DE2124701A1

DE2124701A1 - Feinmahl werk

Info

Publication number: DE2124701A1
Application number: DE19712124701
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. P ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-11-10
Filing date: 1971-05-18
Publication date: 1972-05-31
Also published as: GB1351367A; FR2112800A5

Description

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8 Mönchen2I - GoLftvjrdstr. 81

Telefon 56 17 62

6591 - V

Kalman GABOR

Paris, 9, rue des Dardanelles (Frankreich) ;

!,Feinmahlwerk"

Priorität vom 10. November 19 70 aus der französischen Patentanmeldung 70/4-0 365

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mahlwerk, mit dem Teilchen äußerst geringer Abmessungen bei verhältnismäßig geringem Energieverbrauch erreicht werden können.

Es ist bekannt, daß die Vorbereitung von Farben für Druckerschwärze, von Farbstoffen verschiedenster Art, von pharmazeutischen Produkten und Kosmetikerzeugnissen usw. eine Zerklei-

i nerung erfordert, die,im allgemeinen im Gemisch durchgeführt, die¹

pulverförmigen Stoffe auf Korngrößen von etwa zehn Mikron bringt, i

Um Kornfeinheiten dieser Art zu erreichen, werden bereits Mahlwerke verwendet, die sich aus Behältern zusammensetzen, die harte Kugeln enthalten, um die Festpartikel zu zerkleinern, wobei innerhalb dieser Behälter diese Kugeln entweder durch Drehen dieses Behälters um sich selbst, oder mit Hilfe eines im Innern angeordneten Rührwerks bewegt werden.

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Kann das erzielte Ergebnis insgesamt als zufriedenstellend angesehen werden, so ist doch die verbrauchte Energie und die für den Mahlvorgang benötigte Zeit beträchtlich.

Somit kann angenommen werden, daß ein großer Teil der auf das Mahlwerk übertragenen Energie durch Erschütterungen bzw. Abnutzung der bewegten Teile aufgezehrt wird.

In der Zielsetzung der Erfindung liegt demnach die Schaffung eines Feinmahlwerkes, dessen Energieverbrauch dadurch herabgesetzt wird, daß die Erschütterungen vermieden werden und sich die Bewegungen des Füllgutes unter einem geringen Winkel gegenüber den Wandungen und den bewegten Teilen vollziehen.

Innerhalb eines feststehenden Behälters, der kleinere (oder größere) Kugeln und das zu zerkleinernde Füllgut enthält, ist erfindungsgemäß eine Welle angeordnet, auf der sich zumindest zwei aufeinanderfolgende'und entgegengerichtete Teile einer Rührschnecke befinden.

Diese beiden Schneckenabschnitte besitzen vorteilhafterweise (jedoch nicht ausschließend) den gleichen Durchmesser und die gleiche Steigung. Außerdem kann ihr Durchmesser, ausgenommen an den Enden, konstant gehalten werden.

Vorzugsweise steht die Welle senkrecht, so daß die Schneckenabschnitte voll in die eingeschlossenen Kugeln und das zu zerkleinernde Füllgut eindringen.

In diesem Falle steht darüber hinaus der Behälter ebenfalls senkrecht. Seine Horizontalabschnitte sind jedoch vorteilhafterweise nicht kreisförmig_s so daß die Wandungen dieses Behälters sich nicht in konstanter Entfernung von der Hüllkurve der Schnecken befinden.

Dieser Abschnitt bildet vorteilhafterweise ein Vieleck, dessen Seiten geradlinig oder krummlinig verlaufen.

