DE102018113751A1 - Cutting mill for the cutting crushing of samples - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schneidmühle (10) zum schneidenden Zerkleinern von Proben, umfassend:ein Gerätegehäuse (12),einen Antriebsmotor (14) und eine Antriebswelle (42),eine Mahlkammer (16) mit einem darin angeordneten Schneidrotor (38) zum schneidenden Zerkleinern der Proben in der Mahlkammer (16), wobei der Schneidrotor (38) eine Rotationsachse (A) definiert und die Mahlkammer (16) motorseitig axial von einer Mahlkammerrückwand (24) begrenzt wird, wobei die Mahlkammerrückwand (24) eine Wellendurchtrittsöffnung (28) aufweist, durch welche hindurch der Schneidrotor (38) von der Antriebswelle (42) antreibbar ist,wobei die Wellendurchtrittsöffnung (28) in der Mahlkammerrückwand (24) durch eine Labyrinthdichtung (60) gedichtet ist.The invention relates to a cutting mill (10) for cutting specimens, comprising: a tool housing (12), a drive motor (14) and a drive shaft (42), a grinding chamber (16) having a cutting rotor (38) disposed therein for cutting the samples in the grinding chamber (16), wherein the cutting rotor (38) defines an axis of rotation (A) and the grinding chamber (16) on the motor side axially bounded by a Mahlkammerrückwand (24), wherein the Mahlkammerrückwand (24) has a shaft passage opening (28) through which the cutting rotor (38) of the drive shaft (42) can be driven, wherein the shaft passage opening (28) in the Mahlkammerrückwand (24) by a labyrinth seal (60) is sealed.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Schneidmühle zum schneidenden Zerkleinern von Proben, insbesondere im Labormaßstab mit einem um eine horizontal verlaufende Achse rotierenden Schneidrotor.The invention relates to a cutting mill for the cutting crushing of samples, in particular on a laboratory scale with a rotating about a horizontal axis cutting rotor.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Schneidmühlen zerkleinern die Proben durch einen scherenartigen Schneideffekt, typischerweise zwischen einem rotierenden Schneidrotor mit einer oder mehreren sich im Wesentlichen axial erstreckenden Schneiden und einer oder mehrerer sich ebenfalls im Wesentlichen axial erstreckenden stationären Gegenschneiden. Solche Labor-Schneidmühlen sind insbesondere geeignet zur Zerkleinerung von zähen oder faserigen Proben, z.B. biologischen Proben wie Stroh aber z.B. auch Kunststofffolien, um nur einige Beispiele zu nennen. Beispiele für solche Labor-Schneidmühlen sind z.B. die Pulverisette@ 19 und die Pulverisette@ 25 der Anmelderin, auf deren grundsätzliche Konstruktion hiermit verwiesen wird. Entsprechende Produktbeschreibungen der Pulverisette@ 19 und der Pulverisette@ 25 finden sich z.B. unter www.fritsch.de.Cutting mills crush the samples by a scissors-type cutting effect, typically between a rotating cutting rotor having one or more substantially axially extending cutting edges and one or more stationary counter-cutting edges also extending substantially axially. Such laboratory granulators are particularly suitable for the comminution of tough or fibrous samples, e.g. biological samples such as straw but e.g. also plastic films, just to name a few examples. Examples of such laboratory granulators are e.g. Pulverisette @ 19 and Pulverisette @ 25 of the Applicant, the basic construction of which is hereby incorporated by reference. Corresponding product descriptions of Pulverisette @ 19 and Pulverisette @ 25 can be found e.g. at www.fritsch.de.
Bei diesen Schneidmühlen wird typischerweise mehr oder weniger rieselfähiges Schüttgut ggf. über einen Einfülltrichter in die Mahlkammer eingefüllt, in welcher der Schneidrotor horizontal rotiert. Der Schneidrotor kann unterschiedliche Geometrien aufweisen, z.B. sogenannte V-Schneiden besitzen, welche einen Drall und dadurch eine gute Schneidwirkung vor allem zur Zerkleinerung von zäh-elastischen Materialien und Folien aufweist. Hieran wird deutlich, dass die Definition einer im Wesentlichen axial verlaufenden Schneide nicht darauf beschränkt ist, dass die Schneide streng parallel zur Rotationsachse verläuft, sondern auch schräg verlaufende Schneiden mit einer achsparallelen Komponente umfassen soll. Die im Wesentlichen axial verlaufenden Schneiden können also auch schräg zur Rotationsachse verlaufen, was im Prinzip einer Schraubenlinie entspricht. Unterhalb des Schneidrotors befindet sich typischerweise ein Sieb, z.B. eine Siebkassette, durch welche dasjenige Probenmaterial, welches bereits hinreichend stark zerkleinert wurde, hindurchrieseln kann, um in einem darunterliegenden Auffanggefäß aufgefangen zu werden. Hinsichtlich weiterer konstruktive Details, die den Fachmann auf diesem Gebiet grundsätzlich bekannt sind, wird auf die Produktbeschreibungen zu den Schneidmühlen Pulverisette® 19 und Pulverisette® 25 der Anmelderin verwiesen, welche zum Zeitpunkt der Anmeldung und deren Offenlegung unter www.fritsch.de herunterladbar sind, und welche in Bezug auf die grundsätzliche Konstruktion einer solchen Schneidmühle hiermit durch Referenz inkorporiert werden.In the case of these granulators, more or less free-flowing bulk material is typically filled into the grinding chamber via a filling funnel in which the cutting rotor rotates horizontally. The cutting rotor may have different geometries, e.g. So-called V-cutting, which has a twist and thus a good cutting action especially for the comminution of tough-elastic materials and films. From this it is clear that the definition of a substantially axially extending cutting edge is not limited to that the cutting edge runs strictly parallel to the axis of rotation, but also to include oblique cutting edges with an axis-parallel component. The substantially axially extending cutting edges can therefore also run obliquely to the axis of rotation, which corresponds in principle to a helix. Below the cutting rotor is typically a sieve, e.g. a screen cassette through which that sample material which has already been sufficiently crushed, can trickle through to be collected in an underlying collecting vessel. With regard to further design details, which are generally known to the person skilled in the art, reference is made to the product descriptions of the granulators Pulverisette® 19 and Pulverisette® 25 of the Applicant, which can be downloaded at the time of the application and its disclosure under www.fritsch.de, and which are incorporated herein by reference with respect to the basic construction of such a cutting mill.
