DE1097790B

DE1097790B - Fliehkraftkugelmuehle

Info

Publication number: DE1097790B
Application number: DEG16996A
Authority: DE
Inventors: Alfred Graentzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-04-26
Filing date: 1955-04-26
Publication date: 1961-01-19

Description

Fliehkraftkugelmühle Die Erfindung bezieht sich auf eine Fliehkraftkugelmühle, bei der die Mahlkugeln und das zu mahlende Gut unter Fliehkraftwirkung stehen, wodurch gleichzeitig mit der Vermahlung Korngrößentrennung eintritt.
Es sind mehrere Fliehkraftkugelmühlen verschiedener Konstruktion bekannt, bei denen die durch eine Exzenter- bzw. durch eine Planetenbewegung der Drehachse erzeugten Kräfte zur Erzeugung des Kugelumlaufes und eines hohen Kugeldruckes ausgenutzt werden.
Bei der Mehrzahl der bekannten Mühlenkonstruktionen dieser Art verläuft die Exzenterachse außerhalb des Mahlgefäßes bzw. der Mahlgefäße, so daß eine echte planetarische Bewegung zustande kommt. Das Mahlgut wird axial aufgegeben und verläßt das Mahlgefäß ebenfalls in axialer Richtung über dessen Rand hinweg. Bei Mühlen dieser Art ist das Problem der Trennung des Mahlgutes nach Korngrößen entweder gar nicht oder nur unter besonderen Voraussetzungen derDrehgeschwindigkeiten umdieExzenterachse bzw. die Mittelachse zu lösen.
Es ist ferner eine Mühle vorgeschlagen worden, bei der die Mahltrommel außer um ihre eigene Achse auch um eine zweite, zu dieser parallele, innerhalb der Mahltrommel verlaufende Achse umläuft und bei der durch die Zentrifugal- und Exzenterkraft des Mahlgutes selbst eine Schleifwirkung erzielt wird. Mahlkugeln sind bei dieser Mühle nicht vorgesehen, sondern die Mahlwirkung kommt ausschließlich durch die Umwälzung des Gutes selbst zustande.
Noch eine andere bekannte Mühle macht ebenfalls von der Maßnahme Gebrauch, die zweite Achse parallel zur eigenen Achse durch das Mahlgefäß verlaufen zu lassen. Bei dieser Mühle sind zusätzlich Maßnahmen vorgesehen, den Kugelumlauf durch Preßluft u. dgl. zu fördern. Offenbar sind die Drehzahlen der Mühle um die eigene Achse und um die exzentrische Achse hierbei konstruktiv so festgelegt, daß ein zureichender Kugelumlauf durch die Drehbewegung allein nicht zustande kommt.
Bei all diesen Mühlen verteilen sich daher die erzeugten Korngrößen über einen verhältnismäßig breiten Bereich.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Fliehkraftkugelmühle liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, gleichzeitig mit einer feinsten Vermahlung eine sehr eng begrenzte Korngrößenverteilung zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe soll eine Fliehkraftkugelmühle mit einem um eine lotrechte Achse umlaufenden, Mahlkugeln enthaltenden Mahlgefäß, das außer um seine eigene Achse auch noch um eine zweite, parallel zu dieser Achse verlaufende Achse umläuft, verwendet werden, in der das feste Mahlgut in einer Flüssigkeit suspendiert vermahlen wird. Durch die Erfindung wird nun vorgeschlagen, die Drehzahlen, mit denen das Mahlgefäß um die eigene Achse (Mittelachse) und um die zweite in an sich bekannter Weise innerhalb des Gefäßes angeordnete Achse (Exzenterachse) umläuft, so zu wählen, daß die das Mahlgut enthaltende Flüssigkeit in dem Mahlgefäß einen umlaufenden Ring bildet. Dadurch wird das Mahlgut einer zentrifugenartigen Wirkung unterworfen, die die gröberen Teilchen an die Innenwand des Mahlgefäßes drängt, wo sie der Mahlwirkung von in dem Mahlgefäß enthaltenen wenigen größeren Kugeln ausgesetzt sind. Bei der erfindungsgemäßen Mühle laufen demnach die Mahlkugeln auf horizontalen Bahnen um, wobei sie hauptsächlich auf die gröberen Teilchen einwirken. Dadurch wird bereits in einem einzelnen Mahlgefäß ein verhältnismäßig schmaler Bereich der Korngröße erzielt.
