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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei Mahlköpfen für Pulverisiermühlen, wie
diese insbesondere, jedoch nicht ausschließlich in geologischen Labors
für Proben
verwendet werden, und betrifft im Spezielleren Verbesserungen bei
der Schalenkonstruktion, dem Mahlelement und der Montageanordnung.
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Hintergrund der Erfindung
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Pulverisiermühlen werden
häufig
zum Mahlen von geologischen Mineralerzproben zu einem feinen Pulver
verwendet, um den Mineraliengehalt von diesen zu analysieren. Eine
typische Pulverisiermühle
besitzt eine Plattform, die in vibrierender und oszillierender Weise
angetrieben wird, um eine allgemein planare Umlaufbewegung zu erzeugen,
sowie einen Mahlkopf, der auf der Plattform gehalten ist.
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Mahlköpfe weisen
im Allgemeinen eine Mahlschale aus Metall, einen Deckel und ein
Mahlelement in Form entweder einer frei bewegbaren Mahlscheibe oder
eines kreisförmigen
Rings zusammen mit einem massiven Zylinder im Inneren des Rings
oder einem Set von Ringen auf. Die Schale wird auf der Plattform
platziert oder angebracht, und eine Mineralienprobe (Charge) wird
zusammen mit der Scheibe oder dem Ringset in der Schale platziert. Anschließend wird
der Deckel an der Schale befestigt.
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Im
Betrieb der Mühle
sind die Scheibe oder das Ringset der Bewegung der Plattform ausgesetzt, wobei
sie unter der Zentrifugalkraft umlaufen und gegen die innere Seitenwand
der Schale eine Rollbewegung ausführen, so dass die Probe zwischen
der Scheibe oder dem Ringset und der Schalenwand zerkleinert und
auf eine sehr kleine Partikelgröße zermahlen
wird. Beispiele für
Pulverisiermühlen
und Mahlköpfe
sind in den Beschreibungen der
australischen
Patente Nr. 570814 ;
585751 ;
569895 ;
594525 sowie in der australischen Patentanmeldung
AU 11534/95 A beschrieben.
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Die
Schale ist abhängig
von ihrer volumenmäßigen Kapazität in mehreren
verschiedenen Weisen ausgebildet. Bei der Behandlung von Proben
mit kleinem Volumen, wie z. B. weniger als 2 kg Erz, können die
Schale, die Scheibe, der Deckel und die Probe nach jedem Mahlzyklus
von Hand aus der Pulverisiermühle
entnommen werden, wonach eine Reinigung stattfinden kann und die
nächste
Probe oder Charge eingebracht werden kann.
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Diese
Schalen weisen im Allgemeinen eine gehärtete, verschleißbeständige, metallische
zylindrische Seitenwand und eine integral ausgebildete Basis auf.
Sie werden an der Maschinenplattform mittels einer Schnelllöse-Klemmeinrichtung
festgeklemmt, wie z. B. ein Luftbalg, der an einem starren, darübergeführten Kreuzarm
klemmt, der sich zusammen mit der Plattform bewegt, oder eine Steuerflächenverriegelungsvorrichtung
oder eine andere Einrichtung, die sich von der Plattform nach oben
erstreckt. Nach jeder einzelnen Probe werden die gesamte Schale
sowie der Inhalt von der Pulverisiermühle entfernt, um diese zu entleeren,
zu reinigen sowie die nächste Probe
einzubringen.
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Wenn
die volumenmäßige Größe der Probencharge
größer wird,
muss auch die körperliche Größe der Schale
erhöht
werden. Diese größeren Mahlschalen
werden an der Pulverisiermühlen-Plattform
im Allgemeinen mittels einer Festschraub-Flanschbefestigung angebracht,
die als integraler Teil der Schalenseitenwand ausgebildet ist. Diese
Schalen werden von der Pulverisiermühlen-Plattform im Allgemeinen nur dann entfernt,
wenn die Schale aufgrund von Verschleiß ausgetauscht werden muss,
wobei dies nach dem Mahlen von vielen Tausenden von Proben der Fall
sein kann. Die Mahlschalen sind aus teurem, hochwertigen, abriebbeständigen Stahl
hergestellt und bestehen im Allgemeinen aus einer zylindrischen
Seitenwand oder Schürze,
einer Basis (die entweder integral mit der Seitenwand oder von dieser
lösbar
ausgebildet ist) sowie bei Schalen mit größerer Kapazität aus einem Befestigungsflansch,
der als integraler Teil der Seitenwand oder Schürze ausgebildet ist. Es ist
diese Schalenschürze
oder Seitenwand, die die hohen Herstellungskosten aufgrund des Volumens
von hochwertigem Material verursacht, das zur Herstellung von dieser
aus einem massiven Stahlblock erforderlich ist.
