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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsmühle, insbesondere die Umrüstung einer Zerkleinerungsmühle einer bestimmten Kategorie zu einer Zerkleinerungsmühle einer anderen Kategorie.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine Zerkleinerungsmühle, die beispielsweise der Kategorie Schlagmühle angehört, arbeitet aufgrund der Schläge von umlaufenden, im Querschnitt dreieckförmigen Schlagleisten und der Scherung zwischen den Schlagleisten und einem feststehenden Ringsieb. Die Schlagleisten sind an einem Rotor angeordnet, der an der Antriebswelle eines Elektromotors befestigt ist. In einem auf dem äußeren Umfang des Ringsiebes angeordneten ringförmigen Auffangbehälter wird das zerkleinerte Mahlgut aufgefangen.
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Aus der
EP 0 727 254 A1 ist eine Zerkleinerungsmühle bekannt, wobei ein Auffangbehälter mit dem an seinem inneren Umfang angeordneten Ringsieb verbunden und als über den Rotor stülpbare Wechselkassette ausgebildet ist. Nach Abschluss der Zerkleinerungsarbeit kann die Wechselkassette entnommen und an anderer Stelle geöffnet, geleert und gereinigt werden. Der Rotor kann ebenfalls entnommen werden, indem er von der Motorwelle abgezogen wird.
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Mit der bekannten Zerkleinerungsmühle ist der Nachteil verbunden, dass eine Umrüstung auf eine Zerkleinerungsmühle einer anderen Kategorie, beispielsweise Schneidmühle oder Mixermühle, nicht vorgesehen ist.
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Allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zerkleinerungsmühle bezüglich ihrer Einsatzmöglichkeiten flexibler zu machen.
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Diese Aufgabe wird in höchst überraschend einfacher Weise durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Merkmale der Weiterbildungen können, soweit technisch sinnvoll, miteinander kombiniert werden.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsmühle, die ein universelles Grundgerät mit einem Rotationsantrieb und ein mit dem Rotationsantrieb lösbar gekoppeltes Mahlwerk umfassen kann. Das Mahlwerk kann ein zur Aufnahme eines Mahlguts, zur Zerkleinerung des Mahlguts, und zur Bereitstellung eines zerkleinerten Mahlguts ausgebildeter Mühleneinsatz sein. Das Mahlwerk kann einen Mahlraum aufweisen, in welchen das Mahlgut aufgenommen wird.
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Im vorliegenden Dokument werden die Begriffe „Mahlwerk” und „Mühleneinsatz” synonym verwendet.
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Erfindungsgemäß kann eine Gruppe alternativer Mahlwerke bereitgestellt werden. Ein Mahlwerk der Gruppe kann sich von einem anderen Mahlwerk der Gruppe dadurch unterscheiden, dass je ein Mahlwerk der Gruppe ausgebildet ist zur Zerkleinerung des Mahlguts mittels Schlagen, oder alternativ mittels Schneiden, oder alternativ mittels Mixen. Jedes Mahlwerk der Gruppe arbeitet also nach einem anderen Zerkleinerungsprinzip als die anderen Mahlwerke der Gruppe.
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Das in der Zerkleinerungsmühle eingesetzte Mahlwerk ist aus der Gruppe alternativer Mahlwerke ausgewählt.
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In Abhängigkeit von dem ausgewählten und somit eingesetzten Mahlwerk kann die Zerkleinerungsmühle (i) eine Prallmühle oder Schlagmühle, (ii) eine Schneidmühle oder (iii) eine Mixermühle sein.
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Jedes Mahlwerk aus der vorliegenden Gruppe kann eine Mehrzahl von Komponenten aufweisen, die mittels lösbaren Verbindungen miteinander verbunden sind. Darauf basierend kann ermöglicht werden, dass das ausgewählte Mahlwerk durch ein alternatives Mahlwerk sehr leicht ausgetauscht wird, und zwar von Hand, vorzugsweise ausschließlich von Hand, insbesondere ohne eine Verwendung eines Werkzeugs.
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Vorteilhafter Weise ist es auf diese Weise möglich, einfach und schnell ein in der Zerkleinerungsmühle eingesetztes Mahlwerk, das beispielsweise ein Schneidmühleneinsatz sein kann, durch einen Mixermühleneinsatz oder Prallmühleneinsatz auszutauschen, so dass die Zerkleinerungsmühle zu einer Mixermühle oder Prallmühle wird.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Mahlwerksatz für eine Zerkleinerungsmühle, insbesondere in der Bauform einer Rotorschnellmühle, der eine Gruppe alternativer Mahlwerke umfassen kann. Die Gruppe kann mindestens zwei, vorzugsweise drei, alternative Mahlwerke umfassen.