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In dem senkrecht stehenden Behälter entsteht somit in dem von jedem Schneckenabschnitt eingenommenen Teil eine Axial-* strömung des Gemisches, die je nach der Steigungsrichtung dieser \

i Schnecke aufsteigend oder abfallend gerichtet sein kann und um !

diesen Schneckenabschnitt eine Strömung mit gegenüber der erste- : ren entgegengerichteter Axialkomponente sowie eine horizontale Rotationskomponente, die der Drehrichtung der Schnecke entspricht. Alle diese Strömungen treffen auf die Wandungen des Behälters und die Oberflächen der Schnecke unter geringen Winkeln auf und füh- , ren somit eine Gleitbewegung bei Berührung dieser einzelnen Flä- | chen aus. j

Infolge des Querschnitts des Behälters entstehen ι darüber hinaus an der Peripherie der Schnecke Zonen, in denen durch Annäherung der Wandung an die Hüllkurve der Schnecke im Verhältnis zur Drehrichtung dieser Schnecke ein Zusammendrücken des Gemisches stattfindet, ferner Zonen, innerhalb derer sich die Wandung entfernt und sich demgegenüber eine Entspannung dieses Gemischs vollzieht.

Vorzugsweise grenzen die Schneckenabschnitte auf der sie tragenden Welle in der Form aneinander an, daß die Masse des durch diese Schnecken bewegten Gemisches in Strömungen aufgeteilt wird, die ohne gegenseitige Behinderung aufeinandertreffen und dabei in Höhe des Stexgungsrxchtungswechseis gegeneinanderge-· preßt werden. ₍ "

Zwischen zwei Schneckenabschnitten gegenläufiger , Steigung besitzen die jeweils hierdurch erzeugten Strömungen die ! gleiche Richtung, d.h. entweder zentripetal oder zentrifugal, wo-j bei die durch die beiden aufeinanderfolgenden Schneckenabschnitte erzeugten Strömungsflüsse durch Annäherung der Schneckenabschnit-} te zueinander bewegt werden.

Innerhalb einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt der Behälter den Querschnitt eines Kreisaus-

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Schnitts oder mit anderen Worten eines Dreiecks, dessen Grundlinie einen Kreisbogen bildet. Durch diese Anordnung können in einem Vollzylinder mehrere Behälter nebeneinander angeordnet werden, wodurch der Aufbau eines leistungsfähigen Mahlwerks begünstigt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 - eine schematische, senkrecht verlaufende Schnittdarstellung eines erfindungsgemäß aufgebauten Feinmahl- ~ Werkes;

Fig. 2 - eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß aufgebauten Feinmahlwerkes in einer bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 3 - eine Aufrißdarstellung mit Teilansicht einer praktischen Ausführung;

Fig. M- - eine Draufsicht der letztgenannten Ausführungsform;

Fig. 5 - eine Draufsicht eines mit vier Kammern ausgerüsteten Feinmahlwerkes und

Fig. 6 - eine perspektivische Ansicht dieses Feinmahlwerkes.

W Das in Figur 1 dargestellte Feinmahlwerk umfaßt innerhalb eines Behälters 1 mit senkrechten Wandungen und einem beliebigen Horizontalschnitt eine senkrechtstehende Welle 2, die von einem Motor 3 angetrieben wird. Diese Welle trägt zwei Schnekkenabschnitte. M- und 5 gleicher, jedoch gegenläufiger Steigung, die die gleiche Hüllkurve D besitzen.

In dem Behälter befindet sich das zu zerkleinernde Füllgut, bei dem es sich um ein Pulver bzw. um ein Pulvergemisch (entweder im trockenen Zustand oder innerhalb einer flüssigen Trägersubstanz, um eine Paste zu bilden) handeln kann, sowie fer-

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ner Stahl-, Porzellan-, Glas- oder Steatitkugeln bzw. solche aus anderen harten Körpern, die entweder den gleichen oder unterschiedliche Durchmesser besitzen.

Das zu zerkleinernde Produkt kann durch einen seitlichen Hals 6 des Behälters eingeführt und über eine Öffnung 7 mit einem geeigneten Verschluß und einem Filter 8 entnommen werden, wobei letzterer das zerkleinerte Produkt austreten läßt und die Kugeln zurückhält.

