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Die Erfindung bezieht sich auf eine Scheibenmühle im Labormaßstab mit einem Mahlgehäuse, einem Mahlwerk aus feststehender und antreibbarer Mahlscheibe, mit einer Mahlwelle und mit einem Schlitten zur axialen Verstellung der Mahlwelle.
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Bei am Markt befindlichen Labor-Scheibenmühlen dieser Art gibt es zwischen Antriebsmotor der Mühle und dem Mahlgehäuse einen Bereich, durch den die Mahlwelle hindurchfährt und der durch eine Haube abgedeckt ist. Die Mahlspaltverstellung erfolgt durch Verschiebung der Mahlwelle, was zur Folge hat, dass die Mahlwelle durch die Abdeckhaube nicht lückenlos gegen eindringenden Staub geschützt ist. Wegen der Verschiebbarkeit der Mahlwelle ist diese in einem Nadellager gelagert, das ein Verschiebe-Wälzlager darstellt. Staub, der bis zur Oberfläche der Mahlwelle gelangt, könnte durch die Verschiebung der Mahlwelle in den Laufspalt des Nadellagers geraten und dieses zerstören. Zum Schutze des Nadellagers hat man deshalb bei gebauten Geräten Wellendichtungen vorgesehen, die das Nadellager einrahmen. Wenn Staub auf die Oberfläche der Mahlwelle gelangt, kann dieser bei der Verschiebung der Mahlwelle in den Dichtspalt zwischen Wellendichtung und Wellenoberfläche gelangen und dort zu Abrieb führen. Die Funktionsfähigkeit der Wellendichtung wird dadurch beeinträchtigt.
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Aus
FR 1135677 ist eine Abdichtvorrichtung für die Lager einer Zylindermühle bekannt, bei der ein Wälzlager der Mahlwelle gegen eindringenden Staub durch drei hintereinander geschaltete Dichtungen geschützt wird, nämlich einen äußeren Filzring, eine mittlere Dichtgarnitur und eine innere Labyrinthdichtung. Das Welzlager ist also nicht unmittelbar von zwei Wellendichtungen umgeben.
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Mit
US 3,170,649 ist eine Scheibenmühle mit gegenläufigen Scheiben bekannt, bei der eine Hohlwelle die nur drehbare Mahlscheibe antreibt, während eine innerhalb der Hohlwelle laufende Welle sowohl axial verschieblich als auch drehbar gelagert ist. Hierzu gibt es unter anderem in der Nähe des Mahlraums ein Antifriktionslager, das durch eine Labyrinthdichtung gegen eindringenden Staub geschützt werden soll. Labyrinthdichtungen sind aber nicht absolut staubundurchlässig, so dass sich auf der Oberfläche der Labyrinthdichtung Staub absetzen wird, der bei axialer Verschiebung der Mahlscheibenwelle in dem Bereich des Lagerspaltes des Friktionslagers gerät und dort Schaden anrichten kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager, das die Mahlwelle einer Scheibenmühle drehbar und längsverschieblich lagert, gegen eindringenden Staub zu schützen.
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Gemäß Erfindung wird eine Lücke zwischen einem Mahlgehäuse-Lagerteil und der Halterung der antreibbaren Mahlscheibe durch eine Labyrinthdichtung zum Schutz einer ersten Radialwellendichtung und durch eine Schiebehülse mit O-Ring zum Schutz einer zweiten Radialwellendichtung abgedeckt und dadurch geschlossen. Die Wellendichtung, die nach wie vor das Verschiebewälzlager schützt, wird dadurch entlastet und langlebiger gemacht.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Labyrinthdichtung durch Druckluft beaufschlagt, so dass der durch den Labyrinthspalt austretende Luftstrom jeglichen Staub daran hindert, in das Mahlgehäuse einzudringen und sich auf die Mahlwelle zu legen. Die Gefahr der Verschleppung von Staub in den Dichtspalt der angrenzenden Wellendichtung wird dadurch gänzlich vermieden.
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Vorteilhaft ist die Schiebehülse auch zur Festlegung eines Laufringes eines Schulterwälzlagers dienlich, das im Zusammenhang mit der Verschiebung der Mahlwelle bei der Einstellung der Mahlspaltweite im Zusammenhang steht.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den angehängten Ansprüchen und der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigt:
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1 eine Scheibenmühle von der rechten Seite aus gesehen, bei abgenommener Schutzhaube,
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2 die Scheibenmühle gesehen von der linken Seite bei im Vordergrund weggelassenen Teilen,
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3 eine Schnittansicht von hinten auf die Scheibenmühle,
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4 einen Schnitt entlang der Mahlwelle der Scheibenmühle,
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5 eine Schnittansicht eines Stellantriebs zur Spaltweiten-Einstellung,
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6 eine perspektivische Ansicht eines Schlittens und eines Wegmessers, sowie
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7 eine perspektivische Totalansicht.
