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Die Erfindung betrifft eine Siebkugelmühle zur Aufbereitung von metallhaltigem Grobmaterial, insbesondere von edelmetallhaltigen Bestandteilen in Abgasreinigungs-Katalysatoren, von Schlackeresten, Hochofenverkleidungen und dergleichen.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Siebkugelmühlen im Rahmen der Rückgewinnung von Metallen aus metallhaltigem Grobmaterial zu verwenden. Bevorzugte Einsatzbereiche sind die Rückgewinnung von Edelmetallen aus Bestandteilen in Abgasreinigungs-Katalysatoren, insbesondere aus dem Wabengewebe solcher Katalysatoren, sowie die Aufbereitung von Schlackeresten und Hochofenverkleidungen. Mittels der Siebkugelmühlen wird das metallhaltige Grobmaterial zu Feinmaterial zerkleinert, aus dem in nachfolgenden Verarbeitungsschritten die darin enthaltenen Metalle rückgewonnen werden.
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In Siebkugelmühlen wird das Vermahlen des Grobmaterials in einer rotierenden Mahltrommel über darin vorgesehene Mahlkugeln bewirkt. In herkömmlichen Siebkugelmühlen wird die Mahltrommel an einer Hohlwelle gelagert, wobei von einer Seite der Hohlwelle die Zufuhr des Grobmaterials erfolgt. Der Austrag des vermahlenen Feinmaterials erfolgt über einen Auslass im unteren Bereich der Siebkugelmühle. Ein Beispiel einer solchen konventionellen Siebkugelmühle ist in dem Dokument
DE 25 12 523 A1 gezeigt. Bekannte Siebkugelmühlen weisen den Nachteil auf, dass sie aufgrund des Materialaustrags unterhalb der Mahltrommel eine hohe Bauhöhe aufweisen und damit viel Bauraum benötigen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Siebkugelmühle zur Aufbereitung von metallhaltigem Grobmaterial in kompakter Bauweise zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch die Siebkugelmühle gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die erfindungsgemäße Siebkugelmühle dient zur Aufbereitung von metallhaltigem Grobmaterial, insbesondere von edelmetallhaltigen Bestandteilen in Abgasreinigungs-Katalysatoren, von Schlackeresten, Hochofenverkleidungen und dergleichen. Die Siebkugelmühle umfasst eine Mahltrommel, welche sich in einer axialen Richtung zwischen zwei Mahltrommelwänden erstreckt, wobei die Mahltrommel eine Mahlkammer und eine benachbart zum Umfang der Mahlkammer vorgesehene Siebanordnung umfasst und wobei die Mahltrommel mit einem Antriebsmotor gekoppelt ist, um eine Rotation der Mahltrommel um eine vorgegebene, in axialer Richtung verlaufende Achse zu bewirken.
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Die Siebkugelmühle umfasst ferner eine Zufuhreinheit zur (kontinuierlichen) Zufuhr des Grobmaterials zu der Mahlkammer. Zum Vermahlen des Grobmaterials ist in der Mahlkammer eine Vielzahl von Kugeln aufgenommen, welche bei Rotation der Mahltrommel in einer vorgegebenen Rotationsrichtung eine Vermahlung des zugeführten Grobmaterials zu Feinmaterial bewirken. Die Mahlkammer ist für Feinmaterial durchlässig, wobei durchgelassenes Feinmaterial über die Siebanordnung gesiebt wird. Ferner beinhaltet die Siebkugelmühle eine Auslasseinheit, um das gesiebte Feinmaterial, d.h. das durch die Siebanordnung durchgelassene Feinmaterial, aus der Siebkugelmühle (kontinuierlich) abzuführen.
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Die erfindungsgemäße Siebkugelmühle zeichnet sich dadurch aus, dass die Mahltrommel eine Ummantelung aufweist, durch welche die Mahltrommel in Umfangsrichtung begrenzt ist und welche benachbart zu der Siebanordnung liegt. Die Ummantelung ist somit eine äußere Hülle der Mahltrommel. Da sie Bestandteil der Mahltrommel ist, rotiert sie auch zusammen mit dem Rest der Mahltrommel. Zwischen der Siebanordnung und der Ummantelung sind ein oder mehrere plattenförmige Leitelemente vorgesehen, welche derart ausgestaltet und angeordnet sind, dass sie gesiebtes Feinmaterial bei Rotation der Mahltrommel in der vorgegebenen Rotationsrichtung zu einer vorgegebenen Mahltrommelwand der zwei Mahltrommelwände transportieren und dort auswerfen, wobei zum Auswurf eine oder mehrere Öffnungen in der vorgegebenen Mahltrommelwand vorgesehen sein können. Ferner ist in der erfindungsgemäßen Siebkugelmühle die Auslasseinheit in axialer Richtung neben der vorgegebenen Mahltrommelwand vorgesehen, um das ausgeworfene Feinmaterial aus einem Auslass auszugeben, wobei der Auslass vorzugsweise nach unten gerichtet ist.
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Die erfindungsgemäße Siebkugelmühle weist den Vorteil auf, dass das Feinmaterial seitlich aus der Mahltrommel ausgetragen wird, wodurch eine deutliche Reduktion der Bauhöhe erreicht werden kann. Neben dem verringerten Bauraum kann ferner eine Kostenreduktion für Anbauteile an der Siebkugelmühle erreicht werden. Zum Beispiel kann die Größe eines um die Siebkugelmühle angeordneten Schallschutzes vermindert werden, wodurch der Schallschutz kostengünstiger wird.