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Ein
weiterer Nachteil bei derzeit verfügbaren Mahlköpfen besteht
in vielen Labors weltweit in der Notwendigkeit, dass die Bedienungsperson
die Mahlscheibe oder das Ringset nach jedem Mahlzyklus als Teil
des Vorgangs für
die Probennahme und die Reinigung von der Schale körperlich
abheben muss, um jeglichen Probenübertrag zu eliminieren, der
die nachfolgende Probe verunreinigen kann. Da die einzelnen Scheiben
manchmal über
20 kg schwer sind, wird es für
die Bedienungsperson sehr anstrengend, diese Aufgabe in kontinuierlicher
Weise auszuführen. Das
Ringset (insbesondere ein Set aus drei Ringen) vermindert die Belastung
bei jedem einzelnen Hebevorgang, indem die Masse der Mahlmedien über drei einzelne
Ringe mit verschiedenen Größen verteilt
ist. Im Hinblick auf die Produktion ist dies jedoch ein viel langsamerer
Vorgang in Anbetracht der Anzahl von Gegenständen, deren Handhabung und
Reinigung nach jedem Probenmahlvorgang erforderlich ist.
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Ein
weiterer Nachteil bei derzeit verfügbaren Mahlköpfen, die
Ringsets verwenden, besteht in der Konzentration von Verschleiß in Form
von tiefen konzentrischen Nuten in der Basis der Schale, die zu
einem vorzeitigen Defekt der Basis sowie zu einer geringen Mahleffizienz
führt.
Eine Analyse des Verschleißmusters
zeigt an, dass die Umlaufbahn der Mahlringe in Bewegung nicht das
beabsichtigte horizontale Roll-Gleit-Muster aufweist. Vielmehr werden nach
einer anfänglichen,
etwas ungeordneten Mahlbewegung die Ringe sehr rasch in ein harmonisches Rollbewegungsmuster
mit der Innenwand der Schale und den ineinander angeordneten kleineren
Ringen versetzt. Ein Quadrant des großen Rings drückt auf die
Basisplatte nach unten, wobei der diagonal gegenüberliegende Quadrant an seinem
oberen Rand in Rollkontakt mit der Unterseite des Deckels steht. Daher
arbeitet der größte Ring
in geneigter Weise relativ zu der horizontalen Basis der Schale.
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Der
innere Mahlring führt
eine Rollbewegung in Harmonie mit dem äußeren Ring aus, und da er seine
Bewegung von dem Kontaktdruck gegen den Innendurchmesser des größeren äußeren Rings
ableitet, folgt er tendenziell dem Winkel des großen Rings,
so dass auch er eine Rollbewegung gegenüber dem Deckel ausführt, wobei
nur ein Punktkontakt in Berührung
mit der Basis der Schale verbleibt. Diese Wirkungsweise verursacht
eine starke Verminderung der Kontaktarbeitsfläche zwischen den Ringen und
der Schale, wobei dies wiederum zu einer stark verminderten Effizienz
und zu übermäßigem vorzeitigen
Verschleiß der
Schalenbasis und des Deckels führt.
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Ein
weiterer Mangel bei Mahlköpfen,
die eine Schale und eine frei bewegliche Scheibe oder ein Ringset
verwenden, besteht in der Notwendigkeit zur Verwendung eines darübergeführten Arms,
der an der beweglichen Plattform angebracht ist, um den Deckel während des
Mahlzyklus fest auf die Schale zu klemmen. Die zusätzliche
Masse des darübergeführten Arms
beeinträchtigt
das Umlaufmuster der federgelagerten Plattform aufgrund der asymmetrischen
Anordnung von diesem.
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Es
sind verschiedene Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung entwickelt
worden, um einen oder mehrere der vorstehend genannten Nachteile beim
Stand der Technik anzugehen.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Mahlkopf geschaffen,
der zumindest Folgendes aufweist:
eine Mahlschale zum Aufnehmen
einer Charge von zu mahlendem Material, wobei die Schale mit einer an
einer Bodenwand der Schale angebrachten und in die Schale hinein
ragenden Erhebung versehen ist;
einen Mahlring (18),
der sich über
der Erhebung anordnen lässt;
dadurch
gekennzeichnet, dass der Mahlring, die Erhebung und die Schale relativ
zueinander derart dimensioniert sind, dass dann, wenn eine Innenumfangsfläche (20)
des Mahlrings mit einer Seitenwand (22) der Erhebung in
Kontakt steht, eine Außenumfangsfläche (24)
des Mahlrings von der Innenfläche der
Seitenwand der Schale beabstandet ist.
