DE10057433A1 - Zweikammer-Schleudermühle - Google Patents
Zweikammer-SchleudermühleInfo
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Abstract
Eine Schleudermühle (10) umfasst einen Schleudermühlenrotor (14), der in einem Schleudermühlengehäuse um eine Drehachse (X) in einer Arbeitsdrehrichtung (R) drehbar gelagert ist und eine Mehrzahl von Schleuderkammern (22) aufweist. Jeder der Schleuderkammern (22) ist eine Schleuderschaufel (24) zugeordnet, längs der sich das Mahlgut (18) im Betrieb der Schleudermühle (10) aufgrund von Zentrifugalkräften von einer radial inneren Mahlgutzufuhr (18) zu einer radial äußeren Abrisskante (30) bewegt, an der es aus dem Schleudermühlenrotor (14) austritt. Jede Schleuderschaufel (24) umfasst eine Schaufelwand (28) mit einer radial inneren Endkante (28a) und einer radial äußeren Endkante (28b) sowie eine an die radial äußere Endkante (28b) der Schaufelwand (28) angrenzend befestigte Verschleißeinheit (42/44), an welcher die Abrisskante (30) angeordnet ist. Die Schaufelwand (28) ist dabei gekrümmt ausgebildet und weist dem sich an ihr entlang bewegenden Mahlgut (16) ihre konkave Oberfläche (28c) zu. Erfindungsgemäß sind genau zwei Schleuderkammern (22) vorgesehen. Ferner sind die radial inneren Endkanten (28b) der Schaufelwände der beiden Schleuderschaufeln (24) dann, wenn man deren beide Abrisskanten (30) miteinander verbindet und auf dieser Verbindungslinie (V) die Mittelsenkrechte (M) bildet, in der Nähe dieser Mittelsenkrechten (M) angeordnet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schleudermühle mit einem Schleudermühlenrotor,
der in einem Schleudermühlengehäuse um eine Drehachse in einer Arbeits
drehrichtung drehbar gelagert ist und eine Mehrzahl von Schleuderkammern
aufweist, wobei jeder der Schleuderkammern eine Schleuderschaufel
zugeordnet ist, längs der sich das Mahlgut im Betrieb der Schleudermühle
aufgrund von Zentrifugalkräften von einer radial inneren Mahlgutzufuhr zu
einer radial äußeren Abrisskante bewegt, an der es aus dem Schleuder
mühlenrotor austritt, wobei jede Schleuderschaufel eine Schaufelwand mit
einer radial inneren Endkante und einer radial äußeren Endkante umfasst
sowie eine an die radial äußere Endkante der Schaufelwand angrenzend
befestigte Verschleißeinheit, an welcher die Abrisskante angeordnet ist,
wobei die Schaufelwand gekrümmt ausgebildet ist und dem sich an ihr
entlang bewegenden Mahlgut ihre konkave Oberfläche zuweist. Es sei
bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass im Zusammenhang mit der
vorliegenden Erfindung unter einem gekrümmten Verlauf nicht notwendiger
weise ein gebogener, beispielsweiser kreisförmig gebogener Verlauf gemeint
sein muss, sondern dass damit auch eine polygonaler Verlauf gemeint sein
kann. Das heißt, dass es beispielsweise möglich ist, die gekrümmte
Schaufelwand aus einer Mehrzahl von planen Schaufelwandblechen
zusammenzusetzen.
Eine derartige Schleudermühle ist beispielsweise aus dem Prospekt der
Anmelderin "BHS-Rotormühlen" bekannt.
Ein grundlegendes Problem, das sich bei der Konstruktion von Schleuder
mühlen dem Fachmann immer stellt, besteht darin, ein vorgegebenes
Mahlgut mit möglichst geringem Energieverbrauch und möglichst geringem
Verschleiß an der Schleudermühle möglichst gut zu zerkleinern. Mit eben
diesem Problem befasst sich eine ganze Reihe von Druckschriften. Zur
Lösung dieses Problems wird dabei stets versucht, zum einen den Auswurf
des Mahlguts aus dem Schleudermühlenrotor und zum anderen den Zerklei
nerungsvorgang beim Aufprall des Mahlguts gegen eine Prallwand zu opti
mieren. Stellvertretend sei hier beispielsweise auf die sehr ausführliche und
eine Vielzahl weiterer Zitate enthaltende EP 0 835 690 A1 verwiesen.
Mit der Gestaltung des Mahlgut-Zufuhrbereichs, durch den das Mahlgut in
den Schleudermühlenrotor im Bereich dessen Drehachse eingebracht wird,
befasste man sich im Stand der Technik bislang nur insofern, als es darum
ging, nach Möglichkeit Betriebsunterbrechungen durch Verstopfungen
dieses Zufuhrbereichs zu verhindern.
