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Vorrichtung zum Zerkleinern von Mahlgut Es ist bekannt, Mahlgut dadurch
zu zerkleinern, daß man Kugeln, Walzen oder andere starre Körpev dem Mahlgut beimischt
und das Ganze in einem Hohlkörper in irgendeiner Art in kreisend schaukelnde oder
lineare Schwingungsbewegungen versetzt. Hierbei handelt es sich in allen. Fällen
um zwangsläufig mit bestimmter Umlaufszahl oder mit begrenztem Huhe bei relativ
'ungünstigem Wirkungsgrad bewegte Mechanismen. Ferner ist bekanntgeworden, solches
mit Hilfsgut untermischtes Mahlgut in parallel zur Schwingungserregungsachse liegenden
Mahlbehältern, die durch am Behälter gelagerte umlaufende Massen erregt werden,
so zu bewegen, daß zwischen dem Mahlgut und den Hilfskörpern eine reibende Bewegung
entsteht. Auch dieser Mahlvorgang ergibt einen ungünstigen mechanischen Wirkungsgrad,
weil die schwingende Erregung bei relativ hohem Lagerdruck erfolgt, und einen nur
für Feinm.ahlung ausreichenden geminderten Mahlwirkungsgrad, weil nur verhältnismäßig
geringe spezifische Kräfte auf das Mahlgut selbst übertragen werden können. Infolgedessen
ist es weder möglich, bei Anwendung dieser Methode den Mahlraum ausgiebig zu vergrößern,
noch die Kraftwirkung bzw: die Mahlarbeit in weiten Grenzen, zu steigern. Außerdem
ist aber hierbei auch die Mischung des Mahlgutes mit dem Hilfsgut nicht an allen
Stellen des- Mahlraumes gleichmäßig, sondern das durch das Erdfeld beeinflußte Mahlgut
drängt bei den sich in vertikalen Ebenen abspielenden Kreisschwingungen nach unten
und häuft sich somit am Boden der Mahlbehälter immer stärker an.
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Gemäß der Erfindung werden. die vorstehend beschridoenen Nachteile
im wesentlichen dadurch behoben, d.aß die schwingfähige Masse des Mahlbehälters
und eine zweite als Gegengewicht wirkende schwingfähige Masse mit gleicher Schwerachse
unter Zwischenschaltung elastischer Mittel ineinandergesch.achtelt und über eine
lose Kopplung zu Kreisschwingungen erregt sind. Hierbei sind beliebig hohe Anpressungsdrucke
zwischen dem Hilfsgut und dem Mahlgut erzielbar, die mit 18o° Phasenverschiebung
gegeneinander um die gemeinsame Schwerachse schwingenden Massen des Zweimassensystems
gewährleisten einen erschütterungsfreien Betrieb; und zur besseren Mischung des
Mahlgutes mit dem Hilfsgut erfolgt durch Abwälzen auf den elastischen Mitteln auch
ein Umlauf des Mahlbehälters.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. r zur Darstellung gebracht.
In
:einem an beiden Stirnseiten geschlossenen Zylinder a befindet sich ein zweiter
Hohlkörper b.
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Der zylindrische Hohlkörper b wird in axialer Richtung von einer Röhre
durchdrungen, so daß der entstehende Hohlraum des Zylinders b einen ringförmigen
Querschnitt aufweist. Durch den inneren Hohlrahm des Körpers b geht eine Welle y,
die zwei an den Kopfenden des Hohlkörpers angebrachte Exzenter x1 und x2 in Umlauf
versetzt: Die Exzenter x1 und x2 sind mit dem Außenmantel des Hohlkörpers b durch
beliebig viele radial angeordnete elastische Mittel f verbünden. Setzt man die Welle
y in Umlauf; so wird der Hohlkörper b zu Kreisschwingungen angeregt, die sich durch
die zwischengeschalteten elastischen Mittel c oder d auf den äußeren Hohlzylinder
a übertragen müssen (Fi.g. i bis 3).