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Vorzugsweise
weist der Mahlring ein unteres axiales Ende, das sich bei Gebrauch
des Kopfes in unmittelbarer Nähe
der Bodenwand befindet, sowie ein gegenüberliegendes oberes axiales
Ende auf, wobei ein Bereich der Außenum fangsfläche des Mahlrings
in der Nähe
des unteren axialen Endes eine im Wesentlichen konische Formgebung
aufweist, wobei der Radius dieses Bereichs in Richtung von dem unteren
axialen Ende zu dem oberen axialen Ende hin abnimmt.
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Vorzugsweise
ist der Mahlring mit einer Handhabe für eine manuelle Handhabung
des Mahlrings versehen.
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Vorzugsweise
liegt die Handhabe in Form einer Umbiegung vor, die über dem
im Wesentlichen konischen Bereich um die Außenumfangsfläche des Mahlrings
herum ausgebildet ist.
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Vorzugsweise
sind die Seitenwand der Erhebung und eine Innenumfangsfläche des
Mahlrings relativ zueinander derart ausgebildet, dass sie zum Mahlen
eines Teils der Charge dazwischen zusammenwirken.
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Vorzugsweise
sind die Seitenwand der Erhebung und die Innenumfangsfläche des
Mahlrings relativ zueinander derart ausgebildet, dass bei Berührung der
Innenumfangsfläche
des Mahlrings mit der Seitenwand der Erhebung der Mahlring zwangsweise
dazu veranlasst wird, sich an der Erhebung nach oben zu bewegen,
so dass der Mahlring in einer schräg verlaufenden Ebene um die
Erhebung umläuft
und dadurch eine Bewegungszone zwischen dem unteren axialen Ende
des Mahlrings und der Bodenwand der Schale zum Mahlen der Charge
gebildet wird.
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Vorzugsweise
ist die Erhebung an der Bodenwand der Schale lösbar angebracht.
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Vorzugsweise
ist die Schale mit einer Seitenwand oder Schürze aus einem Kunststoffmaterial versehen.
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Vorzugsweise
weist die Schale einen Deckel aus Kunststoffmaterial auf.
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Vorzugsweise
sind der Deckel und die Seitenwand der Schale relativ zueinander
für einen Schnappeingriff
konfiguriert.
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Vorzugsweise
sind der Deckel und die Seitenwand in Form einer einzigen integralen
Einheit ausgebildet, die an der Bodenwand festgelegt werden kann.
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Bei
einer Ausführungsform
ist die Seitenwand der Schale an der Bodenwand festgelegt, indem
die Seitenwand in integraler Weise mit der Bodenwand durch Formen
gebildet ist.
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Vorzugsweise
ist der Deckel zum Bilden einer Aufnahme ausgebildet, wenn die Schale
zum Sammeln der gemahlenen Charge umgedreht wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung lediglich anhand von Beispielen unter Bezugnahme
auf die Begleitzeichnungen beschrieben; darin zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Mahlkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung,
wobei jedoch der Deckel nicht dargestellt ist;
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2 eine
auseinandergezogene Darstellung des in 1 gezeigten
Mahlkopfes, wobei jedoch auch ein Deckel für die Schale dargestellt ist;
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3 eine
Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des Mahlkopfes;
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4 eine
Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Mahlkopfes;
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5 eine
Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des Mahlkopfes;
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6 eine
Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels des Mahlkopfes;
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7 eine
Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels
eines Mahlkopfes gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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8 eine
Schnittdarstellung eines Mahlkopfes gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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9 eine
Schnittdarstellung eines siebten Ausführungsbeispiels des Mahlkopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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10 eine
Darstellung des Mahlkopfes der 9 in einer
umgedrehten Position;
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11 eine
Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Mahlrings
für die
Schale;
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12 eine
Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Mahlrings
für die
Schale;
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13 eine
Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Mahlrings
für die
Schale;
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14 eine
Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Mahlrings
für die
Schale;
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15 eine
Schnittdarstellung einer bei dem Mahlkopf verwendeten Erhebung;
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16 eine
Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der bei dem
Mahlkopf verwendeten Erhebung;
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17 eine
Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der bei dem
Mahlkopf verwendeten Erhebung;
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18 eine
Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der bei dem
Mahlkopf verwendeten Erhebung;
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19 eine
Darstellung eines Ausführungsbeispiels
des Mahlkopfes vor der Aktivierung; und
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20 eine
Schnittdarstellung des in 15 dargestellten
Mahlkopfes während
der Aktivierung.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Unter
Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen und im Spezielleren die 1 bis 3 ist
zu erkennen, dass ein Mahlkopf 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine Mahlschale 12 aufweist,
die mit einer an einer Bodenwand 16 der Schale angebrachten
und in die Schale 12 hinein ragenden Erhebung 14 versehen
ist. Ferner beinhaltet der Kopf 10 einen Mahlring 18,
der sich über der
Erhebung 14 anordnen lässt
und sich in der Schale 12 frei bewegen kann.
