DE202006007738U1

DE202006007738U1 - Kugelmühle und Mahlgefäß mit eigenem Verbindungsmittel für Becher und Deckel

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Publication number: DE202006007738U1
Application number: DE202006007738U
Authority: DE
Original assignee: Fritsch GmbH
Current assignee: Fritsch GmbH
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2016-05-13

Abstract

Kugelmühle, insbesondere Planeten- oder Fliehkraftkugelmühle im Labormaßstab, mit
einem Gehäuse (8),
einer Trägervorrichtung (1), die am Gehäuse (8) um eine Zentrumsachse (15) drehbar gelagert ist,
zumindest einer Aufnahmevorrichtung (2) für zumindest ein Mahlgefäß, die um eine Aufnahmeachse (25) drehbar zur Trägervorrichtung (1)
gelagert ist und von dieser um die Zentrumsachse (25) mitgeführt wird,
einem Antrieb (17) für die Trägervorrichtung (1),
einem Antrieb (27) für die Aufnahmevorrichtung (2),
zumindest einem mit Mahlkugeln befüllbaren Mahlgefäß (5), welches einen Mahlbecher (51) und einen Deckel (52) zum lösbaren Verschließen des Mahlbechers (51) umfasst, wobei das Mahlgefäß (5) in der Aufnahmevorrichtung (2) gehalten wird, wenn es in die Aufnahmevorrichtung eingesetzt ist,
wobei der Mahlbecher (51) und der Deckel (52) zueinander komplementäre Verbindungsmittel (57) zum lösbaren Befestigen des Deckels (52) am Mahlbecher (51) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelmühle, insbesondere eine Planeten- oder Fliehkraftkugelmühle im Labormaßstab. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Mahlgefäß für eine derartige Kugelmühle.
Bei Fliehkraftkugelmühlen sind Mahlbecher exzentrisch zu einer Antriebsachse angeordnet und bewegen sich auf einer Kreisbahn. Die Drehung eines Mahlbechers um seine eigene Achse wird bei Fliehkraftkugelmühlen verhindert. Dazu kann beispielsweise ein eingebautes Kettenrad, eine Zahnradübersetzung, ein Zahnriemen, eine Stangenführung, eine Schmidt-Kupplung oder eine ähnliche Vorrichtung eingesetzt werden, welche die absolute Drehung des Mahlbechers verhindern.
Im Gegensatz dazu basieren Planetenkugelmühlen darauf, eine kombinierte Umlauf- und Drehbewegung für Mahlbecher zu erzeugen. Durch den Umlauf der Mahlbecher wird eine radial nach außen gerichtete Fliehkraft auf das Mahlgut ausgeübt. Anders als bei einer Fliehkraftkugelmühle verursacht der Antrieb der Mahlbecher in einer Planetenkugelmühle eine absolute Rotationsbewegung der Mahlbecher um ihre eigene Achse, die Planetenachse, so dass in einer Planetenkugelmühle im Vergleich zu einer Fliehkraftkugelmühle eine deutlich größere weitere Fliehkraftkomponente erzeugt wird. Diese ist der Fliehkraftkomponente überlagert, welche durch den Umlauf der Mahlbecher um die Zentrumsachse erzeugt wird.
Schließlich ist auch noch die Corioliskraft wirksam. Diese drei Kräfte ergeben bei der Planetenkugelmühle ein resultierendes Kraftfeld, dem die Mahlkugeln und das Mahlgut ausgesetzt sind.
Bei bestimmten Abmessungen der umlaufenden Teile und bestimmten Drehgeschwindigkeiten werden in einer Planetenkugelmühle Flugbahnen für die Mahlkugeln erzeugt. Die Mahlkugeln bewegen sich dann quer durch den Mahlbecher hindurch, bis sie auf die Innenwand des Mahlbechers auftreffen. Danach werden die Mahlkugeln am Innenumfang des Mahlbechers mitgenommen, bis die resultierende Kraft erneut dafür sorgt, dass die oben beschriebene Querbewegung stattfindet und die Mahlkugeln eine Flugbewegung durch den Mahlbecher ausführen. Dies wird auch als „Wurfregime" bezeichnet.
Die Mahlwirkung in einer Kugelmühle hängt von verschiedenen Parametern ab, unter anderem von der Wucht des Aufpralls der Mahlkugeln auf das Mahlgut an der Mahlbecherinnenwand. Weitere Einflussgrößen sind die gesamte Kontaktfläche zwischen Mahlgut und Mahlkugeln beziehungsweise Mahlbecherinnenwand, die Relativbewegung zwischen den zu zerkleinernden Partikeln und den Mahlkugeln beziehungsweise der Mahlbecherinnenwand und der Druck, der zwischen den miteinander in Kontakt stehenden Oberflächen des Mahlgutes und der Mahlkugeln beziehungsweise der Mahlbecherinnenwand erreicht werden kann, sowie die Häufigkeit der Beanspruchungen des Mahlgutes durch Kontakte mit den Mahlkugeln, beispielsweise durch Aufprall der Kugeln auf das Mahlgut.
Wenn die Mahlbecher nicht selbst in Eigendrehung versetzt werden, sieht ein Betrachter, welcher die Position der Zentrumsachse einnimmt, während eines Umlaufes der die Mahlbecher tragenden Trägervorrichtung um die Zentrumsachse den Außenmantel des Mahlbechers einmal umlaufen, während der Mahlbecher mit der Trägervorrichtung die Zentrumsachse umrundet.
Werden die Mahlbecher nicht selbst in Eigendrehung versetzt, nimmt ein Betrachter außerhalb der Mühle keine Drehung der Mahlbecher wahr. Im Laborsystem gesehen, das heißt von außerhalb der Mühle betrachtet, wendet der Mahlbecher einem Beobachter immer denselben Bereich seines Außenmantels zu, während er mit der Trägervorrichtung die Zentrumsachse umrundet.
Führt der Mahlbecher in einer Kugelmühle eine Eigendrehung durch, so daß der Mahlbecher im Laborsystem, also absolut betrachtet, rotiert, also ein Beobachter im Laborsystem den Außenmantel des Mahlbechers umlaufen sieht, während der Mahlbecher mit der Trägervorrichtung die Zentrumsachse umrundet (Planetenkugelmühle), besteht die Möglichkeit, die Mühle im Wurfregime zu betreiben, so dass bei hohen Drehgeschwindigkeiten eine hohe Mahlleistung erreicht wird.
Um die Mahlkugeln und das Mahlgut für die gesamte Mahldauer sicher im Mahlgefäß halten zu können, umfassen Mahlgefäße für Kugelmühlen einen Mahlbecher, der mit einem Deckel verschlossen werden kann. Beispielsweise kann dazu der Deckel über eine Verspanneinrichtung mittels einer Spindel auf den Mahlbecher gedrückt werden, wodurch gleichzeitig der Mahlbecher gegen den Boden der Becheraufnahmeeinrichtung gedrückt wird. Die Verspanneinrichtung weist dazu einen Bügel auf, der in Ausnehmungen einer Mahlbecherhalterung eingreift, um die Stützkraft aufzubringen. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in DE 297 24 830 U1 beschrieben.
Auch in der britischen Patentschrift GB 730 494 ist ein Deckel für einen Mahlbecher vorgesehen, der mittels eines Armkreuzes über Schrauben auf den Mahlbecher gedrückt wird. Durch dasselbe Armkreuz hindurch werden Betätigungsschrauben zur Befestigung von Keilen geführt, so dass der Mahlbecher in einer Becheraufnahme befestigt werden kann.
Gemäß der Beschreibung in DE 1 836 885 ist vorgesehen, auf dem Planetenträger einer Planetenkugelmühle das Mahlgefäß mit einer Spannvorrichtung bestehend aus einem Spannband, einem Querhaupt und einer Rändelschraube zu befestigen.
