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Elektromagnetische Kugelmühle
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Kugelmühle, in der die Bewegung der
Mahlkörper in der Arbeitskammer unter der Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes erfolgt, das durch die Drehung von mindestens einem Elektromagnet erzeugt wird.
Bekannt sind elektromagnetische Kugelmühlen für Feinmahlen von Zement, Erz u. dgl. Stoffen, die eine zylindrische Arbeitskammer aufweisen, in der die metallischen Mahlkugeln in einer konzentrisch zur zylindrischen Kammerwandung ausgeführten Rinne angeordnet sind. Die letzteren werden mittels eines um die Arbeitskammer umlaufenden Elektromagneten in Bewegung gesetzt.
Der Stoff wird in derartigen Mühlen mittels der Reibung zwischen der zylindrischen Kammerwandung und den Mahlkugeln zerkleinert.
Die Nachteile dieser Mühlen sind eine niedrige spezifische Mahlleistung und ein beträchtlicher Energiebedarf.
Die genannten Nachteile sind dadurch bedingt, dass die Bauart und die Wirkungsweise der Mühlen der bekannten Art keine genügend feine Mahlung der harten Stoffe bei deren einmaligen Durchgang durch die Mühle gewährleisten.
Der zerkleinerte Stoff muss deshalb gesichtet und das nicht genügend zerkleinerte Mahlgut zu wiederholten Mahlvorgängen der Mühle wieder zugeführt werden.
Bekannt sind auch elektromagnetische Kugelmühlen, bei denen die Arbeitskammer in Form eines Ringes ausgeführt und zwischen zwei feststehenden Erregerwicklungen eingeschlossen ist. Die letzteren sind durch einen Panzermantel geschützt und mit Wechselstrom gespeist.
Die metallischen Mahlkugeln, die in die Arbeitskammer eingebracht sind, werden mittels eines Magnetfeldes in Bewegung gesetzt, das durch die genannten Erregerwicklungen erzeugt wird.
Die oben beschriebenen Mühlen weisen auch eine niedrige Mahlleistung bei bedeutenden Ausmassen und beträchtlichem Energieaufwand auf.
Dies wird dadurch bedingt, dass sich der Mahlvorgang bei den Mühlen dieser Art hauptsächlich durch die Reibung zwischen den Stoffteilchen und den Stahlkugeln, die sich unter der Einwirkung des magnetischen Drehfeldes bewegen, vollzieht. Dabei wirkt auf die Stahlkugeln gleichzeitig mit der Magnetfeldkraft die Zentrifugalkraft, die diese gegen den Oberteil der Ringkammer sowie gegeneinander drückt, wodurch ein bedeutender Teil der kinetischen Energie der Kugeln nutzlos verloren geht.
Ausserdem steigt der spezifische Energieaufwand bei den erwähnten elektromagnetischen Kugelmühlen infolge schädlicher Ströme, die sowohl durch die Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern der mit Wechselstrom gespeisten Erregerwicklungen als auch infolge des beträchtlichen, von jedem Panzermantel dem Kraftlinienfluss entgegengesetzen Widerstandes entstehen. Ein ernsthafter Mangel der bekannten Kugelmühlen besteht auch in deren kompliziertem Aufbau. Die Reparatur bei Durchbrennen der Erregerwicklungen (insbesondere der äusseren Wicklung) bedingt einen produktionshemmenden Ausfall der Mühle, da deren Stillegung auf längere Zeit notwendig ist.
Es ist hervorzuheben, dass es in der Praxis unzweckmässig ist, die beiden oben beschriebenen Arten von Kugelmühlen für das Mahlen geringer Mengen von Mahlgut zu verwenden, wie es z. B. bei der
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Diamantenzerkleinerung der Fall ist.
Das Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer elektromagnetischen Kugelmühle, die es ermöglicht, Stoffe sowohl in hartem als auch in überhartem Zustand zu zerkleinern und eine hohe Mahlleistung sowie gute betriebstechnische Kennwerte bei verhältnismässig kleinen Abmessungen und geringem spezifischem elektrischem Energieaufwand zu gewährleisten.