Bei einer solchen Schneidmühle wird das Drehmoment von der Motorwelle auf eine Rotoraufnahme z.B. mittels einer Passfeder übertragen. Diese Rotoraufnahme war bei bisherigen Schneidmühlen typischerweise fest verbaut und konnte nur unter weitgehender Demontage des Gerätes aus dem Gerät ausgebaut werden. Die Dichtung der Rotoraufnahme erfolgte bei diesen Labor-Schneidmühlen typischerweise mittels Filzringen.In such a cutting mill, the torque from the motor shaft to a rotor seat, e.g. transmitted by a feather key. This rotor mount was typically permanently installed in previous granulators and could only be removed from the device with extensive disassembly of the device. The seal of the rotor mount was done in these laboratory granulators typically using felt rings.
Der Verwendung einer separaten Rotoraufnahme erlaubt zwar ein einfaches händisches Einfügen des Schneidrotors auf die Rotoraufnahme, allerdings wird die Drehmomentübertragung bei manchen bisher bekannten Schneidmühlen relativ weit außen über Mitnehmerstiften bewerkstelligt, was wiederum dazu geführt hat, dass auf einem relativ großen Durchmesser gedichtet wurde. Bezogen auf eine vordefinierte Drehzahl bedeutet ein großer Durchmesser der Dichtung eine relative hohe Umfangsgeschwindigkeit an der Dichtung, was wiederum mit einer relativ großen Wärmeentwicklung einhergeht. Ferner war bei bisherigen Schneidmühlen die Rotoraufnahme typischerweise nicht einfach zur Reinigung entnehmbar. Darüber hinaus waren die verwendeten Filzringe ebenfalls nicht einfach ohne Weiteres auszutauschen. Obwohl sich die Dichtung mittels der Filzringe grundsätzlich bewährt hat, konnten überdies z.B. Wachse, Öle oder Harze an die Dichtung gelangen und die Dichtwirkung eventuell beeinträchtigen.Although the use of a separate rotor mount allows a simple manual insertion of the cutting rotor on the rotor mount, however, the torque transmission is accomplished in some previously known granulators relatively far outward on driving pins, which in turn has led to that was sealed to a relatively large diameter. Relative to a predefined speed, a large diameter of the gasket means a relatively high peripheral speed at the gasket, which in turn is accompanied by a relatively large amount of heat. Furthermore, in previous cutting mills, the rotor mount was typically not easily removed for cleaning. In addition, the felt rings used were also not easy to replace easily. Moreover, although the gasket has basically been tried and tested by means of the felt rings, e.g. Waxes, oils or resins get to the seal and may affect the sealing effect.
Diese Filzdichtungen haben sich dennoch grundsätzlich bewährt und wurden daher über Jahrzehnte verwendet. Nichtsdestotrotz ist das Dichtkonzept bei einer Schneidmühle verbesserungsfähig. Insbesondere kann die Zugänglichkeit der Dichtung weiter verbessert werden.These felt seals have nevertheless proven themselves in principle and have therefore been used for decades. Nonetheless, the sealing concept of a granulator can be improved. In particular, the accessibility of the seal can be further improved.
Allgemeine Beschreibung der ErfindungGeneral description of the invention
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Schneidmühle der eingangs genannten Art bereit zu stellen, welche wartungsfreundlich ist und/oder welche sich insbesondere im Bereich der Mahlkammerrückwand und der Antriebswelle gut reinigen lässt.It is therefore an object of the invention to provide a cutting mill of the type mentioned, which is easy to maintain and / or which can be cleaned well, especially in the field of Mahlkammerrückwand and the drive shaft.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schneidmühle bereit zu stellen, welche im Bereich der Antriebswelle, trotz einer ggf. hohen Umfangsgeschwindigkeit an Dichtungsstellen, eine geringe Wärmeentwicklung aufweist.Another aspect of the object of the invention is to provide a granulator which, in the region of the drive shaft, despite a possibly high peripheral speed at sealing points, has a low heat development.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schneidmühle bereit zu stellen, welche eine gute Dichtwirkung zwischen der Mahlkammer und dem Bereich des Antriebsmotors aufweist. A further aspect of the object of the invention is to provide a cutting mill which has a good sealing effect between the grinding chamber and the area of the drive motor.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schneidmühle bereit zu stellen, welche einen verbesserten Zugang zur Dichtung der Antriebswelle in der Mahlkammerrückwand erlaubt.Another aspect of the object of the invention is to provide a granulator which allows improved access to the seal of the drive shaft in the grinding chamber rear wall.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.The object of the invention is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung betrifft eine Schneidmühle zum schneidenden Zerkleinern von Proben, insbesondere im Labormaßstab. Solche Schneidmühlen zum schneidenden Zerkleinern von Proben arbeiten nach dem Scherenprinzip. Die Schneiden des Schneidrotors und die Gegenschneiden verlaufen dabei im Wesentlichen axial und radial versetzt zu der Rotationsachse des Schneidrotors. Die Mahlkammer weist also vorzugsweise umfangsseitig axial versetzte und im Wesentlichen axial verlaufende Gegenmesser auf, welche mit den Schneidmessern des Schneidrotors zusammenwirken, derart dass die Proben zwischen den Schneidmessern des Schneidrotors und den Gegenmessern nach dem Scherenprinzip zerschnitten werden, wenn die Schneiden des Schneidrotors und die stationären Schneiden aneinander vorbeigleiten.The invention relates to a cutting mill for the cutting crushing of samples, in particular on a laboratory scale. Such cutting mills for the cutting crushing of samples work according to the scissors principle. The cutting edges of the cutting rotor and the counter-blades extend substantially axially and radially offset from the axis of rotation of the cutting rotor. The grinding chamber thus preferably has circumferentially axially offset and substantially axially extending counter knife, which cooperate with the cutting blades of the cutting rotor, so that the samples between the cutting blades of the cutting rotor and the counter blades are cut according to the scissors principle, if the cutting edges of the cutting rotor and the stationary Sliding past each other.
