EP0358790B1 - Mahlvorrichtung - Google Patents

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EP0358790B1
EP0358790B1 EP88114990A EP88114990A EP0358790B1 EP 0358790 B1 EP0358790 B1 EP 0358790B1 EP 88114990 A EP88114990 A EP 88114990A EP 88114990 A EP88114990 A EP 88114990A EP 0358790 B1 EP0358790 B1 EP 0358790B1
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EP
European Patent Office
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grinding
shaft
grinding device
housing
shaft part
Prior art date
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Application number
EP88114990A
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English (en)
French (fr)
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EP0358790A1 (de
Inventor
Lu Tsai-Chuan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chung Yeh Machinery & Hardware Corp
Original Assignee
Chung Yeh Machinery & Hardware Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Chung Yeh Machinery & Hardware Corp filed Critical Chung Yeh Machinery & Hardware Corp
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Priority to ES198888114990T priority patent/ES2034080T3/es
Priority to AT88114990T priority patent/ATE79054T1/de
Priority to EP88114990A priority patent/EP0358790B1/de
Publication of EP0358790A1 publication Critical patent/EP0358790A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/08—Mills with balls or rollers centrifugally forced against the inner surface of a ring, the balls or rollers of which are driven by a centrally arranged member
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/16—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs with milling members essentially having different peripheral speeds and in the form of a hollow cylinder or cone and an internal roller or cone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/16—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge
    • B02C17/166—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge of the annular gap type

Definitions

  • the invention relates to a grinding device for the fine grinding of flowable material, in particular for producing color pigment dispersion, with a lying housing, from which the material is fed on one end by means of a conveying device and removed on the other, with a shaft which is concentrically arranged and driven in rotation and at least one in between Housing and shaft trained annular channel provided, driven by the shaft and interacting with the housing inner wall or the shaft grinding roller and in which a shaft part corresponding to the rollers is conical, the shaft is axially displaceable relative to the housing and the thrust required for the displacement a shaft part is exerted, which opens axially into the conical shaft part that corresponds to the rollers and the rollers are arranged in a rolling manner at least in regions on a conical surface of the shaft part, and the K onische shaft part is displaceable relative to the rollers.
  • Such grinding devices are used to produce a homogeneous and uniform dispersion from various paints, oils, resins, pigments, additives and other components, which as a raw product consists of a relatively viscous and non-uniform suspension with relatively large solid particles.
  • this device also contemplates arranging two rollers symmetrically with respect to a longitudinal axis of the shaft and thereby preventing rotational imbalance.
  • the roller is guided loosely in the recess and is at a distance from both a bottom of the recess facing the longitudinal axis of the shaft and from the inner wall of the housing. Only when the shaft rotates is the roller pressed against the inner wall of the housing by the centrifugal force and rolls on it.
  • the grinding pressure can therefore only be adjusted via the speed of the shaft.
  • the material to be ground is shredded only in the contact area of the roller with the inner wall of the housing. Because of the space formed between the roller and the shaft when the shaft rotates, the material to be ground cannot be comminuted in this area. In addition, it is to be expected that material or substance to be ground will penetrate into this intermediate space and lead to contamination. Finally, it cannot be avoided that buildup on the roller takes place, which influence the weight or the weight distribution of the roller and thus change the grinding force, which is dependent both on the speed of the shaft and on the mass of the roller. However, it is essential for carrying out a high quality grinding process necessary to ensure largely defined grinding conditions during the entire grinding process.
  • a prerequisite for such uniform conditions is, however, that there is a defined distance between the shaft and the roller on the one hand and the roller and the inner wall of the housing on the other and the grinding pressure resulting from the mutual action of these components can be adapted to different substances to be ground.
  • the pigment mill according to GB-A 291 952 it is not possible to make a defined setting of the grinding pressure. Rather, this is essentially determined by the speed of the shaft and the mass of the rollers.
  • this device In a small stroke range, it is possible with this device to make an axial adjustment of the shaft by adjusting a wheel provided with an external thread, which is guided in an internal thread provided in the area of the housing, but with this adjustment the shaft is operated together with the Rollers shifted so that there is no influence on the grinding pressure.
  • This adjustment option is also not intended to influence the grinding pressure, but rather essentially to enable positioning of a ball bearing guiding the shaft.
  • a device comparable to the generic grinding device is also known from DE-A-21 38 025.
  • a particular disadvantage was that the grinding pressure cannot be adjusted. Hard floating particles in the raw product therefore remain in the spaces between two successive rollers and run around the shaft with the rollers. The result is not only a poor grinding effect, but also damage to the surface of the shaft and the inner wall of the housing. If the shaft of this grinding device is driven at a very high speed, the rollers on the inner wall of the housing can only slide and not roll, which is why the grinding effect is also worse.
  • the instantaneous grinding surface after the arrangement of the rollers is relatively small, and accordingly the grinding capacity, as a result of which the time and power consumption of the grinding device are relatively high.
  • the non-adjustability of the gap width between the rollers, the shaft and the inner wall of the housing limits the degree of fineness of the ground product and the number of types of substances to be ground.
  • Very hard and large floating particles can stop the shaft when the motor is tightened and subject the shaft to elastic deformation if the hard floating particles get stuck in the gap between the rollers and the inner wall of the housing. If the grinding device has already been supplied with hard and large floating particles and these have not yet been removed elsewhere, the shaft and the roller are easily deformed and therefore forced to stop because the shaft is relatively long and the hard floating particles in the gaps between the rollers and can get stuck inside the housing.