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Jedes Mahlwerk aus der Gruppe kann ein zur Aufnahme eines Mahlguts, zur Zerkleinerung des Mahlguts, und zur Bereitstellung eines zerkleinerten Mahlguts ausgebildeter Mühleneinsatz der Zerkleinerungsmühle sein.
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Die Mahlwerke können sich dadurch voneinander unterscheiden, dass je ein Mahlwerk der Gruppe zur Zerkleinerung eines Mahlguts mittels Schlagen, oder alternativ mittels Schneiden, oder alternativ mittels Mixen ausgebildet ist.
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Jedes Mahlwerk kann eine Mehrzahl von Komponenten aufweisen, die mittels lösbaren Verbindungen miteinander verbunden sind, so dass ein in der Zerkleinerungsmühle eingesetztes Mahlwerk durch ein alternatives Mahlwerk ausschließlich von Hand austauschbar ist, ohne eine Verwendung eines Werkzeugs.
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Die Komponenten eines Mahlwerks sind vorzugsweise einfach aufeinander aufgesetzt, beispielsweise ein Deckel auf einem Auffanggefäß, ein Ringsieb und ein Rotor auf einer Labyrinthscheibe.
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Vorzugsweise kann eine Verbindung zwischen den Komponenten eines Mahlwerks
- – eine lösbare reibschlüssige Verbindung, oder
- – eine lösbare formschlüssige Verbindung und vorzugsweise keine Schraubverbindung, und/oder
- – eine Steckverbindung, Schnappverbindung, Passfederverbindung, Nut-Feder-Verbindung, Schwalbenschwanzverbindung, Klettverbindung, oder ein Bajonettverschluss
sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Rotationsantrieb einen Elektromotor mit einer Antriebswelle umfassen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Grundgerät
- – ein Gerätegehäuse zur Aufnahme des Rotationsantriebs, und
- – eine Halteeinrichtung am oberen Ende des Gerätegehäuses
umfassen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann jedes Mahlwerk der Gruppe mindestens eine der folgenden Komponenten umfassen:
- – eine auf der Halteeinrichtung anordenbare Labyrinthscheibe,
- – ein Ringsieb, das auf der Labyrinthscheibe sitzt,
- – ein ringförmiges Auffanggefäß, das das Ringsieb umgibt,
- – einen Gefäßdeckel über dem Auffanggefäß.
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Gemäß einer ausgewählten Variante kann die Zerkleinerungsmühle als eine Prallmühle oder Schlagmühle ausgebildet sein. In diesem Fall kann das ausgewählte Mahlwerk mindestens eine der folgenden Komponenten umfassen:
- – einen mit dem Rotationsantrieb drehbar gekoppelten und mit dem Ringsieb koaxialen Rotor, im Inneren des Ringsiebs drehbar angeordnet, der für eine Zwischenwirkung mit dem Ringsieb Schlagzähne zum Zerkleinern des Mahlguts aufweist,
- – einen Einfülltrichter zum axialen Eingeben des Mahlguts in einen Bereich des Rotors.
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Gemäß einer ausgewählten Variante kann die Zerkleinerungsmühle als eine Schneidmühle ausgebildet sein. In diesem Fall kann das ausgewählte Mahlwerk mindestens eine der folgenden Komponenten umfassen:
- – einen mit dem Rotationsantrieb drehbar gekoppelten und mit dem Ringsieb koaxialen Rotor, im Inneren des Ringsiebs drehbar angeordnet, der mindestens ein Schneidmesser zum Zerkleinern des Mahlguts aufweist,
- – einen Einfülltrichter zum radialen oder axialen Eingeben des Mahlguts in einen Bereich des Rotors.
