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Mühle mit planetenartig bewegten Mahlgefäßen Die Erfindung betrifft
eine Mühle mit planetenartig bewegten Mahlgefäßen zum kontinuierlichen Feinstmahlen
aller auf Kugelmühlen mahlbaren Güter.
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Bekannt ist eine Planetenmühle mit stetiger Gutzu- und -abfuhr am
oberen Ende des Mahlgefäßes, das mit beliebigen Mahlkörpern teilweise gefüllt ist.
Ferner eine Reihe von Variationen einer Planetenmühle mit Guteintritt an einem und
Gutaustritt am anderen Ende des Mahlgefäßes, in dem sich ein oder einige Mahlkörper
abwälzen.
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In beiden Fällen läßt sich eine Feinstmahlung nur mit Hilfe einer
Klassiervorrichtung erzielen, was in vielen Fällen unvorteilhaft oder sogar unmöglich
ist so z. B. bei dickflüssigen Pasten. Durch die Erfindung wird nun eine feinste
Mahlung auch ohne Klassiervorrichtung ermöglicht. Sie bA-steht in der Anwendung
des Prinzips der Rohrmühle auf die Gattung der Mühlen mit planetenartig bewegten
Mahlgefäßen.
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Eine solche Planetenrohrmühle besteht also im wesentlichen, aus einem
oder mehreren Rohren, welche in einem Gehäuse exzentrisch angeordnet sind und sowohl
um ihre eigene als auch um die Gehäuseachse rotieren, also eine Planetenbewegung
vollziehen, wodurch bekanntlich infolge der Fliehbeschleunigung eine wesentlich
intensivere Mahlung erzielt wird. Dieses Rohr ist mit einer Vielzahl von Mahlkörpern
gefüllt. Das Mahlgut wird an einem Ende dem Rohr zugeführt und am anderen Ernde
ausgetragen..
Auf diesem Weg tritt eine laufende Zunahme der durchschnittlichen Feinheit ein,
welche durch genügende Länge der Mahlbahn gesteigert -werden kann. Diese Anordnung
ist geeignet zum Feinmahlen aller überhaupt auf Kugelmühlen mahlbaren Güter in trockenem,
dünn- und zähflüssigem Zustand. Darüber hinaus lassen sich auch Pasten vermahlen,
welche für gewöhnliche Kugelmühlen zu zäh sind.
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Die Geschwindigkeitsverhältnisse der Planetenbewegung werden im wesentlichen
gekennzeichnet durch zwei Kennwerte i. Das Beschleunigungsverhältnis der Fliehbeschleunigung
aus der Gehäusedrehung am Ort der Mahlgefäßachse zur Fliehbeschleunigung aus der
Relativbewegung des Mahlgefäßes gegen das Gehäuse am Ort des Mahlgefäßumfangs bestimmt
im -wesentlichen die Art der Mahlkörperbewegung, ähnlich dem bekannten Wert
bei stationären Kugelmühlen. Bei gleichsinniger Drehung von Mahlgefäß und Gehäuse
liegt nach Versuchen das Maximum der übertragbaren Leistung bei einem Beschleunigungsverhältnis
von 7,7; bei einem Verhältnis von 4 kann keine Leistung mehr übertragen -werden,
da die Mahlkörper mit umlaufen. Bei gegensinniger Drehung sind die Werte noch nicht
bekannt, 2. Der Mahl.gefäßdurchmesser, vervielfacht mit dem Verhältnis von Fliehbeschleunigung
aus Gehäusedrehung am Ort der Mahlgefäßachse zur Erdbeschleunigung, entspricht etwa
dem Durchmesser einer stationären Kugelmühle mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit
und gleicher Flächenpressung der Mahlkörper. Je größer dieser äquivalente Durchmesser,
desto intensiver ist die Mahlung, aber auch desto höher die Mahlkörperabnutzung.
Es hat sich z. B. bei Stahlkugeln, gezeigt, daß die Grenze des äquivalenten Durchinessers
bei etwa io m liegt; bei wesentlicher Überschreitung dieses Durchmessers tritt die
Verinahlung der Mahlkörper, die dann als Mahlgut aufzufassen -wären, an sich selbst
ein. Bei den Versuchen wurde eine hervorragende Feinheit bei 6,5 m äquivalentem
Durchmesser erreicht.
