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Laboratoriums-Planetenmühle Die Erfindung bezieht sich auf eine Laboratoriums-Planetenmühle
mit einem zentral gelagerten Sonnenträger, der um eine vertikale Achse rotiert.
Auf dem Sonnenträger sind fliegend und drehbar gelagerte Planetenträger befestigt,
die um vertikale Achsen gegensinnig zum Sonnenträger rotieren und die Mahlgefäße
tragen.
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Bekannte Mühlen dieser Art haben den großen Nachteil, daß die Mahlgefäße
und damit das Mahlgut nur schwer zugänglich sind. Zwar ist die Zugänglichkeit besser
als bei Mühlen mit horizontalen Achsen, doch bereitet die zusätzliche Lagerung eines
Deckels bei Mühlen mit vertikalen Achsen immer noch erhebliche Schwierigkeiten.
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Eine bekannte Ausführungsform einer Laboratoriums-Planetenmühle weist
daher einen um eine vertikale Achse rotierenden Sonnenträger auf, auf dem ein Mahlgefäß
drehbar einseitig gelagert ist. Mit Hilfe eines Lenkarms, der auf einer Seite an
einem mit dem feststehenden Gehäuse verbundenen Gelenkzapfen befestigt ist, wird
eine Absolutdrehung des Mahlgefäßes verhindert. Es ergibt sich nur eine begrenzte
Pendelbewegung des Mahlgefäßes, deren Ausschlag von der Länge des Lenkarmes abhängig
ist. Relativ zum Sonnenträger führt das Mahlgefäß eine Drehbewegung mit gleicher
Drehzahl wie der Sonnenträger, aber in entgegengesetzter Richtung wie diese aus.
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Ein großer Nachteil dieser bisher bekannten Laboratoriums-Planetenmühlen
ist die Beschränkung auf die absolute Drehfreiheit des Mahlgefäßes. Bei Versuchen
wurde gefunden, daß die Mahlwirkung wesentlich besser ist, wenn die Relativdrehzahl
der Mahlgefäße in bezug auf den Sonnenträger erheblich über dessen Drehzahl liegt
und ihre Drehrichtungen gegensinnig sind. Die Versuche ergaben weiterhin, daß die
beste Mahlwirkung erreicht wird, wenn das Verhältnis der Absolutdrehzahl der Mahlgefäße
zur Drehzahl des Sonnenträgers in der Nähe des Verhältnisses der Wurzeln aus dem
Planetenkreisdurchmesser und dem Innendurchmesser der Mahlgefäße liegt. Dieses Verhältnis
entspricht theoretisch der sogenannten kritischen Drehzahl der Schwerkraftkugelmühlen.
Eine solche Mühleneinstellung bewirkt nicht nur eine Erhöhung der auf das Mahlgut
ausgeübten Kräfte, sondern ergibt auch eine wirkungsvollere Mahlkörperbewegung.
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Bei größeren Planetenmühlen ist eine Absolutdrehung des Mahlgefäßes
um seine Achse bereits bekannt. Wegen der wesentlich größeren auftretenden Kräfte
ist aber eine völlig andere Ausführung der Mühlen und insbesondere eine zweiseitige
Lagerung des Mahlgefäßes mit den geschilderten Nachteilen notwendig. Bei einer Ausführungsform
ergibt sich die Absolutdrehung der Mahlgefäße zwangläufig dadurch, daß die Mahlgefäße
zur Vermeidung einer zentralen Achslagerung, die eine kontinuierliche Beschickung
und Entleerung der Gefäße erschwert, zwischen konischen, drehbar an einem zentralen
Treibkörper befestigten Stützrollen und einem gehäusefesten Ablaufkranz gehalten
werden. Dabei ergibt sich ein starres Drehzahlverhältnis, das von dem Innendurchmesser
des Ablaufkranzes und dem Außendurchmesser der Mahlgefäße bzw. ihrer Abwälzringe
bestimmt wird.
