DE1507527A1

DE1507527A1 - Mahlscheibe fuer schnellaufende Feinstmuehlen und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1507527A1
Application number: DE19661507527
Authority: DE
Inventors: Schneider Fritz Hans
Original assignee: Fryma Maschinen AG
Current assignee: FrymaKoruma AG
Priority date: 1966-12-03
Filing date: 1966-12-03
Publication date: 1969-04-10

Description

Mahlscheibe für schnellaufende Feinstmühlen und Verfahren zu deren Herstellung. .Ute Erfindung bezieht sich auf Mahlscheiben für schnellaufende Feinmühlen zum Mahlen feinen pastösen bis dünnflüssigen Gutes wie Farbe, Zacke, Senf, Obst, Gemüse, :d'isehe, kosmetische Salben und Cremen.
Die vorgenannten Gitter haben gemeinsam, daß sie sich bis auf sehr feine Teilchen zerkleinern lassen. Die Zerkleinerungswirkung steigt dabei mit der Geschwindigkeit der umlaufenden Mahlscheibe oder -seheiben und mit der Feinehb der Körnung der Mahlscheibe. Mit diesen Werten steigt aber auch die Erhitzung des Gutes beim Mahlvorgang. Eine Überhitzung bei ein-. stüekigen Mahlscheiben konnte man bisher nur dadurch vermeiden, daß das Gut möglichst beschleunigt durch die Mahlzone hin- durchgeleitet wurde, was eine Verminderung des erreichbaren Feinheitagrades bedeutet.
Beißweniger hitzeempfindlichen Gütern, insbesondere bei in wesentlichen trocken zu verarbeitenden Gut und mit Drehsahlen von einigen hundert Umdrehungen pro Minute laufenden Mahlsoheiben ist es bekannt, die Nahlfläche zu unterteilen. So hat man bei einer Getreidemühle an eines umlaufenden Stein eine innere kreisförmige und außen eine ringförmige ltahlfläohe vorgesehen, welchen jeweils gesonderte teatatehende Steine zugeordnet waren. Ebenso hat man bei Getreidemühlen schon die Mahlfläche der einen Scheibe in einzelne Ringzonen unterteilt, deren Mahlspalt sich von innen nach außen stufen- weise keilartig verjüngt, und die Mahlfläche der anderen Sehe be mit in Umlaufrichtung zur Radialen geneigten Rillen ver- sehen, um das grobe Mahlgut zwischen den verschiedenartigen Vorsprüngen besser erfassen und dann langsam feiner werdend vermahlen zu können. Eine wirkliche wie sie die eingangs geschilderten Produkte erfordern, auf die- se Weise jedoch nicht erzielen.
Bei einer solchen Feinmahlung hat es sich als unerläßlich er.. wiesen, für die Endbearbeitung eine Scheibe seit weitgehend ebener Mahlfläohe zu verwenden, die mit einer bestimmten Härte zusammengebundene und eine vorgegebene Korngröße auf- weisende Sahleifmittelkörner besitzt. Hierfür verwendet man in der Regel Korund oder andere Metall-Karbide oder -Oxide, und als Bindemasse kommen in erster Linie keramische Stoffe zur Anwendung, in neuerer Zeit mitunter auch Kunststoffe. Diese Scheiben läßt man vor Inbetriebnahme zunächst einschleifen, um einen möglichst feinen Mahlspalt zu erhalten. Der Einschleifvorgang ist bei einer völlig ebenen Mahlfläche naturgemäß recht lang.
Nun sind auch Scheibenmühlen bekannt, die mit zwei Paaren konzentrJaDh angeordneter Mahlringe arbeiten, zwischen welchen sie ein kleiner Ringspalt bildet. Diese Mahlringe können mit unterschiedlicher PaAgkeit an den Mahlflächen versehen und auch durch unterschiedliche Stoffe gebildet werden. Die eigentliche Feinstbearbeitung erfolgt dabei jedoch wiederum nur ausschließlich am äußersten bzw. letzten Mahlring, der auch -wie bei normalen Feinmühlen üblich - durch in einer Bindemasse zusammengesinterte oder zusammengebundene Schleifmittelkörner gebildet wird. Diese Anordnung ist einmal aufwendig und läßt sich nur bei größeren Mühlenaggregaten ausführen, aber auch dabei ist es schwierig, den Mahlringen ausreichende Festigkeit zu geben, um sie einmal getrennt handhaben zu können und damit sie zum anderen den mechanischen Beanspruchungen während des Betriebes widerstehen können. Überdies erstreckt sich bei diesen bekannten Ausführungen die Feinmahlfläche über die ganze Stirnseite der Außenringe, d.h. es treten die oben geschilderten Überhitzungserscheinungen auf.
Die Erfindung betrifft eine Mahlscheibe für schnellaufende Feinstmühlen zum Vermahlen hitzeempfindlicher pastöser bis dünnflüssiger Produkte, mit in einer aushärtbaren Bindemasse gehaltenen Schleifmittelkörnern und einer vorzugsweise senkrecht zur Drehachse liegenden Mahlfläche.