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In einer bevorzugten Variante sind in der Siebkugelmühle mehrere plattenförmige Leitelemente vorgesehen, die entlang des gesamten Umfangs der Siebkugelmühle verteilt sind. In der Ausführungsform, welche in der detaillierten Beschreibung erläutert wird, sind insgesamt acht Paare von Leitelementen, d.h. insgesamt 16 Leitelemente, um den Umfang der Mahltrommel verteilt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das oder die plattenförmigen Leitelemente jeweils nach Art einer Schaufel ausgebildet, wobei das vordere Ende der Schaufel, an dem das gesiebte Feinmaterial aufgenommen wird, von der Ummantelung beabstandet ist. Insbesondere liegt das vordere Ende unmittelbar an der Siebanordnung an. Auf diese Weise wird ein besonders effizienter Transport von gesiebtem Feinmaterial aus der Mahltrommel bewirkt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ummantelung eine Vielzahl von Abdeckplatten, auf deren Innenseiten jeweils eine oder mehrere plattenförmige Leitelemente befestigt und insbesondere angeschweißt sind. Eine jeweilige Abdeckplatte ist vorzugsweise abnehmbar an der Ummantelung, z.B. über Schnellspannriegel, befestigt. Auf diese Weise kann ein schneller Austausch von Abdeckplatten erreicht werden. Ferner wird hierdurch ein schneller Zugang zu der Siebanordnung gewährleistet, um beispielsweise beschädigte Siebe auszutauschen.
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In einer weiteren bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Siebkugelmühle umfasst die Siebanordnung eine erste Anordnung aus einem oder mehreren Grobsieben und eine zweite Anordnung aus einem oder mehreren Feinsieben, wobei das oder die Feinsiebe in radialer Richtung weiter entfernt von der vorgegebenen Achse als das oder die Grobsiebe angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform sind in der Siebanordnung mehrere Siebelemente vorgesehen, welche abnehmbar in der Mahltrommel, z.B. über Verschraubung, befestigt sind. Hierdurch wird ein einfacher Austausch von beschädigten Siebelementen ermöglicht.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Zufuhreinheit der Siebkugelmühle in axialer Richtung neben einer vorbestimmten Mahltrommelwand der zwei Mahltrommelwände angeordnet, um Grobmaterial der Mahltrommel über eine Öffnung in der vorbestimmten Mahltrommelwand zuzuführen. Vorzugsweise entspricht dabei die vorbestimmte Mahltrommelwand der vorgegebenen Mahltrommelwand, d.h. die Zufuhreinheit und die Auslasseinheit sind auf der gleichen Seite der Siebkugelmühle vorgesehen, wodurch der Aufbau der Siebkugelmühle nochmals kompakter wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an der Mahltrommelwand, welche nicht die vorgegebene Mahltrommelwand ist, eine Verschlusstür zum Zugang zu der Mahlkammer vorgesehen. Hierdurch wird ein seitlicher Zugang zu der Mahlkammer gewährleistet, um beispielsweise bei Stillstand der Mahltrommel Störmaterialien aus dieser zu entfernen. Diese Ausführungsform wird vorzugsweise mit der obigen Ausführungsform kombiniert, bei der die Zufuhreinheit und die Auslasseinheit an der gleichen Mahltrommelwand angeordnet sind. In diesem Fall kann der Zugang zum Inneren der Mahlkammer besonders groß ausgestaltet sein, da an dieser Seite keine Zufuhreinheit vorhanden ist.
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In einer weiteren bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Siebkugelmühle sind die Auslasseinheit und die vorgegebene Mahltrommelwand derart ausgestaltet, dass das ausgeworfene Feinmaterial abgeschlossen und insbesondere abgedichtet gegenüber der äußeren Umgebung der Siebkugelmühle zu dem Auslass der Auslasseinheit geleitet wird, so dass möglichst wenig Feinmaterial nach außen dringt. Der Begriff „abgedichtet“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass der Austritt von Feinmaterial aus dem Inneren der Siebkugelmühle zur äußeren Umgebung durch eine oder mehrere Dichtungen weitgehend verhindert wird, wobei dieser Austritt in der Regel nicht komplett unterbunden werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Auslasseinheit der erfindungsgemäßen Siebkugelmühle eine Zellenradschleuse, welche ein Zellenrad enthält, das an der vorgegebenen Mahltrommelwand angeordnet ist und mit dieser rotiert, wobei das Zellenrad mehrere Zellen aufweist, welche in Umfangsrichtung des Zellenrads nebeneinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind dabei zur Bildung der einzelnen Zellen radiale Stege zwischen den Zellen vorgesehen. Das Zellenrad ist derart ausgestaltet und angeordnet, dass aus der Mahltrommel ausgeworfenes Feinmaterial in die Zellen des Zellenrads eintritt und durch Rotation des Zellenrads zu einem Austrittsbereich transportiert wird, an dem es über den Auslass ausgegeben wird. Die soeben beschriebene Zellenradschleuse sammelt und beruhigt das ausgeworfene Feinmaterial und gibt es dosiert und gezielt an nachfolgende Anlagenkomponenten weiter.
