DE3621050C2 - Schwingmühle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwingmühle mit einer vorzugsweise horizontal angeordneten Grundplatte und einer parallel hierzu im Abstand angeordneten Schwingplatte, die mit der Grundplatte über senkrecht zu den Platten verlaufende elastische Stützstäbe verbunden ist und auf der mindestens ein zylindrischer Mahlbehälter befestigbar ist, in dem ein Mahlmedium zum Zerkleinern des im Behälter zu mahlenden Materials frei bewegbar aufnehmbar ist, und mit einer Exzenter-Drehwelle, die senkrecht zur und in der Grundplatte drehbar gelagert ist und in der Schwingplatte derart aufgenommen ist, daß bei Drehung der Exzenter-Drehwelle mittels einer Antriebseinrichtung die Schwingplatte und der Mahlbehälter in eine oszillierende Kreisbewegung versetzbar sind.

Derartige Mahlvorrichtungen dienen zum Mahlen von verschiedenen Materialien, wie Stein, Sand, Nährstoffe u. ä. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Vorrichtung, die für sehr feines Mahlen geeignet ist.

Zum Mahlen derartiger Materialien, wie Stein, Sand, Nährstoffe u. a. sind verschiedene Vorrichtungen bekanntgeworden. Man kennt sie als Schlagmühlen, Rollmühlen, Taumel-Kugel-Mühlen, Vibrations-Kugel-Mühlen o. ä. Am häufigsten sind die Taumel-Kugel-Mühlen und die Vibrations-Kugel-Mühlen.

Eine bekannte Taumel-Kugel-Mühle ist so aufgebaut, daß das zu mahlende Material in einen Mahlbehälter gegeben wird, in dem sich gleichzeitig Mahlmedium (z. B. Kugeln) befindet. Dann wird der Mahlbehälter gedreht, um so das zu mahlende Material mit Hilfe des Mahlmediums, sowie ferner unter dem Einfluß der Schwerkraft zu mahlen. Die o.g. bekannten Vibrations-Kugel-Mühlen sind so aufgebaut, daß der Mahleffekt der Taumel-Kugel-Mühlen noch dadurch verbessert wird, daß man dem Mahlmedium eine hochintensive Vibration erteilt.

Da jedoch die bekannte Taumel-Kugel-Mühle sich lediglich auf die Schwerkraft hinsichtlich des Mahlvorganges verläßt, ist es, um die Korngröße des zu mahlenden Materials kleiner zu bekommen, notwendig, den Durchmesser des Mahlbehälters außerordentlich groß zu machen und den Mahlvorgang zeitlich außerordentlich lang auszudehnen.

Obwohl man bei der Vibrations-Kugel-Mühle das Problem des erhöhten Durchmessers des Mahlbehälters, der dazu notwendigen Grundplatten als auch des Mahlmediums durch denselben Vibrationseffekt gelöst hat, müßte man ebenfalls außerordentlich aufwendige und stabile Gestelle von der Konstruktion her vorsehen. Außerdem ist bei derartigen Geräten der Energieverbrauch sehr hoch.

Eine derartige gattungsgemäße Schwingmühle ist aus der US-PS 3,286,939 bekannt. Bei dieser Schwingmühle sind auf einer Schwingplatte eine Anzahl zylinderförmiger Mahlbehälter derart angeordnet, daß sie mit ihren Längsachsen parallel zur Schwingplattenebene zu liegen kommen. Die Schwingplatte stützt sich ihrerseits mittels vier senkrecht hierzu verlaufenden elastischen Stützelementen auf einer Grundplatte ab, und zwar derart, daß eine oszillierende Kreisbewegung der Schwingplatte gegenüber der Grundplatte möglich ist. Um dies zu bewirken, ist eine mittels eines Antriebs in Drehbewegung versetzbare Drehwelle vorgesehen, die in der Grundplatte mittig aufgenommen drehbar gelagert ist und mittels eines Antriebs in Rotation versetzbar ist. Das obere Ende der Drehwelle weist eine fest mit dieser verbundene Exzenterscheibe auf, die ihrerseits in einem elastischen Ring der Schwingplatte gelagert ist. Um der bei Drehung der Welle auftretenden Unwucht aufgrund der Exzenterscheibe entgegenzuwirken, ist mittig der Drehwelle ein Ausgleichsgewicht angebracht.

Die so beschriebene Schwingmühle weist eine Reihe von Nachteilen auf. Die durch Rotation der Drehwelle erzeugte Verdrängwirkung der Exzenterscheibe im elastischen Ring bewirkt, daß dieser einem erhöhten mechanischen Verschleiß unterworfen ist, was zu einem Ausleiern des Lagerungsrings führen kann. Im Zusammenwirken mit der Anordnung des Gegengewichts und der hieraus resultierenden Unwuchten kann dies zu einer Taumelbewegung der Schwingplatte führen, die von der in horizontaler Ebene ausgeführten kreisförmigen Oszillationsbewegung überlagert wird. Somit werden Lagerschäden in der Grundplatten-Antriebswellenlagerung nicht ausbleiben. Eine Übertragung der aus der Taumelbewegung herrührenden Vibrationen an den Drehwellenantrieb mit möglicher Schädigung desselben ist ebenfalls zu befürchten.