Aufgabe ßer Erfindung ist es, die bekannten Mahlscheiben in möglichst einfacher Weise so weiterzubilden, daß einmal der Einschleifvorgang beschleunigt und erleichtert und zum anderen das Mahlgut nacheinander durch mehrere Mahlzonen hindurchgeführt und dabei mehreren unterschiedlichen Bearbeitungsgängen derart unterworfen wird, daß es sich zwischen diesen einzelnen Mahlvorgängen erholen und neu orientieren kann, so daß die Endbearbeitung bei verringerter Erwärmung intensiviert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß vor allem dadurch gelöst, daß die Mahlfläche in radialer Richtung durch wenigstens eine eingeformte rillenförmige Vertiefung in mehrere bogenförmige Teilflächen unterteilt ist und die Korngröße des Schleifmittels in der Bewegungsrichtung des Mahlgutes kleiner vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Scheibe durch mehrere einstückig zusammengehärtete, radial gestaffelte Scheibenelemente gebildet, die Schleifmittel unterschiedlicher Korngröße aufweisen. Dabei kann die Rille zentrisch oder spiralenförmig um die Drehachse verlaufen.
In der Regel reicht es aus, wenn die Mahlfläche durch eine einzige zentrische Rille in zwei Ringzonen unterteilt wird, wobei jeweils zwei gleich ausgebildete Mahlscheiben einander zugeordnet werden und bei radialer Führung des Gutes von innach außen die innere Zone ein gröberes und die äußere Zone ein feineres Korn aufweist. Durch diese Unterteilung wird ,einmal der Einsohleifvorgang wesentlich beschleunigt, da zwei zusammenwirkende Ringflächenpagre vorgesehen sind, die nur jeweils in sich eben einzuschleifen sind, was sich wesentlich leichter bewerkstelligen läßt als bei einer einzigen groß- flächigen Ringzone. Zum anderen durohläuft das Mahlgut , das beispielsweise radial nach außen geführt wird, zuerst eine innen liegende Mahlzone, in der es durch gröberes Korn soweit aufbereitet wird, daß anschließend überhaupt eine wirkungs- volle Feinstbearbeitung in der äußeren Mahlzone möglich wird. Beim Austritt aus der inneren Mahlzone in die Rillen der bei- den zusammenwirkenden Mahlscheiben tritt dabei zunächst eine Entspannung und damit verbunden eine Zwisohenkühhlung ein.
Bum anderen ergibt sich beim Eintritt in die Rille eine Verwirbelung des Mahlgutes, in einer einzigen Mahlzone werden nämlich die zu mahlenden Teilchen etwas flach abgeschliffen und behalten diese Zage bis zum Austritt aus der entsprechenden Mahlzone bei. Gelangen sie jedoch in eine Rille, so werden sie gedreht und erhalten beim Eintritt in die nächste iiahlzone eine andere Orientierung, was eine weitergehende Ver- kleinerung sicherstellt. Im Bereich der Rille tritt keine weitere Erhitzung ein, sondern es wird eine begrenzte Wärmemenge durch die an dieser Stelle verdünnten Teile des Schleifkörpers abgeführt. Die Kühlwirkung kann auch dadurch gesteigert werden, daß man in der Rille wiederum Dur chbreehungen vorsieht, die einen unmittelbaren Kontakt des Nahlgutes mit dem Scheibenträger ermöglichen. Durch solche Durchbreehuagen hindurch können. auch besondere Kühlelemente vom Sohleifträger in die Rille vorragen. Die Breite der Rille kann etwa 2 bis 5 mm, insbesondere bis 3 mm betragen und wird in der Regel größer als die Rillentiefe ausgeführt. Die radialen Abmessungen der Mahl-Teilflächen sollen insbesondere zwei- bis vierfach größer als die Breite der Rille ausgeführt werden.
Eine gleichmäßige Durohwirbelung erhält man z.8., wenn die Rille einen am Grund leicht abgerundeten Querschnitt hat: Um andererseits die Wirkung der Rille auch bei einer weit fortgeschrittenen Abnutzung der Scheibe zu erhalten, kann sich diese zum Grund hin leicht trapezförmig verjüngen.
Gemäß einer bevorzugten der Erfindung besteht die Mahlsoheibe aus keramisoh gebundenen und gesinterten Metall-Karbid- oder -Oxidkörnern wie Korundkörner. .
Die Erfindung betrifft ferner-.ein Verfahren zur Herstellung vcZ-Mahlscheiben der vorbeschriebenen Gattung, das vornehmlich dadurch gekennzeichnet ist, daß mehrere Ringkörper abgestufter