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Zum Betrieb der erfindungsgemäßen Planetenrohrmühle ist eine Reihe
von weiteren Einzelheiten erforderlich oder vorteilhaft. Zur Anpassung an die fortschreitende
Zerkleinerung kann das Rohr in mehrere Längenabschnitte unterteilt werden, welche
mit nach Art und Größe verschiedenen Mahlkörpern ausgestattet werden. Die Unterteilung
geschieht durch Siebwände, welche, wenn nötig, mit Schöpfvorrichtungen versehen
werden.
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Der Ein- und Austrag .des Gutes ist oft nicht ohne weiteres möglich,
sondern verlangt Mittel zur überwindung eines Spiegelunterschiedes. Diese können
nach dem Prinzip des Schöpfrades, der Förderschnecke (Schraube) oder als Spirale
ausgebildet sein.
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Der Verlauf wird, wie bei stationären Rohrmühlen üblich, durch ein
Sieb gegen, den Durchtritt von Mahlkörpern geschützt. Trotzdem können solche Mahlkörper,
sobald sie weit genug abgenutzt sind, das Sieb passieren. Die bei stationären Mühlen
übliche Anordnung eines Siebes im weiteren Weg des Mahlgutes ist hier, besonders
bei dickflüssigem Mahlgut, nicht vorteilhaft, da dieses schlecht durch ein feines
Sieb geht. Darum sieht die Erfindung ein zweites Sieb im Auslauf des Mahlgefäßes
vor, welches dank seiner Planetenbewegung auch dickflüssiges Mahlgut durchläßt und
es von durch das erste Sieb gegangenen Mahlkörpern befreit.
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Es ist auch möglich, ohne Siebe am Mühlenaustritt auszukommen,- wenn
.die Mahlkörper gemeinsam mit dem Mahlgut aus der Mühle ausgetragen werden. Das
Mahlgut wird dann außerhalb der Mühle von den Mahlkörpern getrennt, z. B. mittels
Zentrifuge, Spaltfilters oder Magnetscheiders. Die Mahlkörper -werden dann durch
den Einlauf gemeinsam mit dem Aufgabegut der Mühle wieder zugeführt. Mit der Trennung
der Mahlkörper vom Mahlgut kann auch eine Sichtung des Mahlgutes verbunden werden
dergestalt, daß zu grobes Mahlgut gemeinsam mit den Mahlkörpern dem Mahlraum wieder
zugeführt -wird.
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Die hohe Fliehbeschleunigung der Planetenmühlen, welche sich wie eine
Erhöhung der Mahlkörperwichte auswirkt, gestattet die Verwendung wesentlich kleinerer
Mahlkörper, ohne daß diese in einem dickflüssigen Mahlgut steckenbleiben. Dadurch
-wird die mahlende Oberfläche wesentlich vergrößert. Die untere Grenze der Mahlkörperabmessungen
wird durch die Lochung des Austrittssiebes gezogen, welches noch genügende Gutmengen
durchlassen muß; das sind z. B. bei einer praktischen Ausführung 0,5 mm.
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Auch nach der Schmierfilmtheorie bringen die kleinen Mahlkörper den
Vorteil, daß bei sonst gleichen Verhältnissen der Schmierfilm dünner wird, so daß
das Geschwindigkeitsgefälle im Schmierspalt steigt, wodurch größere Kräfte auf das
einzelne Mahlgutteilcheneinwirken.
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Die erfindungsgemäße Planetenrohrmühle ist auch besonders geeignet
für das an sich bekannte Vermahlen des Mahlgutes in sich selbst, also ohne Mahlkörper.
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Infolge der hohen Energiekonzentration ist die Kühlung erheblich schwieriger
als bei stationären Rohrmühlen, welche, wenn überhaupt, z. B. mittels eines durch
ihren Mahlraum streichenden Luftstromes gekühlt werden. Bei der Planetenrohrmühle
hat sich eine Außenkühlung des Mahlrohres als am zweckmäßigsten erwiesen.
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Diese kann auch zweistufig erfolgen, indem die Wärme von dem Mahlrohr
über eine Kühlflüssigkeit an das rotierende Gehäuse und von diesem auf bekannte
Art-an die Luft oder an das Kühlmittel abgegeben wird. Die Kühlflüssigkeit im Gehäuse
kann gleichzeitig andere Aufgaben erfüllen, z. B. zur Schmierung von Lagern und
Getriebe dienen.
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Der Aufbau der ganzen Mühle erfolgt zweckmäßig in einer aus dem Zentrifugenbau
bekannten Weise. Für mittlere Größen ist besonders praktisch die fliegende Lagerung
des Gehäuses mit vertikaler Achse und der Betrieb mit weit überkritischer
Drehzahl,
so d@aß Unwuchten, z. B. -durch ungleiche Füllung der Mahlgefäße, keine hohen Rüttelkräfte
verursachen.
