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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schwingmühle, vorzugsweise eine Scheibenschwingmühle, aufweisend
eine Mahleinheit und einen Schwingantrieb, mittels dem die Mahleinheit
zu von der Antriebsdrehzahl des Schwingantriebs abhängigen Schwingungen
anregbar ist.
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Derartige
Schwingmühlen
dienen insbesondere zur mahlenden Zerkleinerung einer Probe aus schüttfähigem, körnigem Mahlgut
im Zuge der Vorbereitung der Probe für gewünschte Analysen, bspw. für röntgenbasierende
Untersuchungen der enthaltenen Elemente mit geeigneten Anlagen (z.
B. XRF). Auch Mahlgut, das von einer Flüssigkeit in den Mahlraum gespült wird,
ist denkbar. Die Probe, bei der es sich bspw. um eine Gesteinsprobe,
um Erz, Schlacke usw. handeln kann, wird in der Schwingmühle mit Hilfsstoffen
gemischt und zermahlen und dann mit Presshilfszugaben zu einer Tablette
verpresst, die einem Analysegerät
zur Analyse der Bestandteile zugeführt wird. Die Probe muss so
zerkleinert werden, dass alle Bestandteile eine homogene Mischung
ergeben, wofür
eine feine und gleichmäßige Zerkleinerung
des Mahlgutes in der Schwingmühle
wesentlich ist. Häufig
wird verlangt, dass nach dem Mahlvorgang ein bestimmter Anteil der
Partikel (bspw. 90 %) eine bestimmte Größe (bspw. 32 μm) unterschreiten muss.
Für eine
quantitative Bestimmung von Inhaltsstoffen ist außerdem wesentlich,
dass der Analyse eine genau bestimmte Probenmenge zugrunde liegt. Dazu
kann eine gesteuerte automatische Schwingmühle eine Dosiereinrichtung
für die
Beschickung der Mahleinheit mit Mahlgut und Hilfsmittel in immer exakt
definierter Menge aufweisen. Nach Ablauf einer einstellbaren Mahldauer
(sog. Mahlphase) wird das gemahlene Probenmaterial während einer
einstellbaren Austragsphase in einen Probenauffangbehälter entleert.
Bei einigen Zusammensetzungen des Mahlgutes kann es insbesondere
nach dem Ende des Mahlganges beim automatischen Austrag zu Anhaftungen
in der Mahleinheit, insbesondere in den Austragsbereichen des Mahlgefäßes, dem
Austragsbereich und dem Auslauf kommen. Das hat zur Folge, dass
nicht die gesamte Probenmenge zur Analyse zur Verfügung steht
und somit das Analyseergebnis verfälscht werden kann. Zudem besteht
die Gefahr, dass durch die Aashaftungen eine nachfolgende Probe
kontaminiert und für
die Analyse unbrauchbar gemacht wird. Bisher wird versucht, die
Eindeutigkeit und Reproduzierbarkeit der zu analysierenden Proben
dadurch zu verbessern, dass nach jedem Mahlprozess in üblicher
Weise eine Reinigung aller betroffenen Bauteile in der Maschine
derart durchgeführt wird,
dass eine Kontaminierung einer Probe mit Altmaterial auf ein für die Analyse
zulässiges
Maß verringert
wird. Diese Reinigung bedingt aber einen als nachteilig empfundenen
Arbeits-, Zeit- und dadurch Kostenaufwand.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schwingmühle der
eingangs genannten Art gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden, so dass
insbesondere die vorgenannten Nachteile verringert werden.
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Die
Aufgabe ist gemäß der Erfindung
zunächst
und im wesentlichen in Verbindung mit den Merkmalen gelöst, dass
die Schwingmühle
Drehzahländerungsmittel
aufweist, die zur vorbestimmbaren und insofern während des Betriebs selbstständigen, zeitabhängigen Änderung
der resultierenden bzw. wirksamen Antriebsdrehzahl während des
Betriebs der Schwingmühle
geeignet bzw. angepasst sind. Dem liegt die gefundene Erkenntnis
zugrunde, dass sich Anhaftungen von Mahlgut, die sich bei einer
für den
Mahlvorgang selbst günstigen
Antriebsdrehzahl bzw. Schwingungsfrequenz der Mahleinheit bilden können, durch
eine oder mehrere kurzzeitige Änderungen
der auf die Mahleinheit einwirkenden Antriebsdrehzahl bzw. Frequenz
von den Wandungen der Schwingmühle
ablösen
lassen, so dass der Aufwand für
eine nachfolgende Reinigung entfällt
oder zumindest verringert wird. Die Qualität der Probe wird reproduzierbar
gesteigert. Die für
den Mahlvorgang selbst günstige
Antriebsdrehzahl bzw. Schwingfrequenz der Mahleinheit wird einerseits
durch das Probenmaterial, insbesondere durch dessen Dichte, mitbestimmt.