Durchmessergröße aus Bindemasse und Sohleifmittelkörnern unter-

schiedlicher Korngröße gefertigt und so konzentrisoh ineinander angeordnet und werden, daß die Korngröße in der vorgesehenen radialen Bewegungerichtung des Mahlgutes kleiner wird, und daß dann die Ringe gemeinsam zu einer einstüekigen Mahlscheibe ausgehärtet werden. Dabei können dann Vertiefungen wie ringförmige Rillen nach der Härtung in die Mahlfläche eingearbeitet, insbesondere eingedreht werden. Man kann aber auch die Vertiefungen vor der Aushärtung in die Mahlfläche einpressen, was vornehmlich dann geschieht, wenn es sich um kunststoffgebundene Scheiben handelt.
Bei keramisch gebundenen Scheiben werden in verhältnismäßig einfacher Weise die grünten Korundscheibenringe aus verschiedenartigen Mischungen aus Bindemasse und Korundkörner hergestellt und dem Verwendungszweck entsprechend zusammengestellt, so daß man in radialer Richtung stufenförmige Übergänge von gröberem zu feinerem Korn, beispielsweise von Korn 36 über Korn 60 bis Korn 80 erhält. Die verformbaren grünen Ringe werden so fest zusammengepackt, daß sich ein einziger Scheibenkörper ergibt, der anschließend in bekannter Weise gepresst und zusammengebacken wird. Vorzugsweise werden die Rillen dann im Übergangsbereich von der einen Korngröße auf die andere zentrisch eingedreht. Man kann selbstverständlich auch die Rillen schon an der grünen Scheibe vorpresren und gegebenen= falls nach dem Aushärten der Scheibe nachdrehen.
Andererseits ist es beispielsweise möglich, bei aus Alumini= Umoxid gesinterten Scheiben auch unterschiedliche Rauheiten der Oberfläche durch Einpressen in der Form herzustellen Außer Korund und Oxiden kommen auch Karbide wie Siliziumkar= bid zur Anwendung. In der Regel werden die Scheiben mit ca. 3000 Umdrehungen pro Minute angetrieben, wodurch sich eine mittlere Umfangsgesohwindigkeit von 28 m pro Sekunde ergibt. Durch die Steigerung der Drehzahl, beispielsweise durch zwei entgegengesetzt laufende Scheiben, läßt eich nun die Zerg kleinerungewirkung steigern, was allerdings mit einer stärken wen Erhitzung einhergeht, so daß bisher viele Produkte in V dieser Weise nicht bearbeitet werden konnten.
Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgeführtes Mahlaggregat, Fig. 2 eine Teilansicht einer ersten erfindungsgemäß ausgeführten Mahlscheine und Fig. 3 eine Teilansioht einer anderen erfindungsgemäß ausgeführten Mahlscheibe.
Auf einer lotrecht stehenden Welle 1, die im Betrieb mit einer Drehzahl von etwa 3000 Umdrehungen pro Minute umläuft, sitzt in nicht näher@gezeigter Weise fest verkeilt ein unte= wer Soheibenträger 2, der einen Mlmittelhohlraum 3 außer