  • either the housing halves or the housing and a cover are axially displaceable relative to one another, a pressure bearing being provided, for example, between the cover and the adjacent cage of the rollers to reduce the frictional resistance.
  • This known grinding device is therefore relatively complicated and therefore expensive. It requires additional devices that are difficult to handle in order to be able to adjust the gap width by moving the parts relative to one another.
  • the object of the present invention is therefore to improve the grinding device of the type mentioned at the outset in such a way that a high-quality grinding process can be carried out and thermal impairments are avoided.
  • rollers are conical
  • the grinding chamber has a conical configuration and the conical shaft part and the housing in the region of its expansion surrounding the conical shaft part have cooling channels for guiding a cooling medium which dissipates grinding heat.
  • the shaft of the grinding device is hollow and a coolant circulates through the cavity.
  • a grinding device 10 consists essentially of the substructure 11 with a motor, hydraulic device etc., the bearing stand 12, the grinding unit 13, the feed pump 14, the grinding product inlet 15 and the grinding product outlet 16, the coolant inlet 17 and the coolant outlet 18 for the external cooling system and the Coolant inlet 19 and the coolant outlet 20 for the internal cooling system.
  • a bearing stand 12 stands on the substructure 11.
  • a shaft 27 runs through the bearing stand 12 and is supported by two roller bearings 28, 29.
  • a grinding element 42 is located at the left end of the shaft 27.
  • a pulley 26 is attached to the right side of the shaft 27.
  • a motor 22 is installed in the substructure 11, the axis of rotation 23 of which is provided with a pulley 24. On this pulley 24 and the pulley 26 of the shaft 27 some belts 25 are stretched. The driving force of the motor 22 is transmitted through the pulley 24, the belts 25 and the pulley 26 on the shaft 27 to drive the shaft 27.
  • the storage stand 12 there is a cooling jacket 30 which is placed around the bearings 28, 29. With the help of the coolant coming through the coolant inlet 31, the high heat that is generated by the rotation in the two roller bearings 28, 29 is cooled. In order to avoid transfer of the high heat to the left grinding unit 13, the coolant can be removed through the coolant outlet 32 at the bottom of the jacket 30. If you want to increase the cooling effect, you can let the coolant flow continuously.
  • An oil feed 40 is seated on the bearing stand 12, into which lubricating oil is filled in order to lubricate the roller bearings 28, 29.
  • a spacer sleeve 33 is located on the left side of the bearing stand 12.
  • a grinding unit 13 is located to the left of the spacer sleeve 33.
  • a spacer chamber 34 is provided in the spacer sleeve 33, through which the roller bearing 29 is separated from the grinding unit 13.
  • a Set of oil seal 38 and clamping ring 39 installed to seal the gap between the cover 35 and the shaft 27 so that the lubricating oil that has penetrated into the spacing chamber 34 cannot penetrate into the grinding unit 13. In this way, a double separation is carried out between the roller bearing 29 and the grinding unit 13 and the ground product in the grinding unit 13 is effectively protected against contamination. If the oil seal 36 on the right of the spacing chamber 34 fails, the lubricating oil that has entered the spacing chamber 34 can run out through the oil drain 41 at the bottom of the spacing chamber 34 without difficulty. It does not remain in the spacing chamber 34. Therefore, the lubricating oil that has penetrated cannot reach the height of the oil seal 38.
  • the oil seal 38 also has the same separation function.
  • the grinding unit 13 is provided with a right cover 35 which is attached to the left side of the right spacer sleeve 33.
  • the 1st grinding element 42 is attached to the left side of the right cover 35, the left cover 43 to the left side of the 1st grinding element 42.
  • the right cover 35, the 1st grinding element 42 and the left cover 43 together form a uniform grinding space (42a).
  • the second grinding element 44 is fastened to the left side of the shaft 27 and inserted into the grinding chamber (42a) described above.
  • Some 3rd grinding elements 52 are located in the grinding chamber between the 1st grinding element 42 and the 2nd grinding element 44.
  • the 1st milling element 42 has an inner wall of the 1st inner truncated cone 46.
  • This inner taper wall 46 has the 1st geometric center 47, i.e. the central axis of the inner truncated cone 46, the first virtual inner cone tip 48 and the first inner cone angle.
  • the second grinding element 44 has an outer wall 49 of the second outer truncated cone.
  • This outer wall 49 has the 2nd geometric Center 50, the central axis of the outer cone, the second virtual outer cone tip 51 and the second outer cone angle.
  • the 2nd geometric center 50 of the 2nd grinding element 44 mentioned and the 1st geometric center 47 of the 1st grinding element 42 mentioned coincide approximately, that is to say the 1st grinding element 42 and the 2nd grinding element 44 have the same center.
  • the 2nd virtual cone tip 51 of the 2nd grinding element 44 and the 1st virtual cone tip 48 of the 1st grinding element 42 coincide approximately.
  • the 3rd grinding elements 52 are located in the grinding chamber between the 1st grinding element 42 and the 2nd grinding element 44.
  • the 3rd virtual outer cone tips 55 of the 3rd grinding elements 52 and the 1st virtual inner cone tip 48 of the 1st grinding element 42 and the 2nd virtual one Outer cone tip 51 of the second grinding element 44 coincide approximately. Therefore, the second grinding element 44 is located between the two other elements 42, 52 and comes into contact with them.
  • the grinding product inlet 15, which is connected to the grinding chamber, is located at the top left of the grinding unit 13. At the bottom right of the grinding unit 13 is the grinding product outlet 16, which is also connected to the grinding chamber in order to discharge the finished grinding product.