Der Antrieb des Mahlgefäßes zur Erzeugung der Drehbewegung um die Mittelachse und um die Exzenterachse kann unabhängig voneinander durch gesonderte, jeweils für sich nach Drehrichtung und Drehzahl regelbare Antriebsmittel erfolgen. Statt dessen kann auch eine gemeinsame Antriebsquelle vorgesehen werden, wobei sodann der Antrieb um die beiden Achsen über ein Getriebe erfolgt, das eine Änderung der Drehrichtung und des Verhältnisses der Drehzahlen ermöglicht. Durch die Möglichkeit der Änderung der Drehzahl um die eine oder andere Achse, gegebenenfalls bis zum Stillstand einer derselben, und durch die Änderung der Drehrichtung vermag die erfindungsgemäße Fliehkraftkugelmühle eine Vielzahl verschiedener Aufgaben zu erfüllen. Insbesondere kann hierdurch innerhalb naturgegebener Grenzen nach Belieben die Mahlwirkung durch Erhöhung des Kugeldrucks oder die Korngrößentrennung begünstigt werden.
Gegenüber einer Mühle mit nur einem Mahlgefäß ist eine Anordnung vorzuziehen, bei der mehrere gleichartige Mahlgefäße übereinander angeordnet sind, deren Innenräume miteinander in Verbindung stehen. In den übereinander angeordneten und miteinander in Verbindung stehenden Mahlgefäßen tritt laufend durch Absetzen eine Separation des Mahlgutes nach der Korngröße ein, so daß - bei Führung des Mahlgutes von unten nach oben - in den unteren Gefäßen im Mittel größere Korngrößen vorhanden sind, als in den oberen Mahlgefäßen. Innerhalb der einzelnen Mahlgefäße tritt eine weitere Trennung des Mahlgutes nach der Korngröße durch die Drehung sämtlicher Mahlgefäße um die Exzenterachse ein.
Zu diesem Zweck kann es auch vorteilhaft sein, die beiden Drehachsen, abweichend von der Parallelführung, so anzuordnen, °-laß- sie schwach gegeneinander geneigt nach oben konvergieren, so daß die Exzentrizität der Exzenterachse in den unteren Mahlgefäßen etwas größer ist als in den oberen Gefäßen. Durch diese Maßnahme wird bewirkt, daß in den unteren Mahlgefäßen die Mahlwirkung, in den oberen Mahlgefäßen die Trennwirkung nach Korngrößen begünstigt wird.
Um insbesondere noch v6r Beginn des Mahlvorganges eine Korngrößentrennung innerhalb der einzelnen Mahlgefäße zu erzielen, sind, wie erwähnt, zweckmäßig Getriebe oder sonstige Mittel vorgesehen, mittels deren die übereinander angeordneten Mahlgefäße für sich allein um die Mittelachse gedreht werden können. Der eigentliche Mahlvorgang in, den einzelnen Mahlgefäßen beginnt jedoch erst in dein Augenblick, in dem die Drehung um die Exzenterächse einsetzt.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der erfindungsgemäßen Mühle und ihrer Anwendung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der Fliehkraftkugelmühle nach der Erfindung, deren beide Achsen zueinander parallel verlaufen.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwölf übereinander angeordnete und miteinander in Verbindung stehende Mahlgefäße 1 a bis 1 m von Hohlringform zu einer Mahlgefäßsäule 1 verbunden. Die Mahlgefäßsäule 1 kann durch den Motorantrieb 2 um die Mittelachse der Säule in Umdrehung versetzt werden, wobei die Säule im wesentlichen nur als Zentrifuge arbeitet.