Anderseits hängt
die für
den Mahlbetrieb geeignete Antriebsdrehzahl auch von der Bauart der Schwingmühle ab.
Während
Bauarten, bei welchen das Mahlgut zwischen den in einen Mahlbehälter eingefüllten, bspw.
kugelartigen Mahlkörpern
zerrieben wird, eine vergleichsweise hohe Frequenz ertragen, werden
sog. Scheibenschwingmühlen,
bei welchen innerhalb eines von einer zylindrischen Mahlwand berandeten
Mahlraumes ein im Durchmesser kleinerer Mahlring und/oder ein darin
befindlicher, nochmals durchmesserverringerter kreisförmiger Mahlstein
schwingen, aufgrund des für
Beschädigungen empfindlichen
Aufbaus bei vergleichsweise niedriger Frequenz betrieben. Die Erfindung
betrifft vorzugsweise derartige Scheibenschwingmühlen, kann aber auch Anwendung
bei anderen Bauformen, wie bspw. Bechermahlmühlen, finden. Bevorzugt ist,
dass der Schwingantrieb einen Antriebsmotor, vorzugsweise einen
Elektromotor, und zumindest eine davon angetriebene, vorzugsweise
drehangetriebene, Unwucht aufweist. Als zweckmäßig wird angesehen, dass die Drehzahländerungsmittel
eine Steuerungseinrichtung und/oder eine Regelungseinrichtung zur
Ansteuerung von Stellmitteln zur Änderung einer zunächst vom
Antriebsmotor vorgegebenen Antriebsdrehzahl und/oder zur direkten
Ansteuerung des Antriebsmotors selbst aufweisen. Wirken die Drehzahländerungsmittel
auf besagte Stellmittel ein, kann darüber eine von dem Antriebsmotor
ohne eine solche Einwirkung vorgegebene Antriebsdrehzahl verändert, vorzugsweise
verringert werden. Alternativ kann der Antriebsmotor zur Veränderung
der Antriebsdrehzahl bzw. Schwingungsfrequenz von den Drehzahländerungsmitteln
unmittelbar angesteuert werden. In beiden Fällen besteht die Möglichkeit, dass
an einer automatischen Schwingmühle,
vorzugsweise Scheibenschwingmühle,
der Antrieb die Mahleinheit entsprechend der eingebrachten resultierenden
Antriebsdrehzahl zunächst
in eine spezifische Schwingung versetzt, die steuerungs- oder regelungsmäßig auf
die jeweilige Zusammensetzung des Mahlgutes für den Mahlvorgang bzw. die
Mahlphase abgestimmt ist. Von dieser Grund- bzw. Nenn-Drehzahl ausgehend
kann dann mittels der Drehzahl änderungsmittel
vorzugsweise gegen Ende oder auch während des Mahlvorganges die
Drehzahl zur Ablösung
von Aashaftungen verändert,
vorzugsweise erhöht,
werden. Es besteht die Möglichkeit, dass
der Schwingantrieb mittels der Drehzahländerungsmittel, vorzugsweise
mittels darin enthaltener elektrischer und/oder elektronischer Schaltungen und/oder
elektrischer und/oder elektronischer Speichermittel und/oder rechner-
bzw. programmgestützt, zur
Vorgabe zumindest eines vorbestimmten wirksamen Antriebsdrehzahl-Zeit-Verlaufes
geeignet ist. Eine besonders hohe Wirksamkeit zur Ablösung von Aashaftungen
wird erreicht, wenn der Antriebsdrehzahl-Zeit-Verlauf ausgehend
von einer vorbestimmten Grunddrehzahl einen ein- oder mehrmaligen
Anstieg zu einer Maximaldrehzahl beinhaltet, welche größer oder
etwa gleich einer Resonanzdrehzahl ist, bei welcher die Mahleinheit
zu Resonanzschwingungen angeregt wird. Bevorzugt ist eine Bauweise
der Schwingmühle,
bei welcher konstruktiv bedingt die Schwingungen der Mahleinheit
auch deren Austragsbereich (bspw. einen ringförmigen, unterhalb des Mahlbodens
befindlichen Austragskanal) und den Auslauf erfassen. Wirkt auf
diese Bereiche besagte Veränderung
der Antriebsdrehzahl bzw. Schwingfrequenz vorzugsweise unter Erzielung
einer vorübergehenden
Resonanz ein, werden bleibende Aashaftungen von gemahlenem Probenmaterial
verhindert und ein gleichmäßiges, reproduzierbar
vollständiges Austragen
der Probe ermöglicht.
