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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut
gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Bei
der Zerkleinerung von Aufgabegut in gattungsgemäßen Vorrichtungen wird ein
beträchtlicher Teil
der zur Zerkleinerung aufzubringenden Energie in Wärme umgewandelt.
Ursache hierfür
sind Reib- und Aufprallkräfte,
denen das Aufgabegut im Zuge der Zerkleinerung unterworfen wird
und die vor allem an den Zerkleinerungswerkzeugen wirken.
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Gattungsgemäße Vorrichtungen
zeichnen sich im Betrieb durch eine Luftströmung aus, die neben der Zentrifugalkraft
für den
Transport des Aufgabeguts innerhalb der Vorrichtung ursächlich ist.
Diese sogenannte Eigenluft kann von der Vorrichtung selbst erzeugt
und/oder von außen
initiiert werden. Bei wärmeunempfindlichem
Aufgabegut reicht die gattungsgemäßen Vorrichtungen immanente
Eigenluftdurchströmung
aus, um die Zerkleinerungswerkzeuge so stark abzukühlen, dass
eine Beeinträchtigung
des Mahlguts ausgeschlossen ist.
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Probleme
stellen sich regelmäßig dann
ein, wenn wärmeempfindliches
Aufgabegut zerkleinert werden soll. Insbesondere bei der Zerkleinerung
von Kunststoffen mit niedrigem Erweichungspunkt werden die Betreiber
von gattungsgemäßen Vorrichtungen
vor eine schwierige Aufgabe gestellt. Zum einen soll eine Vermahlung
des Aufgabeguts knapp unter dem Erweichungspunkt stattfinden, um
eine möglichst
hohe Maschinenleistung zu erzielen. Wird dabei die materialabhängige Grenztemperatur überschritten,
so kommt es zu einem Erweichen und Anschmelzen des Aufgabeguts mit
der Folge, dass einzelne Partikel zusammenbacken und dadurch die Korngröße und Kornverteilung
des gefeinten Guts nicht mehr in dem gewünschten Bereich liegen. Zum anderen
backen über
die Grenztemperatur erwärmte Partikel
an den Maschinenteilen und insbesondere den Mahlwerkzeugen fest,
so dass sowohl die Maschinenleistung als auch die Qualität des Endprodukts
zu wünschen
lassen.
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Diese
Problematik stellt sich verstärkt
bei der Feinmahlung von wärmeempfindlichen
Stoffen, denn es hat sich gezeigt, dass je feiner das herzustellende Endprodukt
sein soll, desto mehr Zerkleinerungsarbeit geleistet werden muss
und desto größer die
Wärmeentwicklung
im Bereich der Zerkleinerungswerkzeuge ist.
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Zur
Vermeidung einer thermischen Überbeanspruchung
des Aufgabeguts bei dessen Zerkleinerung ist es bekannt, die Maschinenleistung
von Zerkleinerungsvorrichtungen herabzusetzen. Dadurch wird pro
Zeiteinheit weniger Zerkleinerungsarbeit geleistet und somit weniger
Wärmeüberschuss
produziert. Dabei muß jedoch
in Kauf genommen werden, dass die Zerkleinerungsvorrichtung nicht
voll ausgelastet ist, was der grundsätzlichen Forderung nach einem
wirtschaftlichen Betrieb solcher Vorrichtungen widerspricht. Deshalb
ist man auch schon dazu übergegangen,
den Luftanteil mittels zusätzlicher
Gebläse über den
Eigenluftanteil einer gattungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung
hinaus zu erhöhen
um so zusätzlich
Wärme abführen zu
können.
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Darüber hinaus
ist aus der
DE 360 295
A eine Vorrichtung mit zwei zur Bildung eines Mahlspalts
axial beabstandeten Mahlscheiben bekannt. Die aufgabeseitige Scheibe
ist starr mit dem Gehäuse
verbunden und mit Öffnungen
zum Beschicken der Vorrichtung mit Aufgabegut ausgestattet. Die rückwärtige Scheibe
sitzt zur Ausführung
einer Rotationsbewegung auf einer Antriebswelle. Zur zusätzlichen
Kühlung
ist die rückwärtige Scheibe
dickwandig ausgebildet und mit einem Hohlraum versehen. Die Antriebswelle
in Form einer Hohlwelle besitzt zwei Kanäle, von denen der eine den
Hohlraum mit Kühlflüssigkeit
speist und der andere als Rücklauf
für die Kühlflüssigkeit
aus dem Hohlraum dient.
