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Anlage zum Patentgesuch der Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft
Schwingmühle für Mahlprozesse, die während des Betriebes die AuCrechterhaltung einer
Temperaturdifferenz zwischen Nahiraum und Umgebung erfordern Die Erfindung bezieht
sich auf eine Schwingmühle mit mindestens einem teilweise mit Mahlkörpern gefüllten
Mahlbehälter, der mi- Spannbügeln an einem elastisch gelagerten und mit einem Schwingantrieb
versehenen Tragrahmen befestigt ist, wobei zwischen dem Mahlbehälterinnenraum (mahlraum)
und der Umgebung während des Betriebes eine größere Temperaturdifterenz aufrechterhalten
wird.
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Es hat sich bei der Feinstzerkleinerung einiger Materialien in der
Schwingmühle als notwendig erwiesen, je nach Material im Mahlraum eine Atmosphäre
zu schaffen, deren Temperatur wesentlich unter bzw. über der Temperatur der Umgebung
liegt.
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Um nun die infolge der Temperaturdifferenz gegenüber der Umgebung
auftretenden Temperaturverluste möglichst gering zu halten, missen die Mahlrohre
isoliert werden. Die bisher bekannten @solierstoffe weisen jedoch nicht die hoben
Festigk@@@@@ auf, die er@er@erlich sind, um die Mahlbehälter über die Au@enseite
der lsolierschicht mit den Tragranmen zu ver-@in@@@, @@ daß der hal@benälter unmittelbar
mit dem Tragranmen
verbunden werden muß. Damit werden jedoch die
Spannbügel und die Auflageflächen des Tragrahmens Temperaturen ausgesetzt, die einmal
die Verwendung von hitzebeständigen bzw.
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kältefesten Werkstoffen erfordern, zum anderen komplizierte Konstruktionen
für die Verbindung des Mahlbehälters mit dem Tragrahmen notwendig machen, die die
durch den Temperatureinfluß bewirkten Längenänderungen der Befestigungselemente
ausgleichen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schwingmühle für derartige
Mahlprozesse so auszubilden, daß mit den normalen TSerkstoffen die Verbindung von
Mahlbehälter und Tragrahmen mittels der herkömmlichen Spannbügel benutzt werden
kann, Hierbei muß aber die Anordnung einer möglichst durchgehenden Isolierung zur
Vermeidung von Temperaturverlusten gewährleistet sein. Diese Aufgabe wird gemäß
der Erfindung dadurch gelöst, da13 der Mahlbehälter mit einem Isoliermantel umgeben
ist und bezogen auf die Längsrichtung an mindestens zwei Stellen mit jeweils einem
Tragelement fest verbunden ist, das nur teilweise durch den Isoliermantel hindurchragt
und jeweils von einem Spannbügel im Tragrahmen gehalten wird, und daß die dte Berüilrungstlachen
mit dem Spannbügel und der Auflagefläche des Tragrahmens aufweisenden Teile des
Tragetementes wenigstens teilweise hohl ausgebildet und mit Zu- und @bleitungen
für einen Temperaturträger versehen sind, Hierdurch ist es möglich, einerseits durch
einen weitgehend
geschlossenen Isoliermantel um den Mahlbehälter
die Temperaturverluste auf ein Minimum zu beschränken, wobei das Material für die
Isolierung weitgehend nur im Hinblick auf seine isoliereigenschaften ausgewählt
werden kann, während seine l?estigkeitseigenschaften nur eine untergeordnete Rolle
spielen. Andererseits ergibt sich aber eine feste Verbindung zwischen Tragrahmen
und Mahlbehälter, die eine Übertragung ausreichender Beschleunigungskräfte vom Tragrahmen
auf den Mahlbehälter, und damit auf die Mahlkörper gewährleistet.
