
Die Brechwalzen zerkleinern das Mahlgut mittels Zerdrücken, indem sie ständig und ununterbrochen auf die zerkleinerten Stücke drücken. Die Brechwalzen bestehen aus einem geschweißtem Rahmen und zwei zylinderförmigen Walzen mit dem gleichen Durchmesser. Die Walzen sind auf Horizontalachsen angeordnet und rotieren sich in entgegengesetzten Richtungen, d.h. aufeinander zu.
Das von oben aufgegebene Mahlgut gerät auf die Walzen, wird von ihnen erfasst und geht unter der Reibungskraft durch den Spalt zwischen den Walzen hindurch. Somit wird es nach und nach zerkleinert und dann in Form von Körnern bestimmter Größe aus dem Brecher hinausgeworfen. Der Zerkleinerungsgrad hängt von der Spaltgröße zwischen den beiden Walzen ab.
Da in den Brechwalzen das Mahlgut durch gewöhnliches Zerdrücken ohne Zerreiben zerkleinert wird und der Spalt zwischen den Walzen eine ständige Breite hat, durch welche die Körner ungehindert passieren können, deren Größe kleiner ist, fällt nur wenig Feingut an.
Damit die Walzen beim Hineingeraten von übermäßig großen oder harten Mahlgut-Brocken nicht verformt oder gebrochen werden, ist eine Achse unbeweglich fixiert, während die andere in beweglichen Lagern untergebracht ist. Wenn ein großer Brocken hineingerät, wird die bewegliche Achse um eine Entfernung weggeschoben, die ausreicht, damit der große Brocken durchkommt. Danach wird sie mit Hilfe einer Spezialfeder an die unbewegliche Achse angenähert. Die Brechwalzen-Federn können einen Druck bis 5.000 kgF/cm2 erzeugen.
Damit das aufgegebene Gut durch die Walzen zerkleinert wird, müssen die Mahlgut-Stücke in den Spalt zwischen den sich entgegen rotierenden Walzen hineingezogen werden. Das Hineinziehen des Mahlgutes in den Spalt hängt direkt vom Greifwinkel der Walzen ab, d.h. vom Winkel zwischen den Berührungspunkten des Mahlgutes und der Brechwalzen-Oberfläche.
Der Greifwinkel hängt seinerseits unmittelbar von der Stückgröße, dem Walzendurchmesser und dem Reibungsfaktor des Mahlgutes ab. Ähnlich wie bei den Backenbrechern darf der Walzen-Greifwinkel den doppelten Reibungswinkel von 34 Grad nicht überschreiten.
Bei der Vergrößerung des Walzendurchmessers und des Abstandes zwischen den Walzen sowie beim Kleinerwerden der Mahlgut-Stücke verkleinert sich der Greifwinkel.
Wenn man das Walzendurchmesser und die Stückgröße des Mahlgutes betrachtet, stellt man eine gewisse Abhängigkeit zwischen ihnen fest. Und zwar:
R = r/(1-cos[φ/2])
wo:
R – Radius der Mahlgut-Stücke;
r – Radius der Brechwalzen;
φ – Greifwinkel.
In der Praxis wird folgendes Walzen-Durchmesser (D) angesetzt: D = (20÷25) d, wo d – Durchmesser der Mahlgut-Stücke.
Daraus folgt, dass die Brechwalzen überwiegend für Mittel- und Feinzerkleinerung dienen. Dabei sind die zahnförmigen oder geriffelten Walzen imstande, auch viel größere Brocken zu zerkleinern. Für die zahnförmigen Walzen D = (2÷5) d, für die geriffelten Walzen D = (10÷12) d.
Das Durchmesser der Brechwalzen kann zwischen 230 und 1500 mm schwanken.
Arbeitsleistung und Stromverbrauch
Die Höchstleistung der Brechwalzen ist direkt proportional zum Volumen des Mahlgutbandes, welches zwischen den Walzen durch den Spalt hinauskommt.
Das Volumen (V) des Mahlgutes, das zwischen den Walzen durchkommt, ist gleich:
Vсек = Fω = beω, см3/сек
wo:
ω – Drehgeschwindigkeit der Walzen, cm/s;
b – Walzenlänge, cm;
e – Größe des Spaltes zwischen zwei Walzen, cm.
Auf einem geschweißten sind parallel zueinander zwei zylinderförmige Walzen installiert. Die eine – bewegliche Walze – steht auf Gleitlagern, die andere – unbeweglich Walze – rotiert sich auf unbeweglich stehenden Lagern.
Das Andrücken der beweglichen Walze an die unbewegliche Walze wird durch zylinderförmige bzw. in manchen Fällen durch bandförmige Federn gewährleistet, die unmittelbar hinter den unbeweglichen Lagern installiert sind. Der Federndruck wird mit Hilfe eines Stützbolzen und eines Spezialschildes zur beweglichen Walze übertragen.
Die Brechwalzen sind mit einem Keilriemenantrieb ausgerüstet und haben ein Zahnradgetriebe zur Walze hin. Die Zahnradübersetzung wird für jene Walzen verwendet, bei denen die Umlaufgeschwindigkeit im Betriebszustand maximal 3-4 Meter pro Sekunde beträgt. Das Zahnradgetriebe hat jedoch zwei Hauptnachteile: die Zähne brechen häufig und außerdem wird bei der Arbeit Lärm erzeugt. Die Walzen der schnell laufenden Brecher haben noch einen eigenen, separaten Riemenantrieb.