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Aus
der
US 3 302 893 A ist
eine Vorrichtung bekannt, bei der zwei sich axial gegenüberliegende und
rotierende Mahlscheiben einen radialen Mahlspalt bilden. Die aufgabeseitige
Mahlscheibe besitzt Öffnungen
zur Einleitung des Aufgabeguts in den Mahlspalt. Die Antriebswelle
für die
rückwärtige Mahlscheibe
ist zur Bildung eines Kühlkanals
als Hohlwelle ausgebildet, an den im Bereich der rückwärtigen Scheibe
sternförmig
angeordnete Kühlleitungen
zu den Zerkleinerungswerkzeugen führen. Aus den Kühlleitungen
wird Kühlflüssigkeit
in den Bereich der Zerkleinerungswerkzeuge eingeleitet.
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Die
US 3,584,799 A offenbart
eine Scheibenmühle
zur Zerkleinerung von Kunststoffen, wobei sich in Verbindung mit
Thermoplasten das Problem stellt, dass bei übermäßiger Wärmeentwicklung ein unerwünschtes
Schmelzen oder Agglomerieren des Aufgabeguts eintritt, was mit der
dort beschriebenen Scheibenmühle
verhindert werden soll. Die Scheibenmühle besitzt eine erste stationäre Scheibe,
die an der aufgabeseitigen Gehäusewand
befestigt ist und eine dazu in koaxialem Abstand angeordnete zweite
rotierende Scheibe. Im äußeren Umfangsbereich
der beiden Scheiben sind sich axial gegenüberliegende Zerkleinerungswerkzeuge
angeordnet, die einen radialen Mahlspalt bilden. Das Aufgabegut
wird über
einen Aufgabeschacht zentral in das Gehäuseinnere eingeleitet, wo es
an der rotierenden Scheibe in radiale Richtung umgelenkt wird und
im weiteren durch den Mahlspalt hindurchtritt, wobei es seine Zerkleinerung
erfährt.
Zum Abführen
der im Bereich der Zerkleinerungswerkzeuge entstehenden Wärme besitzt
die aufgabeseitige Gehäusewand
einen unmittelbar hinter den Zerkleinerungswerkzeugen liegenden
Ringkanal, welcher von Kühlwasser
durchströmt
ist. Die gegenüberliegende
Rückwand
des Gehäuses
weist im äußeren Umfangsbereich Öffnungen
auf, durch welche ein Luftstrom ins Gehäuseinnere gelangt. Dieser Luftstrom
wird an einer Blende zunächst
radial in Richtung der Antriebswelle umgelenkt, bevor er dann nach
Durchtritt durch die Blendenöffnung
entlang der Rückseite
der rotierenden Scheibe radial nach außen strömt und dabei eine Kühlung der
rotierenden Scheibe sowie der darauf befestigten Zerkleinerungswerkzeuge
bewirkt.
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Der
Nachteil dieser Vorrichtungen liegt in der Notwendigkeit, ein weiteres
Kühlmedium
neben Luft vorzuhalten. Der dafür
notwendige technische Mehraufwand für das Bevorraten, Kühlen und
Fördern
des Kühlmediums
macht diese Vorrichtungen sowohl in der Anschaffung als auch im
Betrieb aufwändig.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die
Maschinenleistung bekannter Vorrichtungen zu steigern, ohne dabei
das Aufgabegut einer zusätzlichen
Temperaturbeanspruchung auszusetzen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein
erster Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, dass zusätzlich zur
Kühlung
des Mahlspalt mit Eigenluft weitere Kühlluft in erfindungsgemäßer Weise
in die Vorrichtung eingetragen wird. Die dadurch vergrößerte Luftmenge
ist in der Lage, zusätzlich
Wärme abzuführen, so
dass sich die Zerkleinerungswerkzeuge und das Mahlgut weit weniger
stark erwärmen.
Das ermöglicht
den Maschinendurchsatz zu steigern und damit auch die Wirtschaftlichkeit
erfindungsgemäßer Vorrichtungen.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich aus der Verwendung von Luft als Kühlmedium.