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Gemäß einer ausgewählten Variante kann die Zerkleinerungsmühle als eine Mixermühle ausgebildet sein. In diesem Fall kann das ausgewählte Mahlwerk mindestens eine der folgenden Komponenten umfasst:
- – einen Mahlraum, in welchen Mahlgut eingeführt werden kann,
- – einen Gefäßdeckel über dem Mahlraum,
- – einen mit dem Rotationsantrieb drehbar gekoppelten Rotor, der mindestens zwei Schneidmesser zum Zerkleinern und zum Schleudern des Mahlguts gegen die Wände des Mahlraums aufweist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei verweisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder entsprechende Elemente. Die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung einer herkömmlichen Schneidmühle,
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2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsmühle in der Bauart einer Rotorschnellmühle mit Schneidmühleneinsatz,
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3 eine perspektivische Darstellung der Zerkleinerungsmühle aus 2 ohne Deckel und Sicherheitshaube, woraus die räumliche Lage der Mahlteile des Schneidmühleneinsatzes ersichtlich ist,
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4 ein perspektivisches Schaubild der Zerkleinerungsmühle aus 2, aber mit Mixermühleneinsatz,
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5 eine Schnittdarstellung der Zerkleinerungsmühle mit Mixermühleneinsatz gemäß 4,
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6 eine perspektivische Darstellung des Mixermühleneinsatzes,
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7 eine perspektivische Darstellung der Zerkleinerungsmühle aus 2, aber mit Prallmühleneinsatz ohne Deckel und Sicherheitshaube,
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8 eine perspektivische Darstellung eines Stahlrahmens mit Gegenschlagleisten für den Prallmühleneinsatz,
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9 eine perspektivische Darstellung eines Rotors mit Stiften für einen Prallmühleneinsatz,
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10 eine perspektivische Darstellung eines Rotors für den Schneidmühleneinsatz gemäß 2 und 3,
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11 eine perspektivische Schnittdarstellung durch den Rotor aus 10, und
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12 eine perspektivische Darstellung des Siebeinsatzes für den Schneidmühleneinsatz aus 2 und 3.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die Idee, eine Zerkleinerungsmühle außer mit einem Prallmühleneinsatz oder Schlagrotor-/Stiftrotoreinsatz, auch mit einem Schneidmühleneinsatz auszurüsten, entstand dadurch, dass sich einige Mahlproben aus dem Bereich der weichen und mittelharten Proben auf einer Prallmühle nicht, oder nur sehr schlecht zerkleinern lassen. Dazu gehören Kunststoffe von gummiartiger bis harter Konsistenz (Schneidmühleneinsatz) und weiche Lebensmittel wie Fleisch, Obst und stark ölhaltige Stoffe (Mixermühleneinsatz).
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Die Erweiterung geht nach unten zu sehr weichen Lebensmitteln und nach oben zu sehr zähen Stoffen wie Kunststoffe.
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Um zähelastische Stoffe, wie Kunststoffe PA, PE usw. zu Zerkleinern ist der Einsatz einer Schneidmühle 10 sinnvoll. Herkömmliche Schneidmühlen arbeiten nach dem folgenden Prinzip:
Gemäß 1 wird bei einer herkömmlichen Schneidmühle 10a das Mahlgut in den Einfülltrichter 12a eingegeben. Der Eindrückstempel 24a wird angehoben und die Einfüllöffnung 14a wird freigegeben. Das Mahlgut fällt in den Mahlraum und wird von den rotierenden Schneidmessern 18a sofort wieder nach außen geschleudert. Der Eindrückstempel 24 wird nun nach unten bewegt und damit das Mahlgut zu den rotierenden Schneidmessern 18a eines Schneidrotors 16a bewegt bis es mitgenommen wird und an den Gegenmessern 26a zerschnitten wird. Durch Pumpbewegungen des Eindrückstempels 24a und damit erzeugtem Über- und Unterdruck wird das Mahlgut im Mahlraum bewegt und so lange an den Messern zerkleinert, bis es ein Sieb 20a passieren kann und in einem Auffangbehälter 22a gesammelt wird.
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Die 2 und 4 zeigen das universelle Grundgerät 1 für die erfindungsgemäße Zerkleinerungsmühle 10 mit einem universellen Gerätegehäuse 2 und einer Sicherheitshaube 3. Der Antrieb der Mahlwerke erfolgt durch einen Elektromotor (nicht dargestellt) in dem Gerätegehäuse 2 über eine vertikale Antriebswelle 4, d. h. die Rotationsachse der Mahlwerke verläuft vertikal. Wenn die Sicherheitshaube 3 geöffnet ist, kann das ausgewählte Mahlwerk in dasselbe Gerätegehäuse 3 desselben Grundgeräts 1 eingesetzt und entnommen werden. Hierbei wird eine Hohlwelle 46 des jeweils ausgewählten Rotors lösbar an dieselbe Antriebswelle 4 angekoppelt, um den Rotor anzutreiben. Die Kupplungseinrichtung 5 zum Ankoppeln an die Antriebswelle 4 ist demnach bei den verschiedenen Rotoren gleichartig ausgebildet.
