Verfahren und Einrichtung zur Vermahlung von Material vermittels beweglicher Mahlkörper Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Vermahlung von Material vermittels beweglicher Mahlkörper.
Es ist 'bekannt, Material in Behältern mittels Mahlkörpern zu zerkleinern und zu vermahlen, die derart in Bewegung versetzt werden, dass sie unter dem Einfluss der Schwere die Vermahlungs- und Zerkleinerungsarbeit ausführen. Dies geschieht bei spielsweise in Kugel- oder Rohrmühlen, in denen sich ein Gemisch von Mahlgut und Mahlkörpern infolge der Umdrehung der Mühle derart bewegt, dass die Mahlkörper in einem gewissen Ausmass in der Drehrichtung emporgehoben werden, wonach sie herunterfallen und dabei das Material zerkleinern.
Ferner ist die Massnahme bekannt, in dem sich drehenden Behälter einen sich relativ zum Behälter drehenden Umrührer vorzusehen, derart, dass einer seits infolge der Drehung des Behälters das zu ver- mahlende Material und die Mahlkörper unter der Wirkung der Fliehkraft sich in einer Schicht längs der Behälterwand sammeln und anderseits der Um- rührer die Mahlkörper zwingt, sich gegeneinander zu verschieben.
Solche Mühlen haben jedoch den Nachteil, d'ass der Druck, mit dem die Mahlkörper aneinanderge- presst werden, von der Grösse der Fliehkraft ab hängt. Um eine starke Mahlwirkung zu erhalten, ist es somit erforderlich, den Behälter mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit laufen zu lassen. Aber auch dann noch nimmt wegen der innern freien Oberfläche der Mahlkörperschicht die Pressung erst allmählich von Null an gegen aussen zu und die volle Pressung wird erst in der Nähe der Aussenwand des Behälters erreicht.
Dieser Nachteil wird beim Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden, dass in einer den Zwischenraum zwischen zwei Wänden ausfüllenden, durch die Mahlkörper gebildeten Schicht durch Relativbewegung dieser Wände gegeneinander in tangentialer Richtung eine Relativbewegung der einander berührenden Mahlkörper gegeneinander er zwungen wird.
Während bei der bekannten Einrichtung mit Um- rührern die Mahlkörper bei Betätigung des Um- rührers an der innern freien Oberfläche der Schicht entgegen der Fliehkraft ausweichen können, wird hier infolge beidseitiger Begrenzung der Mahlkörper- schiebt durch die sich relativ zueinander bewegenden Wände ein Ausweichen der Mahlkörper verhindert. Bei der Relativbewegung der Wände gegeneinander wird in der Mahlkörperschicht von selbst eine Pres sung erzeugt, die um so grösser ist, je dichter der Zwischenraum zwischen den Wänden mit den Mahlkörpern oder dem Mahlgut aufgefüllt ist.
Im Gegensatz zu den Vorgängen in den gebräuch lichen Kugelrohrmühlen wird also hierbei eine Zer kleinerung des Mahlgutes nicht mehr mit der Schlag energie der aufprallenden Kugeln, sondern durch ein Zerreiben des Mahlgutes einerseits zwischen den Mahlkörpern und anderseits zwischen den Mahlgut körnern selbst erreicht. Einen guten Mahleffekt er hält man, wenn sich viele Mahlkörper bei grossem Druck gegeneinander verschieben und zwischen den Mahlkörpern grosse Reibungsflächen vorliegen.
Das Mahlgut wird dabei zur Hauptsache Schub- und Druckkräften unterworfen, wodurch die Wirtschaft lichkeit der Zerkleinerung verbessert, jedoch eine Zerstörung der Mahlkugeln und Mahlplatten durch Prall und eine Bildung der unerwünschten Plätt chen im Endprodukt vermieden wird.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vereinfacht darge stellt. An Hand dieser Einrichtung wird auch das Verfahren beispielsweise erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch die Einrichtung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 einen axialen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Mühle weist zwei koaxial zueinander angeordnete Trommeln, nämlich eine äussere Trommel 1 und eine innere Trommel 2 auf. Diese Trommeln 1, 2 begrenzen einen ringförmigen Zwischenraum 3 von aussen und von innen. In axialer Richtung ist dieser Zwischen raum 3 durch die Trommel 1 tragende, mit zentralen Öffnungen versehene Endscheiben 4 und 5 abge schlossen.