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Der äußere Hohlzylinder ist hierbei an elastischen Aufhängungen h
so befestigt, daß er zwar kleine Schwingungen auszuführen, aber sich nicht
.um die Mittelachse y zu drehen vermag, während der Innenhohlkörper b, wenn die
Exzenter x1 und x2, im Uhrzeigersinn gesehen, im Umlauf versetzt -,werden, langsam
entgegen dem Uhrzeigersinn umlaufen muß. Es entsteht dies dadurch, däß die elastischen
Mittel in radialer Richtung durch die exzentrische Erregung eine geringfügige Zusammendrücküng
erfahren, so däß sich der kleinere Radius des Hohlkörpers b auf dem größeren Radius
der .abstützenden elastischen Mittel abwälzen muß, was bei jedem Umlauf der Exzenter
einen gewissen Wegverlust bedingt, d. h. einen Umlauf in einer dem Exzenterumlauf
entgegengesetzten Richtung: Füllt man eine solche Rohrmühle in bekannter Weise mit
Mahlgut n und Hilfsgut o; welch letzteres aus zylindrischen Metallwalzen, Metallkugeln
oder anderen Stoffen (Quarzsand oder ähnliches) bestehen kann und erregt die ganze
Anordnung in der dargestellten Weise zu Kreisschwingungen, so führen nicht nur der
Hohlkörper b, sondern auch sämtliche im Innern befindlichen Hilfsgutkörper o Kneissch@vingun:gen
aus, d. h. jeder einzelne Hilfskörper beschreibt einen der Amplitude der Kreisschwingungen
entsprechenden Kreis und wälzt sich dabei auf seiner Umgebung ab.
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Da sich nun zwischen den einzelnen kugelförmigen oder zylindrischen
Hilfskörpern Mahlgut befindet, so wird dieses durch den besagten Abwälzvorgang unter
sehr giinstigen Bedingungen vermahlen.
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Man kann nämlich in einer solchen Vorrichtung, bei der in der Hauptsache
die verbrauchte Nutzleistung nachzuliefern ist, durch den in weiten Grenzen veränderlicher
Ausschlag der Kreisschwinbgungen (die Amplitude) oder die ebenfalls in großem Umfänge
leicht änderbare Frequenz den Anpressungsdruck der Hilfsgutkörper aneinander bzw.
die Mahlarbeit weitestgehend ändern. Hieraus ergibt sich nicht nur eine außerordentliche
Anpassungsfähigkeit der Mahlvorrichtung an die zu bearbeitenden Stoffe, sondern
auch die Möglichkeit, für jede Maschinengröße und Stoffart die optimale Wirkung
zu ermitteln.
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Darüber hinaus bietet aber die beschriebene und dargestellte Mahlvorrichtung
dadurch; daß sich der Mahlraum während des Mahlvorganges mit sämtlichen Hilfskörpern
langsam umdreht, eine ganz vorzügliche Mischung und Verteilung des zu mahlenden
Gutes, das immer wieder aus den =unteren Lägen nach oben gefördert und nach Passieren
der aneinanderwälzenden Hilfskörper aufs neue dem Mahlprozeß zugeführt wird.
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Die Erregung des Mahlkörpers durch Kreisschwingungen kann, abgesehen
von der oben beschriebenen losen Kopplung, durch irgendeine beliebig andere lose
Koppelvorrichtung erfolgen.. So z. B. kann (Fig: 4.) durch eine hohle Röhre e, die
sich in der Mitte des Mahlkörpers befindet, die Antriebswelle y hindurchgeführt
werden. Auf beiden Seiten des Mahlkörpers befindet sich dann eine auf dem Innenrohr
e drehbare Kurbel kt und k, deren Zäpfen in je eine auf der Antriebswelle befestigte
Kurbel ks und k4 angreift. Setzt man die Welle y in Umlauf, so bleibt de, elastisch
gelagerte Mahlkörper b, e, zunächst auf Grund .seiner Trägheit, dadurch etwas in
der Phase zurück, daß er den Kräften, die an den Kurbelzapfen z, und z2 wirken,
nachgibt, d. h. er bewegt sich dadurch exzentrisch um die, Welle y, daß seine Schwerachse
um die Mittelachse der Welle y eine zylindrische Bahn beschreibt. Der Ausschlag
dieser Bahn wird ,größer und größer, j e mehr die Frequenz der Kreisschwingungen
und damit die Zentrifugalkraft des Mahlkörpers ansteigt.