Die gestellten Aufgaben werden durch volle Ausnutzung der kinetischen Energie der kegelförmigen Mahlkörper und starker Vergrösserung der Anzahl von deren Stössen sowohl gegeneinander als auch gegen die Wände der Arbeitskammer gelöst. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet zur Erzeugung des elektromagnetischen Drehfeldes im Inneren der Arbeitskammer wirksam, diese in der Form eines Zylinderabschnittes ausgebildet und mit einer einseitigen, in Richtung der Trägheitsbewegung der Mahlkörper verlaufenden Ausbauchung versehen ist, deren Wandungen tangential zur Mantelfläche des Zylinderabschnittes verlaufen.
In einer solchen Arbeitskammer bewegen sich die Stahlkugeln unter der Einwirkung des Magnetdrehfeldes zuerst entlang der Mantelfläche des Zylinderabschnittes der Arbeitskammer, um anschliessend unter der Einwirkung der die Anziehungskraft des Magnetfeldes übersteigenden Zentrifugalkraft in eine geradlinige Bewegung in die Kammerausbauchung zu schwenken und den Anprall gegen das Mahlgut unter voller Ausnutzung der Reserven ihrer kinetischen Energie zu vollführen.
Es empfiehlt sich, den Elektromagnet im Inneren der Arbeitskammer, u. zw. in deren der Ausbauchung gegenüberliegendem Teil aufzustellen.
Um den Elektromagnet von dem Anprallen der Mahlkugeln zu sichern, ist dieser in einen Panzermantel eingekapselt, wobei in dem letzteren zwecks Herabsetzung des spezifischen Energieaufwandes durch Verminderung des von dem Panzermantel dem Kraftlinienfluss entgegengesetzten Widerstandes im Bereich der Magnetpole Schlitze vorgesehen sind.
In diesen Schlitzen sitzen durch hochfeste Einsatzstücke vor Verschleiss geschützt, aus magnetisierbarem Stoff hergestellte Einsatzstücke.
Bei Verwendung der Mühle speziell für die Zerkleinerung von Diamanten ist es empfehlenswert, den Elektromagnet mit einem verlängerten Kern auszuführen, dessen von der Erregerwicklung freier Teil innerhalb der Arbeitskammer angeordnet ist, wogegen der andere, grössere Teil des Elektromagneten mit der Erregerwicklung ausserhalb der Arbeitskammer liegt. Infolgedessen werden die Kammerabmessungen wesentlich vermindert.
Weitere Vorteile der Erfindung folgen aus der nachstehenden Beschreibung von in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispielen. Fig. 1 zeigt eine elektromagnetische Kugelmühle im Längsschnitt, in der der Elektromagnet innerhalb der Arbeitskammer derart angebracht ist, dass seine Drehachse mit der Achse des Zylinderteils der Kammer zusammenfällt. Fig. 2 stellt dieselbe Kugelmühle im Schnitt nach II-II gemäss Fig. 1 dar und Fig. 3 zeigt die Kugelmühle im Querschnitt.
Die in den Fig. l ud 2 dargestellte elektromagnetische Kugelmühle weist eine in Lagern--2-rotierende Welle-l-auf. Die Lager sind an Stützen --3-- befestigt.
Ein Panzermantel--4-- ist über Radnaben--5--mit der Welle--l--fest verbunden.
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einWelle-l-starr befestigt.
Eine die Form eines Zylinderabschnittes aufweisende und mit einer Ausbauchung-27ausgestattete Arbeitskammer --8-- wird durch den von dem Panzermantel-4--, einer
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Gehäuses-10-und gitterförmigen Seitenplatten-U--Mantelfläche --28-- des Zylinderabschnittes verlaufen. Als Mahlkörper --12-- sind Stahlkugeln in die Arbeitskammer eingebracht. Der Panzermantel-4--, die Panzerwandung--9-und die Seitenplatten --11-- sind aus unmagnetischem verschleissfestem Stoff hergestellt.
