DE2003991A1

DE2003991A1 - Maschine zur Materialbearbeitung

Info

Publication number: DE2003991A1
Application number: DE19702003991
Authority: DE
Inventors: Andrews Robin Desmon Radcliffe
Original assignee: ANDREWS ROBIN DESMOND RADCLIFFE
Current assignee: ANDREWS ROBIN DESMOND RADCLIFFE
Priority date: 1969-01-30
Filing date: 1970-01-29
Publication date: 1970-09-03
Also published as: BE745058A; AU1073970A; CH525035A; FR2029687A1; US3650482A; NL7001316A; ES375974A1; JPS5220700B1

Description

4090 Hern«,

FreiligrathstraBe 19 Postfach 140

Pat.-Anw. Hetrmann-Trerrtepolii

Fernsprecher: 5 09 30 5 15 62

Telegrammanschrift: Bahrpatente Herne Telex OB 229

Dipl.-Ing. R. H. Bahr Dlpl.-Phys. Eduard Betzier Dipl.-Ing. W. Herrmann -Trentepohl PATENTANWÄLTE

8000 München 23,

Eisenacher Straße 17 Pat.-Anw. Betzier

Fernsprecher: 39 80 11 39 8012 39 80 13

Telegrammanschrift: Babetzpat München Telex 05 245 62

Bankkonten:

Bayrische Vereinsbank München 952 287 Dresdner Bank AQ Herne 202 436 Postscheckkonto Dortmund 568 68

Ref.:

" MO 2086 V/Rg.

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München

Robin Desmond Radcliffe Andrews, Cheltenham / Grossbritannien

Maschine zur Materialbearbeitung

Die Erfindung betrifft Maschinen zur Bearbeitung von Material, das von einer Transporteinrichtung getragen wird, die während des Betriebs der Maschine einer Bewegung unterworfen ist. Beispiele solcher Materialbearbeitungsmaschinen sind Maschinen zur Zerkleinerung von Material in kleinere Teilchen, wie z.B. Mühlen zur Zerkleinerung von Erzen, Chemikalien, Nahrungsmitteln od.dgl.

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Mühlen für grosse Durchsätze sind allgemein Drehkugelmühlen oder Rohrmühlen, die sich langsam drehen und deren Mahlwirkung von einem Kippvorgang abhängt. Das Vibrationsmahlen ist dagegen ein Vorgang mit viel höherer spezifischer Energie, der es zulässt, eine erhebliche Energie in relativ kleine Volumen des zu behandelnden Materials einzubringen. Bei Vibrationsmühlen wird das zu behandelnde Material von einer Transporteinrichtung getragen, die aus einer Kammer oder Kammern besteht, die das zu zerkleinernde Material manchmal zusammen mit Mahlmittein, wie metallischen oder keramischen Kugeln oder Rollen enthalten und die in Vibration versetzt werden. Der Betrieb erfolgt manchmal in trockener Form, jedoch wird sehr oft Flüssigkeit zuge fügt und das sich ergebende zerkleinerte Material wird in Form eines Breies oder Schlicks entnommen.

Die Zuführung ües Grundmaterials in die Maschinen, insbesondere in die grösseren, wird oft kontinuierlich i durchgeführt und die Austragung des zerkleinerten Materials erfolgt in gleicher Weise kontinuierlich. Es gibt jedoch auch viele Maschinen, insbesondere solche mit grösseren Kapazitäten, die das Material in geschlossenen Kammern in einer einzigen Charge zerkleinern;" diese Maschinen werden zur Austragen und zur erneuten Füllung des zerkleinerten bzw. des Grundmaterials angehalten.

Es wurde festgestellt, dass der Wirkungsgrad und die Geschwindigkeit der Zerkleinerung, insbesondere der Zerkleinerung zu einer kleinen Teilchengrösse, einen

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hohen Energieeingang zu dem Volumen des Materials erfordert, um die molekularen Bindungen zu zerbrechen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass Mahlkammern mit einer besonderen Frequenz und Amplitude, die von dem besonderen Material und den Erfordernissen abhängen, in Vibration versetzt werden. Bisher wurden bei dieser Art des Vibrationsmahlens Kammern verwendet, die mitschwingend mit Federn od.dgl. verbunden waren und die auf verschiedene Art einschliesslich der Drehung von ausser Gleichgewicht befindlichen Massen zur ™

Schwingungserzeugung erregt wurden.