  • the 3rd geometric centers 54 of the 3rd grinding elements 52 rotate about the 1st geometric center 47 and at the same time the 3rd grinding elements 52 also rotate about their 3rd geometric centers 54.
  • the 3rd geometric centers 54 of the 3rd grinding elements 52 do not move, but the 3rd grinding elements 52 can rotate freely about their 3rd geometric centers 54, then the 1st grinding element 42 and the 2nd grinding element 44 will turn around them own geometric centers, that is, rotate around the first geometric center 47 and the second geometric center 50.
  • the components can rotate against each other due to mutual friction.
  • a positive drive with gears can also be used to prevent sliding between the three grinding elements. If you set different suitable gear ratios, the linear speeds at the points of contact of the three grinding elements are different. Then the sliding friction can also be used for grinding.
  • a practical example relates to the fact that the second grinding element 44 rotates, but the first grinding element 42 remains motionless. To explain this, it is not the positive drive with gears that is used, but the rolling friction.
  • the shaft 27 rotates and with it the second grinding element 44.
  • the first grinding element 42 does not run, therefore the third grinding elements 52 become between the second grinding element 44 and the third grinding elements with the aid of the frictional force 52 and rotated about the 1st geometric center by the frictional action between the 2nd grinding element 44 and the 1st grinding element 42.
  • the third grinding elements 52 also rotate themselves around their own 3rd geometric centers 54.
  • the grinding product that has entered the grinding chamber is broken by rolling and ground by the friction of two adjacent 3rd grinding elements 52.
  • the grinding surface is large and the grinding force can be adjusted to the second grinding element 44 in accordance with the axial thrust. The harder the ground product, the more the thrust can be increased For softer ground products the thrust is reduced. Therefore, the grinding performance is good.
  • the grinding pressure control 56 includes the following parts: a thrust plate 58, which is screwed onto the shaft 27 with a thread 57 and is screwed by a screw 59 to the right side of the pulley 26, and a thrust sleeve 60, which the shaft 27 envelops. Its left end presses the right side of the plate 58. In between there is a bearing 61.
  • a support device 62 stands on the substructure 11. In this support device 62 there is a cylinder in which a piston 64 and a spring 63 are located. The piston is attached to the thrust sleeve 60.
  • a hydraulic line 66 leads the hydraulic oil from the hydraulic control 67 in the substructure 11 into the cylinder 63 in order to drive the piston 64 so that the thrust sleeve 60 can exert pressure on the pulley 2. Then the shaft 27 is pushed by the thrust plate 58 by the screw 57 and the second grinding element 44 at the left end of the shaft 27 is pressed to the left. The strength of the pressure depends on the pressure in the cylinder 63 on the right side. If no more pressure is exerted, the thrust effect is canceled by the counter spring 65.
  • a bearing 68 which is sealed with a cover 69.
  • the second grinding element 44 In order to be able to cool the second grinding element 44, it is made hollow.
  • the entire shaft 27 is hollow.
  • the coolant can pass from the coolant inlet 19 through the inner opening 70 of the shaft 27 to the inner opening 71 of the second grinding element 44, then flow out of the coolant outlet 20. Then it runs continuously in a circle. The heat generated during grinding is thus dissipated.
  • the first grinding element 42 is provided from the outside with a spiral cooling channel 72.
  • the coolant can flow through the coolant inlet 17 run into the cooling channel 72 and run out of the coolant outlet 18. It is again a cycle. The heat generated during grinding is thus dissipated.

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  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mahlvorrichtung zum Feinvermahlen fließfähigen Materials, insbesondere zum Herstellen von Farbpigmentdispersion, mit einem liegenden Gehäuse, dem einerends das Material mittels einer Fördereinrichtung Zugeführt und andernends entnommen wird, mit einer im Gehäuse konzentrisch angeordneten, umlaufend angetriebenen Welle und mindestens einer in dem zwischen Gehäuse und Welle ausgebildeten Ringkanal vorgesehenen, von der Welle angetriebenen und mit der Gehäuseinnenwand bzw. der Welle zusammenwirkenden Mahlwalze und bei der ein mit den Walzen korrespondierender Wellenteil konisch ausgebildet ist, die Welle gegenüber dem Gehäuse axial verschiebbar ist und der für die Verschiebung erforderliche Schub über einen Wellenteil ausgeübt wird, der axial in den konisch ausgebildeten, mit den Walzen korrespondierenden Wellenteil einmündet und die Walzen mindestens bereichsweise auf einer konischen Oberfläche des Wellenteils abrollend angeordnet sind und der Konische Wellenteil relativ zu den Walzen verschieblich ist.
  • Derartige Mahlvorrichtungen dienen zur Herstellung einer homogenen und gleichmäßigen Dispersion aus verschiedenen Lacken, Ölen, Harzen, Pigmenten, Zusatzstoffen und anderen Komponenten, welche als Rohprodukt aus einer verhältnismäßig viskosen und ungleichförmigen Suspension mit relativ großen Feststoffteilchen besteht.