Der Antrieb erfolgt über die Keilriemenscheibe 3, die das Achsenzahnrad 4 der Mahlgefäßsäule und damit diese selbst um ihre Mittelachse in Umdrehung versetzt, wobei die in den Mahlgefäßen enthaltenen Mahlkugeln, die Mahlflüssigkeit und das Mahlgut in Umwälzung gebracht wird. Die Fliehkraftwirkung treibt die Mahlkugeln und das Mahlgut in den einzelnen Mahlgefäßen nach außen, wie das in dem obersten Mahlgefäß gestrichelt angedeutet ist. Nach Erreichung konstanter Drehzahl hört die Relativbewegung des Gefäßinhalts zum Gefäß selbst auf, so daß nur noch die Fliehkraft wirksam ist. Sobald diese wirksam geworden ist, d. h., sobald die Mahlkugeln, die Mahlflüssigkeit und das Mahlgut die gleiche Rotationsgeschwindigkeit wie die Mahlgefäße erreicht haben, kann der Antrieb für die Drehung um die Exzenterachse, also die Exzenterbewegung eingeschaltet werden. Dieser Antrieb erfolgt vom Motor 5 über die Keilriemenscheibe 6. In diesem Augenblick kann der Motor 2 für die Zentrifugenbewegung gegebenenfalls ausgeschaltet werden.
Während der Drehung um die Exzenterachse, deren Umdrehungszahl vorzugsweise unter der Drehzahl um die Mittelachse liegen soll_ laufen die Mahlkugeln in der Weise um, daß ihre Wege jeweils größte Kreise ergeben. Dabei laufen die'Mahlkugeln über das durch die Fliehkraft nach außen geschleuderte und an den äußeren Gefäßwänden anliegende Mahlgut, und zwar vorzugsweise nur über die größten Teilchen des Mahlgutes, da durch die Zentrifugenwirkung eine Trennung des Mahlgutes nach Korngrößen eintritt, wobei jeweils die gröbsten Teilchen in die Kugelbahn geschleudert werden. Die zentrifugierende Wirkung der Rotationsbewegung bleibt auch weitgehend während der Exzenterrotation erhalten, wenn die Exzentrizität der Exzenterachse genügend klein, d. h. mindestens kleiner als der Radius der Mahlgefäße, ist.
Die Zuführung des Mahlgutes erfolgt bei der Fliehkraftkugelmühle in eines der untersten Mahlgefäße, nämlich das Mahlgefäß 1 b, durch ein durch sämtliche übereinander angeordnete Mahlgefäße 1 m bis 1 a von oben nach unten führendes, in der Mittelachse verlaufendes Rohr 7. Der Auslauf des fertigen Mahlgutes erfolgt aus dem obersten Mahlgefäß 1 m durch ein das Einlaufrohr 7 auf seiner ganzen Länge konzentrisch umschließendes, auch durch das unterste Mahlgefäß 1a hindurchgeführtes Auslaufrohr B.
Um einen kontinuierlichen Zu- und Ablauf des Mahlgutes auch während des Betriebes zu ermöglichen, sind am oberen Ende des Einlaufrohres 7 und am unteren Ende des Auslaufrohres 8 jeweils durch in der Mittelachse angeordnete Kugellager 9 bzw. 10 hindurchgeführte biegsame Schläuche 11 bzw. 12 vorgesehen. Die biegsamen Schläuche müssen eine ausreichende Verdrehungsfestigkeit besitzen, damit die normale Kugellagerreibung überwunden werden kann.
Der beschriebene Zu- und Ablauf ermöglicht einen kontinuierlichenBetrieb und gegebenenfalls auchmehrmaligen Durchlauf des zu vermahlenden Gutes im Kreislauf, mit dessen Hilfe Korngrößen von bisher noch nicht erreichter Feinheit und gegebenenfalls auch eine besondere homogene Verteilung von aus verschiedenen Komponenten bestehendem Mahlgut erzielt werden kann.
