DE1013946B - Kugelmuehle mit Planetenbewegung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Kugelmühlen oder ähnliche Vorrichtungen mit rotierenden Kammern, die zum Mahlen, Verteilen, Mischen usw. der zu behandelnden Stoffe dienen und bei denen die Kammern gewöhnlich Kugeln, Steine, Sand oder andere Mahlmittel enthalten, obwohl für bestimmte der zu behandelnden Stoffe solche Mahlmittel fortfallen können, weil die Zerkleinerung der Stoffe durch die Bewegung ihrer Teile zueinander in der rotierenden Kammer bewirkt wird.

Die Wirksamkeit einer Kugelmühle, gemessen an der Geschwindigkeit, mit welcher eine bestimmte Behandlung des Materials durchgeführt werden kann, hängt von der gesamten Berührungsfläche, der Relativbewegung und dem Druck ab, der zwischen den aktiven Oberflächen des Einsatzes, des Aufgabegutes und der Mahlkammer erreichbar ist, also zwischen den Oberflächen des Mahlgutes, der Mahlkörper, der Fläche der Mahlkammer und gegebenenfalls noch anderen mitwirkenden Flächen.

Bei Mühlen mit einer einzigen festen Achse ist die Wirkung durch die sogenannte kritische Geschwindigkeit begrenzt, oberhalb derer das Mahlgut und die Mahlkörper infolge der Wirkung der Fliehkraft einen an der Wand der Mahlkammer anliegenden Belag bilden.

Bei einer Mühle mit Planetenbewegung kann die kritische Geschwindigkeitsgrenze überwunden werden, so daß auch bei hohen Geschwindigkeiten eine Bewegung des Aufgabegutes in der Mühle stattfindet, jedoch sind die Bauart und der Antrieb solcher Mühlen verwickelbar als für eine Mühle mit einer einzigen festen Achse, und ihr Wirkungsgrad ist, gemessen an den Ausmaßen der Vorrichtung für ein gegebenes Fassungsvermögen, gering.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, eine Kugelmühle oder eine ähnliche Einrichtung so auszubilden, daß sie einer kritischen oder begrenzten Rotationsgeschwindigkeit nicht unterworfen ist und daß sie sich durch hohe Leistungsfähigkeit, bezüglich ihrer Wirkungsgeschwindigkeit und ihres Wirkungsgrades, vereinigt mit hoher wirtschaftlicher Leistung in bezug auf das Fassungsvermögen auszeichnet.

Es sind bereits Mühlen mit Planetenbewegung bekannt, bei denen mehrere Mahlkammern um ihre eigene Achse rotieren und gleichzeitig um eine dazu parallele feststehende Achse umlaufen, die in der Mitte zwischen den Kammern liegt, so daß die Achsen größeren Abstand voneinander haben.

Bei anderen bekannten Mühlen, bei denen die Mahlkammer um ihre eigene Achse und gleichzeitig um eine zweite parallele Achse umläuft, ist zwar der Achsabstand geringer und kleiner als der Radius der Kammer, die zweite Achse steht aber nicht fest, so

Kugelmühle mit Planetenbewegung

Anmelder:

Frank Limb, Scarcroft, Leeds,
Yorkshire (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Leinweber, Patentanwalt,
Berlin-Zehlendorf West, Goethestr. 30

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 11. Februar 1953

Frank Limb, Scarcroft, Leeds, Yorkshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

daß die Mahlkammer infolge federnder Aufhängung beim Umlauf Vibrationsbewegungen ausführt.

In einer weiteren üblichen Kugelmühle kreuzen sich die beiden feststehenden Achsen für die Planetenbewegung unter einem beliebigen, gegebenenfalls auch kleinen Winkel, bei dem die Achsen im Innern der Mahlkammer auch geringen Abstand voneinander haben können, aber nicht parallel zueinander liegen. Bei den vorstehenden Mühlen erfolgen die Umlaufbewegungen auch in einem bestimmten konstanten Verhältnis zueinander.

Die bisher bekannten Mühlen dieser Art mit Planetenbewegung haben den Nachteil, daß sie teilweise baulich sehr umfangreich sind und daß sich das Mahlgut an bestimmten Stellen oder Zonen im Innern der Kammer stark anhäuft und höchstens etwa die Hälfte der Kammerwanderung bedeckt, so daß der Wirkungsgrad dieser Mühlen verhältnismäßig gering ist. Bei den vorerwähnten Mühlen mit Vibrationsbewegung erfolgt der Mahlvorgang außerdem nicht in einer gleichmäßigen fortgesetzten Roll- und Scherbewegung an der Kammer innenwand, sondern hängt zu einem wesentlichen Ausmaß von den zufälligen Zusammenstößen der Mahlmittel mit den Teilen des Mahlgutes ab.