Feder- oder andere Schwingungshalterungen neigen jedoch zu Ermü-dungsbruch und zu Änderungen der Vibrationsamplitude; der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden.

Gelüst wird diese Aufgabe durch eine Transporteinrichtung für das Material und eine Einrichtung zum Aul hängen und kraftechlüssigen Antreiben der Transporteinrichtung, um letztere mit einer festen Amplitude und Frequenz in

Vibration zu versetzen. Vorzugsweise sind mehrere Trans- *

Porteinrichtungen vorgesehen, die derart aufgehängt und kraftschlüssig angetrieben werden, dass die beiden bzw. mehrere Transporteinrichtungen und die Antriebseinrichtung ausgewuchtet sind. Dadurch wird die Ableitung von störenden und Schaden zufügenden Schwingungen in umgebende Gebäude oder andere Gebilde - ein Problem, das mit zunehmender Energie und Grosse der Betriebsanlage zunimmt - verhindert.

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-it-

Antriebseinrichtung besitzt vorzugsweise eine Eingangswelle od.dgl., deren Drehbewegung durch eine mechanische Verbindung in eine geradlinige Vibrationsbewegung der Transporteinrichtung umgewandelt wird· Die mechanische Verbindung weist einen Gleitbacken-Kurbelmechanismus auf. Die Umwandlung der Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung wird derart ausgeführt, dass die vektorielle Summe der Trägheitskräfte des gesamten Systems stets nahe Null ist. Auf diese Weise werden die hohen Trägheitsbeschleunigungskräfte» die von der heftigen Hin- und Herbewegung der Trägheiteeinrichtung und des Antriebsmechanismus erzeugt werden, ausgeglichen, so dass von der Maschine nur eine kleine oder überhaupt keine Vibration übertragen wird.

Gemäss einer weiteren Ausgestaltung ist eine Reihe von Vibrationstransporteinrichtungen vorgesehen) ein Auslass einer Transporteinrichtung ist nahe und in Verbindung mit einem Einlass einer anderen Transporteinrichtung der Reihe angeordnet; die Anordnung ist derart, dass das zu bearbeitende Material von der einen Transporteinrichtung zu der anderen der Reihe läuft und fortschreitend bzw. stufenweise bearbeitet wird. Venn die Maschine eine Zerkleinerungsmaschine ist, kann die Transporteinrichtung eine Mahlkammer zur Aufnahme des mit oder ohne Mahlmittel zu zerkleinernden Materials aufweisen. Die Transporteinrichtung kann Mahlkammern aufweisen, von denen jede einen Einlass und einen Auslass aufweist, die transversal zu der Vibrationsrichtung angeordnet sind, und die Mahlkammern

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können durch Rohrverbindungen, derart verbunden sein, dass zwischen ihnen ein Rohr bzw. eine Leitung gebildet wird, längs der sich das zu zerkleinernde Material bewegt.

Eine Ausführungsform der Materialbearbeitungsmaschine gemäss der Erfindung besitzt zwei Reihen von Vibrationstransporteinrichtungen; die Antriebseinrichtung versetzt die Vibrationseinrichtungen einer jeden Reihe im wesentlichen in Phase miteinander und im wesentlichen in Gegen- fl phase mit denen der anderen Reihe in Vibration.

In den Figuren 1 bis 4 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht einer Ausführungsform einer Vibrationsmühle gemäss der Erfindung mit zwei Mahlkammern, wobei das Hauptgehäuse der Maschine entfernt ist;

Fig. 2 eine Frontansicht der Maschine, teilweise im

Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, aus der "

die Anordnung der Kurbelzapfen bzw. Exzenter des Gleitbacken-Kurbelmechanismus der Maschine hervorgeht, die zu einer ausgewuchteten Konstruktion führt;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Maschine, teilweise im Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 eine Aufsicht ähnlich Fig. 1 einer Mühle mit mehreren, in zwei Reihen angeordneten Mahlkammern.

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Bezugnehmend aul' die Figuren 1 bis 3 bildet das Hauptgehäuse 5 lager für eine Eingangswelle 6, die von einem. Elektromotor 7 angetrieben wird, der an einem Ansatz 5a des Hauptgehäuses festgeschraubt ist. Die Welle 6 besitzt zwei diametral gegenüberliegende Kurbelzapfen, die von losen Exzentern 8 und 9 gebildet werden, die an der Welle verkeilt sind, wie bei 10 gezeigt ist (Fig. 2). Die Welle ist, wie gezeigt ist, in Gleitlagern gelagert, die tauchgeschmiert werden; der 01-pegel in dem Hauptgehäuse 5 ist in den Figuren 2 und 3 bei 11 angegeben. Die beiden Mahlkammern 12 und 13 sind ie mit einer abnehmbaren Verschlussplatte 12a bzw. 13a versehen.

