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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Mahlvorrichtung für eine Trockeneisstrahlvorrichtung zum Zerkleinern von Trockeneis.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 101 63 852 A1 ist eine Vorrichtung zum Eisstrahlen zur Reinigung von Bauteilen bekannt, die ein zwischengeschaltetes Mahlwerk mit zwei gegenläufigen Walzen aufweist. Die zwei gegenläufigen Walzen befinden sich in einem Gehäuse. Sie befördern von oben zugeführtes Trockeneis von der Mitte weg hin zu den Gehäusewänden. Jeweils eine der beiden Walzen bildet mit jeweils einer Gehäusewand einen Brechspalt, um das Trockeneis zu zerkleinern. Die beiden Walzen befinden sich in einem Konischen Gehäuse, wodurch eine Einstellung der beiden Brechspalte durch eine Höhenveränderung der beiden synchron gegenläufigen Walzen selbst gegenüber dem konischen Gehäuse einstellbar ist.
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Der Auslass, der sich unterhalb der Walzen anschließt, ist trichterförmig ausgebildet. Daher bewegt sich zerkleinertes Trockeneis, das zwischen einer Walze und einer Gehäusewand gemahlen wurde, an der Gehäusewand entlang und anschließend weiter über die Wände des trichterförmigen Auslasses.
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Darüber hinaus, erwärmen sich die Gehäuseteile in der Nähe der Mahlwalzen durch die Reibung, die zwischen dem Trockeneis und dem Gehäuse stattfindet. Da sich die Temperatur dieses Gehäusebereichs erhöht, neigt das gemahlene Trockeneis, das mit den Wänden des trichterförmigen Auslasses in Kontakt kommt, dazu, sich aufzulösen. Daher ergibt sich ein unerwünschter Schmelz-Effekt.
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Die Vorrichtungsbauteile, die direkt oder indirekt mit dem Trockeneis in Berührung kommen, werden hinsichtlich der Umgebungstemperatur abgekühlt. Das gemahlene Trockeneis kommt an den Wänden des Auslasses unterhalb der Mahlvorrichtung zum Liegen und kühlt diese Aufgrund dieser Abkühlung kondensiert Luftfeuchtigkeit in diesem Bereich des Gehäuses. Infolgedessen kommt es zu einer Adhäsion von Trockeneispartikeln an den Flächen des trichterförmigen Auslasses. Dadurch kommt es zu einer zeitlichen Verzögerung bei der Zufuhr der Trockeneispartikel zu der Trockeneisstrahlvorrichtung.
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Die aus
DE 101 63 852 A1 bekannte Vorrichtung sieht einen konischen Zulauf vor. Der konische Zulauf ist Voraussetzung für eine Einstellbarkeit der beiden außen liegenden Mahlspalte. Indem das Mahlwerk, das aus den beiden Mahlwalzen besteht, als eine Einheit in der Höhe verschoben wird, wird die Breite der Mahlspalte variiert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Mahlvorrichtung für eine Trockeneisstrahlvorrichtung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Trockeneisstrahlvorrichtung zum Strahlen von Gegenständen mit einem Gemisch aus Treibgas und Trockeneisgranulat weist eine Mahlvorrichtung zum Mahlen von Trockeneis auf, die zwei gegenläufige Walzen aufweist. Eine Brechleiste ist zwischen den zwei gegenläufigen Walzen angeordnet, wobei die Brechleiste auf ihren zwei entgegen gesetzten Seiten mit jeweils einer der beiden Walzen einen Brechspalt ausbildet. Die Längsachse der Brechleiste ist im Wesentlichen parallel zu den Achsen der Walzen ausgerichtet. Im Bereich der Trockeneiszuführung zu dem Mahlwerk ist die Drehrichtung der gegenläufigen Walzen aufeinander zu, bzw. die Walzen drehen sich auf die Brechleiste zu.
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Somit weist das erfindungsgemäße Mahlwerk zwei Brechspalte auf, die relativ nahe beieinander liegen. Vorzugsweise liegen die Brechleiste und somit auch die beiden Brechspalte in einem mittleren Bereich des Mahlwerkquerschnitts in einer Draufsicht. Vorteilhaft ist der Querschnitt des Mahlwerkgehäuses rechteckig. Der Querschnitt des Gehäuses der Mahlvorrichtung ist über die Höhe des Gehäuses im Wesentlichen konstant und ein konischer Trockeneiszulauf zum Mahlwerk ist nicht notwendig. Dadurch kann eine kompakte Bauweise verwirklicht werden.
