Die Erfindung betrifft ein Verschleißschutzelement zum teilweisen Einsetzen in eine Ausnehmung an der Oberfläche einer Verschleißfläche einer Zerkleinerungseinrichtung sowie eine Zerkleinerungseinrichtung mit einem solchen Verschleißschutzelement.

Bei Zerkleinerungseinrichtungen, wie Mahlwalzen, die insbesondere bei Gutbettzerkleinerung von beispielsweise hartem Erz zum Einsatz kommen, findet im Betrieb der Zerkleinerungseinrichtung ein hoher Verschleiß der Oberfläche einer Verschleißfläche, wie beispielsweise der Mahlwalzenoberfläche statt. Um diesem Verschleiß entgegenzuwirken, ist es beispielsweise aus der DE 2006 010 042 A1 bekannt, zusätzliche Verschleißschutzelemente auf die Oberfläche der Mahlwalze aufzubringen. Bei einem bestimmten Verschleißgrad ist es notwendig, die Verschleißschutzelemente der Mahlwalze auszutauschen, um eine effiziente Mahlung zu garantieren. Der Austausch der Verschleißschutzelemente bedingt beispielsweise lange Stillstandzeiten der Walzenmühle, sowie hohe Wartungskosten.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verschleißschutzelement bereitzustellen, das eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist, um die Wartungsintervalle zum Austausch der Verschleißschutzelemente zu erhöhen, wobei das Verschleißschutzelement gleichzeitig kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verschleißschutzelement mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung umfasst nach einem ersten Aspekt ein Verschleißschutzelement zum teilweisen Einsetzen in eine Ausnehmung an der Oberfläche einer Verschleißfläche einer Zerkleinerungseinrichtung, wobei das Verschleißschutzelement einen Befestigungsbereich, der mit der Ausnehmung in der Oberfläche der Verschleißfläche verbindbar ist und einen Verschleißbereich aufweist, der zumindest teilweise aus der Oberfläche der Verschleißfläche hervorsteht. Der Befestigungsbereich umfasst ein Material, das eine geringere Verschleißfestigkeit aufweist als das Material des Verschleißbereichs, wobei sich der Verschleißbereich in der Höhe des Verschleißschutzelements über den Befestigungsbereich hinaus erstreckt. Der Befestigungsbereich ist außerdem hülsenförmig ausgebildet.

Bei der Zerkleinerungseinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Walzenmühle, einen Walzenbrecher, eine Hammermühle oder eine Vertikalrollenmühle, wobei die Verschleißfläche insbesondere die im Betrieb der Zerkleinerungseinrichtung einem hohen Verschleiß ausgesetzte Oberfläche einer Mahlwalze, die Hammerwerkzeuge und die Oberfläche der Mahlbahn einer Hammermühle oder die Oberfläche der Rollen und des Mahltellers einer Vertikalrollenmühle ist.

