DE102007051393A1

DE102007051393A1 - Wirbelstrommühle, sowie Mahlwerkzeug und Mahlring dafür

Info

Publication number: DE102007051393A1
Application number: DE102007051393A
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. Fischer
Original assignee: MICROTEC GmbH
Current assignee: Lehigh Technologies Inc
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2027-10-26
Also published as: DE102007051393B4

Abstract

Es wird ein Mahlwerkzeug (1) für eine Wirbelstrommühle mit einem zwischen einem Stator und einem Rotor definierten Mahlspalt, zur Montage auf dem Rotor, vorgeschlagen, mit einer in dessen Drehrichtung (R) weisenden Brechfläche (3). Das Mahlwerkzeug (1) zeichnet sich dadurch aus, dass es um eine zur Drehachse des Rotors im Wesentlichen parallele Schwenkachse (S) schwenkbar am Rotor befestigbar ist. Ferner wird ein Mahlring zur Aufnahme zumindest eines solchen Mahlwerkzeugs und zur Befestigung an einem Rotor einer Wirbelstrommühle mit einem zwischen einem Stator und dem Rotor definierten Mahlspalt vorgeschlagen, sowie eine Wirbelstrommühle mit einem zwischen einem Stator und einem Rotor definierten Mahlspalt, an deren Rotor zumindest ein solches Mahlwerkzeug befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wirbelstrommühle mit einem zwischen einem Stator und einem Rotor definierten Mahlspalt, sowie ein an dem Rotor befestigbares Mahlwerkzeug und einen Mahlring zur Aufnahme eine solchen Mahrwerkzeugs.
Derartige Wirbelstrommühlen sind bekannt, beispielsweise aus dem eigenen Patent EP 0787 528 B1 . Dabei hat der Stator meist eine kegelstumpfförmige Mahlbahn mit einer nach innen gerichteten, in Axialrichtung verlaufenden Riffelung, welche zumeist in einem Gehäuse der Wirbelstrommühle befestigt ist. Auf der anderen Seite des Mahlspalts innenliegend ist dagegen ein mit hoher Drehzahl antreibbarer Rotor vorgesehen, welcher entlang der Axialrichtung mit einem oder meist mehreren sogenannten Mahlringen bestückt ist, das sind Trägerelemente für die Mahlwerkzeuge. Die Mahlringe sind wiederum entlang der Umfangsrichtung mit einer Mehrzahl von Mahlwerkzeugen bestückt. Dreht sich der Rotor nun mit hoher Geschwindigkeit in dem Stator, wobei die Drehachse zumeist in Vertikalrichtung verläuft, und wird Mahlgut von oben aufgegeben und in einem Spalt zwischen dem Rotor und einem Deckel des Gehäuses nach außen und von dort in den Mahlspalt zentrifugiert, so wird dieses Mahlgut zwischen der Riffelung der Mahlbahn und den Mahlwerkzeugen zermahlen, in dem die einzelnen Teilchen je nach Materialdichte und Korngröße mehr oder weniger oft zwischen Mahlbahn und Mahlwerkzeugen hin und her geschleudert werden und dadurch zerbrochen bzw. zerschlagen werden.
Derartige Wirbelstrommühlen weisen beispielsweise Drehzahlen von 12.000 U/min und Umfangsgeschwindigkeiten am Mahwerkzeug von 125 m/s auf. Bei einem Bruch eines der Mahlwerkzeuge bzw. eines durch einen in den Mahlspalt gelangten Fremdkörper oder bei einem durch ein abgebrochenes Stück des Mahlwerkzeugs hervorgerufenen „Fresser" kommt es zu großen Schäden und einer hohen Gefährdung des Bedienpersonals. Insbesondere bei der Zerkleinerung von vorzerkleinerten Papierkatalogen oder Presspapierballen zu Isoliermaterial, aber auch durch in den Mahlspalt gelangende Fremdkörper wie z. B Schrauben kommt es relativ häufig zu einem Bruch an den Mahlwerkzeugen mit den vorstehend genannten Folgen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Wirbelstrommühle, bzw. ein Mahlwerkzeug und einen Mahlring dafür zu schaffen, mit denen die Stillstandszeiten der Wirbelstrommühle gesenkt und die Bruchgefahr am Mahlwerkzeug verringert werden kann, so dass sich insgesamt niedrigere Betriebskosten ergeben.