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Behältermühle Die Erfindung bezieht sich auf Behältermühlen mit zwei
relativ zueinander um eine gemeinsame waagerechte Achse drehbare, ineinander angeordnete
Trommeln, deren ringförmiger Zwischenraum als Mahlraum dient und mit Mahlkörpern
versehen ist, wobei die dem Mahlraum zugekehrten Wände der beiden Trommeln Oberflächenerhebungen
aufweisen.
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Man kennt Kugelmühlen stehender Anordnung mit in dem Mahlspalt in
mehreren Reihen übereinander angeordneten Kugeln, deren Durchmesser der jeweiligen
Breite des ringförmigen Mahlspaltes entspricht, dessen Breite nach oben entweder
stufenweise oder stetig zunimmt. Da die Mahlwirkung im wesentlichen nur an den die
Kugeln innen und außen begrenzenden Wänden der Mahltrommeln stattfindet, ist der
Wirkungsgrad dieser Mühlen verhältnismäßig gering.
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Eine andere Wirkungsweise haben Behältermühlen mit waagerechter Achse.
Es ist bekannt, Material in Behältern mittels Mahlkörpern zu zerkleinern und zu
vermahlen, die derart in Bewegung versetzt werden, daß sie unter dem Einfluß der
Schwere die Vermahlungs- und Zerkleinerungsarbeit ausführen. Dies geschieht beispielsweise
in Kugel- oder Rohrmühlen, in denen sich ein Gemisch von Mahlgut und Mahlkörpern
infolge der Umdrehung der Mühle derart bewegt, daß die Mahlkörper in einem gewissen
Ausmaß in der Drehrichtung emporgehoben werden, wonach sie herunterfallen und dabei
das Material zerkleinern.
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Bei solchen Mühlen hat man den Mahlraum durch den Zwischenraum zwischen
zwei koaxial ineinandergesteckten und relativ zueinander drehbaren Trommeln gebildet,
dessen Weite ein Mehrfaches des Mahlkörperdurchmessers beträgt und den Mahlraum
durch Zwischenscheiben in aufeinanderfolgende Mahlzonen unterteilt und etwa bis
zur Hälfte mit Kugeln ausgefüllt, so daß eine freie Oberfläche besteht, die es den
Kugeln erlaubt, beliebig auszuweichen. Diese Scheiben können wellig ausgebildet
sein, um die Reibung zwischen den Scheiben und den Kugeln zu erhöhen, damit der
Kugelinhalt als Ganzes bei der Drehung der Scheiben mitgenommen wird, der mit dem
Mahlgut vermischt auf der anderen Seite der Nabe des inneren Drehkörpers herunterfällt
und dabei das Mahlgut zerkleinert.
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Bei einer anderen Mühle gleichen Typs ist es bekannt, die beiden Trommeln
auf ihren dem Mahlraum zugekehrten Seiten mit Oberflächenerhebungen in Gestalt von
Schaufeln zu versehen, die sich über die ganze Länge des Behälterraumes erstrecken.
Die Schaufeln der äußeren Trommel sollen dabei das Mahlgut-Mahlkörper-Gemisch bis
zu einer gewissen Höhe über der Trommelachse mitnehmen und es dann auf die innere
Trommel fallen lassen, deren Schaufeln das herunterfallende Mahlgut-Mahlkörper-Gemisch
auffangen und es wieder gegen die äußere Trommel schleudern. Die Zerkleinerung des
Mahlgutes erfolgt durch die ausgeübte Schlag- und Prallwirkung. Bei diesen Mühlen
vollzieht sich der Mahlvorgang in der Hauptsache in jenem Bereich, in welchem die
Kugeln herunterfallen.
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Ferner ist die Maßnahme bekannt, in dem sich drehenden Behälter einen
sich relativ zum Behälter drehenden Umrührer vorzusehen, derart, daß einerseits
infolge der Drehung des Behälters das zu vermahlende Material und die Mahlkörper
unter der Wirkung der Fliehkraft sich in einer Schicht längs der Behälterwand sammeln
und anderserseits der Umrührer die Mahlkörper zwingt, sich gegeneinander zu verschieben.