Das Verschleißschutzelement ist beispielsweise zylinderförmig ausgebildet oder weist einen viereckigen Querschnitt auf. Insbesondere ist ein Ende der Verschleißschutzelemente derart ausgebildet, dass es an der Oberfläche der Verschleißfläche, insbesondere in einer Ausnehmung in der Oberfläche der Verschleißfläche, befestigbar ist. Insbesondere ist das Verschleißschutzelement plattenförmig ausgebildet. Dies ist insbesondere bei der Anwendung eines solchen Verschleißschutzelementes auf beispielsweise einer Mahlbahn einer Hammermühle oder eine Vertikalrollenmühle vorteilhaft. Der Befestigungsbereich ist vorzugsweise derart angeordnet, dass er im Betrieb der Zerkleinerungseinrichtung keinem oder nur einem sehr geringen Verschleiß ausgesetzt ist. Insbesondere dient der Befestigungsbereich der Befestigung des Verschleißschutzelementes an der Oberfläche der Verschleißfläche. Der Verschleißbereich ist an dem Befestigungsbereich angeordnet und erstreckt sich in der Höhe des Verschleißschutzelements über den Befestigungsbereich hinaus, sodass der Verschleißbereich dem Großteil des auf das Verschleißschutzelements wirkenden Verschleiß ausgesetzt ist. Ein solches Verschleißschutzelement ist wesentlich kostengünstiger herstellbar, da auf die Ausbildung des gesamten Verschleißschutzelements aus dem teureren verschleißfesteren Material verzichtet werden kann. Der Bereich des Verschleißschutzelements, der keinem oder nur einem sehr geringen Verschleiß ausgesetzt ist, weist ein weniger verschleißfestes Material auf, das geringere Material kosten bedingt. Ein hülsenförmiger Befestigungsbereich bietet den Vorteil einer besonders einfachen Herstellbarkeit. Unter hülsenförmig ist insbesondere zu verstehen, dass der Befestigungsbereich zylinderförmig mit einer zentralen, koaxialen dem Verschleißbereich zugewandten Aussparung ausgebildet ist. Der Befestigungsbereich weist vorzugsweise einen unteren zylinderförmigen Bereich auf, an dem der Verschleißbereich anliegt und einen oberen beispielsweise dünnwandigen hülsenförmigen Bereich, der den Verschleißbereich zumindest teilweise umfangsmäßig umschließt. Der hülsenförmige Bereich weist insbesondere zumindest die gleiche oder eine größere Längserstreckung als der zylinderförmige Bereich auf. Der Verschleißbereich weist vorzugsweise einen zylinderförmigen Bereich auf, der derart ausgebildet ist, dass er mit dem hülsenförmigen Bereich des Befestigungsbereichs passgenau zusammenwirkt. Insbesondere ist der Verschleißbereich vollständig als Zylinder ausgebildet.

Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst das Material des Verschleißbereichs einen keramischen Werkstoff, wie beispielsweise Wolframcarbid WC, Titancarbid TiC, Titancarbonitrid TiCN, Vanadiumcarbid VC, Chromcarbid CrC, Tantalcarbid TaC, Borcarbid BC, Niobcarbid NbC, Molybdäncarbid Mo2C, Aluminiumoxid AI2O3, Zirkonoxid ZrO2, oder Siiliziumcarbid SiC. Des Weiteren sind in dem Verschleißbereich vorzugsweise Partikel aus Industrie-Diamanten, insbesondere hochfeste Keramiken, in eine keramische oder metallische Matrix eingebettet. Das Material des Befestigungsbereichs umfasst gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Stahl, wie beispielsweise einen vergüteten Baustahl.

Der Befestigungsbereich weist gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Aufnahmebereich zur Aufnahme des Verschleißbereiches auf, der derart ausgebildet ist, dass er den Verschleißbereich relativ zu dem Befestigungsbereich zentriert. Der Aufnahmebereich ist vorzugsweise an der dem Verschleißbereich zugewandten Seitenfläche des Befestigungsbereichs ausgebildet. Insbesondere ist die dem Befestigungsbereich zugewandte Fläche des Verschleißbereichs derart ausgebildet, dass sie mit dem Aufnahmebereich zusammenwirkt.

Der Aufnahmebereich weist gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest eine Aussparung und der Verschleißbereich einen Vorsprung auf, der mit der Aussparung zusammenwirkt. Insbesondere weist der Aufnahmebereich einen Vorsprung und der Verschleißbereich eine entsprechende Aussparung auf. Das Verschleißschutzelennent weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine stirnseitige Aussparung, insbesondere eine Bohrung, auf, die in Richtung der Verschleißfläche der Zerkleinerungseinrichtung weist. Vorzugsweise weist der Befestigungsbereich die stirnseitige Aussparung auf. Die Aussparung ist insbesondere koaxial zu dem Verschleißschutzelement ausgebildet. Eine solche Aussparung bewirkt eine Materialersparnis des Befestigungsbereichs und somit eine Kostenreduktion des Verschleißschutzelements. Der Verschleißbereich ist gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest teilweise innerhalb des hülsenförmigen Bereichs des Befestigungsbereichs angeordnet. Der zumindest teilweise um den Verschleißbereich angeordnete hülsenförmige Befestigungsbereich bietet den Vorteil einer einfachen Anordnung des Verschleißbereiches an dem Befestigungsbereich sowie einer einfachen Nachbearbeitung des Mantels des Verschleißschutzelements.