Infolge der Vor- und Rückwärtsbewegung der beweglichen Walze entstehen während des Betriebs ziemlich starke Reibungskräfte, die unvermeidlich auf das Fundament des Brechers übertragen werden. Um diese Reibungskräfte auszugleichen und somit eine gleichmäßigere Arbeit der Brechwalzen zu gewährleisten, werden bei manchen Konstruktionen beide Walzen, die sich in gegensätzlichen Richtungen bewegen, beweglich gemacht.
Die Walzen können auch unbeweglich installiert werden. Solche Geräte sorgen für gleichmäßige Zerkleinerung und arbeiten praktisch schwingungsfrei. Sie sind im Vergleich zu den Federwalzen viel billiger, jedoch weniger zuverlässig und leistungsfähig. Damit solche Walzen durch zufällig hineingeratene Metallstücke nicht kaputt gehen, wird über deren Einsрeiser ein Magnetabscheider aufgestellt.
Die Walze besteht in der Regel aus zwei Teilen: aus dem Innen- und dem Außenteil. Beim Innenteil handelt es sich um einen Kern, der normalerweise aus Gusseisen gegossen wird. Der brechende Außenteil der Walze stellt eine abnehmbare Bandage dar, die aus hartem, verschleißfestem Stahl oder aus weißeingestrahltem Gusseisen hergestellt wird. Der Walzenkern ist eine kegelförmige Scheibe mit einer Hülse. Auf die Hülse werden Kegelringe aufgesetzt und mittels Bolzen fest mit der Scheibe zusammengezogen. Somit ist die Bandage sehr sicher befestigt.
Unabhängig von der Walzenkonstruktion ist für deren stabile Arbeit eine ununterbrochene und gleichmäßige Zufuhr des Mahlgutes überaus wichtig. Deswegen wird in der Regel direkt über den Walzen ein extra Rinneneinspeiser installiert.
Die wichtigsten Werkzeuge eines Walzenbrechers sind zwei Walzen, die sich in gegensätzlichen Richtungen rotieren sowie mit Nocken oder Zähnen versehen werden können. Die von oben aufgegebenen Mahlgut-Brocken werden von den Nocken erfasst und - während sie sich zwischen den Nocken bewegen - zerkleinert. Bei geringer Drehzahl geschieht die Zerkleinerung hauptsächlich durch das Zusammendrücken und die Reibung, während bei höherer Drehzahl die Zerkleinerung überwiegend durch stoßartige Belastungen erzielt wird.
Dadurch, dass eine der Walzen verschiebungsfähig installiert ist, lässt sich die Breite des Spaltes zwischen den Walzen und somit auch die Korngröße des Endproduktes verändern.
Die Walzenbrecher dienen zur Zerkleinerung von Kalkstein, Salzen, Kreide, Schamotte und sonstigen mäßig harten Stoffen. Zu deren Vorteilen gehören Kompaktheit und Zuverlässigkeit.
Die zahnförmigen oder geriffelten Walzen greifen unmittelbar die Mahlgut-Stücke. Dabei können sogar ganz große Brocken, deren Querschnitt die Hälfte oder gar zwei Drittel vom Durchmesser der Walze selbst ausmacht, erfasst werden. Da die erfassten Stücke von den Walzenzähnen durch Spalten zerkleinert werden, eignen sich diese Geräte für das Brechen besonders fragiler Stoffe wie Koks, Kalkstein, Phosphoriten, Salze und sonstige Nichterze unter den Bodenschätzen.
Manchmal werden die Walzenbrecher in zweistöckiger Ausführung hergestellt. In solchen Geräten wird das stückige Mahlgut zuerst durch die oben befindlichen Zahnwalzen gebrochen und dann durch die unten befindlichen glatten Walzen zerkleinert.
Die Dreiwalzen-Ringmühle stellt einen Mahlring dar, der vertikal steht und sich frei rotiert. Der Ring wird aus harten Stahlsorten angefertigt. Die drei Stahlwalzen werden durch die Federn an diesen Ring, und zwar an dessen innere Oberfläche, gepresst.
Die obere Walze wird durch ein Getriebe in Bewegung gesetzt und dient als Antriebswalze. Durch die Reibungskraft setzt diese Walze ihrerseits den Ring in Bewegung, der die Bewegung an die zwei übrigen Walzen weitergibt. Die beiden unteren Walzen werden durch Stahlfedern an den Ring gepresst. Das Mahlgut gelangt über die Rinne ins Innere des Ringes und wird im Folgenden zwischen dem Ring und den Walzen zermahlen. Der Ring rotiert sich ständig. Dadurch wird das Mahlgut am Ring zurückgehalten und an den anderen Walzen vorbei transportiert. Es wird zerdrückt unter Druck, der sich mit Federn regulieren lässt.
Nach dem Runterfallen vom Ring entweicht das zerkleinerte Produkt durch die untere Öffnung. Durch das Zusammenpressen sammelt sich zwischen dem Ring und den Walzen eine dicke Materialschicht, so dass diese sich nicht berühren. Somit kann die Mühle lärmfrei arbeiten. Außerdem verschleißen der Ring und die Walzen weniger schnell, obwohl sie im Betriebszustand ständig in Bewegung sind. Der Ring und die Walzen nehmen dank der Federung die Stoße und Schläge leicht wahr und wechseln entsprechend ihre Lage.
Die Leistungsparameter der Mühlen dieses Typs hängen von der Beschaffenheit des Mahlgutes und der Mahlfeinheit ab. Die zur Zerkleinerung zugeführten Stücke dürfen maximal 30 mm groß sein, wobei bei der mittleren Mahlfeinheit die Leistung solcher Mühlen im Bereich von 3.000 bis 9.000 kg pro Stunde liegt.
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