DE190548C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 50 c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. August 1906 ab.

Die vorliegende Kugelmühle besteht im wesentlichen aus einer großen Trommel, deren Mantel von Platten aus Stahl, hartem Gußeisen oder irgendeinem anderen harten Material gebildet wird, welche einfach an den beiden Endplatten der Trommel befestigt werden können oder die außen mit einem Metallbande umhüllt sind. Die Platten weisen innen Vertiefungen, Aushöhlungen oder Rinneu abcd, ef gh usw. auf (Fig. 5), die aus dem Fleische der Platten ausgeschnitten sein können, oder die man auch erhalten kann, indem man zwischen den aufeinanderfolgenden Platten Abstände läßt. In letzterem Falle kann der Boden jeder Rinne von dem das Plattensystem umhüllenden Metallbande gebildet werden.

Die Aushöhlungen oder Vertiefungen können sich über die ganze innere Trommellänge oder über einen Teil derselben erstrecken und ihr Querschnitt kann verschiedene Form aufweisen (so sind in den. Fig. 1, 2 und 3 drei verschiedene beispielsweise Ausführungsformen dargestellt); aus einem später zu er- wähnenden Grunde aber sind die Form und die Neigung der nacheilenden Rinnenflächen c d, gh usw. für die richtige Wirkung der Rinnen und folglich für jene der Kugelmühle selbst von besonderer Wichtigkeit.

Die Trommel ist am Umfange infolge des dichten Aneinanderschließens der Platten oder aber mittels des Umhüllungsbandes vollkommen abgeschlossen. An den beiden Endflächen oder Böden sind ebenfalls aus hartem Material bestehende Platten mit zwei OfT-nungen j k, I m (Fig. 4) angeordnet, an welchen der Rand zweier feststehender Trichter anliegt. Der auf der linken Seite befindliche Trichter besorgt die Einführung des Mahlgutes und der Luft (wobei zur Zuführung der letzteren nötigenfalls eine passend angeordnete Öffnung i oder mehrere solche zu Hilfe genommen werden können) und der andere dient zum Austritt des gepulverten Materials. Dieses wird mitsamt der Luft durch irgendeinen Luftsaugeapparat fortgeschafft, welch letzterer jenseits des zweiten Trichters angeordnet ist und mit diesem durch eine Rohrleitung in Verbindung steht. In das Trommelinnere werden aus hartem Material bestehende Kugeln eingelegt, welche während der Drehung der Trommel das Zermahlen und das Pulvern des Mahlgutes besorgen.

Zum Verständnis der Wirkungsweise der Mühle und des Unterschiedes, der hinsichtlich der Form ihrer Rinnen gegenüber der bisher bekannten Form besteht, wird hier Bezug genommen auf die Veröffentlichungen von Hermann Fischer in der Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure vom 28. März 1904, Bd. 48, Nr. 13, S, 437 bis 441.

Die Fig. 6 der Zeichnung stellt eine Trommel von einem Meter Innendurchmesser dar,

90548

und es sei angenommen, daß sie 34 Umdrehungen pro Minute mache. Bei ihrer Umdrehung nimmt sie die Mahlkugeln und das Mahlgut mit.

Eine Kugel e, die an der Trommelwand liegt, trennt sich von dieser, sobald die Komponente ihres Gewichts in der Richtung des Radius, d. h. mg sin ^, gleich geworden ist

der Zentrifugalkraft

und bewegt sich

ίο ° r

dann in einer Wurfbahn nach der Gleichung:

cos
sin

■x'

2 ν sin ^

dargestellt durch die gestrichelte Linie efh (vergl. Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, S. 438).

Der durch die Kugeln und das Mahlgut während des Trommelumlaufs eingenommene Raum ist der durch die gestrichelten Linien in Fig. 6 rechts von der Linie k I η dargestellte. In dem freien Raum links von dieser Linie hat das Ausschütten des in den Rinnen enthaltenen Materials in folgender Weise zu erfolgen:

Betrachtet man ein Materialteilchen d in dem tiefsten Punkt der Rinne abcd, so ist es bei der Trommelumdrehung zwei Kräften

772 j/2

m g sin \ und ausgesetzt, die entgegengesetzt gerichtet sind. Es fällt in das Trommelinnere, sobald

m g sin

m v-

35

wird, d. h. unmittelbar dann, wenn der Winkel \ größer wird als 40⁰ 17', und bewegt sich dann in einer Parabel, d. h. nach der Linie kln.

Es ist nun wichtig zu wissen, in welchem Zeitpunkt die Rinne von ihrem Inhalt entleert ist.

Angenommen, die Tiefe der Rinne sei 4 cm und das Materialteilchen c läge in einem Abstand von 0,54 m vom Trommelzentrum, und setzt man weiter zur Vereinfachung der Rechnung m = I, so wird die Komponente seines Gewichts in der Richtung cd g sin \ gleich

v²
der Zentrifugalkraft —? wenn \ = 44⁰ 20'

ist. Von diesem Augenblick an beginnt der Fall des Teilchens c in der Richtung c d und es gelangt auf den Punkt d, wenn ^ — 51⁰ ist.