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Dadurch, daß die Tragelemente im Bereich ihrer Benllirungsfläche hohl
ausgebildet und mit Zu- und Ableitungen für einen Temperaturträger verbunden sind,
ist es möglich, beispielsweise wenn im Mahlraum durch die Zugabe von flüssigem Stickstoff
Temperaturen von unter 0° C aufrechterhalten werden, durch die Zuführung von Wärme
die Temperatur in den Berührungsflächen der Tragelemente in Bereichen zu halten,
aurch die die Festigkeit der Werkstoffe für den Spannbügel und für den Tragrahmen
nicht beeinträchtigt wird. Durch diese Maßnahme ist es insbesondere möglich, die
Fundamentrahmen, Tragrahmen und Befestigungsmittel einer vorhandenen Schwingmü@@e
weiter zu verwenden und durch einfaches Auswechseln des Mahlbehälters die Schwingmühle
beispielsweise auf den Betrieb mit Zugabe von Kältemitteln umzustellen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Querschnittsfläche der durch den Isoliermantel hindurchragenden Teile des Tragelementes
im Bereich innerhalb des Isoliermantels insgesamt geringer ist als die Berührungsflächen
mit dem Spannbügel und dem Tragrahmen. Durch diese konstrulitive Maßnahme können
die durch die feste Verbindung zwischen Tragrahmen und Mahlbehälter bedingten Verluste
weitgehend reduziert werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist außerdem vorgeschlagen, daß die
die Berührungsflächen aufweisenden Teile des Tragelementes Kanäle aufweisen, die
Jeweils an ihren Enden mit einer Zuleitungs- bzw. Ableitungsvorrichtung für einen
strömungsfähigen Temperaturträger verbunden sind. Durch die Anordnung von Kanälen
ist einerseits eine gezielte Führung des Temperaturträgers, andererseits aber auch
eine ausreichende Festigkeit des Tragelementes im Bereich der Berührungsflächen
zur Übertragung der durch den Schwingantrieb in den Tragrahmen eingeführten Beschleunigungskräfte
auf den Mahlbehälter gegeben.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Kanäle in den die Berührungsflächen aufweisenden Teilen des Tragelementes in etwa
parallel zur Mahlbehälterachse verlaufen. Diese Anordnung ergibt die kürzesten Weglängen
für den Temperaturträger, so daß die Temperaturdifferenz
des Temperaturträgers
zwischen dem Eintritt in die Kanäle und dem Austritt aus den Kanälen verhältnismäßig
gering gehalten werden kann.
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Da sich in Einzelfällen über den Umfang des Mahlbehälters gemessen
ebenfalls unterschiedliche Temperaturen ergeben können, ist es zweckmäßig, die Kanäle
einzeln oder in Gruppen zusammengefaßt mit der Zuleitungs- bzw. Ableitungsvorrichtung
für den Temperaturträger zu verbinden. Hierdurch wird es möglich, beispielsweise
im Bereich der Behälteroberseite den Temperaturträger mit einer anderen Temperatur
als im Bereich der Behälterunterseite in die Kanäle einzuleiten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß insbesondere
bei der Anordnung von etwa achsparallelen Kanälen, die Kanäle abwechselnd jeweils
an der einen Seite bzw. an der anderen Seite des Tragelementes mit Zuleitungsvorrichtungen
für den Temperaturträger verbunden sind, so daß ein Gegenstromeffekt erzielt wird.
Diese Maßnahme bewirkt, daß, in Längsrichtung des Mahlbehälters gesehen, eine in
etwa gleichmäßige Temperatur in der Berührungsfläche herrscht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kanäle
wenigstens an ihrem Austrittsende über eine gemeinsame Verbindungsleitung untereinander
verbunden sind.
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Insbesondere für Schwingmühlen, bei der im Nahlrauminnern eine Temperatur
unterhalb der Umgebungstemperatur aufrechterhalten werden soll, wird gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, daß die die Berührungsfläche bildenden Teile des Tragelementes in
ihrem Inneren eine elektrische Widerstandsheizung aufweisen.
