Die Erfindung betrifft eine Rollenmühle und ein Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut mit einer Rollenmühle, wobei wenigstens zwei Mahlrollen mit einem Mahlteller zur Zerkleinerung von Mahlgut zusammenwirken.

Als Antriebsystem von Rollenmühlen werden unterschiedliche Konzepte verfolgt, so beschreibt die DE 20 2009 016 825 Ul beispielsweise eine Wälzmühle mit einem Mahlteller und mehreren auf dem Mahlteller abrollenden Mahlwalzen, wobei lediglich der Mahlteller über wenigstens zwei Antriebe mit Motor und Getriebe angetrieben werden. Die wenigstens zwei Antriebe greifen dabei in einen gemeinsamen Zahnkranz ein, sodass alle Antriebe mit gleicher Drehzahl drehen müssen. Zur Vergleichmäßigung der Last ist wenigstens einer der Antriebe mit einer Turbo-Kupplung versehen.

Aus der DE 10 2006 050 205 AI ist weiterhin eine Rollenmühle bekannt, dessen Mahlteller durch eine Anordnung von mehr als zwei Antrieben angetrieben wird. Für die Antriebe sind Elektromotoren vorgesehen, die über Frequenzumrichter gespeist werden und mit deren Hilfe Drehzahl und Drehmoment geregelt werden. Die Frequenzumrichter sind nach dem Master-Slave-Prinzip organisiert, um sicherzustellen, dass alle Antriebe synchron arbeiten. Durch diese Frequenzumrichter entstehen jedoch hohe Kosten für die Antriebsstränge.

Außerdem ist es beispielweise durch die DE 10 2008 036 784 AI bekannt, anstelle des Mahltellers die Mahlrollen anzutreiben. Zur Verringerung der Kosten für die Regeleinrichtungen schlägt diese Anmeldung vor, dass die Mahlrollen jeweils einen Motor mit Läuferwicklung aufweisen und wenigstens eine Regeleinrichtung zur Regelung des Motormoments wenigstens eines Antriebes vorgesehen ist, wobei die Regeleinrichtung dabei mit der Läuferwicklung wenigstens eines Antriebes zur Beeinflussung des Läuferstromes verbunden ist. Die Beeinflussung des Läuferstromes kann beispielsweise durch Umrichter erfolgen, dessen Leistung sich bei dieser Art der Beeinflussung nach der Drehzahlabweichung zwischen dem Betriebs- und dem Nennpunkt richtet, die im Allgemeinen < 40% der Nennmotorleistung ist. Es können somit Umrichter mit einer wesentlichen geringeren Leistung zum Einsatz kommen, da die Umrichterkosten nahe zu proportional zu ihrer Leistung sind, kann hier eine deutliche Kosteneinsparung erreicht werden.

Die WO 2009/030609 AI beschreibt ein Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut mit einer Rollenmühle, bei der wenigstens zwei Mahlrollen mit zugeordneten Antrieben vorgesehen sind, wobei eine Leistungsausgleichsregelung für die beiden Antriebe durchgeführt wird, indem durch Regelung des Mahldrucks wenigstens einer der Mahlrollen die Leistung der Antriebe in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander geregelt werden.

In der DE 10 2007 033 256 AI wird eine Rollenmühle offenbart, die zum Antreiben des Mahltellers einen Hauptantrieb und einen Zusatzantrieb umfasst, wobei eine Regeleinrichtung den Zusatzantrieb in Abhängigkeit von Drehmomentschwankungen des Hauptantriebes und/oder Drehzahlschwankungen des Mahltellers regelt.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde ein neues Konzept zur Regelung der Antriebe anzugeben, das eine kostengünstige Regelung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.

Die erfindungsgemäße Rollenmühle besteht im Wesentlichen aus wenigstens zwei Mahlrollen, die mit einem Mahlteller zur Zerkleinerung von Mahlgut zusammenwirken, wobei den wenigstens zwei Mahlrollen oder dem Mahlteller und wenigstens einer Mahlrolle jeweils ein separater Antriebsstrang zum Antreiben derselben zugeordnet ist, wobei jeder Antriebsstrang einen Hauptmotor und ein Hauptgetriebe aufweist. Wenigstens ein Antriebstrang umfasst zusätzlich ein Überlagerungsgetriebe mit einem Regelantrieb, wobei eine mit dem wenigstens einen Regelantrieb in Verbindung stehende Steuer- und Regeleinrichtung vorgesehen ist, welche die Leistung der separaten Antriebsstränge zueinander über den wenigstens einen Regelantrieb regelt.