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Solche Mühlen haben jedoch den Nachteil, daß der Druck, mit dem die
Mahlkörper aneinandergepreßt werden, von der Größe der Fliehkraft abhängt. Um eine
starke Mahlwirkung zu erhalten, ist es somit erforderlich, den Behälter mit hoher
Umdrehungsgeschwindigkeit laufen zu lassen. Aber auch dann noch nimmt wegen der
inneren freien Oberfläche der Mahlkörperschicht die Pressung erst allmählich von
Null an gegen außen zu, und die volle Pressung wird erst in der Nähe der Außenwand
des Behälters erreicht.
Demgegenüber soll nach der Erfindung der
ganze Ringraum für die Erzielung der Mahlwirkung ausgenutzt werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der gesamte ringförmige Mahlraum
mit relativ kleinen Mahlkkörpern in möglichst dichter Packung gefüllt ist und die
Oberflächenerhebungen auf den dem Mahlraum zugekehrten Wänden der Trommeln zumindest
in ihrer radialen Erstreckung etwa der mittleren Mahlkörpergröße entsprechen.
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Die Zerkleinerung des Mahlgutes erfolgt innerhalb des gesamten Mahlraumes
durch Reibung und Druck zwischen den möglichst dicht gepackten Mahlkörpern. Bei
der Relativbewegung der Trommeln gegeneinander wird in der Mahlkörperpackung von
selbst eine Pressung erzeugt, die um so größer ist, je dichter der gesamte ringförmige
Mahlraum zwischen den Wänden der Trommeln mit den relativ kleinen Mahlkörpern gefüllt
ist. Diese neue Wirkungsweise unterscheidet sich grundsätzlich von dem Bekannten.
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Im Gegensatz zu den Vorgängen in den gebräuchlichen Kugelrohrmühlen
wird also hierbei eine Zerkleinerung des Mahlgutes nicht mehr mit der Schlagenergie
der aufprallenden Kugeln, sondern durch ein Zerreiben des Mahlgutes einerseits zwischen
den Mahlkörpern und andererseits zwischen den Mahlgutkörpern selbst erreicht. Einen
guten Mahleffekt erhält man, wenn sich viele Mahlkörper bei großem Druck gegeneinander
verschieben und zwischen den Mahlkörpern große Reibungsflächen vorliegen. Das Mahlgut
wird dabei zur Hauptsache Schub-und Druckkräften unterworfen, wodurch die Wirtschaftlichkeit
der Zerkleinerung verbessert, jedoch eine Zerstörung der Mahlkugeln und Mahlplatten
durch Prall und eine Bildung der unerwünschten »Plättchen« im Endprodukt vermieden
wird.
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Wesentlich für die gute Wirkung der Mahleinrichtung sind insbesondere
die Oberflächenerhebungen an der Innentrommel. Während bei einer Drehbewegung der
Mahlkörper diese schon bis zu einem gewissen Grade durch die Fliehkraft an die äußere
Trommel angedrückt werden und sich daher eine Behinderung der Relativbewegung gegenüber
der äußeren Trommel durch Reibung ergibt, tritt eine ähnliche Wirkung an der inneren
Trommel nicht auf. Die Fliehkraft bewirkt vielmehr, daß die Mahlkörper vor. der
inneren Trommel abgehoben werden oder daß zumindest der Druck an der von den Mahlkörpern
berührten Oberfläche der inneren Trommel kleiner ist als an der äußeren Trommel.
Eine Relativbewegung der Mahlkörper gegenüber der inneren Trommel kann daher nur
mit Hilfe der Oberflächenerhebungen verhindert oder zumindest erschwert werden.
Es Lar_n daher genügen, daß nur der Mantel de.- inneren Trommel mit Oberflächenerhebungen
versehen ist, welche die Aufgabe haben, die unmittelbar an der Trommel anliegenden
Mahlkörper, und nur diese, an einer Relativverschiebung in der Trommelumfangsrichtung
zu hindern. Die Oberflächenerhebungen an der äußeren Trommel unterstützen die Reibungskräfte,
die bereits durch die Fliehkraft erhalten werden, und können insbesondere dann erforderlich
werden, wenn die äußere Trommel ruht.