Wird die Welle 2 in Rotation versetzt, so bewirkt jeder der Schneckenabschnitte 4- und 5 in Drehrichtung und unabhängig von der in der Masse durch die Schneckendrehung bewirkten Gesamtdrehbewegung eine Axialströmung um die Welle 2 und eine Axialströmung in entgegengesetzter Richtung, die mit der Rotationsbewegung kombiniert ist und zwar in dem Raum zwischen der Hüllkurve der Schnecke und der Wandung des Behälters. :

Wie aus der Darstellung in Figur 2 zu ersehen ist, | bewegen sich die Axialströmungen an der Welle am unteren Teil der Schnecke 5 in fallender und am oberen Teil der Schnecke in steigender Richtung, wobei für die Strömungen in Nähe der Wandungen eine umgekehrte Bewegung zu beobachten ist.

Somit werden auf der Linie N, an der die Steigung der , Schnecken wechselt, die Strömungen C_Q und C₀ der beiden Flüsse gegeneinandergeführt₅ wobei zwischen den dort befindlichen Kugeln _:

eine starke Walzwirkung auftritt. Diese Walzwirkung wird noch dadurch erhöht, daß die Ströme C₃ und C' zentripetal gerichtet sind, d.h., daß die mitgeführte Substanz nach und nach in einen kleineren Raum geführt wird. [

Aus Erfahrungswerten konnte abgeleitet werden, daß ;

es für einen direkten Axialstrom ausgeglichener Förderleistung und innerhalb eines geringsten Energieaufwandes erforderlich ist, einen Schneckenabschnitt einzusetzen, der praktisch der Größe von zweieinhalb Steigungen entspricht.

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Ein praktisches Ausführungsbeispiel wird in den Figuren 3 und M- geboten.

Der Behälter 1 besitzt die Form eines Kreisausschnittes und nimmt ein Viertel des Kreisumfanges ein. Seine flachen Wandungen werden durch ein Winkelblech 9 verdoppelt, das über eine Dichtung 11 befestigt wird, um einen Kühlwasserraum zu begrenzen, der an die Zu- und Ableitungen 10 angeschlossen ist.

Der Motor 3 treibt die Welle 2 über die Riemenscheiben 12 und 13 und den Riemen 14· an.

fe Diesem Motor wird ein Zeitwerk 15 vorgeschaltet, das

zwischen einer ind sechzig Minuten einstellbar ist.

Die Anlage wird von einem durchbrochenen und für eine Ventilation vorbereiteten Gehäuse 16 umgeben, die überstehend auf einen Sockel 17 montiert ist. Die Öffnungen 6 und 7 werden durch Ventile 18 entsprechender Form gesteuert.

Diese Anlage kann im unterbrochenen Betrieb arbeiten, d.h. es kann eine Füllung durch die obere Öffnung 6 mit einer bestimmten Menge vorgenommen werden, die anschließend während einer vom Zeitwerk 15 bestimmten Zeit umläuft.

Soll die Anlage im Dauerbetrieb arbeiten, so erfolgt die Zufuhr des zu zerkleinernden Materials über die untere Öff-™ nung 7, wobei der Fluß überlaufartig durch die obere Öffnung 6 austritt. Arbeitet die Anlage in Flüssigkeitsphase, so kann hierbei die Dauerzufuhr über einen Vorratsbehälter bzw. über eine Förderpumpe erfolgen.

Arbeitet die Anlage mit einem trockenen Gemisch, so erfolgt die Zufuhr mit Hilfe eines Fülltrichters und einer Förderschnecke. Am Ausgang kann der trockene Materialfluß über eine Saugvorrichtung erfaßt und durch Filterung vom Luftstrom getrennt i werden. _{Aus Figur 2} ist ersichtlich, daß die untere Öffnung j

ι 7 in Höhe des unteren Schneckenteils angeordnet ist und daß durch

die Nähe der Linie N, an der die Schnecken ihre Steigungsrichtung

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ändern,eine Saugwirkung entsteht, so daß sich für die herangeführte Masse in der in Figur 2 gezeigten Betriebsrichtung der untere Teil der Anlage als Saugpumpe verhält.