Demgegenüber hat die Anmelderin erstmals die Aufgabe gestellt, den
Mahlgutzufuhrbereich im Hinblick auf den Energieverbrauch und den
Verschleiß der Schleudermühle sowie deren Mahlergebnis zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schleudermühle der
eingangs genannten Art gelöst, welche genau zwei Schleuderkammern
aufweist, und bei welcher die radial inneren Endkanten der Schaufelwände
der beiden Schleuderschaufeln dann, wenn man deren beide Abrisskanten
miteinander verbindet und auf dieser Verbindungslinie die Mittelsenkrechte
bildet, in der Nähe dieser Mittelsenkrechten angeordnet ist, wobei vorzugs
weise die radial innere Endkante jeder Schaufelwand jeweils ausgehend von
deren radial äußerer Endkante in einem Winkelbereich von etwa 20° vor der
Mittelsenkrechten bis etwa 20° nach der Mittelsenkrechten angeordnet ist.
Mit dieser Ausgestaltung hat sich die Anmelderin über ein in der Fachwelt
herrschendes Vorurteil hinweggesetzt, gemäß dem der Schleudermühlen
rotor wenigstens drei, besser noch wenigstens vier Schleuderkammern
aufweisen sollte, da bei einer Verteilung des Mahlguts auf eine möglichst
große Anzahl von Schleuderkammern von jeder einzelnen der Schleuderschaufeln
nur eine entsprechend geringe Menge Mahlgut zur Abrisskante hin
beschleunigt zu werden braucht. Dies wirke sich zum einen auf den
Verschleiß des Schleudermühlenrotors günstig aus, und sorge zum anderen
dafür, dass jeder Mahlgutpartikel unter im Wesentlichen den gleichen
Bedingungen längs der Schleuderschaufel zu deren Abrisskante hin
beschleunigt wird, so die in der Fachwelt herrschende Meinung.
Überraschenderweise haben die Untersuchungen der Anmelderin aber
gezeigt, dass man durch Übergang zu einem Schleudermühlenrotor mit
lediglich zwei Schleuderkammern (Zweikammer-Rotor) bei unverändertem
Mahlergebnis sowohl einen geringeren Energieverbrauch als auch einen
geringeren Verschleiß an der Schleudermühle erzielen kann. Wie im
Folgenden anhand der beigefügten Fig. 2 und 3 näher erläutert werden
wird, führt die Anmelderin dies vor allem auf das verbesserte Mahlgut-
Einzugsverhalten der erfindungsgemäßen Zweikammer-Schleudermühle
zurück:
In den Fig. 2 und 3 ist eine erfindungsgemäße Schleudermühle ganz allgemein mit 10 bezeichnet, wobei das Schleudermühlen-Gehäuse 12 und der Schleudermühlen-Rotor 14 lediglich grob schematisch dargestellt sind. In diesen Figuren ist die Bewegung eines Mahlgutpartikels 16 von einer Mahlgut-Verteilerplatte 18 des Rotors 14, die unterhalb eines (nicht dargestellten) Mahlgut-Zufuhrrohrs angeordnet ist, bis zur Prallwand 20 des Mühlengehäuses 12 in zwei verschiedenen Koordinatensystemen [x, y] und [x', y'] dargestellt. Die Prallwand 20 kann dabei, wie dies beispielsweise in dem Prospekt "BHS-Rotormühlen" dargestellt ist, entweder von einer Mehr zahl von aus verschleißfestem Material gefertigten Prallplatten gebildet sein kann (siehe Seite 6 des Prospekts) oder alternativ hierzu von einem Material bett aus bereits zerkleinertem Mahlgut (siehe Seite 8 des Prospekts).
In den Fig. 2 und 3 ist eine erfindungsgemäße Schleudermühle ganz allgemein mit 10 bezeichnet, wobei das Schleudermühlen-Gehäuse 12 und der Schleudermühlen-Rotor 14 lediglich grob schematisch dargestellt sind. In diesen Figuren ist die Bewegung eines Mahlgutpartikels 16 von einer Mahlgut-Verteilerplatte 18 des Rotors 14, die unterhalb eines (nicht dargestellten) Mahlgut-Zufuhrrohrs angeordnet ist, bis zur Prallwand 20 des Mühlengehäuses 12 in zwei verschiedenen Koordinatensystemen [x, y] und [x', y'] dargestellt. Die Prallwand 20 kann dabei, wie dies beispielsweise in dem Prospekt "BHS-Rotormühlen" dargestellt ist, entweder von einer Mehr zahl von aus verschleißfestem Material gefertigten Prallplatten gebildet sein kann (siehe Seite 6 des Prospekts) oder alternativ hierzu von einem Material bett aus bereits zerkleinertem Mahlgut (siehe Seite 8 des Prospekts).