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Vorzugsweise befindet sich unterhalb der Mahlvorrichtung bzw. unterhalb der Brechspalte ein Auslass, durch den das gemahlene Trockeneis weiter befördert wird. Aufgrund dieser Anordnung kann das gemahlene Trockeneis direkt in eine mittig im Auslass befindliche Öffnung fallen, ohne vorher auf eine trichterförmige Seitenwand des Auslasses zu treffen. Somit ist gewährleistet, dass das gemahlene Trockeneis kaum in Kontakt mit dem trichterförmigen Auslass kommt. Da mit Hinblick auf die abgegebene Kälte des Trockeneises an die Mahlvorrichtung davon auszugehen ist, dass auch die Wandung des Auslasses eine niedrigere Temperatur als die Umgebungstemperatur annimmt, wird die Feuchtigkeit der Luft innerhalb des Auslasses kondensieren und sich auf der Auslasswandung absetzen. Die kondensierte Luftfeuchtigkeit erzeugt einen Adhäsionseffekt, wodurch Trockeneispartikel an der Wandung des Auslass haften bleiben. Da die beiden Brechspalte im Wesentlichen direkt über der Auslassöfffnung liegen, wird das gemahlene Trockeneis kaum mit den Gehäuseteilen des Auslasses in Kontakt kommen. Die Effektivität der Mahlvorrichtung ist daher erhöht und das Ansprechverhalten der gesamten Trockeneisstrahlvorrichtung ist verbessert.
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Die Brechleiste ist vorzugsweise mittig zwischen den zwei Mahlwalzen angeordnet und ihre Länge entspricht der Breite einer Gehäusewand. Der Querschnitt der Brechleiste kann rechteckig oder konisch sein. Des Weiteren kann die Brechleiste einen unteren Teilquerschnitt haben, der rechteckig oder konisch ist. Ein oberer Teilquerschnitt der Brechleiste kann eine obere Fläche haben, die zu einer der Walzen hin geneigt ist, spitz zuläuft oder rund ausgebildet ist, um die Trockeneiszufuhr vorteilhafter zu gestalten. Ein Gesamtquerschnitt oder ein unterer Teilquerschnitt der Brechleiste, der konisch ist, verjüngt sich in einer Richtung von dem Trockeneiseinlass hin zu dem Trockeneisauslass. Durch die Veränderung der Form bzw. des Querschnitts der Brechleiste wird die Geometrie des Brechspalts verändert. Somit ist die Brechspaltgeometrie unabhängig von der Geometrie des Gehäuses veränderbar. Ferner ist es auch möglich, dass der Querschnitt der Brechleiste gebogene Seitenflächen aufweist, die den Walzen gegenüberliegen. Vorteilhaft sind die den Mahlwalzen gegenüberliegenden Flächen der Brechleiste konvex ausgebildet. Wenn der Radius der gebogenen Brechleistenmahlflächen größer ist als der Radius der Walzenmahlflächen, können die Mahlspaltbreiten einfach verändert werden. Dies kann durch eine Veränderung der Höheneinstellung der Brechleiste vorgenommen werden. Die größeren Vorrichtungseinheiten, wie zum Beispiel die Walzenanordnung oder das Gehäuse, müssen hierfür nicht bewegt werden.
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Eine Höheneinstellbarkeit der Brechleiste kann vorzugsweise derart gestaltet sein, dass das Gehäuse des Mahlwerks an den Seiten, an denen die Brechleiste gelagert ist, Führungsnuten aufweist. Diese Führungsnuten verlaufen senkrecht zu der Längsachse der Brechleiste in Richtung der Trockeneiszuführung. Die Brechleiste bzw. deren Lagerungseinrichtung wird in den Führungsnuten auf eine gewünschte Höhe eingestellt und durch eine beliebige Arretierung an dieser Stelle gehalten.
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Die Brechleiste kann vorzugsweise aus einem Trägerelement und einem Brechkörper bestehen. Das Trägerelement und der Brechkörper können miteinander in Eingriff stehen und derart ausgebildet sein, um ein gegenseitiges Verdrehen des Trägerelements und des Brechkörpers zu verhindern. Das Trägerelement kann verschiedene Querschnitte aufweisen, wie zum Beispiel quadratisch, rechteckig, dreieckig oder tropfenförmig. Ein Durchgangsloch in dem Brechkörper in dessen Längsrichtung ist entsprechend dem Querschnitt des Trägerelements ausgebildet. Der Brechkörper, der das Trägerelement umgibt, wird mittels des Trägerelements an dem Gehäuse gelagert. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Brechkörper ausgetauscht werden kann. Eine derartige Einstellanordnung kann für eine einstückige Brechleiste als auch für eine wie vorangehend beschriebene, mehrteilige Brechleiste angewendet werden. Die Gesamtabmessungen des Mahlwerks bleiben trotz der Einstellanordnung kompakt.
