Zerkleinerungseinrichtung. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Zerkleinerungseinrichtung, welche zum Beispiel als Mahl- oder I3omogenisierungs- einrichtung verwendet werden kann.
Dieselbe ist gekennzeichnet durch ein Gefäss, welches zur Aufnahme des zu zer kleinernden Gutes dient und in mindestens einer Richtung frei bewegliche Körper ent hält, die auf das zu behandelnde Gut einwir ken sollen, und welches derart hin- und her geht, dass die Bewegung von der Mittellage aus in der einen Richtung ungefähr das Spiegelbild derjenigen in der andern Rich tung ist, und ferner durch mindestens ein elastisches Glied, das die Bewegung des Ge fässes nach beiden Seiten beschränkt.
Auf beiliegender Zeichnung sind neun beispielsweise Ausführungsformen der Zer kleinerungseinrichtung schematisch darge stellt, und zwar ist jede der Figuren ein. Auf riss einer dieser Ausführungsformen, wobei die acht ersten Ausführungsformen zum Mahlen und die neunte zum Homogenisieren dienen. Gemäss Fig. 1 ist in einem Gestell a ein Käfig b durch pendelartige Stützen c auf gehängt. Im Käfig b ist durch Schrauben d ein Gefäss e befestigt, welches frei beweg liche Mahlkörper f, zum Beispiel Kugeln, Walzen, unregelmässige Körper, und das Mahlgut enthält. Am Gestell a sind seitliche Schraubenfedern g mit einem Ende befestigt, auf deren anderes Ende der Käfig b ansto ssen kann.
Diese Schraubenfedern haben so viel Abstand, dass der durch die eine Feder zurückgeworfene Käfig einen freien Raum durchläuft, bevor er auf die andere stösst; die Länge des freien Raumes regelt die Kraft des Stosses.
Mit dem Käfig b ist ein sich in einem Zylinder 41 bewegender Taucherkolben 40 verbunden. Der Zylinder 40 wird mit Druckfluidum, zum Beispiel Druckwasser oder Druckluft, gespeist, dessen Einlass durch ein Ventil 42 gesteuert wird, welches bei der Bewegung des Kolbens 40 von links nach rechts geöffnet und durch eine nicht darge stellte Feder geschlossen wird; der Auslass geschieht durch einen vom Kolben 40 ge steuerten Seitenkanal 43.
Die Wirkungsweise dieser Ausführungs form ist nun die folgende: Zur Inbetriebsetzung derselben schiebt man den Käfig b von Hand von links nach rechts, so dass das Ventil 42 sich öffnet und in den Zylinder 41 Druckfluidum eingelas sen wird; dasselbe schiebt den Kolben 40 nach links, bis der Auslass 43 erreicht wird, wodurch sein Druck aufhört. Durch den so erhaltenen Stoss und durch sein eigenes Ge wicht schwingt der Käfig b nach links zu rück, stösst dabei auf die linke Schrauben feder g und spannt dieselbe.
Die Schrauben feder g begrenzt somit elastisch die Bewe gung nach links, entspannt sich und setzt den Käfig b in der umgekehrten Richtung in Bewegung; dabei wird die rechte Schrau benfeder g gespannt, das Ventil 42 geöffnet, so dass eine neue Bewegung nach links her bei geführt wird, usw. Der Käfig b erhält so in waagerechter Richtung eine Hin- und Herbewegung, welche durch die Schrauben federn g begrenzt wird. Die Bewegung in der einen Richtung ist ein ungefähres Spie gelbild derjenigen in der andern Richtung.
Diese Doppelbewegung wird auf die Mahl körper f übertragen, die das Mahlgut zer drücken, zerschlagen und zerreiben, so dass es zu einem sehr feinen Mehl verarbeitet wird, wie die Erfahrung zeigt.
Bei der zweiten Ausführungsform (Fix. 2) ist das das Mahlgut und die Mahl körper enthaltende Gefäss durch den Kasten <I>h</I> eines auf Schienen<I>j</I> hin- und herrollen- den Wagens i dargestellt. Zwischen den En den des Wagens i und den Seiten des Ge stelles<I>a</I> sind elliptische Blattfedern <I>k</I> ange ordnet, welche die Bewegung des Wagens elastisch begrenzen und für ihre Umkehrung sorgen.
