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Mühle mit losen Mahlkörpern Der Gegenstand der Erfindung ist eine
Mühle mit losen Mahlkörpern, bei der die bei den bekannten Kugelmühlen meist angewandte
Kugelfallwirkung durch eine KraftreibwiTkung und ,gleichzeitig auch Prall- und rhythmische
Schwingungswirkung zwischen den einzelnen Kugeln ersetzt wird. Diese Wirkung wird
in, der Erfindung dadurch erzielt, daß die Mahlkörper durch die Umdrehungen der
besonders geformten Achse in dem zylinderförmigen Gehäuse in reibende und rhythmisch
schwingende Bewegung versetzt werden.
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Die Mühle gemäß der Erfindung besteht aus .einem waagerecht oder senkrecht
angeordneten zylindrischen, feststehenden Gehäuse, in dessen Innern eine vier-,
sechs-, acht- Moder beliebig mehrkantige, wellige oder spiralwelligeoder mit kurzen
stumpfen Nocken versehene Welle mehr oder weniger schnell umläuft, dadurch .die
den Mahlraum zusammen mit dem trockenen oder nassen Mahlgut zum großen Teil füllenden
Mahlkörper in Form von Kugeln, Würfeln., Scheiben :o. dgl. in eine mehr Moder weniger
rhythmische, stoßende, hämmernde, reibende, umlaufende und/dder schwingende Bewegung
bringt und damit das dazwischen gefüllte Mahlgut zerkleinert.
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Es sind bereits mit losen Mahlkörpern arbeitende Mühlen bekannt, bei
denen die Bewegung der Mahlkörper durch- die um: laufende Welle verursacht wird.
Die Wellen der bekannten Maschinen sind jedoch mit mehr oder weniger langen Schaufeln,
Flügeln oder Fortsätzen versehen, die dazu dienen, die Mahlkörper bei der Umdrehung
der Welle hochzuheben, um dadurch eine befriedigende Fallhöhe zu gewinnen. Grundsätzlich
wird bei der Erfindung keine Fällwirkung ausgenutzt. Es wird jedoch durch die besondere
Ausbildung der umlaufenden Welle mit kurzen
Widerständen erreicht,
daß ,alle Mahlkörper zu gleicher Zeit in kräftige rhythmisch hämmernde, schlagende,
stoßende Bewegung kommen und dädurch je nach der Umdrehungszahl der Welle alle gleichzeitig
eine kräftige zerkleinernde Wirkung auf das Mahlgut ausüben, während bei den bekannten
Vorrichtungen die Fallwirkung zur gleichen Zeit immer nur von einem Teil der Mahlkörper
ausgenutzt werden kann.
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Mit der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung wird als Beispiel eine
Mühle für flüssiges Mahlgut erläutert.
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Die beiden auf der Hauptwelle i (Fig. i ) aufgekeilten Ringe 2 sind
von einem stählernen Reibmantel 3 mit achtkantiger gehärteter Oberfläche umgeben.
Die Hauptwelle ist auf der einen Seite auf Pendelrollenlager gelagert; die Lagerung
der Welle auf der anderen Seite übernehmen die Mahlkugeln 5 selbst, die aus Stahl
mit gehärteter Oberfläche bestehen und durch die an der pendelnd umlaufenden achtkantigen
Achse (Fig.2) auftretende Reibung mit in Drehung versetzt werden. Der Mahlrau 5
wird seitwärts durch Stahlringe 7 und 8 (Fig. i) begrenzt.
