DE19912594B4

DE19912594B4 - Vorrichtung zur Hochenergie- und/oder Feinstmahlung von Feststoffen

Info

Publication number: DE19912594B4
Application number: DE19912594A
Authority: DE
Inventors: Henning Zoz
Original assignee: Zoz GmbH
Current assignee: Zoz GmbH
Priority date: 1999-03-20
Filing date: 1999-03-20
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2019-03-21
Also published as: KR20010014607A; DE19912594A1; KR100666002B1; CA2301391A1; CA2301391C

Abstract

Vorrichtung zur Hochenergie- und/oder Feinstmahlung von Feststoffen, umfassend einen als Mahlraum (34) ausgebildeten Behälter (35) mit einer Füllung mit losen Mahlkörpern und einem relativ zu diesem um eine Welle (19) mit horizontaler Achse umlaufend antreibbaren, mit Agitator-Elementen (11) bestückten Rotor (10) zur Induzierung einer intensiven Mahlkörperbewegung innerhalb der Mahlkörperfüllung, und mit einer die Welle (19) mit ihrer Lagerung gegenüber dem Mahlraum (34) abdichtenden Wellendichtung (20), wobei der Rotor (10) mit einem ersten Hauptantrieb (17) in Verbindung steht und der Mahlbehälter (35) bzw. dessen Lagergehäuse (1) mit einem zweiten Drehantrieb (5) in Verbindung steht, die unabhängig voneinander steuerbar sind;
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drehantrieb (5) für den Mahlbehälter (35) eine dem Mahlbehälteraußenumfang (45) angepasste, diesen zumindest teilweise umfassende Zahnstange bzw. einen am Behälter-Außenumfang angeordneten Zahnring (6) aufweist, in die/den eine motorisch betriebene Kette bzw. ein Zahnriemen bzw. das Ritzel (47) eines Steuermotors (49) eingreift; und
dass der Drehantrieb...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Hochenergie- und/oder Feinstmahlung von Feststoffen, umfassend einen als Mahlraum ausgebildeten Behälter mit einer Füllung von losen Mahlkörpern und einem relativ zu diesem um eine Welle mit horizontaler Achse umlaufend antreibbaren, mit Agitator-Elementen bestückten Rotor, zur Induzierung einer intensiven Mahlkörperbewegung innerhalb der Mahlkörperfüllung und mit einer die Welle mit ihrer Lagerung gegenüber dem Mahlraum abdichtenden Wellendichtung, wobei der Rotor mit einem ersten Hauptantrieb in Verbindung steht und der Mahlbehälter bzw. dessen Lagergehäuse mit einem zweiten Drehantrieb in Verbindung steht, die unabhängig voneinander steuerbar sind.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der US 6 764 034 B2 bekannt.
Mahlvorrichtungen der eingangs genannten Bauweise eignen sich zur Zerkleinerung beispielsweise von Hartstoffen wie Ti-Co; VC-Co; WC-Co; SiC-St sowie zur Feinstaufmahlung von Hartstoffen wie Ti-WC-Co; Ti-WC-Co; TiC-WC-Co, etc. Ein vorteilhaftes Anwendungsgebiet der Feinstmahlvorrichtungen ist weiterhin die Herstellung von feinstgemahlenem Dauermagnetmaterial beispielsweise Nd-Fe-B sowie zur Herstellung von weiteren mechanischen Legierungen. Diese und ähnliche Hartstoffe werden durch die genannten Feinstmahlvorrichtungen bis in den Nanometerbereich feinst zerkleinert, wobei besonders sensible Stoffe fallweise unter Vakuum bzw. Schutzgas gemahlen werden.
Feinstmahlvorrichtungen bekannter Bauart weisen eine stehende Bauweise auf, wobei Mahlbehälter und Rotor mit vertikaler Achse angeordnet sind. Bei dieser bekannten Bauart ergeben sich Nachteile durch vergleichsweise geringere Energieübertragungmöglichkeit zwischen Rotor und Mahlkörperfüllung, insbesondere bei der Trockenmahlung. Infolge des geringeren Energieeintrags kann der Mahlbehälter nicht ausreichend kompakt ausgebildet sein.
Die auf den Anmelder zurückgehende deutsche Offenlegungsschrift DE 43 07 083 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Feinstmahlung von Feststoffen. Diese Vorrichtung umfasst einen als Mahlraum mit einem geschlossenen Gehäuse ausgebildeten Mahlbehälter, der zur Induzierung einer intensiven Mahlkörperbewegung einen um eine horizontale Achse umlaufend antreibbaren, mit Agitator-Elementen bestückten Rotor aufnimmt. Die Welle des Rotors ist gegenüber dem während des Mahlprozesses feststehenden Gehäuse durch wenigstens eine Wellendichtung hermetisch abgedichtet. Die Antriebswelle des Rotors ist mit einem elektrischen