Der Antrieb dieses letzteren geschieht durch eine Nase 45, mit welcher er versehen ist, und eine Nockenscheibe 46 mit Kaut schukkissen 47, die auf einer sich ständig in derselben Richtung drehenden Welle 48 fest sitzt. Nach Fig. 3 ist der Käfig b am untern Ende einer Schraubenfeder l aufgehängt, welche ihrerseits mit dem untern Ende einer Stange 5<B>0</B> verbunden ist;
diese besteht aus einem .Stücke mit einem Exzenterring 51, welcher mit einem Exzenter 52 und einer sich ständig drehenden Welle 5.3 zusammen- wirkt. Der Käfig b ist mit vertikalen Stan gen o versehen, welche in Führungen p der obern<I>m</I> und untern Längsbalken q des Ge stelles a gleiten. Diese Längsbalken sind mit Schraubenfedern g versehen, welche die ver tikale hin- und hergehende Bewegung des Käfigs begrenzen.
Die Aufhäng- und Tragfeder bei ver tikal schwingenden Apparaten nach Fig. 3 und 5 sucht das Gewicht der schwingenden Masse zu kompensieren. Da. dieses mit der Menge des vorhandenen Mahlgutes wechselt, ist die Spannung der Tragfedern zweckmässig regulierbar. Diese Federn sind zwar im Stande, für sich allein die Bewegung umzu kehren, doch für eine intensive Bearbeitung des Gutes ist die Mitwirkung der Stossfedern erforderlich.
Bei der vierten Ausführungsform (Fix. 4) ist das Gefäss r durch elliptische Blattfedern s getragen und bewegt sich hin und her in vertikaler Richtung zwischen Schraubenfe dern g, welche am Gestell<I>a</I> und am Boden t. befestigt sind. Das Gefäss r ist mit einem Querbügel<B>5</B>5 versehen, der durch einen mit Schraubenfedern 56 versehenen Rahmen 60 hindurchgeht; der -letztere erhält von einer Welle 57 über eine Kurbel 58 und eine Pleuelstange 59 eine Hin- und Herbewegung, die-durch die Schraubenfedern 56 und den Querbügel 55 übertragen wird.
Gemäss Fig. 5 sind zwei ungefähr waage rechte Arme u, <I>v</I> an dem einen Ende mit der einen Seite 2o d2s Gestelles a, an dem andern Ende mit einem Zwischenstück x gelenkig verbunden; der Arm u ist durch eine Schraubenfeder<I>l</I> am Gestell a. aufge hängt. Am Zwischenstück x sind Träger y befestigt, zwischen welchen das Gefäss e mit den Mahlkörpern f und dem Mahlgut durch Schrauben d festgestellt wird.
Die vertikale Bewegung des Zwischenstückes x ist durch zwei Schraubenfedern g begrenzt.
Das Zwischenstück x trägt auch die Welle z einer bei 2 exzentrisch belasteten Seilscheibe 3, welche durch ein Seil 4 durch eine am Gestell a angebrachte Treibseil. scheibe 5 angetrieben wird. Wird die Seil scheibe 3 in Drehung versetzt, vibriert sie infolge ihrer exzentrischen Belastung und lässt auch das Zwischenstück x mitvibrie- ren, dessen Bewegung durch die Schrauben federn g begrenzt wird.
Nach Fig. 6 ist der Wagen i, dessen Kasten h das die Mahlkörper und das Mahl gut enthaltende Gefäss darstellt, mit. dem Gestell a beidseitig durch Schraubenfedern 6 verbunden. Weitere Schraubenfedern g be grenzen die Bewegungen des Wagens.
Der Wagen i ist mit einem lotrechten Arm 7 versehen, an welchem die Wellen 8, 9 zweier miteinander in Eingriff stehen der exzentrisch belasteter Zahnräder 10, 11 gelagert sind. Die Welle 8 trägt eine durch einen Riemen 12 und eine Riemenscheibe 13 angetriebene Riemenscheibe 14. Infolge der durch die exzentrische Belastung der Zahn scheiben 10, 11 hervorgerufene Vibration pendelt der Wagen i zwischen den Schrau benfedern g, die seine Bewegungen begren zen.
Die Zahnräder 10, 11 können wie in der Figur durch einen mitschwingenden elektri schen Motor oder auch anders angetrieben werden.
Um die Wirkung der periodischen Schläge auf das Gestell der Maschine, sowie auf den Boden und die Wände des Arbeitsraumes zu mildern oder ganz aufzuheben, kann man im Gestell eine Masse synchron, aber in entge gengesetzter Richtung schwingen lassen.
Gemäss Fig. 7 ist das Gestell a durch eine Zwischenwand 20 in zwei übereinander liegende Räume 21, 22 geteilt. In jedem Raum 21, 22 befindet sich ein Gefäss 23, 24 mit Mahlkörpern f, welches sich zwischen Schraubenfedern g auf- und abbewegt. Die Bewegungsmomente der beiden Gefässe sind möglichst gleich gewählt, ebenfalls sind die Schraubenfedern g so gewählt, dass sie mög lichst gleiche Wirkungen auf die Gefässe ausüben;
die Bewegungen der beiden Gefässe sind durch eine in der Zeichnung nicht dar gestellte Vorrichtung, zum Beispiel durch Rolle und Kabel wie in Fig. 8 oder durch doppelten, synchron aber entgegengesetzt wirkenden Antrieb geregelt.