Stellt man in Fig. 7 die Werte de,fh...

/ η von g sin \ entsprechend den Längen 0 d, of... 0 I der Bögen dar, wenn £ bezw. die Werte 44°2O'. . . 51⁰ hat, und verbindet die Punkte eh . . . η durch die Linie e h . . . n, so gibt, wenn die Kraft g sin ^ kontinuierlich auf das Teilchen c einwirkt, die Summe der unbegrenzten Zahl der Werte d e, fh . . .In, nämlich

ol

j g sin {

offenbar den Weg wieder, den der materielle Punkt c in dem Umdrehungsmaß von 44⁰ 20' bis 51⁰ durchmißt, wenn er nur der Kraft g sin ζ ausgesetzt ist. Die Linie e h . . . η ist sehr angenähert eine Gerade, und die Berechnung 'der Fläche denl mittels Integration entspricht auch sehr annähernd dem Resultat der gegebenen Trapezfigur.

Die Zentrifugalkraft dagegen vermindert sich allmählich, wenn c nach d fällt, d. h. wenn der Winkel \ von 44⁰ 20' bis 51⁰ zu-

v²
nimmt. Im ersten Fall ist ihr Wert — = 6,85,

v² ,

im zweiten — = 0,34.

Diese Werte werden in Fig. 7 durch dp . . . Is wiedergegeben. Man kann weiter annehmen, daß die Zentrifugalkraft auch gleichmäßig sich ändert und demzufolge den Punkt ρ mit dem Punkt s durch eine gerade Linie verbinden.

Da auch die Zentrifugalkraft kontinuierlich auf den materiellen Punkt c eingewirkt hat, stellt die Summe der unbegrenzten Anzahl der Werte dp, f g . . .Is offenbar den Weg dar, den der Punkt c in der der vorigen entgegengesetzten Richtung durchmessen würde, wenn er der Zentrifugalwirkung allein in dem Umdrehungsmaß von 44° 20' bis 51⁰ ausgesetzt gewesen wäre. Demnach stellt die Differenz der Fläche denl und der Fläche dp s I mit sehr angenäherter Genauigkeit den Weg dar, den der Punkt c unter der gleichzeitigen und konstanten Einwirkung beider Gegenkräfte durchmißt, wenn Winkel \ von 44⁰ 20' bis 51⁰ zunimmt. In der Tat findet man bei Ausführung der Operation, daß die Differenz 0,04 m beträgt, was gezeigt werden sollte.

Sobald der Bogen von 51⁰ überschritten wird, fällt das Teilchen, das sich bei 44⁰ 20' im Punkt c der Rinne, d. h. dem am weitesten vom Zentrum entfernten Punkte befand, die Rinne verlassend ins Innere der Trommel und bewegt sich beim Fall in der Parabel ρ q s (Fig. 6).

Die beiden Parabeln kln, pqs begrenzen zwischen sich mit sehr angenäherter Genauigkeit den Querschnitt des Raumes, in den das die Rinne verlassende Mahlgut fällt, wenn die Rinnen, wie angenommen wurde, mit ihrer nacheilenden Wand c d in der Richtung des Radius lauf en, d. h. mit letzterem einen Winkel von l8o° bilden. Wenn dagegen die

nacheilende Wand c d der Rinnen eine Neigung von 90⁰ + 40⁰ 17' — 130⁰ 17' zu dem Radius hat (Winkel 0 t u), so nimmt die genannte Wandfläche die Neigung von 40⁰ 17' zur Wagerechten an, sobald \ = 90⁰ wird, und das in den Rinnen enthaltene Material beginnt erst vom Punkt t ab in das Trommelinnere zu fallen, wo es dann die Fallparabel I, 2, 3 beschreibt und entsprechend derWeiterdrehung der Trommel fortfährt, in dem kleinen links von der Kurve 1, 2, 3 gelegenen Raum niederzufallen.

Ist der Winkel der erwähnten nacheilenden Wandfläche zum Radius gleich

70⁰ + 4O°i7' = iio° 17'

(Winkel ο if), so erreicht die Fläche die Neigung von 40° 17' zur Wagerechten, wenn % = iio° ist. Das in der Rinne enthaltene Material beginnt also erst bei Punkt j ins Trommelinnere zu fallen, wo es sich dann in der Parabel 4, 5, 6 bewegt und entsprechend der Weiterdrehung der Trommel in den sehr kleinen Raum links von der Parabel 4, 5, 6 fällt.

Hiernach ist klar, daß in jedem Falle, wo die nacheilenden Wände der Rinnen gleiche Neigungen in bezug auf den Radius haben (welches auch immer diese Neigung sei), das Ausschütten des in den Rinnen befindlichen Materials in denselben Punkten des Umfangs, und zwar auf einer sehr beschränkten Bogenstrecke stattfindet, und außerdem ist der Teil des nutzbaren leeren Trommelraumes, d. h.

des von diesem Material durchfallenen Raumes sehr beschränkt.