Antriebsmotor verbunden. Zum Zwecke der Befüllung und Entleerung des Mahlbehälters ist an diesem eine Einfüll- oder Austrittsöffnung mit einem verschließbaren Durchlass vorgesehen. In dem Mahlbehälter befindet sich eine Charge schüttfähiger Mahlkörper, die je nach Mahlgut unterschiedliche Kugeldurchmesser aufweisen können. Der Vorteil dieser horizontal angeordneten Vorrichtung zur Hochenergie- und/oder Feinstmahlung von Feststoffen liegt in der kompakten Bauweise und der Möglichkeit des hohen Energieeintrags in den Mahlbehälter bis dicht unterhalb der kritischen Mahlkörperbewegung. Als kritische Mahlkörperbewegung wird der Zustand bezeichnet, bei welchem die Mahlkörper im Mahlbehälter als Kollektiv unter Einwirkung von Zentrifugalkräften umgewälzt werden und die Individualbewegungen zwischen den einzelnen Mahlkörpern praktisch zum Erliegen kommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Energieeintragung bei der zuvor genannten Vorrichtung zur Hochenergie- und/oder Feinstmahlung von Feststoffen bezüglich der kritischen Mahlkörperbewegung noch weiter zu steigern und auch Mahlgut mit hoher Verklebungsneigung (Sticking) problemlos vermahlen zu können sowie eine noch bessere Steuerung des Mahlprozesses innerhalb des Mahlbehälters vornehmen zu können.
Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Hochenergie- und/oder Feinstmahlung von Feststoffen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in der Weise gelöst, dass der Drehantrieb für den Mahlbehälter eine dem Mahlbehälteraußenumfang angepasste, diesen zumindest teilweise umfassende Zahnstange bzw. einen am Behälter-Außenumfang angeordneten Zahnring aufweist, in die/den eine motorisch betriebene Kette bzw. ein Zahnriemen bzw. das Ritzel eines Steuermotors eingreift; und dass der Drehantrieb für den Mahlbehälter eine Steuereinrichtung zum abwechselnd gegenläufigen Verstellen des Mahlbehälters um eine vorgegebene Nullpunktslage aufweist.
Mit dieser Maßnahme ist es möglich, feinste Partikel mit höchster Qualität aufzumahlen, beispielsweise möglichst flache Partikel (Flakes) herzustellen, beispielsweise für die Lackindustrie, um neue Pigmente für Autolacke zu erhalten, oder aber infolge einer sehr hohen Mahlkinetik neue Partikel für die Herstellung mechanischer Legierungen zu erhalten. Hierdurch wird vorteilhafterweise auch die Vermahlung von problematischem Mahlgut ermöglicht, welches zum Sticking neigt, wodurch der Energieeintrag in den Mahlbehälter erheblich beeinträchtigt wird. Als problematisches Mahlgut sind kristalline Metalloxide, keramische Kunststoffe, Mineralien oder ähnliches zu nennen.
Infolge der erfindungsgemäßen Einstellung einer Differenzdrehzahl für den Drehantrieb von Mahlbehälter und von Rotorantrieb lassen sich die Mahlvorgänge im Behälterinnenraum feinfühlig steuern und es lässt sich eine resultierende Dreh zahl auf das Genaueste einstellen, wie sie durch einen Einmotorenbetrieb nur sehr aufwendig erreicht werden kann.
Zur Optimierung des Mahlprozesses ist dabei vorgesehen, dass die Steuereinrichtung für den Mahlbehälter-Drehantrieb elektronisch programmierbar ist und zwar abgestellt auf die jeweiligen Eigenschaften des Mahlguts.
Von der Erfindung mit umfasst wird die Anordnung der unabhängigen Drehantriebe für Rotor und Mahlbehälter sowohl für einseitig gelagerte Mahlbehälter als auch zweiseitig gelagerte Mahlbehälter, wobei die einseitig gelagerten Mahlbehälter bei den kleineren Mahlvorrichtungen anzutreffen sind und die beidseitig gelagerten Mahlbehälter die größeren Maschinen betreffen.
Die Erfindung wird anhand einer schematischen Zeichnung für eine bevorzugte Ausführungsform näher erläutert, wobei der Zeichnung weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind.