  • Aus der DE-A 37 33 565 ist es bekannt, zwischen einem konisch ausgebildeten Gehäuse und einem konisch ausgebildeten Wellenteil Kugeln vorzusehen, die bei einer Rotation des Wellenteiles sowohl auf diesem als auch im Bereich einer Gehäuseinnenwand abrollen und dabei zu mahlendes Gut zerkleinern. Die Welle ist relativ zum Gehäuse axial verschieblich gelagert, so daß durch eine geeignete Axialverschiebung der Welle der Mahldruck beeinflußt werden kann. Zur Führung der Kugeln verläuft die konische Oberfläche des konusförmigen Walzenteiles etwa mit gleichem Abstand zur Gehäuseinnenwandung. Es ist aus dieser Druckschrift zwar auch bekannt, konusförmige Walzen zum Mahlen des Gutes vorzusehen, diese konusförmigen Walzen werden jedoch nicht in Kombination mit dem konusförmigen Gehäuse und dem konusförmigen Walzenteil verwendet, sondern bei einer anderen Ausführungsform zwischen zwei kreisförmigen Mahltellern angeordnet.
  • Aus der GB-A 291 952 ist es bekannt, bei der insbesondere in der Figur 6 dieser Druckschrift abgebildeten Pigmentmühle die Walze in einer Ausnehmung der Welle anzuordnen, die im Bereich einer dem Ringkanal zugewandten konischen Mantelfläche der Welle vorgesehen ist. Insbesondere ist bei dieser Vorrichtung auch daran gedacht, zwei Walzen symmetrisch zu einer Längsachse der Welle anzuordnen und hierdurch eine Rotationsunwucht zu vermeiden. In der Ausnehmung ist die Walze lose geführt und weist einen Abstand sowohl zu einem der Wellenlängsachse zugewandten Boden der Ausnehmung als auch zur Gehäuseinnenwand auf. Erst bei einer Rotation der Welle wird die Walze durch die Zentrifugalkraft gegen die Gehäuseinnenwand gedrückt und rollt auf dieser ab. Eine Einstellung des Mahldruckes kann somit bei dieser Vorrichtung ausschließlich über die Drehzahl der Welle erfolgen. Darüber hinaus wird das zu mahlende Material ausschließlich im Kontaktbereich der Walze mit der Gehäuseinnenwand zerkleinert. Aufgrund des bei einer Rotation der Welle sich zwischen der Walze und der Welle ausbildenden Zwischenraumes kann in diesem Bereich keine Zerkleinerung des zu mahlenden Materials erfolgen. Darüber hinaus ist damit zu rechnen, daß zu mahlendes Material oder gemahlene Substanz in diesen Zwischenraum eindringen und zu Verunreinigungen führen. Schließlich ist nicht zu vermeiden, daß Anhaftungen an der Walze erfolgen, die das Gewicht bzw. die Gewichtsverteilung der Walze beeinflussen und somit die sowohl von der Drehzahl der Welle als auch von der Masse der Walze abhängige Mahlkraft verändern. Für die Durchführung eines qualitativ hochwertigen Mahlvorganges ist es jedoch erforderlich, weitgehend definierte Mahlbedingungen während des gesamten Mahlvorganges zu gewährleisten. Eine Voraussetzung für derartige gleichmäßige Bedingungen ist jedoch, daß ein definierter Abstand zwischen der Welle und der Walze einerseits und der Walze und der Gehäuseinnenwand andererseits vorliegt und der aus der gegenseitigen Beaufschlagung dieser Bauteile resultierende Mahldruck an unterschiedliche zu mahlende Substanzen adaptiert werden kann. Bei der Pigmentmühle nach der GB-A 291 952 ist es nicht möglich, eine definierte Einstellung des Mahldruckes vorzunehmen. Dieser wird vielmehr im wesentlichen durch die Drehzahl der Welle sowie die Masse der Walzen bestimmt. In einem geringen Hubbereich ist es bei dieser Vorrichtung zwar möglich, durch die Verstellung eines mit einem Außengewinde versehenen Rades, das in einem im Bereich des Gehäuses vorgesehenen Innengewinde geführt ist, eine Axialverstellung der Welle vorzunehmen, bei dieser Verstellung wird jedoch die Welle gemeinsam mit den Walzen verschoben, so daß eine Beeinflussung des Mahldruckes nicht hervorgerufen wird. Diese Verstellmöglichkeit ist auch nicht zu einer Beeinflussung des Mahldruckes vorgesehen, sondern es soll hierdurch im wesentlichen eine Positionierung eines die Welle führenden Kugellagers ermöglicht werden.
  • Eine zur gattungsgemäßen Mahlvorrichtung vergleichbare Vorrichtung ist auch aus der DE-A-21 38 025 bekannt. Sie konnte jedoch nicht allen Ansprüchen genügen. Nachteilig war insbesondere, daß der Mahldruck nicht eingestellt werden kann. Harte Schwebeteilchen in dem Rohprodukt bleiben daher in den Zwischenräumen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Walzen und laufen mit den Walzen um die Welle. Die Folge ist nicht nur ein schlechter Mahleffekt, sondern auch die Schädigung der Oberfläche von Welle und Gehäuseinnenwand. Wenn die Welle dieser Mahlvorrichtung mit sehr hoher Drehzahl angetrieben wird, können die Walzen an der Gehäuseinnenwand nur gleiten und nicht rollen, weswegen der Mahleffekt ebenfalls schlechter wird.
  • Außerdem ist die Momentanmahlfläche nach Anordnung der Walzen verhältnismäßig klein, dementsprechend auch die Mahlleistung, wodurch Zeitaufwand und Leistungsverbrauch der Mahlvorrichtung relativ hoch sind.
  • Die Nichtverstellbarkeit der Spaltbreite zwischen den Walzen, der Welle und der Gehäuseinnenwand begrenzt den Grad der Feinheit des Mahlproduktes und die Anzahl der Sorten der zu mahlenden Stoffe.