Hierbei soll im Wesentlichen axial verlaufend nicht auf Schneiden beschränkt sein, die streng parallel zur Rotationsachse verlaufen. Vielmehr können die Schneiden insbesondere auch schräg, z.B. entlang einer Schraubenlinie verlaufen bzw. Drall aufweisen. Z.B. können Schneidrotoren mit sogenannten V-Schneiden verwendet werden, bei welchen die Schneiden zwar axial versetzt zur Rotationsachse und im Wesentlichen axial, aber schräg entlang einer Schraubenlinie verlaufen, so dass die Schneiden einen Drall aufweisen. Derartige Labor-Schneidmühlen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, vgl. z.B. www.fritsch.de.In this case, should not be limited essentially limited to cutting axially extending substantially parallel to the axis of rotation. On the contrary, the cutters can in particular also be inclined, e.g. run along a helix or have twist. For example, For example, cutting rotors can be used with so-called V-cutting edges, in which the cutting edges, although axially offset from the axis of rotation and substantially axially but obliquely along a helix, so that the cutting edges have a twist. Such laboratory granulators are generally known to the person skilled in the art, cf. e.g. www.fritsch.de.
Die Schneidmühle umfasst
ein Gerätegehäuse,
einen insbesondere in dem Gerätegehäuse angeordneten Antriebsmotor und eine Antriebswelle, welche die Motorwelle und ggf. weitere Wellenelemente wie z.B. ein auf die Motorwelle aufgesetztes Rotoraufnahmeelement aufweisen kann,
eine Mahlkammer mit einem darin angeordneten Schneidrotor zum schneidenden Zerkleinern der Proben in der Mahlkammer.The granulator includes
a device housing,
a drive motor arranged in particular in the device housing and a drive shaft which may have the motor shaft and possibly further shaft elements such as a rotor receiving element mounted on the motor shaft,
a grinding chamber with a cutting rotor disposed therein for cutting the samples in the grinding chamber.
Der von der Antriebswelle drehend angetriebene Schneidrotor rotiert um eine Rotationsachse innerhalb der Mahlkammer. Die Mahlkammer wird motorseitig axial, d.h. axial in Bezug auf die Rotationsachse oder motor-stirnseitig, von einer Mahlkammerrückwand begrenzt. Der Schneidrotor ist vorzugsweise im Großen und Ganzen zylindrisch und die motorseitige Stirnfläche des zylindrischen Schneidrotors verläuft parallel zu der Mahlkammerrückwand. Die Mahlkammerrückwand weist eine Wellendurchtrittsöffnung auf, durch welche hindurch der Schneidrotor von der Antriebswelle antreibbar ist. Insbesondere erstreckt sich die Antriebswelle durch die Wellendurchtrittsöffnung hindurch, um den Schneidrotor in der Mahlkammer rotierend anzutreiben. Vorzugsweise verlaufen die Antriebswelle und/oder die Rotationsachse des Schneidrotors horizontal und/oder die Mahlkammerrückwand vertikal.The cutting rotor rotatably driven by the drive shaft rotates about an axis of rotation within the grinding chamber. The grinding chamber is motor-side axially, i. axially with respect to the axis of rotation or motor-front side, bounded by a Mahlkammerrückwand. The cutting rotor is preferably cylindrical on the whole and the motor-side end face of the cylindrical cutting rotor is parallel to the Mahlkammerrückwand. The grinding chamber rear wall has a shaft passage opening, through which the cutting rotor can be driven by the drive shaft. In particular, the drive shaft extends through the shaft passage opening in order to drive the cutting rotor in the grinding chamber in rotation. Preferably, the drive shaft and / or the axis of rotation of the cutting rotor run horizontally and / or the grinding chamber back wall vertically.
Anders als bei früheren Schneidmühlen ist nun die Wellendurchtrittsöffnung in der Mahlkammerrückwand mittels einer Labyrinthdichtung gedichtet. Labyrinthdichtungen werden manchmal auch als Spaltdichtungen bezeichnet, da sie eine berührungsfreie Wellendichtung darstellen. Die Dichtwirkung beruht auf der Verlängerung des Strömungsweges durch den abdichtenden Spalt, wodurch der Strömungswiderstand erhöht wird. Diese Wegverlängerung kann z.B. durch ein Ineinandergreifen von Formelementen des Rotors und Stators, eine sogenannte Verkämmung, erreicht werden.Unlike earlier granulators, the shaft passage opening in the grinding chamber rear wall is now sealed by means of a labyrinth seal. Labyrinth seals are sometimes referred to as gap seals because they are a non-contact shaft seal. The sealing effect is based on the extension of the flow path through the sealing gap, whereby the flow resistance is increased. This path extension may e.g. be achieved by an intermeshing of elements of the rotor and stator, a so-called intermeshing.