Die zur Inbetriebsetzung dieser Ausfüh rung und zur Aufrechterhaltung der hin- und hergehenden Bewegung nötige Energie wird durch einen nicht veranschaulichten Antrieb zugeführt.
Das zu mahlende Gut wird in- das obere Gefäss durch ein Rohr 26 eingeführt; das Produkt dieser ersten Vermahlung wird durch einen Trichter 27 des Gefässes 23 und ein Rohr 28 zum zweiten Gefäss 24, geleitet. Das gemahlene Gut wird ebenfalls durch einen Trichter 29 des zweiten Gefässes 24 und ein Rohr 30 herausgeführt.
Bei der vorletzten Ausführungsform (Fig. 8) ist das Gefäss 31 zur Aufnahme des zu mahlenden Gutes durch über Scheiben 3? laufende biegsame Glieder (Seile, Ketten zum Beispiel) 3:3 mit zwei Gegengewichten 34 verbunden, deren Gesamtmassen unge fähr der seinigen entsprechen. Das Gefäss 31 einerseits, die Gegengewichte 34 ander seits bewegen sich zwischen Schraubenfedern g auf und ab. Ein nicht veranschaulichter Antrieb sorgt für die Zuführung der zur Vermahlung nötigen Energie. Das Gefäss 31 kann mit den Gegengewichten auch durch andere Vorrichtungen, zum Beispiel Hebel vorrichtungen, verbunden werden.
Bei Einrichtungen mit waagerecht schwin genden Gefässen kann die Anordnung eine ähnliche sein. Die Mahlwirkung der beschriebenen Aus führungsformen ist derjenigen der Kugel- und Hammermühlen ähnlich. Verglichen mit den rotierenden Kugelmühlen verbrau chen sie weniger Energie zur Bewegung der toten Masse. Von den Hammermühlen unter scheiden sie sich durch geringeren Ver schleiss der arbeitenden Organe. Lager und sonstige genau bearbeitete Teile sind nur in geringerem Masse beansprucht.
Sie eignen sich besonders für solche trok- tene Materialien, die Neigung zum Zusam menballen und zur Krustenbildung zeigen, sowie für das Mahlen zu höchster Feinheit. Beim Mahlen auf eine bestimmte Korngrösse erzeugen sie weniger staubigen Abfall als die üblichen Mühlen.
Sie eignen sich ferner zur Herstellung feiner Suspensionen, zum Beispiel von Far- benanreibungen, in nicht zu dickflüssigen Medien, und zur Homogenisierung von Emul sionen.
Zur Homogenisierung können vorteilhaft als Mahlkörper im Gefäss freigleitende Kol ben verwendet werden, die an die Wände an schliessen und von engen Durchgängen durch brochen sind; beim Hin- und Hergleiten zwingen sie die Flüssigkeit, diese engen Durchgänge zu passieren.
Fig. 9 veranschaulicht teilweise eine Aus führungsform, deren allgemeiner Aufbau derselbe ist, wie derjenige der Ausführungs form nach Fig. 1, und die zur Homogenisie rung eingerichtet ist. Das Gefäss e besteht aus einem zylindrischen Mantel ei und aus durch Schrauben befestigten Deckeln e2. In dem Gefäss e sind schwere metallene Kolben freiverschieblich angeordnet, die mit in der Figur übertrieben dargestellten kapillaren Durchbohrungen 81 versehen sind; die Breite des lichten Raumes zwischen Kolben und Gefäss soll den Durchmesser der Kapillaren nicht übertreffen. Zwischen den Kolben 80 sind frei bewegliche Ringe 82 vorgesehen, die ihr gegenseitiges Berühren verhindern.
Wenn die Ausführungsform in Gang gesetzt wird, gehen die Kolben 80 im Gefäss hin- und her und zwingen die in üblicher Weise voremulgierte Flüssigkeit durch die Kapil laren zu treten. Dadurch wird die disperse Phase fein dispergiert, wie bei den gewöhn lichen, mit einer Hochdruckpumpe versehe- nen Homogenisierapparaten.
Diese Ausführungsformen eignen sich auch zum Mischen von festen Körpern unter sich oder mit Flüssigkeiten. Wenn das Gefäss fest mit einer Feder verbunden ist, wie in den Fig. 3 und 4 dar gestellt, ist zweckmässig die ,Eigenschwin- gungsfrequenz des unter der Einwirkung der Feder stehenden Gefässes gleich, oder nahezu gleich dem Rhythmus der Bewegung. Im Falle einer Antriebskraft, die nur zur Inganghaltung, nicht aber zur Ingangsetzung der Bewegung ausreicht, wird dann. die an fangs geringe Amplitude durch die Federn allmählich vergrössert, bis die normale Be wegung des Gefässes einsetzt.
