Kraftverteilung im Arbeitsspalt von Hochdruck ... - Bauverlag

Bild 14: Drehmomenterzeugung bei diskontinuierlicher Beschickung
in Abhängigkeit vom Winkel des Abreißpunktes der
Schülpenbildung.
Fig. 14: Generation of the torque with intermittent feed as a function
of the angle of the point of interruption in flake formation
ment ab (fallender Trend) und erst dann treten Schwingungen mit
Backlash auf. Dabei zeigen die Walzen kurzzeitige Stillstände in der
Drehbewegung und bei schweren Vibrationen ein kurzes Rückwärtsdrehen
an. Ein Rückwärtsdrehen – hervorgerufen durch Torsionsspannungen
des Antriebes – kann nur erfolgen, wenn die
Kupplung wegen Überlast auslöst. Das führt aber zu keinen
Schwingungen.
Einen anderen Fall von Schwingungen beschreibt Schmitz [10].
Dieser Fall tritt bei der Feinmahlung auf. Nach eigenen Beobachtungen
verläuft die Entwicklung der Schwingung in diesem Fall
wie folgt:
Mit feiner werdendem Aufgabegut, z. B. bei der Teilfertigmahlung
durch Steigerung der Sichterdrehzahl, wird der µ-Faktor
zunächst größer und die Dicke sowie die Dichte der Schülpe
(Spalt) nehmen zu. Kann die Schülpe der erhöhten Belastung nicht
mehr standhalten, z. B. durch Lufteinschlüsse oder weil sie zu dick
geworden ist, dann ist im Bereich des engsten Abstandes der Walzen
(Punkt B, Bild 1) keine Gegenkraft zur Auflagekraft F A vorhanden,
und die Drehrichtung der Walze wechselt in die Gegenrichtung.
Es kommt zum Kraftstoß und die Schwingung wird ausgelöst.
Bild 15 zeigt den Karftverlauf im Arbeitsspalt und den
zugehörigen Drehmomentverlauf für unterschiedliche Abreißpunkte
der Schülpenbildung. Für Abreißwinkel >3° gibt es kein
positives Drehmoment.
8. Schlussfolgerungen
Für das Verhindern der oben beschriebenen negativen Betriebszustände
von Hochdruckwalzenpressen ergeben sich Forderungen
an die Betriebsweise und die Ausrüstung von Anlagen zur Zerkleinerung,
die mit Hochdruckwalzenpressen arbeiten.
Die Beschickung der Hochdruckwalzenpresse muss regelbar
sein. Einerseits muss stets soviel Gut zugeführt werden, wie der
Walzenspalt zu jedem Zeitpunkt entsprechend der zeitlich veränderlichen
Einzugsbedingungen benötigt, und andererseits müssen
die Einzugsbedingungen beeinflusst werden können. Das gilt
besonders für An- und Abfahrprozesse und für Betriebszustände,
die zu sehr dicken und dichten Schülpen bei feinkörnigem Aufgabegut
führen. Die Veränderung der Walzendrehzahl kann nur
den Durchsatz beeinflussen. Die elektrische Leistungsaufnahme
verändert sich dann proportional zum Durchsatz. Das Drehmoment
wird dabei nicht verändert und somit besteht auch kein Einfluss
auf die Einzugsbedingungen. Regelungskonzepte, die von
einer Drehzahlbeeinflussung ausgehen, können keinen Erfolg
haben. Größte Bedeutung kommt der Wahl der spezifischen Presskraft
zu, da sie einen Einfluss auf den Kraftangriffswinkel, das
Drehmoment und die maximale Presskraft im Spalt hat. Durch die
Wahl der spezifischen Arbeitsfläche der Walzen wird durch den
Bild 15: Drehmomenterzeugung bei nichtkontinuierlicher Beschickung
und Abreißen der Schülpenbildung (Parameter: Winkel
des Abreißpunktes)
Fig. 15: Generation of the torque with intermittent feed and interruption
in flake formation (parameter: angle of the point of interruption)
torque decreases (falling trend) and only then do vibrations with
backlash occur. The rolls temporarily stop rotating and, if the
vibrations are very strong, they may even rotate backwards for a
short time. A reversed rotation can only be caused by torsional
stresses of the drive if the clutch releases as a result of overload.
This does not lead to any vibrations.
Schmitz [10] describes another instance of vibrations. These are
generated during fine grinding. According to the author’s own
observations, in this case the vibrations develop as follows:
With increasingly fine feed material, e.g. during semi-finish
grinding based on a higher classifier speed, the µ factor initially
becomes larger and the thickness of the flake (gap) increases; the
density of the flake increases at the same time. If the flake is no
longer able to withstand the increased load, e.g. owing to
entrapped air or because it has become too thick, then in the region
of the narrowest distance between the rolls (point B, Fig. 1) there
is no force to counter the load pressure FA, and the direction of
roll rotation reverses. This results in an impact force and a vibration
is excited. Fig. 15 shows the pattern of force in the working gap
and the associated torque curve for different points of interruption
in flake information. For interruption angles >3°, there is no positive
torque.
8. Conclusions
To prevent the negative operating states of high-pressure roller
presses described above, the operation and equipment of comminution
plants incorporating high-pressure roller presses must
meet certain requirements.
The feed to the high-pressure roller press must be controllable.
On the one hand, as much material must always be supplied to the
gap as this requires at each point in time depending on the changing
material draw-in conditions. On the other hand, it must be possible
to influence the material draw-in conditions. This applies particularly
to the start-up and shutdown phases as well as operating
modes that lead to very thick and dense flakes when the press is
handling fine-grained feed material. Changing the speed of the
rolls can only influence the throughput rate. The electric power
consumption then changes proportionally to the throughput rate.
The torque is not changed in this process and therefore the conditions
of the draw-in the feed material are not influenced. Control
concepts based on influencing operation by adjustment of the
speed of the rolls cannot be successful therefore.
The selection of the specific press force is of the greatest importance,
as this influences the angle of force application, the torque
and the maximum press force in the gap. By selection of the specific
working surface of the roll, the suppliers also define the specific
press force. Design errors here are paid for with machine
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