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Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß die Planetenträger
und die zugeordneten Getriebeorgane fliegend auf entgegengesetzten Seiten der im
Sonnenträger vorgesehenen Lagerstellen auf den gleichen Wellen angeordnet sind und
der Sonnenträger fliegend auf dem oberen Ende seiner vertikalen Antriebswelle angeordnet
ist. Das Erfordernis der leichten Zugänglichkeit wird damit in bestmöglicher Weise
erreicht. Mit der fliegenden Anordnung der Getriebeorgane unterhalb des Sonnenträgers
ist eine einfache Ausführung des Sonnenträgers ermöglicht. Zugleich wird eine einfache
Lagerung der Planetenträgerwehen geschaffen. Selbstverständlich läßt sich der für
Laboratoriumsmühlen wichtige Vorteil erzielen, daß gleichzeitig mehrere Gefäße aufgesetzt
und somit mehrere Proben zugleich gemahlen werden können. Der hierbei notwendige
Massenausgleich ist durch den einfachen Aufbau unproblematisch. Die auftretenden
Kräfte können teilweise ausgeglichen und teilweise in den Lagerstellen aufgenommen
werden. Sämtliche Teile der Mühle sind leicht zugänglich.
Die Montage
und etwaige Reparaturarbeiten sind ohne besonderen Aufwand möglich.
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Durch die vorteilhafte leichte Auswechselbarkeit der Mahlgefäße können
je nach Mahlgut Gefäße aus veischiedenen Materialien benutzt werden, z. B. aus Stahl,
Porzellan oder Achat. .
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Der Antrieb der Planetenträger zur Erzeugung einer Absolutbewegung
der Mahlgefäße um ihre eigene Achse erfolgt entweder über einen von dem Sonnenträger
getrennten Antrieb, wobei einer der beiden Antriebe zweckmäßig in seiner Drehzahl
steuerbar ist, um ein geeignetes Drehzahlverhältnis einstellen zu können. Andererseits
können die Planetenträger oder wenigstens einer der miteinander verbundenen Planetenträger
von der zentralen Antriebswelle des Sonnenträgers über einen einseitig gehäusefesten
Seil-, Riemen- oder Kettentrieb oder ein Zahnradgetriebe mit -Zwischenrad angetrieben
werden. Zur Einstellung eines günstigen Drehzahlverhältnisses sind die Riemenoder
Seilscheiben. bzw. Ketten-oder Zahnräder austauschbar.
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Die Mahlwirkung einer solchen erfindungsgemäß gestalteten Laboratoriumsmühle
mit einer Absolutbewegung der Mahlgefäße um ihre eigene Achse ist durch die Anwendung
höherer Fliehkräfte wesentlich besser als die der. bekannten Laboratoriumsmühlen
bei gleicher Dehzahl des Sonnenträgers. Andererseits kann bei gleicher Mahlwirkung
die Drehzahl des Sonnenträgers kleiner sein, wodurch die Standfestigkeit der Mühle
erhöht wird. Zur beliebigen Einstellung der Mahlwirkung kann eine stufenlose Drehzahleinstellung
des Hauptantriebs bis zu etwa 400 Ulmin vorgesehen werden.
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Der einfache Aufbau der Mühle und die gute Zugänglichkeit zu den Einzelteilen
ermöglichen es, die Lagerstelle jedes Planetenträgers mit Bezug auf den Sonnenträger
radial einstellbar zu machen. Zu diesem Zweck ist die Lagerstelle jedes Planetenträgers
mit einer drehbar im Sonnenträger sitzenden Exzenterhülse umschlossen. Mit dieser
Einstellbarkeit und der Möglichkeit die übersetzungsorgane zu wechseln, wird eine
Änderung der Umlaufgeschwindigkeit um die Sonnenträgerachse geboten, wodurch die
Mühle universeller anwendbar wird.
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Die Lagerstelle des Sonnenträgers ist von einer ortsfesten Hülse umgeben,
die wenigstens einen Abrollkranz für ein den Antrieb der Planetenträger vermittelndes
Organ trägt, ohne daß hierfür eine besondere Konstruktion notwendig ist.