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Die hauptsächlichsten Teile einer Scheibenmühle sind ein Mahlgehäuse 1, ein Mahlwerk 2, ein motorischer Antrieb 3, ein Schlitten 4 und ein Maschinengestell 5. Das Mahlgehäuse 1 ist an dem Maschinengestell 5 angeflanscht und dieses haltert den Schlitten 4, der den motorischen Antrieb 3 trägt. Der Schlitten 4 ist mittels eines Stellantriebes 6 in 1 und 2 nach rechts/links verstellbar, und zwar von Hand (5) oder motorisch (7). Der Stellweg wird mit einem Wegmesser 7 gemessen. Das Mahlgehäuse 1 weist eine Tür 8 mit einem daran geflanschten Mahlgut-Einfülltrichter 9 auf. Unterhalb des Mahlwerkes 2 befindet sich ein Mahlgut-Auffangbehälter 10.
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Das Mahlwerk 2 (4) beherbergt einen scheibenförmigen Mahlraum 20, der von zwei Mahlscheiben 21, 22 begrenzt wird. Die Mahlscheiben 21, 22 tragen radial gerichtete keilförmige Zähne 23, zwischen denen das Mahlgut zerrieben wird, um durch den radial zunehmend enger werdenden Mahlspalt 24 in den Auffangbehälter 10 zu fallen.
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Der Antrieb 3 weist einen Getriebemotor 11 auf, der über eine Welle 12 und eine Kuppelung 13 eine Mahlwelle 30 (4) relativ langsam antreibt, welche die rotierbare Mahlscheibe 22 im Mahlabstand zu der gehäusefesten Mahlscheibe 21 antreibt. Bei dem Mahlvorgang entsteht unvermeidlich Staub, der teilweise das Mahlgehäuse verlassen kann und zusammen mit sonstigem Umweltstaub bis zur Mahlwelle 30 gelangen könnte, die gelegentlich axial verstellt wird, so dass auf der Wellenoberfläche befindlicher Staub auf Dichtflächen gezogen werden kann, die durch den Staub beschädigt werden, wodurch die Dichtung leidet. Es sind deshalb Schutzeinrichtungen für zwei Radialwellendichtungen 31, 32 vor und hinter einem als Nadellager 33 ausgebildeten Verschiebe-Wälzlager der Mahlwelle 30 vorgesehen. Die Schutzeinrichtungen bestehen aus einer Labyrinthdichtung 34 zum Schutz der Radialwellendichtung 31 und aus einer Schiebehülse 35 mit O-Ring 36 zum Schutz der Radialwellendichtung 32.
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Die Mahlwelle 30 wird, außer vom Nadellager 33, noch durch ein als doppelreihiges Schulter-Kugellager 37 ausgebildetes Schulter-Wälzlager oder -Rollenlager gestützt, das in einem Lagerbock 38 sitzt, der von dem Schlitten 4 getragen wird. Das Kugellager 37 weist einen Schulter-Außenring 37a auf, der zwischen einer Schulter des Lagerbockes 38 und einem Achsvorsprung der Schiebehülse 35 eingespannt ist, während der Schulter-Innenring 37b über ein Distanzstück mittels einer Wellenmutter 39 eingespannt ist. Lager 37, Lagerbock 38 und Mahlwelle 30 bilden so eine feste Verschiebeeinheit ohne Lagerspiel, was bei der Verstellung des Mahlspaltes 24 eine wichtige Rolle spielt.
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Die Labyrinthdichtung 34 ist zwischen einer Halterung 25 der drehbaren Mahlscheibe 22 und einem Teil 26 des Mahlgehäuses angebracht und enthält eine feststehende Hälfte 34a und eine bewegliche Hälfte 34b. Das Labyrinth kann über einen Kanal 27 mit Druckluft beaufschlagt werden, um Staub von der Oberfläche der Mahlwelle 30 zwischen der Halterung 25 und dem Mahlgehäuse-Lagerteil 26 abzuhalten.
