Motorisch angetriebene Scheibenmühle Die vorliegende Erfindung betrifft eine motorisch angetriebene Scheibenmühle, insbesondere für Kaffee, mit einer feststehenden und einer rotierenden Mahl scheibe, deren Antriebswelle im Gehäuse axial ver schiebbar gehalten ist.
Beim Dauerbetrieb von solchen Scheibenmühlen wird in diesen eine beachtliche Wärme entwickelt, die einerseits auf die beim Mahlvorgang entstehende Erwärmung im Mahlwerk und anderseits auf die im Motor erzeugte Wärmemenge zurückzuführen ist. Diese Erwärmung bewirkt :eine Längenänderung des Gehäuses und der mit der rotierenden Mahlscheibe verbundenen Welle. Die dadurch bewirkte Aus dehnung erfolgt zuerst bei der im Innern der Schei benmühle angeordneten Welle und erst anschliessend im Aussengehäuse. Diese Ausdehnung ist ausserdem von den verwendeten Materialien abhängig.
Diese Wärmedehnungen verursachen eine Ver änderung des Spaltes zwischen der feststehenden und der rotierenden Mahlscheibe, was äusserst nachteilig ist. Der Spalt zwischen den beiden Mahlscheiben be trägt beispielsweise zum Mahlen von türkischem Kaffee 1 Hundertstel-Millimeter. Die praktisch vor kommenden Wärmedehnungen in einer solchen Kaffeemühle betragen jedoch ein Mehrfaches dieser Spaltgrösse, so dass nach kurzer Gebrauchsdauer, das heisst sobald eine gewisse Erwärmung der Maschine eintritt,
die Mahlscheiben aufeinander reiben und sich schliesslich aufeinander festfressen. Die Lösung dieses Problems, nämlich die Konstanthaltung des Spaltes auch bei Dauerbetrieb, wird wesentlich er schwert durch die Forderungen, dass erstens der Ab stand (Spalt) zwischen den beiden Mahlscheiben von aussen willkürlich veränderlich sein soll, um ver schiedene Feinheitsgrad'e des zu mahl'end'en Kaffees einstellen zu können und zweitens, dass die Lagerung der drehbaren Mahlscheibe federnd sein muss, um allfällige Fremdkörper,
welche mit den Kaffeebohnen zwischen die Mahlscheiben gelangen, wieder austreten zu lassen, ohne die Mahlscheiben ernsthaft zu be schädigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein auf die Antriebswelle einwirkendes, ihre Wärmedehnung mindestens teilweise kompen sierendes Organ vorgesehen ist.
In der Z6ichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Kaffee mühle; Fig. 2 stellt einen Querschnitt durch die Kaffee- mühle nach der Linie 11-II in Fig. 1 dar;
Fig. 3 ist ein Detail der unteren Die Kaffeemühle weist einen Gehäusemantel 1 auf, welcher auf einem Boden 2 befestigt und etwa in der Mitte zweigeteilt ist. Etwas oberhalb des Bodens 2 befindet sich eine @einwärtsragende Lager scheibe 3 im Gehäusemantel, welche der Aufnahme der Lagerungsorgane der Welle 9 dient.
Oberhalb dieser Lagerscheibe 3 ist im Innern des Gehäuse mantels der Stator 5 des Elektromotors befestigt, der an einem Kranz von Rippen 25 unter Bildung von Zwischenräumen 16 in diesem Gehäusemantel ge halten ist. Oberhalb des Stators 5 ist ein mit Kühl luftöffnungen versehener Lagerflansch 34 vorhanden, in dem ein Kugellager 26 sowie Federn 20 gehalten sind.
Eine rotierende Mahlscheibe 8 wird auf der lotrecht stehenden Welle 9 von einer Tragplatte 7 gehalten, wobei die Welle 9 mit dem Rotor 6 drehfest verbunden ist.
Die Tragplatte 7 ist mit einer Mehrzahl von Windflügeln 10 ausgebildet und wirkt als Ventnlator- rad.
Oberhalb der rotierenden Mahlscheibe ist unter Bildung eines geringen Luftspaltes eine stationäre Mahlscheibe 11 in einem aus dem Gehäusemantel herausziehbaren Einsatzstück 12 festgeschraubt. Die ses Einsatzstück 12 ist auf der unteren Seite als Trich ter 13 ausgebildet und geht im Oberteil in ein zylin drisches Rohr 14 über. Der Aussendurchmesser die=ses Rohres 14 entspricht dem Innendurchmesser des Oberteiles des Gehäusemantels 1.