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Da die beiden Walzen nicht direkt miteinander in Eingriff stehen, kann die Drehzahl der Walzen unterschiedlich ausgelegt sein oder es kann die gleiche Drehzahl realisiert werden. Vorzugsweise werden die beiden Walzen von einem Elektromotor angetrieben, der mittels einer geeigneten Kraftübertragung die Leistung an die Walzen weitergibt. Die Kraftübertragung kann über Zahnräder vorgesehen sein, wodurch verschiedenste Übersetzungsverhältnisse möglich sind. Die Durchmesser der Walzen können gleich oder verschieden zu einander sein. Die Walzen können vorzugsweise auf Antriebswellen montiert sein. Dadurch sind die Walzen austauschbar und können nach Bedarf durch andere Walzen mit unterschiedlicher Mahloberfläche ersetzt werden.
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Falls die Walzen auf Antriebswellen bzw. die Brechleiste auf einem Trägerelement angeordnet sind, können die entsprechenden Elemente aus unterschiedlichen Materialen hergestellt sein. Vorzugsweise sind die Walzen und der Brechkörper aus Materialien hergestellt, die eine hohe Festigkeit aufweisen. Wohingegen die Antriebswellen und das Trägerelement vorzugsweise aus einem Material hergestellt sind, das einen niedrigen Wärmeübertragungskoeffizient aufweist. Dadurch kann eine thermische Entkoppelung der Walzen bzw. Brechleiste zu dem Gehäuse erreicht werden.
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Eine Temperaturerhöhung der Walzen bzw. Brechleiste aufgrund des Mahlens wird nicht an das Gehäuse übertragen. Diese thermische Entkoppelung kann durch einen Isolierkörper realisiert sein. Solch ein Isolierkörper liegt zwischen der Brechleiste und dem Gehäuse und/oder zwischen den Walzen und dem Gehäuse. Für den Fall, dass die Brechleiste einstückig ausgebildet ist, kann der Isolierkörper vorzugsweise eine isolierende Buchse sein. Diese Buchse kann zwischen einem Element der Mahlvorrichtung (Brechleiste, Mahlwalzen) und dem Gehäuse angeordnet sein, um deren Lagerstellen thermisch voneinander zu trennen. Eine Isolierbuchse, die die Lagerabschnitte der Brechleiste umgibt, entkoppelt die Lagerabschnitte der Brechleiste thermisch von den Lagerabschnitten des Gehäuses.
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Die thermische Entkoppelung der Walzen von dem Gehäuse kann durch den Aufbau ihrer Lagerelemente gegeben sein. Sind die Walzen zum Beispiel durch Kugellager oder Walzenlager drehbar gelagert, können deren Lagerkugeln oder Lagerwalzen aus einem isolierenden Material hergestellt sein. Die vorangehend beschriebene Möglichkeit des Einsatzes von Isolierbuchsen kann auch hinsichtlich der Walzen angewendet werden. In diesem Fall können die Lagerelemente auch gänzlich aus Metall bestehen.
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Eine weitere Möglichkeit zur thermischen Entkoppelung kann sein, dass das Trägerelement der Brechleiste bzw. die Antriebswellen der Mahlwalzen selbst aus einem isolierenden Material hergestellt sind. Der Isolierkörper kann als Isolierbuchse, als isolierendes Lager oder als isolierende Wellen bzw. Trägerelement ausgebildet sein.
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Die vorangehend beschriebenen Möglichkeiten zur thermischen Entkoppelung führen dazu, dass ein unerwünschter Schmelz-Effekt hinsichtlich des Auslasstrichters bzw. des Gehäuses nicht auftritt. Die Effizienz des Mahlwerks ist daher weiter erhöht.
