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Die Erfindung betrifft eine Mühle mit in einem Mahlgefäß durch ein
elektromagnetisches Drehfeld in Umlaufbewegung versetzten Mahlkörpern, wobei die
zur Achse des elektromagnetischen Drehfeldes parallele Umfangswand des Mahlgefäßes
größtenteils konzentrisch zur Drehfeldachse verläuft.
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Es sind elektromagnetische Kugelmühlen zum Feinmahlen von Zement,
Erz u. dgl. Stoffe bekannt, die ein zylindrisches Mahlgefäß aufweisen, in welchem
sich Mahlkörper befinden und welches konzentrisch innerhalb eines feststehenden
mehrpoligen Elektromagnetstators angeordnet -ist, - der mittels Wechselstromes gespeist
wird und im Innern des Statorkreisfeldes ein elektromagnetisches Drehfeld erzeugt,
durch das die Mahlkörper in. Drehbewegung versetzt werden.
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Der Stoff wird in derartigen Mühlen durch die zwischen der zylindrischen
Kammerwand und den Mahlkugeln auftretenden Reibung zerkleinert.
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Derartige Mühlen weisen den Nachteil auf, daß die spezifische Mahlleistung
niedrig ist und ein beträchtlicher Energiebedarf erforderlich ist. Diese Nachteile
sind dadurch bedingt, daß derartige Mühlen durch ihre Bauart und Wirkungsweise bei
einmaligem Durchgang der harten Stoffe durch die Mühle keine genügend feine Mahlung
gewährleisten. Der zerkleinerte Stoff muß deshalb gesichtet und nicht genügend zerkleinerte
Teile zum wiederholten Mahlen zurückgeleitet werden.
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Es sind auch elektromagnetische Kugelmühlen zum Feinmahlen von Zement
und Erz bekannt, in denen das Mahlgefäß ringförmig gestaltet und zwischen zwei feststehenden
Erregerwicklungen eingeschlossen ist, die durch einen Panzermantel verdeckt sind
und mit Wechselstrom gespeist werden. Die in das Mahlgefäß eingebrachten metallischen
Mahlkugeln werden hierbei mittels eines durch die Erregerwicklungen erzeugten elektromagnetischen
Drehfeldes in Drehbewegung versetzt.
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Derartige Mühlen weisen die Nachteile auf, daß die Mahlleistung niedrig
ist, die baulichen Ausmaße groß sind und ein beträchtlicher spezifischer Energieaufwand
erforderlich ist.
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Dies ist dadurch bedingt, daß der Mahlvorgang bei derartigen Mühlen
hauptsächlich durch die zwischen den Stoffteilchen und den sich unter der Einwirkung
des magnetischen Drehfeldes bewegenden Stahlkugeln auftretende Reibung erfolgt.
Dabei wirkt auf die Stahlkugeln gleichzeitig mit der Magnetfeldkraft die Zentrifugalkraft
ein, die diese gegen den Oberteil des ringförmigen Mahlgefäßes sowie gegeneinander
andrückt, wodurch ein bedeutender Teil der kinetischen Energie der Kugeln nutzlos
verlorengeht.
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Auch vergrößert sich der spezifische Energieaufwand bei derartigen
elektromagnetischen Kugelmühlen infolge schädlicher Ströme, welche durch die Wechselwirkung
zwischen den Magnetfeldern der mit Wechselstrom gespeisten Erregerwicklungen sowie
infolge des beträchtlichen durch den Panzermantel dem Kraftlinienlluß geleisteten
Widerstandes entstehen. Die bekannten Kugelmühlen weisen auch den Nachteil auf,
daß bei Durchbrennen der Erregerwicklungen (insbesondere der äußeren Wicklung) deren
Reparatur im Betrieb kompliziert ist, da die Kugelmühle hierbei auf längere Zeit
stillgelegt werden muß.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß es praktisch nicht zweckmäßig ist,
die beiden bekannten Arten von Kugelmühlen für das Mahlen geringer Stoffmengen zu
verwenden, wie es z. B. bei der Zerkleinerung von Diamanten der Fall ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektromagnetische Kugelmühle
zu schaffen, die es ermöglicht, Stoffe sowohl in hartem als auch in überhartem Zustand
zu zerkleinern und eine hohe Mahlleistung sowie gute betriebstechnische Kennwerte
bei verhältnismäßig kleinen Abmessungen und geringem spezifischem Aufwand an elektrischer
Energie zu gewährleisten.