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Der
Mahlring 18 ist in der Schale 12 frei beweglich,
da der Ring 18 zusammen mit der Erhebung 14 und
der Schale 12 relativ zueinander derart dimensioniert sind,
dass sichergestellt ist, dass dann, wenn eine Innenfläche 20 des
Mahlrings 18 mit einer Seitenwand 22 der Erhebung 14 in
Kontakt gelangt, die Außenumfangsfläche 24 des
Mahlrings 18 von der Innenfläche 26 einer Seitenwand
oder Schürze 28 der
Schale 12 beabstandet ist. Wenn der Mahlkopf 10 auf
einer Pulverisiermühle
platziert wird und die Mühle
betätigt
wird, nimmt der Ring 18 seine Bewegung innerhalb der Schale 12 auf
und innerhalb einer kurzen Zeit gelangt die Innenfläche 20 mit
der Seitenwand 22 der Erhebung 14 in Berührung. Bei Annahme
eines anhaltenden Betriebs der Pulverisiermühle wird dann der Ring 18 aufgrund
seines Kontakts mit der Erhebung 14 zur Ausführung einer rotationsmäßigen Umlaufbewegung
um die Erhebung 14 aktiviert. In der Tat ist es so, dass
die Erhebung 14 den Mahlring 18 antriebsmäßig bewegt.
Jegliche Charge im Inneren des Mahlkopfes 10 wird zwischen
dem Mahlring 18 und der Erhebung 14 und der Bodenwand 16 zerkleinert
und pulverisiert.
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Zum
Verhindern eines Ausstoßens
der Charge aus dem Mahlkopf 10 während des Gebrauchs ist der
Mahlkopf 10 mit einem Deckel 30 versehen, der sich
mit der Schale 12 verbinden lässt.
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Da
sichergestellt ist, dass der Mahlring 18 nicht mit der
Seitenwand oder Schürze 28 des
Mahlkopfes 10 in Kontakt tritt, gibt es im Wesentlichen
keinen Verschleiß der
Seitenwand oder Schürze 28.
Als direktes Resultat hiervon lassen sich die beträchtlichen
Kosten eliminieren, die bei Mahlköpfen und Schalen des Standes
der Technik aufgrund der Notwendigkeit für die Verwendung eines großen Blocks aus
hochwertigem Stahl entstehen. Stattdessen kann bei der vorliegenden
Erfindung eine Seitenwand oder Schürze 28 verwendet werden,
die aus einem beliebigen Material besteht, das ausreichende physikalische
Eigenschaften zum Halten der Partikel der Charge in dem Mahlkopf 10 aufweist.
Bei Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann somit die seitliche Schürze 28 beispielsweise
aus einem Polymer oder einem anderen Kunststoffmaterial hergestellt
sein. Die Bodenwand 16 ist weiterhin aus einem hochwertigen
verschleißbeständigen Stahl
oder anderem Metall oder einer Metalllegierung gebildet.
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Wie
in den 3, 4 und 5 gezeigt ist,
ist die Seitenwand 28 an ihrem unteren Ende an der Bodenwand 16 festgelegt.