Außerdem sind die zylindrischen Mahlbehälter mit ihren Längsachsen parallel zur Schwingplatte angeordnet, so daß bei Oszillation dieser die im Mahlbehälter aufgenommenen Mahlpartikel (Mahlkugeln) eine eher unregelmäßige, nicht eindeutig definierte Bahn innerhalb des Mahlbehälters beschreiben werden. Um ein möglichst gutes Mahlergebnis zu bewirken, ist dies aber eine wichtige Voraussetzung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Schwingmühle der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß diese bei einer vergleichsweise einfachen Konstruktion die genannten Nachteile vermeidet und insbesondere ohne elastische Lagerelemente für die Drehwelle zur Erzeugung der Oszillationsbewegung gebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Exzenter-Drehwelle zwei Drehwellenbereiche aufweist, die parallel zueinander verlaufen und integral miteinander verbunden sind, wodurch bei Verdrehung des einen Drehwellenbereiches der in der Schwingplatte drehbar gelagerte andere Drehwellenbereich eine Rotation durchführt und die Schwingplatte horizontal kreisförmig oszilliert, und daß der zylindrische Mahlbehälter mit seiner Längsachse parallel zur Exzenter-Drehwelle oder mit einer gewissen Neigung hierzu angeordnet ist, wodurch die Achse des Mahlbehälters bei Oszillation der Schwingplatte eine Kreisbahn beschreibt und das in den Mahlbehälter eingebrachte Mahlmedium an der Innenwand entlang dessen Umfang in Rotation versetzbar ist.

Die Exzenter-Drehwelle weist demnach einen ersten und einen zweiten Drehwellenbereich auf, die integral miteinander verbunden sind und parallel exzentrisch zueinander verlaufend so angeordnet sind, daß der zweite Drehwellenbereich in exzentrischer Wirkverbindung mit der Schwingplatte ist, um diese und den Mahlbehälter in eine Kreisbewegung in Abhängigkeit von der Rotation des ersten Drehwellenbereichs zu versetzen. Der zweite Drehwellenbereich ist fest aber drehbar gelagert in der Schwingplatte aufgenommen, so daß bei Rotation des unteren Drehwellenbereichs der obere Wellenbereich und somit auch die Schwingplatte eine Rotation mit einem Radius r durchführt, ohne daß dieser eine Taumelbewegung überlagert wird.

Ein Vorteil dieser Verbindungsart oberer Drehwellenbereich-Schwingplatte ist, daß die normalerweise bei elastischen Koppelsystemen auftretenden Eigenfrequenz- bzw. Resonanzüberlagerungen zwischen den am System beteiligten Elementen aufgrund ihres unterschiedlichen Trägheitsverhaltens (hier: elastischer Ring-Exzenterscheibe) bei Bewegung eines der Teile entfallen werden. Der Schwingplatte wird durch Vorsehen der Exzenter-Drehwelle eine harmonische Oszillations-Kreisbewegung direkt und ohne elastische Koppelelemente zwischen Drehwelle und Schwingplatte aufgezwungen, die sich entsprechend auf den Mahlbehälter überträgt. Ferner ist der zylindrische Mahlbehälter mit seiner Längsachse parallel zur Exzenter-Drehwelle oder mit einer gewissen Neigung hierzu angeordnet, wodurch die Achse des Mahlbehälters bei Oszillation der Schwingplatte eine Kreisbahn beschreibt, und das in den Mahlbehälter eingebrachte Mahlmedium an der Innenwand entlang dessen Umfang in Rotation versetzbar ist.

Hierdurch wird ein weiterer Vorteil erzielt. Aufgrund der Anordnung des zylindrischen Behälters mit seiner Längsachse parallel zur Exzenter-Drehwelle ist dieser einer Wirbelbewegung ausgesetzt, bei der das Mahlmedium in Dreh- und Rotationsbewegung versetzt wird, insbesondere mit einer Zentrifugalwirkung hoher Intensität. Das Mahlmedium (Mahlkugeln) kann sich entlang der inneren Oberfläche der Wandung des Mahlbehälters im wesentlichen unbeeinträchtigt drehen, da durch die innere Zylindermantelfläche eine kontinuierliche, stetige Mahlfläche gebildet ist. Im Gegensatz hierzu, wird bei einem horizontal angeordneten zylindrischen Mahlbehälter der Zylinderboden ebenfalls als Mahlfläche von den Mahlkugeln überstrichen. Aufgrund der Diskontinuität zwischen Mantel- und Bodenfläche ist ein "Springen" oder "Abheben" der Mahlkugeln von der Mahlfläche unvermeidbar. Zum einen resultiert hieraus, daß die Mahlwirkung beeinträchtigt wird, was längere Mahlzeiten zur Folge hat. Zum anderen wird eine Ausbreitung verschiedener Mahlzonen innerhalb des Mahlbehälters unmöglich, die durch Vorsehen von Mahlkugeln unterschiedlichen Durchmessers erreicht werden kann, da die unterschiedlichen Mahlkugeln aufgrund der Dikontinuität zu der "Mahlbahn oder Mahlfläche" nicht eine klar definierte Zone innerhalb des Mahlbehälters bei dessen Oszillation einnehmen werden.

Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht, die die Kreisbewegung des Mahlbehälters zeigt;

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch einen Mahlbehälter, der geneigt ist;

Fig. 3 eine in horizontale Ebene drehende Mahlmaschine, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;

Fig. 4 einen vertikaler Schnitt durch ein Teil von Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie x-x in Fig. 4;

Fig. 6 eine Ausführungsform für den Mahlbehälter nach Art einer Trommel;

Fig. 7 eine Ausführungsform für den Mahlbehälter nach Art eines konischen Kegelstumpfes mit kreisförmigem Querschnitt;

Fig. 8 eine Ausführungsform für den Mahlbehälter in der Form eines invertierten konischen Kegelstumpfes mit kreisförmigem Querschnitt;

Fig. 9 eine Ausführungsform für den Mahlbehälter in Faßform;

Fig. 10 einen Querschnitt eines wesentlichen Teils eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem die Drehachse des Mahlbehälters in geeigneter Weise gegenüber der Drehachse des kreisförmigen Bewegungsmechanismus geneigt ist;

Fig. 11 einen vertikalen Querschnitt, der ein weiteres Ausführungsbeispiel des Mahlbehälters, und zwar mit einem inneren Zylinder versehen darstellt;

Fig. 12 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 11;

Fig. 13 einen vertikalen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des Mahlbehälters;

Fig. 14 einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Mahlbehälter 1, die in einer Vielzahl von Schichten laminiert sind;

Fig. 15 eine Draufsicht auf das vorhergehende Ausführungsbeispiel;

Fig. 16 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels, bei dem ein Klassifizierungsrohr mit dem Mahlbehälter verbunden ist.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Mahlbehälters 1 in horizontaler Richtung, die eine sich drehende kreisförmige Bewegung des Behälters zeigt. Die jeweils mit zwei Punkten unterbrochene Linie zeigt den Zustand, aus der der Mahlbehälter 1 in die mit einer durchgehenden Linie gezeigte Position mittels einer drehend kreisförmigen Bewegung im Uhrzeiger um 90 Grad bewegt wird. Die Zeichnung zeigt den Mahlbehälter 1, das zu mahlende Medium 2, die umlaufende Spur 3 des Zentrums der Drehbewegung des Mahlbehälters 1, mit dem Durchmesser R des Mahlbehälters 1, den Durchmesser a des zu mahlenden Mediums 2, und einen Radius r des Kreises, auf dem sich die Spur 3 dreht.

Das Mahlmedium 2 wird in den Mahlbehälter 1 eingegeben. Daraufhin wird der Mahlbehälter 1 in der horizontalen Ebene in Kreisschwingungen versetzt (darauf wird im folgenden als "Drehbewegung" Bezug genommen). Befindet sich der Mahlbehälter 1 in Drehbewegung mit dem Drehradius r, so führt das zu mahlende Medium 2 eine Wirbelbewegung entlang der Wand des Behälters mit einem Radius aus, der der Beziehung (R-a/2) zwischen dem Radius R des Mahlbehälters 1 und dem Durchmesser a des kugelförmigen Mahlmediums 2 entspricht. Zu diesem Zeitpunkt führt das Mahlmedium 2, wenn es einstückig ist, eine Drehbewegung mit einer Geschwindigkeit, die gleich derjenigen der Mahlbehälter-Drehbewegung ist, aus und bewegt sich, während es durch die durch die Drehbewegung erzeugte Zentrifugalkraft gegen die innere Wand gedrückt wird. Dabei werden die Zertrümmerungs- und Reibungskräfte an dem zu mahlenden Material durch die Drehkraft und die Zentrifugalkraft des Mahlmediums 2 wirksam und auf diese Weise der Mahlvorgang vervollständigt. Im Fall vieler Mahlmedien 2 hat der Verkleinerungseffekt der Mahlmedien 2 noch eine zusätzliche Mahlwirkung. Die Zentrifugalwirkung Ks, die von der Drehbewegung erzeugt wird, ergibt sich aus folgender Formel:

Ks = r × ω²/g

r: Drehbewegung der Kreiselbewegung
ω: (Dreh-)Winkelge­ schwindigkeit
g: Schwerkraftbe­ schleunigung

Ferner kann die Zentrifugalwirkung Km des kugelförmigen Mahlmediums 2 mit der folgenden Formel dargestellt werden:

Km = (R - a/2)ω²/g

R: Radius des Mahlbehälters 1
a: Durchmesser des Mahlmediums 2

Wenn R < r ist, ist es möglich, die Zentrifugalwirkung des Mahlmediums 2 im Vergleich mit der Zentrifugalwirkung der Drehbewegung des Mahlbehälters 1 hinreichend zu erhöhen. Die Erhöhung der Zentrifugalwirkung bewirkt eine verbesserte Mahlwirkung, insbesondere eine Hochintensitäts-Reibwirkung.

In einem Beispiel wird die o.g. Zentrifugalwirkung Ks = 1.7 für r = 25 mm, ω = 26.2 (rad/s), ferner für 250 1/min. Km = 10 ergibt sich dabei für r = 150 mm. Km = 10 zeigt einen oberen Grenzwert der Zentrifugalwirkung, die mit einer konventionellen Vibrationsmühle erzielt werden kann. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es sehr einfach mit einem einfachen Antriebsmechanismus Km < 10 an der Mahloberfläche zu verwirklichen.