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Vorteilhaft können die Walzenquerschnitte in die Gehäusewandung eintauchen, wobei die Gehäusewandung dann entsprechend ausgenommen ist. Dies wiederum ermöglicht eine weitere Verkleinerung der Außenabmessungen der Mahlvorrichtung. Da erfindungsgemäß zwischen den Mahlwalzen und den Gehäusewänden kein Mahlen ausgeführt wird, ist eine Reduzierung der Gehäusewanddicke in diesem Bereich nicht relevant.
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Um das Ansprechverhalten der Mahlvorrichtung und somit der Trockeneisstrahlvorrichtung weiter zu verbessern, kann vorteilhaft eine oder mehrere Ablenkvorrichtung im Zulauf vor den Walzen angeordnet sein. Um zugeführtes Trockeneis im Wesentlichen zur Mitte des rechteckigen Gehäusequerschnitts zu leiten, können Ablenkflächen aus Metall oder Kunststoff an den Gehäuseseiten anbracht werden. Vorzugsweise erstrecken sich die Ablenkflächen parallel zu den Walzenachsen bzw. der Längsachse der Brechleiste. Vorteilhaft können auch Ablenkvorrichtungen vorgesehen sein, die zu der Mahlvorrichtung zugeführtes Trockeneis in der axialen Richtung der Walzen ablenken.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die Vorteile der Erfindung werden aus den angefügten Zeichnungen ersichtlich werden, in denen:
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1 eine Schnittansicht ist, die eine Mahlvorrichtung einer Trockeneisstrahlvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 eine Schnittansicht ist, die eine Mahlvorrichtung einer Trockeneisstrahlvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
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3a bis 3c verschiedene Querschnitte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsform
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In 1 ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Mahlvorrichtung (1) einer Trockeneisstrahlvorrichtung. In dieser Ausführungsform hat die Mahlvorrichtung zwei Mahlwalzen 20, 30 mit gleichem Durchmesser. Die beiden Mahlwalzen bestehen aus je einem Walzenmantel mit entsprechender Mahloberfläche, einer Antriebswelle und einem Eingriffselement, das den Mantel und die Welle gegen ein gegenseitiges Verdrehen sichert. In 1 dreht sich die linke Walze im Uhrzeigersinn und die rechte Walze entgegen dem Uhrzeigersinn. Die beiden Walzen drehen sich im Bereich der Trockeneiszuführung auf die Brechleiste zu.
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Zwischen den beiden Mahlwalzen 20, 30 liegt die Brechleiste 10. Die Brechleiste 10 hat in dieser Ausführungsform einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt. Ein Teilquerschnitt der Brechleiste in dem Bereich, der der Trockeneiszuführung zugewandt ist, läuft spitz zu. Diese Querschnittsform ist hinsichtlich der Trockeneiszuführung vorteilhaft.
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Die Mahlvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform weist zwei Brechspalte auf. Ein erster Brechspalt befindet sich zwischen der Mahlwalze 20 und der Brechleiste 10 und ein zweiter Brechspalt befindet sich zwischen der Mahlwalze 30 und der Brechleiste 10. Die Brechleiste ist im Wesentlichen mittig in einem Gehäuse 40 angeordnet. Unterhalb der Brechleiste bzw. unterhalb der beiden Brechspalte bindet sich ein asymmetrisch geformter Auslasstrichter 80, der die zermahlenen Trockeneispartikel zu der Auslassöffnung 90 hin führen soll. Die Auslassöffnung 90 befindet sich im Wesentlichen direkt unter der Brechleiste, wodurch die Trockeneispartikel direkt durch die Auslassöffnung 90 fallen können, ohne an den Flächen des Auslasstrichters 80 aufgrund der Adhäsion anzuhaften.
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Die Wand des Gehäuses 40, die in 1 auf der linken Seite zu sehen ist, ist auf Höhe der ersten Walze 20 in ihrer Dicke reduziert, um teilweise die Walze 20 aufzunehmen. Dadurch wird die Gehäuseabmessung verkleinert und eine kompakte Mahlvorrichtung erreicht.
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Im Trockeneiszulauf zu den Mahlwalzen befinden sich in der Ausführungsform zwei unterschiedliche Ablenkeinrichtungen 50, 60. Die beiden Ablenkeinrichtungen 50, 60 sind Winkelbleche, die über Schrauben mit dem Gehäuse 40 fest verbunden sind. Die Ablenkeinrichtungen 50, 60 sind so angeordnet, dass ihre Längsachen parallel zur Längsachse der Brechleiste sind. Die Ablenkeinrichtungen 50, 60 leiten zugeführtes Trockeneis zur Mitte der Mahlvorrichtung 1 hin. Somit muss das zugeführte Trockeneis lediglich über eine kurze Distanz mittels der Mahlwalzen zu dem Brechspalt hin befördert werden. Da in dieser Ausführungsform die Walze 20 teilweise in der Gehäusewand untergebracht ist, ist die entsprechende Ablenkeinrichtung 50 kleiner als die gegenüberliegende Ablenkeinrichtung 60.