Bei erfindungsgemäßen Verfahren zum Zerkleinern von Mahlgut wird das Mahlgut zwischen wenigstens zwei Mahlrollen und einem Mahlteller zerkleinert, wobei die wenigstens beiden Mahlrollen oder der Mahlteller und wenigstens eine Mahlrolle über separate Antriebsstränge angetrieben werden, die jeweils einen Hauptmotor und ein Hauptgetriebe umfassen. Weiterhin wird wenigstens ein Antriebsstrang zusätzlich mit einem Regelantrieb ausgestattet, der über ein Überlagerungsgetriebe in den Antriebsstrang eingreift und die Leistung der Einzelantriebe zueinander über den wenigstens einen Regelantrieb regelt.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass für die Leistungsregelung nicht notwendigerweise eine Regelung über die gesamte Leistung des Antriebsstranges erforderlich ist. Der Regeleingriff liegt üblicherweise nur bei 5 bis 50% der gesamten Leistung des Antriebsstranges. Es ist daher ausreichend, wenn der wenigstens eine Regelantrieb diesen Prozentsatz an der gesamten Leistung beisteuert. Dies wiederum hat zur Konsequenz, dass ein entsprechend kleinerer Regelantrieb auch mit einem kleineren und damit entsprechend kostengünstigeren Frequenzumrichter ausgestattet werden kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Leistung des

Regelantriebs zwischen 5 und 30%, vorzugsweise zwischen 7 und 20%> der Gesamtleistung des zugeordneten Antriebsstranges. Außerdem kann jedem Regelantrieb ein von der Steuer- und Regeleinrichtung ansteuerbarer Frequenzumrichter zugeordnet sein. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine mit der

Steuer- und Regeleinrichtung in Verbindung stehende Messeinrichtung zur Erfassung wenigstens eines Betriebsparameters, wie Drehzahl oder Drehmoment der Mahlrollen und/oder des Mahltellers, vorgesehen. Der erfasste Betriebsparameter dient dann zur Ansteuerung des Regelantriebs.

Der Regelantrieb kann entweder in das Hauptgetriebe integriert oder als Vorgetriebestufe ausgebildet sein. Weiterhin kann das Überlagerungsgetriebe durch ein Planetengetriebe mit Planetenträger, Hohlrad und Sonnenrad gebildet werden, wobei der Regelantrieb vorzugsweise mit dem Hohlrad, oder mit dem Planetenträger oder dem Sonnenrad gekoppelt ist.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Rollenmühle mit Mahlrollenantrieb, wobei das mit dem Regelantrieb zusammenwirkende Überlagerungsgetriebe im Hauptgetriebe integriert ist,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Rollenmühle mit Mahlrollenantrieb, wobei das mit dem Regelantrieb zusammenwirkende Überlagerungsgetriebe als Vorgetriebestufe ausgebildet ist,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Rollenmühle mit Mahlrollen- und

Mahltellerantrieb, wobei das mit dem Regelantrieb zusammenwirkende Überlagerungsgetriebe im Hauptgetriebe integriert ist,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Rollenmühle mit Mahlrollen- und

Mahltellerantrieb, wobei das mit dem Regelantrieb zusammenwirkende Überlagerungsgetriebe als Vorgetriebestufe ausgebildet ist,

Fig. 5 eine Detailansicht des Antriebsstranges des Mahlrollenantriebs gemäß Fig.

1 und 3, wobei das Überlagerungsgetriebe im Hauptgetriebe integriert ist, Fig. 6 eine Detailansicht des Antriebsstranges des Mahlrollenantriebs gemäß Fig. 2 und 4, wobei das Überlagerungsgetriebe als Vorgetriebestufe ausgebildet ist,

Fig. 7 eine Detailansicht des Antriebsstranges des Mahltellerantriebs gemäß Fig.

3, wobei das Überlagerungsgetriebe im Hauptgetriebe integriert ist und

Fig. 8 eine Detailansicht des Antriebsstranges des Mahltellerantriebs gemäß Fig.