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Der Schlitten 4 (6) enthält eine Verstellspindel 40 und eine Schlittenführung 44, mittels derer ein Schlittenoberteil 41 gegenüber einem Schlittenunterteil 42 parallel zur Längserstreckung der Mahlwelle 30 verschoben werden kann. Ein Schlittenaufsatz 43 fungiert als Träger des Getriebemotors 11.
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Die angetriebene Mahlscheibe 22 (4) ist fest mit der Halterung 25 verbunden und diese ist wiederum drehfest und winkelfest mit der Mahlwelle 30 verbunden. Die Mahlwelle 30 kann sich gegenüber dem Lagerbock 38 drehen, jedoch gibt es in Relation zu den Genauigkeitserfordernissen bei der Einstellung der Mahlspaltweite praktisch kein axiales Spiel gegenüber dem Lagerbock 38 wegen der Einspannung des doppelreihigen Wälz- oder Rollenlagers 37 mit ihrer Schulter zur Stützung der Wälzkörper oder Rollen. Ein solches eingespanntes doppelreihiges Wälz- oder Rollenlager hat nur ein minimales Achsialspiel. Der Lagerbock 38 ist am beweglichen Schlittenteil 41 festgeschraubt (6) und macht die Bewegungen des Schlittens mit. Man kann deshalb von einer Verschiebeeinheit aus Mahlscheibe 22, Halterung 25, Mahlwelle 30, Lagerbock 38 und Schlittenoberteil 41 sprechen.
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Das Maschinengestell 5 weist einen Hauptwinkelträger aus einer Grundplatte 50 und einer Flanschplatte 51 sowie einen Nebenwinkelträger 53 auf, die über eine Zwischenplatte 54 fest miteinander verbunden sind. An der Unterseite weist das Maschinengestell 5 verstellbare Füße 55 auf. Der Getriebemotor 11 und der Schlitten 4 sind in dem Raum zwischen der Grundplatte 50 und der Flanschplatte 51 angeordnet, der normalerweise durch eine Schutzhaube (nicht dargestellt) abgedeckt ist.
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Für den Betrieb der Scheibenmühle ist die Parallelität der Mahlscheiben 21, 22 zueinander äußerst bedeutsam. Zur Einstellung der Parallelität der Mahlscheiben 21, 22 werden diese bei fluchtender Ausrichtung der Scheibenachsen zueinander durch eine Montagevorrichtung (nicht gezeichnet) aufeinander gepresst, während sich der Schlitten 4 noch frei zu der Grundplatte 50 bewegen kann. Der Schlitten 4 weist vier Befestigungsstellen auf, deren Raumlage relativ zur Trennebene zwischen den Mahlscheiben 21, 22 genau eingehalten werden muss und die die Befestigung an der Grundplatte 50 mit genau senkrechter Ausrichtung der Mahlwelle 30 auf der Trennebene zwischen den Mahlscheiben 21, 22 ermöglichen. Die Befestigungsstellen sind als Nivelliereinrichtungen 45, z. B. Nivellierschrauben ausgebildet, durch welche die genau räumliche Ausrichtung des Mahlwerks 2 zu dem Schlitten 4 festgehalten wird.
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Die Einstellung der Weite des Mahlspalts 24 zwischen den Mahlscheiben 21, 22 erfolgt durch Verstellung des Schlittens 4. Hierzu gibt es den Stellantrieb 6 (5), der einen Drehknopf 60 an der Bedienseite des Gerätes aufweist, die zur Seite des Mahlgehäuses 1 liegt. Eine am Drehknopf 60 angebrachte Stellwelle 61 durchdringt die Flanschplatte 51 und haltert ein Zahnriemenrad 62 zum Antrieb eines Zahnriemens 63, der seinerseits ein weiteres Zahnriemenrad 64 antreiben kann. Das Zahnriemenrad 64 treibt die Verstellspindel 40 des Schlittens 4 über eine Rutschkupplung 65 an. Durch Drehen am Drehknopf 60 kann somit der verfahrbare Schlittenteil 41 zusammen mit dem Lagerbock 38, der Mahlwelle 30 und der angetriebenen Mahlscheibe 22 als Verschiebeeinheit in Richtung auf die feststehende Mahlscheibe 21 und von dieser weg feinfühlig und praktisch ohne Totgang angetrieben werden. Durch die Rutschkupplung 65 erfolgt die Spaltweiteneinstellung mit konstanter Kraft. Der Drehknopf 60 ermöglicht die Einstellung des Mahlspaltes auf „Null”, d. h. der minimalen Spaltweite von etwa 0,1 mm.