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In einer bevorzugten Variante der obigen Ausführungsform sind in der vorgegebenen Mahltrommelwand ein oder mehrere Abschnitte vorgesehen, welche gegenüber der äußeren Umgebung der Siebkugelmühle abgeschlossen und insbesondere abgedichtet sind, wobei das aus der Mahltrommel ausgeworfene Feinmaterial über den oder die Abschnitte in das Zellenrad eintritt. In der Ausführungsform, welche in der detaillierten Beschreibung erläutert wird, sind diese Abschnitte durch Zwischenräume zwischen Streben in der Mahltrommelwand und darauf vorgesehene Abdeckungen gebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Zellenradschleuse ein feststehendes Gehäuse, d.h. ein Gehäuse, welches sich nicht mit dem Zellenrad und somit auch nicht mit der Mahltrommel mitbewegt. In diesem Gehäuse ist das Zellenrad aufgenommen, wobei es gegenüber dem Gehäuse derart abgedichtet ist, dass ein Austritt von Feinmaterial aus den Zellen über das Gehäuse in die äußere Umgebung der Siebkugelmühle (weitestgehend) verhindert wird, solange sich die jeweiligen Zellen bei der Rotation des Zellenrads nicht im Austrittsbereich befinden. Die Abdichtung des Zellenrads gegenüber dem Gehäuse wird vorzugsweise durch eine oder mehrere, sich mit dem Zellenrad mitdrehende Dichtungen erreicht, welche das Gehäuse kontaktieren. In der Ausführungsform, welche in der detaillierten Beschreibung erläutert wird, werden hierzu zwei ringförmige Dichtungen eingesetzt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Siebkugelmühle ein oder mehrere Antriebsräder, wobei ein jeweiliges Antriebsrad einen äußeren Umfangsrand einer Mahltrommelwand kontaktiert. Das jeweilige Antriebsrad wechselwirkt dabei derart mit dem Antriebsmotor, dass der Antriebsmotor das jeweilige Antriebsrad in Rotation versetzt, wobei die Rotation über den Kontakt des jeweiligen Antriebsrads mit dem äußeren Umfangsrand der Mahltrommelwand zu einer Rotation der Mahltrommel führt. Der Begriff des Antriebsrads sowie auch der weiter unten verwendete Begriff des Rads sind weit zu verstehen. Insbesondere kann auch ein zylindrisches Element bzw. ein zylindrischer Abschnitt einer Welle, der den äußeren Umfangsrand kontaktiert, ein Antriebsrad bzw. Rad im Sinne der Erfindung darstellen.
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In einer bevorzugten Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform ist die Mahltrommel über äußere Umfangsränder ihrer beiden Mahltrommelwände drehbar auf einer Mehrzahl von Rädern gelagert, wobei ein oder mehrere Räder der Mehrzahl von Rädern, vorzugsweise zwei, an einer gemeinsamen Welle vorgesehene Räder, jeweils ein Antriebsrad bilden, das durch den Antriebsmotor in Rotation versetzt wird. Vorzugsweise sind dabei zwei Paare von Rädern vorgesehen, die sich jeweils auf der gleichen Welle befinden, wobei ein Rad eines jeweiligen Paars den äußeren Umfangsrand der einen Mahltrommelwand und das andere Rad den äußeren Umfangsrand der anderen Mahltrommelwand kontaktiert. Die Räder sind vorzugsweise unterhalb der vorgegebenen Achse angeordnet, um welche die Mahltrommel rotiert.
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Mit der soeben beschriebenen Variante kann die Lagerung der Siebkugelmühle ohne Gleitlager erreicht werden, welche durch verfahrenstechnisch bedingten Feinstaub stark verschmutzen und somit zu hohem Verschleiß führen. Die Siebkugelmühle ist somit weniger störanfällig.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der äußere Umfangsrand zumindest einer Mahltrommelwand und vorzugsweise beider Mahltrommelwände eine kontinuierliche Lauffläche auf, welche durch eine kontinuierliche Radlauffläche von einem oder mehreren der Räder oder der Antriebsräder reibschlüssig kontaktiert wird. Insbesondere weisen alle Räder oder alle Antriebsräder entsprechende kontinuierliche Radlaufflächen zum reibschlüssigen Kontakt auf. Nichtsdestotrotz besteht gegebenenfalls auch die Möglichkeit, dass die Räder bzw. Antriebsräder als Zahnräder ausgebildet sind, welche in eine entsprechend geriffelte Lauffläche der Umfangsränder der Mahltrommelwände eingreifen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Mahltrommel der Siebkugelmühle aus einem verschleißfesten Stahl mit einer Brinellhärte von 300 HBW oder mehr, insbesondere von 450 HBW oder mehr, und besonders bevorzugt zwischen 450 und 530 HBW, gefertigt. Die Brinellhärte entspricht dabei der Norm EN ISO 6506-1 (auf gefräster Oberfläche 0,5 bis 3 mm unter der Blechoberfläche, Prüfung je Schmelze und 40 t). Als verschleißfester Stahl wird insbesondere der an sich bekannte Baustahl „Hardox 500“ eingesetzt. Durch die Verwendung von verschleißfestem Stahl wird der Abnutzung der Mahltrommel durch die darin vorgesehenen Kugeln effizient entgegengewirkt.
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In einer weiteren bevorzugten Variante ist an dem Umfang der Mahlkammer eine erste Prallplatte ausgebildet, welche sich bis zur Siebanordnung erstreckt, so dass Feinmaterial, welches bei Rotation in der vorgegebenen Rotationsrichtung nicht durch die Siebanordnung hindurch zu dem oder den plattenförmigen Leitelementen gelangt, der Mahlkammer über die erste Prallplatte durch eine Öffnung in ihrem Mantel rückgeführt wird. Auf diese Weise wird eine nochmalige Vermahlung von Feinmaterial mit einer zu großen Korngröße bewirkt.