Die Drehzahl des Schneidrotors bei der Schneidmühle kann z.B. im Intervall von 20 U/min bis 5000 U/min, vorzugsweise zwischen 50 und 3000 U/min betragen. Es hat sich nun herausgestellt, dass bei manchen Schneidmühlen der Radius bzw. Umfang der Dichtungen an der Mahlkammerrückwand konstruktionsbedingt relativ groß ist, was eine relativ hohe Umfangsgeschwindigkeit an der Dichtung bewirkt. Die Verwendung einer Labyrinthdichtung ist unter anderem vorteilhaft, da sie die Wärmeerzeugung an der Mahlkammerrückwand reduzieren kann.The speed of rotation of the cutting rotor at the cutting mill may be e.g. in the interval from 20 U / min to 5000 U / min, preferably between 50 and 3000 U / min. It has now been found that with some cutting mills the radius or circumference of the seals on the grinding chamber rear wall is relatively large by design, which causes a relatively high peripheral speed at the seal. The use of a labyrinth seal is advantageous, among other things, since it can reduce the heat generation at the grinding chamber rear wall.
Ein weiterer Vorteil in der Verwendung einer Labyrinthdichtung an dieser Stelle ist, dass ein verbesserter Zugang zu dem Bereich innerhalb und hinter der Wellendurchtrittsöffnung in der Mahlkammerrückwand ermöglicht werden kann, so dass die Schneidmühle wartungsfreundlich ist und insbesondere die Reinigung im Bereich der Wellendurchtrittsöffnung in der Mahlkammerrückwand vereinfacht und verbessert werden kann. Dies kann z.B. beim Zerkleinern von ölhaltigen oder harzigen Proben hilfreich sein, da dies bei herkömmlichen Schneidmühlen ggf. dazu führen konnte, dass beim Zerkleinern der Proben öl- und/oder harzhaltige Rückstände in den Bereich der Dichtung der Wellendurchtrittsöffnung diffundieren konnten.Another advantage of using a labyrinth seal at this point is that improved access to the area inside and behind the shaft passage opening in the grinding chamber rear wall can be made possible, so that the cutting mill is easy to maintain and in particular simplifies cleaning in the area of the shaft passage opening in the grinding chamber rear wall and can be improved. This can e.g. be helpful when crushing oily or resinous samples, as this could possibly lead in conventional cutting mills that when crushing the samples oil and / or resinous residues could diffuse into the region of the seal of the shaft passage opening.
Ein weiterer Vorteil in der Verwendung einer Labyrinthdichtung liegt in der Langlebigkeit und Wartungsfreundlichkeit. Ferner kann die Labyrinthdichtung einfach ein- und ausgebaut werden, z.B. um diese zu reinigen, zu kontrollieren und/oder auszutauschen.Another advantage of using a labyrinth seal is longevity and ease of maintenance. Furthermore, the labyrinth seal can be easily installed and removed, e.g. to clean, control and / or replace them.
Die Mahlkammer der Schneidmühle weist zumindest bereichsweise, vorzugsweise zumindest unten, eine umfangsseitige Siebwandung auf, welche den Mahlraum von einem Auffangbehälter trennt, derart, dass die Siebwandung solche Probenpartikel, die unter eine durch die Sieböffnungen vordefinierte Partikelgröße zerkleinert wurden, direkt beim schneidenden Zerkleinern der Proben durch die Sieböffnungen in den Auffangbehälter durchlässt. The grinding chamber of the granulator has at least partially, preferably at least below, a peripheral sieve wall, which separates the grinding chamber from a collecting container, such that the sieve wall such sample particles which were crushed under a predefined by the sieve openings particle size, directly in the cutting crushing of the samples through the screen openings in the collecting container.
Vorzugsweise ist die Siebwandung als Teil einer Siebkassette ausgebildet, wobei die Siebkassette als Einheit unterhalb des Schneidrotors in die Mahlkammer einsetzbar ist.Preferably, the sieve wall is formed as part of a sieve cassette, wherein the sieve cassette is insertable as a unit below the cutting rotor in the grinding chamber.
Weiter bevorzugt umfasst das Gerätegehäuse einen axial in Bezug auf die Rotationsachse stirnseitigen Verschlussdeckel. Der Verschlussdeckel ist auf der der Mahlkammerrückwand gegenüberliegenden Seite der Mahlkammer angeordnet und kann geöffnet werden, um die Mahlkammer zu öffnen. Bei geöffneter Mahlkammer sind die Schneidrotor und/oder ggf. weitere Teile wie die Siebkassette und/oder die Labyrinthdichtung aus der Mahlkammer entnehmbar. Dadurch lassen sich die Teile austauschen, z.B. gegen einen anderen Schneidrotor und/oder eine andere Siebkassette.More preferably, the device housing comprises an axially with respect to the axis of rotation end cap. The closure lid is arranged on the side of the grinding chamber opposite the grinding chamber rear wall and can be opened in order to open the grinding chamber. When the grinding chamber is open, the cutting rotor and / or optionally other parts such as the sieve cassette and / or the labyrinth seal can be removed from the grinding chamber. This allows the parts to be exchanged, e.g. against another cutting rotor and / or another screen cassette.