Jede Mahlkammer 12 bzw. 13 ist kraftschlüssig an einer Gleitbacke 14 bzw. 15 befestigt, die sich frei linear längs der Achse eines Lagers 16 bzw. 17 bewegen kann, das mit dem Hauptgehäuse 5 einstückig ausgebildet ist. Aus den Figuren 1 und 2 ist zu ersehen, dass die Achsen der beiden Gleitbacken kollinear sind; längs dieser gemeinsamen Achse werden die beiden Mahlkammern 12 und entgegengesetzt durch die diametral gegenüberliegenden Exzenter 8, 9 hin- und herbewegt. Diese symmetrische Hin- und Herbewegung der beiden Mahlkammern wird durch Umwandlung der kontinuierlichen Drehbewegung der Welle 6 in eine geradlinige Bewegung der Kammern durch eine mechanische Verbindung erreicht, die aus den Exzentern 8 und 9· Verbindungszapfen 18 und 19 und den Gleitbacken ~\k und 15 besteht. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist,

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sind die Verbindungszapfen 18 und 19 axial versetzt und nit den kollinearen Gleitbacken l4 und 15 durch Halszapfen 20 und 21 verbunden. Der so gebildete Gleitbacken-Kurbelmechanismus schafft einen kraftschlüssigen Antrieb fUr die Mahlkammern 12 und 13.

Vie die Gleitlager der Welle 6 sind auch die Kurbelzapfen- und Halszapfenlager durch das Öl 11 in dem Hauptgehäuse 5 tauchgeschmiert. Andererseits kann bzw. können selbstverständlich irgendeines bzw. alle der zuvor erwähnten Lager eine Drudklaufschmierung besitzen. Ausserdem können die Lager der Welle 6 Kugeloder Rollenlager sein.

Die durch die Verbindungszapfen 18 und 19 übertragenen hohen Trägheitekräfte schaffen ein grosses, sich zyklisch veränderndes Trägheitsmoment an der Welle 6 und demgemäes ist ein Schwungradsystem in die Antriebseinrichtung eingebaut, um die Änderung der Wellengeschwindigkeit auf einen niedrigen Wert zu begrenzen und den Elektromotor 7 iⁿ die Lage zu versetzen, zufriedenstellend zu arbeiten. Bei der dargestellten Konstruktion sind zwei Schwungräder vorgesehen, wobei jeder Exzenter 8 bzw. 9 ein Schwungrad 22 bzw. 23 besitzt, das ait ihm einstückig ausgebildet ist, wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, so dass das Trägheitsmoment von dem Verbindungszapfen durch den Exzenter direkt in jedes Schwungrad aufgenommen wird. Dadurch wird keine unangemessene zyklische Tersion durch die Welle übertragen.

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Wie dargestellt ist, steht die Maschine frei, wobei das Hauptgehäuse durch dazwischen liegende Gummibuchsen an einer Grundplatte 25 befestigt ist, die selbst mit Gummifiissen 26 versehen ist, mit denen die Maschine auf einem Maschinenbett, einer Arbeitsbühne oder einer anderen Oberfläche 27 steht.

Obwohl die beschriebene Maschine zwei Mahlkammern besitzt, die von zwei diametral gegenüberliegenden Exzentern angetrieben wird, um eine Konstruktion zu liefern, bei der alle Trägheitskräfte ausgeglichen sind, kann das gleiche Resultat auch durch drei Kammern erzielt werden, die von drei Exzentern im Abstand von 120° usw. angetrieben werden.

Die in Fig. 4 dargestellte Maschine besitzt wiederum zwei Mahlkammern, die von diametral gegenüberliegenden Exzentern angetrieben werden. Bei dieser Maschine ist jedoch eine Reihe von Mahlkammern an jeder Seite der Eingangswelle vorhanden, wobei jede Reihe eine Vibrationsleitung bildet. So besteht die Leitung A aus einer Reihe von sechs Mahlkammern 28 mit transversal angeordneten Einlassen bzw. Auslässen 28a, 28b; der Auslass der ersten Mahlkammer der Reihe ist nahe dem Einlass der zweiten usw. angeordnet; die Auslässe und die Einlasse sind durch flexible Rohrverbindungen 30 verbunden. In gleicher Veise besteht die Leitung B aus einer Reihe von sechs Mahlkammern 29 mit transversal angeordneten Einlassen bzw. Auslässen 29a, 29b, wobei die benachbarten Auslässe und Einlasse durch flexible Rohrverbindungen 31 verbunden sind.