Luft steht allerorts kostenlos und in unbegrenztem Umfang zur Verfügung und
kann auf einfache Art und Weise, beispielsweise über Öffnungen in der aufgabeseitigen Gehäusevorderwand
eingespeist werden. Nach dem Wärmeübergang
von den Zerkleinerungswerkzeugen auf die Kühlluft kann diese ohne größeren Aufwand
wieder in die Umgebungsluft eingeleitet werden, gegebenenfalls nach
vorheriger Ausscheidung des gefeinten Guts. Hierfür ist kein
großer
gerätetechnischer
Aufwand erforderlich, so dass Kühlluft sehr
wirtschaftlich als Kühlmedium
einsetzbar ist. Hinzu kommt, dass sich Luft neutral zum Mahlgut verhält, das
heißt
dessen chemische oder physikalische Eigenschaften nicht verändert.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die aufgabeseitigen Öffnungen
zur Beschickung des Kühlluftkanals
mit Kühlluft über einen
Ringkanal miteinander verbunden. Das vereinfacht die Konstruktion
vor allem im Zusammenhang mit der Verwendung gekühlter Luft oder Druckluft,
die ansonsten jeder Öffnung
einzeln zugeführt
werden müsste.
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Zur
Verbesserung des Wärmeübergangs von
den Scheiben auf die Kühlluft
wird gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung vorgeschlagen, Radialrippen im Kühlluftkanal vorzusehen, die
an der aufgabeseitigen Scheibe befestig sind. Der sich daraus ergebende
Kühleffekt
tritt sowohl bei feststehenden als auch rotierenden Mahlscheiben ein.
Bei rotierenden Mahlscheiben kommt hinzu, dass die Radialrippen
eine nach außen
gerichtete Radialbewegung des Kühlluftstroms
bewirken. Die Radialrippen unterstützen somit die Kühlluftströmung.
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Von
Vorteil ist es dabei, wenn sich die Radialrippen über annähernd die
gesamte Breite des Kühlluftkanals
erstrecken, um der Kühlluft
eine möglichst
große
Fläche
zum Wärmetausch
anbieten zu können.
In Verbindung mit rotierenden Scheiben bieten größere Radialrippen zudem den
Vorteil einer höheren
Antriebsleistung für
die Kühlluftströmung.
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Durch
die Anordnung der Radialrippen in der Nähe der Zerkleinerungswerkzeuge
liegen der Ort der Wärmeentstehung
und der Ort der Wärmeabfuhr eng
zusammen, was für
eine optimierte Wärmeableitung
sorgt. Auf diese Weise wird überschüssige Wärme sehr
schnell und effektiv abgeleitet.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind in dem Kühlluftkanal
Luftleitelemente angeordnet, die einen für die Abkühlung der Zerkleinerungswerkzeuge
effektiven Strömungsweg
sicherstellen. Dabei wird erreicht, dass die Kühlluft die Bereiche der Scheibe
bestreicht, die am meisten von dem Wärmeüberschuss betroffen sind. Da
dadurch das Abkühlpotential
der Kühlluft
voll ausgeschöpft
wird, stellt sich hierdurch ein bestmöglicher Abkühleffekt ein.
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In
ihrer geometrischen Ausgestaltung können die Luftleitelemente derart
ausgebildet sein, dass der Luftstrom der Geometrie der Oberfläche der Scheibe
folgt. Bei nicht ebener Oberfläche
der Scheibe wird dadurch der Strömungsweg
und somit die Kontaktzeit zwischen Kühlluft und Scheibe verlängert mit
dem Ergebnis eines hohen Wärmeübergangs. Diese
Maßnahme
kommt vor allem bei erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit gegenüber einer
Radialebene geneigtem Mahlspalt und/oder vorhandenem Einlaufkonus
zum Tragen.
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Die
Luftleitelemente sind bevorzugt im Bereich der Radialrippen vorgesehen,
um dadurch vor allem bei rotierender Scheibe ein Zusammenspiel von
Radialrippen und Luftleitelement zu erhalten. Dadurch erhöht sich
die von den Radialrippen ausgeübte
Förderwirkung
auf den Kühlluftstrom.
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Ein
zu diesem Zweck geeignetes Luftleitelement besitzt trapezförmigen Querschnitt
und ist ringförmig
um die Rotationsachse angeordnet. Dadurch wird einerseits aerodynamischen
Belangen Rechnung getragen und zum anderen mit der der Trapezbasis
gegenüberliegenden
Ringfläche
ein Zusammenwirken mit den Radialrippen ermöglicht.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist ein weiterer Kühlluftkanal
in entsprechender Weise zwischen der Gehäuserückwand und der rückwärtigen Scheibe
vorgesehen. Dadurch erfolgt auch die Abkühlung der an der rückwärtigen Scheibe
angeordneten Zerkleinerungswerkzeuge. Auf diese Weise gelingt eine
symmetrische und daher gleichmäßige Abkühlung aller Zerkleinerungswerkzeuge.
Dabei werden die Zerkleinerungswerkzeuge auf ihrer aktiven Seite
von der den Mahlspalt durchströmenden
Eigenluft und auf der gegenüberliegenden äußeren Seite
von der den Kühlluftkanal
durchströmenden
Kühlluft
abgekühlt.