Der Schneidrotor ist einerseits auf die Antriebswelle gesteckt und damit motorseitig über die Antriebswelle gelagert, und andererseits vorzugsweise auf der dem Motor bzw. der Labyrinthdichtung gegenüberliegenden Seite in dem öffenbaren Verschlussdeckel, wenn der Verschlussdeckel geschlossen ist. Hierzu kann der Verschlussdeckel ein z.B. konusförmiges Gegenlager umfassen. Dieser Aufbau ermöglicht eine einfache Ausbaubarkeit der Komponenten, z.B. zum Reinigen und Austauschen.The cutting rotor is placed on the one hand on the drive shaft and thus mounted on the motor side via the drive shaft, and on the other hand preferably on the motor or the labyrinth seal opposite side in the openable cap when the cap is closed. For this purpose, the closure cap may be a e.g. comprise cone-shaped abutment. This construction allows for easy expandability of the components, e.g. for cleaning and replacement.
Der Schneidrotor ist dabei vorzugsweise koaxial oder konzentrisch per Hand auf die Antriebswelle aufsteckbar und abnehmbar, wenn der Verschlussdeckel bzw. die Mahlkammer geöffnet ist. Beim Öffnen des Verschlussdeckels wird das Gegenlager geöffnet und der Schneidrotor kann anschließend händisch von der Antriebswelle abgezogen werden. Der Schneidrotor ist hierzu z.B. lediglich auf die Antriebsachse aufgesteckt.The cutting rotor is preferably coaxial or concentric by hand on the drive shaft attachable and removable when the cap or the grinding chamber is open. When opening the cap, the anvil is opened and the cutting rotor can then be manually removed from the drive shaft. The cutting rotor is for this purpose e.g. only attached to the drive axle.
Das Drehmoment wird vorzugsweise durch eine formschlüssige Kupplung von der Antriebswelle auf den Schneidrotor übertragen, wenn die Mahlkammer geschlossen ist. Hierzu sind z.B. Mitnehmerelemente umfasst, welche formschlüssig in den Schneidrotor eingreifen, wenn der Schneidrotor auf die Antriebswelle aufgesetzt ist, um das Drehmoment mittels der Mitnehmerelemente auf den Schneidrotor zu übertragen.The torque is preferably transmitted by a positive coupling of the drive shaft to the cutting rotor when the grinding chamber is closed. For this, e.g. Includes driver elements which positively engage in the cutting rotor when the cutting rotor is mounted on the drive shaft to transmit the torque by means of the driver elements on the cutting rotor.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebswelle mehrteilig ausgebildet und umfasst zumindest eine Primärwelle, das kann z.B. direkt die Motorwelle sein, und ein auf der Primärwelle koaxial aufgesetztes Zwischenstück, das sogenannte Rotoraufnahmeelement. Das Rotoraufnahmeelement ist dann koaxial auf die Primärwelle aufgesteckt und es sind Kupplungsmittel zwischen der Primärwelle und dem Rotoraufnahmeelement umfasst, welche die Drehmomentübertragung von der Primärwelle auf das Rotoraufnahmeelement bewirken, z.B. eine Passfeder. Der Schneidrotor ist auf das Rotoraufnahmeelement aufgesteckt und kann einfach und ohne Werkzeug bei geöffneter Mahlkammer händisch von dem Rotoraufnahmeelement abgezogen werden. Das Rotoraufnahmeelement kann ebenfalls von der Primärwelle abgezogen werden, wobei hierbei ggf. ein Abziehwerkzeug erforderlich ist z.B. eine Zentralschraube zum Abdrücken des Rotoraufnahmeelements von der Primärwelle, wobei ggf. Teile der Labyrinthdichtung automaisch mit von der Mahlkammerrückwand abgezogen werden.According to a preferred embodiment of the invention, the drive shaft is designed in several parts and comprises at least one primary shaft, which may e.g. be directly the motor shaft, and a coaxially mounted on the primary shaft intermediate piece, the so-called rotor receiving element. The rotor-receiving element is then coaxially mounted on the primary shaft and coupling means are included between the primary shaft and the rotor-receiving element, which effect the transmission of torque from the primary shaft to the rotor-receiving element, e.g. a feather key. The cutting rotor is plugged onto the rotor receiving element and can be removed easily and without tools with the grinding chamber open by hand from the rotor receiving element. The rotor receiving element may also be withdrawn from the primary shaft, in which case a removal tool may be required, for example. a central screw for pushing the rotor receiving element of the primary shaft, wherein optionally parts of the labyrinth seal are automatically withdrawn from the Mahlkammerrückwand.
Ferner vorzugsweise ist ein Mitnehmerflansch umfasst, welcher sich um die Antriebswelle herum erstreckt und einen wesentlich größeren Durchmesser aufweist, als die Motorwelle. Die Mitnehmerelemente, z.B. Mitnehmerstifte greifen einerseits in dem Mitnehmerflansch und andererseits in dem Schneidrotor ein, um die Drehmomentübertragung von der Antriebswelle auf den Schneidrotor an einem möglichst großen Radius zu bewirken.Further preferably, a Mitnehmerflansch is included, which extends around the drive shaft and has a substantially larger diameter than the motor shaft. The driver elements, e.g. Driving pins engage on the one hand in the Mitnehmerflansch and on the other hand in the cutting rotor to cause the torque transmission from the drive shaft to the cutting rotor at the largest possible radius.
Das Spaltmaß der Labyrinthdichtung beträgt vorzugsweise zwischen 0,05 mm und 2 mm, weiter vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 0,5 mm, radial bevorzugt im Bereich von 0,2 mm, axial aufgrund von Lagerspiel ggf. etwas mehr.The gap dimension of the labyrinth seal is preferably between 0.05 mm and 2 mm, more preferably between 0.1 mm and 0.5 mm, radially preferably in the range of 0.2 mm, axially possibly slightly more due to bearing play.