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Schließlich ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß in wenigstens
einem Spannbügel ein Temperaturfühler angeordnet ist, der mit einer Regeleinrichtung
verbunden ist, über die nach Einstellung einer vorgegebenen Temperatur die Zufuhr
des Temperaturträgers geregelt wird.
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Anhand von Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schwingmühle mit zwei übereinander
angeordneten rohrförmigen Mahlbehältern, Fig. 2 einen Querschnitt durch den oberen
Mahlbehälter gemäß der Linie II - II in Fig. 1 in größerem Maßstab
Fig.
3 einen Querschnitt durch den oberen Mahlbehälter gemäß der Linie III - III in Fig.
1, Fig. 4 einen Teillängsschnitt durch die obere Mahlbehälterwandung gemäß der Linie
IV - IV in Fig. 3, Fig. 5 einen Teillängsschnitt entsprechend Fig. 4 mit einer anderen
Ausführungsform der Kanäle.
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Wie die Seitenansicht gemäß Fig. 1 zeigt, sind zwei parallele, rohrförmig
ausgebildete Mahlbehälter 1 und 2 über Spannbügel 3 an einem Tragrahmen befestigt,
der aus zwei Verbindungsstegen 4 besteht, die über ein Rohr 5 untereinander verbunden
sind, Zu beiden Seiten der Verbindungsstege 4 des Tragrahmens sind Stützkonsolen
6 befestigt, über die die aus Tragrahmen und Mahlbehälter bestehende Einheit unter
Zwischenschaltung von Gummifedern 7 auf einem Fundamentrahmen 8 schwingungsfähig
abgestützt ist. In der Mitte zwischen den beiden Mahlbehältern und parallel zu deren
Längsachse ist der Schwingungsantrieb angeordnet. Dieser besteht aus drehbar gelagerten,
vorzugsweise einstellbaren Unwuchtmassen, die jeweils im Inneren der Verbindungsstege
4 untergebracht sind, und durch eine im Verbindungsrohr 5 liegende Euppelwelle miteinander
verbunden sind. Über eine Gelenkwelle 9 sind die Unwuchtmassen mit einem nicht dargestellten
Antriebsmotor verbunden.
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In den Mahlbehälter 1 mUndet an einem Ende von oben eine Zuführungsleitung
10 ein, durch die das zu vermahlende Material in den Mahlbehälter 1 eingeführt wird.
Am anderen Ende des Mahlbehälters 1 ist auf der Unterseite eine Austrittsöffnung
11 angeordnet, durch die das im ersten Mahlbehälter zerkleinerte Gut über ein Verbindungsrohr
12 zur weiteren Zerkleinerung in den darunterliegenden Mahlbehälter 2 eingeleitet
wird. An dem der Gutleitungsstelle abgewandten Ende des Mahlbehälters 2 ist eine
Gutaustrittsöffnung 13 angeordnet, über die das fertig zerkleinerte Gut aus der
Schwingmühle abgezogen wird, so daß das Gut nacheinander die beiden Mahlbehälter
durchläuft.
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An jeweils einem Ende der Mahlbehälter befinden sich außerdem Zufuhrorgane
14, durch die je nach den Anforderungen des Zerkleinerungsvorganges heiße Gase,
Dampf oder auch Kältemittel, beispielsweise stark gekühlte oder verflüssigte Gase
eingeführt werden können. Am gegenüberliegenden Ende eines jeden Mahlbehälters befindet
sich eine entsprechende Abzugsöffnung 15 für die Gase. Das Heiz- bzw. Kühlmittel
kann je nach den Anforderungen des Zerkleinerungsvorganges im Gleichstrom mit dem
zu zerkleinernden Material oder aber im Gegenstrom durch die Mahlbehälter geführt
werden.
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A-us dem Querschnitt durch den Mahlbehälter 1 gemäß Fig. 2 ist zu
ersehen, daß die Mahlbehälter aus einem inneren Mahlrohr 16 bestehen, in das noch
zusätzlich ein Schleißblech 17 eingeschoben ist. Auf seiner Außenseite ist das Mahlrohr
mit einem Isoliermantel 18 umgeben, der beispielsweise aus Polyurethanschaum besteht,
wobei das Isoliermaterial auf seiner Außenseite von einem dünnen Blechmantel 19
zum Schutz gegen Beschädigungen umgeben ist.