Ferner zeigt Fig. 2 einen Fall, bei dem die Innenwand 16 des Mahlbehälters 1 um einen Winkel R gegenüber der Drehachse T1, die senkrecht zur Drehebene S verläuft, geneigt ist. Die Zentrifugalwirkung Km zeigt dabei die folgenden Kraftkomponenten:
Km cos R in einer zur Oberfläche der Innenwand 16 senkrechten Richtung
Km sin R in Richtung der Drehachse T2.

Die Wirksamkeit der Kraftkomponenten in Richtung der Drehachse T2 hat zur Folge, daß das Material, das gemahlen werden soll, die Tendenz hat, sich am Bodenbereich des Mahlbehälters 1 anzuhäufen und auf eine Position auf der Oberfläche der Innenwand, die genau bestimmbar ist, des Mahlbehälters 1 in konstanter Weise hinzuverschieben, so daß der Mahleffekt durch geeignete Auslegung bzw. Wahl des Neigungswinkels und der Richtung der Oberfläche 16 der Innenwand noch verbessert werden kann.

Zu diesem Zustand ergibt sich, daß, wenn die Anzahl der Mahlmedien 2 erheblich erhöht wird, auch die Kollision und die Reibung der einzelnen das Medium darstellenden Partikel erhöht wird und es ergibt sich eine Neigung der Blockierung der freien Bewegung entlang der Innenwand 16. Jedoch kann der Mahleffekt durch Kollision und Reibung des Mediums erhöht werden.

Es ergibt sich ferner im Falle einer Mischung von kleinen Medien 2, mit mehr als zwei verschiedenen Durchmessern, daß innerhalb des Mahlbehälters 1 eine Segregation der Mahlmedien stattfindet und daß dabei die Mahlmedien 2 mit größerem Durchmesser als verhältnismäßig hochliegende Schicht sich ansammelt und die Mahlmedien 2 mit geringerem Durchmesser die Tendenz haben, sich als untere Schicht im Mahlbehälter 1 anzusammeln. D.h., daß grobes Material, das gemahlen werden soll, von dem größeren Mahlmedium 2 gemahlen wird und daß das kleinere Material, das gemahlen werden soll, von dem kleineren Mahlmedium 2 gemahlen wird, so daß sich dadurch eine bevorzugte Betriebsweise zur Verbesserung des Mahleffektes ergibt.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schwingmühle des sich in horizontaler Ebene drehenden Typs, bei der eine Vielzahl zylindrischer Mahlbehälter 1 mit ihren Bodenflächen auf derselben Oberfläche befestigt sind.

Mit dem Bezugszeichen 4 ist eine Befestigungsgrundplatte zur Befestigung einer Welle bezeichnet, die die Drehbewegung im o.g. Sinne erzeugt. Auf dieser Grundplatte 4 ist die Welle 6 mit Hilfe eines Lagers 7 angeordnet. Die Drehbewegung wird der Welle 6 mit Hilfe eines Riemengetriebes 10 übermittelt, das einerseits an der Welle 6 und andererseits an dem unteren Bereich des Motors 8 angreift. Der obere Teil der Welle 6 ist in Achsrichtung an einer Schwingplatte 5 mit Hilfe des Lagers 7 angebracht. Der obere Teil der Welle 6 und der untere Teil derselben sind im Bezug auf die Mittellinie dieser Teile exzentrisch angeordnet. Daraus folgt: Wird der untere Teil der Welle 6 gedreht, dann dreht sich der obere Teil mit einem Radius r.

Zur Abstützung dient ein Stützstab 9. Er ist aus elastischem Material und ist zwischen der Schwingplatte 5 und der Grundplatte 4 derart angeordnet, daß er eine Drehbewegung der Platte 5 um eine Achse verhindert und sie andererseits so abstützt bzw. trägt, daß in der horizontalen Ebene die kreisförmige Schwingbewegung "Drehbewegung" möglich wird. Die Stützsäule 11 ist im Zentrum der Schwingplatte 5 vorgesehen. Eine äußere Wandfläche des zylindrischen Mahlbehälters 1, der durch einen Bodenteil nach unten abgeschlossen ist, steht mit einem bogenförmigen konkaven Teil 12 entlang der äußeren Umfangsfläche der Stütze 11 und ist daran mit Hilfe von Klammermitteln, wie einer Klammer oder ähnlichem befestigt.

Die Ladeöffnung des Mahlbehälters 1 kann mit einem Deckel 15 geöffnet bzw. verschlossen werden.

