DE102007051393B4

DE102007051393B4 - Wirbelstrommühle, sowie Mahlwerkzeug und Mahlring dafür

Info

Publication number: DE102007051393B4
Application number: DE200710051393
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Fischer Josef
Original assignee: Lehigh Technologies Inc
Current assignee: Lehigh Technologies Inc
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2015-03-05
Anticipated expiration: 2027-10-26
Also published as: DE102007051393A1

Abstract

Mahlwerkzeug (1) für eine Wirbelstrommühle, die einen zwischen deren Stator und deren Rotor definierten Mahlspalt aufweist, zur Montage auf dem Rotor, der mit einem oder mehreren Mahlringen als Trägerelemente für Mahlwerkzeuge bestückt ist, wobei das Mahlwerkzeug (1) eine in die Drehrichtung (R) des Rotors weisende Brechfläche (3) aufweist, auf welche die von der anderen Seite des Mahlspaltes abprallenden Teilchen des Mahlguts auftreffen und dabei zerschlagen werden sollen, so dass Mahlgut zu Feinpulver vermahlen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Mahlwerkzeug (1) um eine zur Drehachse des Rotors im wesentlichen parallele Schwenkachse (S) schwenkbar am Rotor befestigbar ist, b) 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, wobei der Befestigungsabschnitt (9) zwischen zwei Trägerplatten (5, 6) an dem Rotor angeordnet ist, und der Brechabschnitt (10) die Brechfläche (3) aufweist.

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 eines solchen Mahlwerkzeugs.
Derartige Wirbelstrommühlen sind bekannt, beispielsweise aus dem europäischen Patent EP 0787 528 B1 oder aus DE 23 53 907 A1 . 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 Mahlwerkzeug 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.
In der deutschen Patentanmeldung DE 34 36 803 A1 werden Schlagwerkzeuge und Prallleisten insbesondere für Steinmühlen offenbart, die im Stoßbereich aus zähem, schlagfesten Material und im Kernbereich aus hartem Material besteht.
In der deutschen Patenanmeldung 10 2005 055 620 A1 wird eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Bauteilen aus Stoffgemischen beschrieben, die einen Prallreaktor mit einem im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper und einem darin rotierbaren scheibenförmigen Rotor mit einer Anzahl daran aufgenommener Prallelemente aufweist. Bei der Vorrichtung sind die Prallelemente schwenkbar, so dass zum einen eine Einstellung des Anstellwinkels der Prallfläche eines Prallelements relativ zu einer sich vom Prallelement zur Drehachse des Rotors erstreckenden Radialebene zum anderen ein Wegschwenken bei Kontakt mit Störstoffen großer Massen ermöglicht wird.
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 13 gelöst, hinsichtlich des Mahlwerkzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie hinsichtlich des Mahlrings mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
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 Leuchtstoffpulver) 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 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, auch als Hülsenabschnitt 9 bezeichnet, 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 Befestigungsabschnitt 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 Befestigungsabschnitt 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, auch als Flügelabschnitt 10 bezeichnet, 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 Brechabschnitt 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.

Claims

Mahlwerkzeug (1) für eine Wirbelstrommühle, die einen zwischen deren Stator und deren Rotor definierten Mahlspalt aufweist, zur Montage auf dem Rotor, der mit einem oder mehreren Mahlringen als Trägerelemente für Mahlwerkzeuge bestückt ist, wobei das Mahlwerkzeug (1) eine in die Drehrichtung (R) des Rotors weisende Brechfläche (3) aufweist, auf welche die von der anderen Seite des Mahlspaltes abprallenden Teilchen des Mahlguts auftreffen und dabei zerschlagen werden sollen, so dass Mahlgut zu Feinpulver vermahlen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Mahlwerkzeug (1) um eine zur Drehachse des Rotors im wesentlichen parallele Schwenkachse (S) schwenkbar am Rotor befestigbar ist, b) 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, wobei der Befestigungsabschnitt (9) zwischen zwei Trägerplatten (5, 6) an dem Rotor angeordnet ist, und der Brechabschnitt (10) die Brechfläche (3) aufweist.
Mahlwerkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (9) aus einem anderen Material besteht als der Brechabschnitt (10), wobei der Brechabschnitt (10) vorzugsweise aus einem Hartmetall oder aus Keramik besteht und der Befestigungsabschnitt (9) vorzugsweise aus Standardbaustahl.
Mahlwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (9) mit dem Brechabschnitt (10) verlötet oder verschweißt ist.
Mahlwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechabschnitt (10) in Form eines in Radialrichtung nach außen abstehenden Flügels ausgebildet ist.
Mahlwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechabschnitt (10) einen in Radialrichtung nach außen abstehenden Trägerabschnitt aufweist, welcher innenseitig an den Befestigungsabschnitt (9) anschließt und eine Wechselbrechplatte trägt, auf der die Brechfläche (3) ausgebildet ist.
Mahlwerkzeug (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselbrechplatte aus einem anderen Material besteht als der Trägerabschnitt.
Mahlwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechabschnitt (10) einen in Radialrichtung nach außen abstehenden Trägerabschnitt aufweist, welcher innenseitig an den Befestigungsabschnitt (9) anschließt und mit einer Brechbeschichtung versehen ist, welche die Brechfläche (3) bildet.
Mahlwerkzeug (1) nach Anspruch 7, 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, wodurch vorzugsweise der Bolzen (8), der durch Durchgangsbohrungen (11) in den Trägerplatten (5, 6) und dem Befestigungsabschnitt (9) durchgeführt ist, mittels einer Mutter (12) befestigt ist, wobei sich durch einen mehr oder weniger starken Anzug der Mutter (12) eine mehr oder weniger leichte bzw. schwergängige Drehbarkeit des Mahlwerkzeugs (1) erreichen lässt.
Mahlwerkzeug (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (9) hülsenförmig ist.
Mahlwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechfläche (3) zumindest zur radialen Außenseite hin durch eine scharfe Brechkante (4) begrenzt wird.
Mahlring zur Aufnahme von zumindest einem Mahlwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für eine Wirbelstrommühle mit einem Rotor zur Aufnahme von einem oder mehreren Mahlringen als Trägerelemente für Mahlwerkzeuge, wobei die Wirbelstrommühle einen zwischen deren Stator und deren Rotor definierten Mahlspalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlring zwei Trägerplatten (5, 6) aufweist, zwischen denen der Befestigungsabschnitt (9) des zumindest einen Mahlwerkzeugs (1) um deren Schwenkachse (S) drehbar gehalten ist.
Wirbelstrommühle, die einen zwischen deren Stator und deren Rotor definierten Mahlspalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an deren Rotor zumindest ein Mahlwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 befestigt ist.
Wirbelstrommühle nach Anspruch 13, wobei das Mahlwerkzeug (1) an einem Mahlring nach Anspruch 12 befestigt ist.