Dabei wurde gefunden, dass zum Ablösen von Aashaftungen bereits das
sehr kurzzeitige Durchfahren der Resonanzfrequenz bzw. Resonanzschwingung äußerst wirksam ist.
Um insbesondere an Scheibenschwingmühlen Beschädigungen zu vermeiden, ist
daher bevorzugt, dass die gewählte
Maximaldrehzahl, bis zu der die Antriebsdrehzahl gesteigert wird,
größer als
die Resonanz bewirkende Drehzahl (sog. Resonanzdrehzahl) ist. Es
besteht die Möglichkeit,
dass der Antriebsdrehzahl-Zeit-Verlauf
eine Haltephase dieser Maximaldrehzahl aufweist oder dass die Drehzahl nach
Erreichen der Maximaldrehzahl sogleich wieder abgesenkt wird. Bevorzugt
ist, dass der Antriebsdrehzahl-Zeit-Verlauf nach einem Anstieg auf
die Maximaldrehzahl eine Rückkehr
auf die Grunddrehzahl und daran anschlie ßend vorzugsweise eine erneute Haltephase
der Grunddrehzahl aufweist. Als zweckmäßig wird angesehen, dass der
Antriebsdrehzahl-Zeit-Verlauf zyklisch einen mehrfachen Anstieg von
der Grunddrehzahl zu der Maximaldrehzahl aufweist. Durch die mehrfache
Wiederholung wird die Ablösung
von Anhaftungen weiter verbessert. Bevorzugt ist außerdem,
dass gemäß dem resultierenden Antriebsdrehzahl-Zeit-Verlauf
einer Mahlphase und einer Austragsphase je eine Grunddrehzahl (entweder
gleich oder unterschiedlich) zugeordnet ist und dass in der Mahlphase
und/oder in der Austragsphase jeweils zumindest ein Anstieg der
Antriebsdrehzahl von der Grunddrehzahl auf eine Maximaldrehzahl
enthalten ist. Es besteht die Möglichkeit,
dass die Drehzahländerungsmittel
elektrische, mechanische, elektromechanische, pneumatische, hydraulische
und/magnetische, vorzugsweise elektromagnetische, Stellmittel zur
Drehzahländerung
aufweisen. Als elektrisches Stellmittel kommt bspw. bei einem Wechselstrom-Antriebsmotor
ein Frequenzumrichter, bei einem Gleichstrom-Antriebsmotor ein Stromrichter
in Betracht. Als mechanisches Stellmittel ist zum Beispiel eine
mechanische Bremse geeignet, die auf eine von dem Antriebsmotor
angetriebene Welle oder darauf befestigte Bauteile einwirkt. Als
pneumatisches Stellmittel kommt bspw. eine pneumatische Bremse in
Betracht. Alternativ lassen sich gemäß den weiter aufgezählten Möglichkeiten
bspw. eine hydraulische Bremse, eine Wirbelstrombremse, eine elektromagnetisch
wirkende Bremse usw. einsetzen. In diesem Zusammenhang ist bevorzugt,
dass die Drehzahländerungsmittel
die Antriebs-Drehzahl mittels einer elektrischen, mechanischen,
elektromechanischen, pneumatischen, hydraulischen und magnetischen,
vorzugsweise elektromagnetischen Dämpfung verändern. Eine hohe, insbesondere
der besagten Maximaldrehzahl entsprechende Antriebsdrehzahl des
Antriebsmotors kann durch die von den Drehzahländerungsmitteln bewirkte Dämpfung während des
Mahl- und/oder Austragsbetriebs der Schwingmühle zunächst auf die besagte Grunddrehzahl
abgesenkt werden. Die Steuerung bzw. Regelung kann veranlassen,
dass die Dämpfung
zu gewünschter
Zeit aufgehoben oder in kontrollierter Weise verringert wird, wodurch
die resultierende Antriebsdrehzahl bis zu der Maximaldrehzahl ansteigt. Alternativ
besteht die Möglichkeit,
dass die Stellmittel ihrerseits zur Erhöhung der Antriebsdrehzahl geeignet
sind, bspw. kann es sich um einen elektrischen, pneumatischen oder
dergleichen Motor handeln. Es besteht die Möglichkeit, dass die Drehzahländerungsmittel
die resultierende Antriebsdrehzahl und somit auch die Schwingung
der Mahleinheit in dem vorbestimmten Verlauf nach entsprechender
Einstellung im Betrieb zu gewünschter
Zeit selbstständig
linear und/oder nichtlinear verändern.