Erreicht wird dies dadurch, dass eine zurückgesetzte Umfangsnut in einer oberen
Oberfläche
der Bodenwand 16 vorgesehen ist und die Seitenwand 28 aus
einem Kunststoffmaterial an Ort und Stelle auf die Nut 32 aufgeformt
wird, so dass das untere Ende der Seitenwand 28 an der Bodenwand 16 festgelegt
ist. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel,
wie es in 6 gezeigt ist, kann jedoch die
Seitenwand 28 auch unter Verwendung von mechanischen Befestigungselementen 34, wie
z. B. Bolzen oder einer beliebigen anderen Befestigungseinrichtung
an der Bodenwand 16 befestigt sein. In der vorliegenden
Beschreibung ist der Begriff "Kunststoffmaterial" in einer erweiterten
Bedeutung zu verstehen, die natürliche
oder synthetische Gummiverbindungen, Polymere und Elastomere einschließt.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 3 ist die Erhebung 14 separat
von der Bodenwand 16 hergestellt und an dieser mittels
Schrauben 36 festgelegt. Die Erhebung 14 ist zentral
auf der Bodenwand 16 angeordnet. Um das Festhalten der
Erhebung 14 zu unterstützen,
ist ein zentraler Bereich der Bodenwand 16 mit einer Stufe 38 versehen,
die in einer komplementären
Vertiefung 40 aufge nommen ist, die zentral und innenseitig
von dem peripheren Rand einer Bodenfläche der Erhebung 14 vorgesehen
ist, oder umgekehrt.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
des Mahlkopfes 10, wie er in 4 dargestellt
ist, ist die Erhebung 14 in integraler Weise mit der Bodenwand 16 ausgebildet,
und zwar durch einen beliebigen geeigneten bekannten mechanischen
Vorgang, wie z. B. Formen oder Stanzen. In allen anderen Merkmalen
ist der Mahlkopf 10 der 4 identisch
mit dem Mahlkopf 10 der 3.
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Die
Erhebung 14 kann viele verschiedene Formen annehmen, wie
dies insbesondere unter Bezugnahme auf die 15, 16, 17 und 18 hervorgehoben
ist. In 15 hat die Erhebung 14A eine
konvex gekrümmte
obere Oberfläche 42A und
eine sich darin anschließende
Seitenwand 22A, die zu Beginn einen konstanten Außendurchmesser
aufweist, jedoch in Richtung auf den Boden der Erhebung 14A sanft
nach außen
erweitert ist. Es gibt auch eine sanft gekrümmte Übergangszone 44A zwischen
der oberen Wand 42A und der Seitenwand 22A.
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Die
in 16 dargestellte Erhebung 14B hat wiederum
eine konvex gekrümmte
obere Wand 14B, weist jedoch diesmal eine Seitenwand 22B mit
konstantem Durchmesser über
ihre gesamte Länge
auf. Darüber
hinaus ist die Übergangszone 44B mit
einer ausgeprägten
Stufe oder abrupten Richtungsänderung
zwischen der oberen Wand 42A und der Seitenwand 22B ausgebildet.
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In 17 unterscheidet
sich die Erhebung 14C von der Erhebung 14B darin,
dass die Seitenwand 22C in Richtung von der oberen Wand 42C weg allmählich in
ihrem Außendurchmesser
zunimmt.
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In 18 nimmt
die Seitenwand 22D der Erhebung 14D in ihrem Außendurchmesser
in Richtung von ihrer oberen Oberfläche 42D weg ab.
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Verschiedene
Formen des Mahlrings 18 sind in den 11 bis 14 und 7 dargestellt.
Der in 11 dargestellte Mahlring 18A ist
mit dem in den 1 bis 6, 9, 10, 19 und 20 dargestellten
Mahlring 18 identisch.
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Der
Mahlring 18A hat ein unteres axiales Ende 46A und
ein oberes axiales Ende 48A. Die Außenumfangsfläche 24A des
Mahlrings 18A weist einen ersten Bereich 50A angrenzend
an oder in der Nähe
des unteren axialen Endes 46A auf, der eine im Wesentlichen
konische Formgebung aufweist und dessen Radius oder Durchmesser
in Richtung von dem unteren axialen Ende 46A weg zu dem
oberen axialen Ende 48A hin abnimmt. Die Außenumfangsfläche 24A weist
ferner einen weiteren Bereich 52A auf, der eine Umbiegung über dem
ersten Bereich 50 bildet. Die Umbiegung verläuft in Umfangsrichtung um
die Außenumfangsfläche 24A und
dient als Handhabe zum Greifen des Mahlrings 18A.
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Die
Innenumfangsfläche 20A des
Mahlrings 18A besitzt beginnend von dem unteren Umfangsende 46A einen
ersten Bereich 54A mit im Wesentlichen konstanten Durchmesser,
einen sich anschließenden
zweiten Bereich 56A mit sanft reduziertem Durchmesser in
Richtung zu dem oberen axialen Ende 48A hin und zu guter
Letzt einen sich anschließenden
konkav gekrümmten
Bereich 58A, der zu dem oberen axialen Ende 48A führt.