Die sich in horizontaler Ebene drehende Schwingmühle der vorbeschriebenen Konstruktion wird zunächst mit 50 bis 80% des Hohlraums des Mahlbehälters 1 mit Mahlmedium 2 gefüllt. Wie bereits erwähnt, ist der Mahlbehälter 1 mit der Stützsäule 11 mit Hilfe einer Klammer 13 fest verbunden. Die Einlaß- bzw. Ladeöffnung des Mahlbehälters 1 ist mit dem Deckel 15 verschlossen. Das Mahlen wird dann ausgeführt, wenn der Antriebsmotor 8 in Tätigkeit gesetzt wird. Wird die Schwingplatte 5 entlang einer Kreisbahn mit 100 bis 500 Umdrehungen pro Minute und einem Exzentrizitäts-Drehradius von 5 bis 50 mm gedreht (das Wort "drehen" bezeichnet hier nicht eine Drehbewegung um eine Achse, sondern eine exzentrische Schwingbewegung entlang einer Kreisbahn), dann überträgt sich die beschriebene Bewegung auf das Mahlmedium 2. Auf diese Art wird dann das zu mahlende Material fein gemahlen. Wenn man außerdem bei dieser Schwingmühle mit einer Drehbewegung in horizontaler Ebene, wie im vorgehenden Ausführungsbeispiel beschrieben, ein Fluid beigibt, dann kann man einen Mahlvorgang im nassen System erhalten.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen weitere Ausführungsbeispiele für den Mahlbehälter 1 mit verschiedenen vertikalen Querschnittsformen. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist trommelförmig, das nach Fig. 7 hat die Form eines Kegelstumpfes mit kreisförmigem Horizontalquerschnitt; das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 hat eine auf dem Kopf stehende Kegelstumpf-Form mit kreisförmigem Querschnitt; und das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist faßförmig. Bei all diesen Mahlbehältern 1 erzeugt der Zentrifugaleffekt Km Kraftkomponenten mit der Größe Km cos R senkrecht zur inneren Wandfläche und von der Größe Km sin R in Richtung der Achse T2, die entlang einer Kreisbahn bewegt wird, wobei die innere Wandfläche gegenüber dieser Achse T2 den genannten Neigungswinkel R annimmt. Das zu mahlende Material hat dann die Tendenz, sich im Bodenbereich des Mahlbehälters 1 anzusammeln. Es verschiebt sich auf eine Position an der vorbestimmten inneren Wandfläche des Mahlbehälters 1. Dies erfolgt in konstanter Weise und wird durch das Zusammenwirken der Kraftkomponenten in Richtung der Achse T2 bewirkt.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die eine Drehbewegung ausführende Achse des zylindrischen Mahlbehälters 1 mit ihrer Bodenfläche gegenüber dieser Drehachse des Drehantriebmechanismus in geeigneter Form geneigt ist. Dabei steht wiederum die Säule 11 im Mittelpunkt der Schwingplatte 5. Ein bogenförmiger und konkaver Bereich 12 an der Außenseite der Stützsäule 11 bildet mit der Mittelachse der Stützsäule 11 einen Winkel R und ist in Kontakt mit der äußeren Wandfläche des zylindrischen Mahlbehälters 1, wobei der Boden des Mahlbehälters 1 die gezeigte Position einnimmt. Eine lösbare Verbindung erfolgt mit Hilfe einer Klammer 13. Es ergibt sich somit, daß, wenn der Mahlbehälter 1 auf der Schwingplatte 5 mittels der Klammer 13 befestigt ist, die Mittelachse des Mahlbehälters 1 ebenfalls geneigt ist. Demgemäß ist dann auch die entlang einer Kreisbahn bei der Schwingung geführte Achse um den Winkel R geneigt.

Es folgt somit aus der vorbeschriebenen Konstruktion, daß auch die Innenwand 16 des Mahlbehälters 1 mit einem Winkel R gegenüber der Achse T1 geneigt ist, welche senkrecht zu der entlang einer Kreisbahn schwingenden Oberfläche S verläuft. Ferner folgt daraus, daß diese Richtung auf der gegenüberliegenden Oberfläche eine entgegengesetzte Neigung hat. Daraus folgt, daß der Zentrifugaleffekt Ks Komponenten erzeugt, deren Richtungen sich konstant ändern und die Km cos R in Richtung senkrecht zur Innenwandoberfläche und Km sin R in Richtung der Achse C2 entlang der Oberfläche sind. Insbesondere ergibt sich bei diesem Ausführungsbeispiel mit geneigter Drehachse bei Ausführung einer Kreisbewegung, daß das zu mahlende Material rotierend entlang einer "Fig. 8" auf der inneren Umfangsfläche der Wand des Mahlbehälters 1 fließt. Da die von der Zentrifugalkraft in axialer Richtung erzeugten Komponenten ständig fluktuieren, wird das zu mahlende Material eindeutig und einheitlich in kurzer Zeit gemahlen.

Die Fig. 11 und 12 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Mahlbehälters 1. Ein innerer Zylinder 17 mit einem Durchmesser von 1/2 bis 1/4 der Wand 16 ist auch innerhalb der Wand 16 konzentrisch zu dieser derart angeordnet bzw. befestigt, wobei seine Höhe gleich oder etwas niedriger als die der Wand 16 ist, daß sich ein ringförmiger Hohlraum im Mahlbehälter 1 bildet. Bei dieser Konstruktion steuert der innere Zylinder 17 im Bewegungsbereich des Mahlmediums 2 und dient gleichzeitig dazu, den Bereich der Streuung des zu mahlenden Materials einzugrenzen. Außerdem wird ein Netz 18 über eine Aussparung am Umfang der äußeren Wand der Wand 16 gespannt, so daß die Maschengröße des Netzes 18 die Größe des Mahlmediums 2 bestimmt, so daß dieses nicht hindurchtreten kann; normalerweise deckt dann eine Steckplatte 19 mit Hilfe einer Klammereinrichtung 20 wie bspw. einem Bolzen oder ähnlichem das Netz 18 ab. Bei dem Mahlbehälter 1 dieses Ausführungsbeispiels wird nach Abschluß des Mahlvorganges die Steckplatte 19 entfernt und bewirkt dadurch, daß die Kreiselbewegung das Material durch das Netz 18 durchsiebt, wodurch das fein zu Pulver gemahlene Material aus der Schwingmühle heraus durch das Netz 18 gegeben wird, wobei das Mahlmedium 2 und das Material, das gemahlen werden soll, das noch derart grob ist, daß es die vorgeschriebene Korngröße noch nicht erreicht hat, im Mahlbehälter 1 bleibt.