Je nach Verlauf wird die Resonanzschwingung der Mahleinheit und der
Austragseinheit in definierter Weise durchfahren bzw. kontrolliert
angefahren und kontrolliert wieder verlassen. Auch besteht die Möglichkeit,
dass die Drehzahländerungsmittel
als Modul der Schwingmühle
ausgeführt
sind. In der automatisierten Schwingmühle können die Drehzahländerungsmittel, das
Modul für
die zyklische Veränderung
der Antriebsdrehzahlen der Antriebseinheit während des Mahlbetriebs und/oder
während
der Austragsphase der Probe aus der Mahleinheit sorgen. Alternativ
oder kombinativ ist bevorzugt, dass die Schwingmühle eine insbesondere auf die
den Mahlraum umgebende Mahlwand einwirkende Kühleinrichtung aufweist. Beispielsweise
können
Kühlnuten
zum Durchfluss eines Kühlmittels,
wie bspw. Wasser, vorhanden sein. Dem liegt die gefundene Erkenntnis
zugrunde, dass es ohne eine solche Kühlung besonders bei längerem Mahlbetrieb
durch die Reibungswärme
zur Erwärmung
des Mahlguts und der Wandungen des Mahlraumes kommen kann, wodurch
die Neigung zu Anhaftungen vergrößert wird.
Durch die vorgeschlagene Kühlung
wird somit ein weiterer Beitrag zur Verringerung der unerwünschten
Anhaftungen geleistet.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Verfahren zum Betrieb einer Schwingmühle, vorzugsweise einer Scheibenschwingmühle, welche
eine Mahleinheit und einen Schwingantrieb aufweist, wobei die Mahleinheit
von dem Schwingantrieb zu von deren Antriebsdrehzahl abhängigen Schwingungen
angeregt wird.
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Ausgehend
von der eingangs beschriebenen Problematik liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verfahren vorteilhaft weiterzubilden,
so dass insbesondere Anhaftungen von Mahlgut in der Schwingmühle vermieden
oder zumindest reduziert werden.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß zunächst und
im wesentlichen dadurch gelöst,
dass die Antriebsdrehzahl während
des Betriebs der Schwingmühle
in vorbestimmter Weise verändert
wird. Zu dadurch und durch die nachfolgend beschriebenen Merkmale
möglichen
Wirkungen und Vorteile wird auf die vorangehende Beschreibung Bezug
genommen. Bevorzugt ist zunächst,
dass die Antriebsdrehzahl gemäß einem
vorbestimmten Antriebsdrehzahl-Zeit-Verlauf, vorzugsweise automatisiert,
geändert
wird. Es besteht die Möglichkeit,
dass die wirksame bzw. resultierende Antriebsdrehzahl ausgehend von
einer Grunddrehzahl ein- oder mehrmalig bis zu einer gewählten maximalen
Drehzahl erhöht
wird, die größer oder
etwa gleich einer Resonanzdrehzahl ist, bei der die Mahleinheit
zu Resonanzschwingungen angeregt wird. Auch kann die Antriebsdrehzahl
für ein
gewünschtes
definiertes Zeitintervall auf Höhe der
Maximaldrehzahl gehalten werden. Bei einer zweckmäßigen Ausführung des
Verfahrens kann die Antriebsdrehzahl nach einer Erhöhung auf
die Maximaldrehzahl wieder bis zur Grunddrehzahl abgesenkt und vorzugsweise
für ein
weiteres Zeitintervall auf der Grunddrehzahl gehalten werden. Um
die Ablösung
von Anhaftungen zu intensivieren, kann die resultierende Antriebsdrehzahl
zyklisch mehrfach von der Grunddrehzahl auf die Maximaldrehzahl
angehoben und wieder auf die Grunddrehzahl abgesenkt werden. Des
weiteren kann bei dem Verfahren vorzugsweise automatisiert zwischen
einer Mahlphase, in welcher das Mahlgut zerkleinert wird, und einer Austragsphase,
in welcher das Mahlgut aus der Schwingmühle ausgetragen wird, unterschieden
werden. Bevorzugt ist, dass in der Mahlphase und/oder in der Austragsphase
die wirksame Antriebsdrehzahl von einer zugeordneten Grunddrehzahl,
die sich zwischen Mahl- und Austragsphase unterscheiden oder den
jeweils glei chen Wert besitzen kann, auf eine Maximaldrehzahl erhöht wird,
die größer oder