Nachteilig an derartigen Gestaltungen, die den Deckel und den Mahlbecher direkt oder über Hilfsvorrichtungen per Schraubverbindungen verbinden ist der komplizierte Aufbau dieser Befestigungsvorrichtungen für das Mahlgefäß. Hinzu kommt, daß für das Verschließen des Mahlbechers mit dem Deckel separate Vorrichtungen an der Mühle notwendig macht.
Das Verschließen des Mahlbechers mit dem Deckel erfordert außerdem mehrere einzelne Handgriffe, insbesondere zum Aufsetzen des Deckels, Positionieren des Mahlgefäßes in der Spannvorrichtung und Anziehen der einzelnen Schrauben und ist damit zeitaufwendig und fehleranfällig.
Des Weiteren ist an den bekannten Spannvorrichtungen nachteilig, dass das Mahlgefäß erst dann zuverlässig dicht verschlossen ist, wenn alle verwendeten Schrauben gleichzeitig ihre Zielposition erreicht haben.
Üblicherweise erfolgt zwischen dem Deckel und der dem Deckel zugewandten Mahlbecherrandfläche die Abdichtung des ringförmigen Spaltes zwischen Deckel und Mahlbecher. Weil der Deckel über die Schrauben auf den Mahlbecherrand gepresst wird, müssen die Schraubverbindungen neben dem Befestigen des Deckels auf dem Becher daher zusätzlich die korrekte Dichtwirkung über die gesamte Ringfläche sicherstellen. Damit besteht die Gefahr, dass der Deckel zwar über die Schraubverbindung auf dem Becher befestigt ist, die vollständige Abdichtung zwischen Deckel und Mahlbecher jedoch noch nicht eingetreten ist. Derartige irreguläre Zustände können vom Bediener zudem leicht übersehen werden.
Zusätzliche Probleme entstehen beim Öffnen der Spannvorrichtung, da gleichzeitig mit dem Lösen des Bechers aus der Aufnahmevorrichtung durch Öffnen der Spannvorrichtung das Anpressen des Deckels auf den Becher aufgehoben wird. Während des Mahlvorgangs baut sich jedoch häufig ein Überdruckdruck im Innern des verschlossenen Mahlgefäß auf, welcher beim Öffnen der Spannvorrichtung ohne umständliche Zusatzmaßnahmen unkontrolliert abgebaut wird. Dies geschieht schlagartig, sobald der von der Spannvorrichtung während des Öffnens gerade noch aufgebrachte Gegendruck auf den Deckel den Wert unterschreitet, welcher notwendig ist, um den Deckel auf dem Becher dicht zu halten.
Dabei kann infolge des Abbaus des Überdrucks das Mahlgut aus dem Zwischenraum zwischen Deckel und Becher austreten. Gerade bei der Handhabung von Suspensionen können dabei Verschmutzungen des Gerätes und seines Umfeldes entstehen. Insbesondere für das Mahlen von empfindlichem Mahlgut ist es ferner notwendig, die Atmosphäre im Inneren des Mahlgefäßes zuverlässig einstellen zu können. Beispielsweise kann das Mahlgut insbesondere in einer sogenannten „Glove-Box", unter Schutzgasatmosphäre eingefüllt werden. Sitzt der Deckel auf dem Mahlbecher, ohne dass eine zuverlässige Dichtwirkung sichergestellt werden kann, kann während des Mahlvorgangs die definierte Schutzgasatmosphäre zerstört werden und das Mahlgut Schaden nehmen.
Vor allem, wenn das Mahlgut unter definierten Bedingungen, wie beispielsweise einer Schutzgasatmosphäre gehalten werden soll, ist das Befüllen der Mahlgefäße beziehungsweise das Entnehmen des aufgemahlenen Mahlgutes nach dem Mahlvorgang dann sehr umständlich, wenn ein sicheres und dichtes Verschließen der Mahlbecher mit dem Deckel nur möglich ist, wenn der Deckel über an der Trägervorrichtung und damit in der Regel an der gesamten Mühle befestigten Spannvorrichtungen auf den Mahlbecher gepresst werden kann.
Eine derartige Befestigung wird beispielsweise bei bekannten Mühlen realisiert, indem der Becher in beziehungsweise auf eine Komponente einer Spannvorrichtung gestellt wird. Nach dem Befüllen des Bechers wird der Deckel auf den Becher gesetzt. Anschließend wird eine weitere Komponente der Spannvorrichtung auf den Deckel gesetzt und es werden die beiden Komponenten der Spannvorrichtung miteinander verschraubt. Der Becher mit dem aufgesetzten Deckel befindet sich in der Spannvorrichtung und ist nur dann dicht durch den Deckel verschlossen, wenn die beiden Komponenten der Spannvorrichtung ordnungsgemäß miteinander verschraubt sind.
Zum Verschließen des Mahlgefäßes werden dabei Schraubverbindungen eingesetzt, welche den Aufbau des Gesamtsystems und des Mahlgefäßes selbst komplizieren, da außer Becher und Deckel zusätzliche Komponenten für die Schraubverbindungen anfallen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Kugelmühle mit einem Mahlgefäß mit möglichst einfachem Aufbau bereitzustellen. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, das mit Mahlgut befüllte Mahlgefäß zuverlässig verschlossen unabhängig von den übrigen Komponenten der Kugelmühle handhaben zu können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kugelmühle mit einem Mahlgefäß bereitzustellen, welches es dem Bediener erlaubt, durch das Verschließen des Mahlbechers mit dem Deckel das Abdichten zwischen Deckel und Mahlbecher sicherzustellen.
Diese Aufgaben werden auf überraschend einfache Weise gelöst mit einer Kugelmühle und einem Mahlgefäß für eine Kugelmühle gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils zugeordneten Unteransprüche.
Die Erfindung stellt eine Kugelmühle, insbesondere eine Planeten- oder Fliehkraftkugelmühle im Labormaßstab zur Verfügung mit einem Gehäuse, einer Trägervorrichtung, die am Gehäuse um eine Zentrumsachse drehbar gelagert ist, zumindest einer Aufnahmevorrichtung für zumindest ein Mahlgefäß, die um eine Aufnahmeachse drehbar zur Trägervorrichtung gelagert ist und von dieser um die Zentrumsachse mitgeführt wird, einem Antrieb für die Trägervorrichtung, einem Antrieb für die Aufnahmevorrichtung und zumindest einem mit Mahlkugeln befüllbaren Mahlgefäß, welches einen Mahlbecher und einen Deckel zum lösbaren Verschließen des Mahlbechers umfasst, wobei das Mahlgefäß in der Aufnahmevorrichtung gehalten wird, wenn es in die Aufnahmevorrichtung eingesetzt ist, wobei der Mahlbecher und der Deckel zueinander komplementäre Verbindungsmittel zum lösbaren Befestigen des Deckels am Mahlbecher aufweisen.
Grundsätzlich liegt es im Rahmen der Erfindung, beliebig geformte Mahlkörper zu verwenden. Neben den oben erwähnten Mahlkugeln kommen hierfür insbesondere auch tonnenförmige Mahlkörper oder Mahlkörper mit einem Polygon-Profil in Betracht. Für die beschreibende Erfindung wird im Folgenden der Begriff „Mahlkugeln" in diesem Sinne verwendet.
Indem der Mahlbecher und der Deckel als Komponenten des Mahlgefäßes zueinander komplementäre Verbindungsmittel aufweisen, wird vorteilhafterweise die Möglichkeit geschaffen, mit der Handhabung von Deckel und Mahlbecher alleine das Mahlgefäß zuverlässig und auf einfache Weise verschließen zu können. Das Mahlgefäß hat mit Mahlbecher und Deckel mit zueinander komplementären Verbindungsmitteln einen sehr einfachen Aufbau. Zudem kann bereits durch das Verschließen des Mahlbechers mit dem Deckel eine einsatzbereite Abdichtung zwischen Becher und Deckel erzielt werden.