Das in Fig. 13 dargestellte Ausführungsbeispiel ist so aufgebaut, daß die Wandflächen der Wand 16 und am Innenzylinder 17 des Ausführungsbeispiels gekrümmt sind, wobei die Krümmung des gekrümmten Bereiches vom Durchmesser des Mahlmediums bestimmt wird. Es ist auch vorgesehen, daß ein Netz 18 über eine Ausnehmung an der Außenwand 16 gespannt wird und normalerweise deckt eine Steckplatte 19 mit Hilfe von Klammereinrichtungen 20 wie Bolzen o. ä. diese ab, wobei die Maschengröße des Netzes 18 derart durch die Größe des Mahlmediums 2 bestimmt ist, daß dieses nicht durch das Netz hindurchtreten kann.

Der Mahlbehälter 1 ist so konstruiert, daß die Wand 16 und der Innenzylinder 17 derart gekrümmt sind, daß der Mahlvorgang durch die Rollbewegung des zu mahlenden Materials und des Mahlmediums 2 in Aufwärtsrichtung beschleunigt wird. Es ergibt sich somit, wenn Mahlmedium 2, das 50 bis 80% des Hohlraums füllt, und zu mahlendes Material in den Mahlbehälter 1 geladen werden, der Deckel 15 befestigt wird und dann die Schwingplatte 5 entlang einer Kreisbahn schwingt, daß dann das Medium 2 entlang der Wand 16 des Mahlbehälters 1 eine Drehbewegung im o.g. Sinne durchführt, während es sich gleichzeitig dreht und gegenseitige Kollisionen durchführt. Das zu mahlende Material wird dabei einer Scherung und Pulverisierung ausgesetzt, und zwar in Folge der Rotationsbewegung und der Drehbewegung, die zu dieser Zeit stattfinden, und wird durch die gegenseitigen Kollisionen der kugelförmigen Teile, die das Mahlmedium 2 bilden, praktisch wie in einer Schlagmühle gemahlen.

Die Fig. 14 und 15 zeigen ein Ausführungsbeispiel von Mahlbehältern 1, die in einer Mehrzahl von Schichten aufgebaut sind. Das dargestellte Beispiel zeigt drei Schichten. Der Deckel 15 ist mit einer Einlaßöffnung 21 ausgebildet, die an dem Mahlbehälter 102 vorgesehen ist, der die oberste Stufe bildet.

Das Netz 18 ist dann über eine Ausnehmung in einem Teil der Wand 16 des Mahlbehälters 101 gespannt, der die unterste Stufe bildet. Es ist ferner eine Entleerungsrinne 22 vorgesehen, die nach außen hin vorsteht. Der innere Zylinder 17 hat einen Durchmesser von fast 1/2 bis 1/4 des Durchmessers der Wand 16, wobei ferner die Höhe des Innenzylinders 17 gleich oder etwas niedriger als die Wand 16, und zwar gemessen an der höchsten Stufe ist. Ferner ist der Innenzylinder 17 konzentrisch an der Stelle der Mittelachse der Mahlbehälter 101, 102 und 103 angesetzt. Sind ferner auch Netze 23, 23 jeweils an den Bodenflächen der Mahlbehälter 102 und 103, mit Ausnahme des Mahlbehälters 101, der die unterste Stufe bildet, vorgesehen. Auf diese Weise stehen die aneinander angrenzend angeordneten Mahlbehälter der oberen und unteren Stufen mittels der Netze 23 miteinander in Verbindung. Das Netz 23 des Mahlbehälters 102 der obersten Stufe ist so angeordnet, daß es in bezug auf die Einlaßöffnung 21 symmetrisch um 180° versetzt ist. Die Netze 23 der angrenzenden Mahlbehälter der oberen und unteren Stufe sind jeweils gegeneinander um 180° versetzt.

Das Mahlmedium 2 und das zu mahlende Material werden in einer Menge von 50 bis 80% in den Raum zwischen der Wand 16 des Mahlbehälters 102 und Innenzylinder 17 eingefüllt. Der gesamte Mahlbehälter 1 wird dann gedreht, so daß das durch die Einlaßöffnung 21 geladene und zu mahlende Material zunächst in dem Mahlbehälter 102 der obersten Stufe umeinanderwirbelt, während es durch die Dreh- und die Rotations- und die Kollisionsbewegung des Mahlmediums 2 gemahlen wird. Das zu mahlende Material mit großer Korngröße hat dann die Tendenz, die obere Schicht zu bilden, während das Material mit der geringeren Korngröße die Tendenz hat, die untere Schicht zu bilden. Jegliches zu mahlende Material mit einer Korngröße unterhalb eines bestimmten Wertes geht nun durch das Netz 23 hindurch und fällt in den Mahlbehälter 103 der niedrigeren Stufe. Das zu mahlende Material, das in den Mahlbehälter 103 dieser niedriger angeordneten Stufe herabfällt, wird dann dort weitergemahlen und fällt dann durch das Netz 23 in den Mahlbehälter 101 der untersten Stufe. Das Material, das dann in diesem Mahlbehälter 101 der untersten Stufe gemahlen worden ist, wird dann durch das Netz 18 ausgesiebt und das zu feinem Pulver gemahlene Material vorbestimmter Korngröße wird dann aus der Schwingmühle durch die Entladerinne 22 und durch das Netz 18 hindurch abgegeben.