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In einer weiteren Variante ist an dem Umfang der Mahlkammer eine zweite Prallplatte vorgesehen, welche hin zu einer Auswurföffnung in einer der Mahltrommelwände und insbesondere in der Mahltrommelwand, welche nicht die vorgegebene Mahltrommelwand ist, derart verläuft, dass bei Rotation der Mahltrommel in der Rotationsrichtung entgegengesetzt zu der vorgegebenen Rotationsrichtung Grobmaterial, welches nicht vermahlbar ist und aus einer Öffnung im Mantel der Mahlkammer fällt, über die zweite Prallklappe zu der Auswurföffnung transportiert und dort ausgeworfen wird. Die Öffnung im Mantel der Mahlkammer ist dabei vorzugsweise dieselbe Öffnung, die in der obigen Ausführungsform zur Rückfuhr von Feinmaterial genutzt wird. Mit dieser Variante der Erfindung kann durch Änderung der Rotationsrichtung unerwünschtes Störmaterial aus der Mahltrommel entfernt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 und 2 perspektivische Ansichten einer Variante einer erfindungsgemäßen Siebkugelmühle;
- 3 eine teilweise geschnittene Ansicht durch die Siebkugelmühle der 1 in einer Ebene parallel zur y-z-Ebene mit Blick in Richtung der x-Achse;
- 4 eine perspektivische Detailansicht der Siebkugelmühle aus 1, aus der die Anordnung einer ersten Prallplatte ersichtlich wird;
- 5 eine perspektivische Detailansicht der Siebkugelmühle aus 1, aus der die Anordnung der zweiten Prallplatte ersichtlich wird;
- 6 eine perspektivische Detailansicht der Siebkugelmühle aus 1, aus der die Anordnung der plattenförmigen Leitelemente ersichtlich wird;
- 7 eine weitere perspektivische Ansicht der Siebkugelmühle aus 1, wobei der Aufbau der Zellenradschleuse als Explosionsdarstellung wiedergegeben ist;
- 8 eine perspektivische Ansicht des Zellenrads der Zellenradschleuse aus 7;
- 9 eine perspektivische Detailansicht der Zellenradschleuse, aus der die Positionierung des Zellenrads an der Mahltrommelwand hervorgeht; und
- 10 eine weitere perspektivische Detailansicht, aus der die Anordnung des Zellenrads im feststehenden Gehäuse ersichtlich wird.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand einer Siebkugelmühle beschrieben, welche zur Rückgewinnung von Edelmetallen (insbesondere Platin, Palladium und Rhodium) aus Abgasreinigungs-Katalysatoren verwendet wird. Als Grobmaterial werden der Siebkugelmühle die inneren Kerne der jeweiligen Katalysatoren zugeführt. Nach Vermahlung erhält man Feinmaterial mit Korngrößen von maximal 0,9 mm. In weiteren Verarbeitungsschritten, welche nicht Bestandteil der Erfindung sind, wird dann ein homogenes Gemisch aus dem Feinmaterial hergestellt, welches anschließend beprobt wird. Die dadurch gewonnenen Proben werden analysiert, um den Metallgehalt des Feinmaterials zu bestimmen. Hieraus wird der Wert des Feinmaterials ermittelt. Basierend auf dieser Wertermittlung kann das Material dann an Abnehmer veräußert werden, welche hieraus mit an sich bekannten Methoden die Edelmetalle rückgewinnen.
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Neben dem soeben beschriebenen Einsatzzweck kann die im Folgenden erläuterte Siebkugelmühle auch zur Vermahlung von anderem Grobmaterial als Katalysatorbestandteilen verwendet werden. Insbesondere können auch Schlackereste aus der Veraschung, Hochofenverkleidungen aus Schamott und ähnliche Materialen vermahlen werden, um anschließend aus dem fein gemahlenen Material Metalle rückzugewinnen.
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In allen nachfolgend beschriebenen Figuren ist ein kartesisches Koordinatensystem mit x-Achse, y-Achse und z-Achse gezeigt, um hierdurch die Lage der Siebkugelmühle in den einzelnen Figuren zu verdeutlichen. Die x-Achse erstreckt sich dabei in die axiale Richtung der Siebkugelmühle, welche parallel zu der in 1 dargestellten Achse A verläuft, um welche die Mahltrommel der Siebkugelmühle rotiert. Die y-Achse erstreckt sich in lateraler Richtung der Siebkugelmühle und die z-Achse repräsentiert die Höhenrichtung der Mühle von unten nach oben. Ferner werden in den Figuren zum Teil auch Rotationsrichtungen durch gebogene Pfeile angedeutet. Dabei zeigt der Pfeil mit dem Bezugszeichen P die Rotationsrichtung der Mahltrommel zur Zerkleinerung des Grobmaterials an. Demgegenüber repräsentiert der Pfeil mit dem Bezugszeichen P' die entgegengesetzte Rotationsrichtung, welche zum Austragen von nicht vermahlbarem Grobmaterial (sog. Restgröbe) aus der Mahltrommel verwendet wird.
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Sofern in den beigefügten Figuren gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, sind zwecks übersichtlicherer Darstellung ggf. nicht alle Bauteile mit diesen Bezugszeichen versehen. Darüber hinaus werden in den Figuren gezeigte Bauteile, welche keine für die Erfindung wesentliche Funktion haben, in der nachfolgenden Beschreibung nicht näher erläutert.
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Die Siebkugelmühle der 1 umfasst eine Mahltrommel 1, welche durch eine äußere Ummantelung 2 begrenzt ist. Die Mahltrommel hat dabei einen Durchmesser von in etwa einem Meter und die Ausdehnung der Siebkugelmühle in der axialen x-Richtung liegt bei etwa 1,2 m. Die Ummantelung 2 umfasst insgesamt acht Abdeckplatten 201, die in einem entsprechenden Rahmen der Ummantelung über Schnellspannriegel austauschbar befestigt sind und umlaufend um die Achse A angeordnet sind. Die Mahltrommel 1 wird in 1 auf der Vorderseite durch eine Mahltrommelwand 3 und auf der Rückseite durch eine entsprechende Mahltrommelwand 3' begrenzt. An der Mahltrommelwand 3 ist ein äußerer Umfangsrand 301 ausgebildet. Analog weist auch die Mahltrommelwand 3' einen äußeren Umfangsrand 301' auf.