Durch Heraus ziehen dieses Einsatzstückes lassen sich somit die Mahlscheiben freilegen. Die Kaffeemühle ist mit tels eines um einen Bolzen 35 schwenkbaren Dek- kels 15 abgeschlossen.
Die Distanz zwischen den beiden Mahlscheiben 8 und 11 und somit die gewünschte Feinheit des Mahlgutes kann durch Drehung des Handrades 30 eingestellt werden. Dieses Handrad steht mit einer Welle 29 mit den beiden Kegelrädern 28 in Verbin dung, wodurch sich der Zapfen 38 samt seinem Ge- winde 39 verdrehen lässt, was eine Axialverschie- bung des mit dem Gewinde 39 in Verbindung ste henden Lagerstückes 33 bewirkt.
Gegen die obere, ringförmige Stirnseite des Lagerstückes 33 liegt das Kugellager 27 an, welches in der Bohrung der Lager scheibe 3 leicht verschiebbar gehalten ist und durch die Tellerfedern 22 nach abwärts gepresst wird. In einer Umfangsnute der Welle 9 befindet sich ein radial federnder Ring 41 als Gegenlager für diese Tellerfedern 22.
Im Innern der teilweise hohlen Welle 9 ist ein Stab mit einem verhältnismässig geringen Ausdeh nungskoeffizienten an seinem oberen Ende befestigt. Der Wärmedehnungskoeffizient dieses Stabes ist klei ner als 6 X 10--6 pro Grad und besteht vorzugsweise aus Invar. Dieser Invar-Stab 21 ist an beiden Enden mit Gewinde versehen und ist länger als die halbe Länge der Welle 9.
Der Angriffspunkt des Invar- Stabes 21 ist etwa ein Drittel der Wellenlänge von der oberen Stirnseite der Achse entfernt. Die beiden Gewindemuttern 23 und 24 sind auf das am unteren Ende des Invar-Stabes 21 vorhandene Gewinde auf geschraubt und drücken über eine Scheibe 37 gegen den Innenring des Kugellagers 27.
Die Welle 9 steht gegenüber der Scheibe 37 um einen geringen Betrag zurück, und ausserdem besteht zwischen dem unteren Ende des Invar-Stabes 21 und dem oberen Ende des mit Gewinde 39 versehenen Zapfens 38 ein Spielraum. Der Bolzen 40, welcher in eine Boh rung der Lagerscheibe eingreift und entweder ,in die ser oder im Lagerstück 33 leicht gleitbar gehalten ist, dient der Verhinderung einer Verdrehung des Lagerstückes relativ zur Lagerscheibe bei der Ein stellung der Spaltgrösse.
Die Ein- und Ausschaltung des elektrischen An- triebsmotores erfolgt durch das Handrad 31, welches mit dem Schalter 32 über eine Welle in Verbindung steht.
Der Gehäusemantel 1 ist aussen mit Verkleidungs blechen 18 umgeben, welche von diesem teilweise distanziert sind, so dass senkrecht verlaufende Kühl luftkanäle 19 entstehen. Die Wirkungsweise ist folgende: Die zu mahlen den Kaffeebohnen werden oben in den Trichter 13 geleert und gelangen zwischen die Mahlscheiben 8 und 11. Nach Einschaltung des Antriebsmotores wird der Kaffee gemahlen und tritt schliesslich durch die Öffnung 36 aus und gelangt über das Ausflussrohr 17 in einen für die Aufnahme vorgesehenen, in der Zeichnung nicht dargestellten Behälter.
Der Abstand (Spalt) zwischen den beiden Mahlscheiben 8 und 11 liegt üblicherweise etwa in der Grössenordnung von 1-3 Hundertstel-Millimeter und kann durch das Handrad 30 eingestellt werden. Durch die Verstellung des Handrades werden die gegenüber den Tellerfedern 22 schwächeren Federn 20 mehr oder weniger zu sammengepresst. Bei Dauerbetrieb dehnt sich infolge der in der Mahlscheibe 8 sowie im Motor entwik- kelten Wärme die Welle 9 aus. Da das Gehäuse sich nicht sofort im gleichen Masse zu erwärmen ver mag, würde diese Längenänderung der Welle 9 eine Verringerung des Abstandes zwischen den Mahl scheiben verursachen.