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7 zeigt eine Ausführungsform des Geräts, bei der der Stellantrieb 6 einen Stellmotor 66 und eine Klauenkupplung 67 aufweist, die an der Stellwelle 61 angreifen. Der Stellmotor 66 ist mit einem Winkelstück 68 an der Grundplatte 50 befestigt. Die Ansteuerung des Stellmotors erfolgt über das Bedienfeld des Geräts.
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Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform des Stellantriebes 6 ist auch eine Einstellung des Mahlspaltes 24 per Hand über den Drehknopf 60 möglich. Es versteht sich, dass die Handeinstellung auch fortgelassen werden kann.
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Die Mahlscheiben 21, 22 dürfen im Betrieb nicht aufeinander laufen. Deshalb gibt es einen einstellbaren Anschlag 46 (6) am Schlitten 4, der den Mahlspalt 24 auf einen minimalen Wert begrenzt. Ein weiterer einstellbarer Anschlag 47 befindet sich am hinteren Ende des Geräts. Wegen der Rutschkupplung 65 ist die Kraft, mit der der obere Schlittenteil 41 gegen den Anschlag 46 oder 47 fährt, begrenzt. Durch diese Maßnahme kann keine übermäßige Stellkraft in das Gerät eingeleitet werden, wodurch die Erzeugung von zusätzlichem Spiel wegen übermäßiger Krafteinleitung vermieden wird.
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Wie erörtert, wird die bewegliche Mahlscheibe 22, die Halterung 25, die Mahlwelle 30, der Lagerbock 38 und der verfahrbare Schlittenteil 41 als Einheit ohne Totgang verschoben. Der Wegmesser 7, am Schlitten 4 angebracht, ermöglicht deshalb die Messung der Spaltweite 24 zwischen den Mahlscheiben 21, 22. Der Wegmesser 7 weist einen beweglichen Messteil, der mit dem verfahrbaren Schlittenteil 41 verbunden ist, und einen stationären Messteil auf, der mit dem festlegbaren Schlittenteil 42 verbunden ist, und ist vorzugsweise als berührungslos arbeitender Spaltweitensensor ausgebildet. An der Bedienseite des Geräts befindet sich ein Display, das die Spaltweite digital anzeigt.
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Der Betrieb der Labor-Scheibenmühle ist wie folgt: Das Mahlgut wird durch den verschließbaren Trichter 9 in das Zentrum der stehenden Mahlscheibe 21 eingefüllt und tritt nach seiner Zerkleinerung durch Druck und Scherbeanspruchung aus dem Mahlspalt 24 aus. Es können weiche bis harte Materialproben (Härtegrad bis zu 8 Mohs) aus den Bereichen Bergbau und Hüttenwesen, Steine und Erden, Glasindustrie, Bodenforschung und andere satzweise oder kontinuierlich fein gemahlen werden. Die Aufgabegröße beträgt maximal 20 mm Kantenlänge. Die erreichbare Endfeinheit wird durch die Weite des Mahlspaltes 24 bestimmt und liegt je nach eingestellter Spaltweite bei ungefähr 5 mm und ungefähr 0,1 mm. Der Materialdurchsatz der Scheibenmühle liegt zwischen 20 und 150 kg/h, je nach der Einstellung des Mahlspaltes sowie dem Schüttgewicht und dem Zerkleinerungsverhalten der Probe. Der Mahlraum ist nach außen hin staubdicht abgeschlossen, um den Austritt von Staub zu verhindern. Zusätzlich kann eine Staubabsaugvorrichtung angeschlossen werden. Zur Reinigung wird das Gehäuse aufgeklappt, der Mahlraum 20 ist dann frei zugänglich.
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Mit der Erfindung wird eine Labor-Scheibenmühle mit verbesserter Mahlwellenabdichtung geschaffen. Die zwischen antreibbarer Mahlscheibe 22 und Mahlgehäuse-Lagerteil 26 bestehende Lücke, durch die Staub zu der das Nadellager 33 schützenden Wellendichtung 31 gelangen könnte, wird durch die Labyrinthdichtung 34 überbrückt. Die andere Lücke jenseits des Nadellagers 33 wird durch eine Schiebehülse 35 geschlossen. Staub wird dadurch daran gehindert, zur Oberfläche des Mahlwelle vorzudringen und durch deren axiale Verschiebung bei der Einstellung des Mahlspaltes in den Dichtspalt der Wellendichtung 31, 32 zu gelangen, die zum Schutz des Nadellagers 33 vorgesehen sind, das die Mahlwelle 30 drehbar und längsverschieblich lagert.