Bei dieser Konstruktion ergibt sich, daß die Korngröße des zu mahlenden Materials in jedem der Mahlbehälter 101, 102, 103 verschieden sind, wobei man in geeigneter Art und Weise den Durchmesser des Mahlmediums 2, der jeweils der betreffenden Korngröße optimal angepaßt ist, auswählen kann. Das ist vorteilhaft im Hinblick auf eine Verbesserung der Effizienz des Mahlvorgangs.

Fig. 16 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem ein Fluid-Rohr mit dem Mahlbehälter 1 verbunden ist, so daß ein fortlaufender Mahlvorgang bzw. ein kontinuierliches System möglich wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ständig ein Rohr mit dem Mahlbehälter 1 zu verbinden, da dieser nicht um eine Drehachse gedreht wird, sondern einer Drehbewegung im o.g. Sinne unterworfen wird. In der Umgebung des äußeren Umfangs des Deckels 15 im oberen Bereich des Mahlbehälters 1 ist eine Flüssigkeit-Einspritzdüse 24 vorgesehen. Ferner ist die Ladeöffnung 21 für das zu mahlende Material ebenfalls mit einem Ventil 25 versehen. Auf diese Weise kann man das zu mahlende Material in den Mahlbehälter 1 laden, während andererseits dieses Ventil geschlossen wird, wenn man auf der gegenüberliegenden Seite eine Fluidströmung erzeugt. Eine Feinpulverabgabedüse 26 ist so vorgesehen, daß sie im Mittelbereich des Deckels 15 nach oben hervorsteht. Die Feinpulverabgabedüse 26 ist mit dem Abgaberohr 28 über eine flexible Rinne 27 verbunden. Im Betrieb wird dann Flüssigkeit in den Mahlbehälter 1 eingefüllt. Die Strömung geht dann durch die Feinpulverabgabedüse 26 und die flexible Rinne 27. Auch bei diesem Vorgang wird eine erforderliche Menge von Mahlmedium 2 in den Mahlbehälter 1 gegeben.

Wird der Mahlbehälter 1 gedreht, dann führt das Mahlmedium 2 die beschriebene Dreh- und Rotationsbewegung in Richtung der Wand 16 aus (zur Bedeutung der "Dreh-" Bewegung im Vergleich zur Rotationsbewegung, vgl. oben) und man kann nun das zu mahlende Material fortlaufend in den Mahlbehälter 1 durch die Einlaßöffnung 21, unter Einsatz des Ventils 25 hineingeben. In diesem Betriebszustand wird dann Flüssigkeit durch die Flüssigkeits-Einspritzdüse 24 eingespritzt. Der gesamte Mahlbehälter 1 ist abgedichtet. Die Menge an Flüssigkeit, die durch die Flüssigkeits-Einspritzdüse 24 hereingegeben wird, geht kontinuierlich durch das Rohr 28, durch die Feinpulverabgabedüse 26 und die flexible Rinne 27 ab. Auf diese Art und Weise wird das feine Pulver zusammen mit der Flüssigkeit ausgetragen. Es erfolgt bei dieser Art sozusagen eine "Klassifikation", d. h. von selbst eine Abgabe nur des bereits gemäß der gewünschten Feinstufe gemahlenen Feinpulvers.

Wie im vorhergehenden beschrieben, gewährleistet die Schwingmühle, daß man kontinuierlich einen Mahlvorgang bertreibt, wobei das System mit einem "Klassifizierungs"-Rohr verbunden ist, das das in der gewünschten Form fein gemahlene Pulver abgibt. Auf diese Weise wird ein übermäßiges Mahlen des Materials vermieden, so daß der Mahlvorgang mit hoher Effizienz durchgeführt werden und gleichzeitig der Grad des die Pulvergröße klassifizierenden Strömungsflusses frei eingestellt werden kann, durch Veränderung der Einspritzgeschwindigkeit der Flüssigkeit von der Flüssigkeits-Einspritzdüse 24, wodurch auch die Geschwindigkeit verändert wird, mit der die Flüssigkeit in das Rohr 28 steigt.

In dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel war eine Einlaßöffnung 21 für das zu mahlende Material vorgesehen. Man kann aber auch vorsehen, daß das zu mahlende Material schon in einer Art Schlamm aufbereitet wird und zusammen mit der Flüssigkeit über die Flüssigkeits-Einspritzdüse 24 zugeführt wird.