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Der Querschnitt durch den Mahlbehälter 1 gemäß Fig. 3 zeigt den Aufbau
im Bereich der Verbindung des Mahlbehälters mit dem Tragrahmen, insbesondere ein
Ausführungsbeispiel für ein mit dem Mahlrohr verbundenes Tragelement. Das Tragelement
wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einzelne Stege 20 gebildet,
die in gleichmäßigem Abstand auf dem Nahlrohrumfang verteilt sind und mit diesem
fest verbunden sind. Vom Mahlrohr aus sind die Stege 20 radial nach außen durch
das Isoliermaterial 18 hindurchgeführt. Ihre außenliegenden Enden sind durch einen
breiten, hohlzylindrischen Körper 21 fest miteinander verbunden. Der Abstand der
Außenfläche des hohlzylindrischen Körpers von der Außenseite des Mahlrohres ist
so gewählt, daß erAtwas größer ist als die Dicke des Isoliermantels. Mit dem aus
den Stegen 20 und dem hohlzylindrischen Körper 21 gebildeten Tragelement stützt
sich
der Mahlbehälter über die Berührungsfläche 36 des Tragelementes auf einer entsprechend
halbkreisförmig aus gebildeten Ausnehmung des Verbindungssteges 4 des Tragrahmens
ab.
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Auf der Oberseite ist das Tragelement von dem Spannbügel 3 überdeckt
und wird durch die Schrauben 22, die vorteilhafterweise als Dehnschrauben ausgebildet
sind, fest mit dem Tragrahmen verspannt.
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In der Wandung dieses hohlzylindrischen Körpers 21 sind in Achsrichtung
des Mahlbehälters verlaufende Kanäle 23 angeordnet. Durch diese Kanäle wird ein
strömungsfähiger Temperaturträger geleitet, dessen Temperatur so eingestellt ist,
daß die Temperatur der Berührungsfläche 36 des Tragelementes mit dem Spannbügel
bzw. mit dem Verbindungssteg noch in dem Bereich liegt, dem die für den Spannbügel
und den Verbindungssteg gewählten Werkstoffe ohne Beeinträchtigung ihrer Festigkeit
ausgesetzt werden dürfen. Das bedeutet, daß bei der Zugabe eines Kältemittels, beispielsweise
flüssigen Stickstoffs zum Mahlgut, durch die Kanäle ein entsprechend aufgeheiztes
Medium, beispielsweise eine heiße Flüssigkeit geleitet wird. Wird in den Mahlraum
ein Heizmittel eingeführt, dann muß in entsprechendem Maße ein Kühlmittel durch
die Kanäle geleitet werden, um die zulässige Temperatur für die Werkstoffe der Mahlbehälterbefestigung
einzuhalten.
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Durch diese IvIaßnahme wird je nachdem in einem gewissen Grade iiber
die Stege 20 Wärme in den Mahlraum eingeführt bzw. abgezogen. Die hierdurch bewirkten
Temperaturverluste sind jedoch vernachlässigbar, vor allem im Hinblick auf die konstruktiven
und tertigungstechnischen Vorteile, die die Befestigung des Mahlbehälters mit Spannbügeln
bietet.
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Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt entsprechend der Linie IV - IV in
Fig. 3 durch die obere Wandung des Mahlbehälters 1. Wie aus dem Schnitt ersichtlich,
weist das Tragelement in einer bevorzugten Ausfürungsform zwei Reihen der radialen
Stege 20 auf, die nach innen mit der Außenwandung des Mahlrohres 16 und nach außen
mit dem hohlzylindrischen Körper 21 verbunden sind. Die Kanäle 23 zur Durchleitung
des strömungsfähigen Temperaturträgers sind achsparallel durch den hohlzylindrischen
Körper gebohrt und auf beiden Seiten durch je einen ringförmigen Kanal untereinander
verbunden. Der eine ringförmige Kanal 24 ist mit einer Zuleitung 26 und der auf
der gegenüberliegenden Seite liegende Kanal 25 ist mit einer Ableitung 27 für den
Temperaturträger versehen.