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Bei
dem in 12 gezeigten Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich der Mahlring 18B von dem Mahlring 18A in
der Formgebung der Innenumfangsfläche 20B. Bei dem Mahlring 18B weist
die Innenumfangsfläche 20B einen
ersten Bereich 54B mit im Wesentlichen konstantem Durchmesser
auf, der bis zu einer Stelle in der Nähe des oberen axialen Endes 48B beibehalten
wird, an der die Oberfläche 20B mit
einem konkav gekrümmten
Bereich 58B versehen ist.
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In 13 unterscheidet
sich der Mahlring 18C von dem Mahlring 18B darin,
dass die Innenumfangsfläche 20C in
ihrem Durchmesser in Richtung von dem unteren axialen Ende 46C weg
zu dem oberen axialen Ende 48C hin zunehmend größer wird.
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In 14 unterscheidet
sich der Mahlring 18D von dem Mahlring 18B darin,
dass die Innenumfangsfläche 20D in
ihrem Durchmesser in Richtung von dem unteren axialen Ende 46D weg
zu dem oberen axialen Ende 48D hin kleiner wird.
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In 7 hat
der Mahlring 18E noch eine andere Konfiguration. Hier weist
die Außenumfangsfläche 24E einen
unteren Bereich 50E in der Nähe eines unteren axialen Endes 46E mit
einem konstanten Außendurchmesser
auf. Die Außenumfangsfläche 24E weist
einen zweiten sich anschließenden
Bereich 52E auf, der sich mit einem zunehmend kleineren
Durchmesser von dem ersten Bereich 50E zu dem oberen axialen
Ende 48E erstreckt. Außerdem ist
bei dem Mahlring 18E die Innenumfangsfläche 20E von dem unteren
axialen Ende 46E bis zu dem oberen axialen Ende 48E mit
einem konstanten Durchmesser ausgebildet.
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Die
Wechselwirkung zwischen dem Mahlring 18 und der Erhebung 14 ist
in den 8, 19 und 20 dargestellt. 19 zeigt
den Kopf 10 mit einer Erzcharge 72 kurz nach Beginn
des Betriebs, bevor der Ring 18 mit der Erhebung 14 in
Kontakt tritt. 8 zeigt den Kopf 10 ohne
jegliche Charge, jedoch nach einer Betriebsperiode, in der der Ring 18 mit
der Erhebung 14 in Kontakt steht und durch diese antriebsmäßig bewegt
wird. 20 zeigt den Kopf 10 zum
gleichen Zeitpunkt wie in 8 jedoch
mit einer Erzcharge 72. Aus diesen Figuren ist ersichtlich, dass
die Innenumfangsfläche 20 des
Mahlrings 18 und die Seitenwand 22 der Erhebung 14 relativ
zueinander derart ausgebildet sind, dass sie miteinander zusammenwirken,
so dass die Charge dazwischen gemahlen oder pulverisiert werden
kann. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass die Flächen 20 und 22 nicht über ihre
gesamte Länge
perfekt aneinander angepasst oder komplementär sein müssen. Sie müssen lediglich in dem Ausmaß zusammenwirken, dass
sie eine Charge dazwischen zerkleinern oder mahlen können. Beispielsweise
ist in 8 ein keilförmiger
Spalt 60 zwischen der Fläche 20 des Rings 18 und
der Wand 22 der Erhebung 14 gebildet. Dennoch
ist in der dargestellten Weise ein beträchtlicher Kontakt zwischen
den Flächen 20 und 22 vorhanden, so
dass das Zusammenwirken zum Zweck des Mahlens der Charge und der
antriebsmäßigen Bewegung des
Rings 18 gewährleistet
ist.
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Die
gezielte Ausbildung einer Fehlanpassung bei den Flächen 20 und 22 insbesondere
an den unteren axialen Enden von diesen dient dazu, den Ring 18 zu
einer geringfügigen
Bewegung an der Erhebung 14 nach oben zu veranlassen, so
dass seine Bodenfläche
bei seiner Umlaufbewegung um die Erhebung 14 in einer geneigten
Ebene angeordnet ist. Dies erzeugt eine Bewegungszone 62,
wie sie in 20 dargestellt ist, zwischen
der unteren Oberfläche
des Rings 18 und der oberen Oberfläche der Bodenwand 16,
in der ein weiteres Zermahlen der Charge stattfindet.