gleich der Resonanzdrehzahl ist. Zur Drehzahländerung können vorzugsweise elektrische,
mechanische, elektromechanische, pneumatische, hydraulische und/oder
magnetische, vorzugsweise elektromagnetische Stellmittel verwendet
werden. Die Änderung der
Antriebsdrehzahl kann zweckmäßig mittels
einer elektrischen, mechanischen, elektromechanischen, pneumatischen,
hydraulischen und/oder magnetischen, vorzugsweise elektromagnetischen
Dämpfung
erfolgen, alternativ aber auch durch eine aktive Erhöhung einer
zunächst
von einem Antriebsmotor vorgegebenen Antriebsdrehzahl mittels eines
Zusatzantriebs. Es besteht die Möglichkeit,
die Antriebsdrehzahl und somit auch die Schwingungsfrequenz der
Mahleinheit linear und/oder nichtlinear zu verändern. Alternativ oder kombinativ
kann die Mahleinheit, vorzugsweise die den Mahlraum berandende Mahlwand,
gekühlt
werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen,
welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
zeigen, näher
beschrieben. Darin zeigt:
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1 eine
erfindungsgemäße Mahleinheit einer
Schwingmühle
gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform in einem Querschnitt,
in der Einstellung für
die Mahlphase;
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2 die
Mahleinheit der Schwingmühle
gemäß 1,
in der Einstellung für
die Austragsphase;
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3 die
Schwingmühle
der in den 1, 2 gezeigten
Mahleinheit in Außenansicht,
unter schematischer Darstellung des Schwingantriebs und von Drehzahländerungsmitteln
und
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4a–4c verschiedene
bevorzugte Ausführungsbeispiele
von mittels der Drehzahländerungsmittel
vorgegebenen Antriebsdrehzahl-Zeit-Verläufen.
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1 zeigt
in einem Querschnitt den oberen Bereich einer erfindungsgemäßen Schwingmühle 1 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
Eine Gesamtansicht, teilweise schematisch, zeigt 3. Dabei
handelt es sich um eine sog. Scheibenschwingmühle. Deren in 1 gezeigte
Mahleinheit 2 stellt eine von einem gesonderten, an der
Mahleinheit angeschlossenen Schwingantrieb zu Schwingungen anregbare
Baugruppe dar, welche einen Mahlraum 3 einschließt, der
außen
von einer zylindrischen Mahlwand 4 berandet wird. An diese
schließt unterseitig
während
des Mahlbetriebs ein im wesentlichen kreisförmiger Mahlboden 5 an.
Auf diesem liegen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Mahlelemente
ein Mahlring 6 und ein Mahlstein 7, bei welchem
es sich um einen runden, in der Darstellung nicht geschnittenen
Vollkörper
handelt, auf. Der Außendurchmesser
des Mahlringes 6 ist kleiner als der Innendurchmesser der
Mahlwand 4, und der Außendurchmesser
des Mahlsteins 7 ist kleiner als der Innendurchmesser des
Mahlringes 6. Der so zwischen Mahlwand 4 und Mahlring 6 gebildete
Mahlspalt 8 und der zwischen Mahlring 6 und Mahlstein 7 gebildete
Mahlspalt 9 ermöglichen
eine seitliche Relativbewegung von Mahlring 6 und Mahlstein 7 sowohl zueinander
als auch bezüglich
der Mahlwand 4. An letztere schließt oberseitig abgedichtet ein
Mahldeckel 10 an. In 1, in der
sich der Mahlboden 5 während
der sog. Mahlphase in seiner oberen möglichen Position befindet,
ist der vertikale Abstand zwischen Mahlboden 5 und Mahldeckel 10 nur
geringfügig
größer als
die Höhe
von Mahlring 6 und Mahlstein 7, so dass gerade
das gewünschte
Spiel für
die seitliche Bewegung entsteht. An die Mahlwand 4 schließt radial
außerhalb
ein Gehäusering 11 an,
der unterseitig mit einer Gehäusebasis 12 verschraubt
und dadurch mit einem Antriebsflansch 13 verbunden ist. Oberseitig
ist der Gehäusering 11 mit
einem Gehäusedeckel 14 verschraubt.