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Wie aus 2 ersichtlich, sind an der Mahltrommelwand 3' acht radial vom Umfangsrand 301' nach innen verlaufende Streben 303' vorgesehen. Zwischen zwei benachbarten oberen Streben befindet sich dabei eine Haube 305' mit Öffnung 306'. Die Funktion der Haube wird weiter unten näher erläutert. In Analogie zu der Mahltrommelwand 3' enthält auch die Mahltrommelwand 3 acht radial verlaufende Streben 303, welche nicht aus 1 ersichtlich sind, da die Mahltrommelwand durch acht Abdeckungen 302 abgedeckt ist. Die vorderen Enden der Streben 303 sind jedoch in der weiter unten beschriebenen 7 erkennbar. Die Abdeckungen 302 liegen mit ihren radial verlaufenden Kanten auf den Streben 303 auf. Die Abdeckungen können dort z.B. durch Verschweißen oder Verschrauben angebracht sein.
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Die Mahltrommel 1 ist in einem feststehenden Rahmen 6 gelagert, der ein Untergestell 601 sowie zwei U-förmige Rahmenelemente 602 und 602' umfasst. Auf dem Untergestell 6 befinden sich zwei Wellen 7, an denen jeweils ein Paar von Rädern 8 angebracht ist. Die Räder stehen dabei in reibschlüssigem Kontakt mit den äußeren Umfangsrändern 301 bzw. 301' der Mahltrommelwände 3 bzw. 3'. Wie aus 2 ersichtlich, wird eine der Wellen 7 (d.h. die in 1 hintere Welle) durch einen elektrischen Getriebemotor 9 angetrieben, was aufgrund des reibschlüssigen Kontakts der Räder dieser Welle mit den Umfangsrändern der Mahltrommelwände eine Rotation der Mahltrommel um die Achse A zur Folge hat.
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Die soeben beschriebene Lagerung der Mahltrommel 1 auf den Rädern 8 stellt eine sog. Rhönrad-Lagerung dar. Ergänzend wird die Mahltrommel in lateraler Richtung durch die beiden Rahmenteile 602 und 602' gehalten. Darüber hinaus ist an zwei Querstreben 603 zwischen den Rahmenteilen 602 und 602' jeweils ein Paar von Rädern 604 vorgesehen, welche in hintere Kanten der jeweiligen äußeren Umrandungen 301 und 301' eingreifen, wodurch die Mahltrommel in axialer Richtung gehalten wird.
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Wie aus 1 ersichtlich, ist an der Mahltrommelwand 3 eine Zufuhreinheit 5 in der Form eines an sich bekannten Vibrationsförderers vorgesehen. Dieser Förderer umfasst ein Vibrationsförderrohr 502, welches an ein Rohr 20 (siehe z.B. 5) angeschlossen ist. Dieses Rohr ist drehfest mit der Mahltrommelwand 3 verbunden und führt über eine Öffnung in der Mahltrommelwand in das Innere der weiter unten beschriebenen Mahlkammer 10. Der Mittelpunkt des Rohrs liegt auf der Achse A. Der Vibrationsförderer 5 umfasst einen Trichter 501, über den das zu vermahlende Grobmaterial zugeführt wird. Der Vibrationsförderer wird über Elektromotoren 503 in Vibration versetzt, wobei aus 1 nur ein Elektromotor ersichtlich ist. Mittels der Vibrationen gelangt das zugeführte Grobmaterial über die Rohre 502 und 20 in das Innere der Mahlkammer 10. Der Vibrationsförderer ermöglicht einen kontinuierlichen Eintrag des Grobmaterials in die Mahlkammer.
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In der soeben beschriebenen Rhönrad-Lagerung mit entsprechendem Antrieb über Reibschluss unterscheidet sich die hier beschriebene Siebkugelmühle von herkömmlichen Siebkugelmühlen, deren Mahltrommel über eine zentrale Hohlwelle mittels Gleitlagern gelagert wird. Die Rhönrad-Lagerung weist dabei den Vorteil auf, dass die Siebkugelmühle weniger störanfällig ist, da auf Gleitlager verzichtet wird, welche durch verfahrenstechnisch bedingten Feinstaub stark verschmutzen und somit zu hohem Verschleiß und damit verbundenen Betriebsausfällen führen.
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Um das im Inneren der Mahltrommel vermahlene Feinmaterial wieder aus der Siebkugelmühle abzuführen, wird eine Zellenradschleuse 4 verwendet, welche benachbart zu der Mahltrommelwand 3 angeordnet ist und ein feststehendes Gehäuse 401 sowie ein mit der Mahltrommel rotierendes Zellenrad 402 umfasst. Die Funktionsweise dieser Zellenradschleuse wird weiter unten näher erläutert. Das Feinmaterial wird aus dieser Zellenradschleuse nach unten abgeführt. Der Materialaustrag erfolgt somit in axialer Richtung auf der gleichen Seite wie der Materialeintrag. Der seitliche Materialaustrag ist ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal der hier beschriebenen Siebkugelmühle gegenüber bekannten Siebkugelmühlen, bei denen das Material über einen Trichter unter der Mahltrommel ausgeworfen wird. Der seitliche Materialaustrag hat dabei den Vorteil, dass die Bauhöhe der Siebkugelmühle deutlich verringert werden kann.
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Wie aus 2 ersichtlich, ist an der Mahltrommelwand 3' ferner eine seitliche Verschlusstür 304' vorgesehen, welche eine Öffnung zu der Mahlkammer im Inneren der Mahltrommel verschließt. Bei Stillstand die Mahltrommel kann diese Tür durch einen Bediener geöffnet werden, um nicht vermahlbares Grobmaterial (z.B. Nickelnetze in Katalysatoren) manuell aus der Mahltrommel zu entfernen. In herkömmlichen Siebkugelmühlen ist ein solcher seitlicher Zugang zu Innerem der Mahltrommel in der Regel nicht möglich, da an der entsprechenden Stelle der Materialaustrag über eine Hohlwelle erfolgt.