Bei dem Koordinatensystem [x, y] gemäß Fig. 2 handelt es sich um ein
bezüglich des Mühlengehäuses 12 und somit bezüglich eines äußeren Beobachters
festes Koordinatensystem. Fig. 2 zeigt daher die Absolutbewegung
des Mahlgut-Partikels 16 im Mühlengehäuse 12.
Das Koordinatensystem [x', y'] gemäß Fig. 3 ist hingegen ein bezüglich des
Rotors 14 festes Koordinatensystem, das sich mit dem Rotor 14 um dessen
Drehachse X mitdreht. Die Darstellung der Bewegung des Mahlgut-Partikels
16 in diesem mitdrehenden Koordinatensystem [x', y'] eignet sich daher
insbesondere, um Relativbewegungen des Mahlgut-Partikels 16 bezüglich
des Rotors 14 aufzuzeigen. Gerade diese Relativbewegungen sind es aber,
die für den Einzug des Mahlguts, d. h. den Übergang der Mahlgut-Partikel 16
von der Aufgabeplatte 18 in die von der Schleuderschaufel bzw. dem
Schleuderarm 24 begrenzte Schleuderkammer 22 von entscheidender
Bedeutung sind.
Diese Bewegungsphase endet nämlich dann, wenn der Partikel 16 auf das
Mahlgut-Materialbett 26 trifft, das sich bei Drehung der Schleuderschaufel
24 vor dieser bildet und die Schaufelwand 28 vor Verschleiß schützt. Bei
diesem Stoß wird der Partikel 16 im Einzugsfall abgebremst und seine
Relativgeschwindigkeit bezüglich der Schleuderschaufel 24 wird auf Null
reduziert. Dabei findet im Idealfall eine Vorzerkleinerung des Partikels 16
statt. Nach diesem Stoß wird der Partikel 16 bzw. seine Fragmente längs
der Oberfläche 26a des Materialbetts 26 nach radial außen beschleunigt, bis
er bei der Abrisskante 30 der Schleuderschaufel 24 beim Punkt C den Rotor
14 verlässt und zur Prallwand 20 beschleunigt wird. Beim Aufprall gegen die
Prallwand 20 erfolgt die Hauptzerkleinerung des Partikels 16.
Dieser vorstehend beschriebene Einzugsfall liegt immer dann vor, wenn der
Partikel 16 im Bereich der Oberfläche 26a des Materialbetts 26 auf die
Schleuderschaufel 24 trifft. Trifft er hingegen auf die radial innere Begren
zungsfläche 26b des Materialbetts 26, so wird er von dieser nach radial
innen reflektiert, wie dies in Fig. 3 durch den Pfeil D angedeutet ist. In Folge
dieser Reflektion bewegt sich der Partikel 16 also nicht nur entgegen der
gewünschten Förderrichtung und wird somit nicht eingezogen, sondern er
behindert zudem die Zufuhr von frischem Mahlgut. Im schlimmsten Fall kann
die von den reflektierten Partikeln hervorgerufene Rückstauwirkung zu einer
Verstopfung der Mahlgutzufuhr und somit zu einer Betriebsunterbrechung
der Schleudermühle 10 führen.
Erfindungsgemäß wurde nun erkannt, dass die Einzugswahrscheinlichkeit
verglichen mit der Reflektionswahrscheinlichkeit in einfacher Weise dadurch
erhöht werden kann, dass man die Länge des Umfangsabschnitts zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Schleuderschaufeln 24 relativ zur Umfangslänge
der Reflektionsfläche 26b vergrößert. In besonders effektiver Weise kann
man dies dadurch tun, dass man von einer Dreikammer-Mühle, wie sie in
dem Prospekt "BHS-Rotormühlen" dargestellt ist, zu der erfindungsgemäßen
Zweikammer-Mühle übergeht.
Durch Vergrößerung des Umfangsabstands zwischen zwei aufeinander
folgenden Schleuderschaufeln 24 wird aber gleichzeitig auch der Bereich
möglicher Auftreffpunkte der Partikel 16 auf der Materialbett-Oberfläche
26a der Schleuderschaufel 24 vergrößert. Damit hätte aber nach der
herkömmlichen Vorstellung über die physikalischen Abläufe im Rotor 14 der
Schleudermühle 10 aufgrund der unterschiedlichen Wegstrecke, über die die
Partikel 16 längs der verbleibenden Länge der Materialbett-Oberfläche 26a
zur Abrisskante 30 hin beschleunigt werden können, auch die Austritts
geschwindigkeit der Partikel 16 aus dem Rotor 14 und damit deren kineti
sche Energie in starkem Maße variieren müssen, was sich unweigerlich auch
negativ auf das Zerkleinerungsergebnis ausgewirkt hätte.