Die zueinander komplementären Verbindungsmittel zum lösbaren Befestigen des Deckels am Mahlbecher können zumindest ein Befestigungsmittel umfassen, welches am Deckel angebracht ist. Zudem können die zueinander komplementären Verbindungsmittel zum lösbaren Befestigen des Deckels am Mahlbecher zumindest einen Eingriffsbereich am Mahlbecher umfassen, der mit dem Befestigungsmittel in verschlossenem Zustand in Eingriff steht. Auf diese Weise wird mit einer einfachen Konstruktion die Möglichkeit realisiert, durch die Handhabung von Mahlbecher und Deckel alleine das Mahlgefäß zuverlässig verschließen zu können.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Befestigungsmittel am Deckel beweglich, insbesondere schwenkbar um eine Achse, welche parallel zu einer Tangente an den Rand des Deckels verläuft, gelagert sein, so dass es eine erste Position einnehmen kann, in welcher der Deckel auf dem Mahlbecher fixiert gehalten wird und eine zweite Position einnehmen kann, in welcher die Fixierung des Deckels am Mahlbecher aufgehoben ist.
Beispielsweise kann das Befestigungsmittel als Hebelelement ausgebildet sein, welches manuell betätigt werden kann. Somit kann der Bediener den Mahlbecher in einer Hand und den Deckel in der anderen Hand halten, den Deckel auf den Mahlbecher aufsetzen und dabei das Befestigungsmittel derart betätigen, dass der Deckel auf dem Mahlbecher fixiert wird. Öffnen und Schließen des Mahlgefäßes sind somit in einem Bewegungsablauf möglich, da vorteilhafterweise keine zusätzlichen Komponenten zum Mahlgefäß gehandhabt werden müssen, da die Erfindung die Möglichkeit bietet, auf externe, separate Verschlußvorrichtungen verzichten zu können.
Das Befestigungsmittel kann zumindest einen Haken umfassen, welcher zum Hintergreifen des Eingriffsbereichs des Mahlbechers ausgebildet ist, um den Mahlbecher mit dem Deckel zu verschließen. Bereits durch diese vorteilhafterweise unkomplizierte Konstruktion wird eine einfach zu fertigende und dabei zuverlässige Befestigung des Deckels am Mahlbecher realisiert.
Der Eingriffsbereich des Mahlbechers kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eine an der äußeren Mantelfläche des Mahlbechers umlaufende Nut, insbesondere eine Ringnut umfassen. Damit kann ein sicherer Eingriff des Befestigungsmittels in jeder beliebigen Position am Umfang des Mahlbechers erreicht werden.
Insbesondere dann, wenn hohe Fliehkräfte über die Mantelfläche des Mahlbechers auf die Aufnahmevorrichtung übertragen werden müssen, ist es bevorzugt, die äußere Mantelfläche des Bechers so groß wie möglich zu gestalten und deshalb möglichst wenig Platz für den Eingriffsbereich zur Verfügung stellen zu müssen. Daher sind die Erfindung des Weiteren vor, dass der Eingriffsbereich des Mahlbechers zumindest eine taschenartige Vertiefung in der äußeren Mantelfläche des Mahlbechers umfasst. Dadurch kann der Eingriffsbereich vorteilhafterweise klein gehalten werden, so dass eine größere Mantelfläche zur Übertragung der Fliehkräfte vom Mahlgefäß auf die Aufnahmevorrichtung zur Verfügung steht, und daher der Anpressdruck zwischen Mahlgefäß und Aufnahmevorrichtung reduziert werden kann.
Das Befestigungsmittel kann zumindest einen Abstützvorsprung zum Anheben des Deckels auf dem Mahlbecher umfassen, welcher derart ausgebildet ist, dass durch den Abstützvorsrpung, beim Betätigen des Befestigungsmittels eine Kraft auf den Deckel erzeugt wird, so dass sich der Deckel vom Mahlbecher insbesondere von der Becherrandfläche abdrückt, während sich das Befestigungsmittel von seiner ersten Position in seine zweite Position bewegt. Damit wird vorteilhafterweise das Abnehmen des Deckels gerade in solchen Fällen erleichtert, in denen, sich der Deckel sonst nur schwer vom Mahlbecher lösen lassen würde.
Das Befestigungsmittel kann ferner zumindest eine Feder, insbesondere eine Schenkelfeder umfassen. Beispielsweise um den Haken des Hebelelements beim Hintergreifen des Eingriffsbereichs des Mahlbechers an den Mahlbecher andrücken zu können, kann über die Feder auf konstruktiv einfache Weise die erforderliche Kraft aufgebracht werden. Statt den biegebeanspruchten Schraubenfedern, das heißt den Schenkelfedern, können auch Federdruckstücke eingesetzt werden.
Die Erfindung sieht des Weiteren vor, dass der Deckel einen Ansatz, insbesondere einen zylindrischen Vorsprung aufweist, dessen Außenfläche der Innenfläche des Mahlbechers gegenüber steht. Durch den möglichen Kontakt zwischen der Außenfläche des Ansatzes und der Innenfläche des Mahlbechers wird vorteilhafterweise der Deckel in eine koaxiale Position mit dem Mahlbecher gebracht. An der Mantelfläche des Ansatzes des Deckels und/oder an der Innenfläche des Mahlbechers kann eine ringförmige Dichtung zur Abdichtung des zylindrischen Spaltes zwischen der Innenfläche des Mahlbechers und der Mantelfläche des Ansatzes vorgesehen sein.
Indem das Abdichten des Mahlgefäßes zwischen Mahlbecher und Deckel im Bereich des zylindrischen Spaltes zwischen der Innenfläche des Mahlbechers und der Mantelfläche des Ansatzes, also auf einer zur Längsachse des Mahlgefäßes koaxialen Zylinderfläche vorgesehen ist, ist die Dichtwirkung vorteilhafterweise von der axialen Kraft des Deckels auf den Becher unabhängig. Das heißt, auch wenn keine axiale Kraft auf den Deckel ausgeübt wird, ist der Innenraum des Mahlgefäßes zuverlässig abgedichtet.
Das Mahlgefäß kann gemäß der Erfindung eine Druckausgleichseinrichtung zum Ausgleichen des Innendrucks des verschlossenen Mahlgefäßes gegenüber dem Umgebungsdruck, insbesondere vor dem Lösen des Deckels vom Mahlbecher, aufweisen. Da beim Mahlvorgang neben den mechanischen auch chemische und/oder thermische Veränderungen mit dem Mahlgut vorgehen können, kann der Innendruck im Mahlgefäß sich gegenüber dem Umgebungsdruck verändern, so dass beim Öffnen des Deckels entweder ein großer Kraftaufwand zum Überwinden eines Unterdrucks im Mahlgefäß erforderlich ist, oder bei einem Überdruck im Mahlgefäß Mahlgut unerwünscht in die Umgebung ausgetragen werden kann. Die Druckausgleichseinrichtung ermöglicht daher vorteilhafterweise ein leichtes Abnehmen des Deckels und/oder das Vermeiden eines Austrags von Mahlgut.
Die Druckausgleichseinrichtung kann zumindest eine Durchgangsbohrung durch den Deckel umfassen. Bei unkritischen Stoffsystemen reicht diese Bohrung alleine aus, um das Ausbilden einer Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und der äußeren Umgebung des Mahlgefäßes zu verhindern. Die Durchgangsbohrung kann insbesondere verschließbar sein. Zum Verschließen der Bohrung kann zum Beispiel ein Filtermaterial eingesetzt werden. Insbesondere sind Sinterwerkstoffe, wie sie auf dem Gebiet der Pneumatik eingesetzt werden, zum Verschließen der Bohrung geeignet. Eine weitere Möglichkeit zum Verschließen der Bohrung bietet der Einsatz von Membranen, das heißt von flächenhaften, insbesondere dünnen, Körpern, die zum Ausgleich von Druckänderungen geeignet sind und beispielsweise als sehr feinporige Filter, insbesondere mit einer mittleren Porengröße unter 0,1 Mikrometer, ausgebildet sein können.
