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1. WO2020200455 - HEBELSYSTEM ZUR KRAFTÜBERTRAGUNG

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

HEBELSYSTEM ZUR KRAFTÜBERTRAGUNG

Die Erfindung betrifft ein Hebelsystem zur Kraftübertragung für eine Mahlwalze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Hebelsysteme dieser Art werden insbesondere in Wälzmühlen beziehungsweise Ver tikalmühlen zur Zerkleinerung von Mahlgütern wie Zementklinker oder Kohlen einge setzt.

Im Hinblick auf derartige Vertikalmühlen wird zum Beispiel auf WO 2005/0281 12 A1 hingewiesen.

Auch in den Figuren 6 und 7 ist ein Beispiel derartiger Hebelsysteme 50 gezeigt. Die perspektivische Seitenansicht nach Fig. 6 zeigt eine konische Mahlwalze 51 , die im Betrieb mit ihrer Mahlfläche auf einem zu zerkleinernden Mahlgut kraft- und reibschlüs sig abrollt. Ein hinreichend bekannter Mahlteller mit darauf gefördertem Mahlgut ist in den Figuren 6, 7 nicht klargestellt.

Das bisher üblicherweise eingesetzte Hebelsystem 50 hat eine nach oben ragende Schwinghebelgabel 53, die auf einer Schwinghebelachse 54 gelagert ist und mit einem L-förmigen zentralen Schwinghebel 52 im Betrieb fest verbunden ist. Der zentrale Schwinghebel 52 nimmt hierbei die Achse der Mahlwalze 51 auf, die auf dem zum Mahlteller weisenden Ende gelagert ist.

Die nach unten verlaufende und leicht in Richtung Mühlenmitte gebogene Schwinghe belgabel 53 ist am unteren Ende beidseitig mit jeweils einem Hydraulikzylinder 56, 57 über Gelenkaugen 67 verbunden. Diese Hydraulikzylinder 56, 57 bilden zusammen mit den Pumpeneinheiten 63 und Speichereinheiten 64 das hydropneumatische

Federungssystem für die Mahlwalze 51 . Um die Druckkräfte der Mahlwalze 51 auf das entsprechende Mahlgut zu erhöhen, wirken die Hydraulikzylinder mit ihren Kolbenstan gen und der Verbindung über die Gelenkaugen 67 mit Zugkräften auf den Schwinghe bel 53 und damit auf die Mahlwalze, wobei insbesondere Risse und Brüche durch die auftretenden Kräfte im Schwinghebel auftreten können.

In ihrer bisherigen Ausführung sind die bekannten Hebelsysteme in Mühlenständern 60 aus Stahl integriert, so dass bei einer Vertikalmühle mit vier Mahlwalzen vier Müh lenständer 60 mit entsprechenden Hebelsystemen 50 im gleichen Abstand um den Mahlteller der Vertikalmühle angeordnet sind.

Nachteilig bei diesem bekannten Hebelsystem ist der relativ große Aufwand und die hohen Kosten, die, insbesondere durch eine gegossene Schwinghebelgabel und die Auslegung des hydropneumatischen Federungssystems, entstehen. Auch das bisher eingesetzte Prinzip der Zugbeaufschlagung des Schwinghebels zur Erhöhung der Druckkräfte auf die Mahlwalze ist verbesserungsbedürftig. Im Falle einer erforderlichen Demontage der Schwinghebelgabel 53 bedarf es auf Grund des üblicher weise not wendigen Ausbohrens der Schwinghebelachse 54 eines erheblichen Arbeitsaufwan des. Ebenso erscheint die Zugänglichkeit und Handhabung der im Mühlenständer in tegrierten Baugruppen bisheriger Hebelsysteme verbesserungsbedürftig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Nachteile bisheriger Hebelsysteme für Mahlwalzen zu überwinden und dabei kostengünstiger sowie montage- und instandhaltungsfreund licher zu sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hebelsystem zur Kraftübertragung auf eine Mahlwalze durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Ein wesentlicher Kerngedanke kann darin gesehen werden, dass man von einer bisher eingesetzten Schwinghebelgabel zur Kraftübertragung auf die Mahlwalze abgeht und stattdessen am zentralen Schwinghebel einen außermittig angeordneten Seitenhebel vorsieht, der einen sich entgegengesetzt zur Mahlwalze erstreckenden Hebelarm auf weist, an dessen Ende die Kraftkopplung mit der Kolbenstange eines Hydraulikzylin ders vorgesehen ist. Hierbei ist die Anordnung zwischen dem Hydraulikzylinder und dem Ende des Seitenhebels derart realisiert, dass die Kolbenstange des

Hydraulikzylinders im Wesentlichen senkrecht auf das von der Mahlwalze abgewandte Ende des Hebelarms des Seitenhebels einwirken kann.