beiderseits einer Umlenkschei

weist, welcher, durch Bohrungen ¢ nxan$g@#@xx@tux@gbe

5 mit in der Welle 1 vorgesehenen Kanälen zum Umwälzen der Kühlflüssigkeit verbunden ist. Vom oberen Teil des Scheibenträgers ragen ringförmige Kühlrippen 6 nach unten in den Kühlflüesigkeitsraum 3. Innen ist der Soheibenträger nach oben durch einen Ringflansch 7 abgedeckt, der durch eine Schraube 8 an der Welle 1 gehalten ist. Mit 9 sind versehie= dene Ringdiohtungen bezeichnet. .Mitteln eines Klemmringes 10 und nicht dargestellter Sährau= ben ist auf der Oberseite des Scheibenträgers 2 eine erste erfindungsgemäß ausgeführte Mahlscheibe 11 befestigt, deren zur Drehachse 12 senkrecht stehende ebene Mahlfläche 13 durch ringförmige Rillen 14 unterteilt ist in vier ebenfalls ringförmige Mahl-Teilflächen 13a, 13b, 13o und 13d. Die Rillen 14 sind etwas breiter als tief ausgeführt und am Grund halbkreisförmig abgerundet. Im Bereich der Rillen ist die Mahlscheibe entlang von bei 13 angedeuteten Trennlinien unterteilt in vier Ringelemente 16, die zunächst getrennt als grüne Scheibenringteile mit Korundkörnern untersohiedlia eher Größe ausgeführt sind. Die Größe dieser Körner steigt von innen nach außen stufenförmig an. Diese grünen Ringe werden zunächst gemeinsam zur Scheibenform gepreßt, wobei die Rillen 14 mit eingeformt werden können, und datnn wird der so fertiggestellte Scheibenkörper ausgebacken bzw. ausn gehärtet. Der oben liegende Scheibenträger 17 hat im Prinzip die gleiche Form. wie der Scheibenträger 2. Da dieser Seheiben= träger jedoch stillstehen kann, lassen sich die Kühlmittel= anschlüsse wie l8 außerhalb der Drehaohse vorsehen. Die obere Mahlscheibe lla weicht wiederum von der unten darge= stellten lediglich dadurch ab, daß die Rillen 18 einen tra= pezförmigen Querschnitt haben, der zieh zum Grund hin leicht verjüngt. Die Scheibe kann daher bis nahe zum Grund weitgehend abgeschliffen werden, ohne daß die Wirkung der Rillen verlorengeht. Fig. 2 zeigt nun eine Teilaneioht beispielsweise der unteren' Mahlscheibe 11, während Pig. 3 eine entsprechende Ansicht einer abgewandelten Scheibe 11' zeigt, wobei eine Rille 20 in Spiralenform zur Drehachse geführt ist.

Der obere Scheibenträger 17 kann in bekannter Weise =eoha= nisoh oder auch hydraulisch mit einer Genauigkeit von etwa 1/1000 mm axial verstellt werden. Das Mahlgut fällt durch ,. den Schacht 21 in der Nabe des oberen Scheibenträgers auf den Ringflansch 7 und wird von diesem nach außen in den innen zwischen beiden N,hlsoheiben gebildeten Einfuhrspalt geschleudert, wo es bei 13a zunächst grob vorgemahlen wird, sich in der ersten Rille 14 abkühlt und wendet, und dann der Mahlzone 13b zugeführt wird, in der es kleinerem Korn ausgesetzt und damit feiner gemahlen wird. Diese Vorgänge wiederholen sich bis zum Austritt aus dem äußeren Ringspalt. Die Grenzen der einzelnen Zonen müssen nicht unbedingt mit den Rillen zusammenfallen, was schon die Spiralenführung der Seheibe 11' zeigt. Wenn überdies eine solche Scheibe 11' in Kombination mit einer Scheibe 11 oder 11a verwendet wird, wobei die Scheibe mit der Spiralenrille so umläuft, daB eine Tendenz zur Rückförderung des Nahlgutes nach innen entsteht, erfolgt ein ständiger Wechsel von Ineingriffkom= men und Erholen in einer Rille, d.h. die Zahl der Mahlvora

gänge wird beim Durchtritt durch den Mahlspalt außerordent-

lieh vervielfacht und der Mahlvorgang selbst wird stärker

intensiviert. Es kann'selbstverständlioh auch von außen

nach innen gefördert werden, wobei die Zentrifugalkraft

dieser Förderung entgegenwirkt und den Mahlvorgang noch

stärker verlangsamt. Man kann auch den Mehlscheiben in be-

grenzten Maße gesonderte wärmeleitende Mittel beimengen,

um eine bessere Zwisohenkiihlung und Abfuhr der bei der Zer-

kleinerung entstehenden Wärme auf die Scheibenträger zu

erreichen. Ebenso kann das Gut vor Einleitung des Mahlvor=

gang es vorgekühlt werden.

Da ferner die Nahlfliiohe in einzelne Ringzonen unterteilt ist, ergibt sich eine wesentliche Verkürzung des Einsohleifvorganges, da nur diese einzelnen Teilflächen aneinander zur Anlage kommen und eine bessere Azsriohtung ermöglicht wird.