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Die Aufgabe wird bei voller Ausnutzung der kinetischen Energie der
Kugeln und erheblicher Steigerung der Anzahl ihrer Schläge dadurch gelöst, daß die
zur Drehfeldachse parallele Umfangswand im oberen Teil des Mahlgefäßes eine einseitige
Ausbauchung aufweist.
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Die Umfangswand kann aus einem Teilzylinder mit tangential sich anschließenden
Ausbauchungswänden bestehen.
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Das elektromagnetische Drehfeld kann vorteilhafterweise von einem
auf der Achse des Mahlgefäßes angeordneten Elektromagneten erzeugt werden, der im
Inneren des Mahlgefäßes liegt.
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Vorteilhafterweise kann der Elektromagnet in einem Panzermantel eingekapselt
sein, der über den Elektromagnetpolen Schlitze mit in diesen angeordneten Einsatzstücken
aus magnetisierbarem, durch verschleißfestes Material armiertem Stoff aufweist.
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Der Elektromagnet kann außerhalb des Mahlgefäßes angeordnet sein und
mit dem von der Erregerwicklung freien Teil seines verlängerten Kerns in das Mahlgefäß
hineinragen. Der Elektromagnet kann auch drehbar gelagert sein. Außerdem kann die
Mahlguteinspeisevorrichtung in den Ausbauchungsteil der Mahlkammer münden.
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Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung der Mühle wird bewirkt, daß
in der Mahlkammer, die in Form eines einen Teilkreis umschließenden Zylinders gestaltet
ist, der in eine Ausbauchung übergeht, die durch zur zylindrischen Oberfläche des
Mahlgefäßes tangential verlaufende, sich schneidende ebene Wände gebildet ist, sich
die Stahlkugeln unter der Einwirkung des Magnetfeldes zuerst entlang des Zylinderteils
des Mahlgefäßes bewegen, um anschließend in der Ausbauchung des Mahlgefäßes unter
der Einwirkung der die Anziehungskraft des Magnetfeldes übersteigenden Zentrifugalkraft
in geradlinige Bewegung überzugehen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die Stahlkugeln
einen Anprall gegen das Mahlgut unter voller Ausnutzung der kinetischen Energie
vollführen.
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Bei vorzugsweiser Verwendung der Mühle für die Zerkleinerung von Diamanten
ist es empfehlenswert, den Elektromagneten mit einem verlängerten Kern zu gestalten,
dessen von der Erregerwicklung freier Teil innerhalb der Arbeitskammer und dessen
anderer, größerer Teil mit der Erregerwicklung außerhalb der Arbeitskammer angeordnet
ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Abmessungen der Kammer wesentlich
kleiner gehalten werden können.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die elektromagnetische Kugelmühle im Querschnitt
mit innerhalb der Arbeitskammer derart
angeordnetem Elektromagneten,
daß seine Drehachse mit der Achse des zylindrischen Teils der Kammer zusammenfällt,
F i g. 2 die Kugelmühle im Längsschnitt nach der Linie II-II der F i g. 1, F i g.
3 ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kugelmühle im Längsschnitt,
bei der lediglich der verlängerte, von der Erregerwicklung freie Teil des Elektromagneten
sich im Innern der Arbeitskammer befindet.
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Die in F i g. 1 und 2 dargestellte elektromagnetische Kugelmühle weist
eine in Lagern 2 drehbare Welle 1 auf. Die Lager sind an den Stützen 3 befestigt.
Mit der Welle 1 ist ein Panzermantel 4 über zwei seitliche Radnaben 5 fest verbunden.
Innerhalb des Panzermantels 4 ist ein Elektromagnet angeordnet, der aus einer
auf einen Kern 7 gewickelten Erregerwicklung 6 besteht. Dieser Elektromagnet
ist an der Welle 1 starr befestigt.
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Der Mahlraum 8 wird durch den Panzermantel 4,
eine äußere
Panzerwand 9, einen Außenmantel 10
und durch gitterförmige Seitenplatten 11
begrenzt, die aus ummagnetischem, verschleißfestem Stoff bestehen. In der Mahlkammer
befinden sich Stahlkugeln 12.