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Wirbelstrommühle mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst, hinsichtlich des Mahlwerkzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie hinsichtlich des Mahlrings mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, das Mahlwerkzeug schwenkbar, bzw. pendelnd am Rotor zu befestigen bzw. befestigbar auszuführen. Dabei ist die Schwenkachse vorteilhaft achsparallel zur Drehachse des Rotors, kann jedoch auch um einige Grade dazu geneigt sein, beispielsweise um den Grad der Konusneigung der Mahlbahn zur Drehachse. Durch die hohe Drehgeschwindigkeit des Rotors wird dabei das Mahlwerkzeug in seiner Arbeitsposition gehalten, solange nur das zu zermahlende Mahlgut im Mahlspalt befindlich ist. Trifft dagegen ein harter Fremdkörper auf das Mahlwerkzeug kann es sich aus seiner Arbeitsposition heraus verschwenken und dadurch dem Fremdkörper ausweichen. Selbst wenn nach dem Eindringen eines solchen Fremdkörpers nicht mehr weitergemahlen werden kann, gelingt es trotzdem, die Schäden an der Mühle zu begrenzen, da dem Bedienpersonal jetzt die Möglichkeit gegeben wird, die Mühle abzuschalten, bevor der Fremdkörper ein oder mehrere Mahlwerkzeuge zerschlägt und dadurch noch größere Schäden hervorruft.
Das Mahlwerkzeug kann dabei entsprechend der Härte oder sonstigen Eigenschaften des Mahlguts entweder lose pendelnd am Rotor befestigt werden bzw. befestigbar ausgeführt sein oder, falls die durch die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors hervorgerufene Zentrifugalkraft zur Zerkleinerung des Mahlguts nicht ausreicht bzw., falls sich das Mahlwerkzeug ansonsten aus seiner Arbeitsposition heraus verschwenken würde, in dieser Arbeitsposition vorgespannt am Rotor befestigt sein bzw. befestigbar sein.
Dabei kann ein für ein bestimmtes Mahlgut zu verwendendes Mahlwerkzeug jeweils insgesamt aus einem diesem Mahlgut entsprechenden Material bestehen, wenn es beispielsweise auf einen minimalen Abrieb und einen hohen Grad an Metallfreiheit des zermahlenen Pulvers ankommt (z. B. bei Leuchstoffpulver) aus Keramik, beispielsweise Al₂O₃, wenn es auf eine besonders abriebfeste und abrasionswiderständige Oberfläche des Mahlwerkzeugs bei sehr abrasiven Mahlgütern (beispielsweise Dolomit mit Quarzfremdeinschlüssen) ankommt aus Hartmetall, wenn es dagegen auf einen ungiftigen Abrieb ankommt, beispielsweise im Lebensmittelbereich, aus Edelstahl.
Im Rahmen der Erfindung wäre es jedoch ebenfalls denkbar, einen Befestigungsabschnitt, mit dem das Mahlwerkzeug am Umfang des Rotors aufgenommen ist aus einem anderen Material herzustellen, wie der an den Befestigungsabschnitt anschließende Brechabschnitt, welcher zum Zermahlen des Mahlguts dient. Auf diese Weise kann zum einen der Befestigungsabschnitt materialmäßig eher einfacher oder billiger ausgebildet sein als der beispielsweise besonders harte Brechabschnitt.
Der Brechabschnitt kann dabei beispielsweise mit dem Befestigungsabschnitt verlötet sein. Es wäre jedoch ebenfalls denkbar, am Brechabschnitt eine Wechselbrechplatte anzubringen, wie dies beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 1 413 357 A1 schon vorgeschlagen worden ist, und diese Brechplatte aus einem spezifisch dem Brechvorgang zugeordneten Material zu fertigen und den die Brechplatte haltenden Trägerabschnitt einstöckig mit dem Befestigungsabschnitt aus einem anderen Material. Ebenfalls denkbar wäre es, die in Rotationsrichtung des Rotors weisende Brechfläche des Mahlwerkzeugs durch eine Beschichtung am Brechabschnitt auszubilden, beispielsweise eine Hartstoffbeschichtung (beispielsweise Wolframkarbit, Tictac oder sogar Diamant) und das Mahlwerkzeug ansonsten einstückig aus einem billigeren Material zu fertigen. Diese Ausführungsformen können selbstverständlich im Rahmen der Erfindung beliebig kombiniert werden.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche und werden anhand der beiliegenden Zeichnungen im Folgenden näher erläutert, wobei