Die in der Figur gezeigte Vorrichtung zur Feinstmahlung von Feststoffen umfasst jeweils einen als Mahlraum 34 ausgebildeten Mahlbehälter 35. Der Mahlbehälter 35 weist eine Füllung von losen Mahlkörpern auf, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht zeichnerisch dargestellt sind. Es handelt sich dabei üblicherweise um kugelförmige oder sphärische Gebilde in einer Größenordnung bis maximal 10 mm Durchmesser aus abriebfestem Hartmaterial wie Keramik oder Wolframkarbid, die bis zu 50 % des Mahlraumvolumens ausfüllen. In das Innere des Behälters 35 erstreckt sich ein Rotor 10, der zur Induzierung einer intensiven Mahlkörperbewegung innerhalb der Mahlkörperfüllung mit Agitator-Elementen 11 bestückt ist. Der Rotor 10 weist einen Rotorkörper 13 auf, welcher mit einem konischen Sitz und einer Verschraubung 16 mit der Rotorwelle 19 lösbar verbunden ist. Eine drehsichere Verbindung ist entsprechend den bekannten Regeln des technischen Han delns beispielsweise mittels Nut- und Federverbindung hergestellt. Der Rotor 10 steht mit einem nicht näher dargestellten Drehantrieb 17 in Verbindung.
Wegen der horizontalen Anordnung von Rotor 10 mit der Welle 19 relativ zum Mahlraum 34 ist eine besonders sorgfältige Abdichtung der Welle 19 mit ihrer Lagerung 1 im Lagergehäuse 2 erforderlich. Hierzu ist die Lagerung 1 und die Wellendichtung 20 mit einer vorderen Stirnwand 40 des Mahlbehälters 35 zu einer Baugruppe ausgebildet, der der Mahlbehälter 35 zugeordnet werden kann. Auf diese Weise wird ohne Schwierigkeiten erreicht, dass mit der Stirnwand 40 unterschiedliche Mahlbehälter 35 austauschbar und verbindbar sind. Nach mechanischer Trennung von Mahlbehälter 35 und der aus Rotorwelle 19 und Rotor 10 mit Wellendichtung 20 sowie der vorderen Stirnwand 40 bestehenden Baugruppe können die Elemente der Dichtung problemlos kontrolliert, fallweise gewartet und/oder erneuert werden.
Die einzige Figur zeigt einen Mahlbehälter 35 im Querschnitt einer mit der Rotorachse zusammenfallenden Schnittebene. Der Mahlbehälter hat die Form zweier gegengleicher Romboide 42 bzw. 43, deren Grundlinien mit der Rotationsachse des Rotors 10 zusammenfallen. Infolge der hiermit verwirklichten doppelkonischen Ausbildung des Mahlbehälters 35 in Verbindung mit der besonderen Längenstaffelung der Agitator-Elemente 11 wird eine besondere Mahlkörperbewegung induziert, die in etwa mit einer torusförmigen Strömung vergleichbar ist, das heißt die Mahlkugeln werden im Bereich der beiden Stirnseiten 40 und 41 besonders stark angehoben und über den Mittelbereich unterhalb der Ein- und Auslassöffnung 46 in einer gegengleichen Kaskade nach unten durchgeleitet, wodurch eine intensive Vorverdichtung des Materials entsteht. Diese Behälterausbildung ist besonders gut geeignet zum Aufmahlen von Problemgut, welches zur Aufmagnetisierung oder infolge von Adhäsionskräften zu Anbackungen neigt.
Der Rotor 10 steht mit dem ersten Drehantrieb 17 in Verbindung und unabhängig von diesem ist der Mahlbehälter 35, oder auch das Lagergehäuse 2 mit einem zweiten Drehantrieb 5 verbunden, wobei die beiden Drehantriebe 17, 5 unabhängig von einander steuerbar sind (Steuerschrank 21). Nur schematisch ist gezeigt, dass der Drehantrieb 5 für den Mahlbehälter 35 einen am Behälteraußenumfang angeordneten Zahnring 6 aufweist, in den das Ritzel 47 eines Steuermotors 49 eingreift. Dieser Steuermotor 49 ist feinfühlig auf eine Differenzdrehzahl zwischen Rotor 10 und Mahlbehälter 35 einstellbar. Die Steuereinrichtung 21 für den Mahlbehälter-Drehantrieb ist elektronisch programmierbar und mit der Drehzahl des Hauptantriebs abgleichbar mittels der Steuereinrichtung 21.
Da der Drehantrieb 5 für den Mahlbehälter 35 eine Einrichtung zum abwechselnd gegenläufigen Verstellen des Mahlbehälters 35 um eine vorgegebene Nullpunktslage erhalten soll ist zweckmäßigerweise an der Behälteraußenwandung 45 bzw. an dessen Flansch 48 eine Zahnstange anzubringen, die dem Behälteraußenumfang angepasst ist und diesen zumindest teilweise umgreift. In diese Zahnstange greift eine Kette ein, die beispielsweise von einem Schrittmotor in der einen oder anderen Richtung bewegt wird. Diese einfache Konstruktion hat sich besonders bewährt, um die kritische Mahlkörperbewegung im Innern des Mahlbehälters 35 in Richtung höheren Energieeintrags zu steuern.
Die in einem Ausführungsbeispiel beschriebene und gezeigte Vorrichtung zur Feinstmahlung von Feststoffen erlaubt höchste Mahlleistung mit wirtschaftlichen Mitteln und stellt eine optimale Lösung der eingangs gestellten Aufgabe dar.