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In einem Schnitt entsprechend Fig. 4 ist in Fig. 5 eine andere Kanalordnung
dargestellt. Der hohlzylindrische Körper besteht hierbei aus zwei konzentrischen
Ringen 28, 29, wobei der innere Ring 28, der fest mit den Stegen 20 verbunden ist,
eine glatte Oberfläche hat, während der äußere lsing 29 auf seiner Innenseite eine
schraubenförmig verlaufende
Nut aufweist. Die beiden konzentrischen
Teile sind nun aufeinandergeschoben und dicht miteinander verbunden. Das eine Ende
des Kanals ist mit der Zuleitung und die andere Seite ist mit einer Ableitung für
den Temperaturträger versehen.
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Um nun ein Temperaturgefälle von links nach rechts innerhalb des Spannbügels
zu vermeiden ist es vorteilhaft, wenn, wie im Schnitt dargestellt, in der äußeren
Ringkörperhälfte 29 zwei parallel verlaufende Kanale 30, 31 in orm einer doppelgängigen
Schraube angeordnet sind, wobei dem einen Kanal 30 von der einen Seite über die
Zuleitung 26' und dem anderen Kanal 31 von der anderen Seite iiber die Zuleitung
26f' der Temperaturträger zugeleitet wird. Auf diese Weise stellt sich in Achsrichtung
über die gesamte Länge eine in etwa gleiche Temperatur der Berührungsfläche ein.
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Wie in der schematisch dargestellten Abwicklung eines Kingkörpers
mit achsparallelen Kanälen in Fig. 6 gezeigt ist, kann das anhand von Fig. 5 beschriebene
Prinzip in gleicher Weise auch für eine achsparallele Kanalanordnung mit Vorteil
angewendet werden. Dies geschieht in der Weise, daß die Kanäle jeweils abwechselnd
von der einen Seite und dann von der anderen Seite mit einer Zuleitung für den Temperaturträger
verbunden sind.
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Im Falle der Zugabe eines Kältemittels in den Mahlraum kann anstelle
einer durch Kanäle geführten Heizflüssigkeit auch eine elektrische Widerstandsheizung
vorgesehen werden. Hierzu werden entsprechende Heizstäbe achsparallel oder schraubeuförmig
in den Ringkörper eingelegt oder eingegossen und an eine Stromquelle angeschlossen.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, wird in den Spannbügeln
ein Temperaturfühler 32, beispielsweise ein Thermoelement eingebaut, das mit einer
elektrischen Regel ein richtung 33 verbunden ist. Der Regeleinrichtung wird eine
bestimmte Solltemperatur für den Spannbügel vorgegeben, die niclit iiber- oder unterschrit-ten
werden dar. Dementsprechend wird über die Regeleinriciltung eine en-tsprechende
Vorrichtung, z.B. ein Ventil 34 oder eine Pumpe angesteuer-t, die in einer Rohrleitung
zu einem entsprechenden l-Ieiz- bzw.
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Kühlgerät 35 eingebaut ist. Hiermit wird beispielsweise im Falle der
Kaltvermahlung die Heizflüssigkeit und im Falle der Vermahlung unter zusätzlicher
Wärmezufuhr die Kühlflüssigkeit als Temperaturträger durch die Kanäle im Tragelement
zur Konstanthaltung der Temperatur des Spannbügels durchgeleitet.
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Das Prinzip der Erfindung ist nicht auf die im Ausführungsbeispiel
beschriebene Bauform einer Schwingmühle, ebensowenig wie auf die beschriebene Ausgestaltung
des Tragelementes und die Anordnung der Kanäle im Tragelement beschränt.
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- Patentansprüche ^