhüllung 71,72, 73 versehen sind, Gußmaterial durch den Einlaß (nicht dargestellt) in den kugelschalen- förmigen Zwischenraum 5 gefüllt, bis es diesen vollständig ausfüllt. Das Gußmaterial kühlt in der Gußform 1 ab und er- starrt. Dabei kommt es zu einem Verschmelzen mit dem metal- lischen Material der Umhüllungen 71,72, 73 in der Weise, daß um die Kernrohre 61,62, 63 eine Verbundzone entsteht.

Die Kernrohre 61,62, 63 selbst schmelzen nicht mit ein.

Sie können nach dem Erstarren des Gußmaterials aus dem so entstandenen Mahlkörper entfernt werden.

In Fig. 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Außenfläche des erfindungsgemäß hergestellten Mahlkörpers 9 darge-

stellt. Man erkennt eine Öffnung 11, durch die eines der Kernrohre 61,62, 63 entfernt worden ist. In dem die Öff- nung 11 umgebenden Bereich ist schematisch eine kreisring- förmige Zone dargestellt, in der die metallische Umhüllung 71, 72,73 mit dem Gußmaterial verschmolzen ist. Diese Ver- bundgußzone ist mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Öffnung 11 ist dank der Erfindung recht klein, sie braucht lediglich so groß zu sein, daß sie für den Durchgang des Kernrohres 61,62, 63 ausreicht. Die das Kernrohr umgebende Umhüllung 71,72, 73 braucht nicht entfernt zu werden, sie ist erfindungsgemäß mit dem Gußmaterial verschmolzen. Dank der kleinen Abmessungen der Öffnung 11 kommt es ohnehin nur in geringem Umfang zum Kantentragen. Außerdem kommt es dank der erfindungsgemäß entstandenen Verbundzone 10 auch bei besonders spröden Werkstoffen kaum noch zu Abplatzungen.

Dadurch erreicht die erfindungsgemäß Mahlkugel 9 hervorra- gende Betriebs-und Verschleißeigenschaften.