In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens kann die Exzentrizität der Exzenterachse für die unteren Mahlgefäße größer als für die oberen gewählt werden. Da in den unteren Mahlgefäßen, in die die Zuführung des zu vermahlenden Gutes erfolgt, dessen Körnung gröber, der Mahlwiderstand infolgedessen größer ist als in den weiter oben befindlichen Mahlgefäßen, empfiehlt es sich, den Mahlkugeln in den unteren Mahlgefäßen durch eine größere Exzentrizität eine höhere Beschleunigung zu erteilen. Zur weiteren Verbesserung der Mahlwirkung können nach dem Einschalten der Exzenterbewegung die Mahlgefäße in Umdrehung um ihre Mittelachse in gegensinnige Drehrichtung versetzt werden.
Ein besonders guter Effekt in bezug auf homogene Verteilung kann durch Beschallung, vorzugsweise mit Ultraschall, des in kontinuierlichem Kreislauf befindlichen Mahlgutes erreicht werden. Die Beschallung des im Kreislauf umlaufenden Mahlgutes erfolgt dabei zweckmäßigerweise außerhalb der Mühle auf dem Wege zwischen Auslauf und Wiedereinlauf. Die Rückführung des Mahlgutes vom Auslaufrohr zum Zuführungsrohr wird zweckmäßig mit Hilfe einer Umwälzpumpe bewirkt. Ein Kreislauf des Mahlgutes kann auch innerhalb der Mühle erreicht werden, wenn an Stelle des in der Mittelachse der Mahlgefäße entsprechend der Zeichnung vorgesehenen Zu- und Abflußrohres ein zylindrisches Rohr eingesetzt ist, auf dem außen eine Schnecke mit einem dem Drehsinn der Exzenterachse entsprechenden Windungssinn aufgebracht ist. Bei dieser Anordnung wird die Mahlflüssigkeit mit dem suspendierten Mahlgut durch die Drehung um die Exzenterachse entlang der äußeren Rohrwandung nach oben transportiert. Der Rücklauf in das untere Mahlgefäß erfolgt durch das Innere dieses Rohres.
Die verwendeten Mahlgefäße 1 a bis 1 k bzw. 1 m, die aus Eisen, Stahl, Korund oder einem sonst hierfür geeigneten harten Werkstoff bestehen können, sollen zweckmäßig eine Hohlringform entsprechend der Zeichnung besitzen. Die übereinander angeordneten Mahlgefäße der Mahlgefäßsäule werden durch die Federn 13 und 14 gegeneinander gepreßt. Zwischen den Mahlgefäßen sind zur Abdichtung und gegenseitigen elastischen Abstützung zweckmäßig Gummiringe (in der Zeichnung nicht dargestellt) angeordnet.
Die vertikale Längsschiene 15, die die untere als Antriebsscheibe dienende Exzenterscheibe 6 und die entsprechende obere Exzenterscheibe 16 starr miteinander verbindet, dient als Massenausgleich zu der exzentrisch sich drehenden Mahlgefäßsäule.
In den untersten Mahlgefäßen kann die Zerkleinerung des Mahlgutes intensiver gestaltet werden, wenn hier an Stelle von nur einer umlaufenden Mahlkugel zwei oder mehrere Kugeln vorgesehen werden.
Die von der erfindungsgemäßen Fliehkraftkugelmühle gelieferten Korngrößen hängen im starken Maße von der Tourenzahl der Mühle ab. Bei jeder Tourenzahl werden nur Korngrößen von ganz bestimmter Abmessung erhalten. Alle gröberen Korngrößen werden in der Mühle durch die Zentrifugalbeschleunigung so lange festgehalten, bis die entsprechende Korngröße bzw. Kornfeinheit erreicht ist. Die Korngröße hängt selbstverständlich dabei auch von der Art des Mahl-:;utes, insbesondere von dessen Dichte und dessen Härte ab.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Fliehkraftkugelmühle zum Mahlen von in einer Flüssigkeit suspendiertem festem Mahlgut mit einem um seine lotrechte Achse umlaufenden bauchigen, Mahlkugeln enthaltenden Mahlgefäß, das außer um seine eigene Achse auch noch um eine parallel zu dieser Achse verlaufende zweite Achse umläuft und bei dem das Mahlgut durch eine axiale, Öffnung aufgegeben wird und aus dem das gemahlene Gut über den Rand der Öffnung austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Achse (Exzenterachse) in an sich bekannter Weise innerhalb des Mahlgefäßes verläuft und daß die Drehzahlen, mit denen das Mahlgefäß um die eigene Achse (Mittelachse) und um die zweite Achse (Exzenterachse) umläuft, so gewählt sind, daß die das Mahlgut enthaltende Flüssigkeit in dem Mahlgefäß einen umlaufenden Ring bildet, so claß das Mahlgut einer zentrifugenartigen Wirkung unterworfen wird, die die gröberen Teilchen an die Innenwand des Mahlgefäßes drängt, wo sie der 1Zahlwirkung von in dem Mahlgefäß enthaltenen wenigen größeren Kugeln unterworfen sind.