  • Sehr harte und große Schwebeteilchen können die Welle beim Anziehen des Motors stoppen und die Welle elastischen Deformationen aussetzen, wenn die harten Schwebeteilchen in der Spalte zwischen Walzen und Gehäuseinnenwand steckenbleiben. Wenn der Mahlvorrichtung bereits harte und große Schwebeteilchen zugeführt und diese noch nicht andernends entnommen worden sind, werden die Welle und die Walze auch deshalb leicht zu Deformationen geführt und dadurch erzwungen gestoppt, weil die Welle verhältnismäßig lang ist und die harten Schwebeteilchen in den Spalten zwischen Walzen und Gehäuseinnenwand steckenbleiben können.
  • Wegen des Verschleißes nach längerem Betrieb werden die Durchmesser der Walzen und der Welle ständig kleiner. Die Spaltbreiten zwischen den Walzen, der Welle und der Gehäuseinnenwand vergrößern sich dadurch, gleichzeitig verringern sich die Mahl- und Scherwirkung der Mahlvorrichtung.
  • Diese Nachteile können mit dem Vorsehen einer Möglichkeit zur Einstellung unterschiedlich großer Spalte zwischen den Walzen, der Welle sowie der Gehäuseinnenwand behoben werden. Eine derartige Mahlvorrichtung ist aus dem DT-Gbm 18 78 688 bekannt. Beim Drehen der Welle dieser Mahlvorrichtung werden entweder zylindrische Walzen durch die Fliehkraft an die Gehäuseinnenwand gedrückt, auf welcher sie dann abrollen, oder konische Walzen werden nach dem Reibradprinzip durch eine entsprechend ausgebildete Welle angetrieben. Hierbei wird mit der erstbeschriebenen Ausführungsform das zugeführte Mahlgut zwischen der Gehäuseinnenwand und den sich an dieser abrollenden Walzen zermahlen, während bei der anderen Ausführungsform die Mahl- und Scherwirkung durch den Spalt zwischen den Walzen, der Gehäuseinnenwand und der Welle bestimmt wird. Zur Einstellung unterschiedlich großer Spalte zwischen den Walzen, der Welle sowie der Gehäuseinnenwand sind entweder die Gehäusehälften oder das Gehäuse und ein Deckel gegeneinander axial verschiebbar angebracht, wobei zur Verminderung der Reibungswiderstände beispielsweise zwischen dem Deckel und dem benachbarten Käfig der Walzen ein Drucklager vorgesehen ist.
  • Diese bekannte Mahlvorrichtung ist somit verhältnismäßig kompliziert und dadurch teuer. Sie benötigt schwierig zu handhabende zusätzliche Einrichtungen, um die Spaltbreite durch Verschieben der Teile relativ zueiander einstellen zu können.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Mahlvorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ein qualitativ hochwertiger Mahlvorgang durchgeführt werden kann und thermische Beeinträchtigungen vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Walzen konisch ausgebildet sind, der Mahlraum eine konische Ausbildung aufweist und der konische Wellenteil sowie das Gehäuse im Bereich seiner das konische Wellenteil umschließenden Ausdehnung Kühlkanäle zur Leitung eines Mahlwärme abführenden Kühlmediums aufweisen.
  • Durch die konische Ausbildung ist es möglich, den Abstand der Walzen zur Welle einerseits und zur Gehäuseinnenwand andererseits durch eine Längsverschiebung der Welle zu beeinflussen. Darüber hinaus wird ein räumlich ausgedehnter Mahlbereich realisiert, der zu einer hohen Durchsatzrate führt. Durch die Einmündung des zur Aufbringung des Axialschubes vorgesehenen Wellenteiles in den konischen Wellenteil ist eine Akialverstellung mit einfachen mechanischen Mitteln möglich. Die Abrollbewegung der Walze auf dem konischen Wellenteil ermöglicht einen Mahlvorgang in diesem Bereich unter Vermeidung von Veränderungen der Mahlparameter während des Mahlvorganges. Durch die Kühlung werden Überhitzungen vermieden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Welle der Mahlvorrichtung hohl ausgebildet und es zirkuliert durch den Hohlraum ein Kühlmittel. Dadurch wird erreicht, daß eine Temperaturerhöhung des Mahlproduktes beim Mahlvorgang nur in dem Maße erfolgt, bei dem sich die Eigenschaften des Mahlproduktes während und nach dem Mahlvorgang nicht ändern.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1:
    einen Längsschnitt durch eine Mahlvorrichtung und
    Fig. 2:
    einen Querschnitt durch eine Mahlvorrichtung entsprechend der Schnittlinie D-D in Figur 1.
  • Eine Mahlvorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus dem Unterbau 11 mit Motor, hydraulischer Einrichtung etc., dem Lagerständer 12, der Mahleinheit 13, der Zuführpumpe 14, dem Mahlprodukteingang 15 und dem Mahlproduktausgang 16, dem Kühlmitteleinlauf 17 und dem Kühlmittelablauf 18 für das Außenkühlungssystem und dem Kühlmitteleinlauf 19 und dem Kühlmittelablauf 20 für das Innenkühlungssystem.
  • Wie im Bild 1 gezeigt, steht auf dem Unterbau 11 ein Lagerständer 12. Durch den Lagerständer 12 verläuft eine Welle 27, die von zwei Rollenlagern 28,29 getragen wird. Am linken Ende der Welle 27 befindet sich ein Mahlelement 42. Auf der rechten Seite der Welle 27 ist eine Riemenscheibe 26 angebracht.