Im Hinblick auf die Ausschwenkbarkeit der Mahlwalze von ihrer normalen Betriebsstel lung im Bereich der Mahlbahn der Mühle in eine etwa vertikale Stellung der Mahlwal zenachse für Wartungs- oder Reparaturzwecke, ist der Seitenhebel vom zentralen Schwinghebel leicht abkoppelbar und ankoppelbar angeordnet.

Weiterhin geht man den Weg, die Schwinghebelachse und den Hydraulikzylinder auf einem Lagersockel, insbesondere auf einem gestuften Betonsockel, zu platzieren. Hierdurch erreicht man einen relativ kostengünstigen Lagerbock für die Schwinghebe lachse und den Hydraulikzylinder, wobei diese relativ offene Anordnung Verbesserun gen im Hinblick auf Instandhaltung, Montage und Demontage von Baugruppen mit sich bringt, anstelle das Hebelsystem in einen weitgehend geschlossenen Mühlenständer zu integrieren und wesentliche Baugruppen und Module außerhalb von tragenden Strukturen mit besserer Zugänglichkeit zu platzieren.

Das Hebelsystem gemäß der Erfindung kann auch als Kipphebel-Konzept bezeichnet werden, da der Seitenhebel mittels des Hydraulikzylinders weitgehend senkrecht be ziehungsweise vertikal kraftbeaufschlagt wird. Dies erlaubt es auch die auf das Mahl gut im Betrieb einwirkende Mahlkraft, welche aus einer Kombination der Gewichtskraft der Mahlwalze und der zusätzlich vom Hydraulikzylinder erzeugten hydraulischen Kraft besteht, in relativ einfacher Weise zu ändern. Der Hydraulikzylinder wird hierbei be vorzugt auf einem Betonsockel des Mühlenunterteils angeordnet. Diese Anordnung des Hydraulikzylinders mit Ankopplung an den Seitenhebel und den zentralen Schwinghebel erlaubt eine Arbeitsweise im Mahlbetrieb als Druckzylinder, im Gegen satz zu den meisten konventionellen Mühlen, bei denen der Zylinder kolbenstangen seitig mit Druck beaufschlagt wird und somit als Zugzylinder arbeitet.

Aufgrund der Beaufschlagung der unteren, kolbenseitigen Zylinderkammer des Hyd raulikzylinders im Mahlbetrieb kann der Hydraulikzylinder entsprechend den Verhält nissen der Kolbenfläche zur kolbenstangenseitigen Fläche bei dieser entsprechenden Anordnung kleiner und kostengünstiger gebaut werden.

Weiterhin werden durch die weitgehend senkrechte Anordnung des Hydraulikzylinders und seiner Kolbenstange, Querkräfte auf die Kolben, Kolbenstangenführungen und Kolben und deren Dichtungen vermieden, welche bei der bisherigen konventionellen, geneigten Anordnung des/der Hydraulikzylinder zu Schäden an diesen Elementen füh ren konnten. Die erfindungsgemäße Auslegung und Anordnung bringt daher eine ge ringere Belastung des Kolbens des Hydraulikzylinders mit sich, sodass der Hydrau likzylinder einfacher und weniger belastbar ausgelegt werden kann.

Das erfindungsgemäße Konzept verringert auf diese Weise auch das Ausfallrisiko der gesamten Mühle aufgrund eines Schadens an den genannten Baugruppen.

Obwohl man durch die außermittige Anordnung des Seitenhebels eine ungleichmä ßige Belastung der beiden Lager der Schwinghebelachse im Lagerbock mitberück sichtigen muss, wird erfindungsgemäß diese Ungleichmäßigkeit dadurch ausgegli chen, dass das Lager auf der Seite des Seitenhebels größer ausgelegt wird als das dem Seitenhebel gegenüberliegende Lager, das insbesondere in kleineren kosten günstigeren Abmessungen ausgeführt werden kann als das direkte Lager für den Sei tenhebel. Beide Lager sind bevorzugt als Wälzlager ausgebildet.