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Der
Deckel 30 kann mit vielen verschiedenen Formgebungen ausgebildet
sein. Unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 hat
der Deckel 30 z. B. einen planaren ringförmigen Bereich 64 und
einen sich anschließenden
inneren kuppelförmigen
Bereich 66. In 5 ist der Deckel 30 über seinen
gesamten Durchmesser im Wesentlichen planar ausgebildet. In 7 ist
der Deckel 30 mit einer sich nach unten erstreckenden peripheren
Lippe 68 für
den Schnappeingriff an der Außenumfangsfläche der
Schale 12 versehen. In dieser Hinsicht ist der Deckel 30 in
den 1 bis 5 für einen Schnappeingriff in
oder an der Innenumfangsfläche
der Schale 12 konfiguriert. Der Schnappeingriff an der
Innenumfangsfläche
ist zum Schaffen einer Staubabdichtung vorgesehen, um ein Entweichen
von Staub, der durch das Zerkleinern der Charge erzeugt wird, aus
der Schale 12 heraus zu verhindern. Wenn die Seitenwand 28 aus
einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, wird das Lösen des Deckels 30 von
der Schale 12 dadurch unterstützt, dass man in der in 3 durch
einen Pfeil P dargestellten Weise auf einem äußeren radialen Rand eines um
ein oberes axiales Ende der Seitenwand 28 herum ausgebildeten Umfangsflansches 65 nach
unten drückt
und man die Handhabe 67 anhebt.
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Der
kuppelförmige
Bereich 66 des Deckels 30 kann als Aufnahme für die gemahlene
Charge wirken, wenn der Mahlkopf 10 umgedreht wird. Dies
ist in den 9 und 10 hervorgehoben,
in denen die Schale 12 mit einer Seitenwand 28 und
einem kuppelförmigen
Deckel 30 in integraler Ausbildung dargestellt ist. Eine Öffnung 68 ist
am oberen Ende der Kuppe 66 ausgebildet und mit einem Stopfen 70 verschlossen.
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9 veranschaulicht
eine Ausführungsform
des Mahlkopfes 10 nach einem Mahlzyklus, wobei die gemahlene
Charge 72 auf der Bodenwand 16 liegt. In 10 ist
der Mahlkopf der 9 umgedreht angeordnet. Durch
erneutes Schütteln
des umgedrehten Mahlkopfes 10 für eine kurze Zeitdauer fällt die
gemahlene Charge 72 in eine durch die invertierte Kuppel 66 des
Deckels 30 gebildete Aufnahme. Für die Entnahme der gemahlenen
Probe wird der Stopfen 70 aus der Öffnung 68 heraus gezogen.
Es kann wiederum eine Vibrationsbe wegung oder Schüttelbewegung
auf den invertierten Deckel 30 ausgeübt werden, um diesmal das Herausfließen der
gemahlenen Charge 72 durch die Öffnung 68 hindurch
zu unterstützen.
Zusätzlich
oder alternativ hierzu kann auch ein Vakuum zum Unterstützen der
Entnahme der Charge 72 verwendet werden.
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Wenn
der gleiche Materialtyp in dem Mahlkopf 10 gemahlen wird,
besteht keine Notwendigkeit zum Spülen der Schale 12,
der Erhebung 14 oder des Mahlrings 18. In diesem
Fall kann der Mahlkopf 10 nach der Abgabe der gemahlenen
Charge 72 einfach wieder in die Arbeitsposition umgedreht
werden, und eine neue Charge kann dann über die Öffnung 68 in die Schale
eingebracht werden, und der Stopfen 70 kann dann wieder
in die Öffnung 68 eingesetzt werden.
Der Mahlkopf 10 kann dann wieder in Betrieb gesetzt werden,
und die Abfolge der Vorgänge kann
so oft wiederholt werden, wie dies erforderlich ist.