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Gemäß 2 wird das Mahlgut koaxial zur Rotorachse aufgegeben und durch die Fliehkraft nach außen in die Messer geschleudert. Durch die hohe Drehzahl des Rotors 16 mit Schneidmessern 18 wird das Mahlgut an den beiden halbkreisförmigen Siebschalen und an den beiden Gegenmessern 26 verwirbelt und so lange an den Messern zerkleinert, bis es das Sieb 20 (12) passieren kann.
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Der Schneidmühleneinsatz (82) bietet Vorteile beim Zerkleinern von Kunststoffen. Durch ihr elastisches Verhalten werden Kunststoffe in Prallmühen ohne eine Versprödung durch den Einsatz von flüssigem Stickstoff nur sehr schwer zerkleinert und schmelzen oft im Ringsieb, sodass dieses unbrauchbar wird.
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Der Schneidmühleneinsatz 82 ist von der äußeren Formgebung ähnlich aufgebaut wie ein Schlagrotoreinsatz. Die 8, 12 oder 24 Schlagleisten des Schlagrotoreinsatzes 84 (7) sind allerdings durch drei Messer ersetzt, die über einen oberen Ring gehalten werden. In den Siebeinsatz des Schneidmühleneinsatzes 82 sind 2 Gegenmesser zu den Rotormessern eingebaut (12).
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Bei diesem Schneidmühleneinsatz 82 rotiert das Rotor 16 mit den Schneidmessern 18 um eine vertikale Achse und das Mahlgut wird axial, zentral aufgegeben und nach außen zu den Messern hin beschleunigt. Bei einer herkömmlichen Schneidmühle (1) wird das Mahlgut hingegen radial aufgegeben und mit einem Stößel in den Mahlraum gedrückt oder über eine Absauganlage in den Mahlraum gesaugt.
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Zu dem Schneidmühleneinsatz (82) gehört eine spezielle Labyrinthscheibe mit Stiften zur Verdrehsicherung des Ringsiebes 20 und eine spezieller Deckel für das Auffanggefäß.
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Der Deckel und die Labyrinthscheibe sind an die Form des Ringsiebes 20 angepasst. Die Sicherheitshaube 3 mit der Verriegelung ist dieselbe wie bei dem Schlagrotoreinsatz 84.
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In der Zerkleinerungsmühle 10 mit einem Mixermühleneinsatz 86 (4, 5, 6) wird das Mahlgut in den Mahlraum eingefüllt und der Mahlraum wird mit dem Deckel 42 verschlossen und mit einer alternativen ringförmigen Sicherheitshaube 3' gesichert. Die ringförmige Sicherheitshaube 3' presst den Deckel 42 auf den Behälter 44.
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In den 4, 5, 6 sind einige Komponenten der Zerkleinerungsmühle 10 mit dem Mixermühleneinsatz 86 erkennbar, wie beispielsweise
- – der Behälterdeckel 42,
- – der durchsichtige Behälter 44, doppelwandig 56 mit Schlauchanschlüssen 60 zur Durchleitung von Kühlwasser, und
- – zwei radial verlaufende Schneidmesser 50.
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Die rotierenden radial verlaufenden Schneidmesser 50 erfordern keine Gegenmesser und beschleunigen das Mahlgut zur Außenwand des Behälters 44, wo das Mahlgut hochsteigt und wieder in die Messer zurückfällt. Dadurch ergibt sich eine gute Durchmischung und effektive Zerkleinerung des Mahlgutes.
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Der Mixermühleneinsatz 86 entspricht in seiner Funktionsweise einer handelsüblichen Küchenmaschine zum Zerkleinern und Mischen weicher und ölhaltiger Lebensmittel. Hier kann die erreichbare Endfeinheit durch eine hohe Drehzahl und Energieeinbringung und einer längeren Verweildauer deutlich kleiner werden. Bei einem solchen Einsatz ist aber eine Kühlung des Mahlgutes dringend erforderlich.
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Da bei dem Mixermühleneinsatz 86 das Mahlgut beobachtet werden muss, weist dieser Einsatz eine spezielle, offene oder durchsichtige Haube auf, mit der das System auf der Zerkleinerungsmühle 10 verspannt wird.
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In der 7, welche die Zerkleinerungsmühle 10 mit einem Prallmühleneinsatz 84 ohne Deckel und Sicherheitshaube zeigt, sind einige Komponenten des Prallmühleneinsatzes 84 erkennbar, wie beispielsweise:
- – Schlagrotor 17,
- – Schlagleisten oder Schlagzähne 19,
- – Ringsieb 21,
- – Auffanggefäß 22.