Die Mitnehmerelemente sind vorzugsweise als sich axial erstreckende Mitnehmerstifte ausgebildet, wobei deren radial äußere Begrenzung mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 15 mm, vorzugsweise mindestens 20 mm oder vorzugsweise mindestens 25 mm, z.B. 31,5 mm radial von der Rotationsachse entfernt ist, wodurch ein hohes Drehmoment übertragen werden kann.The driver elements are preferably designed as axially extending driving pins, wherein the radially outer boundary of at least 10 mm, preferably at least 15 mm, preferably at least 20 mm or preferably at least 25 mm, e.g. 31.5 mm radially away from the axis of rotation, whereby a high torque can be transmitted.
Vorzugsweise ist der Mitnehmerflansch als ein Teil des Rotoraufnahmeelements ausgebildet und das Rotoraufnahmeelement mit dem Mitnehmerflansch als Einheit auf die Primärwelle aufsteckbar. Dies hat sich zur Übertragung der erforderlichen Drehmomente bei der Schneidmühle bewährt.Preferably, the Mitnehmerflansch is formed as a part of the rotor receiving element and the rotor receiving element with the Mitnehmerflansch as a unit attachable to the primary shaft. This has proven itself for the transmission of the required torques in the cutting mill.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Mitnehmerflansch zumindest teilweise innerhalb der Wellendurchtrittsöffnung angeordnet. Dies hat sich als vorteilhaft in Bezug auf die Baugröße erwiesen. Hierfür ist zwar eine relativ große Wellendurchtrittsöffnung erforderlich, was allerdings mit einer Labyrinthdichtung gut handhabbar ist.According to a preferred embodiment of the invention, the Mitnehmerflansch is at least partially disposed within the shaft passage opening. This has proven to be beneficial in terms of the size proved. For this purpose, although a relatively large shaft passage opening is required, but this is easy to handle with a labyrinth seal.
Vorzugsweise umfasst die Labyrinthdichtung einen inneren mit der Antriebswelle mitrotierenden Labyrinthring und einen mahlkammerseitigen Labyrinthringdeckel, wobei eine mahlkammerseitige axiale Stirnfläche des inneren Labyrinthrings mit einer axialen Stirnfläche des mahlkammerseitigen Labyrinthringdeckels verkämmt ist.The labyrinth seal preferably comprises an inner labyrinth ring co-rotating with the drive shaft and a labyrinth ring cover with a milling chamber side, a mill chamber-side axial end face of the inner labyrinth ring being intermeshed with an axial end face of the mill chamber labyrinth ring cover.
Ferner vorzugsweise umfasst die Labyrinthdichtung den inneren mit der Antriebswelle mitrotierenden Labyrinthring und einen motorseitigen Labyrinthringdeckel, wobei eine motorseitige axiale Stirnfläche des inneren Labyrinthrings mit einer axialen Stirnfläche des motorseitigen Labyrinthringdeckels verkämmt ist.Further preferably, the labyrinth seal comprises the inner labyrinth ring co-rotating with the drive shaft and an engine-side labyrinth ring cover, wherein an engine-side axial end surface of the inner labyrinth ring is interlocked with an axial end surface of the engine-side labyrinth ring cover.
Eine solche axial stirnseitige Verkämmung ist vorteilhaft in Bezug auf die Demotierbarkeit der Labyrinthdichtung.Such an axially front-side concavity is advantageous with respect to the demotability of the labyrinth seal.
Vorzugsweise weist die Mahlkammerrückwand eine mahlkammerseitige ringförmige Ausnehmung auf, in welcher der mahlkammerseitige Labyrinthringdeckel festgelegt ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die mahlkammerseitige Abschlussfläche des mahlkammerseitigen Labyrinthringdeckels bündig mit Mahlkammerrückwand abschließt.Preferably, the grinding chamber rear wall has a grinding chamber-side annular recess in which the mill chamber-side labyrinth ring cover is fixed. It is particularly advantageous if the grinding chamber-side end surface of the milling chamber-side labyrinth ring cover is flush with the grinding chamber rear wall.
Vorzugsweise ist der mahlkammerseitige Labyrinthringdeckel in der mahlkammerseitigen ringförmigen Ausnehmung festgeklemmt, so dass beim Abziehen des Schneidrotors von der Antriebswelle bzw. dem Rotoraufnahmeelement, die Labyrinthdichtung zusammengebaut bleibt. Allerdings ist der innere Labyrinthring in Richtung von dem Motor zur Mahlkammer grundsätzlich abziehbar, wenn die Klemmung des mahlkammerseitigen Labyrinthringdeckels in der mahlkammerseitigen ringförmigen Ausnehmung überwunden wird und der mahlkammerseitigen Labyrinthringdeckel mit dem inneren Labyrinthring von der Antriebswelle abgezogen wird. Vorzugsweise wird hierzu das Rotoraufnahmeelement unter Überwindung einer gewissen Klemmkraft von der Primärwelle abgezogen, wobei dadurch auch der innere Labyrinthring und der mahlkammerseitige Labyrinthringdeckel von der Antriebswelle abgezogen werden, z.B. motorseitig gestützt durch den Mitnehmerflansch.The mill chamber-side labyrinth ring cover is preferably clamped in the mill chamber-side annular recess, so that when the cutting rotor is withdrawn from the drive shaft or the rotor receiving element, the labyrinth seal remains assembled. However, the inner labyrinth ring in the direction of the motor to the grinding chamber is basically removable, when the clamping of the grinding chamber side labyrinth ring cover is overcome in the mill chamber side annular recess and the mill chamber side labyrinth ring with the inner labyrinth ring is removed from the drive shaft. Preferably, for this purpose, the rotor receiving element is withdrawn by overcoming a certain clamping force from the primary shaft, thereby also the inner labyrinth ring and the mill chamber-side labyrinth ring cover are deducted from the drive shaft, e.g. supported on the motor side by the driver flange.