Überraschenderweise hat sich aber in Versuchsläufen einer erfindungs
gemäßen Zweikammer-Mühle keine Verschlechterung des Zerkleinerungs
ergebnisses, sondern eine Verbesserung des Zerkleinerungsergebnisses
ergeben. Diese Versuchsergebnisse werden auch durch das Resultat von
Computersimulationen unterstützt, das in Fig. 4 dargestellt ist.
In dem Diagramm gemäß Fig. 4 ist die Geschwindigkeit der Partikel 16 bei
ihrer Bewegung von ihrer Aufgabestelle bis hin zur Abrisskante 30 (Radius
r0) für drei verschiedene Rotordrehzahlen und zwei verschiedene Aufgabe
stellen (r = 0 und r = 0,5 r0) dargestellt. Man erkennt sofort, dass die
Austrittsgeschwindigkeit der Partikel 16 an der Abrisskante 30 (r = r0) bei
gegebener Rotordrehzahl praktisch nicht davon abhängt, ob der betreffende
Partikel 16 unmittelbar bei der Drehachse X oder an einer radial weiter
außen gelegenen Stelle (r = 0,5 r0) seine Zentrifugalkraft bedingte
Bewegung längs der Materialbett-Oberfläche 26a der Schleuderschaufel 24
beginnt.
Ergänzende Untersuchungen ergaben ferner, dass auch die Aufeinanderfolge
der Partikel längs der Materialbett-Oberfläche 26a durch die Verteilung des
Mahlguts auf nur noch zwei Schleuderkammern nicht in einem Maße zuge
nommen hatte, dass hierdurch eine geordnete Bewegung dieser Partikel 16
längs der Oberfläche 26a hätte in Frage gestellen werden können. Auch
dieses Ergebnis widerspricht den herkömmlichen Vorstellungen über die
physikalischen Abläufe in Schleudermühlen.
Im Unterschied zu den aus dem Prospekt "BHS-Rotormühlen" bekannten
Dreikammer-Schleudermühlen erweist sich jedoch bei den erfindungs
gemäßen Zweikammer-Schleudermühlen die Lage der radial inneren End
kanten der Schaufelwände der beiden Schleuderschaufeln als ein für die
Qualität des Zerkleinerungsergebnisses wesentliches Merkmal. Befindet sich
diese radial innere Endkante zu nahe an der zugehörigen radial äußeren
Endkante der Schaufelwand, so kann es geschehen, dass auf die Verteil
platte 18 aufgegebenes Mahlgut aus dem Schleuderrotor 14 austritt, ohne
jemals mit einer Schleuderschaufel 24 in Kontakt getreten zu sein. Diese
sich unkontrolliert bewegenden Mahlgut-Partikel 16 beeinträchtigen ver
ständlicherweise die Qualität des Zerkleinerungsergebnisses in erheblichem
Maße. Ist die radial innere Endkante der Schaufelwand hingegen von der
zugehörigen radial äußeren Endkante zu weit entfernt, so ragt der Punkt B,
an dem die die Partikel 16 beschleunigende Materialbett-Oberfläche 26a in
die die Partikel 16 reflektierende Oberfläche 28b des Materialbetts 26
übergeht, zu weit nach radial innen auf die Verteilplatte 18. Hierdurch
verengen die Materialbetten 26 der beiden Schleuderschaufeln 24 den
Mahlgut-Zulauf und erschweren somit die Zuführung von Mahlgut in die
Schleudermühle, was im Extremfall wiederum zu einer Verstopfung der
Mahlgut-Zufuhr führen kann.
Diesen beiden Effekten wird erfindungsgemäß dadurch vorgebeugt, dass die
radial inneren Endkanten der Schaufelwände in der Nähe der Mittelsenk
rechten auf die Verbindungslinie der Abrisskanten der beiden Schleuder
schaufeln angeordnet ist, vorzugsweise in einem Winkelbereich von etwa
20° vor bis etwa 20° nach dieser Mittelsenkrechten.
Einer Verstopfung der Mahlgut-Zufuhr kann ferner dadurch vorgebeugt
werden, dass die radial innere Endkante jeder Schaufelwand in einem
Radialabstand von der Drehachse angeordnet ist, der mindestens etwa
30%, vorzugsweise mindestens etwa 40%, des Radialabstands der
Abrisskante der Schaufelwand von der Drehachse beträgt.