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über den Elektromagnetpolen sind aus magnetisierbarem Stoff hergestellte
Einsatzstücke 13 im Panzermantel 4 angeordnet, die ihrerseits durch verschleißfestes
Material 14 vor Verschleiß geschützt sind.
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Um die Erregerwicklungen abzukühlen, sind an den Speichen der Radnaben
5 Schaufeln 15 angebracht.
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Für die Zuleitung des Erregerstromes sind an einem Ende der Welle
1 Schleifringe 16 angeordnet, und am anderen Ende ist eine Federnut 17 zum Anschluß
eines (in der Zeichnung nicht dargestellten) Elektromotors vorgesehen.
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Zwischen den Seitenwänden des Außenmantels 10
und den gitterartigen
Seitenplatten 11 des Mahlgefäßes 8 sind Hohlräume vorgesehen, und
zwar auf der einen Seite ein Einfüllringraum 18 bzw. auf der gegenüberliegenden
Seite eine Austragskammer 19. Oberhalb des Einfüllringraums 18 ist
ein Einfülltrichter 20 und unterhalb der Austragskammer 19
eine Öffnung
21 zum Austragen des Mahlgutes 22 angeordnet. Für die Belüftung der Kugelmühle
sind in der Austragskammer 19 rotierende Schaufeln 23 vorgesehen.
Die Seitenwände des Außenmantels sind mittels Dichtungen 24 gegenüber den
rotierenden Teilen abgedichtet.
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Zweckmäßigerweise dient die aus diesem Ausführungsbeispiel ersichtliche
Anordnung der Kugelmühle für die Zerkleinerung großer Stoffmengen.
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Für die Zerkleinerung geringer Mengen eines Mahlgutes, beispielsweise
für die Diamantenzerkleinerung, ist es zweckmäßig, die Mühle in der in F i g. 3
dargestellten Ausführungsform zu gestalten.
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Diese in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich
von der zuerst beschriebenen im wesentlichen dadurch, daß der Kern 7' des Elektromagneten
eine verlängerte Form aufweist, wobei ein Teil des Kerns von der Erregerwicklung
6' frei ist. Der Elektromagnet wird derart angeordnet, daß der von der Wicklung
6' freie Teil des Kerns in das Mahlgefäß 8' hineinragt, während der
andere Teil des Elektromagneten außerhalb des Mahlgefäßes im abgesonderten, an das
Mahlgefäß 8' angrenzenden Teil der Umfangswand 25 liegt. Auf den Kernteil,
der in das Mahlgefäß 8' hineinragt, wird eine aus magnetisierbarem Metall
hergestellte Panzerscheibe 26 aufgesetzt. Eine derartige Anordnung ermöglicht
es, das Mahlgefäß mit kleineren Ausmaßen zu gestalten: Anschließend wird die Wirkungsweise
der erfindungsgemäßen Kugelmühle beschrieben.
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über die Schleifringe 16 strömt ein Gleich- oder Wechselstrom
zur Erregerwicklung 6 und erzeugt ein konstantes elektromagnetisches Drehfeld,
das sich mit dem Elektromagneten dreht und die Stahlkugeln 12 mitreißt, deren
wachsende Geschwindigkeit beinahe die Drehgeschwindigkeit des Elektromagneten erreicht.
Von dem Zeitpunkt ab, an dem die Stahlkugeln den Beginn der Ausbauchung
8 a des Mahlgefäßes erreichen, bewegen sie sich geradlinig weiter und zermalmen
das Gut, das über den Einfülltrichter 20 in die Kammer 8 gelangt.
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Ist die kinetische Energie durch den Anprall gegen das sich in der
Ausbauchung 8 a des Mahlgefäßes befindliche Mahlgut verbraucht, so gelangen
die Stahlkugeln 12 mit dem zu zermalmenden Gut unter der Einwirkung des elektromagnetischen
Feldes des rotierenden Elektromagneten in den zylindrischen Teil des Mahlgefäßes,
in dem das Gut unter der Beaufschlagung der Stahlkugeln einer Reibung unterworfen
wird. Anschließend wiederholt sich der Zermalmungszyklus.