Der mahlkammerseitige Labyrinthringdeckel kann mittels eines, vorzugsweise formschlüssig eingesetzten, O-Rings in der Mahlkammerrückwand bzw. in der mahlkammerseitigen ringförmigen Ausnehmung der Mahlkammerrückwand festgeklemmt sein und unter Überwindung der hierdurch bewirkten Klemmkraft abgezogen werden.The grinding chamber-side labyrinth ring cover can be clamped in the grinding chamber rear wall or in the grinding chamber-side annular recess of the grinding chamber rear wall by means of a preferably positively inserted O-ring and be withdrawn by overcoming the clamping force caused thereby.
Vorzugsweise ist der innere Labyrinthring radial außen auf dem Rotoraufnahmeelement, insbesondere radial außen auf dem Mitnehmerflansch angeordnet.Preferably, the inner labyrinth ring is arranged radially on the outside of the rotor receiving element, in particular radially outward on the driver flange.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Luftstromerzeugungseinrichtung umfasst, welche einen Luftstrom durch den Spalt der Labyrinthdichtung erzeugt, vorzugsweise vom Motor in Richtung zur Mahlkammer. Dadurch kann die Wirkung der Labyrinthdichtung verbessert werden, dahingehend, dass die Diffusion von Schmutz von der Mahlkammer in Richtung des Motorbereichs durch die Wellendurchtrittsöffnung vermindert werden kann.According to a further embodiment, an air flow generating device is provided, which generates an air flow through the gap of the labyrinth seal, preferably from the motor in the direction of the grinding chamber. Thereby, the effect of the labyrinth seal can be improved, to the extent that the diffusion of dirt from the grinding chamber in the direction of the engine area can be reduced by the shaft passage opening.
Hierzu kann der innere Labyrinthring Lüfterschaufeln aufweisen, welche beim Rotieren des inneren Labyrinthrings eine Luftströmung durch den Spalt der Labyrinthdichtung erzeugen. Dabei erweist sich der für die Dichtung als solche zunächst nachteilig erscheinende große Radius der Dichtung als Vorteilhaft, da sich die hiermit verbundene große Umfangsgeschwindigkeit für die Erzeugung eines Luftstroms positiv auswirken kann.For this purpose, the inner labyrinth ring can have fan blades, which generate a flow of air through the gap of the labyrinth seal during rotation of the inner labyrinth ring. In this case, the large radius of the seal, which initially appears to be disadvantageous for the seal as such, proves to be advantageous, since the large circumferential speed associated therewith can have a positive effect on the generation of an airflow.
Z.B. sind die Lüfterschaufeln zweckmäßig auf der radial äußeren Umfangswandung des inneren Labyrinthrings angeordnet.For example, the fan blades are expediently arranged on the radially outer circumferential wall of the inner labyrinth ring.
Vorzugsweise ist zwischen der Mahlkammerrückwand und dem Antriebsmotor ein Luftzuführender Lüftungskanal vorgesehen, z.B. in der Motorseite der Mahlkammerrückwand, durch welchen der Luftstrom in Richtung der Mahlkammer durch die Labyrinthdichtung geführt wird.Preferably, an air supply to the ventilation duct is provided between the grinding chamber rear wall and the drive motor, e.g. in the motor side of the grinding chamber rear wall, through which the air flow is guided in the direction of the grinding chamber through the labyrinth seal.
Alternativ oder ergänzend kann auch ein umfangsseitiges „offenes Labyrinth“ oder sogenanntes Durchblicklabyrinth vorgesehen sein. Die Labyrinthdichtung umfasst wiederum einen mit der Antriebswelle mitrotierenden inneren Labyrinthring und die die Wellendurchtrittsöffnung weist eine innere radiale Ringwandung auf, innerhalb welcher der innere Labyrinthring angeordnet ist, so dass die innere radiale Ringwandung den inneren Labyrinthring ringförmig umschließt. Das offene Labyrinth oder Durchblicklabyrinth ist dadurch gekennzeichnet, dass entweder die innere radiale Ringwandung oder die äußere radiale Ringwandung des inneren Labyrinthrings im axialen Querschnitt eine Mäanderform definieren, aber die innere radiale Ringwandung und die äußere radiale Ringwandung des inneren Labyrinthrings nicht miteinander verkämmt sind, derart dass der innere Labyrinthring trotzdem axial aus der Wellendurchtrittsöffnung herausziehbar ist.Alternatively or additionally, a circumferential "open labyrinth" or so-called transparent labyrinth may be provided. The labyrinth seal in turn comprises an inner labyrinth ring co-rotating with the drive shaft and the shaft passage opening has an inner radial annular wall within which the inner labyrinth ring is disposed such that the inner radial annular wall annularly surrounds the inner labyrinth ring. The open labyrinth or translucent labyrinth is characterized in that either the inner radial annular wall or the outer radial annular wall of the inner labyrinth ring defines a meandering shape in axial cross section, but the inner radial annular wall and the outer radial annular wall of the inner labyrinth ring are not intermeshed such that the inner labyrinth ring can nevertheless be withdrawn axially from the shaft passage opening.
Vorzugsweise ist die Mäanderform des offenen Labyrinths oder Durchblicklabyrinths im axialen Querschnitt sich radial verjüngend, z.B. im axialen Querschnitt dreieckig, ggf. dreieckig spitz zulaufend ausgebildet. Preferably, the meandering shape of the open labyrinth or translucent labyrinth in the axial cross-section is radially tapering, for example, triangular in axial cross-section, possibly triangular tapered.