Werden bei einem Dauerbetrieb mehrere Geräte in Reihe geschaltet, so erweist es sich demnach als 'vorteilhaft, die
obere Überlauföffnung eines vorhergehenden Behälters mit der unteren öffnung des nächsten Behälters etwas unterhalb der Linie N zu verbinden.

Der Aufbau kann hierbei in der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Form erfolgen.

Wird ein Zylinder 20 durch zwei kreuzförmige Trennwände 21 und 22 aufgeteilt,so ergeben sich die vier Behälter IA, IB, IC und ID. In jedem dieser Behälter dreht sich eine Welle 2, die mit zwei (bzw. mehr als zwei) Schneckenabschnitten wechselweise angeordneter Steigung ausgerüstet ist, wobei die gesamte
Anlage in der Form aufgebaut ist, daß in Höhe des Richtungswechsels zwischen zwei dem Boden nahegelegendsten Schneckensteigungen die zusammenlaufenden Gemischströme zentripetal verlaufen.

In der Wandung des Zylinders 20 sind für jeden Behälter zwei Öffnungen 2 3 ausgeschnitten, von denen sich die eine am oberen und die andere am unteren Teil befindet.

An jeder Öffnung wird bei Zwischenlage einer Dichtung eine Kapsel 2¹+ angebracht, z.B. mit Hilfe von Spannmuttern
25, die vorzugsweise von Hand auf- bzw. abschraubbar sind und
einen schnellen Ein- und Ausbau ermöglichen. Jede Kapsel besitzt einen Anschluß für eine Rohrleitung 26. Diese Kapsel hält darüber hinaus ein Gitter 30, das die Kugeln in jedem Behälter zurückhält.

Somit tritt das zu verarbeitende Produkt am unteren Teil des Behälters la ein und tritt am oberen Teil des Behälters aus, um am unteren Teil des folgenden Behälters IB wiedereinzutreten usw. bis das Produkt am oberen Behälterteil des Behälters ID wieder austritt.

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In jedem Behälter sind die oberen Austrittsöffnungen 2 3 mit Filtern (Gittern bzw. Sieben) versehen, um die in jedem Behälter enthaltenen Kugeln zurückzuhalten.

Durch Abnahme der Muttern 25 ist es somit ohne weiteres möglich, z.B. wenn ein anderes Produkt zerkleinert werden soll, die Leitungen zur Verbindung der Behälter untereinander zu reinigen. Darüber hinaus ist es ohne weiteres möglich, die Kugelsperrgitter 30 gegen solche auszutauschen, die der jeweils verwendeten Kugelgröße angepaßt sind.

Innerhalb der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Anlage kann das in Flüssigkeits- oder Trockenphase zerkleinerte Produkt in jedem Behälter in der gleichen Weise bearbeitet werden, d.h. mit Kugeln gleichen Durchmessers und gleicher Anzahl, wobei die mit gleichen Schnecken ausgerüsteten Wellen mit der gleichen Geschwindigkeit umlaufen. Demgegenüber können jedoch auch Kugeln unterschiedlichen Durchmessers bzw. unterschiedliche Geschwindigkeiten in den einzelnen Behältern eingesetzt werden.

So können beispielsweise in den vier Behältern Kugeln verwendet werden, die von Behälter zu Behälter einen kleineren Durchmesser aufweisen. Die Abstufung der Durchmesser (in Millimetern) kann beispielsweise von 6 auf k, 2,5 bis auf 1,5 erfolgen.

Handelt es sich in sämtlichen Behältern um Kugeln des gleichen Durchmessers und laufen die Wellen mit der gleichen Geschwindigkeit, so ist es mit Hilfe eines einfachen und in den Figuren 3 und 4 dargestellten Gerätes möglich, eine Korrelation zwischen der Mahlzeit eines Prüflings und der stündlichen Dauerförderleistung aufzustellen (siehe das in den Figuren 5 und 6 gezeigte Gerät).