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Der äußere Reibzylinder io (Fig. 2) ist von einem zylindrischen Gufagehäus,e
12 umgeben, das etwa zur Hälfte seines Umfanges doppelwandig ist und derartig angebrachte
Querrippen 13 zwischen den beiden Wandungen enthält, daß nach dem Anflanschen der
beiden tellerförmigen Seitenwandungen 14, 15 (Fig. i ) an das Gußgehäuse 12 ein
mäanderförmiger Hohlgang 16 entsteht, den das Kühlwasser durchströmen kann. Zur
Hälfte ist das Gußgehäuse einwandig. Hier wirkt das Mahlgut selbst gegebenenfalls
kühlend, das in der gefäßartigen Erweiterung 17 (Fig. 2) der Außenwandung des Gußgehäuses
i 2 Aufnahme findet. Am unteren Ende dieses Gefäßes führt ein Durchlaß 18 von rechteckigem
Querschnitt, ein wenig gegen die Horizontale nach unten geneigt, durch den Gehäusezylinder
io hindurch in das Innere der Mühle. Vor diesem Durchlaß befindet sich ein Zahnwalzenverteiler
19 (Fig. 2), der durch die beiden Seilscheiben 20, 21 (Fig. i) von der Hauptwelle
i aus mittels Keilriemen angetrieben wird. Der Ablaßhahn 22 (Fig. 2) dient zum völligen
Entleeren und Auswaschen des Gefäßes. Das Gefäß ist mit einem Deckel 23 mit
Dichtungsrippe 24, Flügelmutter 25 und Scharnier 26 oben verschließbar. Der Schieber
27 dient zum Absperren des Aus:laßanschnittkanals 28, der von der höchsten Stelle
des Mühleninnern ttangential in Umlaufrichtung abgeht und mit einem seitlichen Absperrhahn
29 verbunden ist. Mit Hilfe der Handschraube 3o kann man den Schieber 27 in jeder
beliebigen Stellung festk-lemmen. ' An den Enden der Durchdringungsstellen des äußeren
Reibhählzylinders io, dem Durch-,laß 18 und dem. Auslaß 28 befinden sich sog. Gleitroste
31 mit Schlitzen 32, die dazu dienen, den rasch umlaufenden Mahlkörpern die nötige
Unterstützung zu geben und sie ohne Erschütterung und Stoß sicher über die plötzlich
zu passierenden Schlitzstellungen zuleiten. Am besten werden zum Gleiten gestanzte
Metallbleche verwendet, die mit Löchern oder kurzen, länglichen Schlitzen in Richtung
der Mahlkörperbewegung von etwa 5 bis 25 mm Länge und o,i bis 5 mm Breite, je nach
Größe der Mahlkörper und der Körnigkeit des Mahlgutes, versehen sind.
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Neben der bereits erwähnten sehr wirksamen Mäanderkühlung besitzt
die Mühle noch eine Seitenkühlung. Der Kühlraum dafür entsteht durch Anflanschen
der beiden äußeren Teller 33, 34 (Fig. i) an die Seitenwände i4# 15. Das Kühlwasser
nimmt seinen Lauf über den Hahn 3 5 und Stutzen 36 in den seitlichen Kühlraum 37,
von dort über Rohrleitung 38 in die Mäanderkühlgänge 16, die es unten über -Rohrleitung
39 (Fig. 2) verläßt. Nach Durchlauf des zweiten seitlichen Kühlraumes 40 (Fig. i)
gelangt es über den Stutzen 41 ins Freie oder kann zurückgepumpt werden.
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Der Kühlwandteller 34 besitzt eine ringförmige Rippe 42, durch die
ein Raum für die spiralförmige Metalldichtung 43 entlang der Hauptwelle i hindurchgedrungenes
Mahlgut entsteht, das man durch den Hahn 44 entfernen kann. Die Hauptwellendichtung
43 hat den Vorteil, daß sie keine nichtmetallischen Werkstoffe enthält, sondern
lediglich eine Feinpaßdichtung ist mit einem Schraubennutgang 45 von etwa drei Windungen
und sägenförmigem Querschnitt. Auf diese Weise wird das an der umlaufenden Hauptwelle
i anhaftende Mahlgut beim Durchdringen der Dichtung 43 von den scharfkantigen Flanken
der Schraubennut 45 abgestreift und diesen entlang durch die Rotationskraft der
Welle wieder zurückgetrieben. Für die übrigen Wellenabdichtungen 46, 47, 48 sind
Filzringe verschiedener Größe vorgesehen. Die Dichtungen der Kühlraumwandungen 49,
50 sind Flachdichtungen aus Gummi oder ähnlichem Werkstoff.
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An den Wandteller 34 ist der vierarmige Lagerschild 51 angeschraubt,
der das Lagergehäuse mit Deckel 52 und das Pendellager 4 trägt.
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Die Welle ist in der Zeichnung (Fig.2) achtkantig ausgeführt. Es wird
dadurch nicht nur .eine energische Bewegung der Mahlkörper in dem ringförmigen Mahlraum
erzeugt und als Folge davon eine energische Einwirkung der Mahlkörper auf
das
Mahlgut, sondern, abhängig von der Kantenzahl und der Umdrehungszahl der Welle,
auch eine rhythmisch schwingende Bewegung der Mahlkörper erreicht. Die Ausführung
sowie die Anzahl der Kanten hängt ab von der Größe dex Mühle. Es können vier-, sechs-,
acht-',oder beliebig mehrkantige Achsen Verwendung finden. Anstatt gerade können
die Kanten auch wellenförmig ausgeführt oder mit Ausbuchtungen versehen sein (in
Fig. 2 durch Punktierung i i angedeutet). Anderseits kann die Welle zur Übergabe
der Bewegung an die Mahlkörper auch mit Kokken versehen sein.