Versuche haben gezeigt, dass ein solches offenes Labyrinth oder Durchblicklabyrinth bzw. solche Geometrien Wirbel erzeugen können, die Luftpolster verursachen können und somit den Durchgang von Schmutz durch die Labyrinthdichtung erschweren können.Experiments have shown that such an open labyrinth or translucent labyrinth or geometries can create vortices that can cause air pockets and thus make it difficult for dirt to pass through the labyrinth seal.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.In the following the invention will be explained in more detail by means of embodiments and with reference to the figures, wherein the same and similar elements are partially provided with the same reference numerals and the features of the various embodiments can be combined.
Figurenlistelist of figures
Es zeigen:
-
1 eine dreidimensionale Ansicht einer Schneidmühle auf einem Stativ gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, -
2 eine dreidimensionale Ansicht der Schneidmühle aus1 mit geöffneter Mahlkammer, -
3 eine dreidimensionale Ansicht der Schneidmühle aus1 mit geöffneter Mahlkammer und entferntem Schneidrotor, entfernter Siebkassette sowie abgenommenem Mahlkammer-Verschlussdeckel, -
4 eine dreidimensionale Ansicht des Schneidrotors und der Siebkassette für die Schneidmühle aus1 , -
5 eine ausschnittsweise dreidimensionale Darstellung, teilweise geschnitten, des Wellendurchtritts durch die Mahlkammerrückwand der Schneidmühle aus1 , -
6 eine Ausschnittsvergrößerung aus5 im Bereich der Labyrinthdichtung, -
7 eine Querschnittsdarstellung der geschlossenen Mahlkammer mit Schneidrotor der Schneidmühle aus1 , -
8 eine Querschnittsdarstellung eines vergrößerten Ausschnitts aus7 im Bereich der Labyrinthdichtung, -
9 eine Ansicht des Antriebmotors für die Schneidmühle aus1 , -
10 eine Ansicht von unten auf das Rotoraufnahmeelement der Schneidmühle aus1 , -
11 eine Querschnittsdarstellung des Rotoraufnahmeelements aus10 entlang der Linie11-11 , -
12 eine Querschnittsdarstellung der Labyrinthdichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, -
13 eine vergrößerte Darstellung des AusschnittsA13 in12 .
-
1 3 shows a three-dimensional view of a cutting mill on a stand according to a first embodiment of the invention, -
2 a three-dimensional view of the granulator1 with open grinding chamber, -
3 a three-dimensional view of the granulator1 with open grinding chamber and removed cutting rotor, removed sieve cassette and removed grinding chamber closure lid, -
4 a three-dimensional view of the cutting rotor and the screen cassette for the granulator from1 . -
5 a partial three-dimensional representation, partially cut, the shaft passage through the grinding chamber back wall of the granulator1 . -
6 an excerpt from5 in the area of the labyrinth seal, -
7 a cross-sectional view of the closed grinding chamber with cutting rotor of the granulator1 . -
8th a cross-sectional view of an enlarged section of7 in the area of the labyrinth seal, -
9 a view of the drive motor for the granulator1 . -
10 a view from below of the rotor receiving element of the granulator1 . -
11 a cross-sectional view of therotor receiving element 10 along the line11-11 . -
12 a cross-sectional view of the labyrinth seal according to another embodiment of the invention, -
13 an enlarged view of the detailA13 in12 ,
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Bezug nehmend auf die
Bezug nehmend auf
Das Rotoraufnahmeelement
Der Mitnehmerflansch
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Mahlkammerrückwand
Der Schneidrotor
Wieder Bezug nehmend auf die
Der Mahlkammer-Verschlussdeckel
Da mit dem Rotoraufnahmeelement
Bei konstanter Drehzahl bedeutet ein großer Durchmesser zwar zur Dichtung in nachteiliger Weise eine relativ hohe Umfangsgeschwindigkeit der Dichtung verglichen mit einer Dichtung, die hypothetisch näher an der Rotationsachse
Bezug nehmend auf
Es ist allerdings auch möglich, das Rotoraufnahmeelement
Auf der motorseitigen Rückseite
Auf der mahlkammerseitigen Vorderseite
Das Rotoraufnahmeelement
Mit dem Rotoraufnahmeelement
Die so gestaltete Labyrinthdichtung
Die Dichtwirkung der Labyrinthdichtung
Bezug nehmend auf die
Bei Rotation des inneren Labyrinthrings
Bezug nehmend auf
Der Luftstrom
Bezug nehmend auf
Der Unterschied zu der Ausführungsform in den
Bezug nehmend auf die
Zusammenfassend erfüllt das hier vorgestellte Dichtungskonzept eine Mehrzahl von Vorteilen z.B. gegenüber bisher verwendeten Filzdichtungen.In summary, the sealing concept presented here fulfills a number of advantages, e.g. compared to previously used felt seals.
Das Dichtungskonzept ist wartungsfreundlich und bedarf andererseits auch kaum einer Wartung. Trotzdem hält das Dichtungskonzept Staub gut in der Mahlkammer und lässt nur wenig Staub durch die Labyrinthdichtung hindurch in dem Bereich des Antriebsmotors
Ein besonderer Vorteil ist die Vermeidung eines Materialabriebs (bei sauberem Labyrinth) und die Möglichkeit, einer FDA-Zulassung, insbesondere wenn z.B. die Teile
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.It will be apparent to those skilled in the art that the above-described embodiments are to be read by way of example, and that the invention is not limited to them, but that they can be varied in many ways without departing from the scope of the claims. It is also to be understood that the features, independently as they are disclosed in the specification, claims, figures, or otherwise, also individually define essential components of the invention, even if described together with other features.
Claims (21)
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