Der Befestigungsbereich und der Verschleißbereich sind gemäß einer weiteren Ausführungsform stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere geklebt oder gelötet. Eine Verschraubung des Verschleißbereichs und des Befestigungsbereichs ist ebenfalls denkbar. Eine stoffschlüssige Verbindung bietet eine einfache Möglichkeit der Befestigung des Verschleißbereichs an dem Befestigungsbereich, wobei der Verschleißbereich vorzugsweise lösbar an dem Befestigungsbereich angebracht ist, sodass bei einem Verschleiß des Verschleißbereichs dieser auf einfache Weise austauschbar ist. Ein Austausch des Befestigungsbereichs ist somit im Verschleißfall des Verschleißbereichs nicht notwendig.

Der Befestigungsbereich umfasst gemäß einer weiteren Ausführungsform weniger als 45%, vorzugweise weniger als 30%, höchstvorzugshalber weniger als 20% des Verschleißschutzelementes.

Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Zerkleinerungseinrichtung aufweisend eine Verschleißfläche und ein Verschleißschutzelement wie voran beschrieben, wobei das Verschleißschutzelement zumindest teilweise in einer Ausnehmung in der Oberfläche Verschleißfläche, insbesondere einer Mahlwalze, angebracht ist. Die mit Bezug auf das Verschleißschutzelement beschriebenen Vorteile treffen auch auf die Zerkleinerungseinrichtung mit einem solchen Verschleißschutzelement zu. Der Befestigungsbereich des Verschleißschutzelements ist gemäß einer weiteren Ausführungsform mit der Mahlwalze stoffschlüssig verbunden, insbesondere geschweißt, geklebt oder gelötet. Vorzugsweise ist der Befestigungsbereich mit der Ausnehmung in der Verschleißfläche gelötet geklebt oder verschweißt. Die Zerkleinerungseinrichtung ist beispielsweise eine Mahlwalze zur Gutbettzerkleinerung oder eine Vertikalrollenmühle.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Zerkleinerungseinrichtung in einer Frontansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Mahlwalze der Zerkleinerungseinrichtung gemäß Fig. 1 . Fig. 3-7 zeigt schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele von Verschleißschutzelementen in einer Querschnittsansicht.