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Die 8 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Stahlrahmens 61 mit Gegenschlagleisten 62 für den Prallmühleneinsatz 84. Diese Variante wird bei hitzeempfindlichem oder hartem Mahlgut verwendet. Der Stahlrahmen 61 mit einer Mehrzahl (vorliegend acht) fensterartigen Öffnungen 64 sitzt von innen gesehen vor dem Ringsieb 21. Die Stege 62 zwischen den Fenstern bilden die Gegenschlagleisten für die Schlagzähne 19. Die Gegenschlagleisten 62 sitzen zwischen Ringsieb 21 und Schlagrotor 17.
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Die 9 zeigt einen alternativen Schlagrotor 17a mit Stiften 66 für einen alternativen Prallmühleneinsatz 84a mit drei rotierenden Stiftreihen und drei feststehenden Stiftreihen. Durch die engstehenden Stifte 66 in drei Reihen kann auf den Einsatz eines Ringsiebes verzichtet werden. Dadurch können auch ölhaltige Lebensmittel, wie Nüsse, zerkleinert werden, ohne dass sich ein Sieb verstopfen kann.
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Die 10 zeigt den Rotor 16 mit Schneidmessern 18 für den Schneidmühleneinsatz 82, der zusammen mit dem Siebeinsatz 20 (12) verwendet wird. Der Rotor 16 weist drei Schneidmesser 18 mit Freischliff auf.
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Die 11 zeigt einen Schnitt durch den Rotor 16 mit Schneidmessern 18 aus 10 für den Schneidmühleneinsatz 82. Hierin ist erkennbar, dass die Rotormesser 18 mit einer axialen Senkschraube 70 befestigt werden. Der Schraubenkopf 68 steht über und wird nach der Montage abgedreht, damit eine glatte Oberfläche entsteht.
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Die 12 zeigt den Siebeinsatz 20 für den Schneidmühleneinsatz 82. Hierin sind einige Teile des Siebeinsatzes erkennbar, beispielsweise
- – je vier Schrauben 71 zum Befestigen der Halter 74 für die Gegenmesser 26,
- – zwei Gegenmesser 26 mit Freischliff,
- – je zwei Gewindestifte 76 zum radialen Verschieben und Parallelstellen der Gegenmesser 26,
- – je eine Senkschraube 73 zum Fixieren der Gegenmesser 26,
- – Siebeinsatz 20 umfassend zwei Siebhalbschalen 20' und die in den Siebeinsatz 20 integrierten Gegenmesser 26,
- – Verdrehsicherung 72 über Stift in Labyrinthscheibe 32,
- – Halter 74 für die Gegenmesser 26.
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Die Einsätze bzw. Mahlwerke sind jeweils von Hand abnehmbar und einsetzbar, wobei in den gezeigten Beispielen sogar die Komponenten der Einsätze zumindest teilweise einzeln von Hand abnehmbar und einsetzbar sind.
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Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundgerät
- 2
- Gerätegehäuse
- 3, 3'
- Sicherheitshaube
- 4
- Antriebswelle
- 10
- Zerkleinerungsmühle
- 12
- Einfülltrichter
- 14
- Einfüllöffnung
- 16
- Rotor für Schneidmühleneinsatz
- 17
- Schlagrotor für Prallmühleneinsatz
- 18
- Schneidmesser des Rotors 16
- 19
- Schlagzähne des Schlagrotors 17
- 20
- Ringsieb für Schneidmühleneinsatz
- 20'
- Siebhalbschalen
- 21
- Ringsieb für Prallmühleneinsatz
- 22
- Auffanggefäß
- 24a
- Eindrückstempel
- 26
- Gegenmesser
- 30
- Deckel des Auffanggefäßes
- 32
- Labyrinthscheibe
- 42
- Behälterdeckel
- 44
- Behälter, doppelwandig
- 46
- Hohlwelle, U-förmig, zum Koppeln von Schneidmesser und Motor
- 48
- Auslassventil
- 50
- Schneidmesser
- 52
- Gehäuseunterteil
- 54
- Einlassventil
- 56
- Gehäuse, doppelwandig
- 60
- Schlauchanschluss
- 61
- Stahlrahmen
- 62
- Gegenschlagleiste
- 64
- fensterartige Öffnung
- 66
- Stifte
- 68
- Schraubenkopf
- 70
- Senkschraube
- 71
- Schraube
- 72
- Verdrehsicherung
- 73
- Senkschraube
- 74
- Halter
- 76
- Gewindestift
- 82
- Schneidmühleneinsatz
- 84
- Prallmühleneinsatz
- 84a
- alternativer Prallmühleneinsatz
- 86
- Mixermühleneinsatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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