:;9 557/246

Durch die Erfindung werden Kugelmühlen oder gleichartige Vorrichtungen mit Planetenbewegung, welche eine im Querschnitt kreisförmige Kammer aufweisen, die um ihre eigene Achse rotiert und gleichzeitig in einer Kreisbahn mit konstantem Drehverhältnis um eine feststehende zu der Kammerachse parallele Achse umläuft, dadurch verbessert, daß der Abstand der beiden Achsen wesentlich kleiner als der Radius der Kammer ist.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung hat sich gezeigt, daß sich das Mahlgut während des Mahlvorganges erheblich weiter über die Kammerinnenfläche verteilt, so daß die Roll- und Scherbewegung an der Kammerwand größer als bei bekannten Mühlen ist. Infolgedessen wird die Bearbeitungszeit des Mahlgutes verkürzt. Es ist auch möglich, in einer einzigen Mahlkammer eine Mahlgutmenge unterzubringen, die sonst in mehreren Mahlkammern bearbeitet werden müßte. Hierdurch werden die Mühlen auch bezüglich ihres Raumbedarfes bei nur einer einzigen Mahlkammer kleiner und bezüglich des Antriebes vereinfacht. Die Mahlkammer ist auch im Bedarfsfalle im Gegensatz zu einer Mühle mit mehreren Kammern leichter zu kühlen, um beim Mahlen entstehende und eventuell für das Mahlgut schädliche Wärme abzuführen.

Die Verbesserung der Mühle gemäß Erfindung erklärt sich dadurch, daß das Verhältnis der Relativbewegung und des Berührungsdruckes des Aufgabegutes und innerhalb desselben von dem Unterschied zwischen den Fliehkräften abhängt, denen die Komponenten des Aufgabegutes infolge der Bewegung um die beiden Achsen ausgesetzt sind. Dieser Unterschied hängt seinerseits von der Winkelgeschwindigkeit und dem mittleren Radius des Aufgabegutes in bezug auf jede Achse ab. Der Unterschied kann daher durch Änderung entweder des Radius der Mahlkammer, des Abstandes der beiden Achsen, des Verhältnisses der Umlauf- und Drehbewegung oder des Volumens des Aufgabegutes in bezug auf das Volumen der Mahlkammer geändert werden.

Von den vorstehend erwähnten Faktoren ist vom praktischen Gesichtspunkt aus der Radius der Mahlkammer und der Abstand der beiden Achsen am wichtigsten, weil bei einer gegebenen Mühle diese Größen vorherbestimmt sein müssen, während die anderen Faktoren verhältnismäßig leicht geändert werden können.

Je größer das Verhältnis zwischen dem Radius der Mahlkammer und dem Abstand der beiden Achsen ist, um so größer ist die Aufnahmefähigkeit der Mühle im Vergleich zu ihren Abmessungen.

Es ist anzunehmen, daß die in dem Aufgabegut der Mühle gemäß der Erfindung stattfindende Innenbewegung hauptsächlich in einer Roll- und Scherbewegung zwischen der Kammerwand und den Mahlkörpern und zwischen den Teilen des Mahlgutes selbst besteht und daß diese Roll- und Scherbewegung unter dem für das jeweilige Mahlgut geeigneten Berührungsdruck die wirksamste Art einer Innenbewegung ist, die in einer Mühle erzielt werden kann.

Die Roll- und Scherbewegung entsteht dadurch, daß, während die Mahlkörper durch die Wirkung der aus der Bewegung um beide Achsen resultierenden Fliehkraft gegen die Wand der Kammer gepreßt werden, die durch Umdrehung der Kammer um die feste Achse erzeugte Fliehkraft die größere ist, woraus sich eine Relativbewegung zwischen den Mahlkörpern und der Wand der um ihre eigene Achse rotierenden Kammer ergibt. Diese Relativbewegung zwingt die Mahlkörper, sich sowohl im Verhältnis zur Kammerwand als auch gegeneinander an allen Berührungspunkten in entgegengesetztem Drehsinn zu bewegen.

Das eingebrachte Gut ist natürlich auch der gleichen Wirkung unterworfen, der die Mahlkörper ausgesetzt sind. Darüber hinaus ist es noch der Scherwirkung der Berührungsflächen der Mahlkörper untereinander und mit der Kammerwand ausgesetzt.

Die Erfindung ist besonders für zylindrische Mühlen mit lotrechten Achsen geeignet, jedoch auch auf Mühlen anwendbar, die geneigte oder waagerechte Achsen und nicht zylindrische, beispielsweise kugelförmige Kammern haben.