Claims (14)

1. Schwingmühle, mit einer vorzugsweise horizontal angeordneten Grundplatte (4) und einer parallel hierzu im Abstand angeordneten Schwingplatte (5), die mit der Grundplatte (4) über senkrecht zu den Platten (4, 5) verlaufende elastische Stützstäbe (9) verbunden ist und auf der mindestens ein zylindrischer Mahlbehälter (1) befestigbar ist, in dem ein Mahlmedium (2) zum Zerkleinern des im Behälter zu mahlenden Materials frei bewegbar aufnehmbar ist, und mit einer Exzenter-Drehwelle (6), die senkrecht zur und in der Grundplatte (4) drehbar gelagert ist und in der Schwingplatte (5) derart aufgenommen ist, daß bei Drehung der Exzenter-Drehwelle (6) mittels einer Antriebseinrichtung (8, 10) die Schwingplatte (5) und der Mahlbehälter (1) in eine oszillierende Kreisbewegung versetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenter-Drehwelle (6) zwei Drehwellenbereiche aufweist, die parallel zueinander verlaufen und integral miteinander verbunden sind, wodurch bei Verdrehung des einen Drehwellenbereiches der in der Schwingplatte (5) drehbar gelagerte andere Drehwellenbereich eine Rotation durchführt und die Schwingplatte (5) horizontal kreisförmig oszilliert, und daß der zylindrische Mahlbehälter (1) mit seiner Längsachse parallel zur Exzenter-Drehwelle (6) oder mit einer gewissen Neigung hierzu angeordnet ist, wodurch die Achse des Mahlbehälters (1) bei Oszillation der Schwingplatte (5) eine Kreisbahn beschreibt und das in den Mahlbehälter (1) eingebrachte Mahlmedium (2) an der Innenwand entlang dessen Umfang in Rotation versetzbar ist.

2. Schwingmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Mahlbehälters (1) gegenüber der Exzenter-Drehwelle (6) geneigt ist, wobei der Querschnitt der inneren Umfangsfläche der Wand in horizontaler Richtung kreisförmig ist und in horizontaler Richtung die Form eines konischen Kegelstumpfes oder eines invertierten konischen Kegelstumpfes o. ä. aufweist.

3. Schwingmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangsfläche der Wandung des Mahlbehälters (1) gegenüber der Exzenter-Drehwelle (6) in zwei Richtungen geneigt ist, wobei der Querschnitt der inneren Umfangsfläche der Wand faßförmig oder trommelförmig ist.

4. Schwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlbehälter (1) durch mehrere schichtartig übereinander angeordnete Bereiche gebildet ist.

5. Schwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlbehälter (1) derart aufgebaut ist, daß sich ein ringförmiger Hohlraum ergibt, der dadurch ausgebildet ist, daß ein Innenzylinder (17) konzentrisch zur äußeren Wand (16) an der Position der Mittelachse angeordnet ist.

6. Schwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Mahlmedien (2) in den Mahlbehälter (1) eingebracht ist.

7. Schwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlmedium (2) durch ein kugelförmiges oder stäbchenförmiges Material gebildet ist, das eine Oberflächenkrümmung hat, die kleiner als die Oberflächenkrümmung der inneren Umfangsfläche der Wandung des Mahlbehälters (1) ist.

8. Schwingmühle nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser einer Vielzahl von Mahlmedien (2), die in den Mahlbehälter (1) gegeben werden, unterschiedlich sind.

9. Schwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlbehälter (1) mit Flüssigkeit gefüllt ist und der Mahlvorgang in einem flüssigen System durchgeführt wird.

10. Schwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Netz (18) über eine Aussparung in der Wandung des Mahlbehälters (1) gespannt ist, und ferner dadurch, daß das zu mahlende Material, das eine vorbestimmte Korngröße erreicht hat, aus dem Mahlbehälter (1) durch das Netz (18) hindurch abgegeben wird.

11. Schwingmühle nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlbehälter (1) aus einer Vielzahl von übereinander angeordneten Mahlbehältern (101, 102, 103) aufgebaut ist, daß ferner die übereinander schichtartig angeordneten Mahlbehälter mittels eines Netzes (23) miteinander in Verbindung stehen, daß ferner ein Netz (18) in einer Aussparung in der Wandung des Mahlbehälters, der der unterste in der Anordnung ist, vorgesehen ist, und daß das zu mahlende Material, das eine vorbestimmte Korngröße erreicht hat, durch das letztgenannte Netz (18) hinaus von dem Mahlbehälter (1) abgegeben wird.

12. Schwingmühle nach einem der Ansprüche 1 oder 4 bis 8, sowie 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des Mahlbehälters (1) in Form mehrerer schichtartig übereinander angeordneter Mahlbehälter (101, 102, 103) Mahlmedien eingesetzt werden, deren Durchmesser jeweils von einem Mahlbehälter zum anderen unterschiedlich sind.

13. Schwingmühle nach einem der Ansprüche 1, 4 bis 8, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlbehälter (1) abgedichtet ist, daß ferner ein Teil desselben mit einem Rohr (28) verbunden ist, das zur Abführung von gemahlenem Material mit vorbestimmter Korngröße als "Klassifizierungs"-Rohr ausgebildet ist und daß ferner zur Zufuhr von Flüssigkeit eine Flüssigkeits-Einspritzdüse (24) vorgesehen ist.

14. Schwingmühle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits-Einspritzdüse (24) gleichzeitig zur Zufuhr aufgeschlemmten zu mahlenden Materials dient.