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3 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht durch die Siebkugelmühle der 1 in einer Ebene parallel zur y-z-Ebene mit Blick in Richtung der x-Achse des dargestellten Koordinatensystems. Wie man erkennt, enthält das Innere der Mahltrommel 1 eine Mahlkammer 10, die durch einen Mantel 11 begrenzt ist. Die Mahltrommel ist aus einem verschleißfesten Baustahl, wie z.B. aus dem an sich bekannten Baustahl Hardox 500, gefertigt. Im Mantel 11 sind in x-Richtung verlaufende Schlitze an einer Vielzahl von Umfangspositionen vorgesehen. An einer Umfangsposition liegen dabei mehrere solcher Schlitze entlang der x-Richtung nebeneinander. Die Schlitze sind nicht aus 3 ersichtlich. Einer dieser Schlitze ist jedoch aus der weiter unten beschriebenen 9 erkennbar und dort mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet.
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In der Mahlkammer 10 befindet sich eine Vielzahl von Kugeln 13, bei denen es sich um Stahlkugeln mit einem Durchmesser zwischen 80 mm und 100 mm handelt, wobei der Durchmesser je nach Ausgestaltung der Siebkugelmühle variieren kann. Oftmals werden Stahlkugeln mit drei unterschiedlichen Größen, z.B. mit 80 mm, 90 mm und 100 mm Durchmesser, eingesetzt. Die Anzahl der Stahlkugeln kann variieren und liegt in etwa bei 150 Stück. Die Stahlkugeln 13 bewirken bei der Rotation der Mahltrommel 1 in der Rotationsrichtung P eine Zerkleinerung bzw. Vermahlung des zugeführten Grobmaterials.
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Um die Mahltrommel 10 ist eine Siebanordnung aus einem Grobsiebring 14 und einem Feinsiebring 15 vorgesehen. Die jeweiligen Ringe umfassen jeweils mehrere miteinander verbundene Rahmenelemente, in denen die entsprechenden Grobsiebe bzw. Feinsiebe aufgenommen sind. In radialer Richtung nach außen schließt sich an den Feinsiebring 15 die Ummantelung 2 mit den einzelnen Abdeckplatten 201 an. An der Innenseite jeder der acht Abdeckplatten ist ein Paar von zwei schräg verlaufenden Leitschaufeln 21 vorgesehen. Jedes Paar von Leitschaufeln transportiert dabei Feinmaterial, das über den Feinsiebring 15 in den Zwischenraum zwischen diesem Ring und der Ummantelung 2 gelangt, zu einer jeweiligen Öffnung an der Mahltrommelwand 3. Es sind somit acht Öffnungen für jedes Paar von Leitschaufeln vorgesehen. Diese Öffnungen sind in 3 nicht ersichtlich, da sie durch die Leitschaufeln 21 verdeckt sind. Zwei dieser Öffnungen sind jedoch aus der weiter unten beschriebenen 6 erkennbar und dort mit dem Bezugszeichen 29 bezeichnet.
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Wie ferner aus 3 ersichtlich, ist in dem Mantel 11 der Mahlkammer 10 eine Öffnung 16 ausgebildet, welche eine Größe aufweist, so dass die Kugeln 13 nicht aus der Öffnung herausfallen können. Darüber hinaus enthält der Grobsiebring 14 eine weitere Öffnung 18. Die Öffnungen 16 und 18 erstrecken sich im Wesentlichen entlang der gesamten axialen Ausdehnung der Mahlkammer. An dem linken Rand der Öffnung 16 ist eine erste Prallplatte 17 vorgesehen, die bis zu der Innenseite des Feinsiebrings 15 führt. Mittels dieser Prallplatte 17 wird erreicht, dass bei der Rotation in der Rotationsrichtung P Feinmaterial, welches noch nicht fein genug für den Durchlass durch die Siebanordnung ist, wieder in die Mahlkammer 10 zur weiteren Vermahlung befördert wird. Mit anderen Worten prallt solches Feinmaterial gegen die Prallplatte 17 und wird auf diese Weise wieder über die Öffnung 16 in die Mahltrommel 10 transportiert.
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Neben der ersten Prallplatte 17 ist eine zweite Prallplatte 19 vorgesehen, die benachbart zur Prallplatte 17 angeordnet ist. Die zweite Prallplatte 19 verläuft schräg entlang des Umfangs 11 der Mahlkammer 10 und sie erstreckt sich im Wesentlichen entlang der gesamten axialen Länge der Mahlkammer. Mit dieser Prallplatte 15 wird Restgröbe in die Haube 305' befördert, wenn sich die Mahltrommel in der Rotationsrichtung P' dreht.
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4 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Detailansicht der Mahltrommel 1 im Bereich der ersten Prallplatte 17. Dabei wurde eine Abdeckplatte 201 und ein Segment des Feinsiebrings 15 weggelassen, um die Sicht auf die darunter liegende Anordnung zu ermöglichen. Wie man aus 4 erkennt, verläuft die zur Verdeutlichung schraffiert angedeutete erste Prallplatte 17 in axialer x-Richtung zwischen den beiden Mahltrommelwänden 3 und 3'. Die Prallplatte wird dabei über zwei Bauteile 23 sowie ein Rahmenelement 24 in geneigter Position gehalten. Die Öffnung 18 wird durch die Verkürzung eines Grobsiebs des Grobsiebrings 14 erreicht.
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Aus 4 werden ferner die beiden Leitschaufeln 21 ersichtlich, welche auf der Unterseite der obersten Abdeckplatte 201 angebracht sind. Diese Leitschaufeln sind noch besser aus der weiter unten erläuterten 6 erkennbar. Die Leitschaufeln 21 transportieren gesiebtes Feinmaterial, das sich zwischen dem Feinsiebring 15 und der Ummantelung 2 befindet, hin zu der rechten Mahltrommelwand 3 der 4. Dort gelangt das Material über Öffnungen in durch die Abdeckungen 302 geschlossene Kammern und fällt schließlich in die Zellenradschleuse 4, aus welcher es nach unten ausgetragen wird.