1 eine Teilseitenansicht auf ein an einem Mahlring angebrachtes Mahlwerkzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, und
2 eine Draufsicht auf den mit einem Mahlwerkzeug bestückten Mahlring der 1.
Mit 1 ist dabei ein Mahlwerkzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Mahlwerkzeug weist einen flügelförmigen Brechabschnitt 10 auf, welcher mit einem hülsenförmigen Befestigungsabschnitt 9 verlötet ist und aus einem Hartmetall bestehen kann, wohingegen der hülsenförmige Befestigungsabschnitt 9 aus einem Standardbaustahl hergestellt sein kann. Anstatt einer Verlötung wäre auch jede andere Verbindungsart, z. B. ein Verkleben oder Verschrauben der beiden Abschnitte des Mahlwerkzeugs 1 miteinander denkbar.
Der hülsenförmige Befestigungsabschnitt 9 bzw. Hülsenabschnitt 9 ist dabei zwischen zwei Trägerplatten 5, 6 eines ausgebrochen dargestellten Mahlrings eingeschoben, welche jeweils dazu fluchtende Durchgangsbohrungen 11 aufweisen. Durch die Durchgangsbohrungen 11 und den Hülsenabschnitt 9 ist ein Schraubbolzen 8 durchgeführt, welcher über eine Mutter 12 das Mahlwerkzeug 1 am Mahlring befestigt. Durch einen mehr oder weniger starken Anzug der Mutter lässt sich eine mehr oder weniger leichte bzw. schwergängige Drehbarkeit des Mahlwerkzeugs 1 um die durch den Schraubbolzen 8 gebildete Drehachse erreichen. Dabei wäre es denkbar, zwischen den Trägerplatten 5, 6 und dem Hülsenabschnitt 9 Unterlegscheiben aus einem gut gleitenden Material einzulegen, falls die Reibungskräfte reduziert werden sollen, so dass beim Auftreffen eines harten Fremdkörpers oder dergleichen auf den flügelförmigen Brechabschnitt 10 bzw. Flügelabschnitt 10 ein leichteres Rückgleiten aus der in Radialrichtung ausgerichteten Arbeitsstellung des Mahlwerkzeugs gelingt. Falls dagegen eine erhöhte Widerstandskraft des Mahlwerkzeugs gegen Zurückgleiten gewünscht ist könnte dies über eine Ringfeder bewerkstelligt werden, die einerseits an einem oder beiden Trägerringen und andererseits an dem Mahlwerkzeug befestigt ist. Mit Hilfe der genannten Maßnahmen ist somit die Gängigkeit der Drehbarkeit einstellbar.
Mit R ist dabei die vorgegebene Rotationsrichtung des Rotors und damit des daran befestigten Mahlrings der Wirbelstrommühle eingezeichnet. Man erkennt, dass der Flügelabschnitt 10 auf der in Rotationsrichtung weisenden Seite eine mit 3 bezeichnete Brechfläche aufweist, auf welche die von der auf der anderen Seite des Mahlspalts liegenden Mahlbahn abprallenden Teilchen auftreffen und dabei zerschlagen werden sollen, so dass das Mahlgut zu Feinpulver vermahlen wird. Die Brechfläche 3 ist dabei auf ihrer radialen Außenseite von einer scharfen Kante 4 begrenzt, welche zur Drehachse des Rotors leicht geneigt ist, was wiederum der Konusneigung der Mahlbahn entspricht, so dass die Breite des Mahlspalts konstant ist.
Selbstverständlich sind Abweichungen und Modifikationen der dargestellten Ausführungsform möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
So wäre es beispielsweise denkbar, die Brechfläche 3 mit einer Tasche auszuformen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0787528 B1 [0002]
- EP 1413357 A1 [0010]