Die Druckausgleichseinrichtung kann des Weiteren ein Ventil, beispielsweise ein Autoventil oder ein Nadelventil, umfassen. Damit kann der Druckausgleich zu einem gewünschten Zeitpunkt kontrollierbar vorgenommen werden. Die Druckausgleichseinrichtung kann zudem zumindest einen Filter aufweisen, um den Austrag von Feststoffpartikeln beherrschen zu können. Auch Kombinationen von Filtern und Ventilen je nach Anforderungen durch das Mahlgut und die Mahlbedingungen sind gemäß der Erfindung vorgesehen.
Das Mahlgefäß kann ferner eine Einrichtung zum Einstellen der Zusammensetzung des Gases im Innern des Mahlgefäßes, das heißt eine Gaseinlaß- und/oder Gasauslaßvorrichtung umfassen, welche zumindest ein Ventil aufweist. Vorteilhafterweise wird somit eine einfache Möglichkeit bereitgestellt, um das Mahlgut unter definierten atmosphärischen Bedingungen behandeln zu können. Beispielsweise können zum einen Ventile im Rahmen der Druckausgleichseinrichtung vorgesehen sein und des Weiteren Ventile, welche ein Spülen des Mahlgefäßes mit Schutzgas erlauben. Je nach Anwendungsfall kann auch das Einbringen von gasförmigen Reaktionspartnern beziehungsweise der Austrag von gasförmigen Edukten, welche bei der Behandlung von Feststoffen im Inneren des Mahlgefäßes beim Betrieb der Mühle entstehen können, mittels der Einrichtung zum Einstellen der Zusammensetzung des Gases im Innern des Mahlgefäßes erfolgen.
Gemäß der Erfindung ist das Mahlgefäß eine eigenständig verschlossene transportable Einheit. Das Mahlgefäß ist damit unabhängig von separaten Verschließmitteln, die an der Trägervorrichtung oder der Aufnahme vorgesehen sind. Damit wird eine besonders einfache Handhabung, insbesondere in einer Glove-Box, ermöglicht. Das Mahlgefäß besteht gemäß der Erfindung aus Deckel und Mahlbecher.
Das Mahlgefäß und die Aufnahmevorrichtung können Führungsmittel aufweisen, welche in Bezug auf die Position des Mahlgefäßes in Umfangsrichtung eine Ausrichtung des Mahlgefäßes in der Aufnahmevorrichtung beim Einsetzen des Mahlgefäßes in die Aufnahmevorrichtung ermöglichen. Damit wird vorteilhafterweise eine korrekte Positionierung des Mahlgefäßes in der Aufnahmevorrichtung sichergestellt, welche die Befestigung des Mahlgefäßes in der Aufnahmevorrichtung erleichtert.
Die Führungsmittel können zumindest eine Nut in der äußeren Mantelfläche des Mahlgefäßes umfassen, welche insbesondere parallel zur Aufnahmeachse verläuft und zumindest einen Vorsprung aufweisen, welcher von der Innenfläche der Aufnahmevorrichtung in den Raum für die Aufnahme des Mahlgefäßes hinein ragt, wobei der Vorsprung mit der Nut des Mahlgefäßes in Eingriff stehen kann, wenn das Mahlgefäß in der richtigen Position in die Aufnahmevorrichtung eingesetzt wird. Durch die Kombination von Nut und Vorsprung wird auf konstruktiv einfache Weise ein zuverlässiges Führungsmittel bereitgestellt.
Das Mahlgefäß und die Aufnahmevorrichtung können des Weiteren zueinander komplementäre Rastmittel aufweisen, durch die das Mahlgefäß über zumindest einen Rastkörper, insbesondere eine Rastkugel in der Aufnahmevorrichtung gehalten werden kann. Über Rastmittel kann eine zuverlässige Befestigung des Mahlgefäßes in der Aufnahmevorrichtung auch dann auf einfache Weise sichergestellt werden, wenn der Bereich, in welchem die Befestigung erfolgt, bei eingesetztem Mahlgefäß in die Aufnahmevorrichtung nicht von außen zugänglich ist, indem durch Betätigung der Rastmittel von außen, beispielsweise über Betätigungsbolzen, die Position der Rastkugel zwischen Mahlgefäß und Aufnahmevorrichtung verändert werden kann.
Die Rastmittel können eine Nut, insbesondere eine Ringnut am Mahlgefäß umfassen, insbesondere an der äußeren Mantelfläche des Mahlbechers, in welche der Rastkörper eingreifen kann. Der Bereich der Ringnut kann bei einem metallischen Mahlbecher gehärtet werden, oder in Hartmetall ausgeführt sein, um hohen Belastungen standzuhalten.
Die Rastmittel können zumindest eine Vertiefung, insbesondere eine Kalotte an der äußeren Mantelfläche des Mahlbechers aufweisen, in welche der Rastkörper eingreifen kann. bei dieser Ausführungsform kann vorteilhafterweise lediglich die Vertiefung mit einer Oberfläche, beispielsweise aus gehärtetem Stahl versehen werden, um der hohen Belastung der Eingriffe der Rastkörper standhalten zu können.
Des Weiteren liegt es im Rahmen der Erfindung, dass zumindest der Mahlbecher mehrteilig ausgebildet ist. Der Mahlbecher kann zumindest eine Fassung und einen Einsatz umfassen, wobei der Einsatz einen Innenraum zur Aufnahme des Mahlgutes aufweist, welcher den Innenraum des Mahlbechers definiert, und die Fassung eine äußere Mantelfläche aufweist, welche die Mantelfläche des Mahlbechers definiert.
Einsatz und Fassung können fest miteinander verbunden sein, um einen Mahlbecher zu definieren. Während die Fassung aus einem metallischen Material gefertigt werden kann, so dass auf einfache Weise die Gestaltung der äußeren Mantelfläche mit Eingriffsbereichen für Befestigungsmittel des Deckels und für Rastkörper der Rastmittel der Aufnahmevorrichtung ermöglicht wird. Der Einsatz kann ein nichtmetallisches Material, insbesondere Keramik und/oder Achat umfassen.
Die Erfindung stellt des Weiteren ein Mahlgefäß für eine Kugelmühle zur Verfügung, insbesondere eine Planeten- oder Fliehkraftkugelmühle im Labormaßstab, wie sie oben beschrieben wurde, welches einen mit Mahlkugeln befüllbaren Mahlbecher und einen Deckel umfasst, wobei der Mahlbecher mit dem Deckel lösbar verschließbar ist und der Mahlbecher und der Deckel zueinander komplementäre Verbindungsmittel zum lösbaren Befestigen des Deckels am Mahlbecher aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Dieselben Bauteile sind in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kugelmühle in einer Seitenansicht,
2 eine schematische perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Mahlgefäßes gemäß einer ersten Ausführungsform in geschlossenem Zustand (2A), zu Beginn des Öffnens (2B) und in geöffnetem Zustand (2C)
3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Mahlgefäßes gemäß einer ersten Ausführungsform im Querschnitt in geschlossenem Zustand (3A), zu Beginn des Öffnens (3B) und in geöffnetem Zustand (3C) sowie in einer Detailansicht im Querschnitt in einer gegenüber der Darstellung in den 3A bis 3C radial versetzten Ansicht (3D),
4 eine schematische Darstellung des Mahlbechers des erfindungsgemäßen Mahlgefäßes gemäß einer zweiten Ausführungsform im Querschnitt,
5 eine schematische Darstellung der Aufnahmevorrichtung in Aufsicht (5D) und im Querschnitt gemäß Schnitt A-A (5A), Schnitt B-B (5B) und Schnitt C-C (5C),
6 eine schematische Darstellung des Einsetzens des der Mahlgefäßes in die Aufnahmevorrichtung bei beginnendem Eingriff der Führungsmittel in Aufsicht (6D) und im Querschnitt gemäß Schnitt A-A (6A); Schnitt B-B (6B) und Schnitt C-C (6C),
7 eine schematische Darstellung des Einsetzens des der Mahlgefäßes in die Aufnahmevorrichtung bei fortschreitendem Eingriff der Führungsmittel in Aufsicht (7D) und im Querschnitt gemäß Schnitt A-A (7A), Schnitt B-B (7B) und Schnitt C-C (7C),
8 eine schematische Darstellung des Einsetzens des der Mahlgefäßes in die Aufnahmevorrichtung beim Öffnen der Rastmittel in Aufsicht (8D) und im Querschnitt gemäß Schnitt A-A (8A), Schnitt B-B (8B) und Schnitt C-C (8C),
9 eine schematische Darstellung des Einsetzens des der Mahlgefäßes in die Aufnahmevorrichtung beim Schließen der Rastmittel in Aufsicht (9D) und im Querschnitt gemäß Schnitt A-A (9A), Schnitt B-B (9B) und Schnitt C-C (9C).