Je länger die Mahlzeit einer Probe ausfällt, desto geringer muß die Förderleistung sein. Um eine Größenvorstellung zu geben, kann gesagt werden, daß für Behälter eines Fassungsvermögens von etwa zehn Litern die Durchflußänderung etwa 50 Liter/

Stunde pro Minute Mahlzeitänderung der Probemenge betragen kann.

Wie bereits erwähnt, bezieht sich die Erfindung auf den Feinmahlvorgang,sowohl in Flüssigkeits- als auch in Trockenphase, von pharmazeutischen Produkten, Kosmetikerzeugnissen, Betriebsmitteln usw. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäß aufgebaute Feinmahlwerk die Zerkleinerung und Dispersion von Farben, Druckerschwärzen und allgemein gesagt sämtlicher Farbstoffe. Je nach Art des Produkts und gewünschter Mahlkapazität kann das Behältervolumen zwischen einigen Litern und einigen Kubikmetern liegen.

Claims

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DIETRICH LEWSMGKY

Dipl.-Ing. Dipt. oijc. puul, »a

PATENTANWALT
8 Mönchen 21 - Gotthardstr. 81

Telefon 56 17 62

6591 - V

Kalman GABOR Paris, 9, rue des Dardanelles (Frankreich)

Patentansprüche :

/' l.J Feinmahlwerk, das in zumindest einem feststehenden Behälter, in dem sich mit Kugeln vermischt das zu zerkleinernde Produkt befindet, ein Rührwerk zur Bewegung dieses Gemischs besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Rührwerk auf einer drehbaren Welle (2) zumindest zwei Schneckenabschnitte (4,5) gleicher, jedoch gegenläufiger Steigung besitzt.
2. Feinmahlwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) senkrecht steht.
3. Feinmahlwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, j/f. daß der Behälter (1) senkrecht steht und keinen kreisförmigen Querschnitt besitzt.
₍ 4. Feinmahlwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) den Querschnitt eines Krexsausschnxtts besitzt.
5. Feinmahlwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ; Schneckenabschnitte (4,5) aneinander angrenzen.
6. Feinmahlwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Drehrichtung der drehbaren Welle (2) und die Anordnung der

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Schnecken in der Form gewählt sind, daß in Höhe des tiefsten Punktes des Steigungsrichtungswechsels (N) die Gemischströme zentripetal verlaufen.
7. Feinmahlwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schneckenabschnitt (4,5) zweieinhalb Steigungen umfaßt.
8. Feinmahlwerk nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Welle (2) nur zwei übereinanderliegende Schneckenabschnitte (4,5) trägt, wobei der untere Abschnitt der kürzere ist.
9. Feinmahlwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses mehrere Behälter (1) umfaßt, die je- ' weils einen Ausschnitt eines Zylindervolumens einnehmen, wobei die einzelnen Behälter (IA, IB, IC und 1 D) miteinander verbunden sind.
10. Feinmahlwerk nach Anspruch 9 in Kombination mit Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (IA, IB, IC und ID) miteinander durch Außenleitungen (26) verbunden sind, die jeweils einen-oberen Teil eines Behälters mit einem unteren Teil des folgenden Behälters in der Zone verbinden, in der der untere Schneckenabschnitt liegt.
11. Feinmahlwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ! jeder Behälter (IA, IB, IC, ID) in seiner Zylinderwandung eine obere und eine untere Öffnung (23) aufweist, an die jeweils von außen eine Kapsel bzw. ein Anschlußgehäuse (24) an- , gebracht ist, von dem eine Leitung (26) zur Verbindung zweier ;

Behälter ausgeht. I
12. Feinmahlwerk nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge-t kennzeichnet, daß dieses einen einzigen Behälter (1) in Form eines Zylinderausschnitts besitzt, dessen flache Wandungen i durch ein Winkelblech (9) verdoppelt werden, um den Umlauf eines Kühlmediums zu ermöglichen, wobei der Antriebsmotor (3) über ein Zeitwerk (15) gesteuert wird.

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