Claims

Vorrichtung zur Hochenergie- und/oder Feinstmahlung von Feststoffen, umfassend einen als Mahlraum (34) ausgebildeten Behälter (35) mit einer Füllung mit losen Mahlkörpern und einem relativ zu diesem um eine Welle (19) mit horizontaler Achse umlaufend antreibbaren, mit Agitator-Elementen (11) bestückten Rotor (10) zur Induzierung einer intensiven Mahlkörperbewegung innerhalb der Mahlkörperfüllung, und mit einer die Welle (19) mit ihrer Lagerung gegenüber dem Mahlraum (34) abdichtenden Wellendichtung (20), wobei der Rotor (10) mit einem ersten Hauptantrieb (17) in Verbindung steht und der Mahlbehälter (35) bzw. dessen Lagergehäuse (1) mit einem zweiten Drehantrieb (5) in Verbindung steht, die unabhängig voneinander steuerbar sind; dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (5) für den Mahlbehälter (35) eine dem Mahlbehälteraußenumfang (45) angepasste, diesen zumindest teilweise umfassende Zahnstange bzw. einen am Behälter-Außenumfang angeordneten Zahnring (6) aufweist, in die/den eine motorisch betriebene Kette bzw. ein Zahnriemen bzw. das Ritzel (47) eines Steuermotors (49) eingreift; und dass der Drehantrieb (5) für den Mahlbehälter (35) eine Steuereinrichtung (21) zum abwechselnd gegenläufigen Verstellen des Mahlbehälters (35) um eine vorgegebene Nullpunktslage aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (5) für den Mahlbehälter (35) auf eine Differenzdrehzahl zum Rotorantrieb (17) einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) für den Mahlbehälter-Drehantrieb (5) elektronisch programmierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl einseitig gelagerte Mahlbehälter (35) als auch zweiseitig gelagerte Mahlbehälter mit von einander unabhängigen Drehantrieben (17, 5) ausgerüstet sind.