Daraus ergibt sich die größtmögliche Wärmeabfuhr
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Zerkleinerungsraum
in zwei Kammern unterteilt. Dabei ist eine Kammer ausschließlich dem
Aufgabegut zugeordnet und die andere Kammer ausschließlich der
Kühlluft.
Dadurch lässt
sich eine unabhängige
Beschickung der Vorrichtung mit Aufgabegut beziehungsweise mit Kühlluft bewerkstelligen,
die eine weitere Optimierung des Zerkleinerungsbetriebs ermöglicht.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
erläutert.
Das Ausführungsbeispiel
betrifft eine Scheibenmühle
mit geneigtem Mahlspalt. Von der Erfindung umfasst sind jedoch ebenso
Scheibenmühlen
mit radialem Mahlspalt, Stiftmühlen,
Refiner und dergleichen.
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Es
zeigen
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1 eine
Vorderansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei geöffneter
Gehäusetür,
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2 eine
Vorderansicht der in 1 dargestellten Vorrichtung
bei geschlossener Gehäusetür,
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3 einen
Vertikalschnitt durch die in 2 dargestellte
Vorrichtung entlang der Linie III-III,
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4 einen
Teilschnitt durch den oberen Bereich der in 3 dargestellten
Vorrichtung und
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5 und 6 jeweils
einen Teilschnitt durch den oberen Bereich einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Aus
den 1 bis 4 geht der nähere Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
hervor. In den 1 und 2, die eine
Vorderansicht auf die Vorrichtung einmal mit geöffneter und einmal mit geschlossener
Gehäusetür 7 zeigen,
sieht man zunächst
einen Maschinenunterbau 1, der mit seinen Füßen 2 auf
dem Untergrund ruht. Die Oberseite des Maschinenunterbaus 1 bildet
eine Plattform, auf der die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung aufgebaut
ist.
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Die
Zerkleinerungsvorrichtung besitzt ein im wesentlichen trommelförmiges,
eine Achse 14 umgebendes Gehäuse 3, das einen Zerkleinerungsraum 4 umschließt. Das
Gehäuse 3 weist
an seiner Vorderseite 5 eine zentrale kreisförmige Öffnung 6 auf,
die mit Hilfe einer um eine vertikale Achse 8 verschwenkbaren
Gehäusetür 7 verschließbar und
mit Verriegelungen 9 verriegelbar ist.
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Die
Gehäusetür 7 besitzt
ebenfalls eine zentrale kreisförmige
Beschickungsöffnung 10,
an die von der Außenseite
kommend ein vertikaler und im Fußbereich schräg in die
Beschickungsöffnung 10 mündender
Fallschacht 11 mittels eines Flansches 12 anschließt. Von
der Innenseite der Gehäusetür 7 steht
ein kurzer sich konisch erweiternder Stutzen 13 ab, der
den Rand der Beschickungsöffnung 10 einfasst.
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Ferner
weist die Gehäusetür 7 eine
Vielzahl auf einem zur Achse 14 konzentrischen Kreisumfang liegender
und in regelmäßigem Abstand
zueinander angeordneter Öffnungen 15 auf,
die den Zerkleinerungsraum 4 mit dem Mühlenäußeren verbinden. Ein ebenfalls
konzentrisch zur Achse 14 verlaufender Ringkanal 16 deckt
die Öffnungen 15 auf
der Außenseite
der Gehäusetür 7 ab
und verbindet sie dabei miteinander. Der Ringkanal 16 ist
fest mit der Gehäusetür 7 verbunden
und besitzt im unteren Scheitelpunkt einen Anschluss 17, über den
die Luft aus einem nicht weiter dargestellten Kühlluftsystem eingespeist werden
kann. Der Kühlluftstrom
wird durch die Pfeile 18 dargestellt (3).
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An
der Innenseite der Gehäusetür 7 sieht man
in dem Bereich zwischen den Öffnungen 15 und dem
Rand der Gehäusetür 7 ein
ringförmiges,
ebenfalls zur Achse 14 konzentrisch angeordnetes Luftleitelement 38.
Das Luftleitelement 38 wird von einem im Querschnitt trapezförmig geformten
Blech gebildet, das mit seiner größeren Basis an der Innenseite der
Gehäusetür 7 befestigt
ist. Die der Basis gegenüberliegende
Seite des Luftleitelements 38 bildet bei geschlossener
Gehäusetür 7 eine
in den Zerkleinerungsraum 4 hineinragende, in einer Radialebene verlaufende
Ringfläche 39.