  • Außerdem ist im Unterbau 11 ein Motor 22 installiert, dessen Drehachse 23 mit einer Riemenscheibe 24 versehen ist. An dieser Riemenscheibe 24 und der Riemenscheibe 26 der Welle 27 werden einige Riemen 25 aufgespannt. Die Antriebskraft des Motors 22 wird über die Riemenscheibe 24, die Riemen 25 und die Riemenscheibe 26 auf der Welle 27 übertragen, um die Welle 27 anzutreiben.
  • Im Lagerständer 12 befindet sich ein Kühlmantel 30, der um die Lager 28,29 gelegt ist. Mit Hilfe des durch den Kühlmittelzulauf 31 kommenden Kühlmittels wird die hohe Wärme abgekühlt, die durch das Drehen in den beiden Rollenlagern 28,29 entsteht. Um eine Übertragung der hohen Wärme auf die linke Mahleinheit 13 zu vermeiden, kann das Kühlmittel durch den Kühlmittelablauf 32 am Grund des Mantels 30 abgeführt werden. Will man die Kühlwirkung erhöhen, kann man das Kühlmittel ständig fließen lassen.
  • Auf dem Lagerständer 12 sitzt eine Ölzuführung 40, in die Schmieröl eingefüllt wird, um die Rollenlager 28,29 zu schmieren. An der linken Seite des Lagerständers 12 sitzt eine Abstandshülse 33. Links neben der Abstandshülse 33 befindet sich eine Mahleinheit 13. In der Abstandshülse 33 ist eine Abstandskammer 34 vorgesehen, durch die das Rollenlager 29 von der Mahleinheit 13 getrennt wird. An der linken Seite der Abstandshülse 33 befindet sich ein Satz Öldichtung 36 und Spannring 37, um gegen das rechte Rollenlager 29 abzudichten, damit das Schmieröl nicht in die Abstandskammer 34 eindringt. Links der Abstandskammer 34 ist ebenfalls ein Satz Ölabdichtung 38 und Spannring 39 eingebaut, um den Spalt zwischen dem Deckel 35 und der Welle 27 abzudichten, damit das in die Abstandskammer 34 eingedrungene Schmieröl nicht in die Mahleinheit 13 eindringen kann. Auf diese Weise wird zwischen dem Rollenlager 29 und der Mahleinheit 13 eine doppelte Trennung vollzogen und das Mahlprodukt in der Mahleinheit 13 wird wirksam vor Verunreinigung geschützt. Falls die Öldichtung 36 rechts der Abstandskammer 34 versagt, kann das in die Abstandskammer 34 gelangte Schmieröl ohne Schwierigkeiten durch den Ölablauf 41 am Grund der Abstandskammer 34 herauslaufen. Es verbleibt nicht in der Abstandskammer 34. Deshalb kann das eingedrungene Schmieröl die Höhe der Ölabdichtung 38 nicht erreichen. Die Ölabdichtung 38 hat außerdem noch die gleiche Trennfunktion. Deshalb kann das Schmieröl keinesfalls in die Mahleinheit 13 gelangen. Die Reinheit des Mahlproduktes ist gewährleistet. Die Mahleinheit 13 ist mit einem rechten Deckel 35 versehen, der an der linken Seite der rechten Abstandshülse 33 befestigt ist. Das 1. Mahlelement 42 ist an der linken Seite des rechten Deckels 35 angebracht, der linke Deckel 43 an der linken Seite des 1. Mahlelements 42. Der rechte Deckel 35, das 1. Mahlelement 42 und der linke Deckel 43 bilden zusammen einen einheitlichen Mahlraum (42a). Das 2. Mahlelement 44 ist an der linken Seite der Welle 27 befestigt und in den oben beschriebenen Mahlraum (42a) eingesteckt. Einige 3. Mahlelemente 52 befinden sich im Mahlraum zwischen dem 1. Mahlelement 42 und dem 2. Mahlelement 44.
  • Das 1. Mahlelement 42 hat eine Innenwand des 1. Innenkegelstumpfes 46. Diese Innenkegelwand 46 hat das 1. geometrische Zentrum 47, d.h. die Mittelachse des Innenkegelstumpfes 46, die 1. virtuelle Innenkegelspitze 48 und den 1. Innenkegelwinkel.
  • Das 2. Mahlelement 44 hat eine Außenwand 49 des 2. Außenkegelstumpfes. Diese Außenwand 49 hat das 2. geometrische Zentrum 50, die Mittelachse des Außenkegels, die 2. virtuelle Außenkegelspitze 51 und den 2. Außenkegelwinkel.
  • Das 2. geometrische Zentrum 50 des genannten 2. Mahlelements 44 und das 1. geometrische Zentrum 47 des genannten 1. Mahlelements 42 fallen in etwa zusammen, das heißt, das 1. Mahlelement 42 und das 2. Mahlelement 44 haben das gleiche Zentrum. Die 2. virtuelle Kegelspitze 51 des 2. Mahlelements 44 und die 1. virtuelle Kegelspitze 48 des 1. Mahlements 42 fallen in etwa zusammen.
  • Die 3. Mahlelemente 52 befinden sich im Mahlraum zwischen dem 1. Mahlelement 42 und dem 2. Mahlelement 44. Die 3. virtuellen Außenkegelspitzen 55 der 3. Mahlelemente 52 und die 1. virtuelle Innenkegelspitze 48 des 1. Mahlelements 42 und die 2. virtuelle Außenkegelspitze 51 des 2. Mahlelements 44 fallen in etwa zusammen. Deshalb befindet sich das 2. Mahlelement 44 zwischen den zwei anderen Elementen 42,52 und kommt mit ihnen in Berührung.