Die Menge der in der Praxis abgeleiteten Wärmemenge ist abhängig von der Wärmeleitfähigkeit der Bindemasse, des Sohleifmittelkornes und des verarbeiteten Gutes, mit dem sich die Scheibe bis zu einem bestimmten Grad volleaugt.
Es hat sich jedoch gezeigt y daß die Erfindung bei verbessern tem Feinheitsgrad des Mahlgutes eine Herabsetzung der Mahltemperatur von etwa 20 bis 30% ermöglicht. Außer keramisch gebundenen Scheiben können auch kunststoffgebundene und

grundsätzlich auch Scheiben aus Filz gewo#lien werden, wobei

die an der Oberfläche hervorstehenden Fasern eine große Homogenisier- und Emulgierwirkung mit sich bringen. Von besonderer Bedeutung für die schließlich erzielte Feinst= bearbeitung und für die Lebensdauer der Scheibe ist auch die Art der Scheibeneinspannung und zwar wird die Scheibe erfin= dungsgemäß am innen- und Außenrand eingespannt. fach der Zeichnung besitzt die Scheibe am Außenrand eine etwa unter 450 zur Scheibenebene geneigte Schrägfläche 21, an welcher eine eben solche Schrägfläche des Glimmringes angreift. Auf der Innenseite sitzt die Scheibe jedoch mit einer etwa zylin= drisehen Spannfläche 22 auf einer Schulter des zugehörigen Scheibenträgers. Durch Anziehen des Klemmringes wird somit die Scheibe einmal radial und zum anderen wenigstens am Aus= senrand auch axial gegenüber dem Scheibenträger verspannt. Die Verspannung wird dabei zweckmäßigerweise so groß gewählt, daß bei allen Betriebszuständen die .Anlage an den beiden Spannflächen gewährleistet bleibt. Es kann selbstverständ= lieh auch die innenliegende Spannfläche 22 zur Scheibenebene so geneigt angeordnet werden, daß auch an dieser Stelle eine positive Verspannung in Axialrichtung erfolgt. Während bei bekannten Schleifaggregaten verwendete einzelne schmale Ring= elemente schon nach kürzester Betriebszeit durch Rißbildung

sich

und dgl./aufgelöst haben, so daß sich diese Ausführung in

der Praxis nicht hat durchsetzen können, konnten solche Erscheinungen bei erfindungsgemäß gestalteten Pfahlscheiben nicht festgestellt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Mahlscheibe für schnellaufende Feinatmühlen zum Vermahlen hitzeempfindliche pastöser bis dünnflüssiger Produkte, mit in einer aushärtbar.en Bigdemasse gehaltenen Schleifmittelkörnern und einer vorzugsweise sehkrecht zur Dreh- liegenden achse/Mahlfläche, dadurch gekennzeiche

net, daß die Mahlfläche (13) in radialer_ Richtung durch wenigstens eine eingeformte rillenförmige Vertiefung (14,20) in mehrere bogenförmige Teilflächen (13a-d) unterteilt ist und die Korngröße des Schleifmittels in der radialen Bewegungsrichtung des Mahlgutes kleiner werdend vorgesehen ist.
2. Mahlscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch einstUckig zusammengehärtete, radial gestaffelte Scheibenelemente (15) gebildet ist, die Schleifmittelkörner unterschiedlicher Korngröße aufweisen. 3. Mahlscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille (14,20) zentrisch oder spiralförmig um die Drehachse (12) verläuft. 4. Mahlscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Rille (14) 2 bis 5 mm, insbesondere.2,5 bis 3 am und größer als die Rillen- tiefe ausgeführt ist. 5. Mahlschiibe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radi- alen Abaeesungen der Mahl-Teilflächen (13a-d), insbesondere 2 bis 4-fach größer als die Breite der Rille (14) ausgeführt sind. 6. Mahlscheibe nach Anspruch 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille (14) einen am Grund leicht abgerundeten Querschnitt hat. 7. nach Anspruch 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Rille (19) zum Grund hin leicht trapezförmig verjüngt ist. B. Mahlscheibe nach wenigstens einem der vorhergehenden dadurch gew kennzeichnet, daß aie aus keramisch gebundenen und gesingerten Metall-Kar--OxidkÖrnern wie Korundkörnem besteht. 9. Verfahren zum Herstellen von Mahl- scheiben nach Wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekeisnzeichnet, daß mehrere Ringkörper abgestufter Durchmessergröße aus Bindemasse und Schleifmittelkörnern unterschiedlicher Korngröße gefertigt und so konzentrisch ineinander angeordnet Werden, daß die Korngröße in radialen der vorgesehenen/Bewegungsrichtung

des Mahlgutes kleiner Wird und daß dann die Ringe gemeinsam zu einer einstÜckigen Mahlscheibe ausgehärtet Werden. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Vertiefungen Wie rizigtörmige Rillen (14) nach der Härtung in die Mahlfläche eingearbei- tet, insbesondere eingedreht Werden. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Vertiefugen Wie ringförmige Rillen vor der Aushärtung in die Mahlfläche eingepreßt Werden.