Wenn in Weiterbildung der Erfindung die konvexen Oberflächen der
Schaufelwände die Außenfläche des Schleudermühlenrotors bilden, so kann
hierdurch der an der Außenfläche des Schleudermühlen-Rotors auftretende
Verschleiß durch sich von der Prallwand wieder nach radial innen zurück
bewegendes Mahlgut vermindert werden, da der Abstand der Außenfläche
des Schleudermühlen-Rotors durch diese Gestaltungsmaßnahme auf einem
beträchtlichen Teil des Rotorumfangs größer ist als der Abstand der
Abrisskanten von der Prallwand. Hierdurch kann eine erhebliche Menge des
sich von der Prallwand wieder nach radial innen zurückbewegenden
Mahlguts schwerkraftbedingt nach unten wegfallen, bevor es auf die
Außenfläche des Schleudermühlen-Rotors trifft und dort zu Verschleiß führt.
Zur Verbesserung des Mahlergebnisses können der Abrisskante benachbart
oberhalb oder/und unterhalb der zugehörigen Mahlgut-Austrittsöffnung des
Schleudermühlenrotors Schlagelemente mit vorzugsweise im Wesentlichen
orthogonal zur Umfangsrichtung weisenden Schlagflächen vorgesehen sein,
welche vorzugsweise aus verschleißarmen Material gefertigt sind. Diese
Schlagelemente können mit ihren Schlagflächen Mahlgut, das sich von der
Prallwand wieder nach radial innen zurückbewegt, erfassen und nochmals
zerkleinern.
Wie sich aus der vorstehenden Diskussion der physikalischen Abläufe beim
Einzug des Mahlguts in die Schleuderkammern des Rotors ergibt, und wie
dies überdies auch in den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, sind neben den
Abrisskanten 30 auch die radial inneren Endkanten 32 der Schleuder
schaufeln einem Verschleiß durch Kollisionen mit Mahlgut-Partikeln 16
ausgesetzt. Daher wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass
auch an den radial inneren Endkanten 32 der Schaufelwände 28 Verschleiß
elemente vorgesehen sind.
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die US 4,690,341
neben einer Dreikammer-Schleudermühle und einer Vierkammer-Schleuder
mühle auch eine Zweikammer-Schleudermühle als eine mögliche
Ausführungsvariante offenbart. Die bekannte Zweikammer-Schleudermühle
unterscheidet sich von der erfindungsgemäßen Zweikammer-Schleuder
mühle jedoch in etlichen betriebswesentlichen Merkmalen, die im Folgenden
an Hand von Fig. 6 näher erläutert werden sollen. Diese Fig. 6 ist durch
geringfügige Ergänzung der Fig. 4 der US 4,690,341 entstanden. Bei der
Erläuterung von Fig. 6 werden daher die Bezugszeichen gemäß der US 4,690,341
verwendet werden:
Zur Vermeidung übermäßiger Staubentwicklung ist die Außenfläche des Rotors der bekannten Zweikammer-Schleudermühle im Wesentlichen kreis zylindrisch ausgebildet. Um diese Kreiszylinderform in möglichst geringem Umfang zu stören, sind überdies die an die Abrisskanten 86 angrenzenden Mahlguts-Austrittsöffnungen sehr klein bemessen. Hierzu verlaufen die Schaufelwände 56 und 58, an welchen die die Abrisskanten 86 tragenden Verschleißeinheiten 80 befestigt sind, längs Sehnen des Kreiszylinders, d. h. geradlinig von einem ersten Punkt am Außenumfangs des Rotors zu einem zweiten Punkt am Außenumfang des Rotors. Zur Bereitstellung der Kreis zylinderform sind ferner dem Außenumfang des Rotors folgende Wandungen 34 vorgesehen, an denen Verschleißplatten 44 angebracht sind, welche den Rotor vor von der Prallwand zurückspritzendem Mahlgut schützen. Diese Ausführung des Rotors als geschlossener Rotor hat gegenüber der erfin dungsgemäßen Ausführung des Rotors als offener Rotor verschiedene Nachteile.
Zur Vermeidung übermäßiger Staubentwicklung ist die Außenfläche des Rotors der bekannten Zweikammer-Schleudermühle im Wesentlichen kreis zylindrisch ausgebildet. Um diese Kreiszylinderform in möglichst geringem Umfang zu stören, sind überdies die an die Abrisskanten 86 angrenzenden Mahlguts-Austrittsöffnungen sehr klein bemessen. Hierzu verlaufen die Schaufelwände 56 und 58, an welchen die die Abrisskanten 86 tragenden Verschleißeinheiten 80 befestigt sind, längs Sehnen des Kreiszylinders, d. h. geradlinig von einem ersten Punkt am Außenumfangs des Rotors zu einem zweiten Punkt am Außenumfang des Rotors. Zur Bereitstellung der Kreis zylinderform sind ferner dem Außenumfang des Rotors folgende Wandungen 34 vorgesehen, an denen Verschleißplatten 44 angebracht sind, welche den Rotor vor von der Prallwand zurückspritzendem Mahlgut schützen. Diese Ausführung des Rotors als geschlossener Rotor hat gegenüber der erfin dungsgemäßen Ausführung des Rotors als offener Rotor verschiedene Nachteile.