In der Darstellung der erfindungsgemäßen Kugelmühle in 1 ist ein Ausbruch aus einem Gehäuse 8 zu sehen, an welchem die Trägervorrichtung 1 um eine Zentrumsachse 15 drehbar gelagert ist. Die Kugelmühle weist weiter einen Antrieb 17 für die Trägervorrichtung auf. Ein Motor treibt einen Keilriemen an, welcher mit der Bodenscheibe 6 der Trägervorrichtung 1 in Eingriff steht.
Des Weiteren weist die Kugelmühle einen Antrieb 27 für Aufnahmevorrichtungen 2 auf, über den die Aufnahmevorrichtungen um die Aufnahmeachsen 25 in Rotation versetzt werden können. Bei der Drehung der Trägervorrichtung um die Zentrumsachse 15 überträgt ein Zahnriemen über entsprechend dimensionierte Ritzel die Drehung der Trägervorrichtung auf die Aufnahmevorrichtungen 2, wobei eine Über- oder Untersetzung stattfinden kann. Darüber hinaus besteht im Rahmen der Erfindung grundsätzlich auch die Möglichkeit einer Drehrichtungsumkehr.
Die Trägervorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst des Weiteren eine Abdeckscheibe 4 und ein Mantelelement 7. Die obere Begrenzungsebene 10 für rotierende Teile der Kugelmühle wird im wesentlichen durch die Abdeckscheibe 4 zusammen mit der oberen Begrenzung des Mahlgefäßes 5 definiert.
In 2 ist das Mahlgefäß 5 perspektivisch gezeigt. Das Mahlgefäß 5 umfasst einen Mahlbecher 51 und einen Deckel 52. Das Mahlgefäß 5 weist ferner Befestigungsmittel 70 auf, um den Deckel 52 am Mahlbecher 51 zu befestigen. Des Weiteren weist der Mahlbecher 51 an seiner äußeren Mantelfläche eine Nut 550 auf, welche in Richtung der Längsachse des Mahlgefäßes 5 verläuft und als Führungsmittel beim Einsetzen des Mahlbechers 5 in eine Aufnahmevorrichtung dient. Das Mahlgefäß 5 umfasst des Weiteren Kalotten 95, in welche eine Rastkugel eingreifen kann, um das Mahlgefäß 5 in einer Aufnahmevorrichtung zu befestigen.
Während 2A das erfindungsgemäße Mahlgefäß 5 in geschlossenem Zustand zeigt, zeigen die 2B und 2C das Öffnen des Mahlgefäßes. Der Deckel 52 weist außen jeweils eine Aussparung auf, in welche das Befestigungsmittel 70 mit seinem Längskörper eingreift, wenn das Befestigungsmittel 70 in seiner geschlossenen Position, welche in 2A dargestellt ist, den Deckel 52 auf dem Mahlbecher 51 hält.
Wie 2B zu entnehmen ist, sind in der gezeigten Ausführungsform die Befestigungsmittel 70 als Hebelelemente ausgebildet. Das Befestigungsmittel 70 ist beweglich am Deckel 52 gelagert und kann um eine Schwenkachse 75 geschwenkt werden. Dabei löst sich der Haken 77 aus dem Eingriffsbereich des Mahlbechers 51. Der Eingriffsbereich ist hier als Tasche 585 ausgebildet.
Während der Becher 51 mit einer Hand vom Bediener gehalten werden kann, kann der Bediener mit der anderen Hand den Deckel 52 greifen und dabei die Hebelelemente 70 in ihrem oberen Bereich nach innen, das heißt auf die Längsachse des Mahlgefäßes 5 zu bewegen, so dass sich der Haken 77 aus der Tasche 558 heraus bewegt. Der Deckel 52 kann dann leicht vom Mahlbecher 51 abgehoben werden. In 2C ist dieser Zustand dargestellt. Der Deckel 52 ist nicht mehr am Mahlbecher 51 befestigt. Man erkennt neben der äußeren Mantelfläche 55 des Bechers die Becherrandfläche 56 und blickt ins Innere auf die Innenfläche 54 des Mahlbechers 5.
In 3 ist das Mahlgefäß 5 im Querschnitt gezeigt. Die Positionen des Deckels 52 relativ zum Mahlbecher 51 in den 3A bis 3C entsprechen denen der 2A bis 2C. 3A zeigt den auf dem Mahlbecher 51 über die Befestigungsmittel 70 befestigten Deckel 52. Es sind die zueinander komplementären Verbindungsmittel 57 an Deckel 52 und Mahlbecher 51 zu erkennen. Der Haken 77 greift in den. Eingriffsbereich 58 ein.
Werden die Befestigungsmittel 70 wie oben beschrieben betätigt, bewegt sich der Haken 77 aus dem Eingriffsbereich 58 des Mahlbechers 51 heraus, wie in 3B dargestellt. Dabei bewegt sich das Abstützelement 72 von seiner Position oberhalb der Becherrandfläche 56 im geschlossenen Zustand (vergleiche 3A) auf die Becherrandfläche 56 zu (siehe 3B). Beim Schwenken der Hebelelemente 70 derart, dass sich das Abstützelement 72 auf die Becherrandfläche 56 zu bewegt, wird ein Abdrücken des Deckels 52 vom Mahlbecher 51 erzielt. Der Deckel 52 kann vom Mahlbecher 51 abgehoben werden, wie in 3C dargestellt.
In 3 ist des Weiteren am Deckel 52 ein Ansatz 53 zu erkennen. An der Außenfläche des Ansatzes 53 ist eine Dichtung 534 angebracht. Die Dichtung 534 dichtet den zylindrischen Spalt zwischen dem Ansatz 53 und der Innenfläche 54 des Bechers 51 ab. Es liegt dabei auch im Rahmen der Erfindung, die Dichtung 534 an der Innenfläche 54 des Mahlbechers 51 anzubringen.
Beim Schließen des Mahlgefäßes 5 wird der Deckel 52 auf den Becher 51 aufgesetzt und dabei leicht radial versetzt zu der Stellung positioniert, in welcher der Haken 77 beim Schwenken der Hebelelemente 70 in den Eingriffsbereich 58 bewegt werden kann. In 3D ist eine Detailansicht eines Ausschnitts aus dem Deckel 52 mit dem Hebelelement 70 sowie aus dem Becher 51 in einer derartigen Positionierung des Deckels gezeigt. Beim Absenken des Deckels 52 mit dem Ansatz 53 in den Becher 51 wird die Dichtung 534 zwischen den Ansatz 53 und die Innenfläche 54 des Bechers 51 gepreßt und dichtet den zylindrischen Spalt zwischen Ansatz 53 und Innenfläche 54 ab.