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Die oben beschriebene Ausführung in Fig. i und 2 ist für die Mahlung
von festen Stoffen in Flüssigkeiten gedacht, z. B. Farben in ihren Bindemitteln,
wie Leinölfirnis, Lösungen von Natur oder Kunstharzen, Celluloseestern, -äthern,
Chlorkautschuk, Vinylpolymerisate usw., ferner Mineralien, Farben verschiedenster
Art in Wasser, gegebenenfalls. mit einem dispersonsbefördernden Zusatz und schließlich
für das Emulgieren von Flüssigkeiten in Flüssigkeiten mit oder ohne Zusatz von Emulgatoren,
Schutzkolloiden usw.
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Ein besonderer Vorteil der in Fig. i und 2 beschriebenen Ausführungsform
liegt darin, daß der Behälter für das Mahlgut nicht senkrecht über der Maschine,
sondern, seitlich angebracht ist und daß die Zuführung des Mahlgutes zum Mahlraum
durch zwei als Verteiler wirkende Zahnwalzen geregelt wird. Es ist dadurch möglich,
die Menge beliebig oft durch die Maschine laufen zu lassen, wenn der Schieber
27 geöffnet ist, ohne daß eine Umlaufpumpe erforderlich ist. Würde sich der
Mahlgutbehälter toberhalb der Maschine befinden, so, müßte bei. den Mühlen eine
besondere Pumpe angewendet werden, und das wäre bei kleinen Aggregaten unwirtschaftlich.
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Selbstverständlich kann die ringförmige Mühle z. B. für Lab,oratoriümszwecke
auch so ausgeführt werden, ds,ß man in. einer Charge: nur die Menge bearbeitet,
die von dem Mahlgutraum ,aufgenommen werden kann. In diesem Fall wird das Mahlgut
durch einen kleinen Einfülltrichter von oben eingeführt, der beim Arbeiter offen
bleiben kann, -um Explosionsgefahren zu beseitigen.
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In der Zeichnung ist die Welle einseitig in einem Pendelnollenlager
gelagert. Sie kann jedoch auch beiderseits in Lagern laufen.
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In der neuen Mühle kann nicht nur flüssiges Mahlgut bearbeitet, sondern
es, können mit großem technischem Vorteil gegenüber den bereits bekannten Trommelmühlen
auch trockene Stoffe gemahlen werden. Es bleibt dabei das Grundprinzip bestehen:
der ringförmige Mahlraum und die umlaufende Welle mit besonders geformter und ausgeführter
Oberfläche. Der seitliche Mahlgutbehälter fällt hier weg, und die ganze Mühle wird
anstatt waagerecht in senkrechtem Aufbau ausgeführt und von einer an der senkrechten
Welle angeschlossenen Kraftquelle in Umlauf gebracht. Der Teller 33 als Kühlmantel
fällt ebenfalls weg, und die Wand i q. (beide nach Fig. i der Mühle für flüssiges
Mahlgut) wird so hoch über der umlaufenden Achse i angebracht, daß dort ein freier
Raum von etwa 5 bis i o cm entsteht. In der Mitte über dem Deckel i ¢ wird ein Hahn
mit genügend großem Durchmesser und darüber ein Trichter .aufgesetzt. Durch diesen
Trichter wird das trockene Mahlgut unmittelbar oder unter Anwendung einer bekannten
Schüttelvorrichtung, die von der Mühlenachse getrieben wird, eingeführt und gelangt
zur Mahlung in den Ringraum der Mühle. Bei dieser senkrechten Ausführung können
die geraden oder wellenförmigen Kanten der umlaufenden Achse zweckmäßig mehr oder
weniger spiralenförmig ausgeführt sein. Die Welle muß dann so, umlaufen, daß durch
die -Spi:ral-, wirkung die Mahlkörper im ringförmigen Mahlraum gehoben und nicht
nach unten auf den Boden gedrückt werden. Es wird dadurch .eine mehr oder weniger
rhythmische Lockerung der Mahlkörperschi,chten und damit zu der kräftigen Reibwirkung
noch eine .erhöhte Prall- und in geringem Maße auch Fallwirkung hervorgerufen.
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Das bearbeitete trockene Mahlgut wird durch eine,oder mehrere übereinanderliegende
Schlitzöffnungen unten im feststehenden ringförmigen Gehäuse zu einem gleichfalls
ringförmigen Raum hinter dem Mantel abgeführt, wo es von einem Luftstrom erfaßt
und in einen beliebigen bekannten Sichtungsapparat geführt wird. Der den Luftstrom
erzeugende Ventilator wird durch die Welle der ,Mühle gleichzeitig getrieben. Im
Sichtungsapparat erfolgt die Trennung der groben von den feinen Mahlgutteilchen,
von denen die groben in den Trichter zurückgeleitet werden und den Mahlprozeß so
lange noch einmal durchmachen, bis auch diese Teile genügend fein sind. Die feinen
Teile werden in einen Sammelraum ,gezogen und von dort unmittelbar in Säcke ,gefüllt.