In Folge der Erstreckung der Schaufelwände zwischen zwei Punkten am
Außenumfang des Rotors tritt bei der bekannten Zweikammer-Schleuder
mühle der vorstehend bereits erläuterte Effekt auf, dass der Übergangspunkt
zwischen der die Mahlgut-Partikel zur Abrisskante hin beschleunigenden
Oberfläche des sich an der Schaufelwand ablagernden Materialbetts und der
die Materialgut-Partikel nach radial innen reflektierenden Oberfläche des
Materialbetts sich relativ weit nach radial innen erstreckt und somit die
Zufuhr von Mahlgut in den Schleudermühlen-Rotor erschwert, wenn nicht
gar zur Verstopfung dieser Mahlgut-Zufuhr führt.
Darüber hinaus besteht aufgrund der geringen Weite der der Abrisskante
benachbarten Mahlgut-Austrittsöffnung auch die Gefahr einer Verstopfung
im Bereich des Außenumfangs des Rotors.
Schließlich verhindert der geradlinige Verlauf der Schaufelwand den flexiblen
Einsatz der bekannten Zweikammer-Schleudermühle zum Zerkleinern von
Mahlgut unterschiedlicher Materialeigenschaften:
Es ist eine bekannte Tatsache, dass die die Mahlgutpartikel 16 zur Abriss kante 30 hin beschleunigende Oberfläche 26a des sich an der Schleuder schaufel 24 anlagernden Materialbetts 26 im Wesentlichen der Form einer logarithmischen Spirale folgt. Eine derartige logarithmische Spirale kann gemäß der Vorschrift
Es ist eine bekannte Tatsache, dass die die Mahlgutpartikel 16 zur Abriss kante 30 hin beschleunigende Oberfläche 26a des sich an der Schleuder schaufel 24 anlagernden Materialbetts 26 im Wesentlichen der Form einer logarithmischen Spirale folgt. Eine derartige logarithmische Spirale kann gemäß der Vorschrift
r = r0.exp{±(π/180).tgß.ϕ}
= r0.exp{±0,0175.tgβ.ϕ}
mit
r - gesuchter Konstruktionsradius
r0 - Ausgangsradius
β - Öffnungswinkel der Spirale
ϕ - Teilungswinkel
konstruiert werden, wobei das Vorzeichen "+" bei Konstruktion der Spirale von radial innen nach radial außen und das Vorzeichen "-" bei Konstruktion von radial außen nach radial innen verwendet wird.
r - gesuchter Konstruktionsradius
r0 - Ausgangsradius
β - Öffnungswinkel der Spirale
ϕ - Teilungswinkel
konstruiert werden, wobei das Vorzeichen "+" bei Konstruktion der Spirale von radial innen nach radial außen und das Vorzeichen "-" bei Konstruktion von radial außen nach radial innen verwendet wird.
Ein Beispiel für die Konstruktion einer derartigen logarithmischen Spirale mit
einem Öffnungswinkel von β = 30° ist in Fig. 5 dargestellt.
Der Öffnungswinkel β der sich an der Oberfläche 26a des Materialbetts 26
bildenden logarithmischen Spirale hängt nun in der Praxis von den Eigen
schaften des Mahlguts ab. Wird die Schleudermühle beispielsweise zur
Sandveredelung mit feuchtem Sand mit einem Wassergehalt von etwa 15%
beschickt, so stellt sich ein Öffnungswinkel der logarithmischen Spirale von
etwa 25° ein. Bei der Zerkleinerung von relativ rundem Kies beträgt der
Öffnungswinkel hingegen zwischen etwa 35° und etwa 45°, während er
bei der Zerkleinerung von vorgebrochenem splittigem Material zwischen
etwa 45° und etwa 55° beträgt.
Untersucht man nun die aus der US 4,690,341 bekannte Zweikammer-
Schleudermühle, so stellt man fest, dass in dieser nur Material verarbeitet
werden kann, das eine logarithmische Spirale mit einem Öffnungswinkel von
mehr als 35° bildet, da ansonsten bei Verschleiß des Abrisskantenelements
86 die Schaufelwände 56 und 58 nicht mehr durch ein Mahlgut-Materialbett
geschützt wären (siehe Fig. 6, obere Schleuderkammer).
Wie nachfolgend mit Bezug auf Fig. 1 noch näher erläutert werden wird,
kann hingegen mit der erfindungsgemäßen Zweikammer-Mühle aufgrund der
konkaven Ausgestaltung der das Materialbett 26 tragenden Oberfläche der
Schaufelwand ohne Weiteres auch Material verarbeitet werden, das einen
Öffnungswinkel der logarithmischen Spirale von minimal etwa 25° nach
sich zieht.