  • Oben links von der Mahleinheit 13 befindet sich der Mahlprodukteingang 15, der mit dem Mahlraum verbunden ist. Unten rechts von der Mahleinheit 13 befindet sich der Mahlproduktausgang 16, der ebenfalls mit dem Mahlraum verbunden ist, um das fertig gemahlene Mahlprodukt abzuführen.
  • Dreht sich das 1. Mahlelement 42, das 2. Mahlelement 44 aber nicht, so drehen sich die 3. geometrischen Zentren 54 der 3. Mahlelemente 52 um das 1. geometrische Zentrum 47 und zugleich drehen sich die 3. Mahlelemente 52 auch um deren 3. geometrische Zentren 54.
  • Oder dreht sich das 2. Mahlelement 44, das 1. Mahlelement 42 jedoch nicht, dann drehen sich die 3. Mahlelemente auf die gleiche Weise wie bereits oben beschrieben.
  • Oder bewegen sich die 3. geometrischen Zentren 54 der 3. Mahlelemente 52 nicht, aber die 3. Mahlelemente 52 können sich um ihre 3. geometrischen Zentren 54 frei drehen, dann werden sich das 1. Mahlelement 42 und das 2. Mahlelement 44 um ihre eigenen geometrischen Zentren, das heißt, um das 1. geometrische Zentrum 47 und das 2. geometrische Zentrum 50 drehen.
  • Bei den oben genannten drei Betriebsarten können sich die Bauteile aufgrund gegenseitiger Reibung gegeneinander drehen. Es kann auch ein Zwangsantrieb mit Zahnrädern verwendet werden, um das Gleiten zwischen den drei Mahlelementen zu vermeiden. Stellt man verschiedene passende Zahnradübersetzungen ein, werden die linearen Geschwindigkeiten an den Berührungsstellen der drei Mahlelemente unterschiedlich. Dann kann auch die Gleitreibung zum Mahlen benutzt werden. Ein praktisches Beispiel bezieht sich darauf, daß sich das 2. Mahlelement 44 dreht, das 1. Mahlelement 42 jedoch bewegungslos bleibt. Zur Erläuterung wird hier nicht der Zwangsantrieb mit Zahnrädern, sondern die Rollreibung verwendet.
  • Wie im Bild 1 gezeigt, dreht sich die Welle 27 und mit dieser das 2. Mahlelement 44. Das 1. Mahlelement 42 läuft nicht, deshalb werden die 3. Mahlelemente 52 mit Hilfe der Reibungskraft zwischen dem 2. Mahlelement 44 und den 3. Mahlelementen 52 und durch die Reibungswirkung zwischen dem 2. Mahlelement 44 und dem 1. Mahlelement 42 um das 1. geometrische Zentrum gedreht. Die 3. Mahlelemente 52 drehen sich außerdem selbst auch um die eigenen 3. geometrischen Zentren 54. Wie in Bild 2 gezeigt, wird das in den Mahlraum gelangte Mahlprodukt durch Walzen gebrochen und durch die Reibung von zwei nebeneinanderliegenden 3. Mahlelementen 52 zermahlen. Die Mahlfläche ist groß und die Mahlkraft kann entsprechend der axialen Schubkraft auf das 2. Mahlelement 44 eingestellt werden. Je härter das Mahlprodukt ist, desto mehr kann die Schubkraft erhöht werden Für weichere Mahlprodukte wird die Schubkraft reduziert. Daher ist die Mahlleistung gut.
  • Wie in Bild 1 zu sehen ist, gehören zur Mahldrucksteuerung 56 folgende Teile: Eine Schubplatte 58, die mit einem Gewinde 57 an die Welle 27 angeschraubt ist und durch eine Schraube 59 an der rechten Seite der Riemenscheibe 26 verschraubt ist und eine Schubhülle 60, die die Welle 27 umhüllt. Ihr linkes Ende drückt die rechte Seite der Platte 58. Dazwischen befindet sich ein Lager 61. Eine Stützvorrichtung 62 steht auf dem Unterbau 11. In dieser Stützvorrichtung 62 ist ein Zylinder angebracht, in welchem sich ein Kolben 64 und eine Feder 63 befinden. Der Kolben ist an der Schubhülle 60 befestigt. Eine hydraulische Leitung 66 führt das Hydrauliköl von der hydraulischen Steuerung 67 im Unterbau 11 in den Zylinder 63, um den Kolben 64 anzutreiben, damit die Schubhülle 60 auf die Riemenscheibe 2 Druck ausüben kann. Dann wird die Welle 27 von der Schubplatte 58 durch die Schraube 57 gedrückt und das 2. Mahlelement 44 am linken Ende der Welle 27 wird nach links gedrückt. Die Stärke des Drucks hängt vom Druck im Zylinder 63 an der rechten Seite ab. Wird kein Druck mehr ausgeübt, so wird die Schubwirkung von der Gegenfeder 65 aufgehoben.
  • Zwischen der rechten Seite der Schubhülle 60 und der rechten Seite der Welle 27 sitzt ein Lager 68, das mit einem Deckel 69 abgedichtet wird. Um das 2. Mahlelement 44 abkühlen zu können, wird es hohl ausgebildet. Die gesamte Welle 27 wird hohl ausgebildet. Das Kühlmittel kann vom Kühlmitteleinlauf 19 durch die Innenöffnung 70 der Welle 27 bis zur Innenöffnung 71 des 2. Mahlelements 44 gelangen, dann aus dem Kühlmittelablauf 20 herausfließen. Es läuft dann ununterbrochen im Kreis. Die beim Mahlen entstehende Wärme wird somit abgeleitet.