Dessen Unterseite weist eine Ausnehmung 15 auf, in welche
randseitig eine Dichtung 16, im gewählten Beispiel ein O-Ring, und darin
ein Mahldeckel 17 eingesetzt sind. Durch die Klemmkraft
von entlang des Umfangs verteilten Deckelschrauben 18 werden
die Unterseite des Gehäusedeckels 14,
der Dichtung 16 und des Mahldeckels 17 gegen die
obere Stirnseite der Mahlwand 4 gedrückt. Der Gehäusedeckel 14 und
der Mahldeckel 17 weisen außermittig Durchgangsöffnungen
zur Bildung einer Eintragsöffnung 19 auf.
Durch diese kann das zu zerkleinernde Mahlgut (nicht dargestellt)
in den Mahlraum 3 von oben eingefüllt werden, wo es sich in den
Mahlspalten 8, 9 verteilt. Kommt es, wie noch
nachfolgend beschrieben, zu seitlichen Schwingbewegungen der Mahlelemente 6, 7, ändern die
Mahlspalte 8, 9 lokal laufend ihre Breite, wodurch das
Mahlgut zwischen den Mahlelementen 6, 7 und der
Mahlwand 4 zermahlen wird. Die Mahlwand 4, der
Mahlring 6 und der Mahlstein 7 können aus
einem dazu besonders geeigneten, insbesondere aus einem harten Werkstoff
hergestellt sein, während sich
für den
Gehäusering 11 und
die übrigen
Gehäuseteile
ein herkömmlicher
Konstruktionswerkstoff, bspw. Stahl oder Leichtmetall, verwenden
lässt.
An der Gehäusebasis 12 ist
unterseitig eine Halterung 20 angeschraubt, die mit ihrem
freien Ende einen vereinfacht gezeigten Zylinder 21 trägt, dessen
oberseitig herausstehender Kolben 22 mittels Verschraubung
an dem Mahlboden 5 unterseitig befestigt ist. Der Zylinder 21 weist
zwei Anschlüsse 23, 24 zur
Zufuhr eines unter Druck stehenden Fluids, wie Luft oder einer Hydraulikflüssigkeit
auf. In der in 1 gezeigten Betriebsstellung
wird durch den unteren Anschluss 24 ein Druckmedium zugeführt, das
im Inneren des Zylinders 21 eine nicht dargestellte Druckfläche des
Kolbens 22 von unten beaufschlagt und diesen mit dem Mahlboden 5 nach
oben drückt,
bis der Mahlboden 5 an einer Stufe 25 in Formschluss
mit der Mahlwand 4 tritt. Indem in dieser, in 1 gezeigten
Betriebsstellung die Stufe 25 gegen eine untere Anfasung 26 der
Mahlwand 4 tritt und ein oberhalb der Stufe 25 anschließender Bereich
des Mahlbodens 5 passend in den von der Mahlwand 4 umschlossenen
Querschnitt tritt, wird der Mahlraum 3 während des
Mahlbetriebs entlang des Außenumfangs
seines Mahlbodens abgedichtet.
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1 ist
des weiteren zu entnehmen, dass die Mahleinheit 2 mit einer
Kühleinrichtung
zur rückseitigen,
bzw. äußeren Kühlung der
Mahlwand 4 ausgestattet ist. Diese umfasst im Beispiel
zwei rückseitig
an die Mahlwand 4 angrenzende Kühlnuten 47, die in
die die Mahlwand 4 außen
abstützende
innere Wandoberfläche 48 des
Gehäuseringes 11 eingebracht
sind. Die oberen und unteren Kühlnuten 47, die
sich in Umfangsrichtung von einem Zulauf 49 für ein Kühlmittel
bis zu einem umfangsmäßig um etwa 10° beabstandeten,
in der Zeichnung nicht dargestellten Ablauf für das Kühlmittel erstrecken, werden durch
einen ebenfalls ringsegmentartigen Stützvorsprung 50 beabstandet,
der im Bereich des Zu- und Ablaufes unterbrochen ist. Der Zu- und
Ablauf sind in Umfangsrichtung durchflussmäßig getrennt, so dass ein gezielter
Umlauf von Kühlmittel,
welches bspw. auf eine gewünschte
Temperatur geregelt werden kann, möglich ist.