Man kann das Gefäss auch mit besondern rhythmisch abgestimmten relativ schwachen Hilfsfedern versehen (siehe die Federn 6 in Fig. 6), welche denselben Zweck erfüllen. In allen andern Fällen muss die Einrichtung durch einen einmaligen kräftigen Anstoss in Gang gesetzt werden.
Als elastisches Glied kann jeder technisch verwendbare elastische Körper in Betracht kommen. Bei den beschriebenen Ausfüh rungsformen kommen Schrauben- und Blatt federn zur Anwendung. Sie können aber durch Puffer aus elastischem Material, zum Beispiel Kautschuk ersetzt werden. An Stelle solcher auf Druck beanspruchter Fe dern oder Puffer kann man auf Zug bean spruchte Federn oder Federgruppen oder Stränge aus elastischem Material verwenden. Der Anstoss der pendelnden Masse braucht nicht unmittelbar auf die elastischen Glie der zu erfolgen, sondern kann durch Hebel vorrichtungen usw. auf diese letzteren über tragen werden.
Horizontal schwingende Ge fässe können beständig mit den Federn in Berührung bezw. mit ihnen fest verbunden sein. Im letzteren Falle kann es genügen, nur auf einer Seite des Gefässes Federn an zubringen, die abwechselnd durch Zug und Druck arbeiten.
Als Mahlkörper kann man die in Kugel mühlen üblichen Stahlkugeln, Flintsteine, usw. verwenden. Wenn Kugeln verschiede ner Grösse vorhanden sind, ordnen sich die selben nach der Grösse in horizontale Schichten. Dies ist namentlich bei kontinu ierlicher Aufgabe des Gutes von oben ein Vorteil, da das gröbste Material mit den grössten Kugeln in Berührung kommt und erst mit zunehmender Feinheit in den Be reich der kleinen Kugeln gelangt.
Bei vertikal schwingenden Ausführungs formen werden die Mahlkörper am Ende der Aufwärtsbewegung zweckmässig vom Boden des Gefässes in die Höhe geworfen. Hierzu ist ein brüskes Anhalten des Gefässes not wendig, das heisst dasselbe muss kräftig auf sehr starke Stossfedern aufschlagen. Das Gefäss pendelt vorteilhaft so rasch, dass die aufgeworfenen Mahlkörper beim Zurück fallen mit dem schon wieder in Aufwärts bewegung begriffenen Boden zusammen stossen. Die 14Zahlkörper und das mit ihnen gemischte Mahlgut sind dann in einer be ständigen hüpfenden Bewegung mit schar fem Aufschlagen auf den Boden, der in der Regel als Sieb ausgebildet ist.
Bei den Einrichtungen mit horizontal schwingendem Gefäss rollen die Mahlkörper auf dem Boden des Gefässes hin und her und zerreiben das Gut. In diesem Falle braucht die Umkehrung der Bewegung nicht so plötz lich zu erfolgen; man kann jedoch durch brüskes Anhalten die Reibwirkung verstär ken.
Die Mahlkörper können jede beliebige zweckmässige Form haben. In vertikal schwingenden Apparaten können flache Scheiben zur Anwendung kommen, in hori zontal schwingenden auch liegende zylindri sche Körper, die sich in ihrer Längsrichtung aneinander gleitend verschieben oder im rechten Winkel dazu rollen. Ferner können die Mahlkörper die Form von beweglich aufgehängten Hämmern oder von durchhän genden Ketten haben. Das Gefäss kann durch Scheidewände oder lose eingelegte Rohre in mehrere Abteile zerlegt sein, die je für sich mit Mahlkörpern ausgerüstet sind.
Wie bei den ähnlich wirkenden Kugel- und Schlagmühlen kann das gemahlene Gut durch Siebe aus dem Apparat entfernt wer den, namentlich bei kontinuierlichem Betrieb. Die Siebe werden bei vertikal schwingenden Apparaten normalerweise in den Boden, bei horizontal pendelnden in die Stirnwände des Gefässes eingefügt, das heisst so, dass sie den Stössen der Mahlkörper ausgesetzt sind. Da durch geraten die Siebe in trommelfellarti- ges Vibrieren, das verhindert, dass sich Ma terial festsetzt und die Durchgänge ver stopft. Beim Nassmahlen wird die Suspen sion von rhythmischen Wasserschlägen durch die Siebe befördert.
Zwischen den Schlägen findet jeweils ein gewisses Rückfluten statt, wodurch das Sieb gereinigt wird.
Das Gefäss kann ein Zylinder sein und in der Richtung seiner Achse hin- und her gehen.