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Der
Austrag des feingemahlenen Guts 21 erfolgt über einen
Materialabzug 20, der in der Darstellungsebene der 1 und 2 tangential
nach oben aus dem Gehäuse 3 führt und
der beispielsweise an eine Absauganlage angeschlossen sein kann.
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Die
Rückwand 22 des
Gehäuses 3 ist
verstärkt,
um zum einen einen ringförmigen
in einer Radialebene zur Achse 14 liegenden Ringkanal 23 zu formen
und zum anderen im Bereich der Achse 14 einen horizontalen
Lagerbereich 27 mit den Lagergruppen 28 zu schaffen.
Der Ringkanal 23 ist über
einen Anschluss 24 mit einem Kühlluftsystem 25 verbunden. Über eine
Vielzahl konzentrisch zur Achse 14 angeordneter Öffnungen 26 in
der Rückwand 22 ist der
Kühlluftkanal 23 an
den Zerkleinerungsraum 4 angeschlossen.
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Durch
die Rückwand 22 erstreckt
sich eine in den Lagergruppen 28 drehbar gelagerte und
mit ihrem vorderen Ende in den Zerkleinerungsraum 4 hineinreichende
Hohlwelle 29, deren äußeres Ende
eine Mehrrillenscheibe 30 trägt. Die Mehrrillenscheibe 30 ist über Riemen
mit dem lediglich in den 1 und 2 dargestellten
Antriebsmotor 31 verbunden. Die Riemen verlaufen dabei
innerhalb einer Schutzverkleidung 32.
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Auf
dem gegenüberliegenden,
im Zerkleinerungsraum 4 befindlichen Ende der Hohlwelle 29 sitzt eine
erste Scheibe 33. Die Scheibe 33 weist einen in der
Radialebene planen Zentralbereich 34 auf. Der sich radial
nach außen
daran anschließende
Randbereich 35 ist dagegen tellerrandförmig zur Gehäusevorderseite 5 hin
aufgebogen. An der Innenseite des aufgebogenen Randbereichs 35 sind
die Zerkleinerungswerkzeuge 36 in Form eines Mahlrings
angeordnet. Auf der gegenüberliegenden
Seite des Randbereichs 35 sind Luftschaufeln 37 befestigt,
die sich radial in den Raum zwischen der Scheibe 33 und dem
Umfang des Gehäuses 3 erstrecken.
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Ferner
sieht man im äußeren Umfangsbereich
des Zentralbereichs 34 der Scheibe 33 eine Vielzahl
radial ausgerichteter Rippen 55, die fest mit der Scheibe 33 verbunden
sind. Die Rippen 55 erstrecken sich annähernd über die gesamte Breite des Spalts
zwischen der Scheibe 33 und der Gehäuserückwand 22. Die Rippen 25 können beispielsweise eine
Höhe von
5 bis 25 mm besitzen und in gegenseitigem Umfangsabstand von 20
bis 100 mm angeordnet sein.
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Innerhalb
der Hohlwelle 29 ist eine weitere Antriebswelle 40 in
den Lagergruppen 41 drehbar gehalten. Das rückwärtige Ende
der die Gehäuserückwand 22 horizontal
durchdringenden Antriebswelle 40 trägt wiederum eine Mehrrillenscheibe 42 zum
Anschluss an einen weiteren Elektromotor. Auf dem in den Zerkleinerungsraum 4 hineinreichenden
Ende der Antriebswelle 40 sitzt mit ihrer Nabe 43 eine
zweite Scheibe 44 (4). Die
erste Scheibe 33 und die zweite Scheibe 44 sind
also koaxial zueinander angeordnet und rotieren um dieselbe Achse 14.
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Wie
insbesondere aus 4 ersichtlich schließt an die
Nabe 43 der zweiten Scheibe 44 ein sich in radialer
Richtung erstreckender, im wesentlichen planer Scheibenkörper 45 an,
der in mehrere sektorförmige
von Radialstegen 56 begrenzte Teilbereiche 46 aufgeteilt
ist. Die Teilbereiche 46 bilden auf der Vorderseite des
Scheibenkörpers 45 im
achsnahen Bereich Vertiefungen, die im weiteren Verlauf radial nach
außen
Kanäle 47 formen,
die einen Materialdurchtritt von der Vorder- zur Rückseite
der zweiten Scheibe 44 ermöglichen.
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Um
sicherzustellen, dass das Aufgabegut vollständig in die Kanäle 47 gelangt,
ist an der Vorderseite des Scheibenkörpers 45 ein konzentrischer Hohlkegelstumpf 48 angeordnet,
dessen Basis im Bereich der sektorförmigen Teilbereiche 46 an
die Vertiefungen anschließt.