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2 zeigt
vergleichsweise eine zweite Betriebsstellung, in welcher der obere
Anschluss 23 mit einem Druckfluid beaufschlagt wird. Im
Inneren des Zylinders 21 wird dadurch in nicht näher dargestellter Weise
eine Druckangriffsfläche
des Kolbens 22 von oben beaufschlagt, so dass der Kolben 22 den
Mahlboden 5 nach unten zieht, bis dieser in einen definierten
formschlüssigen
Anschlag mit einem Bund 27 der Gehäusebasis 12 tritt.
In der gezeigten, abgesenkten Betriebsstellung entsteht zwischen
dem Mahlboden 5 und der Mahlwand 4 ein entlang
des Umfangs verlaufender Spalt 28, durch welchen das beim
Mahlen zerkleinerte Mahlgut zufolge der bei einer weiteren Schwingungsanregung
auftretenden Fliehkräfte
in einen ringförmigen
Austragskanal 29 und darin ebenfalls zufolge Schwingungsanregung
bis zu einer Austrittsöffnung 30 zu
einem Auslass 31 gelangt. Im Querschnitt wird der Austragskanal 29 radial
innen durch den Mahlboden 5, unterseitig durch eine sich daran
federnd abstützende
Dichtung 32 und die Gehäusebasis 12 und
radial außen
von der Gehäusebasis 12 begrenzt,
während
sich nach oben hin der Gehäusering 11 und
die Mahl wand 4 anschließen. Der so gebildete Querschnitt
des Austragskanals 29 liegt bezüglich des Mahlraumes schräg nach unten/radial außerhalb
versetzt.
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3 veranschaulicht
schematisch, dass die in den 1 und 2 beschriebene
Mahleinheit 2 der Schwingmühle 1 an dem Antriebsflansch 13 unterseitig
mittels Feder-Dämpfer-Elementen 33 auf
einem festen Untergrund abgestützt
ist. An den Flansch 13, der oberseitig in eine Hülse 13' übergeht, ist
unterseitig ein Schwingantrieb 34 mittels Schraubverbindungen
angeflanscht. In dem gewählten
Beispiel weist dieser einen Antriebsmotor 35, hier einen Elektromotor,
auf, dessen Welle 36 in einem darüber befindlichen Gehäuse 37 eine
zu der Welle 36 außermittige,
an sich bekannte und daher zeichnerisch vereinfacht dargestellte
Unwucht 40 dreht. Die auf diese Weise erzeugte Drehschwingung
wird über
den Antriebsflansch 13 auf die angeschlossene gesamte Mahleinheit 2,
einschließlich
aller am Mahlvorgang und am Austragsvorgang des Mahlgutes beteiligten Wandungen übertragen.
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Weiterhin
zeigt 3 schematisch eine Steuerungseinrichtung 38,
die Bestandteil von erfindungsgemäßen Drehzahländerungsmitteln 39 ist. Für den Mahl-
bzw. für
den Austragsbetrieb der Schwingmühle
wird der Motor 35 von einer nicht mit dargestellten Einrichtung
mit einer Betriebsspannung gespeist, der zunächst eine bestimmte Antriebsdrehzahl
der Welle zugeordnet ist. In dem gewählten Beispiel ist die Steuerungseinrichtung 38 dazu
geeignet, um mit in dem Gehäuse 37 angeordnete
Stellmittel 41 in vorbestimmter, zeitlich veränderlicher
Weise anzusteuern. In dem gewählten
Beispiel handelt es sich bei den Stellmitteln 41 um eine
an der exzentrischen Unwucht 40 von zwei gegenüberliegenden Seiten
angreifende, schematisch angedeutete Bremse. An der Steuerung 38 kann
mittels eines Bedienfelds 42 eine gewünschte Kennlinie vorgewählt werden,
die entweder den zeitlichen Verlauf der Ansteuerung der Stellmittel 41 bestimmt
oder eine Kennlinie, die sogleich einem gewünschten resultierenden Verlauf
der resultierenden Antriebsdrehzahl über der Zeit entspricht.