Hierin liegt ein erheblicher Mangel der bisher bekannten Kugelmühlen mit Rinnen und Wegschaffung des Materials durch Absaugen.

\ Es ist hingegen sehr wichtig, daß der freie

Trommelraum möglichst ganz für das aus

\ den Rinnen fallende Material ausgenutzt wird, um dasselbe nach seinem Feinheitsgrade besser zu trennen und mittels des Luftstromes richtig nach der Ausgangsstelle zu befördern.

Zu diesem Zweck erhalten bei der Mühle gemäß der vorliegenden Erfindung die nacheilenden Wandungen der Rinnen zu den zugehörigen Radien verschiedene Neigung, d. h. sie stehen in Winkeln zum Radius, die in allmählicher Zu- oder Abnahme in geeigneten Grenzen, z. B. zwischen ungefähr 180 ° und no⁰, variieren derart, daß, wie leicht rechnungsmäßig festzustellen ist, den oben angegebenen Bedingungen genügt wird.

Sollen dagegen alle Rinnen gleiche Form erhalten, so müssen ihre nacheilenden Wandungen konvexe Form erhalten. Diese läßt sich leicht in der Weise bestimmen, daß die Tangente der Kurve c d im Punkt d mit dem Radius einen Winkel von ungefähr i8o° bildet und im Punkt c einen solchen von ungefähr iio°, worauf beide Punkte c d folgerichtig so verbunden werden, daß man ein allmähliches Abgleiten des Materials erreicht.

In den Fig. 1 und 2 ist die erste Ausführungsform, in Fig. 3 die zweite dargestellt, während Fig. 5 beide zeigt, d. h. punktiert die erste, in ausgezogenen Linien die zweite.

Um die vorherige Berechnung nicht zu komplizieren, ist bei derselben auf Widerstände, wie solche aus der Reibung beim Abwärtsgleiten des Mahlgutes in den Rinnen und aus dem Luftwiderstand resultieren, nicht Rücksicht genommen. Ihr Einfluß ist indessen gegenüber dem der Schwerkraft und Zentrifugalkraft unbeträchtlich und kann das gewonnene Ergebnis nicht merklich beeinflüssen.

Man kann indessen bei der Ausführung der Mühle den Reibungswiderstand leicht dadurch wieder aufheben, daß man bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 den Winkel, den die Wandung d c mit den Radien bildet, etwas größer als i8o° macht, und ebenso (d. h. größer als i8o°) bei der Ausführungsform nach Fig. 3 den Winkel, den die Tangente im Punkte d der Kurve c d mit dem Radius bildet. Hierdurch führt man den Augenblick, in dem das Material die Rinne zu verlassen beginnt, etwas eher herbei, wodurch der verzögernde Einfluß der Reibung ausgeglichen wird.

Ähnlich verfährt man, um den Widerstand der Reibung im Augenblick, wo das Herausfallen des Materials beendigt sein soll, auszugleichen. Hierfür wird bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 der kleinste Winkel von ιio° zwischen dem Radius und der nacheilenden Rinnenwand etwas größer genommen und ebenso (etwas größer als iio°) der Winkel, den die Tangente im Punkte c der Kurve c d mit dem Radius bildet.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Kugelmühle mit vollständiger Entfernung des Mahlgutes durch Absaugen und im Innern der Trommel angeordneten Rinnen oder Vertiefungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der letzteren insbesondere an ihren nacheilenden Wandflächen derart gegen die durch diese Flächen gehenden Radien geneigt sind, daß bei der Trommelumdrehung das in den Rinnen befindliche Mahlgut auf einem möglichst großen Teil des Trommelumfangs in einer Reihe von parabel-

   förmigen Wurfbahnen in dem ganzen bezw. nahezu ganzen von Mahlkugeln und Mahlgut freien Trommelraum niederfällt, so daß es von dem Luftstrom leichter getrennt und nach dem Ausgang befördert werden kann.
2. 2. Ausführungsform der Kugelmühle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die nacheilenden Wandflächen der Trommelrinnen gleiche, aber eine solche konvex gekrümmte Form erhalten, daß die Krümmungstangente am Innenpunkt der Rinnen annähernd radial ist und in allmählichem Übergang die Krümmungstangente am Außenpunkt der Rinnen mit dem Radius der Trommel einen Winkel von ungefähr iio° bildet.
3. 3. Ausführungsform der Kugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nacheilenden Wandflächen der Rinnen in .den Trommelsegmenten gruppenweise gerade aber verschiedene Form haben, derart, daß die in der Drehungsrichtung zuerst kommenden nacheilenden Wandflächen einen spitzeren Winkel als die folgenden bilden, wobei vorteilhaft die Winkel zwischen den Grenzen von ungefähr lio° und i8o° liegen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.