Um zum Verpressen der Dichtung 534 die Hebelwirkung, die durch die Hebelelemente 70 geboten wird, auf bequeme Weise zu nutzen, ist die Außenseite des Bechers 51 überall bis auf den Bereich, welcher den Eingangsbereich zum Eingriffsbereich 58 für den Haken 77 bildet, angeschrägt. In 3D ist diese Schräge mit dem Winkel α bezeichnet. Werden die Hebelelemente 70 von der in 3D dargestellten Situation aus oben vom Mahlgefäß weg und unten zum Mahlgefäß hin geschwenkt, bewegt sich der Haken 77 entlang der Schräge gleichzeitig nach innen, das heißt zum Mahlgefäß hin, und unten, bis er schließlich seine axiale Endposition am unteren Ende der Schräge am Übergang zur senkrechten Außenwand des Mahlbechers 51 erreicht, wobei das Hebelelement 70 noch nicht komplett senkrecht steht. Dann wird der Deckel 52 bei konstanter axialer Position gedreht, bis das Hebelelement 70 diejenige radiale Position erreicht hat, in welcher der Haken 77 beim Schließen in den Eingriffsbereich 58 des Bechers 51 eingebracht werden kann (vergleiche 3A bis 3C). Durch das Einbringen der Haken 77 in den Eingriffsbereich 58 wird der Deckel radial und axial am Becher fixiert. Durch die Bewegung des Hakens 77 entlang der Schräge wird beim Verschließen des Mahlgefäßes 5 der Ansatz 53 des Deckels 52 mit der Dichtung 534 in den Becher 51 hineingezogen.
In einer nicht dargestellten, weiteren möglichen Ausbildung der Erfindung weist der Mahlbecher an seinem oberen Rand einen Kragen auf, wobei sich am Übergang des Kragens in die äußere Mantelfläche des Mahlbechers an der Unterseite des Kragens eine Ringnut in der äußeren Mantelfläche des Mahlbechers befindet. Die Ringnut bildet einen Eingriffsbereich für das Befestigungsmittel 70, welches als Hebelelement ausgebildet ist. Der Kragen des Mahlbechers 51 weist Einschnitte auf, in welche die Befestigungsmittel 70 mit ihrem Längskörper eingreifen, wenn die Befestigungsmittel 70 in ihrer geschlossenen Position den Deckel 52 auf dem Mahlbecher 51 halten.
Der Deckel 52 weist ebenfalls einen Kragen auf, dessen Unterseite auf der Oberseite des Kragens des Mahlbechers 51 liegt, wenn der Mahlbecher 51 mit dem Deckel 52 verschlossen ist. Das Befestigungsmittel 70 ist schwenkbar im Bereich des Kragens des Deckels 52 gelagert. Der Deckel weist dazu ebenfalls Einschnitte auf, in welche die Befestigungsmittel 70 mit ihrem Längskörper eingreifen.
Die Einschnitte am Deckel 52 und am Mahlbecher 51 sind bevorzugt als Längsnuten parallel zur Längsachse des Mahlgefäßes 5 gestaltet, in welche die Längskörper der Befestigungsmittel 70 in einer nicht dargestellten Ausführunsform der Erfindung versenkt sind, wenn die Befestigungsmittel 70 ihre geschlossene Position einnehmen.
Die Befestigungsmittel 70 und das Mahlgefäß 5 haben dadurch eine integrale äußere Mantelfläche. Die von der Längsachse des Mahlgefäßes gesehen nach außen zeigenden Flächen der Längskörper bilden einen Bestandteil der äußeren Mantelfäche des Mahlgefäßes, indem sie sich in die Umfangsfläche der Kragen des Deckels 52 und des Mahlbechers 51 einfügen. Die Abmessungen der Befestigungsmittel 70, insbesondere im Bereich ihrer Längskörper, und der Einschnitte an den Kragen des Deckels 52 und des Mahlbechers 51 sind dabei so gewählt, daß in der geschlossenen Position der Befestigungsmittel 70 die nach außen weisende Fläche des Längskörpers des Befestigungsmittels im wesentlichen mit der äußeren Mantelfläche der Kragen des Deckels 52 und des Mahlbechers 51 abschließt.
Ist das verschlossene Mahlgefäß 5 in die Aufnahmevorrichtung 2 eingesetzt, liegen die äußeren Mantelflächen der Kragen des Deckels 52 und des Mahlbechers 51 sowie des Längskörpers der Befestigungsmittel 70 an der Innenseite der Aufnahmevorrichtung 2 an.
In der in den Figuren gezeigten Ausführungsform der Erfindung haben die Längskörper der Befestigungsmittel 70 eine von der Längsachse des Mahlgefäßes aus gesehen radiale Abmessung, welche so groß ist, daß im geschlossenen Zustand der Befestigungsmittel 70 die Längskörper aus den Einschnitten in Deckel 52 und Mahlgefäß 51 herausragen. Korrespondierend zu den herausragenden Teilen der Längskörper der Befestigungsmittel 70 sind in der Aufnahmevorrichtung Vertiefungen angebracht, in welche die herausragenden Teile eingreifen können, wenn das verschlossene Mahlgefäß 5 in die Aufnahmevorrichtung 2 eingesetzt ist.
Ein Schwenken der Befestigungsmittel 70 und damit ein Öffnen des Mahlgefäßes 5 durch Lösen des Deckels 52 vom Mahlbecher 51 ist damit sowohl bei der gezeigten als auch bei der nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung nicht möglich, wenn das Mahlgefäß 5 in die Aufnahmevorrichtung 2 eingesetzt ist.
Um das Mahlgefäß 5 in der Aufnahmevorrichtung 2 zu befestigen, sind Rastmittel vorgesehen. Gemäß der nicht dargestellten Ausführungsform weist der Mahlbecher 51 dazu eine weitere Ringnut auf, welche sich an der äußeren Mantelfläche des Mahlbechers 51 an die Ringnut anschließt, welche den Eingriffsbereich für das Befestigungsmittel 70 bildet. In diese weitere Ringnut können Rastkugeln über Betätigungsbolzen der Aufnahmevorrichtung eingreifen, um das Mahlgefäß 5 in der Aufnahmevorrichtung 2 zu halten.
Diese Befestigung des Mahlgefäßes 5 in der Aufnahmevorrichtung 2 wird unten in Bezug auf die 6 bis 9 erläutert. Die Art der Befestigung des Mahlgefäßes 5 in der Aufnahmevorrichtung 2 durch die Rastmittel stimmt bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform der Erfindung und der oben erläuterten weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung im wesentlichen überein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Mahlgefäß 5 einen mehrteiligen Mahlbecher 51 auf. In 4 ist solcher ein mehrteiliger Mahlbecher im Querschnitt durch eine Aufsicht des Mahlgefäßes entlang der Schnittlinie A-A aus 2A gezeigt.
Der mehrteilige Mahlbecher 51 wird außen durch die äußere Mantelfläche 55 des Mahlbechers begrenzt. Innen wird der mehrteilige Mahlbecher durch die Innenfläche 54 des Mahlbechers 51 begrenzt. Der mehrteilige Mahlbecher weist eine Fassung 530 und einen Einsatz 535 auf. Im gezeigten Beispiel ist der Einsatz 535 in die Fassung 530 eingesetzt. Die Verbindungsmittel zum festen Verbinden des Einsatzes 535 mit der Fassung 530 sind nicht dargestellt. Im einfachsten Fall kann der Einsatz 535 mit einem Presssitz in der Fassung 530 gehalten werden.
Über die Führungsmittel 550 und die Rastmittel 95 sowie seine Mantelfläche steht das Mahlgefäß 5 in Kontakt mit der Aufnahmevorrichtung 2. Eine Aufnahmevorrichtung 2 ist in 5 schematisch dargestellt. 5D zeigt eine Aufsicht auf eine Aufnahmevorrichtung 2. Man erkennt außen den oberen Rand der Aufnahmevorrichtung 2 und im Zentrum den Raum für die Aufnahme des Mahlgefäßes 5. Des Weiteren sind Betätigungsbolzen für die Rastmittel 93 zu sehen.
In 5A ist die Aufnahmevorrichtung längs im Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A aus 5D gezeigt. Man erkennt Stifte 22 für die Führungsmittel, welche in die axiale Führungsnut 550 des Mahlgefäßes 5 eingreifen können, wenn dieses in radial korrekter Position in die Aufnahmevorrichtung 2 eingesetzt wird. Man erkennt des Weiteren einen Auswurfbolzen 28. Nicht dargestellt ist eine Feder, welche den Auswurfbolzen axial vorspannt, wenn das Mahlgefäß 5 in die Aufnahmevorrichtung 2 vollständig eingesetzt ist und mit seinem Boden den Auswurfbolzen 28 nach unten drückt und somit die Feder spannt.