2. Fliehkr aftlcugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mittelachse und die Exzenterachse je ein unabhängiger Antrieb (2, 5) vorgesehen ist, dessen Drehrichtung und Drehzahl regelbar ist.
3. Fliehlzraftkugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Mittelachse und die Exzenterachse über ein, regelbares Getriebe miteinander verbunden sind.
4. Fliehkraftkugelmühle nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch mehrere lotrecht übereinander zu einer Mahlsäule (1) angeordnete Mahlgefäße (l a bis 1 in), deren Hohlräume im Bereich um die gemeinsame Längsmittelachse miteinander in Verbindung stehen, und Einrichtungen zur Zuführung (7) des zu vermahlenden Gutes bzw. zur Abführung (8) des gemahlenen Gutes im Bereich der Mittelachse der Mahlsäule.
5. Fliehkraftkugelmühle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelachse der Mahlsäule (1) ein konzentrisches Doppelrohr (7, 8) angeordnet ist, dessen zur Zuführung der Mahlflüssigkeit mit dem Mahlgut von oben dienendes, unten geschlossenes Innenrohr (7) bis zum zweiten Mahlgefäß von unten (1 b) geführt und durch OOuerrohre mit dessen Innenraum verbunden ist, dessen zur Abführung der Mahlflüssigkeit mit dem vermahlenen Gut nach unten dienendes Außenrohr (8) in den Innenraum des obersten Mahlgefäßes (1 m) ragt.
6. Fliehkraftkugelmühle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Innenrohres (7) mittels eines flexiblen Schlauches (11) mit einem in einem Kugellager (9) drehbar angeordneten Rohrstutzen, das untere Ende des Außenrohres (8) mittels eines flexiblen Schlauches (12) mit einem in einem Kugellager (10) angeordneten Rohrstutzen verbunden sind und daß die Kugellager (9, 10) in den Schnittpunkten der Exzenterachse mit dem Mühlengestell angeordnet sind.
7. Fliehkraftkugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse und die Exzenterachse der -Mahlsäule (1) mit von oben nach unten sich vergrößerndem Abstand zueinander geneigt angeordnet sind. B.
Fliehl:raftkugelmühle nach den Ansprüchen 1 und 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlgefäße (l a bis 1 zn) die Form eines hohlen Ringes mit zur Mitte eingezogenen Rändern aufweisen.
9. Fliehkraftkugelmühle nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch je eine am oberen und unteren Ende des Maschinengestells drehbar angeordnete kreisförmige Scheibe (6, 16), zwischen denen die Mahlsäule (1) exzentrisch befestigt ist.
10. Fliehkraftkugelmühle nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine die kreisförmigen Scheiben (6, 16) verbindende vertikale Längsschiene (15) als Massenausgleich zu der exzentrisch angeordneten Mahlgefäßsäule (1), deren Befestigungspunkte an den Rändern der Scheiben (6, 16) je auf einem durch die Schnittpunkte der Mittelachse der Mahlgefäßsäule (1) mit den Scheiben (6,16) gehenden Durchmesser liegen.
11. Fliehkraftkugelmühle nach den Ansprüchen 7, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Verstellen der Exzentrizität der Exzenterachse und gegebenenfalls des Massenausgleichs vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 547 152, 62-1660, 903163, 910379; britische Patentschrift Nr. 593 777; französische Patentschrift Nr. 976 266; USA.-Patentschrift Nr. 2 650 033.