4, wobei das Überlagerungsgetriebe als Vorgetriebestufe ausgebildet ist.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rollenmühle mit mehreren Mahlrollen 1, die mit einem Mahlteller 2 zur Zerkleinerung von Mahlgut zusammenwirken. Außerdem wird jede Mahlrolle 1 über einen separaten Antriebsstrang 3 angetrieben, der jeweils einen Hauptmotor 30, ein Hauptgetriebe 31 , ein Überlagerungsgetriebe 33 und einen Regelantrieb 32 aufweist, wobei es nicht erforderlich ist, dass der Regelantrieb 32 und das Überlagerungsgetriebe 33 in jedem Antriebsstrang vorgesehen sind. Anstelle der drei dargestellten Mahlrollen können natürlich auch weniger, insbesondere 2 Mahlrollen oder mehr Mahlrollen, beispielsweise 4 Mahlrollen, vorgesehen werden.

Ferner ist eine mit dem Regelantrieb 32 in Verbindung stehende Steuer- und Regeleinrichtung 4 vorgesehen, welche die Leistung der Antriebsstränge 3 zueinander über die Regelantriebe 32 regelt. Die Regelung kann dabei beispielsweise so erfolgen, dass jeder Antriebsstrang die gleich Leistung einbringt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Fig. 1 lediglich ein Antriebsstrang 3 mit der Steuer- und Regeleinrichtung 4 verbunden. Selbstverständlich ist die Steuer- und Regeleinrichtung 4 auch mit den anderen beiden Antriebssträngen in entsprechender Weise verbunden.

Die Gesamtleistung eines Antriebsstranges setzt sich aus den Leistungen des Hauptmotors 30 und des Regelantriebs 32 zusammen, wobei die Leistung des Regelantriebs vorzugsweise zwischen 5 und 30%, höchstvorzugsweise zwischen 7 und 20% der Gesamtleistung eines Antriebsstranges beträgt. Jedem Regelantrieb 32 ist ein von der Steuer- und Regeleinrichtung ansteuerbarer Frequenzumrichter 34 zur Beeinflussung des Regelantriebs zugeordnet. Die Regelung erfolgt in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters, wie beispielsweise der Drehzahl der Mahlrolle 1 und/oder des Drehmoments des Hauptmotors 30. Hierzu ist an geeigneter Stelle eine Messeinrichtung 5 vorgesehen, die den gewünschten Betriebsparameter erfasst und über eine Leitung 6 der Steuer- und Regeleinrichtung 4 übermittelt.

Da ein Frequenzumrichter zur Regelung eines zugeordneten Antriebs an die Leistung des Antriebs angepasst sein muss, kann der Frequenzumrichter 34 auf die gegenüber dem Hauptmotor 30 deutlich geringere Leistung des Regelantriebs 32 abgestimmt werden.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das Überlagerungsgetriebe 33 im Hauptgetriebe 31 integriert. Die Drehbewegungen von Hauptmotor 30 und Regelantrieb 32 werden dort entsprechend umgesetzt und über einen Abtrieb 35 auf die Mahlrolle 1 übertragen.

Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Antriebstrangs 3 für den Mahlrollenantrieb. Hieraus wird ersichtlich, dass sich das Hauptgetriebe 31 im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Planetenstufen zusammensetzt, nämlich aus dem als Planetengetriebestufe ausgebildeten Überlagerungsgetriebe 33 und einer Planetenhauptstufe 310 zusammensetzt. Das Überlagerungsgetriebe 33 umfasst in allgemein bekannter Art einen Planetenträger 330a, ein Hohlrad 330b, ein Sonnenrad 330c und Planetenräder 330d. Der Regelantrieb 32 ist über ein Abtriebszahnrad 321 an das Hohlrad 330b angekoppelt. Das Sonnenrad 330c steht mit dem Hauptmotor 30 in Antriebskontakt.