Aufgrund der Anordnung und Ausrichtung des Hydraulikzylinders auf einem Betonso ckel besteht vorteilhafterweise auch die Möglichkeit, die notwendigen Pumpen- und Speichereinheiten für das entsprechende Federungssystem der Mühle ortsnah, das heißt eng benachbart zum Hydraulikzylinder auf dem Betonsockel zu positionieren. Für diese jeweilige kurze hydraulische Verbindung zwischen den Pumpen- und Spei chereinheiten einerseits und dem Hydraulikzylinder andererseits können aufgrund der ortsnahen Aufstellung flexible Hochdruckschläuche eingesetzt werden, wodurch Mon tagezeiten als auch Komponentenkosten deutlich gesenkt werden.

Das erfindungsgemäße Hebelsystem und die ortsnahe Anordnung von essentiellen Baugruppen, wie Hydraulikzylinder, Seitenhebel und Pumpen- und Speichereinheiten zueinander, zielt auch darauf ab, eine vereinfachte Bauweise einer gesamten Mühle zu realisieren, indem jedem einzelnen Walzenmodul auch ein eigenes Hebel- und Hyd rauliksystem zugeordnet wird, so dass aufwändige Rohrleitungsverbindung zwischen gegenüberliegenden Mahlwalzen vermieden werden können.

Ein Ausgleich der Walzenkräfte von gegenüberliegenden Mahlwalzen im Betrieb einer Wälzmühle und das Erreichen einer nahezu gleichmäßigen Belastung von Gleitlagern, insbesondere des Axial-Gleitlagers, des unterhalb eines Mahltellers einer Mühle plat zierten Getriebes, wird beim vorliegenden Konzept mittels einer elektronischen Regelung der Walzen kräfte durchgeführt, so dass die Mühlenfederung jedes einzelnen Walzenmoduls elektronisch rasch geregelt werden kann.

Das erfindungsgemäße Hebelsystem ist auch so konzipiert, dass ein relativ leichtes Ausschwenken der Mahlwalze von einer Betriebsstellung im Bereich der Mahlbahn in eine weitgehend vertikale, hochgekippte Stellung, durchgeführt werden kann.

Hierzu wird in dem zum Seitenhebel freien seitlichen Bereich des zentralen Schwing hebels eine separate Einheit mit Hydraulikzylinder und Kolbenstange auf dem Be tonsockel angeordnet. Auf der freien Seite des Hebelsystems wird hierzu ein Hydrau likzylinder mit längerer Kolbenstange vorgesehen, deren oberes Ende am zentralen Schwinghebel direkt oder indirekt befestigt wird, während der untere Fußblock des Hydraulikzylinders auf dem Betonsockel oder einem abgestuften etwas tieferen Be reich, angelenkt wird. Nach Lösen eines Befestigungsflansches des Seitenhebels mit dem zentralen Schwinghebel ist es dann möglich, bei Betätigung des Ausschwenk-Hydraulikzylinders die Mahlwalze anzuheben und mindestens bis zu einer vertikalen Stellung aus- und hochzuschwenken.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird der Seitenhebel zweckmäßigerweise in einer Dreieck-Form oder L-Form konzipiert, wobei sein längerer Schenkel in Kraftkopplung mit dem Hydraulikzylinder steht und etwa parallel zur Walzenachse ausgerichtet ist. Hierbei ist mit einer etwa parallelen Anordnung auch ein Winkel von 10° bis 15° zwi schen dem längeren L-Schenkel und der Längsachse der Walzenachse zu verstehen.

Am Endbereich des kürzeren L-Schenkels des Seitenhebels wird zweckmäßigerweise eine kraftschlüssige und/oder flanschartige Befestigung mit dem zentralen Schwing hebel vorgesehen. So kann eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Seitenhe bel und dem zentralen Schwinghebel geschaffen werden. Es bedarf daher nur noch einer einfachen und einseitigen Lösung der entsprechenden Befestigung, um ein Aus schwenken der Mahlwalze zu erreichen, so dass sich der Aufwand der Demontage dieser Verbindungselemente, im Vergleich zu einer beidseitigen Anordnung am Schwinghebel, erheblich verringert.