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Zweckmäßig bestehen die Oberflächenerhebungen aus in axialer Richtung
der Trommeln verlaufenden Rippen. Statt dieser Längsrippen können aber auch anders
geartete Unebenheiten an den Trommelflächen vorgesehen werden. Vereinfachte Antriebsverhältnisse
erhält man, wenn nur eine der beiden Trommeln mit einem Antrieb, die andere dagegen
mit einer lösbaren Bremse versehen ist. Diese hat den Zweck, große Anfahrmomente
bei der Inbetriebsetzung zu vermeiden, indem man erst nach Erreichen der Betriebsdrehzahl
die zweite Trommel bis zum Stillstand derselben abbremst, so daß erst dann die durch
die Relativbewegung erzeugten hohen Reibungskräfte innerhalb des Mahlraumes den
Antrieb belasten.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindund weist die innere
Trommel an ihren beiden Enden durch radiale Wände abgetrennte Ein- und Austrittsräume
auf, die an ihren Stirnseiten mit hohlen Lagerzapfen versehen sind und in deren
Bereich der Trommelmantel Öffnungen aufweist. Die beiden in axialer Richtung begrenzten
Eintritts- und Austrittsräume gewährleisten eine gute Verteilung des durch die hohlen
Lagerzapfen zu- und abgeführten Mahlgutes innerhalb des gesamten ringförmigen Mahlraumes,
wodurch der Mahleffekt weiter verbessert wird. Der Gegenstand der Erfindung ist
in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen axialen
Längsschnitt durch die Behältermühle, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-II
der F i g. 1 und F i g. 3 einen axialen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform.
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Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Behältermühle weist zwei koaxial
zueinander angeordnete drehbare Trommeln, nämlich eine äußere Trommel 1 und eine
innere Trommel 2, auf. Diese Trommeln 1, 2 begrenzen einen ringförmigen Zwischenraum
3 von außen und von innen, der als Mahlraum dient. In axialer Richtung ist dieser
Zwischenraum 3 durch die Trommel 1 tragende, mit zentralen Öffnungen versehene Endscheiben
4 und 5 abgeschlossen.
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Die Trommel 2 ist innerhalb des durch die Trommel 1 mit den Endscheiben
4 und 5 gebildeten Behälters angeordnet. Sie wird von Endscheiben 6 und 7 getragen,
die mit hohlen Wellenzapfen 8 bzw. 9 versehen sind. Der Wellenzapfen 8 geht durch
die zentrale Öffnung der Endscheibe 4 hindurch und ist in einem Lager 10 abgestützt.
Für den Wellenzapfen 9, der durch die zentrale Öffnung der Endscheibe 5 hindurchgeht,
ist ein Lager 11 vorgesehen.
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Zwischen den Endscheiben 4 und 5 der Trommel 1 und den die Trommel
2 tragenden Wellenzapfen 8 und 9 sind Kugellager 12 bzw. 13 eingeschaltet, welche
eine relative Drehung der Trommeln 1 und 2 gegeneinander gestatten. Die Trommel
1 erhält ihren Antrieb über ein mit der Endscheibe 4 verbundenes Zahnrad 14, das
seinerseits über ein Ritzel 15 durch nicht gezeigte Mittel angetrieben wird.
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Auf dem Wellenzapfen 9 ist ein Zahnrad 16 aufgesetzt, das in ein Ritzel
17 eingreift. Die Trommel 2 kann über dieses Ritzel mit einer von der Drehzahl der
Trommel 1 verschiedenen Drehzahl angetrieben werden, oder sie kann auch durch eine
Bremse festgehalten werden.
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Der Zwischenraum 3 ist mit relativ kleinen kugelförmigen Mahlkörpern
18 in möglischt dichter Pakkung ausgefüllt, welche eine rings um die Trommel 2 verlaufende
Schicht bilden, die sowohl die Trommel 1 als auch die Trommel 2 berührt. Das Mahlgut
wird durch den hohlen Wellenzapfen 8 eingeführt, gelangt vorerst in einen im Innern
der Trommel 1 durch die
Endscheibe 6 und eine Zwischenwand 19 in
axialer Richtung begrenzten Eintrittsraum 20 und von dort durch in der Trommel 2
ausgesparte Öffnungen 21 in den ringförmigen Zwischenraum 3, d. h. in den Mahlraum.