In dem Sammelraum sind auch Luftfilter eingebaut. Die Trennung und Sichtung des
Mahlgutes kann auch anstatt durch Druckluftströmung in. einem Kanal mit Hilfe von
saugender Vakuumwirkung ausgeführt werden.
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Die Ausführungsform der M'ü'hle, wie sie für trockenes Mahlgut beschrieben
wurde, kann mit einigen Veränderungen auch zum Mahlen und Einreiben 'fester Stoffe
in Flüssigkeiten in h,ontinuierlichem Gange bei Abführung der genügend vermahlenen
Teile angewendet
werden. Die Außenwand des den zylinderförmigen
Mahlraum ringförmig umgebenden Luftkanals wird in diesem Fall ringförmig mit einer
überlauföffnung versehen, die etwas höher liegt als das Mahlgutniveau im inneren
Mahlraum. Durch diese überlauföffnung gelangt das genügend bearbeitete Mahlgut in
den äußersten ringförmigen Mantelraum, der am Boden mit einem Abflußhahn versehen
ist. Das eigentliche Mahlgebäus@e weist etwas über der Füllhöhe des Mahlgutes ringsum
öffnungen auf, durch welche das bereits bearbeitete flüssige Mahlgut, e'he es genügend
fein ist, um über den überlaufmantel abgeführt zu werden, nach Bedarf in den Mahlraum
zurückgeführt werden kann. Soll das Mahlgut nicht mehr umlaufen, sondern über den
Überlaufmantel abgeführt werden, so werden die öffnungen im Mahlzylinder durch einen
ringförmigen, gleichfalls mit Löchern versehenen Sohleber verschlossen.
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Die Mahlung durch erzwungene Reib-, Stoß- und Schlagbewegung erlaubt
bei manchen Stoffen die Anwendung einer hohen Umdrehungszahl sowohl bei -waagerechter
als auch bei senkrechter Anordnung des Apparates. Da die Mahlkörper nicht nur eine
Reibwirkung, sondern gleichzeitig auch infolge der durch die Wellenansätze veranlaßten
periodischen Stöße eine Schlag-, Stoß- und Prallwirkung ausüben, ist die Wirkung
bei höheren Umdrehungszdhl.en wesentlich ,erhöht gegenüber bekannten Kugel- und
Trommelmühlen. Die neue Mühle erlaubt Antriebsge.schwin:digkeiten von 6o bis tooo
Umdrehungen und in gewissen Fällen sogar noch mehr. Die Drehzahl richtet sich nach
der Art und der Beschaffenheit des Mahlgutes, d. h. also, ob es flüssig,oder trocken,
leichtfließend oder hochviscos., hart oder weich ist Lisw. Sogar für leichtflüchtige
Stoffe ist die Mühle zu verwenden, da sie gegenüber anderen Mahl- und Reibmaschinen
für diesen Zweck genügend dicht gemacht werden kann, obwohl sie nicht völlig nach
außen abgeschlossen sein muß.
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Außer Mahlkörpern aus Metall können auch solche aus Porzellan, Glas,
Quarz, Stein und ähnlichem Werkstoff, z. B. Siliciumkohl.ens.toffverbindungen ,o.
dgl., verwendet werden. Die Mahlkörper können z. B. aus einem Gemisch von Kugeln
verschiedener Größe bestehen. In der Regel weisen sie eine runde Form auf. Sie können
aber auch für besondere Zwecke längliche Stab- oder eine ovale Eiform'haben, bei
der sich dann Länge zu Breite etwa wie z : i bis 15 : i verhält. Die Mahlkörper
können auch würfelförmig oder in Form von runden Scheiben gewisser Größe ausgeführt
sein. Die Hauptsache dabei ist, daß diese verschiedenartig geformten Mahlkörper
in einem ringförmigen Mahlraum angeordnet werden, eine gewisse Bewegungsfreiheit
haben und durch Reibung einiger Mahlkörper mit der kantigen umlaufenden Achse allmählich
alle in eine reibende und schüttelnde Bewegung kommen, wodurch eine kräftige Mahlwirkung
auch bei verschiedenen Umdrehungszahlen der Welle erzielt wird.
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Die Mühlen nach der Erfindung werden am besten zusammen mit einem
stufenlos regelbaren Getriebe, das unmittelbar mit einem Elektromotor gekuppelt
ist, angewendet, da die Umdrehungszahl der Welle für verschiedene Stoffe verschieden
sein muß. Es eignet sich für diese Zwecke am besten ein fast geräuschlos laufendes
stufenlos regelbares Getriebe. Für bestimmte Fälle und Zwecke können auch unmittelbar
zweifach pplumschaltbare Elekträmotore verwendet «erden.