Des Weiteren ermöglicht die außermittige Anordnung des Seitenhebels und des ent sprechenden Hydraulikzylinders eine bessere Zugänglichkeit für die Ankopplung eines separaten Ausschwenk-Hydraulikzylinders für das Ausschwenken der Mahlwalze und bei Wartungsarbeiten in diesem Bereich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines schematischen Ausführungsbeispieles noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Hebelsystems von außen in Richtung eines Mahltellers einer Wälzmühle, wobei nur ein einzelnes Modul einer Mahlwalze mit Hebelsystem gezeigt ist;

Fig. 2 das Beispiel des Hebelsystems nach Fig. 1 in seitlicher perspektivischer

Ansicht, sozusagen aus dem Inneren einer Wälzmühle;

Fig. 3 eine vereinfachte Schnittdarstellung entlang der Linie S-S nach Fig. 1 im

Bereich der entsprechenden Schwinghebelachse in Richtung zum Mahl teller;

Fig. 4 das Beispiel nach Fig. 1 mit angebautem Ausschwenk-Hydraulikzylinder in einem dem Seitenhebel gegenüberliegenden freien Bereich;

Fig. 5 das Beispiel nach Fig. 4 mit angebautem ausgeschwenkter Mahlwalze in eine vertikale Stellung;

Fig. 6 das Beispiel eines Hebelsystems nach dem Stand der Technik mit einer

Schwinghebelgabel und der Anordnung von zwei Hydraulikzylindern zu deren Betätigung, mit Aufnahme innerhalb eines Mühlenständers, und

Fig. 7 das Beispiel nach Fig. 6 gemäß dem Stand der Technik in perspektivi scher Ansicht aus dem Inneren des Gehäuses einer Wälzmühle nach außen.

In Fig. 1 ist in perspektivischer Ansicht in Richtung eines entsprechenden Mahltellers 4 ein Hebelsystem 1 gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Eine konische Mahlwalze 3, die im Betrieb auf zu zerkleinerndem Mahlgut kraft- und reibschlüssig abrollt, ist mit ihrer Walzenachse 6 in einem zentralen Schwinghebel 10 geführt.

Der zentrale Schwinghebel 10 ist über eine Schwinghebelachse 9 in einem U-förmigen Lagerbock 12 angeordnet, der im Beispiel auf einem gestuften Betonsockel 25 befes tigt ist.

In der perspektivischen Seitenansicht auf das Hebelsystem 1 nach Fig. 2 ist im linken Seitenbereich des zentralen Schwinghebels 10 ein Seitenhebel 1 1 einerseits über eine flanschartige Befestigung 14 fest angebracht, wobei der Seitenhebel 1 1 im unteren Bereich auf der Schwinghebelachse 9 gelagert ist.

Der etwa dreieckförmig beziehungsweise L-förmig ausgebildete Seitenhebel 1 1 weist mit seinem längeren Schenkel der L-Form in die entgegengesetzte Richtung zur Mahl walze 3 beziehungsweise deren Mahlwalzenachse 6. Zur Kraftbeaufschlagung des Seitenhebels 1 1 ist im Endbereich des Hebelarmes 13 ein Befestigungsauge 18 vor gesehen, über das eine Kolbenstange 16 eines Hydraulikzylinders 15 mit dem Seiten hebel 1 1 in Eingriff steht.

Der Hydraulikzylinder 15 ist mit einem Fußblock 19 auf dem Bereich des Sockels 24 des Betonblockes befestigt.

Des Weiteren ist in geringem Abstand beziehungsweise ortsnah zum Hydraulikzylin der 15 eine Speichereinheit 17, die über entsprechende Hochdruckschläuche mit dem Hydraulikzylinder 15 und dessen Zylinderkammern in Verbindung steht, angeordnet. Eine der Speichereinheit 17 zugeordnete Pumpeneinheit ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Die Pumpen- und Speichereinheit 17 bildet zusammen mit dem beidseitig beauf schlagbaren Hydraulikzylinder 15 ein hydropneumatisches Federungssystem für die Mahlwalze 3. Andererseits ermöglicht die dargestellte Anordnung zwischen dem Hyd raulikzylinder 15, der Kolbenstange 16 und der weitgehend senkrechten Anordnung zum Hebelarm 13 des Seitenhebels 1 1 , die Arbeitsweise des Hydraulikzylinders 15 als Druckzylinder, so dass darüber im Mahlbetrieb auch die erforderliche aufzubringende hydraulische Kraft auf die Mahlwalze und das Mahlgut auf dem Mahlteller4 sicherge stellt werden kann.