Die Aufnahmevorrichtung 2 ist einstückig ausgebildet und umfaßt einen oberen, einen Raum für die Aufnahme des Mahlgefäßes 5 bildenden Bereich und einen unteren, einen Achsfortsatz um die Aufnahmeachse bildenden Bereich. Der obere, einen Raum für die Aufnahme des Mahlgefäßes 5 bildende Bereich ist becherartig ausgebildet und hat eine innere Kontur, welche an die äußere Form des Mahlgefäßes 5 angepaßt ist. Dieser obere, einen Raum für die Aufnahme des Mahlgefäßes 5 bildende Bereich hat einen Boden und eine sich an den Boden anschließende ringförmige Seitenwand. Die Seitenwand ist im wesentlichen vollständig geschlossen. Dadurch wird ein im wesentlichen vollflächiger Kontakt der Mantelfläche 55 des Mahlgefäßes 5 mit der Innenwand der Aufnahmevorrichtung 2 ermöglicht.
In 5B ist ein Schnitt entlang der Schnittlinie B-B in Bezug auf 5D gezeigt, in welchem die Rastmittel sichtbar sind, welche Betätigungsbolzen 93 und Rastkugeln 92 umfassen. In den Figuren nicht dargestellt sind Federn, die die Betätigungsbolzen 93 axial in einer Schließposition vorspannen. Für die axiale Vorspannung der Betätigungsbolzen 93 und des Auswurfbolzens 28 können beispielsweise Spiraldruckfedern verwendet werden.
In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung hat die Aufnahmevorrichtung 2 außen und innen Kühlrippen, um die Wärmeabfuhr aus dem Mahlgut über die Mahlbecherwand und die Aufnahmevorrichtung hindurch zu erleichtern.
Die 6, 7, 8 und 9 zeigen zu 5 korrespondierende Darstellungen der Aufnahmevorrichtung 2 in unterschiedlichen Stadien des Einsetzens des Mahlbechers 5 in die Aufnahmevorrichtung 2.
Der Mahlbecher 5 wird in die Aufnahmevorrichtung 2 eingesetzt und um seine Längsachse gedreht, bis die Nuten 550 des Mahlbechers 51 sich mit den Gewindestiften 22 der Aufnahmevorrichtung 2 „finden", so dass bei weiterem Absenken des Mahlgefäßes 5 in die Aufnahmevorrichtung 2 die Gewindestifte 22 in den Nuten 550 gleiten können. Rastkugeln 92 und Betätigungsbolzen 93 der Rastmittel sind in Schließposition. Die Kalotten 95 sind durch die richtige Ausrichtung des Mahlgefäßes 5 in der Aufnahmevorrichtung 2 über die Führungsnut 550 und die Gewindestifte 22 derart positioniert, dass sie bei entsprechend weitem Absenken des Mahlbechers 5 und Betätigen des Bolzens 93 die Rastkugel 92 umgreifen können (6B).
7 zeigt eine gegenüber der Darstellung in 6 etwas weiter abgesenkte Position des Mahlgefäßes 5 in der Aufnahmevorrichtung 2. Die Führungsstifte 22 befinden sich im Eingriff mit der Führungsnut 550. Die Rastmittel mit Betätigungsbolzen 93 und Rastkugel 92 befinden sich in Schließstellung, wobei das Mahlgefäß 5 soweit abgesenkt ist, dass es durch Kontakt mit der Rastkugel 92 am weiteren Absenken gehindert wird. Ein weiteres Absenken des Mahlgefäßes 5 in die Aufnahmevorrichtung 2 ist möglich, wenn der Bediener den Betätigungsbolzen 93 in die Einsetzrichtung des Mahlgefäßes 5 betätigt, das heißt im vorliegenden Fall nach unten drückt.
8 ist die Anordnung in einer Einstellung mit geöffneten Rastmitteln gezeigt. 8B zeigt einen nach unten gedrückten Betätigungsbolzen 93. Dieser ist derart geformt, dass er in geöffneter Stellung der Rastmittel ein Ausweichen der Rastkugel 92 und somit ein weiteres Einsetzen des Mahlgefäßes 5 erlaubt. Der Betätigungsbolzen 93 kommt beim Herabdrücken mit einem weniger zum Zentrum der Aufnahmevorrichtung hin ragenden Bereich mit der Rastkugel 92 in Kontakt, als in seiner Schließstellung, in welcher ein Bereich mit der Rastkugel in Kontakt ist, der weiter ins Innere der Aufnahmevorrichtung hinein ragt.
Durch das Eigengewicht des Mahlgefäßes 5 senkt sich dieses weiter in die Aufnahmevorrichtung 2 ab, wenn der Betätigungsbolzen 93 eine entsprechende Bewegung der Rastkugel 92 nach außen ermöglicht, so dass diese die Bewegung des Mahlgefäßes 5 nach unten nicht mehr behindert. Das Mahlgefäß 5 kann dann soweit nach unten absinken, bis sein Boden auf dem Auswurfbolzen 28 aufsitzt, wobei es durch die Führungsmittel 22, 550 geführt wird. In dieser Position sitzt das Mahlgefäß 5 auf dem Auswurfbolzen 28 auf, ohne dessen Ruhelage (vergleiche 6), in welcher die – nicht dargestellte – Feder den Auswurfbolzen 28 in einer Position hält, in welcher die Feder minimal komprimiert ist, wesentlich zu verändern. In dieser Position sind die Rastmittel geöffnet.
Lässt der Bediener den Druck auf die Betätigungsbolzen 93 nach, werden diese nicht wieder in die Schließposition der Rastmittel (vergleiche 6 und 7) zurückkehren, weil inzwischen das abgesenkte Mahlgefäß 5 verhindert, dass die Rastkugeln 92 und die Betätigungsbolzen 93 in die Schließposition zurück bewegt werden können. In der in 8 gezeigten Position kann der Bediener daher durch Herabdrücken des Mahlgefäßes 5 das Mahlgefäß in der Aufnahmevorrichtung verrasten. Dazu kann der Bediener Druck auf den Deckel 52 ausüben und so das gesamte Mahlgefäß 5 weiter nach unten in die Aufnahmevorrichtung 2 hinein bewegen.
In 9 ist die verrastete Position des Mahlgefäßes 5 in der Aufnahmevorrichtung 2 dargestellt. Wie in 9A zu erkennen ist, hat der Führungsstift 22 seine obere Endposition in der Führungsnut 550 erreicht. Der Auswurfbolzen 28 ist gegenüber der in den 6, 7 und 8 gezeigten nicht vollständig eingesetzten Position des Mahlgefäßes 5 nach unten in seine Aufnahme gefahren.
In 9B ist zu sehen, dass die Rastkugel 92 sich in die Kalotte 95 bewegt hat, so dass der Betätigungsbolzen 93 in seine Schließposition zurückkehren konnte.
In 9A ist des Weiteren zu erkennen, dass die zueinander komplementären Verbindungsmittel 57 als Befestigungsmittel 70 mit Haken 77 und Eingriffsbereich 58, welcher als Tasche 558 ausgebildet ist, soweit in der Aufnahmevorrichtung 2 mit dem Mahlgefäß 5 versenkt sind, dass ein Betätigen des Hebelelementes 70 derart, dass sich der Haken 77 aus der Tasche 558 heraus bewegen kann (vergleiche 3B), nicht möglich ist. Ein Öffnen des Mahlgefäßes wird daher gemäß der Erfindung verhindert, sobald das Mahlgefäß 5 in die Aufnahmevorrichtung 2 eingesetzt ist.