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Ferner ist in 1 ein Elektromotor 70 zu sehen, der über ein Räderwerk (nicht gezeigt) die beiden Walzen 20, 30 antreibt.
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2 zeigt die Grundanordnung einer Mahlvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Darin sind zwei gegenläufig drehende Mahlwalzen 20, 30 zu sehen. Die Mahlwalze 20 umfasst eine Antriebswelle 23, die eine Eingriffsnut an ihrer Außenumfangsfläche aufweist. Über dieser Antriebswelle 23 ist ein Walzenmantel 22 angeordnet, der eine zylindrische Form aufweist und eine Eingriffsnut. an seiner Innenumfangsfläche hat. Ein Passstück ist zwischen beiden Eingriffsnuten angeordnet, um die Drehung der Antriebswelle an den Walzenmantel zu übertragen. Durch diese Anordnung ist es möglich, einen Walzenmantel mit einer gewünschten Oberflächenstruktur einzusetzen. Analog ist die Walze 30 mit einer Antriebswelle 33, einem Walzenmantel 32 und einem Passstück 34 aufgebaut. In dieser Ausführungsform ist eine höhenverstellbare Brechleiste 100 vorgesehen. Diese Brechleiste 100 weist einen Querschnitt auf, der an seiner oberen Seite spitz zuläuft. Die Mahlflächen 11 der Brechleiste 100 sind konvex gebogen. Ihr Radius ist größer als der Radius der Mahlwalzen 20, 30. Wird die Brechleiste 100 nach unten verschoben, verkleinern sich die beiden Brechspaltbreiten zwischen den Mahlflächen 11 der Brechleiste 100 und den Mahlflächen 21, 31 der Walzen 20, 30. Die Trockeneispartikel werden kleiner. Wird die Brechleiste 100 hingegen nach oben verschoben, vergrößern sich die beiden Brechspaltbreiten zwischen den Mahlflächen 11 der Brechleiste 100 und den Mahlflächen 21, 31 der Walzen 20, 30. Die Trockeneispartikel werden größer.
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Die 3a bis 3c zeigen weitere Querschnitte der Brechleiste gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Querschnitte weisen jeweils einen Brechkörper 101, 102, 103 und ein Trägerelement 201, 202, 203 auf. Das Trägerelement ist jeweils von einem Brechkörper umgeben. Der Brechkörper hat ein Durchgangsloch in der Längsrichtung der Brechleiste, dessen Querschnittsform der Querschnittsform des Trägerelements entspricht. In 3a ist diese Querschnittsform rechteckig, in 3b tropfenförmig und in 3a dreieckig. Dadurch sind die beiden Elemente verdrehungssicher miteinander in Eingriff. In 3a hat ein unterer Teilquerschnitt des Brechkörpers bzw. der Brechleiste eine nach unten hin konisch zulaufende äußere Form. „Oben” beziehen sich in diesem Zusammenhang auf die Seite der Brechleiste, die der Trockeneiszuführung zugewandt ist, und „unten” bezieht sich auf die Seite der Brechleiste, die dem Trockeneisauslass zugewandt ist. Der obere Teilquerschnitt des Brechkörpers bzw. der Brechleiste läuft spitz zu.
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Die Aussenkontur des Brechleistenquerschnitts in 3b zeigt einen unteren Teil, der mit dem in 3a vergleichbar ist. Der obere Querschnittsteil hingegen ist rund ausgebildet. In 3c ist ein unterer Teilquerschnitt zu sehen, der konvex nach innen gebogen ist. Ein oberer Teilquerschnitt läuft asymmetrisch zu einer linken Seite hin zu. Die Formen des oberen Teilquerschnitts gemäß 3a bis 3c sind vorteilhaft hinsichtlich der Zuleitung des zugeführten Trockeneises zu den Brechspalten. Ein Teilquerschnitt, der sich nach unten hin verjüngt, bietet die Möglichkeit einer Einstellbarkeit der Brechspaltbreiten in Verbindung mit einer Höheneinstellanordnung der Brechleiste.