Da der Seitenhebel 1 1 außermittig und nur auf einer Seite des zentralen Schwinghe bels 10 angebracht ist, verbleibt auf der anderen Seite ein freier seitlicher Bereich 27, in dem, wie in Figuren 4 und 5 dargestellt, ein Ausschwenk-Hydraulikzylinder 30 an geordnet werden kann.

ln Fig. 3 ist vereinfacht und schematisch eine Schnittdarstellung entsprechend der Li nie S-S nach Fig. 1 gezeigt. Aufgrund der außermittigen Anordnung des Seitenhebels 1 1 auf der linken Seite des zentralen Schwinghebels 10 ist das entsprechende Lager 21 , das bevorzugt ein Wälzlager ist, etwas größer ausgebildet als das auf der rechten Seite vorgesehene Lager 22, wobei mittels beider Lager 21 , 22 die Gewichtskräfte der Mahlwalze 3, deren Walzenachse 6 und des zentralen Schwinghebels 10 einschließ lich der des Seitenhebels 1 1 auf die Schwinghebelachse 9 und nachfolgend in den Lagerbock 12 übertragen werden.

In Fig. 4 ist eine perspektivische Seitenansicht auf das Hebelsystem 1 nach Fig. 1 dargestellt, wobei in dieser Figur ein Ausschwenk-Hydraulikzylinder 30 von einem auf dem Betonsockel 25 befestigten Fußblock 34 ausgehend mit seiner Kolbenstange 31 bis zu einem Kopfblock 33 reicht. Dieser Kopfblock 33 greift rotativ an eine Koppel platte 32 an, die starr am zentralen Schwinghebel 10 fixiert ist.

Sollte es daher erforderlich werden, die Mahlwalze 3 aus der in Fig. 4 gezeigten Stel lung in eine weitgehend vertikale Ausschwenkstellung, wie in Fig. 5 gezeigt, zu ver-schwenken, so bedarf es im Beispiel nach Fig. 4 einer Kraftbeaufschlagung des Aus-schwenk-Hydraulikzylinders 30 in der Art, dass die Kolbenstange 31 in den Zylinder eingezogen wird. Durch diesen Bewegungsvorgang wird, wie in Fig. 5 gezeigt, die Mahlwalze 3 aus ihre zu einem Mahlteller 4 geneigten Position (Fig. 4) in eine aus dem Gehäuse einer Wälzmühle ausgeschwenkten Position nach Fig. 5 herausgeschwenkt. Diese weitgehend vertikale Ausschwenkposition der Mahlwalze 3 wird insbesondere zu Wartungs- oder Reparaturzwecken an der Mahlwalze 3 oder der gesamten Wälz mühle eingenommen.

Das erfindungsgemäße Konzept mit der außermittigen Anordnung des Seitenhebels 1 1 und die weitgehend senkrechte Kraftein kopplung des Hydraulikzylinders 15 mit Kol benstange 16 ermöglichen einerseits eine relativ einfache und sichere Druckbeauf schlagung der Mahlwalze 3.

Andererseits wird gegenüber dem Seitenhebel 1 1 ein freier seitlicher Bereich 27 ge schaffen, in dem ein Ausschwenk-Hydraulikzylinder 30 zum Ausschwenken der Mahl walze 3 relativ einfach und schnell angeordnet werden kann, wobei auch die Montage und Demontage dieser Baugruppen auf dem offenen Betonsockel 25 gut gehandhabt

werden kann, da die Integration des gesamten Hebelsystems in einen weitgehend ge schlossenen Mühlenständer, wie es herkömmlich der Fall ist, nicht genutzt wird.

Darüber hinaus führt das Abgehen von einer bisher eingesetzten Schwinghebelgabel, speziell aus Gussmaterial, und stattdessen einen Seitenhebel, gegebenenfalls aus ei ner Stahlplatte, einzusetzen, zu einer beachtlichen Kostenreduzierung.