In der Beschreibung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine zylindrische Kugelmühle mit vertikalen Achsen beschrieben und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Axialschnitt durch die Mühle,

Fig. 2 einen horizontalen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Draufsicht.

Bei der dargestellten Mühle wird die Mahlkammer durch einen Topf 1, beispielsweise aus Porzellan, gebildet, der durch niederschraubbare Keile 3 in einen Käfig 2 «ingespannt ist und einen Deckel 1 α hat, der durch einen Querträger 4 und Schraube 5 gesichert wird. In dem Topf 1 ist das Aufgabegut, bestehend aus Kugeln oder anderen Mahlmitteln und dem Mahlgut, wie Farbe, untergebracht.

Der zur Ableitung der Wärme von dem Topf mit Löchern versehene Käfig 2 hat am Boden einen Zapfen 6, der durch ein Spurlager 7 getragen wird. Am oberen Umfang ist der Käfig 2 in einem Rollenlager 8 gelagert, so daß er zusammen mit dem Topf um die Achse C-C des Topfes oder der Mahlkämmer relativ zu einem umlaufenden Zylinder 9 rotieren kann.

Der Zylinder 9 hat seinerseits einen Bodenzapfen 10, der in einem Spurlager 11 ruht und am oberen Rand durch ein Rollenlager 12 getragen wird, so daß der Zylinder zusammen mit dem Käfig 2 um die feste Achse F-F des ortsfesten Mühlengehäuses 13 rotieren kann.

An dem Gehäuse 13 ist ein Elektromotor 14 mit einem Treibriemen 15 zu einem Treibrad 16 angebracht, das fest mit dem Zylinder 9 verbunden ist. An einem Fußgestell 17, das den Spurzapfen 10 des Zylinders 9 umgibt, ist ein feststehendes Zahnrad 18 befestigt, das mit einem Zwischenrad 19 kämmt, das in der hohlen Nabe 16 a des Triebrades 16 gelagert ist und seinerseits im Eingriff mit einem fest auf dem Spurzapfen 6 des Käfigs 2 angeordneten Zahnrad 20 ist. Die Nabe 16 a dient als Getriebegehäuse und kann mit Öl gefüllt sein.

Wenn der Zylinder 9 durch den Motor 14, den Riemen 15 und das Triebrad 16 um die feste Achse F-F in Drehung versetzt wird, rotiert das Zwischenrad 19 um das feste Zahnrad 18 und überträgt seine Drehbewegung auf das Zahnrad 20, das den im Zylinder 9 angeordneten Käfig 2 in einem der Rotation des Zylinders entgegengesetzten Drehsinn antreibt, wie durch die in Fig. 2 und 3 eingezeichneten Pfeile angedeutet ist.

Es ist ersichtlich, daß als Folge des Antriebes die Mahlkammer oder der Topf 2 um die feste Achse F-F und gleichzeitig um seine eigene Achse C-C rotiert und daß der Umdrehungsradius χ der Kammerachse wesentlich kleiner ist als der Radius y der Kammer selbst.

Um das dynamische Gleichgewicht zu halten, wenn die Mühle im Betrieb ist, ist in dem Zylinder 9 ein dem Käfig 2 diametral gegenüberliegendes Ausgleichgewicht 21 vorgesehen.

Claims (4)

PatentANSPKOCHE:

1. Kugelmühle oder gleichartige Vorrichtung mit Planetenbewegung, welche eine im Querschnitt kreisförmige Kammer aufweist, die um ihre eigene Achse rotiert und gleichzeitig in einer Kreisbahn mit konstantem Drehverhältnis um eine feststehende, zu der Kammerachse parallele Achse umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (x) der beiden Achsen (C-C, F-F) wesentlich kleiner als der Radius (y) der Kammer (1) ist. is

2. Kugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der Kammer

(1) um beide Achsen (C-C, F-F) in einander entgegengesetztem Sinne erfolgen.

3. Kugelmühle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Kammer (1) um die feste zweite Achse (F-F) höher ist als die Drehzahl der Kammer um ihre eigene Achse (C-C).

4. Kugelmühle nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine zylindrische Kammer (1) und vertikale Achsen (C-C, F-F), wobei der obere Rand der Kammer in einem Rollenlager (8) gelagert ist, das ungehinderten Zugang zu dem oberen Ende der Kammer gewährt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 584 363;
österreichische Patentschrift Nr. 154149;
deutsche Patentschriften Nr. 130 850, 624 660.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709' '657/246 8.57