Dies wird jedoch durch den Invar-Stab 21 verhütet, der einen etwa 8mal gerin geren Ausdehnungskoeffizienten gegenüber Stahl auf weist. Die in den unteren zwei Drittel der Welle 9 entstehende Veränderung kann sich somit nicht nach oben auswirken, da dies durch den Invar-Stab 21 verhindert wird und bewirkt somit eine geringfügige Zusammenpressung der Tellerfedern 22. Anderseits ist eine Ausdehnung des obersten Drittels der Welle 9 erwünscht und vorgesehen, um die sich beim Dauer betrieb entstehende Wärmedehnung des Gehäuse mantels 1 zu kompensieren, so dass der Abstand zwi schen den Mahlscheiben auch bei Dauerbetrieb der Maschine sehr weitgehend konstant gehalten werden kann.
Sollten Fremdkörper (Steinchen, Metallteile usw.) zwischen die Mahlscheiben gelangen, dann kann die rotierende Mahlscheibe 8 nach abwärts ausweichen und den Fremdkörper dadurch herausschleudern und freigeben, ohne eine Beschädigung der Zähne zu ver ursachen. Dies ist d'ad'urch möglich, dass die Teller federn 22 nachgeben und kurzzeitig zusammenge- presst werden.
Es wäre auch denkbar, dass anstelle des im Innern der Welle 9 angeordneten Inva,r-Stabes ein Rohr aus Invar oder dergleichen Materialien vorgesehen würde oder anstelle von Invar ein anderes Material mit einem gegenüber Stahl wesentlich kleineren Ausdeh nungskoeffizienten angewendet würde.
Eine weitere Variante würde darin bestehen, dass anstelle eines Invar-Stabes ein Bimetall verwen det würde, welches die Lage der Welle derart beein flussen würde, dass eine möglichst genaue Konstant haltung des Abstandes zwischen beiden Mahlscheiben erhalten bleibt.
Motor-driven disk mill The present invention relates to a motor-driven disk mill, in particular for coffee, with a stationary and a rotating grinding disk, the drive shaft of which is held axially displaceable in the housing.
During continuous operation of such disk mills, considerable heat is generated in them, which is due on the one hand to the heating in the grinder during the grinding process and on the other hand to the amount of heat generated in the motor. This heating causes: a change in length of the housing and the shaft connected to the rotating grinding disc. The resulting expansion takes place first in the shaft located inside the disc mill and only then in the outer housing. This expansion also depends on the materials used.
These thermal expansions cause a change in the gap between the fixed and rotating grinding disks, which is extremely disadvantageous. For example, the gap between the two grinding discs is 1 hundredth of a millimeter when grinding Turkish coffee. However, the heat expansions that occur in practice in such a coffee grinder are several times this gap size, so that after a short period of use, i.e. as soon as the machine has warmed up to a certain extent,
rub the grinding disks on each other and eventually stick to each other. The solution to this problem, namely keeping the gap constant even during continuous operation, is made much more difficult by the requirements that, firstly, the distance (gap) between the two grinding disks should be arbitrarily variable from the outside in order to grind different degrees of fineness to be able to set the end of coffee and, secondly, that the bearing of the rotatable grinding disc must be resilient in order to prevent any foreign objects,
which get between the grinding disks with the coffee beans to escape again without seriously damaging the grinding disks.
According to the invention, this object is achieved in that an organ which acts on the drive shaft and at least partially compensates for its thermal expansion is provided.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing.
Fig. 1 shows a longitudinal section through the coffee grinder; FIG. 2 shows a cross section through the coffee grinder along the line 11-II in FIG. 1;
Fig. 3 is a detail of the lower The coffee grinder has a housing jacket 1 which is attached to a base 2 and is divided into two parts approximately in the middle. A little above the bottom 2 there is an inwardly projecting bearing disk 3 in the housing jacket, which is used to accommodate the bearing members of the shaft 9.
Above this bearing washer 3, the stator 5 of the electric motor is attached inside the housing shell, which is kept ge on a ring of ribs 25 to form spaces 16 in this housing shell. Above the stator 5 there is a bearing flange 34 provided with cooling air openings, in which a ball bearing 26 and springs 20 are held.
A rotating grinding disk 8 is held on the vertical shaft 9 by a support plate 7, the shaft 9 being connected to the rotor 6 in a rotationally fixed manner.