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Aus 4 ist ferner die Auflage 22 für die Feinsiebe ersichtlich. Die Feinsiebe sind dabei an der Auflage verschraubt, so dass sie auf einfache Weise ausgetauscht werden können. In gleicher Weise sind auch die Grobsiebe an einer entsprechenden Auflage 25 über Verschraubung befestigt, so dass sie ebenfalls einfach gewechselt werden können.
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5 zeigt eine weitere perspektivische Detailansicht der Mahltrommel 1, aus welcher der Verlauf der zweiten Prallplatte 19 ersichtlich wird. In 5 wurden dabei die Grobsiebe und Feinsiebe der Siebringe 14 bzw. 15 benachbart zu der Prallplatte 19 aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen. Ferner ist die zweite Prallplatte durch eine Schraffur angedeutet und es ist die Rotationsrichtung P' dargestellt, welche entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung P ist und welche verwendet wird, um Restgröbe aus der Mahltrommel 1 heraus zu transportieren.
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Wie man aus 5 erkennt, verläuft die zweite Prallplatte 19 geneigt gegenüber der axialen x-Richtung und das hintere Ende der Prallplatte 19 schließt mit dem Rand einer Auswurföffnung 27 ab, die in der Mahltrommelwand 3' ausgebildet ist. Die Auswurföffnung 27 führt in das Innere der Haube 305'. Die Rotation in der Rotationsrichtung P' bewirkt dabei, dass nicht vermahlbare Restgröbe, welche über die Öffnungen 16 und 18 herausfällt, zu der Auswurföffnung 27 transportiert wird und in der Haube 305' gesammelt wird. Die Restgröbe fällt aus der Öffnung 306' der Haube 305' heraus, wenn sich die Haube in einer Rotationsposition befindet, bei der die Öffnung 306' nach unten weist.
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6 zeigt eine weitere perspektivische Detailansicht der Mahltrommel 1. Dabei wurde die zur obersten Abdeckplatte 201 benachbarte Abdeckplatte sowie das darunter liegende Grobsieb des Grobsiebrings weggelassen. Ferner sind die Leitschaufeln schraffiert dargestellt. In 6 wird ersichtlich, dass das Segment des Feinsiebrings 15 unterhalb einer Abdeckplatte einen Feinsiebrahmen mit einer Vielzahl vom rechteckigen Feinsiebelement 15a umfasst. Durch das Weglassen der Abdeckplatte werden ferner die Leitschaufeln 21 auf der Innenseite der obersten Abdeckplatte 201 ersichtlich. Wie man erkennt, verlaufen die Leitschaufeln schräg hin zu der Öffnung 29, welche in der Mahltrommelwand 3 vorgesehen ist. Die Leitschaufeln 21 bestehen jeweils aus einer unteren Fläche 21a, die unmittelbar an den Feinsiebring 15 angrenzt. An einem Ende der Fläche 21a ist eine radial verlaufende Fläche 21b ausgebildet, deren oberer Rand an der Innenfläche der Abdeckplatte 201 vorzugsweise durch Verschweißen befestigt ist.
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Der Aufbau und die Anordnung der Leitschaufeln 21 ist in 6 nochmals für die Abdeckplatte gezeigt, welche in der Rotationsrichtung P die übernächste Abdeckplatte zur obersten Abdeckplatte 201 ist. Die Oberseite dieser Abdeckplatte wurde dabei weggelassen und es sind nur die darunter liegenden Leitschaufeln 21 ersichtlich. Wie man erkennt, wird das Feinmaterial bei der Rotation in der Rotationsrichtung P über den vorderen Rand der Fläche 21a der jeweiligen Leitschaufel 21 aufgenommen und anschließend entlang der radialen Flächen 21b hin zu den jeweiligen Öffnungen 29 bewegt.
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Die nachfolgend erläuterten 7 bis 10 verdeutlichen den Aufbau der Zellenradschleuse 4 zum Austragen von gesiebtem Feinmaterial aus der Siebkugelmühle. 7 ist dabei eine perspektivische Darstellung der Siebkugelmühle, wobei die Zellenradschleuse in Explosionsdarstellung wiedergegeben ist. Man erkennt in 7 sehr gut das bereits oben erwähnte Rohr 20, welches auf der Innenseite schneckenförmig verlaufende Stege aufweist, welche dazu dienen, Grobmaterial aus der Zufuhreinheit 5 in die Mahlkammer 10 bei deren Rotation zu transportieren. Ferner wird ersichtlich, dass an der Mahltrommelwand 3 benachbart zu dem Rohr 20 ein konischer Abschnitt 307 vorgesehen ist. An diesem konischen Abschnitt enden die radial von dem äußeren Umfangsrad 301 nach innen verlaufenden Streben 303, welche an der Außenseite der Mahltrommelwand 3 ausgebildet sind. Darüber hinaus wird ersichtlich, dass die Abdeckungen 302 an ihren Enden benachbart zu dem Rohr 20 von dem konischen Abschnitt 307 beabstandet sind. Es entstehen auf diese Weise insgesamt acht, durch Streben 303 getrennte Kammern, welche jeweils benachbart zu dem konischen Abschnitt 307 geöffnet sind.
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Wie oben erwähnt, sind in Umfangsrichtung der Mahltrommelwand 3 acht Öffnungen 29 vorgesehen, welche im Wesentlichen mittig zwischen zwei Streben 303 angeordnet sind. Feinmaterial, das mittels der Leitschaufeln 21 in die entsprechenden Öffnungen 29 abgeführt wird, fällt dann durch die mittels der Abdeckungen gebildeten Kammern auf den konischen Abschnitt 307. Von dort wird das Feinmaterial über das Zellenrad 402 abgeführt. Das Zellenrad ist dabei auf die Außenseite des Rohrs 20 aufgesteckt und drehfest mit den Abdeckungen verbunden. Darüber hinaus ist das Zellenrad durch das Zellenradgehäuse 401 umgeben, welches aus einem Oberteil 401a und einem Unterteil 401b besteht. Das Gehäuse 401 ist dabei feststehend an einem nicht dargestellten Gestell befestigt, d.h. das Gehäuse befindet sich an einer festen Position und folgt nicht der Rotation der Mahltrommel.