In Fig. 1 ist eine Zerkleinerungseinrichtung 10, insbesondere eine Walzenmühle schematisch dargestellt. Die Zerkleinerungseinrichtung 10 umfasst zwei schematisch als Kreise dargestellten Mahlwalzen mit Verschleißflächen 12, 14, die den gleichen Durchmesser aufweisen und nebeneinander angeordnet sind. Zwischen den Verschleißflächen 12, 14 der Mahlwalzen ist ein Mahlspalt ausgebildet, der beispielsweise in der Größe einstellbar ist. Im Betrieb der Zerkleinerungseinrichtung 10 rotieren die Mahlwalzen in durch die Pfeile dargestellte Rotationsrichtung gegenläufig zueinander, wobei Mahlgut in Fallrichtung den Mahlspalt durchläuft und gemahlen wird. Fig.2 zeigt einen Endbereich einer Mahlwalze, die eine Verschleißfläche 12 aufweist, an der Verschleißschutzelemente 16 angebracht sind. Die Verschleißschutzelemente 16 sind in dem äußeren Umfang der Oberfläche der Mahlwalze angebracht. Beispielhaft weisen die zueinander beabstandeten, nebeneinander angeordneten Verschleißschutzelemente 16 der Fig. 2 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Verschleißschutzelemente 16 über die Oberfläche der Mahlwalze in der Größe, der Anzahl, der Querschnittsform und der Anordnung zueinander variieren, um beispielsweise lokale Unterschiede der Abnutzung im Betrieb der Zerkleinerungseinrichtung 10 auszugleichen. Ferner weist die Mahlwalze an ihrem Ende angebrachte Verschleißschutzeckelemente 17 auf, die beispielhaft einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und in Reihe derart nebeneinander angeordnet sind, dass sie über den Umfang der Mahlwalze einen Ring ausbilden. Es sind außerdem weitere Querschnittsformen der Verschleißschutzeckelemente 17 denkbar, die von der in Fig. 2 gezeigten Querschnittsform abweichen. Auch eine zueinander beabstandete Anordnung der Verschleißschutzeckelement 17 ist möglich. In Fig. 2 ist beispielhaft nur das linke Ende der Mahlwalze mit der Verschleißfläche 12 gezeigt, wobei das nicht gezeigte rechte Ende vorteilhafterweise im Aufbau identisch ist. Fig. 3 zeigt ein nicht von der Erfindung umfasstes Verschleißschutzelement 16a, das in einer Ausnehmung 26 in mit der Verschleißfläche 12 der Mahlwalze gemäß Fig. 1 und 2 angeordnet ist. Das Verschleißschutzelement 16a weist einen Befestigungsbereich 24 und einen Verschleißbereich 22 auf, wobei der Befestigungsbereich in der Ausnehmung 26 an der Oberfläche des Verschleißfläche 12 der Mahlwalze angeordnet ist und mit der Verschleißfläche 12 der Mahlwalze verbunden ist. Beispielsweise ist das Verschleißschutzelement 16a an dem Befestigungsbereich 24 mit der Ausnehmung in der Oberfläche der Verschleißfläche 12 der Mahlwalze stoffschlüssig, insbesondere verschweißt, verlötet oder verklebt oder formschlüssig verbunden, insbesondere verschraubt oder verkeilt. Der Verschleißbereich 22 des Verschleißschutzelements 16a ist zumindest teilweise außerhalb der Ausnehmung 26 in der Verschleißfläche 12 angeordnet, sodass dieser in radialer Richtung der nicht dargestellten Mahlwalze aus der Oberfläche der Verschleißfläche 12 hervorsteht. Der Befestigungsbereich 24 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa ein Drittel des gesamten Verschleißschutzelements 16a, wobei der Verschleißbereich 22 in etwa die weiteren zwei Drittel umfasst. Der Befestigungsbereich 24 weist einen Aufnahmebereich 18 auf, der die dem Verschleißbereich 22 zugewandte Fläche des Befestigungsbereichs umfasst. Der Aufnahmebereich 18 ist zwischen dem Verschleißbereich 22 und dem Befestigungsbereich 24 angeordnet und insbesondere gewölbt ausgebildet, sodass der Befestigungsbereich 24 des Verschleißschutzelements 16a an dem dem Verschleißbereich 22 zugewandten Ende eine nach innen weisende Wölbung aufweist. Diese Wölbung dient der Positionierung des Verschleißbereichs 22 auf dem Befestigungsbereich 24. Der Verschleißbereich 22 des Verschleißschutzelements 16a weist ein Material mit einer höheren Verschleißfestigkeit auf als das Material des Befestigungsbereichs 24. Beispielsweise weist der Verschleißbereich 22 einen keramischen Werkstoff, wie zum Beispiel Wolframcarbid, Titancarbid, Titancarbonitrid, Vanadiumcarbid, Chromcarbid, Tantalcarbid, Borcarbid, Niobcarbid, Molybdäncarbid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, oder Siiliziumcarbid auf. Des Weiteren können im Verschleißbereich auch Partikel aus Industrie-Diamanten bzw. hochfesten Keramiken in eine keramische oder metallische Matrix eingebettet sein. Beispielsweise weist der Verschleißbereich ein Matrixmaterial auf, in dem eine Mehrzahl von Partikeln angeordnet sind. Bei den Partikeln handelt es sich insbesondere um ein hochverschleißfestes Material, das beispielsweise Diamant, Keramik oder Titan umfasst. Das Matrixmaterial umfasst beispielsweise Wolframcarbid. Die Partikel sind insbesondere stoffschlüssig beispielsweise durch Sintern mit dem Matrixmaterial verbunden.