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befestigt.
Für die Erregerstromzufuhr sind an einem Ende der Welle--l--Schleifringe--16- angeordnet und an dem andern Ende ist eine Federnut-17-zum Anschluss des Elektromotors vorgesehen (der letztere ist in den Zeichnungen nicht gezeigt).
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Zwischen Seitenwandungen-30-des Gehäuses-10-und den gitterartigen Seitenplatten - -11-- der Kammer --8-- sind Hohlräume gebildet, nämlich ein Füllringraum-18-bzw. eine Entladekammer-19--. Oberhalb des Füllringraumes-18-ist ein Einlauf trichter --20-- und unterhalb der Entladekammer-19-eine Öffnung-21-zur Ausgabe von Mahlgut-22angeordnet. Für die Belüftung der Kugelmühle ist in der Entladekammer-19-eine Beschaufelung - vorgesehen. An den Seitenwänden des Kugelmühlengehäuses sind Dichtungen-24angebracht.
Zweckmässigerweise ist die beschriebene Variante der Kugelmühle bei der Zerkleinerung grosser Stoffmengen zu benutzen.
Bei der Bearbeitung des Gutes in geringen Mengen, was bei der Diamantenzerkleinerung der Fall ist, ist es zu empfehlen, die Mühle in der Form auszuführen, die in der Fig. 3 dargestellt ist.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der bereits beschriebenen dadurch, dass ein Kern --7'-- (Fig. 3) eine verlängerte Form aufweist, wobei ein Teil des Kernes von der Erregerwicklung frei ist. Der Elektromagnet ist derart angeordnet, dass der von der Erregerwicklung --6'-- freie Teil des Kernes --7'-- in einer Arbeitskammer --8'-- angeordnet ist, wogegen der andere Teil des Elektromagneten ausserhalb der Arbeitskammer in einem abgesonderten, an die Arbeitskammer-8'angrenzenden Gehäuse-25-liegt. Auf den Kernteil, der in der Kammer --8'-- angebracht ist, wird eine aus magnetisierbarem Material hergestellte Panzerscheibe-26-aufgesetzt. Diese Bauart gestattet es, die Arbeitskammer mit kleineren Ausmassen auszuführen.
Im folgenden ist die Wirkungsweise der Kugelmühle beschrieben. über die Schleifringe-16fliesst Gleich- oder Wechselstrom zur Erregerwicklung --6-- und erzeugt ein konstantes magnetisches Feld, das sich mit dem Elektromagnet mitdreht und die Stahlkugeln --12-- mitreisst, deren ansteigende Geschwindigkeit beinahe der Drehgeschwindigkeit des Elektromagneten gleichkommt. Wenn die Kugeln zur Ausbauchung der Arbeitskammer gelangen, erhalten sie eine geradlinige Bewegung und zermalmen das Gut, das über den Einlauftrichter-20-zur Arbeitskammer-8-gelangt.
Nachdem die kinetische Energie der Stahlkugeln bei dem Anprall gegen das Mahlgut, das sich in der Ausbauchung der Arbeitskammer befindet, verbraucht ist, gelangen die Kugeln mit dem zu zermalmenden Gut unter der Einwirkung des rotierenden Elektromagneten in den Zylinderabschnitt der Arbeitskammer, in dem das Mahlgut von den Stahlkugeln weiter zerrieben wird. Anschliessend wird der beschriebene Zyklus der Mahlvorgänge wiederholt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetische Kugelmühle, in der die Bewegung der Mahlkörper in der Arbeitskammer unter der Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes erfolgt, das durch die Drehung von mindestens
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Erzeugung des elektromagnetischen Drehfeldes im Inneren der Arbeitskammer (8) wirksam, diese in der Form eines Zylinderabschnittes ausgebildet und mit einer einseitigen, in Richtung der Trägheitsbewegung der Mahlkörper (12) verlaufenden Ausbauchung (27) versehen ist, deren Wandungen (29) tangential zur Mantelfläche (28) des Zylinderabschnittes verlaufen.
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