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Eine andere lose Kopplung erhält man dadurch, daß man. den inneren
Zylinder des Mahlkörpers nach seinen Enden hin, wie in Fig: 5 und 6 dargestellt
ist, erweitert und in dem so entstehenden erweiterten Raum, beiderseits einen auf
der Welle y frei drehbaren zylindrischen oder kegelförmigen Körper ki, k2 an elastischen
Mitteln f durch Umlauf der Welle y und der Exzenterwelle w abwälzen läßt. Erfolgt
dies zu beiden Seiten der Mahlvorrichtung, so wird diese zu Kreisschwingungen angeregt,
die in Ebenen verlaufen; die man sich senkrecht durch die Mahlvorrichtung bzw. die
Antriebswelle y gelegt denkt.
Ferner entsteht eine einfache lose
Kopplung dadurch (Fl.g.7), daß man auf der in dem Hohlraum e gelagerten Welle y
beiderseits zwei exzentrische Massen »s1, m2 in Umlauf versetzt. Diese Massen bewegen
-sich mit 9o° Phasenverschiebung gegenüber den inneren Hohlkörpern e, b und
wirken somit genau wie die übrigen lose Kopplungen erregend auf den inneren Hohlkörper
e, b, ohne den Massenausgleich dieses Hohlkörpers mit dem äußeren Hohlkörper
unter Zwischenschaltung der elastischen Mittel c zu beeinflussen.
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Weiterhin ergibt sich eine -lose Kopplung, wenn man nach Fig. 8 -und
8 a an beiden Kopflenden der Welle y je ;eine Gleitbahn ta ,anbringt, in der ein
Stein s zu gleiten vermag, wenn- weiterhn in diesem Stein s ein mit einer Kugel
z1 versehener Hebelarm k1 eingreift, dessen .anderes Ende mit zwei Zapfen vi, v2
ver-,s!ehen ist, die ihrerseits in dem Ring ,eines Zweiachsenkardanseingreifen.
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Die Zapfen v1 und v2 weisen eine elliptische Form auf und greifen
in eine elliptischeLagerung l ein. Der Zwischenraum zwischen. den Zapfen v1 und
den Lagern h, 1, ist mit einer Gummifüllung ausgestattet, die jedem Ausweichen
aus der axialen Richtung einen Widerstand entgegensetzt. Kardane dieser Art übertragen
somit, ebenso wie andere lose Kopplungen, zwischen den beiden schwingenden Massen
elastische Kräfte. Diese Kräfte wachsen mit dem Ausschlag (der Amplitude) an, so
daß auch die übertragene Energie je Schwingung bzw. die sekundliche Leistung mit
dem Ausschlag der Kopplung eine Änderung erfährt.
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Da der Ausschlag seinerseits wieder abhängig ist von der Frequenz,
so ist ohne weiteres erkennbar, daß im vorliegenden Falle und in den vorbeschriebenen
Fällen die übertragene Koppelleistung und damit auch die wirksame Mahlleistung mit
der Frequenz eine Steigerung erfährt.
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Im übrigen erkennt man, daß die Gleitbahn u im vorliegenden Falle
nicht unbedingt erforderlich ist, weil mit einer zum Anlauf erforderlichen Unsymrnetrie
der Hohlkörper e, b in allen Fällen gerechnet werden kann und somit die Kopplung
(Fig.8) auch ohne eine exzentrische Gleitbahn ablaufen muß. Die exzentrische Gleitbahn
bietet lediglich den Vorteil, daß derAnlauf bzw. dieLeistungübertragung durch die
Kopplung sofort mit größerer Energie einsetzt.
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Schließlich ist in Fig. 9 eine lose, zum Antrieb der Vorrichtung gemäß
der Erfindung verwendbare Kopplung zur Darstellung gebracht. Die Gleitbahn u, der
gleitende Stein s und der Hebel k1 entsprechen genau der in Fig. 8 beschriebenen
losen Kopplung. Dagegen ist der Hebel h nicht durch ein elastisches Kreuzgelenk
(Kardan).mit der Außenmasse a, sondern starr mit der Außenmasse a verbunden. Infolgedessen
kann eine gegenseitige Verschiebung der Massen a und b nur in Richtung
der Gleitbahn u stattfinden; während die in Fig. 8 beschriebene lose Kopplung Phasenverschiebungen
in jeder -Richtung zuläßt, d. h. die losen Kopplungen, wie sie in Fig. i, 2, 5,
6, 7 -und 8 dargestellt sind, sind imstande, ;nach beiden für die Kreisschwingungen
in Frage kommenden Raumachsen auszuweichen und stellen somit in bezug auf den Betrieb-bestmögliche
Anordnungen dar, während die Kopplungen Fig. q. und 9 in bezug auf eine Achse am
Ausweichen gehindert sind.