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Das zu zerkleinernde Material läuft längs der Rohrleitungen A und B von Ende zu Ende und nimmt Vibrationsenergie in den Mahlkammern 28 und 29 auf, wenn es sich längs dieser bewegt. Alle Abschnitte der Leitung A werden im wesentlichen in Phase mit einander vibriert und in Gegenphase mit den entsprechenden Abschnitten der Leitung B. Die Vibrationen der einzelnen Leitungsabschnitte 28 und 29 werden durch eine kraftschlüssige Antriebseinrichtung ähnlich der bereits anhand der Figuren 1 bis 3 beschrie- _

benen erzeugt, wodurch man einen Gesamtkraftausgleich ™

in dem gesamten System erreicht. Wie dargestellt ist, besitzt die Maschine eine Eingangswelle 32 für alle Mahlkammern 28 und 29 beider Reihen, die von einem Elektromotor 33 an einem Ende angetrieben wird. Die Welle 32 wird in Lagern in einem langgestreckten Hauptgehäuse 3k getragen, das wie vorher Lager 35 und 36 für Gleitbacken 37 und 38 bildet, von denen die Mahlkammern 28 bzw. 29 getragen werden. An der Welle 32 sind die Arbeitsexzenter 39 und 40 befestigt, durch die die kontinuierliche Drehbewegung der Welle in eine geradlinige Bewegung der Gleitbacken 37 und 38 durch Verbindungszapfen 41 bzw. 42 und Halszapfen 43 bzw. 44 umgewandelt ä wird.

Um eine kollineare Anordnung der Achsen eines jeden Paares von Gleitbacken 37 und 38 zu erhalten, sind die Exzenter 39 doppelt ausgebildet und zwischen diesen sind die Exzenter 40 angeordnet. Jeder Verbindungszapfen 41 besitzt dementsprechend eine Duplexkonstruktion und weist den Halszapfen 43 auf, der zwischen seinen im Abstand voneinander befindlichen schmalen Enden verläuft,

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wobei die Gleitbacke 37 dazwischen angeordnet ist. Jeder Verbindungszapfen 42 besitzt dagegen im wesentlichen
Y-Form, wobei die Gleitbacke 3& zwischen den beiden
Teilen 42a seines gegabelten, schmalen Endes angeordnet ist. Ein Schwungrad 4f> ist an der Welle "}2 zwischen den Exzentern für das erste Paar von Mahlkammern der beiden Reihen und dem Elektromotor 33 angeordnet.

Obwohl bei der beschriebenen Konstruktion nur ein einziger Elektromotor vorgesehen ist, können bei einer anderen Anordnung auch zwei Elektromotoren, einer zum Anlassen
der Maschine und der andere für den kontinuierlichen Betrieb, wenn die Maschine angelassen wurde, verwendet
werden.

Das zu zerkleinernde Material tritt an einem Ende einer Leitung A bzw. B ein und empfängt fortschreitend Vibrationsenergie ,während es durch die Leitung läuft. Die
beiden Leitungen können in Reihe oder parallel geschaltet werden und können in Abnhängigkeit von der besonderen Mahlenergie, die für den besonderen Zerkleinerungsprozess und die Strömungsgeschwindigkeit des Materials
äigs der Leitung erforderlich sind, aus irgendeiner
gewünschten Anzahl von Mahlkammern zusammengesetzt sein.

Mit einer in der beschriebenen Weise konstruierten
Maschine können grosse Materialdurchsätze durch fortschreitende Vervielfachung der ausgeglichenen Vibrationsmahlkammern erreicht werden und es kann ein kontinuierlicher Strom zerkleinerten Materials ausgebildet werden.

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Obwohl bei der beschriebenen Konstruktion die Mahlkammern der gesamten Reihe mit der gleichen Amplitude vibriert werden, können darüber hinaus unterschiedliche Amplituden z.B. zwischen einem Paar einer Reihe und einem anderen angewandt werden. Nimmt man z.B. an, dass die beiden Leitungen A und B parallel arbeiten, und dass das Material am Motorende der Maschine eintritt, kann eine abnehmende Vibrationsamplitude der Mahlkammern zu dem Auatrittsende der Maschine von Vorteil sein.