Mit seiner engen Öffnung bildet
der Hohlkegelstumpf 48 einen gleitenden Anschluss an den
hohlzylinderförmigen
Stutzen 13. Der Randbereich der zweiten Scheibe 44 trägt die Zerkleinerungswerkzeuge 49,
die den Zerkleinerungswerkzeugen 36 der ersten Scheibe 33 im
Abstand parallel gegenüberliegen.
Auf diese Weise wird ein gegenüber
einer Radialebene geneigter Mahlspalt 53 erzeugt.
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Zwischen
dem Hohlkegelstumpf 48 und den Zerkleinerungswerkzeugen 49 weist
die zweite Scheibe 44 auf ihrer der Gehäusetür 7 zugeordneten Seite
eine plane Ringfläche 50 auf,
die im gleichen radialen Abstand zur Achse 14 verläuft wie
die Ringfläche 39 des
Luftleitelements 38. Dadurch wird ausgehend von den Öffnungen 15 im
Gehäusedeckel 7 zwischen
Luftleitelement 38 und dem Hohlkegelstumpf 48,
der Ringfläche 50 sowie
den Zerkleinerungswerkzeugen 49 der zweiten Scheibe 44 ein Kühlluftkanal 51 geschaffen,
der radial von Kühlluft durchströmbar ist.
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Auf
der Ringfläche 50 der
zweiten Scheibe 44 ist eine Vielzahl gleichmäßig über den
Kreisumfang verteilter Rippen 52 angeordnet, die radial
ausgerichtet sind und sich annähernd über die
gesamte Breite des Kühlluftkanals 51,
also bis kurz vor die Ringfläche 39 erstrecken.
Die Rippen 39 können
beispielsweise eine Höhe
von 5 bis 25 mm besitzen und in gegenseitigem Umfangsabstand von
20 bis 100 mm angeordnet sein.
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Im
Betrieb arbeitet eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie folgt: Bei
gegenläufig
oder mit Differenzdrehzahl gleichläufig rotierenden Scheiben 33 und 44 wird
das durch die Pfeile 54 versinnbildlichte Aufgabegut in
den Fallschacht 11 eingeleitet.
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So
gelangt es über
die Beschickungsöffnung 10 in
den Zerkleinerungsraum 4, wo es zunächst in axialer Richtung auf
die zweite Scheibe 44 auftrifft. Dort wird es von den vertieft
ausgebildeten Teilbereichen 46 aufgenommen. Infolge der
Rotation der Scheibe 44 wird es zentrifugalkraftbedingt
in radialer Richtung umgelenkt und durchströmt dann die Kanäle 47,
die es im weiteren dem Mahlspalt 53 zuführen. Im Mahlspalt 53 wird
das Aufgabegut 54 durch die von den Zerkleinerungswerkzeugen 36 und 49 bewirkten
Aufprall- und Reibkräfte
zerkleinert. Ein Teil der der Vorrichtung zugeführten Energie wird dabei in Wärme umgewandelt.
Nach Verlassen des Mahlspalts 53 gelangt das gefeinte Gut
zusammen mit der von den radialen Luftschaufeln 37 im Zuge
der Rotation um die Achse 14 erzeugten Eigenluft in den
Umfangsbereich des Gehäuses 3,
welchen es tangential durch den Materialabzug 20 verlässt.
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Die
bei der Zerkleinerung entstehende Wärme führt zu einem Aufheizen der
Zerkleinerungswerkzeuge 36 und 49, wobei infolge
Wärmeleitung ein
Teil dieser Wärme
auch in die erste Scheibe 33 bzw. zweite Scheibe 44 übergeht.
Eine erste Kühlung der
Zerkleinerungswerkzeuge 36 und 49 erfolgt mit der
Eigenluft, die zusammen mit dem Aufgabegut 54 die Vorrichtung
durchströmt
und dabei auch in den Bereich des Mahlspalts 53 gelangt.
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Eine
zusätzliche
Kühlung
der ersten Scheibe 33 wird erreicht durch das Einspeisen
von Kühlluft aus
dem Kühlluftsystem 25 über den
Anschluss 24 in den Ringkanal 23. Von dort gelangt
die Kühlluft
durch die Öffnungen 26 in
den ringscheibenförmigen
Spalt zwischen der Gehäuserückwand 22 und
der ersten Scheibe 33, wo sie entlang der Rippen 55 radial
nach außen
strömt
und dabei ein Wärmeübergang
von den Rippen 55 auf die Kühlluft stattfindet. Die mit
der Scheibe 33 rotierenden Rippen 55 erzeugen
dabei zusätzlich
einen Antriebsimpuls auf die Kühlluft.