Claims

Mahlwerkzeug (1) für eine Wirbelstrommühle mit einem zwischen einem Stator und einem Rotor definierten Mahlspalt, zur Montage auf dem Rotor, mit einer in dessen Drehrichtung (R) weisenden Brechfläche (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlwerkzeug (1) um eine zur Drehachse des Rotors im wesentlichen parallele Schwenkachse (S) schwenkbar am Rotor befestigbar ist.
Mahlwerkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlwerkzeug (1) einen Befestigungsabschnitt (9) zur schwenkbaren Befestigung an dem Rotor aufweist, sowie einen Brechabschnitt (10), welcher an den Befestigungsabschnitt (9) auf der zur radialen Außenseite hin gerichteten Seite anschließt.
Mahlwerkzeug (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechabschnitt (10) die Brechfläche (3) aufweist.
Mahlwerkzeug (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (9) aus einem anderen Material besteht als der Brechabschnitt (10).
Mahlwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (9) mit dem Brechabschnitt (10) verlötet oder verschweißt ist.
Mahlwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechabschnitt (10) in Form eines in Radialrichtung nach außen abstehenden Flügels (10) ausgebildet ist.
Mahlwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechabschnitt einen in Radialrichtung nach außen abstehenden Trägerabschnitt aufweist, welcher innenseitig an den Befestigungsabschnitt anschließt und eine Wechselbrechplatte trägt, auf der die Brechfläche ausgebildet ist.
Mahlwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselbrechplatte aus einem anderen Material besteht als der Trägerabschnitt.
Mahlwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechabschnitt einen in Radialrichtung nach außen abstehenden Trägerabschnitt aufweist, welcher innenseitig an den Befestigungsabschnitt anschließt und mit einer Brechbeschichtung versehen ist, welche die Brechfläche bildet.
Mahlwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechbeschichtung aus einem anderen Material besteht als der Trägerabschnitt.
Mahlwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlwerkzeug (1) mit einem einzigen, in Schwenkachsenrichtung verlaufenden Bolzen (8) am Rotor befestigbar ist.
Mahlwerkzeug (1) nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen zur Aufnahme des Bolzens (8) vorgesehenen Hülsenabschnitt (9), mit welchem es über den Bolzen (8) zwischen zwei Trägerscheiben (5, 6) des Rotors befestigbar ist.
Mahlwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechfläche (3) zumindest zur radialen Außenseite hin hin durch eine scharfe Brechkante (4) begrenzt wird.
Mahlring zur Aufnahme von zumindest einem Mahlwerkzeug und zur Befestigung an einem Rotor einer Wirbelstrommühle mit einem zwischen einem Stator und dem Rotor definierten Mahlspalt, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlring zur Aufnahme eines Mahlwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
Wirbelstrommühle mit einem zwischen einem Stator und einem Rotor definierten Mahlspalt, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rotor zumindest ein Mahlwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 befestigt ist, insbesondere an einem Mahlring nach Anspruch 14.