Im Betrieb der Zerkleinerungseirichtung 10 sind die Verschleißschutzelemente 16a einem hohen Verschleiß ausgesetzt, wobei insbesondere der aus der Oberfläche der Verschleißflächen 12, 14 der Mahlwalzen hervorstehende Verschleißbereich 22 der Verschleißschutzelemente 16a verschleißt. Das verschleißfeste Material des Verschleißbereichs 22 verringert den Verschleiß der Verschleißschutzelemente 16a erheblich. Des Weiteren wird auf eine Ausbildung des Befestigungsbereichs, der keinem oder nur einem sehr geringen Verschleiß ausgesetzt ist, aus dem teureren, verschleißfesteren Werkstoff verzichtet.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verschleißschutzelements 16b, wobei die Verschleißfläche mit der Ausnehmung 26, in der das Verschleißschutzelement 16b angeordnet ist, nicht dargestellt ist. Fig. 4 zeigt ein Verschleißschutzelement 16b, das im Wesentlichen dem Verschleißschutzelement 16a der Fig. 1 entspricht, wobei der Aufnahmebereich, insbesondere der dem Verschleißbereich 22 zugewandten Bereich des Befestigungsbereichs 24 des Verschleißschutzelements 16b eine Aussparung aufweist, die mit einem Vorsprung in der dem Befestigungsbereich 24 zugewandten Bereich des Verschleißschutzbereichs 22 zusammenwirkt. Eine solche Aussparung in dem Befestigungsbereich 24 dient insbesondere der Positionierung des Verschleißbereichs 22 auf dem Befestigungsbereich 24, wobei der Verschleißbereich relativ zu dem Befestigungsbereich 24 zentriert wird. Die Aussparung ist beispielsweise zylinderförmig und zentriert ausgebildet.

Fig. 5 zeigt ein Verschleißschutzelement 16c, das einen im Wesentlichen hülsenförmigen Befestigungsbereich 24 aufweist, wobei sich dieser entlang der Mantelfläche des Verschleißbereichs 22 erstreckt und der Verschleißbereich 22 zumindest teilweise innerhalb des hülsenförmigen Befestigungsbereichs 24 angeordnet ist. Der hülsenförmige Befestigungsbereich 24 ist aus einem weicheren, weniger verschleißfesten Material als der Verschleißbereich 22 ausgebildet. Der Verschleißbereich 22 des Verschleißschutzelements 16c erstreckt sich in Längsrichtung des Verschleißschutzelements 16c über den hülsenförmigen Befestigungsbereich 24 hinaus sodass der Verschleißbereich 22 aus dem hülsenförmigen Befestigungsbereich 24 hervorsteht. Der Verschleißbereich 22 erstreckt sich insbesondere in radialer Richtung der Mahlwalze über den Befestigungsbereich 24 hinaus. Der Befestigungsbereich 24 der Fig. 5 weist einen unteren, radial einwärts weisenden, vollzylinderförmigen Bereich auf, auf dem der Verschleißbereich 22 aufliegt und einen radial auswärts weisenden beispielsweise dünnwandigen hülsenförmigen Bereich, der den Verschleißbereich 22 zumindest teilweise umfangsmäßig umschließt. Fig. 6 zeigt ein Verschleißschutzelennent 16d, das im Wesentlichen dem Verschleißschutzelement 16c der Fig. 5 entspricht mit dem Unterschied, dass das Verschleißschutzelement 16d in seinem Befestigungsbereich 24 eine Aussparung 20 aufweist. Die Aussparung 20 ist stirnseitig in dem Befestigungsbereich 24 angebracht und beispielsweise zylinderförmig oder konusförmig ausgebildet. Die Aussparung ist besondere koaxial zu dem Verschleißschutzelement 16d ausgebildet und dient beispielsweise der Befestigung des Verschleißschutzelements 16d in der Ausnehmung 26 in der Verschleißfläche der Zerkleinerungseinrichtung 10. Ferner bedingt die Aussparung 20 eine erhebliche Materialersparnis des Befestigungsbereichs 24.

Fig. 7 zeigt ein nicht von der Erfindung umfasstes Verschleißschutzelement 16e, das im Wesentlichen dem Verschleißschutzelement 16a der Fig. 3 entspricht mit dem Unterschied, dass das Verschleißschutzelement 16e in dem Befestigungsbereich 24 eine Aussparung 20 gemäß der Fig. 6 aufweist. Der Aufnahmebereich 18 des Verschleißschutzelements 16e ist im Wesentlichen eben ausgebildet. Eine gewölbte Ausbildung ist ebenfalls denkbar.

Bezugszeichenliste

10 Zerkleinerungseinnchtung / Walzenmühle

12 Verschleißfläche / Mahlwalze

14 Verschleißfläche / Mahlwalze

16 a-e Verschleißschutzelement

17 Verschleißschutzeckelement

18 Aufnahmebereich

20 Aussparung

22 Verschleißbereich

24 Befestigungsbereich

26 Ausnehmung