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Auf
der Vorderseite 5 der Vorrichtung gelangt Kühlluft 18 über den
Anschluss 17 in den Ringkanal 16. Im Ringkanal 16 findet
eine Verteilung der Kühlluft 18 und
somit gleichmäßige Beschickung
der Öffnungen 15 mit
Kühlluft 18 statt,
so dass Kühlluft 18 aus
den Öffnungen 15 gleichmäßig in den
Kühlluftkanal 51 gelangt,
den sie radial durchströmt.
Die an den Radialrippen 52 vorbeistreichende Kühlluft 18 nimmt dabei
Wärme auf
und erhält
gleichzeitig einen Bewegungsimpuls von im engen Abstand an der Ringfläche 39 vorbeistreichenden
Radialrippen 52. Die mit Wärme beladene Kühlluft 18 verlässt das
Gehäuse 3 zusammen
mit der Eigenluft und dem gefeinten Gut über den Materialabzug 20.
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5 zeigt
die Anwendung der Erfindung auf eine Mühlenkonstruktion bei der ein
Mahlring feststehend und der andere Mahlring rotierend ausgebildet
ist. Ansonsten entspricht die Mühle
weitestgehend der unter den 1 bis 4 beschriebenen,
so dass das dort Gesagte gilt.
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Im
einzelnen sieht man ein eine Achse 60 trommelförmig umgebendes
Gehäuse 61,
das einen Zerkleinerungsraum 62 umschließt. Das
Gehäuse 61 ist
an seiner Vorderseite über
einen Gehäusedeckel 63 zugänglich,
der sich zu diesem Zweck aufschwenken lässt. Der Gehäusedeckel 63 besitzt
in seinem Zentrum eine Beschickungsöffnung 64, an die
zur Beschickung der Mühle
mit Aufgabegut ein lediglich teilweise dargestellter Fallschacht 65 anschließt.
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Ferner
sieht man eine Vielzahl von Öffnungen 66,
die auf einem zur Beschickungsöffnung 64 konzentrischen
Kreisumfang mit gleichem Abstand untereinander angeordnet sind.
Die Gehäuserückwand 67 weist
im Bereich der Achse 60 eine Durchlassöffnung 68 für eine horizontale
Antriebswelle 69 auf. Die Lagerung und der Antrieb der
Antriebswelle 69 entspricht im wesentlichen dem unter den 1 und 4 Beschriebenen.
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Das
im Zerkleinerungsraum 62 liegende Ende der Antriebswelle 69 trägt eine
in einer Radialebene angeordnete Scheibe 70, deren äußerer der Gehäuserückwand 67 zugewandter
Randabschnitt mit einem ersten Mahlring 71 bestückt ist.
Zur Ausbildung eines Mahlspalts 72 ist dem ersten Mahlring 71 ein
zweiter Mahlring 73 in axialem Abstand gegenüberliegend
an der Innenseite der Gehäuserückwand 67 angeordnet.
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Der
gegenüberliegende,
dem Gehäusedeckel 63 zugewandte
Randabschnitt der Scheibe 70 trägt eine Vielzahl gleichmäßig über den
Umfang verteilter Radialrippen 74. Die Radialrippen 74 erstrecken
sich dabei annähernd über die
gesamte Breite des zwischen der Scheibe 70 und dem Gehäusedeckel 63 vorhanden,
einen Kühlluftkanal 79 bildenden Ringraums.
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In
dem Bereich zwischen dem äußeren Randabschnitt
und der Antriebswelle 69 sieht man Materialdurchlässe 75,
die die Vorderseite der Scheibe 70 mit deren Rückseite
verbinden. Um den Materialstrom auf die Materialdurchlässe 75 auszurichten, ist
aufgabeseitig an der Scheibe 70 und konzentrisch zur Achse 60 ein
Hohlkegelstumpf 76 befestigt, der einen gleitenden Anschluss
an die Beschickungsöffnung 66 des
Gehäusedeckels 63 ausbildet.
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Wie
aus 5 hervorgeht, wird im Betrieb das durch die Pfeile 77 versinnbildlichte
Aufgabegut bei rotierender Scheibe 70 durch die Beschickungsöffnung 66 in
den Zerkleinerungsraum 62 geleitet. Dort gelangt es unter
Führung
des Hohlkegelstumpfs 76 durch die Materialdurchlässe 75 in
den Bereich zwischen der Scheibe 70 und der Gehäuserückwand 67,
von wo es fliehkraftbedingt in den Mahlspalts 72 getrieben
und dabei zerkleinert wird. Über
einen nicht dargestellten Materialabzug wird das gefeinte Gut aus
dem Zerkleinerungsraum ausgetragen.