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Man kann jedoch. bei Kreisschwingungen der vorliegenden Art auch die
lose Kopplung gemäß Fig. q. und 9 mit gutem Ergebnis anwenden.
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In Fi.g. io ist eine Einrichtung zum Nachstellen der elastischen Mittel
zur Darstellung gebracht. Die elastische Kugelkalotte c wird hierbei an einer hebelartigen
Unterlage p befestigt; die an einem Lager q angelenkt ist. Durch Nachstellen der
Schrauben t wird das elastische, an der Außenmasse a befestigte Mittel der Innenmasse
b genähert, d. h. die elastische Vorspannung wird vergrößert. Hierdurch wird im
Gegensatz der Leistungssteigerung durch Erhöhung der Frequenz eine Leistungssteigerung
durch Vergrößerung der potentiellen Energie erzielt.
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Bei Anwendung-der beschriebenen und dargestellten Vorrichtungen .ist
somit eine Änderung der Leistungübertragiing unter sonst gleichen Verhältnissen
sowohl auf kinetischem als .auch auf potentiellem Wege in den weitesten Grenzen
möglich.
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Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Maschine besteht darin, daß
der Schwingungsvorgang pseudoharmonisch verläuft, weil der Widerstand-der verwendeten
elastischen Mittel progressiv ansteigt. Dies bedeutet im Betriebe, daß die mit solchen
Mitteln ausgerüsteten Maschinen Spannungsschwankungen und Stromschwankungen, die
vom Netze der elektrischen Antriebsanordnung herrühren, ebenso wie starke Belastungsschwankungen
überwinden., ohne daß sie Gefahr laufen, außer Tritt zu fallen.
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Es ändert nichts .an dem Wesen der Erfindung, wenn irgendwie anders
kombinierte Zweimassensysteme oder andere bekanntgewordene Koppelarten zur Anwendung
gebracht werden. Ebenso ist es ohne Belang, ob die angewendeten elastischen Mittel
den innenliegenden Mahlkörper gegen einen außenliegenden, an dem Mahlvorgang nicht
beteiligten
Hohlkörper als zweite Masse abstützen oder ob ein innenliegender,
an der Mahlung nicht beteiligter Hohlkörper gegen den ihn umhüllenden außenliegenden
Mahlkörper abgestützt wird. Vorteilhaft ist lediglich, daß der am Mahlvorgäng nicht
beteiligte Hohlkörper a durch tangentiale Kräfte, z. B. die Aufhängung h oder ähnlich
wirkende elastische Abstützungen, an; der Ausführung einer Drehbewegung gehindert
wird, während der Mahlkörper b zur Förderung des Mahlvorganges außer der Kreisschwingung
eine langsame Umlaufbewegung zum Zwecke der Auflockerung und Mischung des Mahlgutes
vornehmen kann.
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Es ändert weiterhin nichts .an dem Gegenstand der Erfindung, wenn
der nicht umlaufende Hohlkörper als zweite Masse auf elastisch nachgiebige Abstützvorrichtungen
anstatt an hängenden elastischen Vorrichtungen befestigt ist oder wenn die recht
am Mahlgut beteiligte Gegenmasse a anstatt als Zylindermantel aus einzelnen Ringen
oder anderen zusammengesetzten konstruktiven Anordnungen besteht.
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Ob die zum Mahlen verwendeten Hohlkörper einen zylinderförmigen oder
elliptischen Querschnitt oder die Gestalt einer Kugel aufweisen bz.w. ob die gekrümmt
begrenzten Flächen des Hohlkörpers von der Zylinderform zur prismatischen Form übergehen,
kann den Mahlvorgang :bis zu einem gewissen Grad beeinflussen, ist jedoch in Bezug
auf die Erfindung ohne Belang.