  • Das 1. Mahlelement 42 ist von außen mit einem spiralförmigen Kühlkanal 72 versehen. Das Kühlmittel kann durch den Kühlmitteleinlauf 17 in den Kühlkanal 72 hineinlaufen und aus dem Kühlmittelablauf 18 herauslaufen. Es handelt sich dabei wieder um einen Kreislauf. Die beim Mahlen entstehende Wärme wird somit abgeleitet. Durch die doppelte Abkühlung, von außen und von innen, wird die Temperaturerhöhung wirksam bekämpft und die Erhaltung der Eigenschaften des Mahlprodukts gesichert.

Claims (23)

  1. Mahlvorrichtung zum Feinvermahlen fließfähigen Materials, insbesondere zum Herstellen von Farbpigmentdispersion, mit einem liegenden Gehäuse, dem einerends das Material mittels einer Fördereinrichtung zugeführt und andernends entnommen wird, mit einer im Gehäuse konzentrisch angeordneten, umlaufend angetriebenen Welle (27) und mit mindestens einer in dem zwischen Gehäuse und Welle (27) ausgebildeten Ringkanal vorgesehenen, von der Welle (27) angetriebenen und mit der Gehäuseinnenwand bzw. der Welle (27) zusammenwirkenden Mahlwalze und bei der ein mit den Walzen korrespondierender Wellenteil konisch ausgebildet ist, die Welle (27) gegenüber dem Gehäuse axial verschiebbar ist und der für die Verschiebung erforderliche Schub über einen Wellenteil (27a) ausgeübt wird, der axial in den konisch ausgebildeten, mit den Walzen korrespondierenden Wellenteil (44) einmündet und die Walzen (52) mindestens bereichsweise auf einer konischen Oberfläche des Wellenteils (44) abrollend angeordnet sind und der konische Wellenteil (44) relativ zu den Walzen (52) verschieblich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (52) konisch ausgebildet sind, der Mahlraum (42a) eine konische Ausbildung aufweist und der konische Wellenteil (44) sowie das Gehäuse im Bereich seiner das konische Wellenteil (44) umschließenden Ausdehnung Kühlkanäle zur Leitung eines die Mahlwärme abführenden Kühlmediums aufweisen.
  2. Mahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenteil (27a) einen kreisförmigen Querschnitt hat.
  3. Mahlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenteil (27a) sich durch einen Lagerständer (12) in den Mahlraum (42a) erstreckt.
  4. Mahlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schubplatte (58) an den Wellenteil (27a) angeschraubt ist.
  5. Mahlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubplatte (58) mit einem Gewinde (57) an den Wellenteil (27a) angeschraubt ist.
  6. Mahlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubplatte (58) an der der Mahleinheit (13) abgewandten Seite der Riemenscheibe (26) verschraubt ist.
  7. Mahlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Schubhülle (60) Druck auf die Schubplatte (58) und damit auch auf die Riemenscheibe (26) ausgeübt werden kann.
  8. Mahlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubhülle (60) hohlzylinderförmig ausgebildet ist und die Welle (27) umhüllt.
  9. Mahlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das der Schubplatte (58) gegenüberliegende Ende der Schubhülle (60) krempenförmig ausgebildet ist, wobei die Krempe (60a) im etwa rechten Winkel vom Hohlzylinder abgeht.
  10. Mahlvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Krempe (60a) und Schubplatte (58) ein Lager (61) befindet.
  11. Mahlvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schubhülle (60) ein Kolben (64) befestigt ist.
  12. Mahlvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Schubhülle (60) auf die Schubplatte (58) einwirkende Druck hydraulisch gesteuert wird.
  13. Mahlvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (27) hohl ausgebildet ist.
  14. Mahlvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlmittel durch den Hohlraum in die Welle (27) fließt.
  15. Mahlvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (27) von zwei Rollenlagern (28,29) getragen wird.
  16. Mahlvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenlager (28,29) mit Hilfe einer Ölzuführung (40) geschmiert werden, die auf dem Lagerständer (12) sitzt.
  17. Mahlvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Mahleinheit (13) zugewandten Seite des Lagerständers (12) eine Abstandshülse (33) sitzt, an die sich die Mahleinheit (13) anschließt.
  18. Mahlvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abstandshülle (33) eine Abstandskammer (34) vorgesehen ist, die zwischen dem Rollenlager (29) und der Mahleinheit (13) liegt.
  19. Mahlvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abstandskammer (34) und dem Rollenlager (29) Öldichtung (36) und Spannring (37) vorgesehen sind.
  20. Mahlvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abstandskammer (34), dem Deckel (35) und der Welle (27) eine Ölabdichtung (38) und ein Spannring (39) vorgesehen sind.
  21. Mahlvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Unterbau (11) ein Motor (22) installiert ist, dessen Drehachse (23) mit einer Riemenscheibe (24) versehen ist, und an dieser Riemenscheibe (24) und der Riemenscheibe (26) einige Riemen (25) aufgespannt sind.
  22. Mahlvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel des Mahlraumes (42a) an seiner Außenfläche von einem spiralförmigen Kühlkanal (72) umgeben ist.
  23. Mahlvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (72) mit einem Kühlmitteleinlauf (17) und einem Kühlmittelablauf (18) versehen ist.
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