1: Trägervorrichtung
15: Zentrumsachse
17: Antrieb für die Trägervorrichtung
2: Aufnahmevorrichtung
22: Führungsmittel, Führungsstift
25: Aufnahmeachse
27: Antrieb für die Aufnahmevorrichtung
28: Auswurfbolzen
5: Mahlgefäß
51: Mahlbecher
52: Deckel
520: Bohrung im Deckel
53: Ansatz
534: Dichtung
530: Fassung
535: Einsatz
54: Innenfläche des Mahlbechers
55: äußere Mantelfläche des Mahlbechers
550: Führungsmittel, Nut
56: Becherrandfläche
57: Verbindungsmittel
58: Eingriffsbereich
585: Tasche
70: Befestigungsmittel, Hebelelement
72: Abstützvorsprung
75: Schwenkachse
77: Haken
8: Gehäuse
92: Rastmittel Rastkörper, Rastkugel
93: Rastmittel, Betätigungsbolzen
95: Rastmittel, Kalotte

Claims

Kugelmühle, insbesondere Planeten- oder Fliehkraftkugelmühle im Labormaßstab, mit einem Gehäuse (8), einer Trägervorrichtung (1), die am Gehäuse (8) um eine Zentrumsachse (15) drehbar gelagert ist, zumindest einer Aufnahmevorrichtung (2) für zumindest ein Mahlgefäß, die um eine Aufnahmeachse (25) drehbar zur Trägervorrichtung (1) gelagert ist und von dieser um die Zentrumsachse (25) mitgeführt wird, einem Antrieb (17) für die Trägervorrichtung (1), einem Antrieb (27) für die Aufnahmevorrichtung (2), zumindest einem mit Mahlkugeln befüllbaren Mahlgefäß (5), welches einen Mahlbecher (51) und einen Deckel (52) zum lösbaren Verschließen des Mahlbechers (51) umfasst, wobei das Mahlgefäß (5) in der Aufnahmevorrichtung (2) gehalten wird, wenn es in die Aufnahmevorrichtung eingesetzt ist, wobei der Mahlbecher (51) und der Deckel (52) zueinander komplementäre Verbindungsmittel (57) zum lösbaren Befestigen des Deckels (52) am Mahlbecher (51) aufweisen.
Kugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander komplementären Verbindungsmittel (57) zum lösbaren Befestigen des Deckels (52) am Mahlbecher (51) zumindest ein Befestigungsmittel (70) umfassen, welches am Deckel (52) angebracht ist.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander komplementären Verbindungsmittel (57) zum lösbaren Befestigen des Deckels (52) am Mahlbecher (51) zumindest einen Eingriffsbereich (58) am Mahlbecher (51) umfassen, der mit dem Befestigungsmittel (70) in verschlossenem Zustand in Eingriff steht.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (70) am Deckel (52) beweglich, insbesondere schwenkbar um eine Achse (75), welche parallel zu einer Tangente an den Rand des Deckels (52) verläuft, gelagert ist, so dass es eine erste Position einnehmen kann, in welcher der Deckel auf dem Mahlbecher (51) fixiert gehalten wird, und eine zweite Position einnehmen kann, in welcher die Fixierung des Deckels (52) am Mahlbecher (51) aufgehoben ist.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (70) als Hebelelement ausgebildet ist, welches manuell betätigt werden kann.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (70) zumindest einen Haken (77) umfasst, welcher zum Hintergreifen des Eingriffsbereichs (58) des Mahlbechers (51) ausgebildet ist, um den Mahlbecher (51) mit dem Deckel (52) zu verschließen.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffsbereich (58) des Mahlbechers (51) eine an der äußeren Mantelfläche (55) des Mahlbechers umlaufende Nut umfasst.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffsbereich (58) des Mahlbechers (51) zumindest eine taschenartige Vertiefung (585) in der äußeren Mantelfläche (55) des Mahlbechers (51) umfasst.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (70) zumindest einen Abstützvorpsrung (72) zum Anheben des Deckels (52) auf dem Mahlbecher (51) umfasst, welches derart ausgebildet ist, dass durch den Abstützvorsprung (72) beim Betätigen des Befestigungsmittels (70) eine Kraft auf den Deckel (52) erzeugt wird, so dass sich der Deckel (52) vom Mahlbecher (51) abdrückt, während sich das Befestigungsmittel (70) von seiner ersten Position in seine zweite Position bewegt.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (70) zumindest eine Feder, insbesondere eine Schenkelfeder, umfasst.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (52) einen Ansatz (53) aufweist, dessen Außenfläche der Innenfläche (54) des Mahlbechers (51) gegenübersteht.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Mantelfläche des Ansatzes (53) des Deckels (52) oder an der Innenfläche (54) des Mahlbechers (51) eine ringförmige Dichtung (534) zur Abdichtung des zylindrischen Spaltes zwischen der Innenfläche (54) des Mahlbechers und der Mantelfläche des Ansatzes (53) vorgesehen ist.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlgefäß (5) eine Druckausgleichseinrichtung zum Ausgleichen des Innendrucks des verschlossenen Mahlgefäßes gegenüber dem Umgebungsdruck, insbesondere vor dem Lösen des Deckels (52) vom Mahlbecher (51), aufweist.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichseinrichtung zumindest eine Durchgangsbohrung (520) durch den Deckel (52) umfasst.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichseinrichtung zumindest ein Ventil umfasst.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichseinrichtung zumindest einen Filter umfasst.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlgefäß (5) eine Gaseinlaß- und/oder Gasauslaßvorrichtung umfasst, welche zumindest ein Ventil aufweist.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlgefäß (5) eine eigenständig verschlossene transportable Einheit ist.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlgefäß (5) und die Aufnahmevorrichtung (2) Führungsmittel (550) aufweisen, welche in Bezug auf die Position des Mahlgefäßes in Umfangsrichtung eine Ausrichtung des Mahlgefäßes (5) in der Aufnahmevorrichtung (2) beim Einsetzen des Mahlgefäßes in die Aufnahmevorrichtung ermöglicht.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (550) zumindest eine Nut in der äußeren Mantelfläche (55) des Mahlgefäßes (5) umfassen, welche insbesondere parallel zur Aufnahmeachse (25) verläuft, und zumindest einen Vorsprung aufweisen, welcher von der Innenfläche der Aufnahmevorrichtung (2) in den Raum für die Aufnahme des Mahlgefäßes (5) hinein ragt, welcher mit der Nut des Mahlgefäßes in Eingriff stehen kann.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlgefäß (5) und die Aufnahmevorrichtung (2) zueinander komplementäre Rastmittel aufweisen, durch die das Mahlgefäß (5) über zumindest einen Rastkörper, insbesondere eine Rastkugel, in der Aufnahmevorrichtung (2) gehalten werden kann.
Kugelmühle mach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmittel eine Nut, insbesondere eine Ringnut, am Mahlgefäß (5), insbesondere an der äußeren Mantelfläche (55) des Mahlbechers (51), aufweisen, in welche der Rastkörper eingreifen kann.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmittel zumindest eine Vertiefung (95), insbesondere eine Kalotte, an der äußeren Mantelfläche (55) des Mahlbechers (51), aufweisen, in welche der Rastkörper eingreifen kann.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlbecher (5) mehrteilig ausgebildet ist und insbesondere zumindest eine Fassung (530) und einen Einsatz (535) umfasst, wobei der Einsatz (535) einen Innenraum zur Aufnahme des Mahlgutes aufweist, welcher den Innenraum des Mahlbechers (51) definiert, und die Fassung (530) eine äußere Mantelfläche aufweist, welche die Mantelfläche (55) des Mahlbechers (51) definiert.
Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (535) ein nichtmetallisches Material, insbesondere Keramik und/oder Achat umfasst.
Mahlgefäß (5) für eine Kugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 25, insbesondere eine Planeten- oder Fliehkraftkugelmühle im Labormaßstab, welches einen mit Mahlkugeln befüllbaren Mahlbecher (51) und einen Deckel (52) umfasst, wobei der Mahlbecher (51) mit dem Deckel (52) lösbar verschließbar ist und der Mahlbecher und der Deckel zueinander komplementäre Verbindungsmittel (57) zum lösbaren Befestigen des Deckels (52) am Mahlbecher (51) aufweisen.