Das gemahlene Gut wird durch in der Nähe der Endscheibe 7 in der Trommel 2 ausgesparte
Öffnungen 22 in einen im Innern der Trommel 2 gelegenen, von der Endscheibe 7 und
einer weiteren Zwischenwand 23 in axialer Richtung begrenzten Austrittsraum 24 übergeführt
und von dort durch den hohlen Wellenzapfen 9 ausgetragen. Auf dem gleichen Wege
kann auch zu Kühl- und Förderzwecken Luft durch die Einrichtung geblasen werden.
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Im Betrieb wird nun eine Relativdrehung der Trommel t in bezug auf
die Trommel t aufrechterhalten. Die Trommeln 1 und 2 bilden so zwei zueinander parallele
Wände, welche in tangentialer Richtung eine Relativbewegung gegeneinander ausführen.
Infolge der Reibung zwischen den Mahlkörpern und diesen Wänden wird dabei in der
den Zwischenraum zwischen diesen Wänden ausfüllenden, durch die Mahlkörper 18 gebildeten
Schicht eine Relativbewegung der einander berührenden Mahlkörper gegeneinander erzwungen.
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Um diese Wirkung in ausreichendem Maße zu gewährleisten, sind die
dem Mahlraum zugekehrten Wände der beiden Trommeln 1 und 2 mit Erhebungen zur Reibungsvergrößerung
versehen, die durch Längsrippen 25 bzw. 26 gebildet werden, welche in ihrer radialen
Erstreckung etwa der mittleren Mahlkörpergröße entsprechen. Statt dieser Rippen
können aber auch andersgeartete Unebenheiten an den Trommelflächen vorgesehen werden.
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Dadurch, daß die Mahlkörper gezwungen werden, sich in Umfangsrichtung
der Trommeln 1 und 2 gegeneinander zu verschieben, wird bei gefülltem Mahlraum 3
auch der Mahldruck erhöht, ohne von Fliehkräften Gebrauch machen zu müssen. Die
Größe des Mahldruckes kann durch Änderung des Füllungsgrades beeinflußt werden und
derart der Mahlbarkeit des Gutes angepaßt werden. Je dichter die Füllung des Mahlraumes
mit den Mahlkugeln oder dem Mahlgut ist, um so größer wird der Mahldruck.
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Die Einrichtung wird zweckmäßig in der Weise betrieben, daß eine der
beiden Trommeln, beispielsweise die äußere, gedreht, die andere dagegen festgehalten
wird. Um bei der Inbetriebsetzung große Anfahrmomente zu vermeiden, kann für die
zweite Trommel eine lösbare Bremse vorgesehen werden. Bei der Inbetriebsetzung wird
dann vorerst diese Bremse gelöst, so daß die zweite Trommel mit der ersten Trommel
frei mitlaufen kann. Erst nach Erreichen der Betriebsdrehzahl wird die zweite Trommel
bis zum Stillstand abgebremst, wobei die durch die Relativbewegung erzeugten hohen
Reibungskräfte den Antrieb belasten.
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Die Ausführungsform nach F i g. 3 zeigt grundsätzlich den gleichen
Aufbau wie jene nach den F i g. 1 und 2. Der Unterschied liegt nur darin, daß bei
dieser Ausführungsform eine Kühlung der inneren Trommel 2 durch eine Kühlflüssigkeit
vorgesehen ist. Durch eine im Innern der Trommel 2 angeordnete ringförmige Wand
27 wird ein axial durch die Wände 19 und 23 begrenzter Kühlmantel 28 abgetrennt.
Dieser Mantel 28 ist über ein durch den Wellenzapfen 9 hindurchgehendes Rohr 29
mit einer nicht gezeigten Kühlmittelquelle verbunden. Ein auf der Gegenseite angeordnetes,
durch den Wellenzapfen 8 hindurchgehendes Rohr 30 dient für die Ableitung des Kühlmittels
vom Mantel 28. In dieser Weise läßt sich auch bei hoher Mahlleistung eine wirksame
Kühlung erreichen.
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Die dargestellten Einrichtungen eignen sich auch für autogene Mahlung,
bei der größere Stücke des zu zerkleinernden Gutes als Mahlkörper verwendet werden.