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8 zeigt eine Detailansicht des in 7 wiedergegebenen Zellenrads. Wie man erkennt, umfasst das Zellenrad 402 eine innere ringförmige Befestigungsplatte 402a, über welche das Zellenrad an den Abdeckungen 302 befestigt und vorzugsweise verschraubt wird. An die Befestigungsplatte 402a schließt sich ein erster, schräg verlaufender Ring 402b an, der in einen zweiten, gerade verlaufenden Ring 402c übergeht. An der Außenkante dieses zweiten Rings 402c ist eine ringförmige Dichtung 30 aus elastischem Material aufgesteckt. Benachbart zu dem Ring 402c befinden sich insgesamt acht radial verlaufende Stege 402e, die in Umfangsrichtung des Zellenrads verteilt sind. Über die radialen Stege 402e werden in dem Zellenrad insgesamt acht Zellen 31 gebildet, über welche Feinmaterial zu einem Auslass 28 (siehe 9) transportiert wird. Die hinteren Kanten der Stege werden durch eine ringförmige Rückwand 402d abgedeckt, an deren äußeren Kante sich eine weitere ringförmige Dichtung 30' aus elastischem Material befindet, welche aus Übersichtlichkeitsgründen nicht in 8 gezeigt ist. Die ringförmige Dichtung 30' ist jedoch aus 10 ersichtlich.
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9 zeigt in perspektivischer Detailansicht die Anordnung des Zellenrads 402 auf dem Rohr 20. Dabei wurden die Rückwand 402d sowie die vordere Wand des Gehäuses 401 weggelassen. Wie man erkennt, wird das Zellenrad derart auf dem konischen Abschnitt 307 positioniert, dass die jeweiligen radialen Stege 402e an Seitenflächen der vorderen Enden der Streben 303 anliegen. Über dem konischen Abschnitt 307 gelangt das Feinmaterial in die jeweiligen Zellen des Rads. Bei Rotation der Mahltrommel bewegt sich das Zellenrad mit, so dass das Feinmaterial in den j eweiligen Zellen zu einem Austrittsbereich 32 gelangt, an den sich der Auslass 28 des feststehenden Gehäuses 401 anschließt. Das Material in den jeweiligen Zellen wird somit über den Auslass 28 ausgegeben, wenn sich die jeweiligen Zellen am Austrittsbereich 32 befinden.
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Da das vermahlene Feinmaterial durch seinen Edelmetallgehalt einen hohen Wert aufweist, ist sicherzustellen, dass möglichst wenig Feinmaterial in die äußere Umgebung der Siebkugelmühle abgegeben wird. Dies wird zum einen durch die Ummantelung 2 der Mahltrommel 1 und zum anderen durch die Kammern in der Mahltrommelwand 3 erreicht, welche mittels der Abdeckungen 302 geschlossen sind. Um auch zu verhindern, dass Material in den Zellen 31 des Zellenrads 402 vor Erreichen des Auslasses 28 in die äußere Umgebung gelangt, sind die bereits erwähnten ringförmigen Dichtungen 30 und 30' vorgesehen. Die Funktion dieser Dichtungen wird nochmals in der perspektivischen Detailansicht der 10 verdeutlicht.
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In 10 ist das Zellenrad 402 und das Gehäuse 401 zum Teil im Schnitt dargestellt. Wie man erkennt, liegt die Dichtung 30 an einer inneren Gehäusewand des Gehäuses 401 an, wohingegen die Dichtung 30' eine äußere Gehäusewand des Gehäuses 401 kontaktiert. Die Dichtungen drehen sich gegenüber den feststehenden Gehäusewänden. Durch ihren Kontakt mit den Gehäusewänden wird jedoch sichergestellt, dass Feinmaterial nicht aus den einzelnen Zellen 31 des Zellenrads 402 austreten kann, sofern sich die jeweiligen Zellen nicht im Austrittsbereich 32 des Gehäuses 401 befinden.
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Die im Vorangegangenen beschriebene Ausführungsform der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird eine kompakt aufgebaute Siebkugelmühle mit geringer Bauhöhe geschaffen, da der Materialaustrag seitlich neben der Mahltrommel erfolgt. Neben der Einsparung vom Bauraum können hierdurch auch die Kosten für einen üblicherweise vorgesehenen Schallschutz vermindert werden. Dieser Schallschutz wird um den Aufbau der Siebkugelmühle angeordnet und fällt somit aufgrund der geringeren Abmessungen der Siebkugelmühle kleiner aus.
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Darüber hinaus wird durch die Rhönrad-Lagerung mit zugeordnetem Antrieb die Störanfälligkeit der Siebkugelmühle verringert, da auf eine Lagerung mittels Gleitlager verzichtet werden kann. Ferner wird eine gute Zugänglichkeit zu der Mahlkammer der Siebkugelmühle über eine seitliche Verschlusstür ermöglicht.
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Durch die Fertigung der Mahltrommel aus verschleißfestem Baustahl wird ein hoher Verschleißschutz erreicht. Darüber hinaus gewährleistet der Aufbau der Siebkugelmühle, dass das vermahlene Feinmaterial nicht bzw. nur in geringfügigen Mengen vor Erreichen des Auslasses in die äußere Umgebung der Siebkugelmühle gelangt. Dies wird unter anderem durch entsprechende Dichtungen sichergestellt, mit denen das zum Materialaustrag verwendete Zellenrad gegenüber einem feststehenden Gehäuse abgedichtet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm EN ISO 6506-1 [0024]