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An Hand der Zeichnung soll ein spezielles Ausführungsbeispiel mit
weiteren Vorteilen im einzelnen beschrieben werden. Die Abbildung zeigt einen senkrechten
Schnitt durch die Mühle mit Antriebsmotor.
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Durch einen Hauptantrieb, bestehend aus einem stufenlos steuerbaren
Motor 1 mit Riemenscheibe 2, Riemen 3 und Riemenscheibe 4, wird über eine in einer
zentralen Riemenscheibe 5 in Kugellagern 24
drehbar, aber axial nicht
verschiebbar gelagerten Welle 6 ein Sonnenträger 7 in Rotation versetzt. Der Sonnenträger
7 nimmt in einer Exzenterbuchse 8 eine in Kugellagern 11 gelagerte Welle 10 auf.
Die Welle 10 trägt einen tellerförmigen Planetenträger 9. Auf dem
Planetenträger 9 wird ein Mahlgefäß 14 mit einer Spannvorrichtung, bestehend aus
Spannband 15, Querhaupt 16 und Rändelschraube 17, befestigt. Die Exzenterbuchse
8 ist drehbar und kann mit einer Schraube 23 festgestellt werden. Fest verbunden,
aber auswechselbar, befinet sich am unteren Ende der Welle 10 eine Riemenscheibe
12, die mit einem sich auf der feststehenden zentralen Riemenscheibe 5 abwälzenden
Keilriemen 13 angetrieben wird und das Mahlgefäß 14 in Rotation versetzt.
Durch die Lagerung der Planetenträgerwelle 10 in der Exzenterbuchse 8 ist
eine einfache radiale Einstellung der Welle 10 mit Bezug auf die Hauptwelle 6 und
damit eine Einstellung der Achsabstände möglich. Diese Verstellbarkeit des Achsabstandes
it zum Auf- und Ablegen und zum Spannen des Riemens 13 bzw. bei anderen Ausführungen
des Seiles oder der Kette notwendig. Gleichzeitig wird dadurch auch die zur Einstellung
bestimmter Drehzahlverhältnisse erforderliche Austauschbarkeit der Keilriemenscheibe
12 bzw. bei anderen Ausführungen der Seilscheibe oder des Ketten- oder Zahnrades
wesentlich vereinfacht.
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Der gesamte Planetenantrieb befindet sich in der Mulde 18 eines Gehäuseunterteils
19 und wird von der rotierenden Sonnenträgerscheibe 7 abgedeckt. Die rotierenden
Mahlgefäße werden von einem abnehmbaren Deckel 20 umschlossen. Ein mit diesem verbundener
Stift 22 betätigt einen Schalter 21, der bei abgenommenem Deckel den Antrieb abschaltet.
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Die geschilderten Konstruktionsmerkmale ergeben eine in hohem Maße
unfallsichere Planetenmühle. Alle rotierenden Teile des Planetenantriebs werden
von der Mulde 18 und der Sonnenträgerscheibe 7 abgedeckt, und der
Hauptantrieb befindet sich vollständig in dem Gehäuseunterteil 19. Dennoch bleiben
die Antriebselemente leicht zugänglich. Die Mahlgefäße sind ebenfalls von dem abnehmbaren
oder aufklappbaren Deckel 20 umgeben, so daß gegebenenfalls abgeschleuderte
Gefäßteile keine Unfallgefahr mehr bedeuten. Durch den Schalter 21 wird sichergestellt,
daß der Deckel 20 vor Inbetriebnahme der Mühle auch aufgesetzt ist.
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Dadurch, daß die Lagerung der Welle 6 der Sonnenträgerscheibe 7 in
der feststehenden, zentralen Riemenscheibe 5 untergebracht ist, wird ein einfacher
und raumsparender Aufbau ermöglicht.
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Von Vorteil gegenüber bisherigen Ausführungsformen ist auch die Befestigung
der Mahlgefäße mit Spannbändern 15, die sich eng an die äußere Form der Gefäße anlegen
und gegenüber der bisherigen Befestigungsart mit festen Spannbügeln raumsparend
sind. Das ist von Bedeutung, wenn mehrere Mahlgefäße auf dem Sonnenträger angebracht
werden sollen.