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'Von den vorstehend genannten Gedanken sind die in den Ansprüchen
3, 4, 5, 6, 7, 9, 1o, 11 genannten auch in Planetenmühlen mit anderen als rohrförmigen
Mahlgefäßen vorteilhaft und sollen, soweit noch nicht bekannt, im Zusammenhang mit
Planetenmühlen aller Art dem Patentschutz unterliegen.
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Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel -der Erfindung im lotrechten
Axialschnitt, Fig. 2 einen. Schnitt nach der Linie A-A.
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In dem Leichtmetallgehäuse i sind vier Mahlrohre 2 mit ihrer Außenfläche
ii unmittelbar gelagert. Das Gehäuse i ist mit der Hohlwelle 3 und dem Lager 4 in
dem Maschinenfuß io gelagert und wird über die Riemenscheibe 5 von. einem nicht
gezeichneten Motor angetrieben. Davon unabhängig werden die Mahlrohre 2 über das
Zahnradgetriebe 6, 7, die Welle 8 und die Riemenscheibe 9 von dem gleichen oder
einem anderen Motor angetrieben. In manchen Fällen kann die Welle 8 auch stillstehen
und hierzu direkt an dem Maschinenfuß io angelegt sein, um die gewünschten Drehzahlverhältnisse
zu erreichen.
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Das Gut wird in den Trichter 12 aufgegeben, gelangt in den. rotierenden
Verteiler 13 und von dort durch die Schrägstutzen 14 in den Einlauf der Mahlrohre
2. Die in jedes Mahlrohr eingebaute Schnecke 15 überwindet den Niveauunterschied
vom Einlauf zum Mahlraum, in dem sich die Mahlkörperfüllung 16 unter dem Einfluß
-der infolge der Planetenbewegung herrschenden Flieh-und Coriolisbeschleunigung
bewegt. Diese Beschleunigungen sind so viel höher als die Erdbeschleunigung, daß
der Spiegel der Mahlgutfüllung praktisch lotrecht liegt Infolge der Verdrängung
durch das laufend eingetragene Mahlgut durchwandert dieses allmählich das Mahlrohr
bis zum Auslauf und wird dabei intensiv zerkleinert. Der Auslauf ist durch das kegelförmige
Sieb 17 gegen den Austritt von Mahlkörpern geschützt. Das Gut gelangt dann mittels
der Förderschnecke 18 zu dem Trommelsieb i9, welches so fein ist, daß es die Mahlkörper,
welche infolge Abnutzung durch das Sieb 17 treten. konnten, zurückhält. Diese fallen
im Stillstand der Maschine durch die zentrale Öffnung des Trommelsiebes in die Schüssel
2o, von wo sie entfernt werden können. Das austretende Mahlgut sammelt sich im Raum
21, den es, wenn nötig mit Hilfe der Räumflügel 22, durch die Rinne 23 verläßt.
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Die Schmierung der Mahlrohrlagerung und der Zahnräder erfolgt durch
Öl, das im Betrieb den fast zylindrischen Spiegel 24 bildet und durch die Bohrungen
25 die Lagerflächen erreicht und verläßt. Es wird in Betrieb und Stillstand
durch die Simmerringe 26 vor dem Auslaufen bewahrt, welche durch die Labyrinthe
27, 28, 29 vor dem Mahlgut geschützt werden. Die bei der Mahlung entstandene Verlustwärme
fließt durch die Wand des Mahlrohres 2 und durch den Schmierfilm bei i i in den
Leichtmetallkörper i, von dem sie durch Rippen oder Nadeln 30 auf die -das
Gehäuse umgebende Luft übertragen wird.
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Um mit geringer Verlustleistung hohe Kühlwirkung zu erzielen, tritt
die Luft durch das Sieb 31 in den Mantel 32 ein, wird durch die Reibung der Kühlrippen.
3o im Drehsinn 33 des Körpers i mitgenommen und durch das Schältilech 34 zur Ausbl.asöffnung
35 abgelenkt. Die erwärmte Luft wird so weit in den Raum geblasen, daß durch die
Öffnung 31 stets frische Kaltluft angesaugt wird.
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Zur Reinigung sind der Einlauftrichter 12, Mantel 32 und Verteiler
13 leicht abzuheben. Dann können auch die Mahlrohre :2 bequem ausgewechselt werden,
da die Zahnräder 7 nur lose auf einer Kerbverzahnung sitzen.