Die Planetenhauptstufe 310 setzt sich in ähnlicher Art und Weise aus einem Planetenträger 310a, einem Hohlrad 310b, einem Sonnenrad 310c und Planetenräder 31 Od zusammen. Zur Kopplung der beiden Planetenstufen sind der Plantetenträger 330a mit dem Sonnenrad 310c verbunden. Der Abtrieb 35 ist mit dem Planetenträger 310a gekoppelt und treibt die Mahlrolle 1 an. Anstelle das Überlagerungsgetriebe 33 in das Hauptgetriebe 31 zu integrieren, kann das Überlagerungsgetriebe auch als Vorgetriebestufe ausgebildet werden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt. Im Antriebsstrang 3' ist das als Vorgetriebestufe ausgebildete Überlagerungsgetriebe 33' zwischen dem Hauptmotor 30' und dem Hauptgetriebe 31 ' vorgesehen und steht mit dem Regelantrieb 32' in Verbindung, der wiederum über die Steuer- und Regeleinrichtung 4 und einem Frequenzumrichter 34' in Abhängigkeit eines Betriebsparameters angesteuert wird.

Der Antriebsstrang 3' ist in Fig. 6 näher dargestellt. Das Überlagerungsgetriebe 33 ' ist wiederum als Planetengetriebestufe ausgebildet und umfasst einen Planetenträger 330'a, ein Hohlrad 330'b, ein Sonnenrad 330'c und Planetenräder 330'd. Auch hier ist der Regelantrieb 32' über ein Antriebszahnrad 321 ' mit dem Hohlrad 330'b gekoppelt. Das Sonnenrad 330 'c wird über die Abtriebswelle des Hauptmotors 30' angetrieben. Der Abtriebsstrang 330 'e des Überlagerungsgetriebe 33' ist mit dem Hauptgetriebe 31 ' gekoppelt, wo eine weitere Herabsetzung der Drehzahl erfolgt. Das Hauptgetriebe 31 ' ist hier als zweifache Planetenstufe ausgebildet, kann aber auch als Stirn- oder Kegelradstufe oder als Kombination aus verschiedenen Getriebestufen gebildet werden. Der Abtrieb 35 ' treibt die Mahlrolle 1 unmittelbar an.

Während in den beiden ersten Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 und 2 lediglich die Mahlrollen angetrieben werden, ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 neben dem Mahlrollenantrieb auch ein Mahltellerantrieb vorgesehen. Der Mahlrollenantrieb erfolgt wiederum über einen Einzelantrieb 3, wie er anhand der Figuren 1 und 5 näher beschrieben wurde.

Der Mahltellerantrieb sieht einen Antriebsstrang 7 vor, der einen Hauptmotor 70, ein Hauptgetriebe 71, ein Überlagerungsgetriebe 73 und einen Regelantrieb 72 aufweist. Der Regelantrieb 72 steht ebenfalls mit der Steuer- und Regeleinrichtung 4 in Verbindung, welche die Leistung der Antriebsstränge 3 und 7 zueinander über die Regelantriebe 32 und 72 mit zugeordneten Frequenzumrichtern 34, 74 regelt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Fig. 3 lediglich ein Antriebsstrang 3 mit der Steuer- und Regeleinrichtung 4 verbunden. Selbstverständlich kann die Steuer- und Regeleinrichtung 4 auch mit den weiteren Mahlrollen- Antriebssträngen in entsprechender Weise verbunden sein.

Die Regelung erfolgt wiederum in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters, wie beispielsweise der Drehzahl der Mahlrolle 1, der Drehzahl des Mahltellers 2 oder des Drehmoments des Hauptmotors 30. Hierzu sind an geeigneter Stelle Messeinrichtungen 5, 8 vorgesehen, die den gewünschten Betriebsparameter erfassen und über Leitungen 6, 9 der Steuer- und Regeleinrichtung 4 übermitteln.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist das Überlagerungsgetriebe 73 des Mahltellerantriebs im Hauptgetriebe 71 integriert. Die Drehbewegungen des Hauptmotors 70 und des Regelantriebs 72 werden dort entsprechend umgesetzt und über einen Abtrieb 75 auf ein Ritzel 76 und einen Zahnkranz 77 des Mahltellers 2 übertragen.