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Claims

Patentanspriiche

1. Maschine zur Materialbearbeitung, gekennzeichnet durch eine Transporteinrichtung für das Material und eine Einrichtung zum Aufhängen und kraftschlUssigen Antreiben der Transporteinrichtung, um letztere mit einer festen Amplitude und Frequenz in Vibration zu versetzen.

2. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Transporteinrichtungen, die derart aufgehängt und kraf tschliissig angetrieben werden, dass die beiden bzw. mehrere Transporteinrichtungen und die Antriebseinrichtung ausgewuchtet sind.

3* Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung eine Eingangswelle (6) od.dgl. besitzt, deren Drehbewegung durch eine mechanische Verbindung in eine geradlinige Vibrationsbewegung der Transporteinrichtung umgewandelt wird.

k. Maschine nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung einen Gleitbacken-Kurbelmechanismus aufweist.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung der Drehbewegung in eine geradlinige Vibrationsbewegung derart durchgeführt

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wird, dass die vektorielle Summe der Trägheitskräfte des gesamten Systems stets nahe Null ist.

6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe von Vibrationstransporteinrichtungen vorgesehen ist, dass ein Auslass einer Transporteinrichtung nahe und in Verbindung mit einem Einlass einer anderen Transporteinrichtung der Reihe angeordnet ist, und dass die % Anordnung derart ist, dass das zu bearbeitende Material von der einen Transporteinrichtung zu der anderen der Reihe läuft und fortschreitend bzw. stufenweise bearbeitet wird.

7· Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Zerkleinerung von Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung eine Mahlkammer (12, 13) zur Aufnahme des mit oder ohne Mahlmittel zu zerkleinernden Materials aufweist.

8. Maschine nach Anspruch 6 und 7» dadurch gekennzeich— λ

net, dass die Transporteinrichtung Mahlkammern (28, 29) aufweist, von denen jede einen Einlass (28a) und einen Auslass (28b) aufweist, die transversal zu der Vibrationsrichtung angeordnet sind, und dass die Mahlkammern durch Rohrverbindungen (30) derart verbunden sind, dass zwischen ihnen ein Rohr bzw. eine Leitung (A,B) gebildet wird, längs der sich das zu zerkleinernde Material bewegt.

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9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die anderen Mahlraittel unterschiedliche Grossen zwischen einer Mahlkammer und der anderen der Reihe aufweisen, so dass eine fortschreitende bzw. stufenförmige Grössenvermindrung des Materials erfolgt, wenn es sich längs der Leitung bewegt.

10. Maschine nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 6 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass zwei Reihen von Vibrationstransporteinrichtungen vorhanden sind, und dass die Antriebseinrichtung die Vibrationseinrichtungen einer jeden Reihe im wesentlichen in Phase miteinander und im wesentlichen in Gegenphase mit denen der anderen Reihe in Vibration versetzt.

11. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlkammern (28,29) durch flexible Verbindungen (3^) mit im wesentlichen der gleichen Querschnittsfläche wie der äquivalenten Querschnittsfläche der Mahlkammern verbunden sind, um eine langgestreckte, flexible Leitung mit im wesentlichen konstantem Querschnitt zu bilden.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung einen Kurbelzapfen bzw. einen Exzenter (8,9) ander Eingangswelle (6), einen Verbindungszapfen (18,19), der von dem Kurbelzapfen bzw. dem Exzenter betätigt wird, und eine an dem schmalen Ende des Verbindungszapfens angelenkte Gleitbacke (i4,15) aufweist, an der die Transporteinrichtung befestigt ist.

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13· Maschine nach Anspruch 2 und 12, gekennzeichnet durch eine einzige Eingangswelle (6) zum Antrieb mehrerer Transporteinrichtungen, wobei die Kurbelzapfen bzw. Exzenter (8,9) in geeignete« Winkelabstand um die
Achse der Eingangswelle (6) in Beziehung zu der Anzahl von Transporteinrichtungen angeordnet sind, um einen Ausgleich der Trägheitskräfte zu erzielen.

14. Maschine nach Anspruch 12 oder 13i dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (6) in Lagern in
einem Gehäuse (5) getragen wird, das auch Lager für die Gleitbacke bildet.

15· Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung die
Transporteinrichtungen mit unterschiedlichen Amplituden zwischen z.B. einer Transporteinrichtung und
der anderen der Reihe antreibt.

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