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Die
Ansteuerungssignale werden über
eine Leitung 43 zu den Stellmitteln 41 übertragen
und im Beispiel in geeigneter Form in eine korrespondierende, zeitlich
veränderliche
Druckkraft übersetzt,
mit der die Bremskolben verzögernd
gegen die Unwucht 40 treten. Mittels einer weiteren, gestrichelt
dargestellten Signalleitung 44 (dies ist aber nicht notwendig
der Fall) kann die Steuerung 38 auch mit dem Motor 35 direkt
in Verbindung stehen, bspw. mittels einer Leitung, über die
der Steuerung 38 ein Drehzahl-Signal zugeleitet wird. Ebenfalls
lediglich beispielhaft, d. h. nicht notwendig, ist bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
die Steuerung 38 dazu geeignet, um dem Bediener auf einem
Display 45 unmittelbar einen aus den gewählten Einstellungen
resultierenden auf die Mahleinheit einwirkenden Antriebsdrehzahl-Zeit-Verlauf 46 anzuzeigen,
wobei die Antriebsdrehzahl U über
der Zeit t aufgetragen ist. Aus 3 wird in
Verbindung mit den 1, 2 deutlich, dass
die Drehebene der Unwucht 40 rechtwinklig bezüglich der
senkrechten, den Mahlvorgang hauptsächlich bewirkenden Oberflächen von
Mahlwand 4, Mahlring 6 und Mahlstein 7 sowie
rechtwinklig bezüglich
der seitlichen Berandungen des Austragskanals 29 angeordnet
ist. Dies wirkt sich beim Durchfahren der Resonanzfrequenz vorteilhaft
auf die Ablösung der
Aashaftungen aus.
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4a–4c zeigen
verschiedene Beispiele für
bevorzugte Antriebsdrehzahl-Zeit-Verläufe 46. In dem Beispiel
von 4a wird der Schwingantrieb zum Zeitpunkt t1 eingeschaltet, d. h. der Betrieb beginnt.
Die aus der Motorspannung resultierende Antriebsdrehzahl Umax wird gleich zu Beginn zufolge der aktivierten
Stellmittel 41 (Bremse) auf eine für den Mahlbetrieb gewünschte Grunddrehzahl
Unenn abgesenkt. Nach der überwiegenden
Dauer des Mahlbetriebs wird beginnend mit dem Zeitpunkt t2 bis t3 mittels
der Steuerung 38 die Wirkung des Stellmittels 41 linear
verringert, bis die wirksame Antriebsdrehzahl U der Maximaldrehzahl
Umax entspricht. Dabei wird ein Drehzahlwert
URes durchfahren, bei dem die Mahleinheit 2 zu
Resonanzschwingungen angeregt wird. Von t3 bis
t4 wird mittels der Steuerungseinrichtung 38 die
Wirkung der Stellmittel 41 (Bremse) linear gesteigert,
bis bei t4 wieder die Grund- bzw. Nenndrehzahl
Unenn resultiert. Auch dabei wird die Resonanzdrehzahl
URes kontrolliert durchfahren. Anschließend wird
in dem Beispiel die Grunddrehzahl Unenn für ein weiteres
Zeitintervall t4–t5 aufrecht
erhalten und bei t5 der Mahlvorgang beendet.
In dem gewählten
Beispiel, jedoch nicht notwendig, beträgt die Grunddrehzahl Unenn bspw. ca. 800 bis 850 Umdrehungen je
Minute (U/min), die Resonanzdrehzahl liegt bspw. im Bereich von
1000–1100
U/min, und die erreichte Maximaldrehzahl Umax beträgt beispielsweise
1300 U/min. Im Beispiel von 4a wird
die Resonanzdrehzahl URes, nachdem der Mahlvorgang zum
Zeitpunkt t2 bereits überwiegend durchgeführt wurde,
zweimal in kontrollierter Weise, nämlich einmal aufwärts und
einmal abwärts
mit einer vorgewählten
Steigung des Kurvenverlaufes, durchfahren. Da weder bei Unenn, noch bei Umax Resonanz
in der Mahleinheit auftritt und URes beim
Durchfahren nicht konstant gehalten wird, wird die Mahleinheit 2 jeweils nur
kurzzeitig definiert in Resonanz versetzt, so dass keine Gefahr
von Beschädigungen
besteht. Alternativ wäre
denkbar, die Resonanzdrehzahl für
sehr kurze Zeitintervalle, in denen ebenfalls keine Beschädigung auftreten
kann, konstant zu halten.
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4b zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel,
bei welchem die Resonanzdrehzahl bei insgesamt trapezartigem resultierendem
Antriebsdrehzahl-Zeit-Verlauf 46 ebenfalls
linear durchfahren wird. Im Unterschied zu 4a sind
während
der Mahldauer t1–t5 insgesamt
zwei darin gleichmäßig verteilte
Durchfahrungszyklen vorgesehen. 4c zeigt
ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Die
Resonanzdrehzahl wird hier in drei Zyklen bei gerundetem Verlauf, ähnlich harmonischen
Bereichen mit Unterbrechungen, durchfahren.
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Alle
offenbarten Merkmale sind (für
sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird
hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollin haltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.