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Es
ist zu erkennen, dass die vorliegende Erfindung wesentliche Vorteile
gegenüber
dem Stand der Technik hat, da sie zu einem automatischen Prozess
führt,
in dem eine Probe automatisch in die Schale 12 eingebracht,
gemahlen und dann abgegeben werden kann, ohne dass irgendeine Notwendigkeit
zum manuellen Öffnen
der Schale 12, zum Entfernen des Mahlrings 18 und
zum körperlichen
Extrahieren der gemahlenen Charge 72 besteht.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung ist erkennbar, dass die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung zahlreiche Vorteile gegenüber dem
Stand der Technik aufweisen. Signifikant ist, dass der Mahlkopf 10 keinen
nennenswerten Verschleiß der
Seitenwand oder Schürze 28 erleidet. Dies
führt zu
enormen Kosteneinsparungen, da es nicht notwendig ist, die Seitenwand
oder auch die Schale im Fall einer integralen Ausbildung von Seitenwand
und Schale fortwährend
zu ersetzen. Da kein nennenswerter Verschleiß vorhanden ist, kann die Seitenwand
oder Schürze 28 ferner
aus einem Material hergestellt werden, das beträchtlich kostengünstiger
und leichter als das herkömmlicherweise verwendete
Material ist. Insbesondere kann die Schürze 28 aus einem Polymer
oder einem anderen Kunststoffmaterial gebildet sein. Dies führt zu einer beträchtlichen
Reduzierung des Gesamtgewichts des Mahlkopfes 10, so dass
sich der Mahlkopf 10 in einfacher Weise handhaben lässt und
die Belastung und somit der Verschleiß bei der Pulverisiermühle reduziert
werden können.
Ausfüh rungsformen
der Erfindung vereinfachen ferner die Verwendung eines aufschnappbaren
Deckels aus Polymerkunststoff, wobei dies wiederum zu reduzierten
Kosten des Mahlkopfes und zu einem geringeren Gewicht führt. Außerdem umgeht
es die Notwendigkeit für
verschiedenartige Klemmen oder andere Mechanismen zum Halten des
Deckels in seiner Position, wie dies beim Stand der Technik erforderlich
ist.
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Für die Fachleute
auf dem betreffenden Gebiet ist auch erkennbar, dass verschiedene
Modifikationen und Änderungen
an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne
dass man von den grundlegenden Konzepten der Erfindung abweicht.
Beispielsweise können
die Erhebung 14 und der Mahlring 18 mit anderen
Formgebungen und Konfigurationen als den dargestellten ausgebildet werden.
Die wesentlichen Kriterien hinsichtlich dieser Konfiguration bestehen
einfach darin, dass sich der Mahlring 18 über der
Erhebung 14 anordnen lässt und
in der Schale 12 frei beweglich ist. Selbstverständlich kann
die Ausbildung der Erhebung 14 und des Mahlrings 18 in
verschiedenen Formgebungen zu verschiedenen Ausmaßen des
Kontakts zwischen der Erhebung 14 und dem Ring 18 führen. Das
Ausmaß dieses
Kontakts lässt
sich in beträchtlicher
Weise variieren, ohne dass dies die Leistungsfähigkeit des Mahlkopfes 10 beeinträchtigt,
da der Mahlvorgang an zwei Stellen oder Zonen stattfindet, nämlich zwischen
der Innenumfangsfläche 20 und
der Seitenwand 22 sowie zwischen der unteren Oberfläche des Rings 18 und
der Bodenwand 16. Auch können verschiedene Arten von
Mechanismen zum Anbringen des Deckels 30 an der Seitenwand 28 verwendet werden.
Beispielsweise können
in integraler Weise angeformte Klammern an dem Deckel 30 zum
Klemmen von diesem auf die Seitenwand 28 vorgesehen sein.
Während
die Seitenwand 28 größtenteils
als aus Kunststoffmaterial herstellbar beschrieben worden ist, kann
sie vorteilhafter Weise auch aus einem Elastomer gebildet werden.
Da ferner die Seitenwand 28 keinerlei Belastungen ausgesetzt
ist und keine Stöße durch
den Mahlring 18 aufnehmen muss, kann sie auch aus nicht
verschleißfesten
und nicht stark belastbaren Materialien, wie z. B. aus Weißblech,
steifem Papier oder Karton, hergestellt werden.
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Bei
den beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist die Erhebung 14 gemäß der Darstellung
zentral auf der Bodenwand 16 angeordnet, jedoch kann sie
auch außermittig
vorgesehen sein. In ähnlicher Weise
sind die innere und die äußere Umfangsfläche 20 und 24 des
Rings 18 als konzentrisch dargestellt, jedoch können diese
auch exzentrisch sein.
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Alle
derartigen Modifikationen und Variationen sollen vom Umfang der
vorliegenden Erfindung mit umfasst sein, deren Wesen anhand der
vorstehenden Beschreibung sowie den beigefügten Ansprüchen zu bestimmen ist.