The support plate 7 is designed with a plurality of wind blades 10 and acts as a fan wheel.
Above the rotating grinding disk, a stationary grinding disk 11 is screwed tightly in an insert piece 12 that can be pulled out of the housing jacket, forming a small air gap. The ses insert 12 is formed on the lower side as a Trich ter 13 and goes into a cylin drical tube 14 in the upper part. The outer diameter of this tube 14 corresponds to the inner diameter of the upper part of the housing jacket 1.
By pulling out this insert, the grinding disks can be exposed. The coffee grinder is closed by means of a cover 15 which can be pivoted about a bolt 35.
The distance between the two grinding disks 8 and 11 and thus the desired fineness of the ground material can be set by turning the handwheel 30. This handwheel is connected to the two bevel gears 28 with a shaft 29, as a result of which the pin 38 together with its thread 39 can be rotated, which causes an axial displacement of the bearing element 33 connected to the thread 39.
Against the upper, annular end face of the bearing piece 33, the ball bearing 27 rests, which is held in the bore of the bearing disc 3 so as to be easily displaceable and is pressed by the plate springs 22 downward. In a circumferential groove of the shaft 9 there is a radially resilient ring 41 as a counter bearing for these disc springs 22.
Inside the partially hollow shaft 9, a rod with a relatively low expansion coefficient is attached to its upper end. The coefficient of thermal expansion of this rod is less than 6 X 10-6 per degree and is preferably made of Invar. This Invar rod 21 is threaded at both ends and is longer than half the length of the shaft 9.
The point of application of the Invar rod 21 is about a third of the wavelength away from the upper end of the axis. The two threaded nuts 23 and 24 are screwed onto the thread present at the lower end of the Invar rod 21 and press against the inner ring of the ball bearing 27 via a washer 37.
The shaft 9 is set back with respect to the disk 37 by a small amount, and there is also a clearance between the lower end of the Invar rod 21 and the upper end of the threaded pin 38. The bolt 40, which engages in a Boh tion of the bearing washer and either, in the water or in the bearing piece 33 is held easily slidable, is used to prevent rotation of the bearing piece relative to the bearing plate when setting the gap size.
The electric drive motor is switched on and off by means of the handwheel 31, which is connected to the switch 32 via a shaft.
The housing jacket 1 is surrounded on the outside with cladding sheets 18, which are partially distanced from this, so that vertical cooling air ducts 19 arise. The mode of operation is as follows: The coffee beans to be ground are emptied into the funnel 13 at the top and pass between the grinding disks 8 and 11. After the drive motor is switched on, the coffee is ground and finally exits through the opening 36 and enters a through the outlet pipe 17 provided for the reception, container not shown in the drawing.
The distance (gap) between the two grinding disks 8 and 11 is usually in the order of magnitude of 1-3 hundredths of a millimeter and can be adjusted using the hand wheel 30. By adjusting the handwheel, the springs 20, which are weaker than the plate springs 22, are more or less compressed. During continuous operation, the shaft 9 expands as a result of the heat developed in the grinding disk 8 and in the motor. Since the housing does not like to heat immediately to the same extent, this change in length of the shaft 9 would cause a reduction in the distance between the grinding discs.
However, this is prevented by the Invar rod 21, which has an approximately 8 times lower expansion coefficient than steel. The change occurring in the lower two thirds of the shaft 9 can therefore not have an upward effect, since this is prevented by the Invar rod 21 and thus causes a slight compression of the disc springs 22. On the other hand, an expansion of the upper third of the shaft 9 is desired and provided to compensate for the thermal expansion of the housing jacket 1 that occurs during continuous operation, so that the distance between the grinding disks can be kept very largely constant even when the machine is in continuous operation.
If foreign bodies (pebbles, metal parts, etc.) get between the grinding discs, the rotating grinding disc 8 can move downwards and thereby throw the foreign body out and release it without damaging the teeth. This is possible because the plate springs 22 yield and are briefly pressed together.
It would also be conceivable that instead of the Inva, r rod arranged in the interior of the shaft 9, a tube made of Invar or similar materials would be provided or, instead of Invar, another material with a significantly lower expansion coefficient than steel would be used.
Another variant would be that instead of an Invar rod, a bimetal would be used, which would influence the position of the shaft in such a way that the distance between the two grinding disks is kept constant as precisely as possible.