Die Trommel 2 ist innerhalb des durch die Trommel 1 mit den Endscheiben 4 und 5 gebildeten Behälters angeordnet. Sie wird von Endscheiben 6, 7 getragen, die mit hohlen Wellenzapfen 8 bzw. 9 versehen sind. Der Wellenzapfen 8 geht durch die zentrale Öffnung der Endscheibe 4 hindurch und ist in einem Lager 10 abgestützt. Für den Wellen zapfen 9, der durch die zentrale Öffnung der End- scheibe 5 hindurchgeht, ist ein Lager 11 vorgesehen.
Zwischen den Endscheiben 4 und 6 der Trom mel 1 und den die Trommel 2 tragenden Wellen zapfen 8 und 9 sind Kugellager 12 bzw. 13 einge schaltet, welche eine relative Drehung der Trom meln 1 und 2 gegeneinander gestatten. Die Trom mel 1 erhält ihren Antrieb über ein mit der End- scheibe 4 verbundenes Zahnrad 14, das seinerseits über ein Ritzel 15 durch nicht gezeigte Mittel an getrieben wird.
Auf dem Wellenzapfen 9 ist ein Zahnrad 16 aufgesetzt, das in ein Ritzel 17 eingreift. Die Trom mel 2 kann über dieses Ritzet mit einer von der Drehzahl der Trommel verschiedenen Drehzahl an getrieben werden, oder sie kann auch durch eine Bremse festgehalten werden.
Der Zwischenraum 3 ist mit kugelförmigen Mahl körpern 18 ausgefüllt, welche eine rings um die Trommel 2 verlaufende Schicht bilden, die sowohl die Trommel 1 als auch die Trommel 2 berührt. Das Mahlgut wird durch den hohlen Wellenzapfen 8 eingeführt, gelangt vorerst in einen im Innern der Trommel 1 durch die Endscheibe 6 und eine Zwi schenwand 19 in axialer Richtung begrenzten Ein trittsraum 20 und von dort durch in der Trommel 2 ausgesparte Öffnungen 21 in den ringförmigen Zwi schenraum 3, das heisst in den Mahlraum.
Das gemahlene Gut wird durch in der Nähe der End- scheibe 7 in der Trommel 2 ausgesparte Öffnungen 22 in einen im Innern der Trommel 2 gelegenen, von der Endscheibe 7 und einer weitern Zwischen wand 23 in axialer Richtung begrenzten Austritts raum 24 übergeführt und von dort durch den hohlen Wellenzapfen 9 ausgetragen. Auf dem gleichen Weg kann auch zu Kühl- und Förderzwecken Luft durch die Einrichtung geblasen werden.
Im Betrieb wird nun eine Relativdrehung der Trommel 1 in bezug auf die Trommel 2 aufrecht erhalten. Die Trommeln 1 und 2 bilden so zwei zueinander parallele Wände, welche in tangentialer Richtung eine Relativbewegung gegeneinander aus führen. Infolge der Reibung zwischen den Mahl körpern und diesen Wänden wird dabei in der den Zwischenraum zwischen diesen Wänden ausfüllen den, durch die Mahlkörper 18 gebildeten Schicht eine Relativbewegung der einander berührenden Mahl körper gegeneinander erzwungen.
Um diese Wirkung in ausreichendem Masse zu gewährleisten, sind die Trommeln 1 und 2 an ihren Mahlkörpern 18 zugewandten Flächen mit Mitteln zur Reibungsvergrösserung versehen, die durch Längs rippen 25 bzw. 26 gebildet werden. Statt dieser Rippen können aber auch andersgeartete Uneben heiten an den Trommelflächen vorgesehen werden.
Dadurch, dass die Mahlkörper gezwungen werden, sich in Umfangsrichtung der Trommeln 1, 2 ge geneinander zu verschieben, wird bei gefülltem Mahl raum 3 auch der Mahldruck erhöht, ohne von Flieh kräften Gebrauch machen zu müssen. Die Grösse des Mahldruckes kann durch Änderung des Füllungs grades beeinflusst werden und' derart der Mahlbar- keit des Gutes angepasst werden. Je dichter die Füllung des Mahlraumes mit den Mahlkugeln oder dem Mahlgut ist, um so grösser wird der Mahldruck.
Die Einrichtung wird zweckmässig in der Weise betrieben, dass eine der beiden Trommeln, beispiels weise die äussere, gedreht, die andere dagegen fest gehalten wird. Um bei der Inbetriebsetzung grosse Anfahrmomente zu vermeiden, kann für die zweite , Trommel eine lösbare Bremse vorgesehen werden. Bei der Inbetriebsetzung wird dann vorerst diese Bremse gelöst, so dass die zweite Trommel mit der ersten Trommel frei mitlaufen kann. Erst nach Er reichen der Betriebsdrehzahl wird die zweite Trom mel 'bis zum Stillstand abgebremst, wobei die durch die Relativbewegung erzeugten hohen Reibungskräfte den Antrieb belasten. Die Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt grund sätzlich den gleichen Aufbau wie jene nach den Fig. 1 und 2.
Der Unterschied liegt nur darin, dass bei dieser Ausführungsform eine Kühlung der innern Trommel 2 durch eine Kühlflüssigkeit vorgesehen ist.
Durch eine im Innern der Trommel 2 ange ordnete ringförmige Wand 27 wird ein axial durch die Wände 19 und 23 begrenzter Kühlmantel 28 abgetrennt. Dieser Mantel 28 ist über ein durch den Wellenzapfen 9 hindurchgehendes Rohr 29 mit einer nicht gezeigten Kühlmittelquelle verbunden. Ein auf der Gegenseite angeordnetes, durch den Wellenzapfen 8 hindurchgehendes Rohr 30 dient für die Ableitung des Kühlmittels vom Mantel 28. In dieser Weise lässt sich auch bei hoher Mahlleistung eine wirksame Kühlung erreichen. Die dargestellten Einrichtungen eignen sich auch für autogene Mahlung, wobei grössere Stücke des zu zerkleinernden Gutes als Mahlkörper zu ver wenden wären.
Method and device for grinding material by means of movable grinding media The present invention relates to a method and a device for grinding material by means of movable grinding media.
It is known to comminute and grind material in containers by means of grinding bodies which are set in motion in such a way that they perform the grinding and comminution work under the influence of gravity. This happens, for example, in ball or tube mills, in which a mixture of ground material and grinding media moves due to the rotation of the mill in such a way that the grinding media are lifted to a certain extent in the direction of rotation, after which they fall down and crush the material.
Furthermore, the measure is known to provide a stirrer rotating relative to the container in the rotating container, such that on the one hand, as a result of the rotation of the container, the material to be ground and the grinding media under the action of centrifugal force move in a layer along the Collect the container wall and on the other hand the agitator forces the grinding media to move against each other.
However, such mills have the disadvantage that the pressure with which the grinding media are pressed against one another depends on the magnitude of the centrifugal force. In order to obtain a strong grinding effect, it is therefore necessary to let the container run at a high speed of rotation. But even then, because of the inner free surface of the grinding body layer, the pressure only increases gradually towards the outside from zero and the full pressure is only reached in the vicinity of the outer wall of the container.
This disadvantage is avoided in the method according to the present invention in that in a layer formed by the grinding media and filling the space between two walls, relative movement of the grinding media in contact with one another in a tangential direction is forced.
While in the known device with agitators the grinding media can evade when the agitator is actuated on the inner free surface of the layer against the centrifugal force, here, as a result of the two-sided limitation of the grinding media pushes through the walls moving relative to one another, the grinding media can evade prevented. When the walls move relative to one another, a pressure is automatically generated in the grinding body layer, the greater the density the closer the space between the walls is filled with the grinding bodies or the ground material.
In contrast to the processes in the common ball tube mills, the grinding material is no longer reduced with the impact energy of the impacting balls, but by grinding the ground material on the one hand between the grinding media and on the other hand between the grist itself. A good grinding effect is obtained when many grinding media move against one another under great pressure and there are large friction surfaces between the grinding media.
The grist is mainly subjected to thrust and compressive forces, which improves the economic efficiency of the comminution, but prevents the grinding balls and grinding plates from being destroyed by impact and the formation of undesirable platelets in the end product.
In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of a device for carrying out the method according to the invention is simplified. The method is also explained, for example, on the basis of this device. 1 shows an axial longitudinal section through the device, FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1 and FIG. 3 shows an axial longitudinal section through another embodiment.
The mill shown in FIGS. 1 and 2 has two drums arranged coaxially to one another, namely an outer drum 1 and an inner drum 2. These drums 1, 2 delimit an annular gap 3 from the outside and from the inside. In the axial direction of this intermediate space 3 through the drum 1 supporting, provided with central openings end plates 4 and 5 closed abge.
The drum 2 is arranged inside the container formed by the drum 1 with the end disks 4 and 5. It is carried by end plates 6, 7 which are provided with hollow shaft journals 8 and 9, respectively. The shaft journal 8 passes through the central opening of the end plate 4 and is supported in a bearing 10. A bearing 11 is provided for the shaft journal 9, which passes through the central opening of the end disk 5.
Between the end plates 4 and 6 of Trom mel 1 and the drum 2 supporting shafts pin 8 and 9 are ball bearings 12 and 13 turned on, which allow relative rotation of the drums 1 and 2 against each other. The drum 1 receives its drive via a gear 14 connected to the end disk 4, which in turn is driven via a pinion 15 by means not shown.
A gear 16 is placed on the shaft journal 9 and engages with a pinion 17. The drum 2 can be driven via this Ritzet with a speed different from the speed of the drum, or it can also be held by a brake.
The space 3 is filled with spherical grinding bodies 18, which form a layer running around the drum 2 which touches both the drum 1 and the drum 2. The grist is introduced through the hollow shaft journal 8, first enters a space inside the drum 1 through the end plate 6 and an inter mediate wall 19 in the axial direction and from there through openings 21 in the drum 2 in the annular Zwi between chamber 3, i.e. in the grinding chamber.
The ground material is transferred through openings 22 recessed in the drum 2 in the vicinity of the end disk 7 into an outlet space 24 located inside the drum 2 and delimited in the axial direction by the end disk 7 and a further intermediate wall 23 and from there discharged through the hollow shaft journal 9. In the same way, air can be blown through the device for cooling and conveying purposes.
In operation, a relative rotation of the drum 1 with respect to the drum 2 is now maintained. The drums 1 and 2 thus form two walls which are parallel to one another and which move relative to one another in the tangential direction. As a result of the friction between the grinding bodies and these walls, a relative movement of the contacting grinding bodies against one another is forced in the space between these walls filling the layer formed by the grinding bodies 18.
In order to ensure this effect to a sufficient extent, the drums 1 and 2 are provided on their grinding bodies 18 facing surfaces with means for increasing friction, which are formed by longitudinal ribs 25 and 26, respectively. Instead of these ribs, other types of unevenness can also be provided on the drum surfaces.
The fact that the grinding media are forced to move in the circumferential direction of the drums 1, 2 ge against each other, the grinding pressure is increased when the grinding chamber 3 is full, without having to make use of centrifugal forces. The size of the grinding pressure can be influenced by changing the degree of filling and thus adapted to the grindability of the goods. The denser the filling of the grinding chamber with the grinding balls or the ground material, the greater the grinding pressure.
The device is expediently operated in such a way that one of the two drums, for example the outer one, rotates while the other is held firmly in place. In order to avoid large starting torques during commissioning, a releasable brake can be provided for the second drum. When the system is put into operation, this brake is first released so that the second drum can run freely with the first drum. Only after reaching the operating speed is the second drum 'braked to a standstill, the high frictional forces generated by the relative movement loading the drive. The embodiment according to FIG. 3 basically shows the same structure as that according to FIGS. 1 and 2.
The only difference is that, in this embodiment, cooling of the inner drum 2 is provided by a cooling liquid.
By an in the interior of the drum 2 is arranged annular wall 27, an axially limited by the walls 19 and 23 cooling jacket 28 is separated. This jacket 28 is connected to a coolant source (not shown) via a tube 29 passing through the shaft journal 9. A tube 30 arranged on the opposite side and passing through the shaft journal 8 serves to divert the coolant from the jacket 28. In this way, effective cooling can be achieved even with a high grinding capacity. The devices shown are also suitable for autogenous grinding, with larger pieces of the material to be ground being used as grinding media.