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Zur
Kühlung
des Mahlrings 71 wird die erfindungsgemäße Mühle von einem durch den Pfeil 78 dargestellten
Kühlstrom
durchflossen. Dabei wird Kühlluft 78 durch
die Öffnungen 66 im
Gehäusedeckel 63 angesaugt
und in den von der Scheibe 70 und dem Gehäusedeckel 63 gebildeten
Kühlluftkanal 79 eingeleitet.
Infolge der vorherrschenden Fliehkräfte und Druckverhältnisse
wird der Kühlluftstrom 78 radial
nach außen
umgelenkt und streicht dabei an den Radialrippen 74 entlang.
Dabei findet ein Wärmeübergang
von den Radialrippen 74 auf den Kühlluftstrom 78 statt,
so dass auf diese Weise überschüssige Wärme aus
der Mühle
abtransportiert wird.
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Lediglich
ergänzend
wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch solche Ausführungsformen
von Mühlen
umfasst, bei denen der Mahlspalt zwischen der rotierenden Mahlscheibe
und der Gehäusetür verläuft. In
diesen Fällen
ist der aufgabeseitige Mahlring zur Schaffung eines Kühlluftkanals
in axialem Abstand zur Gehäusetür angeordnet,
so dass in dem Bereich des Mahlrings wiederum radial verlaufende
Kühlrippen
befestigt werden können,
die einer Überhitzung
der Zerkleinerungswerkzeuge und damit des Aufgabeguts entgegenwirken.
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6 entspricht
weitgehend der in 5 dargestellten Umsetzung der
Erfindung, so dass für gleiche
Bauteile gleiche Bezugszeichen Verwendung finden und auf den entsprechenden
Teil der Beschreibung hingewiesen wird.
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Ansonsten
unterscheidet sich die in 6 dargestellte
Weiterbildung der Erfindung in einer kammerartigen Ausbildung des
Zerkleinerungsraumes 62. Zu diesem Zweck ist die Scheibe 70 umfangseitig
von einer koaxialen Ringscheibe 80 umgeben. Die Ringscheibe 80 ist
mit ihrem äußeren Umfang
fest mit dem Gehäuse 61 verbunden,
während ihr
innerer Umfang einen gleitenden Anschluss an die Scheibe 70 bildet.
Auf diese Weise entsteht in dem Zerkleinerungsraum 62 eine
in einer Radialebene angeordnete Trennwand, gebildet von der Scheibe 70 und
der Ringscheibe 80, die eine Unterteilung des Zerkleinerungsraumes 62 in
eine erste scheibenförmige
Kammer 81 und eine zweite scheibenförmige Kammer 82 vornimmt.
Diese Unterteilung setzt sich konsequenterweise auch im Materialabzug 20 (1)
fort. Im Bereich des Materialabzugs schließt eine erste Rohrleitung 83 an
die Kammer 81 und eine zweite Rohrleitung 84 an
die Kammer 82 an. Die Rohrleitung 83 kann beispielsweise
zu einer nicht weiter dargestellten Filteranlage führen, wo
eine Trennung der gasförmigen
Phase des Aufgabeguts 77 von der Feststoffphase erfolgt.
Die Rohrleitung 84 kann direkt in die Umgebungsluft führen.
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Im
Betrieb zeichnet sich eine solche Vorrichtung dadurch aus, dass
sich das als Gasfeststoffgemisch in den Zerkleinerungsraum 62 eingeleitete Aufgabegut 77 nicht
mit der zusätzlich
in den Zerkleinerungsraum 62 eingeleiteten Kühlluft 78 vermischt. Vielmehr
werden das Aufgabegut 77 und die Kühlluft 78 in zwei
räumlich
getrennten Systemen durch den Zerkleinerungsraum 62 geleitet
und abgezogen, so dass zur Gewinnung des gefeinten Guts als Endprodukt
lediglich das als Gasfeststoffgemisch die Kammer 81 durchwandernde
Aufgabegut 77 über
nachgeschaltete Filteranlagen geführt werden muss. Die die Kammer 82 durchströmende Kühlluft 78 kann
direkt und ohne weitere Maßnahmen
der Umgebungsluft aufgegeben werden. Die dadurch bedingte Verringerung
der zu filternden Volumina ermöglicht
die Verwendung kleinerer Filter.