In der gerade angesprochenen Fig. 1 ist der Aufbau des Schleuderrotors 14
der erfindungsgemäßen Zweikammer-Schleudermühle 10, der mit Bezug auf
die Fig. 2 und 3 bereits schematisch erläutert worden ist, nochmals in
Draufsicht detailierter dargestellt:
In der Darstellung gemäß Fig. 1 erkennt man bei abgenommener Deckplatte eine Bodenplatte 40 mit grobschematisch "gespiegelt S"-förmiger Gestalt. Auf dieser Bodenplatte 40 sind die Schaufelwände 28 zweier Schleuder schaufeln 24 angeordnet, beispielsweise aufgeschweißt. Das radial äußere Ende 28a dieser Schaufelwände 28 ist besonders verschleißfest ausgebildet und trägt darüber hinaus eine Verschleißeinheit 42, an der ein die Abriss kante 30 tragendes Verschleißelement 44 angeordnet ist. An der in Fig. 1 rechten Schleuderschaufel 24 ist das Verschleißelement in seinem ver schlissenen Zustand 44' mit der entsprechenden Lage 30' der Abrisskante dargestellt.
In der Darstellung gemäß Fig. 1 erkennt man bei abgenommener Deckplatte eine Bodenplatte 40 mit grobschematisch "gespiegelt S"-förmiger Gestalt. Auf dieser Bodenplatte 40 sind die Schaufelwände 28 zweier Schleuder schaufeln 24 angeordnet, beispielsweise aufgeschweißt. Das radial äußere Ende 28a dieser Schaufelwände 28 ist besonders verschleißfest ausgebildet und trägt darüber hinaus eine Verschleißeinheit 42, an der ein die Abriss kante 30 tragendes Verschleißelement 44 angeordnet ist. An der in Fig. 1 rechten Schleuderschaufel 24 ist das Verschleißelement in seinem ver schlissenen Zustand 44' mit der entsprechenden Lage 30' der Abrisskante dargestellt.
Auch am radial inneren Ende 28b der Schleuderwand 28 ist zu deren Schutz
ein Verschleißelement 46 dargestellt, dessen verschlissener Zustand
wiederum mit 46' angedeutet ist.
Darüber hinaus sind in Fig. 1 sowohl für den unverschlissenen Zustand als
auch für den verschlissenen Zustand der Schleuderschaufeln 24 die Verläufe
der logarithmischen Spiralen der Oberflächen 26a des Materialbetts 26
dargestellt, und zwar zum einen für ein Material mit Öffnungswinkel 25°
(feuchter Sand) und zum anderen für ein Material mit Öffnungswinkel 45
(vorgebrochenes splittiges Material). Man erkennt unmittelbar, dass auch bei
Verarbeitung des Materials mit Öffnungswinkel 25° die Schaufelwand 28
stets zuverlässig durch das Materialbett 26 vor Verschleiß geschützt ist, da
sie diesem ihre konkave Oberfläche 28c zuweist, und dass lediglich die
hierfür bestimmten Verschleiteile 44 und 46 dem Verschleiß ausgesetzt
sind. Diese Verschleißteile 44 und 46 können aber in bei Bedarf in einfacher
Weise ausgetauscht werden, wobei der Übergang von der Dreikammer-
Konstruktion zur Zweikammer-Konstruktion die Zugänglichkeit dieser
Verschleißteile weiter verbessert.
Darüber hinaus wurde bei Versuchen der Anmelderin festgestellt, dass der
spezifische Verschleiß, d. h. der Materialabtrag, der an allen Verschleiß
elementen der Schleudermühle während der Zerkleinerung derselben
Mahlgutmenge auftritt, bei ansonsten gleichem Zerkleinerungsbedinungen
um etwa 25% abnahm. Dies geht einher mit einer geringeren Leerlauf
leistung des Zweikammer-Rotors (stets verglichen mit einem ansonsten
baugleichen Dreikammer-Rotor) und einem verbesserten Durchsatz durch die
Mühle sowohl bei Verwendung einer Ringpanzerung als auch eines Material
betts als Prallwand.
In Fig. 1 erkennt man ferner, dass das radial innere Ende 28b der
Schaufelwand 28 in der Nähe der Mittelsenkrechten M auf die Verbindungs
linie V der Abrisskanten 30 der beiden Schleuderschaufeln 24 angeordnet
ist. Der radiale Abstand der inneren Kante 32 des Verschleißelements 46
von der Drehachse X ist in Fig. 1 mit d bezeichnet.
Darüber hinaus erkennt man die im Bereich der Abrisskante 30 angeord
neten Schlagelemente 50 mit ihrer Schlagfläche 50a.