Der Antriebsstrang 7 ist in Fig. 7 näher dargestellt. Das Hauptgetriebe besteht hier aus einer Kegelradgetriebestufe 711 in Kombination mit dem als Planetengetriebestufe ausgebildeten Überlagerungsgetriebe 73. Das Überlagerungsgetriebe 73 umfasst einen Planetenträger 730a, ein Hohlrad 730b, ein Sonnenrad 730c und Planetenräder 730d. Auch hier ist der Regelantrieb 72 über ein Abtriebszahnrad 721 mit dem Hohlrad 730b gekoppelt. Das Sonnenrad 730c steht über das Kegelradgetriebe mit dem Hauptmotor 70 in Antriebskontakt. Der Abtrieb 75 des Überlagerungsgetriebes 73 ist über das Ritzel 76 und den Zahnkranz 77 mit dem Mahlteller 2 zur Übertragung der Drehbewegung gekoppelt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 wird wieder ein Mahlrollenantrieb mit einem Mahltellerantrieb kombiniert, wobei mindestens eine vorzugsweise mehrere oder alle Mahlrollen 1 über separate Antriebsstränge 3' angetrieben werden, wie sie anhand der Figuren 2 und 6 näher erläutert wurden. Der Mahltellerantrieb umfasst einen Antriebstrang 7', bei dem das Überlagerungsgetriebe 73 ' wiederum als Vorgetriebestufe ausgebildet und zwischen dem Hauptmotor 70' und dem Hauptgetriebe 71 ' vorgesehen wird und mit dem Regelantrieb 72' in Verbindung steht, der wiederum über die Steuer- und Regeleinrichtung 4 in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters angesteuert wird.

Der Antriebsstrang 7' ist in Fig. 8 näher dargestellt. Das Überlagerungsgetriebe 73 ' ist wiederum als Planetengetriebestufe ausgebildet und umfasst einen Planetenträger 730'a, ein Hohlrad 730'b, ein Sonnenrad 730'c und Planetenräder 730'd. Auch hier ist der Regelantrieb 72' über ein Abtriebszahnrad 72 mit dem Hohlrad 730'b gekoppelt. Das Sonnenrad 730 'c steht wiederum mit dem Hauptmotor 70' in Antriebskontakt. Der Abtriebsstrang 730'e des Überlagerungsgetriebe 73 ' ist mit dem als Kegelradgetriebestufe ausgebildeten Hauptgetriebe 71 ' gekoppelt, wo eine weitere Herabsetzung der Drehzahl erfolgt. Der Abtrieb 75' treibt den Mahlteller 2 über das Ritzel 76' und den Zahnkranz 77' an.

Die einzelnen Mahlrollen 1 sind einerseits über den Mahlteller 2 und dem darauf befindlichen Mahlgut bzw. Mahlgutbett miteinander gekoppelt und können andererseits stark unterschiedliche Leistungsaufnahmen aufweisen, die beispielsweise auf unterschiedliche Abrolldurchmesser auf dem Mahlteller (Lage des Kraftangriffspunkts) unterschiedliche Wirkdurchmesser der einzelnen Mahlrollen (z. B. durch Verschleiß) und auf ein unterschiedliches Einzugsverhalten des Mahlgutes im Zusammenwirken mit Mahlteller und Mahlrolle zurückzuführen sind.

Bereits geringe Drehzahlabweichungen zwischen einzelnen Mahlrollen bewirken bei den Antrieben relativ hohe Leistungsschwankungen. Dies kann dazu führen, dass die Mahlrollen dauernd beschleunigt oder verzögert werden, d. h. die einzeln angetriebenen Mahlrollen arbeiten gegeneinander, was während des Zerkleinerungsbetriebes zu einem deutlich erhöhten Kraft- bzw. Energiebedarf führt. Über eine geeignete Messung von Betriebsparametern, wie Drehzahl von Mahlrolle und/oder Mahlteller, oder der Leistungsaufnahme der Hauptmotoren der zugehörigen Antriebsstränge können Leistungsschwankungen zwischen den vorhandenen Antriebssträngen ermittelt und ausgewertet werden. Während bisher die Regelung der Leistung der einzelnen Antriebsstränge zueinander über Frequenzumrichter der Hauptmotoren erfolgt ist, kann bei der oben beschriebenen Erfindung die Leistungsregelung über die in der Leistung wesentlich kleineren Regelantriebe erfolgen. Üblicherweise wird man bestrebt sein, alle Arbeitsstränge der Mahlrollenantriebe mit gleicher Leistung zu betreiben. Ist zusätzlich ein Mahltellerantrieb vorgesehen, wird dieser mit einem vorgegebenen Verhältnis zur Gesamtleistung aller Antriebsstränge betrieben. Dieses Verhältnis kann beispielsweise 20 bis 30% betragen.