Schließlich erkennt man in Fig. 1 auch die im Vergleich mit der aus der
US 4,690,341 enorme Weite der Austrittsöffnungen 52, bei der erkennbar
kein Risiko einer Verstopfung dieser Austrittsöffnungen 52 besteht.
Claims (6)
1. Schleudermühle (10) mit einem Schleudermühlenrotor (14), der in
einem Schleudermühlengehäuse (12) um eine Drehachse (X) in einer
Arbeitsdrehrichtung (R) drehbar gelagert ist und eine Mehrzahl von
Schleuderkammern (22) aufweist,
wobei jeder der Schleuderkammern (22) eine Schleuder schaufel (24) zugeordnet ist, längs der sich das Mahlgut (18) im Betrieb der Schleudermühle (10) aufgrund von Zentrifugalkräften von einer radial inneren Mahlgutzufuhr (18) zu einer radial äußeren Abrisskante (30) bewegt, an der es aus dem Schleudermühlenrotor (14) austritt,
wobei jede Schleuderschaufel (24) eine Schaufelwand (28) mit einer radial inneren Endkante (28a) und einer radial äußeren Endkante (28b) umfasst sowie eine an die radial äußere Endkante (28b) der Schaufelwand (28) angrenzend befestigte Verschleißeinheit (42/44), an welcher die Abrisskante (30) angeordnet ist,
wobei die Schaufelwand (28) gekrümmt ausgebildet ist und dem sich an ihr entlang bewegenden Mahlgut (16) ihre konkave Oberfläche (28c) zuweist,
dadurch gekennzeichnet, dass sie genau zwei Schleuderkammern (22) aufweist, und dass die radial inneren Endkanten (28b) der Schaufelwände der beiden Schleuderschaufeln (24) dann, wenn man deren beide Abrisskanten (30) miteinander verbindet und auf dieser Verbindungslinie (V) die Mittelsenkrechte (M) bildet, in der Nähe dieser Mittelsenkrechten (M) angeordnet ist.
wobei jeder der Schleuderkammern (22) eine Schleuder schaufel (24) zugeordnet ist, längs der sich das Mahlgut (18) im Betrieb der Schleudermühle (10) aufgrund von Zentrifugalkräften von einer radial inneren Mahlgutzufuhr (18) zu einer radial äußeren Abrisskante (30) bewegt, an der es aus dem Schleudermühlenrotor (14) austritt,
wobei jede Schleuderschaufel (24) eine Schaufelwand (28) mit einer radial inneren Endkante (28a) und einer radial äußeren Endkante (28b) umfasst sowie eine an die radial äußere Endkante (28b) der Schaufelwand (28) angrenzend befestigte Verschleißeinheit (42/44), an welcher die Abrisskante (30) angeordnet ist,
wobei die Schaufelwand (28) gekrümmt ausgebildet ist und dem sich an ihr entlang bewegenden Mahlgut (16) ihre konkave Oberfläche (28c) zuweist,
dadurch gekennzeichnet, dass sie genau zwei Schleuderkammern (22) aufweist, und dass die radial inneren Endkanten (28b) der Schaufelwände der beiden Schleuderschaufeln (24) dann, wenn man deren beide Abrisskanten (30) miteinander verbindet und auf dieser Verbindungslinie (V) die Mittelsenkrechte (M) bildet, in der Nähe dieser Mittelsenkrechten (M) angeordnet ist.
2. Schleudermühle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere Endkante (28b) jeder
Schaufelwand (28) jeweils ausgehend von deren radial äußerer
Endkante (28a) in einem Winkelbereich von etwa 20° vor der
Mittelsenkrechten (M) bis etwa 20° nach der Mittelsenkrechten (M)
angeordnet ist.
3. Schleudermühle nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere Endkante (28b) jeder
Schaufelwand (28) in einem Radialabstand (d) von der Drehachse (X)
angeordnet ist, der mindestens etwa 30%, vorzugsweise mindestens
etwa 40%, des Radialabstands der Abrisskante (30) der Schleuder
schaufel (24) von der Drehachse (X) beträgt.
4. Schleudermühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die konvexen Oberflächen (28d) der
Schaufelwände (28) die Außenfläche des Schleudermühlenrotors (14)
bilden.
5. Schleudermühle nach Anspruch einem der Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass der Abrisskante (30) benachbart ober
halb oder/und unterhalb der zugehörigen Mahlgut-Austrittsöffnung
(52) des Schleudermühlenrotors (14) Schlagelemente (50) mit
vorzugsweise im Wesentlichen orthogonal zur Umfangsrichtung wei
senden Schlagflächen (50a) vorgesehen sind, welche vorzugsweise
aus verschleißarmen Material gefertigt sind.
6. Schleudermühle nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass an den radial inneren Endkanten (28b)
der Schaufelwände (28) Verschleißelemente (46) vorgesehen sind.
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R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |