EP1945363B1 - Kugelmühle mit zweipunktlagerung - Google Patents

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EP1945363B1
EP1945363B1 EP06806053.2A EP06806053A EP1945363B1 EP 1945363 B1 EP1945363 B1 EP 1945363B1 EP 06806053 A EP06806053 A EP 06806053A EP 1945363 B1 EP1945363 B1 EP 1945363B1
Authority
EP
European Patent Office
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ball mill
grinding
bearing
mill according
support means
Prior art date
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Application number
EP06806053.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1945363A2 (de
Inventor
Markus Bund
Wolfgang Mutter
Gerhard BÄR
Egbert Huwer
Hermann Michel
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.)
Fritsch GmbH
Original Assignee
Fritsch GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from DE200620007800 external-priority patent/DE202006007800U1/de
Application filed by Fritsch GmbH filed Critical Fritsch GmbH
Publication of EP1945363A2 publication Critical patent/EP1945363A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1945363B1 publication Critical patent/EP1945363B1/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
    • 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
    • B02C17/04—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 with unperforated container
    • B02C17/08—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 with unperforated container with containers performing a planetary movement
    • 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
    • B02C17/18—Details
    • B02C17/181—Bearings specially adapted for tumbling mills
    • 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
    • B02C17/18—Details
    • B02C17/1815—Cooling or heating devices
    • 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
    • B02C17/18—Details
    • B02C17/182—Lids

Definitions

  • the invention relates to a ball mill, in particular a planetary or centrifugal ball mill on a laboratory scale.
  • grinding bowls are arranged eccentrically to a drive axis and move on a circular path.
  • the rotation of a grinding bowl around its own axis is prevented in centrifugal ball mills.
  • a built-sprocket, a gear ratio, a toothed belt, a rod guide, a Schmidt coupling or similar device can be used, which prevent the absolute rotation of the grinding bowl.
  • planetary ball mills are based on producing a combined orbital and rotary motion for grinding bowls.
  • a centrifugal force directed radially outwards is exerted on the grinding stock.
  • the drive of the grinding bowl in a planetary ball mill causes an absolute rotational movement of the grinding bowl about its own axis, the planetary axis, so that in a planetary ball mill compared to a centrifugal ball mill a significantly larger, further centrifugal component is generated. This is the centrifugal component superimposed, which is generated by the circulation of the grinding bowl to the center axis ..
  • the Coriolis force is effective.
  • the grinding action in a ball mill depends on various parameters, including the impact of the impact of the grinding balls on the material to be ground on the Mahlbecherinnenwand. Further influencing variables are the entire contact surface between the grinding stock and grinding balls or grinding bowl inner wall, the relative movement between the particles to be comminuted and the grinding balls or Mahlbecherinnenwand and the pressure that can be achieved between the mutually contacting surfaces of the ground material and the grinding balls or Mahlbecherinnenwand, as well as the frequency of the stresses of the ground material by contacts with the grinding balls, for example by impact of the balls on the material to be ground.
  • the grinding bowls are not self-rotated, a viewer, who assumes the position of the center axis, sees during one revolution of the grinding bowl carrying carrier device about the center axis once the outer jacket of the grinding bowl, while the grinding bowl with the carrier device surrounds the center axis.
  • the grinding bowls are not self-rotated, a viewer outside the mill will not perceive any rotation of the grinding bowls. Seen in the laboratory system, that is viewed from outside the mill, the grinding bowl always applies the same area of its outer shell to an observer, while it circles around the center axis with the carrier device.
  • planetary ball mills such as those according to the utility model DE 1 836 885 the applicant known.
  • a planetary ball mill which comprises planet carrier, on which grinding jars are fastened with a tensioning device.
  • the planetary carriers are mounted on the fly in a sun disk, which can be driven about a center axis.
  • the flying bearing leads at high speeds and thus high centrifugal forces to an enormous bending stress of the shaft of the planet carrier.
  • Planetary ball mills in which bearings of the grinding vessels in a bearing insert housing rotatably in a cover plate monitors and which are rotatable this bearing, show the documents JP-A-2002172342 and JP-A-2002172343 ,
  • the trajectories for the grinding balls characteristic of a planetary ball mill as described above are according to GB 730 494 but not generated.
  • the GB 730 494 described mill includes a grinding bowl, which is held in a cage by means of wedges.
  • the wedges are clamped by a spider with the help of screws between the wedge-shaped on his outer wall corresponding grinding bowl and the cage.
  • a lid for closing the Mahlbechers is clamped on the Mahlbecher with another screw.
  • the cage is mounted in a cylinder which is driven about a fixed axis, the center axis.
  • an attachment is mounted on the cylinder.
  • the attachment accommodates a roller bearing which engages around the cage projecting upwards beyond the cylinder in the region in which the spider and the actuating screws for fastening the wedges and the cover for the grinding bowl are arranged.
  • a disadvantage of the known ball mill on the one hand is that due to the small distance of the rotation axis of the grinding vessel to the axis of rotation of the cylinder of the centrifugal force by the rotation about the axis of rotation of the grinding vessel in a comparison at constant speeds only a small additional component by the centrifugal force due to the rotation is superposed on the axis of rotation of the cylinder.
  • By the arrangement according to GB 730 494 should be achieved in accordance with even a squeezing of the ground material in rolling on the Mahlbecherinnenwand grinding balls.
  • the storage of the cage in the integrally formed cylinder requires a separate structure on the cylinder to accommodate the roller bearing.
  • the production is complicated, since in particular the axial alignment of several items, namely the separate structure for receiving the roller bearing, the cage and the lower journal of the axle extension on the cage must be ensured.
  • the spider and the screws increased space requirements to secure the grinding vessel in the cage.
  • Another disadvantage is that the spider and projects out of the cross arm part of the screws over the cage, which brings with the rotation of the mill a risk of injury to the operator with it.
  • the invention provides a ball mill, in particular a planetary or centrifugal ball mill on a laboratory scale with a housing, a support device, the is rotatably mounted on the housing about a center axis, at least one receiving device for at least one grinding vessel which is rotatably supported about a receiving axis to the carrier device and is carried by the center axis, a drive for the carrier device, a drive for the receiving device at least one with grinding balls refillable grinding vessel comprising a grinding bowl and a lid for releasably closing the grinding bowl, wherein the grinding bowl is held in the receiving device when inserted into the receiving device, and at least a first and at least a second bearing means for rotatably supporting the at least one receiving device in the support device, wherein the bearing means are arranged at an axial distance from each other, so that the center of gravity of the grinding vessel is located between the bearing devices and the carrier device has a cover plate, in which the one of the storage facilities is sunk.
  • grinding balls it is within the scope of the invention to use arbitrarily shaped grinding media.
  • grinding balls in addition to the grinding balls mentioned above, in particular also barrel-shaped grinding media or grinding media with a polygonal profile come into consideration.
  • grinding balls is used in the following.
  • the holder of the grinding vessel in the receiving device is advantageously independent of closing the grinding bowl with the lid.
  • the grinding vessel is fastened in the receiving device via holding means, which between the Recording device and the grinding vessel, in particular between the receiving device and the grinding cup act.
  • the attachment of the grinding vessel in the receiving device is therefore, so to speak, "on the cup", so that external clamping devices are superfluous.
  • the load can be advantageously kept low by tilting moments relative to the receiving axis.
  • the bending stress relative to the planetary axis is significantly reduced compared to a flying bearing.
  • the storage takes place at least below the receiving device on journals, which adjoin the region of the receiving device, in which the grinding jar is used.
  • the invention allows the storage of the receiving device such that only the area of the receiving device is between the two camps, which receives the grinding vessel. Due to the uniformly large dimensions there are significantly reduced mechanical loads on transitions from large to much smaller diameter as at the transition from a Mahlbecherability to a journal of the receiving device.
  • the carrier device has a separate cover
  • the corresponding production of the cover is such that the bearing device can be sunk in the cover, in a simple manner possible, without any handling restrictions by other components of the support device would have to be accepted.
  • the invention relates in particular to mills on a laboratory scale. This means that the outer dimensions of the support device for the diameter in the range between 10 cm and 2 m and for the height in the range between 4 cm and 1 m move. Volumes for the grinding bowls can be in the range between 5 ml and 2 l, in particular between 12 ml and 1 l, in particular up to 500 ml.
  • the mill according to the invention may comprise at least two receiving devices.
  • the invention also relates to a mill with a receiving device and a counterweight, as described for example in the patent DE 197 12 905 C2 the applicant is described.
  • the mill can have a plurality of receiving devices, in particular arranged at the same angular distance between the individual receiving devices.
  • the receiving devices can be arranged with each other in an even number of receiving devices, for example, diametrically opposite in the carrier device.
  • Three receiving devices can be arranged, for example offset by 120 ° to each other.
  • the ball mill can at least a third and at least a fourth bearing means for rotatably supporting the carrier device on the housing, wherein the third and the fourth bearing means are arranged at an axial distance from each other, so that the center of gravity of the support device is in an axial position between the storage facilities.
  • between the storage facilities is to be understood to mean that the storage facilities have coordinates with respect to the center axis and also the center of gravity has a coordinate with respect to the center axis, wherein the coordinate of the center of gravity with respect to the center axis between the coordinates for the Bearing device is in relation to the center axis.
  • the receiving device is mounted via a two-point bearing in the support device, wherein the focus of the grinding vessel between the two camps and also the support device itself is mounted with a two-point storage, so that their focus lies between the two camps, the mechanical stress , Especially by occurring tilting moments in the region of the center axis and the receiving axes, advantageously low.
  • one of the bearing means for rotatably supporting the carrier device may be disposed on the housing in a position in the region of one of the bearing means of rotatable bearings of the receiving device in the carrier device and the other of the bearing means for rotatably supporting the carrier device on the housing in a position in Be arranged portion of the other bearing means for rotatably supporting the receiving device in the carrier device.
  • the bearings for the receiving device and the bearings for the support device are thus so mounted in relation to their coordinates in relation to the center axis substantially at matching positions. This means that the power is absorbed by the upper and lower bearings in each case essentially in one plane.
  • the bearings for the receiving device and the bearing for the support device are therefore arranged in a plane or one above the other, in particular directly above one another. This allows a very stable and compact design.
  • the storage for the receiving device and the storage for the carrier device can each comprise two bearings.
  • the upper bearing of the receiving device and the upper bearing of the support device are preferably arranged substantially in the same axial position "up" in the support device.
  • the lower bearing of the receiving device and the lower bearing of the support device are preferably arranged substantially in the same axial position "down" in the support device.
  • the distance D12 in the direction of the center axis between the first and second bearing means for rotatably supporting the receiving device in the carrier device substantially coincide with the distance D34 between the third and fourth bearing means for rotatably supporting the carrier device on the housing.
  • the axial distance D12 between the first and second bearing means for rotatably supporting the receiving device in the carrier device can in Range of 0.04 m to 0.5 m, in particular between 0.07 m and 0.3 m. Also, the axial distance between the third and fourth bearing means for rotatably supporting the carrier device on the housing may be in the range of 0.04 m to 0.5 m, in particular between 0.07 m and 0.3 m.
  • the invention further provides that the center axis preferably extends vertically.
  • the receiving axes are preferably arranged vertically.
  • the upper bearing means for rotatably supporting the receiving device in the carrier device may be arranged such that its upper limit is in a position in the region of the upper edge of the grinding vessel.
  • the upper bearing device for rotatably supporting the receiving device in the carrier device is sunk in the cover plate of the carrier device and protrudes no further than the upper edge of the grinding vessel out of the carrier device, the overall height of the overall construction with respect to the upper limit is reduced to a minimum.
  • the receiving device is preferably arranged in the carrier device, which is closed at the top by the cover, to be substantially sunk.
  • the grinding jar is positioned over the receiving device in the carrier device. That is, the grinding vessel is preferably arranged in the carrier device substantially sunk.
  • the total height H of the carrier device with inserted grinding vessel can advantageously be defined substantially by the distance D12 between the first and second bearing means for rotatably supporting the receiving device in the carrier device.
  • the height H of the carrier device measured from the lower boundary plane of the bottom plate to the upper boundary plane of the cover plate, may in particular assume values in the range from 0.04 m to 0.5 m.
  • the carrier device has an upper boundary plane for rotating parts of the ball mill, said upper boundary plane is substantially defined by the cover of the support device together with the upper boundary of the grinding vessel.
  • boundary plane is understood to mean a spatial area whose extent in a direction orthogonal to the center axis is substantially greater than its extent in a direction parallel to the center axis.
  • the support device with the receiving device sunk therein and the grinding vessel also recessed in the carrier device is designed pot-shaped according to the invention.
  • the invention thus provides a ball mill, in which the grinding jars can be arranged in a carrier device such that as a whole a flat, virtually disc-shaped body rotates about the center axis.
  • a load, in particular relative to the center axis by imbalances is thus almost impossible.
  • the load due to dynamic imbalance is particularly critical.
  • the storage according to the invention therefore brings particular advantages in particular for planetary ball mills.
  • the grinding vessel according to the invention comprises fastening means for releasably securing the lid to the grinding bowl.
  • the receiving device may comprise fastening means, in particular latching means for releasably securing the grinding vessel in the receiving device.
  • the fastening means of the receiving device and the fastening means of the grinding vessel can protrude beyond the upper boundary plane in the ball mill according to the invention. This achieves easy handling of the detachably mounted components of the mill. By gripping the fastening means of the grinding vessel projecting beyond the upper boundary plane, in particular the grinding vessel can be conveniently removed from the receiving device and inserted into it.
  • the first and the second bearing device for rotatably supporting the receiving device in the carrier device may comprise coaxial bearings.
  • at least one of the bearing devices can comprise a plurality of bearings.
  • the upper bearing device may comprise a plurality of bearings, in a particularly preferred embodiment at least two bearings arranged on the circumference of the receiving device as viewed from the center axis.
  • the receiving device is not spanned along its entire circumference of a bearing, but the bearing size can be advantageously reduced in that several bearings such are arranged so that they each have a common tangent to the outer periphery of the receiving device.
  • the relevant term of the "roller block" For a corresponding arrangement with two bearings on the circumference of the receiving device exists on the relevant field of ball mills the relevant term of the "roller block".
  • the individual bearings are preferably designed as ball bearings.
  • the carrier device of the ball mill according to the invention may further comprise a bottom plate.
  • the bottom plate may be formed as a drive pulley for driving the carrier device.
  • the cover may be formed as a drive pulley for driving the support device.
  • the drive can be designed in particular via a belt drive, for example via a drive of the drive pulley via a V-belt, which is set in motion by a motor and kept in motion.
  • the invention provides that the drive of the carrier device can be coupled to the drive of the receiving device.
  • a Unter% translation of a pinion, which is in communication with the carrier device, on a pinion, which is in communication with the receiving device, via a toothed belt drives the receiving device.
  • the lower or gear ratio can be specified, so that in.
  • the receiving device may comprise an extension which is arranged in an opening of the bottom disk, when the receiving device is arranged in the bottom disk.
  • the extension of the receiving device protrudes through the bottom plate.
  • the receiving device may be stored with the first bearing means in the carrier device.
  • the bottom plate and / or the cover plate of the carrier device is designed as a flywheel in order to be able to compensate for possible fluctuations in the kinetic energy of the rotation of the receiving device and / or the circulation of the carrier device via its inertia.
  • one of the bearing devices for rotatably supporting the receiving device in the carrier device and one of the bearing devices for rotatably supporting the carrier device may be arranged on the housing in the region of the bottom plate.
  • the said storage facilities can be recessed in the bottom plate. Except that the bottom plate essentially assumes the function of the lower end of the support device, it thus serves as a support for said storage facilities, so that advantageously additional components that would allow the attachment of the corresponding storage facilities, can be dispensed with.
  • one of the bearing means for rotatably supporting the receiving device in the carrier device and one of Storage facilities for rotatably supporting the carrier device are arranged on the housing in the region of the cover.
  • the said storage facilities can be arranged countersunk in the cover.
  • the bottom disk and the upper cover disk may comprise openings which correspond to one another and are positioned such that at least one bearing device can be arranged in an opening of the cover disk and at least one bearing device in a corresponding opening of the bottom disk.
  • the bottom plate is rigidly connected to the cover plate.
  • the support device may also have a jacket element, in particular an annular jacket element.
  • the jacket element can rigidly connect the bottom plate to the upper cover plate.
  • the sheath element may comprise at least one plastic, so that its contribution to the total weight can be kept vorörhafterhaft overall low.
  • a plastic jacket can be manufactured in particular inexpensively by deep drawing.
  • the ball mill according to the invention can be operated with a drive power of 0.2 kW to 20 kW.
  • the rotational speed for the rotation of the carrier about the center axis may be as high as 3000 l / min at input speeds ranging from 50 l / min to 100 l / min. Values of up to 6000 l / min. Relative to the carrier device can be selected for the rotational speed of the receiving device during its rotation about the receiving axis.
  • a cooling device for active cooling of the grinding vessels said Each grinding station is supplied separately with a cooling medium.
  • the cooling device first guides the cooling medium onto the rotating support device and from there separately to each of the grinding stations.
  • the grinding stations comprise cooling channels which extend at least partially in the receiving device and through which the cooling medium is passed in order to purposefully cool the grinding bowl during the rotation of the carrier device.
  • this can dissipate the heat produced, inter alia, by the grinding process in the grinding vessel.
  • the grinding vessel has a temperature sensor which transmits temperature data to the control device of the ball mill, wherein the cooling can even be regulated by means of these temperature data.
  • Cooling prevents the jar from overheating, offering advantages in terms of durability and user safety.
  • the ball mill can be operated at higher speeds due to the improved heat dissipation.
  • the cooling channels preferably run at least partially within the bottom and / or the annular wall of the receiving cup. Furthermore, there are gaps between the grinding bowl and the receiving cup and the cooling channels within the bottom or the annular wall of the Receiving cup open into these spaces open, so that the cooling medium is passed through the intermediate spaces directly on the outer surface of the grinding bowl, in particular along its annular wall. In other words, the gaps form part of the cooling channels. This ensures effective cooling of the grinding bowl.
  • first bores are provided in the bottom of the receiving cup, which open into the intermediate space between the Mahlbecher convinced and the bottom of the receiving cup.
  • the space between the grinding bowl and the receiving cup is divided at least into a lower first and an upper second gap, wherein the lower gap is disposed below the Mahlbecher convinced and the upper space around the annular wall of the Mahlbechers.
  • the upper intermediate space comprises a first non-circumferential, in particular butterfly-like milled lower portion and a second circumferential upper ring portion. At the support points of the lower portion locking means for locking the grinding bowl are arranged in the receiving cup.
  • the grinding bowl is taken in the upper region slightly below the lid in a hardened ring mount in the receiving cup radially fit. Therefore, bores in the annular wall of the receiving cup extend outside the annular socket to guide the cooling medium therearound. The cooling medium finally flows upwards out of these bores into the atmosphere, ie altogether from bottom to top, at least partially along the grinding bowl outer wall.
  • the feeding of the cooling medium into the grinding station is preferably accomplished as follows.
  • the center axis is hollow-drilled and has one or more transverse bores approximately at the level of the cup bottom in order to guide the cooling medium through the hollow axis to the carrier device.
  • a distributor plate Arranged around the center axis, attached to the carrier device, is a distributor plate which for each grinding station has a radially extending connecting channel which connects an annular space about the center axis with the cooling channels of the respective grinding stations.
  • the cooling medium is preferably introduced centrally from below into the fixed center axis, flows from there through the transverse bores in the annular space, further through the radial connecting channels in the annular first space below the Mahlbecher convinced, from there upwards along the Mahlbecher through the butterfly-like lower portion of the second space, then in the peripheral portion, from there into the bores for bypassing the ring socket and from the upper opening in the Mahlbecherdeckels in the atmosphere.
  • a cooling medium therefore preferably a compressed gas is used, most easily compressed air.
  • it may be useful to mix liquid nitrogen or liquid air into the compressed air or to use liquid nitrogen or liquid air. Since they evaporate immediately at room temperature is still spoken of a gaseous cooling medium.
  • FIG. 1 In the representation of the ball mill according to the invention in FIG. 1 is an eruption of a housing 8 to see on which the support device 1 is rotatably mounted about a center axis 15.
  • the ball mill further has a drive 17 for the carrier device.
  • a motor drives a V-belt, which meshes with the bottom disk 6 of the carrier device 1.
  • the ball mill has a drive 27 for receiving devices 2, via which the receiving devices can be set in rotation around the receiving axes 25.
  • a toothed belt via appropriately sized pinion transmits the rotation of the carrier device to the Receiving devices 2, wherein an over- or reduction can take place.
  • in the context of the invention in principle also the possibility of reversing the direction of rotation.
  • the carrier device 1 further comprises a cover plate 4 and a jacket element 7.
  • the cover plate is a solid plate which has a thickness of about 3 cm and is made of metal.
  • the heavy round cover fulfills next to the upper end of the support device and the function of a flywheel, which absorbs deviations of each given at a time value for the torque of the average torque, which is determined by integrating the total torque over a circuit, so that the Nonuniformity of the rotational movement remains as low as possible.
  • the upper boundary plane 10 for rotating parts of the ball mill is essentially defined by the cover 4 together with the upper boundary of the grinding vessel 5.
  • the housing 8, the mantle element 7 and the motor with the drive for the V-belt are not shown.
  • the upper boundary plane 10 for rotating parts of the ball mill which is essentially defined by the cover 4 together with the upper boundary of the grinding vessel 5.
  • the otherwise massive cover 4 has openings 45, are sunk by the receiving devices 2 in the interior of the support device 1 inside.
  • the grinding vessel 5 is also sunk through the opening 45 in the cover 4 into the interior of the support device 1, wherein the grinding vessel 5 is inserted into the receiving device 2.
  • a receiving device 2 is mounted with a first bearing device 31 and a second bearing device 32. rotatably about a receiving axis 25 in the carrier device 1.
  • the upper bearing device 32 is sunk in the massive cover 4.
  • the first, lower bearing device 31 is arranged in the bottom disk 6.
  • the second, upper bearing device 32 is arranged in an opening 45 in the cover 4.
  • the cover 4 has for this purpose a thickness which is greater than the height of the bearing means 32.
  • the second, upper bearing means 32 is therefore embedded in the cover 4.
  • the bottom disk 6 Coaxially with the opening 45, the bottom disk 6 has an opening 65, in which the first, lower bearing device 31 is arranged.
  • the bottom disk 6 has for this purpose a thickness which is greater than the height of the bearing means 31.
  • the first, lower bearing means 31 is therefore embedded in the bottom disk 6.
  • the vertical distance between the first bearing means 31 and the second bearing means 32 is indicated by D12.
  • the receiving device 2 is formed in one piece and comprises an upper, a space for receiving the grinding vessel 5 forming region and a lower, an axis extension about the receiving axis forming region.
  • the upper, a space for receiving the grinding vessel 5 forming area is cup-shaped and has an inner contour which is adapted to the outer shape of the grinding vessel 5.
  • This upper, a space for receiving the grinding vessel 5 forming area has a bottom and a at the bottom subsequent annular side wall. The side wall is substantially completely closed. As a result, a substantially full-surface contact of the lateral surface 55 of the grinding vessel 5 with the inner wall of the receiving device 2 is made possible.
  • the axle extension of the receiving device 2 is hollow in the illustrated embodiment.
  • the axle extension can do this, as in FIG. 2 shown to have a through hole.
  • the invention is also to be realized with an axle extension, which includes a blind hole.
  • An ejector pin 28 for the grinding vessel 5 is held in the hollow axle extension of the receiving device 2.
  • the axle extension of the receiving device can be made massive.
  • the ejector pin 28 is biased upon insertion of the grinding vessel 5 by means of a spring, not shown.
  • the ejector pin 28 has an inwardly to the receiving axis 25 in the direction of the projecting shoulder, which defines an upper seat for the spring.
  • a lower seat for the spring is formed by the lower closure disc, which is connected to the hollow axle extension of the receiving device 2.
  • the grinding vessel 5 in the receiving device 2 of the ejector pin 28 When inserting the grinding vessel 5 in the receiving device 2 of the ejector pin 28 is pressed through the bottom of the grinding vessel 5 down, into the hollow axle extension of the receiving device 2. In this position, the grinding vessel 5 is secured in the receiving device 2 by latching. The spring is compressed. If the attachment of the grinding vessel 5 in the Detached receiving device 2, the spring relaxes and pushes the ejector pin 28 upwards so that it moves the grinding vessel 5 with upward.
  • the carrier device itself is rotatably mounted about the center axis 15 via a third bearing device 33 and a fourth bearing device 34.
  • the third bearing device 33 is arranged in the bottom disk 6.
  • the thickness of the bottom disk 6 is greater than the height of the bearing device 33.
  • the third bearing device 33 is therefore embedded in the bottom plate 6 together with the first bearing device 31.
  • the fourth bearing device 34 is arranged via a retaining flange in the region of the cover disk 4.
  • the fourth bearing means 34 may also be arranged in the cover 4, without a retaining flange is provided.
  • the mill according to the invention can therefore also be designed such that the fourth bearing means 34 is embedded together with the second bearing means 32 in the cover plate 4.
  • the vertical distance between the third bearing means and the fourth bearing means 33 and 34 is indicated by D34.
  • the distance D34 substantially coincides with the distance D12 between the first bearing device 31 and the second bearing device 32.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the area around the receiving device 2 according to an arrangement according to another embodiment.
  • the receiving device 2 is arranged rotationally symmetrical to the receiving axis 25.
  • the receiving device 2 is mounted in a first storage device 31.
  • the storage device 31 comprises a coaxial with the receiving device 2 arranged around the receiving axis 25 bearing.
  • the second bearing device 32 comprises two bearings 325 and 322, which support the receiving device 2 at its periphery.
  • the bearings 322 and 325 are ball bearings with a significantly smaller diameter than the receiving device 2.
  • the bearings 322 and 325 and the receiving device 2 are not arranged coaxially with one another. However, each of the bearings 322 and 325 has a common tangent to the receiving device 2.
  • the two bearings 322 and 325 are arranged on the side facing away from the center axis 15 side of the receiving device 2 in order to accommodate the higher because of the centrifugal forces there can.
  • FIG. 3 schematically shown embodiment of the invention is not limited to the use of two bearings, but it can also be arranged less or more bearings on the circumference of the receiving device.
  • the recessed arrangement of the grinding vessel in the receiving device which is made possible by the bearing arrangement according to the invention, creates by the compact design the conditions for operating the ball mill with very high speeds.
  • increased demands on the strength of the grinding vessel and receiving device are connected.
  • FIG. 4 is a schematic representation of such a recording device shown with socket, wherein in FIG. 4A the cradle alone and in FIG. 4B the receiving device is shown with inserted grinding vessel.
  • the receiving device 2 is held between the upper bearing 32 and the lower bearing 31. It has as a version for the grinding vessel in the embodiment shown, a ring member 26 which is attached to the inner side wall of the receiving device 2. Furthermore, the receiving device 2 comprises a bottom element 261 as a further component acting as a socket. The bottom element 261 simultaneously acts as a centering device for the central positioning of the grinding vessel in the ring element 26.
  • FIG. 4B is the in FIG. 4A shown receiving device 2 shown with inserted grinding vessel 5.
  • the side wall 55 of the grinding vessel 5 abuts the holder 26, so that the grinding vessel 5 is held radially substantially by the socket 26 in the receiving device 2.
  • the grinding vessel 5 also on holding means. These are designed as a ring element 561, which surround the bottom element 261 of the receiving device 2.
  • the holding means 26 and 261 are preferably hardened.
  • the ring element 26 and / or the bottom element 261 is hard-coated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kugelmühle, insbesondere eine Planeten- oder Fliehkraftkugelmühle im Labormaßstab.
  • Bei Fliehkraftkugelmühlen sind Mahlbecher exzentrisch zu einer Antriebsachse angeordnet und bewegen sich auf einer Kreisbahn. Die Drehung eines Mahlbechers um seine eigene Achse wird bei Fliehkraftkugelmühlen verhindert. Dazu kann beispielsweise ein eingebautes Kettenrad, eine Zahnradübersetzung, ein Zahnriemen, eine Stangenführung, eine Schmidt-Kupplung oder eine ähnliche Vorrichtung eingesetzt werden, welche die absolute Drehung des Mahlbechers verhindern.
  • Im Gegensatz dazu basieren Planetenkugelmühlen darauf, eine kombinierte Umlauf- und Drehbewegung für Mahlbecher zu erzeugen. Durch den Umlauf der Mahlbecher wird eine radial nach außen gerichtete Fliehkraft auf das Mahlgut ausgeübt. Anders als bei einer Fliehkraftkugelmühle verursacht der Antrieb der Mahlbecher in einer Planetenkugelmühle eine absolute Rotationsbewegung der Mahlbecher um ihre eigene Achse, die Planetenachse, so daß in einer Planetenkugelmühle im Vergleich zu einer Fliehkraftkugelmühle eine deutlich größere, weitere Fliehkraftkomponente erzeugt wird. Diese ist der Fliehkraftkomponente überlagert, welche durch den Umlauf der Mahlbecher um die Zentrumsachse erzeugt wird.. Schließlich ist auch noch die Corioliskraft wirksam. Diese drei Kräfte ergeben bei der Planetenkugelmühle ein resultierendes Kraftfeld, dem die Mahlkugeln und das Mahlgut ausgesetzt sind.
  • Bei bestimmten Abmessungen der umlaufenden Teile und bestimmten Drehgeschwindigkeiten werden in einer Planetenkugelmühle Flugbahnen für die Mahlkugeln erzeugt. Die Mahlkugeln bewegen sich dann quer durch den Mahlbecher hindurch, bis sie auf die Innenwand des Mahlbechers auftreffen. Danach werden die Mahlkugeln am Innenumfang des Mahlbechers mitgenommen, bis die resultierende Kraft erneut dafür sorgt, dass die oben beschriebene Querbewegung stattfindet und Mahlkugeln eine Flugbewegung durch den Mahlbecher ausführen. Dies , wird auch als "Wurfregime" bezeichnet.
  • Die Mahlwirkung in einer Kugelmühle hängt von verschiedenen Parametern ab, unter anderem von der Wucht des Aufpralls der Mahlkugeln auf das Mahlgut an der Mahlbecherinnenwand. Weitere Einflussgrößen sind die gesamte Kontaktfläche zwischen Mahlgut und Mahlkugeln beziehungsweise Mahlbecherinnenwand, die Relativbewegung zwischen den zu zerkleinernden Partikeln und den Mahlkugeln beziehungsweise der Mahlbecherinnenwand und der Druck, der zwischen den miteinander in Kontakt stehenden Oberflächen des Mahlgutes und der Mahlkugeln beziehungsweise der Mahlbecherinnenwand erreicht werden kann, sowie die Häufigkeit der Beanspruchungen des Mahlgutes durch Kontakte mit den Mahlkugeln, beispielsweise durch Aufprall der Kugeln auf das Mahlgut.
  • Wenn die Mahlbecher nicht selbst in Eigendrehung versetzt werden, sieht ein Betrachter, welcher die Position der Zentrumsachse einnimmt, während eines Umlaufes der die Mahlbecher tragenden Trägervorrichtung um die Zentrumsachse den Außenmantel des Mahlbechers einmal umlaufen, während der Mahlbecher mit der Trägervorrichtung die Zentrumsachse umrundet.
  • Werden die Mahlbecher nicht selbst in Eigendrehung versetzt, nimmt ein Betrachter außerhalb der Mühle keine Drehung der Mahlbecher wahr. Im Laborsystem gesehen, das heißt von außerhalb der Mühle betrachtet, wendet der Mahlbecher einem Beobachter immer denselben Bereich seines Außenmantels zu, während er mit der Trägervorrichtung die Zentrumsachse umrundet.
  • Führt der Mahlbecher in einer Kugelmühle eine Eigendrehung durch, so daß der Mahlbecher im Laborsystem, also absolut betrachtet, rotiert, also ein Beobachter im Laborsystem den Außenmantel des Mahlbechers umlaufen sieht, während der Mahlbecher mit der Trägervorrichtung die Zentrumsachse umrundet (Planetenkugelmühle), besteht die Möglichkeit, die Mühle im Wurfregime zu betreiben, so dass bei hohen Drehgeschwindigkeiten eine hohe Mahlleistung erreicht wird.
  • Um eine Kugelmühle bereit zu stellen, deren maximal mögliche Drehzahl nicht durch eine kritische Drehzahl begrenzt ist, bei welcher das Mahlgut beziehungsweise die Mahlkugeln keine Relativbewegung mehr zur Becherinnenwand durchführen, sind Planetenkugelmühlen wie beispielsweise diejenige gemäß dem Gebrauchsmuster DE 1 836 885 der Anmelderin bekannt. Darin wird eine Planetenkugelmühle beschrieben, welche Planetenträger umfaßt, auf denen Mahlgefäße mit einer Spannvorrichtung befestigt werden. Die Planetenträger sind fliegend in einer Sonnentragscheibe gelagert, welche um eine Zentrumsachse antreibbar ist. Die fliegende Lagerung führt jedoch bei hohen Drehzahlen und damit hohen Fliehkräften zu einer enormen Biegebeanspruchung der Welle der Planetenträger.
  • Planetenkugelmühlen, bei denen Lager der Mahlgefässe in einem Lagereinsatzgehäuse drehfest in eine Abdeckplatte monitert und die dieses Lager drehbar sind, zeigendie Dokumente JP-A-2002172342 und JP-A-2002172343 .
  • Ferner wird in dem britischen Dokument GB 730 494 eine Kugelmühle vorgeschlagen, welche eine einzige sogenannte Rotationskammer aufweist, die sich um ihre eigene Achse dreht und gleichzeitig um eine zu ihrer eigenen Achse im wesentlichen parallele, feststehende Achse umläuft, wobei der Abstand der beiden Achsen kleiner als der Radius der Kammer ist.
  • Durch die relativ eng beabstandeten Achsen soll gemäß GB 730 494 erreicht werden, dass die Beladung die Innenwand der Kammer mehr oder weniger auskleidet, jedoch eine hohe Bewegungsrate sowohl relativ zur Innenwandfläche der Kammer als auch innerhalb der Kammer durch die relative Bewegung der Komponenten, das heißt des Mahlgutes und der Mahlkugeln erfolgt. Die Kugeln sollen dabei eine rollende Quetschbewegung in Bezug auf das Mahlgut ausführen.
  • Die für eine Plantenkugelmühle nach obiger Beschreibung charakteristischen Flugbahnen für die Mahlkugeln werden gemäß GB 730 494 jedoch nicht erzeugt.
  • Die in GB 730 494 beschriebene Mühle umfasst einen Mahlbecher, der in einem Käfig mittels Keilen gehalten wird. Die Keile werden durch ein Armkreuz hindurch mit Hilfe von Schrauben zwischen dem an seiner Außenwand entsprechend keilförmig abgeflachten Mahlbecher und dem Käfig verspannt. Durch dasselbe Armkreuz, durch das die Keile zur Befestigung des Mahlbechers im Käfig über Schrauben verspannt werden, wird ein Deckel zum Verschließen des Mahlbechers auf dem Mahlbecher mit einer weiteren Schraube verspannt.
  • Der Käfig ist in einem Zylinder gelagert, welcher um eine fest stehende Achse, die Zentrumsachse, angetrieben wird. Für die Lagerung ist dabei ein Aufsatz auf dem Zylinder befestigt. Der Aufsatz nimmt ein Rollenlager auf, welches den nach oben über den Zylinder hinaus stehenden Käfig in dem Bereich umgreift, in welchem das Armkreuz und die Betätigungsschrauben zur Befestigung der Keile und des Deckels für den Mahlbecher angeordnet sind.
  • Nachteilig an der bekannten Kugelmühle ist zum einen, dass aufgrund des geringen Abstandes der Rotationsachse des Mahlgefäßes zur Rotationsachse des Zylinders der Zentrifugalkraft durch die Rotation um die Rotationsachse des Mahlgefäßes bei einem Vergleich bei konstanten Drehzahlen nur eine betragsmäßig geringe zusätzliche Komponente durch die Zentrifugalkraft aufgrund der Rotation um die Rotationsachse des Zylinders überlagert wird. Durch die Anordnung gemäß GB 730 494 soll entsprechend auch nur ein Quetschen des Mahlgutes in an der Mahlbecherinnenwand abrollenden Mahlkugeln erreicht werden.
  • Die aus zerkleinerungstechnischen Gesichtspunkten wünschenswerte freie Wahl der Parameter für die Mühle, welche die insgesamt auf das Mahlgut wirkende Beanspruchung hervor rufen, ist mit der bekannten Kugelmühle nicht möglich.
  • Trotz dieser Einschränkung im Hinblick auf die mechanische Belastung der Bauteile, welche sich durch die den Mahlraum im Flug durchquerenden und entsprechend mit großem Impuls auf die Mahlbecherinnenwand auftreffenden Mahlkugeln einstellen würde, ist die Bauweise der Mühle aufwendig. So ist das Verschließen des Mahlbechers mit seinem Deckel durch die Konstruktion mit Schrauben und Armkreuz an die Befestigung des Mahlbechers im Käfig gekoppelt.
  • Zudem erfordert die Lagerung des Käfigs im einstückig ausgebildeten Zylinder einen separaten Aufbau auf dem Zylinder, um das Rollenlager aufzunehmen. Auch die Fertigung ist aufwendig, da insbesondere das axiale Fluchten mehrerer Einzelteile, nämlich des separaten Aufbaus zur Aufnahme des Rollenlagers, des Käfigs und des unteren Achszapfens des Achsfortsatzes am Käfig sichergestellt werden muß.
  • Des Weiteren entsteht durch den Überstand des separaten Aufbaus zur Aufnahme des Rollenlagers, des Armkreuzes und der Schrauben ein erhöhter Platzbedarf, um das Mahlgefäß im Käfig zu befestigen. Ein weiterer Nachteil dabei ist, daß das Armkreuz und aus dem Armkreuz herausragende Teil der Schrauben über den Käfig übersteht, was bei Rotation der Mühle eine Verletzungsgefahr für den Bediener mit sich bringt.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Kugelmühle, insbesondere eine Planeten- oder Fliehkraftkugelmühle im Labormaßstab bereit zu stellen, welche eine kompakte Bauweise hat. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Kugelmühle zur Verfügung zu stellen, bei welcher die mechanische Beanspruchung des Mahlgutes nicht durch die Bauweise limitiert wird und die Betriebsparameter in einem weiten Bereich gewählt werden können.
  • Diese Aufgaben werden durch die erfindungsgemäße Kugelmühle mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der zugeordneten Unteransprüche.
  • Die Erfindung stellt eine Kugelmühle, insbesondere eine Planeten- oder Fliehkraftkugelmühle im Labormaßstab zur Verfügung mit einem Gehäuse, einer Trägervorrichtung, die am Gehäuse um eine Zentrumsachse drehbar gelagert ist, zumindest einer Aufnahmevorrichtung für zumindest ein Mahlgefäß, die um eine Aufnahmeachse drehbar zur Trägervorrichtung gelagert ist und von dieser um die Zentrumsachse mitgeführt wird, einem Antrieb für die Trägervorrichtung, einem Antrieb für die Aufnahmevorrichtung zumindest einem mit Mahlkugeln befüllbaren Mahlgefäß, welches einen Mahlbecher und einen Deckel zum lösbaren Verschließen des Mahlbechers umfasst, wobei das Mahlgefäß in der Aufnahmevorrichtung gehalten wird, wenn es in die Aufnahmevorrichtung eingesetzt ist, und mit zumindest einer ersten und zumindest einer zweiten Lagereinrichtung zum drehbaren Lagern der zumindest einen Aufnahmevorrichtung in der Trägervorrichtung, wobei die Lagereinrichtungen im axialen Abstand voneinander angeordnet sind, so dass sich der Schwerpunkt des Mahlgefäßes zwischen den Lagereinrichtungen befindet und die Trägervorrichtung eine Abdeckscheibe aufweist, in welcher die eine der Lagereinrichtungen versenkt ist.
  • Grundsätzlich liegt es im Rahmen der Erfindung, beliebig geformte Mahlkörper zu verwenden. Neben den oben erwähnten Mahlkugeln kommen dafür insbesondere auch tonnenförmge Mahlkörper oder Mahlkörper mit einem Polygonprofil in Betracht. Für die Beschreibung der Erfindung wird im folgenden der Begriff "Mahlkugeln" in diesem Sinne verwendet.
  • Dadurch, dass das Mahlgefäß in der Aufnahmevorrichtung gehalten wird, wenn es in die Aufnahmevorrichtung eingesetzt ist, ist die Halterung des Mahlgefäßes in der Aufnahmevorrichtung vorteilhafterweise unabhängig davon, den Mahlbecher mit dem Deckel zu verschließen. Das Mahlgefäßes wird in der Aufnahmevorrichtung über Halterungsmittel befestigt, welche zwischen der Aufnahmevorrichtung und dem Mahlgefäß, insbesondere zwischen der Aufnahmevorrichtung und dem Mahlbecher wirken. Die Befestigung des Mahlgefäßes in der Aufnahmevorrichtung erfolgt daher sozusagen "am Becher", so daß externe Spannvorrichtungen überflüssig sind.
  • Durch die Anordnung der Lagereinrichtungen im axialen Abstand voneinander, so dass sich der Schwerpunkt des Mahlgefäßes zwischen den Lagereinrichtungen befindet, kann eine hohe Stabilität der Gesamtkonstruktion erreicht werden. Insbesondere kann die Belastung durch Kippmomente relativ zur Aufnahmeachse vorteilhafterweise gering gehalten werden. Die Biegebeanspruchung relativ zur Planetenachse ist gegenüber einer fliegenden Lagerung deutlich reduziert.
  • Bei bekannten Kugelmühlen erfolgt die Lagerung dagegen zumindest unterhalb der Aufnahmevorrichtung an Achszapfen, welche sich an den Bereich der Aufnahmevorrichtung anschließen, in den das Mahlgefäß eingesetzt wird. Die Erfindung ermöglicht jedoch die Lagerung der Aufnahmevorrichtung derart, daß sich zwischen den beiden Lagern lediglich der Bereich der Aufnahmevorrichtung befindet, welcher das Mahlgefäß aufnimmt. Durch die dort gleichmäßig großen Abmessungen werden mechanische Belastungen an Übergängen von großen auf deutlich kleinere Durchmesser wie am Übergang von einer Mahlbecheraufnahme zu einem Achszapfen der Aufnahmevorrichtung deutlich reduziert.
  • Durch das Versenken einer der Lagereinrichtungen in der Abdeckscheibe der Trägervorrichtung wird eine kompakte Bauweise ermöglicht.
  • Dadurch, dass die Trägervorrichtung eine separate Abdeckscheibe aufweist, ist die entsprechende Fertigung der Abdeckscheibe derart, dass die Lagereinrichtung in der Abdeckscheibe versenkt werden kann, auf einfache Weise möglich, ohne dass handhabungstechnische Einschränkungen durch weitere Bestandteile der Trägervorrichtung in Kauf genommen werden müssten.
  • Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Mühlen im Labormaßstab. Das bedeutet, dass sich die Außenmaße der Trägervorrichtung für den Durchmesser im Bereich zwischen 10 cm und 2 m und für die Höhe im Bereich zwischen 4 cm und 1 m bewegen. Volumina für die Mahlbecher können im Bereich zwischen 5 ml und 2 l, insbesondere zwischen 12 ml und 1 l, insbesondere bis zu 500 ml liegen.
  • Insbesondere kann die erfindungsgemäße Mühle zumindest zwei Aufnahmevorrichtungen umfassen. Die Erfindung bezieht sich aber auch auf eine Mühle mit einer Aufnahmevorrichtung und einem Gegengewicht, wie sie beispielsweise im Patent DE 197 12 905 C2 der Anmelderin beschrieben wird.
  • Grundsätzlich kann die Mühle mehrere, insbesondere mit gleichem Winkelabstand zwischen den einzelnen Aufnahmevorrichtungen angeordnete Aufnahmevorrichtungen aufweisen. Die Aufnahmevorrichtungen können einander bei einer geraden Anzahl von Aufnahmevorrichtungen beispielsweise diametral gegenüber in der Trägervorrichtung angeordnet sein. Drei Aufnahmevorrichtungen können zum Beispiel um jeweils 120° versetzt zueinander angeordnet sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Kugelmühle zumindest eine dritte und zumindest eine vierte Lagereinrichtung zum drehbaren Lagern der Trägervorrichtung am Gehäuse aufweisen, wobei die dritte und die vierte Lagereinrichtung im axialen Abstand voneinander angeordnet sind, so dass sich der Schwerpunkt der Trägervorrichtung in einer axialen Position zwischen den Lagereinrichtungen befindet.
  • Die Angabe "zwischen den Lagereinrichtungen" ist dahingehend zu verstehen, dass die Lagereinrichtungen Koordinaten in Bezug auf die Zentrumsachse aufweisen und auch der Schwerpunkt eine Koordinate in Bezug auf die Zentrumsachse hat, wobei die Koordinate des Schwerpunkts in Bezug auf die Zentrumsachse zwischen den Koordinaten für die Lagereinrichtung in.Bezug auf die Zentrumsachse liegt.
  • Dadurch, dass erfindungsgemäß die Aufnahmevorrichtung über eine Zweipunktlagerung in der Trägervorrichtung gelagert ist, wobei der Schwerpunkt des Mahlgefäßes zwischen den beiden Lagern liegt und auch die Trägervorrichtung selbst mit einer Zweipunktlagerung gelagert ist, so dass ihr Schwerpunkt zwischen den beiden Lagern liegt, ist die mechanische Belastung, insbesondere durch auftretende Kippmomente im Bereich der Zentrumsachse und der Aufnahmeachsen, vorteilhafterweise gering.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann eine der Lagereinrichtungen zum drehbaren Lagern der Trägervorrichtung am Gehäuse in einer Position im Bereich einer der Lagereinrichtungen von drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung in der Trägervorrichtung angeordnet sein und die andere der Lagereinrichtungen zum drehbaren Lagern der Trägervorrichtung am Gehäuse in einer Position im Bereich der anderen Lagereinrichtung zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung in der Trägervorrichtung angeordnet sein.
  • Die Lager für die Aufnahmevorrichtung und die Lager für die Trägervorrichtung sind demnach also in Bezug auf ihre Koordinaten in Relation zur Zentrumsachse im wesentlichen an übereinstimmenden Positionen angebracht. Das bedeutet, dass die Kraftaufnahme durch die oberen und die unteren Lager jeweils im wesentlichen in einer Ebene geschieht. Die Lager für die Aufnahmevorrichtung und die Lager für die Trägervorrichtung sind demnach in einer Ebene oder übereinander, insbesondere unmittelbar übereinander angeordnet. Dadurch wird eine sehr stabile und kompakte Bauweise ermöglicht.
  • Die Lagerung für die Aufnahmevorrichtung und die Lagerung für die Trägervorrichtung können dabei jeweils zwei Lager umfassen. Das obere Lager der Aufnahmevorrichtung und das obere Lager der Trägervorrichtung sind dabei bevorzugt im wesentlichen in derselben axialen Position "oben" in der Trägervorrichtung angeordnet. Ebenso sind das untere Lager der Aufnahmevorrichtung und das untere Lager der Trägervorrichtung sind dabei bevorzugt im wesentlichen in derselben axialen Position "unten" in der Trägervorrichtung angeordnet.
  • Erfindungsgemäß kann der Abstand D12 in Richtung der Zentrumsachse zwischen der ersten und zweiten Lagereinrichtung zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung in der Trägervorrichtung im wesentlichen mit dem Abstand D34 zwischen der dritten und vierten Lagereinrichtung zum drehbaren Lagern der Trägervorrichtung am Gehäuse übereinstimmen.
  • Der axiale Abstand D12 zwischen der ersten und zweiten Lagereinrichtung zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung in der Trägervorrichtung kann dabei im Bereich von 0,04 m bis 0,5 m, insbesondere zwischen 0,07 m und 0,3 m liegen. Auch der axiale Abstand zwischen der dritten und vierten Lagereinrichtung zum drehbaren Lagern der Trägervorrichtung am Gehäuse kann im Bereich von 0,04 m bis 0,5 m, insbesondere zwischen 0,07 m und 0,3 m liegen.
  • Um die bei einer horizontalen Anordnung der Zentrumsachse auftretenden Schwankungen der Belastung des Mahlgutes und der Gesamtvorrichtung durch die lediglich in eine Richtung wirkende Gewichtskraft zu vermeiden, sieht die Erfindung des Weiteren vor, dass die Zentrumsachse vorzugsweise vertikal verläuft. Auch die Aufnahmeachsen sind vorzugsweise vertikal angeordnet.
  • In vorteilhafter Weise kann die obere Lagereinrichtung zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung in der Trägervorrichtung derart angeordnet sein, dass sich ihre obere Begrenzung in einer Position im Bereich des oberen Randes des Mahlgefäßes befindet. Wenn die obere Lagereinrichtung zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung in der Trägervorrichtung in der Abdeckscheibe der Trägervorrichtung versenkt ist und nicht weiter als der obere Rand des Mahlgefäßes aus der Trägervorrichtung heraus ragt, ist die Bauhöhe der Gesamtkonstruktion in Bezug auf die obere Begrenzung auf ein Mindestmaß reduziert.
  • Entsprechend der vorteilhaften kompakten Bauweise ist die Aufnahmevorrichtung vorzugsweise in der Trägervorrichtung, welche nach oben durch die Abdeckscheibe abgeschlossen ist, im wesentlichen versenkt angeordnet sein. Das Mahlgefäß ist über die Aufnahmevorrichtung in der Trägervorrichtung positioniert. Das heißt, auch das Mahlgefäß ist bevorzugt in der Trägervorrichtung im wesentlichen versenkt angeordnet.
  • Die gesamte Höhe H der Trägervorrichtung mit eingesetztem Mahlgefäß kann gemäß der Erfindung vorteilhafterweise im wesentlichen durch den Abstand D12 zwischen der ersten und zweiten Lagereinrichtung zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung in der Trägervorrichtung definiert sein. Die Höhe H der Trägervorrichtung, gemessen von der unteren Begrenzungsebene der Bodenscheibe bis zur oberen Begrenzungsebene der Abdeckscheibe, kann insbesondere Werte im Bereich von 0,04 m bis 0,5 m annehmen.
  • Es ist des Weiteren vorgesehen, dass die Trägervorrichtung eine obere Begrenzungsebene für rotierende Teile der Kugelmühle aufweist, wobei diese obere Begrenzungsebene im wesentlichen durch die Abdeckscheibe der Trägervorrichtung zusammen mit der oberen Begrenzung des Mahlgefäßes definiert ist.
  • In diesem Zusammenhang wird unter dem Begriff "Begrenzungsebene" ein räumlicher Bereich verstanden, dessen Ausdehnung in einer Richtung orthogonal zur Zentrumsachse wesentlich größer ist als seine Ausdehnung in einer Richtung parallel zur Zentrumsachse.
  • Die Trägervorrichtung mit der darin versenkten Aufnahmevorrichtung und dem ebenfalls versenkt in der Trägervorrichtung angeordnetem Mahlgefäß ist erfindungsgemäß topfartig ausgebildet. Die Erfindung stellt damit eine Kugelmühle zur Verfügung, bei welcher die Mahlgefäße in einer Trägervorrichtung derart angeordnet werden können, dass insgesamt ein flacher, geradezu scheibenförmiger Körper um die Zentrumsachse rotiert.
  • Eine Belastung insbesondere relativ zur Zentrumsachse durch Unwuchten ist damit nahezu ausgeschlossen. Insbesondere bei einer Planetenkugelühle ist die Belastung durch dynamische Unwuchten besonders kritisch. Die erfindungsgemäße Lagerung bringt daher insbesondere für Planetenkugelmühlen besondere Vorteile mit sich.
  • Das Mahlgefäß umfaßt gemäß der Erfindung Befestigungsmittel zum lösbaren Befestigen des Deckels am Mahlbecher. Die Aufnahmevorrichtung kann Befestigungsmittel, insbesondere Rastmittel zum lösbaren Befestigen des Mahlgefäßes in der Aufnahmevorrichtung aufweisen. Die Befestigungsmittel der Aufnahmevorrichtung und die Befestigungsmittel des Mahlgefäßes können bei der erfindungsgemäßen Kugelmühle über die obere Begrenzungsebene hinausragen. Damit wird eine einfache Handhabung der lösbar befestigten Komponenten der Mühle erreicht. Durch Greifen der über die obere Begrenzungsebene hinausragenden Befestigungsmittel des Mahlgefäßes kann insbesondere das Mahlgefäß bequem aus der Aufnahmevorrichtung entnommen und in diese eingesetzt werden.
  • Die erste und die zweite Lagereinrichtung zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung in der Trägervorrichtung können dabei koaxiale Lager umfassen. Des Weiteren kann erfindungsgemäß zumindest eine der Lagereinrichtungen mehrere Lager umfassen. Insbesondere kann die obere Lagereinrichtung mehrere Lager umfassen, und zwar in besonders bevorzugter Gestaltung zumindest zwei am Umfang der Aufnahmevorrichtung von der Zentrumsachse aus gesehen außen angeordnete Lager.
  • Bei einer derartigen Anordnung von zwei Lagern um die obere Lagereinrichtung zu bilden, wird die Aufnahmevorrichtung nicht entlang ihres gesamten Umfangs von einem Lager umspannt, sondern die Lagerbaugröße kann in vorteilhafter Weise dadurch reduziert werden, dass mehrere Lager derart angeordnet werden, dass sie jeweils mit dem äußeren Umfang der Aufnahmevorrichtung einen gemeinsame Tangente aufweisen. Für eine entsprechende Anordnung mit zwei Lagern am Umfang der Aufnahmevorrichtung existiert auf dem betreffenden Fachgebiet der Kugelmühlen der einschlägige Begriff des "Rollenbocks".
  • Die einzelnen Lager sind bevorzugt als Kugellager ausgebildet.
  • Die Trägervorrichtung der erfindungsgemäßen Kugelmühle kann des Weiteren eine Bodenscheibe umfassen. Die Bodenscheibe kann als Antriebsscheibe für den Antrieb der Trägervorrichtung ausgebildet sein. Auch die Abdeckscheibe kann als Antriebsscheibe für den Antrieb der Trägervorrichtung ausgebildet sein. Der Antrieb kann insbesondere über einen Riementrieb gestaltet werden, beispielsweise über einen Antrieb der Antriebsscheibe über einen Keilriemen, der von einem Motor in Bewegung versetzt und in Bewegung gehalten wird.
  • Neben der Möglichkeit, die Trägervorrichtung und die Aufnahmevorrichtung jeweils mit einem Antrieb zu versehen, sieht die Erfindung vor, dass der Antrieb der Trägervorrichtung mit dem Antrieb der Aufnahmevorrichtung gekoppelt sein kann. Beispielsweise ermöglicht eine Unterbeziehungsweise Übersetzung von einem Ritzel, welches mit der Trägervorrichtung in Verbindung steht, auf ein Ritzel, welches mit der Aufnahmevorrichtung in Verbindung steht, über einen Zahnriemen einen Antrieb der Aufnahmevorrichtung. Durch Austausch der Ritzel kann das Unter- beziehungsweise Übersetzungsverhältnis dabei vorgegeben werden, so dass in.Bezug auf den Antrieb der Trägervorrichtung selbst ein wählbarer Antrieb für die Aufnahmevorrichtung zur Verfügung steht, ohne dass ein weiterer Motor benötigt wird.
  • Die Aufnahmevorrichtung kann einen Fortsatz umfassen, der in einer Öffnung der Bodenscheibe angeordnet ist, wenn die Aufnahmevorrichtung in die Bodenscheibe angeordnet ist. Der Fortsatz der Aufnahmevorrichtung ragt durch die Bodenscheibe hindurch. Über den Fortsatz kann die Aufnahmevorrichtung mit der ersten Lagereinrichtung in der Trägervorrichtung gelagert sein.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Bodenscheibe und/oder die Abdeckscheibe der Trägervorrichtung als Schwungscheibe ausgebildet ist, um über deren Trägheit mögliche Schwankungen der kinetischen Energie der Rotation der Aufnahmevorrichtung und/oder des Umlaufs der Trägervorrichtung ausgleichen zu können.
  • Des Weiteren kann eine der Lagereinrichtungen zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung in der Trägervorrichtung und eine der Lagereinrichtungen zum drehbaren Lagern der Trägervorrichtung am Gehäuse im Bereich der Bodenscheibe angeordnet sein. Insbesondere können die genannten Lagereinrichtungen in der Bodenscheibe versenkt sein. Außer dass die Bodenscheibe im wesentlichen die Funktion des unteren Abschlusses der Trägervorrichtung übernimmt, dient sie damit als Halterung für die genannten Lagereinrichtungen, so dass vorteilhafterweise auf zusätzliche Komponenten, die die Befestigung der entsprechenden Lagereinrichtungen erst ermöglichen müßten, verzichtet werden kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine der Lagereinrichtungen zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung in der Trägervorrichtung und eine der Lagereinrichtungen zum drehbaren Lagern der Trägervorrichtung am Gehäuse im Bereich der Abdeckscheibe angeordnet sind. Die genannten Lagereinrichtungen können in der Abdeckscheibe versenkt angeordnet sein. Insbesondere kann eine der Lagereinrichtungen aus einer Richtung, die andere aus der anderen Richtung, jeweils parallel zur Zentrumsachse gesehen, in der Abdeckscheibe versenkt sein.
  • Die Bodenscheibe und die obere Abdeckscheibe können für die vorteilhafte Anordnung der Lagereinrichtungen zueinander korrespondierende Öffnungen umfassen, welche derart positioniert sind, dass zumindest eine Lagereinrichtung in einer Öffnung der Abdeckscheibe und zumindest eine Lagereinrichtung in einer korrespondierenden Öffnung der Bodenscheibe angeordnet werden kann.
  • Gemäß der Erfindung ist des Weiteren vorgesehen, dass die Bodenscheibe starr mit der Abdeckscheibe verbunden ist. Damit entsteht auf einfache Weise bereits ein funktionsfähiges Grundgerüst für die Trägervorrichtung. Die Trägervorrichtung kann aber zudem ein Mantelelement, insbesondere ein ringförmiges Mantelelement aufweisen. Insbesondere kann das Mantelelement die Bodenscheibe starr mit der oberen Abdeckscheibe verbinden. Damit wird eine nach außen geschlossene Bauweise realisiert, indem die Trägervorrichtung oben von der oberen Abdeckplatte, unten von der Bodenscheibe und außen zwischen der Abdeckplatte und der Bodenscheibe an ihrer Mantelfläche von dem Mantelelement abgeschlossen wird. Die gesamte Trägervorrichtung erhält dadurch eine topfartige Gestalt.
  • Durch die geschlossene Bauweise wird der Kontakt der die Trägervorrichtung umgebenden Atmosphäre mit dem Innern der Trägervorrichtung zumindest erheblich verringert und somit beispielsweise den Eintrag von Partikeln ins Innere der Mühle unterbunden, welche die Störanfälligkeit erhöhen würden.
  • Während die Abdeckscheibe und die Bodenscheiben ebenso wie die Aufnahmevorrichtung im Hinblick auf möglichst einfache, spanabhebende Fertigung aus Metall, gefertigt werden können, kann das Mantelelement zumindest einen Kunststoff umfassen, so dass sein Beitrag zum Gesamtgewicht vörteilhafterweise gering gehalten werden kann. Ein Kunststoffmantel läßt sich insbesondere kostengünstig durch Tiefziehen fertigen.
  • Die erfindungsgemäße Kugelmühle kann mit einer Antriebsleistung von 0,2 kW bis 20 kW betrieben werden. Die Drehzahl für die Rotation der Trägervorrichtung um die Zentrumsachse kann Werte bis zu 3000 l/min annehmen bei Eingangsdrehzahlen, die im Bereich von 50 l/min bis 100 l/min liegen. Für die Drehzahl der Aufnahmevorrichtung bei ihrer Rotation um die Aufnahmeachse können Werte bis zu 6000 l/min relativ zur Trägervorrichtung gewählt werden.
  • Während des Mahlvorgangs entsteht Wärme durch die eingetragene Energie. Die Erfinder haben nun festgestellt, dass bei einer Mahlbecheraufnahme gemäß der Erfindung erheblich größere thermische Anforderungen an die Kugelmühle gestellt werden, welche die Betriebssicherheit, die Haltbarkeit der Mahlgefäße und das Mahlergebnis negativ beeinflussen können und mit den bisherigen Konzepten nicht hinreichend gelöst werden können. Auch neuartige Verastungstechniken der Mahlgefäße in der Aufnahmevorrichtung wie in der DE 20 2005 015896.8 beschrieben, können unter Umständen zu erhöhter Reibung und damit erhöhter Temperaturbelastung führen.
    Um eine Kugelmühle bereit zu stellen, welche eine verbesserte Kühlung der Mahlgefäße aufweist, ein gleichbleibend gutes Mahlergebnis bei vorgegebenen Mahlparametern liefert, sehr komfortabel und sicher zu bedienen ist, deren Bauteile eine lange Lebensdauer besitzen und deren Betriebstemperatur in einem vorgegebenen Bereich gehalten werden kann, weist die Kugelmühle in einer bevorzugten Weiterbildung eine Kühleinrichtung zur aktiven Kühlung der Mahlgefäße auf, wobei jede Mahlstation separat gezielt mit einem Kühlmedium versorgt wird. Die Kühleinrichtung führt das Kühlmedium zunächst auf die rotierende Trägervorrichtung und von dort separat zu jeder der Mahlstationen. Die Mahlstationen umfassen Kühlkanäle, welche zumindest teilweise in der Aufnahmevorrichtung verlaufen und durch welche das Kühlmedium geleitet wird, um den Mahlbecher während der Rotation der Trägervorrichtung gezielt zu kühlen.
  • In vorteilhafter Weise kann hierdurch die unter anderem durch den Mahlvorgang im Mahlgefäß entstehende Wärme abgeführt werden. Ggf. weist das Mahlgefäß einen Temperatursensor auf, welcher Temperaturdaten an die Steuereinrichtung der Kugelmühle übermittelt, wobei mittels dieser Temperaturdaten die Kühlung sogar geregelt werden kann.
  • Durch die Kühlung wird vermieden, dass das Mahlgefäß überhitzt, was Vorteile in Bezug auf Haltbarkeit und Benutzersicherheit bietet. Darüber hinaus kann die Kugelmühle aufgrund der verbesserten Wärmeabfuhr mit höheren Drehzahlen betrieben werden.
  • Die Kühlkanäle verlaufen vorzugsweise zumindest teilweise innerhalb des Bodens und/oder der Ringwandung der des Aufnahmebechers. Ferner sind zwischen dem Mahlbecher und dem Aufnahmebecher Zwischenräume vorhanden und die Kühlkanäle innerhalb des Bodens bzw. der Ringwandung des Aufnahmebechers münden in diese Zwischenräume münden, so dass das Kühlmedium durch die Zwischenräume unmittelbar an der äußeren Oberfläche des Mahlbechers, insbesondere entlang seiner Ringwandung geleitet wird. Mit anderen Worten bilden die Zwischenräume einen Teil der Kühlkanäle. Dies sorgt für eine effektive Kühlung des Mahlbechers.
  • Insbesondere sind in dem Boden des Aufnahmebechers eine oder mehrere erste Bohrungen vorgesehen, welche in den Zwischenraum zwischen dem Mahlbecherboden und dem Boden des Aufnahmebecher münden. Ferner ist der Zwischenraum zwischen dem Mahlbecher und dem Aufnahmebecher zumindest in einen unteren ersten und einen oberen zweiten Zwischenraum unterteilt, wobei der untere Zwischenraum unter dem Mahlbecherboden und der obere Zwischenraum um die Ringwandung des Mahlbechers angeordnet ist. Weiter vorzugsweise umfasst der obere Zwischenraum einen ersten nicht umlaufenden, insbesondere schmetterlingsartig ausgefrästen unteren Abschnitt sowie einen zweiten umlaufenden oberen Ringabschnitt. An den Stützstellen des unteren Abschnitts sind Rastmittel zur Verrastung des Mahlbechers in dem Aufnahmebecher angeordnet.
  • Vorzugsweise wird der Mahlbecher im oberen Bereich etwas unterhalb des Deckels in einer gehärteten Ringfassung in dem Aufnahmebecher radial passgenau gefasst. Daher verlaufen Bohrungen in der Ringwandung des Aufnahmebechers außerhalb der Ringfassung, um das Kühlmedium um diese herum zu führen. Das Kühlmedium strömt schließlich oben aus diesen Bohrungen in die Atmosphäre, insgesamt also von unten nach oben zumindest teilweise an der Mahlbecheraußenwand entlang.
  • Die Zuführung des Kühlmedium in die Mahlstation wird vorzugsweise wie folgt bewerkstelligt.
  • Die Zentrumsachse ist hohlgebohrt und weist eine oder mehrere Querbohrungen etwa in Höhe des Becherbodens auf, um das Kühlmedium durch die Hohlachse hindurch auf die Trägervorrichtung zu leiten. Um die Zentrumsachse ist, befestigt an der Trägervorrichtung eine Verteilerplatte angeordnet, welche für jede Mahlstation einen radial verlaufenden Verbindungskanal besitzt, welcher einen Ringraum um die Zentrumsachse mit den Kühlkanälen der jeweiligen Mahlstationen verbindet.
  • Somit wird das Kühlmedium vorzugsweise zentral von unten in die feststehende Zentrumsachse eingeleitet, fließt von dort durch die Querbohrungen in den Ringraum, weiter durch die radialen Verbindungskanäle in den ringsförmigen ersten Zwischenraum unter dem Mahlbecherboden, von dort aufwärts am Mahlbecher entlang durch den schmetterlingsartigen unteren Abschnitt des zweiten Zwischenraums, dann in dessen umlaufenden Abschnitt, von dort in die Bohrungen zur Umführung der Ringfassung und aus deren oberer Öffnung im Bereich des Mahlbecherdeckels in die Atmosphäre. Dies hat sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen.
  • Als Kühlmedium wird daher vorzugsweise ein Druckgas verwendet, am einfachsten Druckluft. Zur Erhöhung der Kühlleistung kann es sinnvoll sein, der Druckluft flüssigen Stickstoff bzw. flüssige Luft zuzumischen oder flüssigen Stickstoff bzw. flüssige Luft zu verwenden. Da diese bei Zimmertemperatur sofort verdampfen wird trotzdem von einem gasförmigen Kühlmedium gesprochen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Dieselben Bauteile werden dabei auf den Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kugelmühle in einer Seitenansicht,
    Figur 2
    eine schematische Darstellung der bestückten Trägervorrichtung der erfindungsgemäßen Kugelmühle im Querschnitt,
    Figur 3
    eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform für die Lagerung der Aufnahmevorrichtung,
    Figur 4
    eine schematische Darstellung der Aufnahmevorrichtung (Figur 4A) und der Aufnahmevorrichtung mit Mahlgefäß (Figur 4B) gemäß einer weiteren Ausführungsform Kugelmühle.
  • In der Darstellung der erfindungsgemäßen Kugelmühle in Figur 1 ist ein Ausbruch aus einem Gehäuse 8 zu sehen, an welchem die Trägervorrichtung 1 um eine Zentrumsachse 15 drehbar gelagert ist. Die Kugelmühle weist weiter einen Antrieb 17 für die Trägervorrichtung auf. Ein Motor treibt einen Keilriemen an, welcher mit der Bodenscheibe 6 der Trägervorrichtung 1 in Eingriff steht.
  • Des Weiteren weist die Kugelmühle einen Antrieb 27 für Aufnahmevorrichtungen 2 auf, über den die Aufnahmevorrichtungen um die Aufnahmeachsen 25 in Rotation versetzt werden können. Bei der Drehung der Trägervorrichtung um die Zentrumsachse 15 überträgt ein Zahnriemen über entsprechend dimensionierte Ritzel die Drehung der Trägervorrichtung auf die Aufnahmevorrichtungen 2, wobei eine Über- oder Untersetzung stattfinden kann. Darüber hinaus besteht im Rahmen der Erfindung grundsätzlich auch die Möglichkeit einer Drehrichtungsumkehr.
  • Die Trägervorrichtung 1 umfasst des Weiteren eine Abdeckscheibe 4 und ein Mantelelement 7. Die Abdeckscheibe ist eine massive Platte, welche eine Dicke von etwa 3 cm aufweist und aus Metall gefertigt ist. Die schwere runde Abdeckscheibe erfüllt dabei neben dem oberen Abschluß der Trägervorrichtung auch die Funktion eines Schwungrades, welches Abweichungen des jeweils zu einem Zeitpunkt gegebenen Wertes für das Drehmoment vom mittleren Drehmoment, welches durch Integration des Gesamtdrehmoments über einen Umlauf ermittelt wird, so aufnimmt, daß die Ungleichförmigkeit der Drehbewegung möglichst gering bleibt.
  • Die obere Begrenzungsebene 10 für rotierende Teile der Kugelmühle wird im wesentlichen durch die Abdeckscheibe 4 zusammen mit der oberen Begrenzung des Mahlgefäßes 5 definiert.
  • In der Schnittdarstellung gemäß Figur 2 sind das Gehäuse 8, das Mantelement 7 und der Motor mit dem Antrieb für den Keilriemen nicht dargestellt. Man erkennt die obere Begrenzungsebene 10 für rotierende Teile der Kugelmühle, welche im wesentlichen von der Abdeckscheibe 4 zusammen mit der oberen Begrenzung des Mahlgefäßes 5 definiert ist. Die ansonsten massive Abdeckscheibe 4 weist Öffnungen 45 auf, durch die Aufnahmevorrichtungen 2 in das Innere der Trägervorrichtung 1 hinein versenkt werden. Das Mahlgefäß 5 wird ebenfalls durch die Öffnung 45 in der Abdeckscheibe 4 in das Innere der Trägervorrichtung 1 hinein versenkt, wobei das Mahlgefäß 5 in die Aufnahmevorrichtung 2 eingesetzt ist.
  • Des Weiteren ist in Figur 2 die Bodenscheibe 6 zu sehen. Eine Aufnahmevorrichtung 2 wird mit einer ersten Lagereinrichtung 31 und einer zweiten Lagereinrichtung 32. um eine Aufnahmeachse 25 drehbar in der Trägervorrichtung 1 gelagert. Die obere Lagereinrichtung 32 ist dabei in der massiven Abdeckscheibe 4 versenkt.
  • Die erste, untere Lagereinrichtung 31 ist in der Bodenscheibe 6 angeordnet. Die zweite, obere Lagereinrichtung 32 ist in einer Öffnung 45 in der Abdeckscheibe 4 angeordnet. Die Abdeckscheibe 4 hat dazu eine Dicke, die größer ist als die Höhe der Lagereinrichtung 32. Die zweite, obere Lagereinrichtung 32 ist daher in der Abdeckscheibe 4 eingebettet. Koaxial zur Öffnung 45 weist die Bodenscheibe 6 eine Öffnung 65 auf, in welcher die erste, untere Lagereinrichtung 31 angeordnet ist. Die Bodenscheibe 6 hat dazu eine Dicke, die größer ist als die Höhe der Lagereinrichtung 31. Die erste, untere Lagereinrichtung 31 ist daher in der Bodenscheibe 6 eingebettet. Der vertikale Abstand zwischen der ersten Lagereinrichtung 31 und der zweiten Lagereinrichtung 32 ist mit D12 gekennzeichnet.
  • Die Aufnahmevorrichtung 2 ist einstückig ausgebildet und umfaßt einen oberen, einen Raum für die Aufnahme des Mahlgefäßes 5 bildenden Bereich und einen unteren, einen Achsfortsatz um die Aufnahmeachse bildenden Bereich. Der obere, einen Raum für die Aufnahme des Mahlgefäßes 5 bildende Bereich ist becherartig ausgebildet und hat eine innere Kontur, welche an die äußere Form des Mahlgefäßes 5 angepaßt ist. Dieser obere, einen Raum für die Aufnahme des Mahlgefäßes 5 bildende Bereich hat einen Boden und eine sich an den Boden anschließende ringförmige Seitenwand. Die Seitenwand ist im wesentlichen vollständig geschlossen. Dadurch wird ein im wesentlichen vollflächiger Kontakt der Mantelfläche 55 des Mahlgefäßes 5 mit der Innenwand der Aufnahmevorrichtung 2 ermöglicht.
  • Der Achsfortsatz der Aufnahmevorrichtung 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel hohl. Der Achsfortsatz kann dazu, wie in Figur 2 gezeigt, eine Durchgangsbohrung aufweisen. Die Erfindung ist aber auch mit einem Achsfortsatz zu realisieren, welcher ein Sackloch umfaßt.
  • Ein Auswurfbolzen 28 für das Mahlgefäß 5 ist in dem hohlen Achsfortsatz der Aufnahmevorrichtung 2 gehalten. Insbesondere wenn für die Umsetzung der Erfindung eine - nicht dargestellte - Ausführungsform ohne Auswurfbolzen 28 gewählt wird, kann der Achsfortsatz der Aufnahmevorrichtung massiv gestaltet werden.
  • Der Auswurfbolzen 28 wird beim Einsetzen des Mahlgefäßes 5 mittels einer nicht dargestellten Feder vorgespannt. Dazu weist der Auswurfbolzen 28 eine nach innen, zur Aufnahmeachse 25 hin einspringende Schulter auf, welche einen oberen Sitz für die Feder definiert. Ein unterer Sitz für die Feder wird von der unteren Abschlußscheibe gebildet, welche mit dem hohlen Achsfortsatz der Aufnahmevorrichtung 2 verbunden ist.
  • Beim Einsetzen des Mahlgefäßes 5 in die Aufnahmevorrichtung 2 wird der Auswurfbolzen 28 durch den Boden des Mahlgefäßes 5 nach unten, in den hohlen Achsfortsatz der Aufnahmevorrichtung 2 gedrückt. In dieser Position wird das Mahlgefäß 5 in der Aufnahmevorrichtung 2 durch Verrasten befestigt. Dabei wird die Feder komprimiert. Wird die Befestigung des Mahlgefäßes 5 in der Aufnahmevorrichtung 2 gelöst, entspannt sich die Feder und drückt den Auswurfbolzen 28 nach oben, so daß dieser das Mahlgefäß 5 mit nach oben bewegt.
  • Die Trägervorrichtung selbst ist um die Zentrumsachse 15 drehbar über eine dritte Lagereinrichtung 33 und eine vierte Lagereinrichtung 34 gelagert. Die dritte Lagereinrichtung 33 ist in der Bodenscheibe 6 angeordnet. Die Dicke der Bodenscheibe 6 ist größer ist als die Höhe der Lagereinrichtung 33. Die dritte Lagereinrichtung 33 ist daher gemeinsam mit der ersten Lagereinrichtung 31 in der Bodenplatte 6 eingebettet.
  • Die vierte Lagereinrichtung 34 ist über einen Halteflansch im Bereich der Abdeckscheibe 4 angeordnet. Die vierte Lagereinrichtung 34 kann auch in der Abdeckscheibe 4 angeordnet sein, ohne daß ein Halteflansch vorgesehen ist. Die Mühle gemäß der Erfindung kann daher auch derart ausgebildet sein, daß die vierte Lagereinrichtung 34 gemeinsam mit der zweiten Lagereinrichtung 32 in der Abdeckplatte 4 eingebettet ist.
  • Der vertikale Abstand zwischen der dritten Lagereinrichtung und der vierten Lagereinrichtung 33 und 34 ist mit D34 gekennzeichnet. Der Abstand D34 stimmt im Wesentlichen mit dem Abstand D12 zwischen der ersten Lagereinrichtung 31 und der zweiten Lagereinrichtung 32 überein.
  • Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung des Bereichs um die Aufnahmevorrichtung 2 gemäß einer Anordnung nach einer weiteren Ausführungsform. Die Aufnahmevorrichtung 2 ist rotationssymmetrisch zur Aufnahmeachse 25 angeordnet. Die Aufnahmevorrichtung 2 ist in einer ersten Lagereinrichtung 31 gelagert. Die Lagereinrichtung 31 umfasst ein koaxial zur Aufnahmevorrichtung 2 um die Aufnahmeachse 25 angeordnetes Lager.
  • Die zweite Lagereinrichtung 32 umfasst zwei Lager 325 und 322, die die Aufnahmevorrichtung 2 an ihrem Umfang lagern. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei den Lagern 322 und 325 um Kugellager mit einem deutlich kleineren Durchmesser als die Aufnahmevorrichtung 2. Die Lager 322 und 325 sowie die Aufnahmevorrichtung 2 sind nicht koaxial zueinander angeordnet. Jedes der Lager 322 und 325 weist jedoch eine gemeinsame Tangente mit der Aufnahmevorrichtung 2 auf. Die beiden Lager 322 und 325 sind an der von der Zentrumsachse 15 abgewandten Seite der Aufnahmevorrichtung 2 angeordnet, um die wegen der Zentrifugalkräfte dort höheren Belastungen aufnehmen zu können.
  • Die in Figur 3 schematisch gezeigte Ausführungsform der Erfindung ist nicht auf die Verwendung von zwei Lagern beschränkt, sondern es können auch weniger oder mehr Lager am Umfang der Aufnahmevorrichtung angeordnet werden.
  • Die versenkte Anordnung des Mahlgefäßes in der Aufnahmevorrichtung, die durch die erfindungsgemäße Lageranordnung ermöglicht wird, schafft durch die kompakte Bauweise die Voraussetzungen dafür, die Kugelmühle mit besonders hohen Drehzahlen zu betreiben. Damit sind gegenüber herkömmlichen Kugelmühlen erhöhte Anforderungen an die Festigkeit von Mahlgefäß und Aufnahmevorrichtung verbunden. Je nach Wahl der Werkstoffe kann es zu einem erhöhten Abrieb an den Kontaktstellen zwischen Mahlgefäß und Aufnahmevorrichtung kommen.
  • Um diesen Fällen vorzubeugen ist in einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kugelmühle vorgesehen, dass die Aufnahmevorrichtung eine zusätzliche Fassung für das Mahlgefäß aufweist. In Figur 4 ist eine schematische Darstellung einer solchen Aufnahmevorrichtung mit Fassung gezeigt, wobei in Figur 4A die Aufnahmevorrichtung allein und in Figur 4B die Aufnahmevorrichtung mit eingesetztem Mahlgefäß dargestellt ist.
  • Die Aufnahmevorrichtung 2 wird zwischen dem oberen Lager 32 und dem unteren Lager 31 gehalten. Sie weist als Fassung für das Mahlgefäß in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Ringelement 26 auf, welches an der inneren Seitenwand der Aufnahmevorrichtung 2 angebracht ist. Ferner umfaßt die Aufnahmevorrichtung 2 als weitere als Fassung wirkenden Komponente ein Bodenelement 261. Das Bodenelement 261 wirkt gleichzeitig als Zentriermittel für die mittige Positionierung des Mahlgefäßes im Ringelement 26.
  • In Figur 4B ist die in Figur 4A gezeigte Aufnahmevorrichtung 2 mit eingesetztem Mahlgefäß 5 dargestellt. Die Seitenwand 55 des Mahlgefäßes 5 liegt an der Fassung 26 an, so daß das Mahlgefäß 5 radial im wesentlichen durch die Fassung 26 in der Aufnahmevorrichtung 2 gehalten wird. An seiner Bodenseite weist das Mahlgefäß 5 ebenfalls Fassungsmittel auf. Diese sind als Ringelement 561 ausgebildet, welche das Bodenelement 261 der Aufnahmevorrichtung 2 umgreifen.
  • Um Mahlgefäß und Aufnahmevorrichtung besonders effizient gegen Abrieb beim Betrieb der Kugelmühle zu schützen, sind die Fassungsmittel 26 und 261 vorzugsweise gehärtet. Gemäß einer weiteren geeigneten Ausführungsform ist das Ringelement 26 und/oder das Bodenelement 261 hartstoffbeschichtet.
  • Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Trägervorrichtung
    15
    Zentrumsachse
    17
    Antrieb für Trägervorrichtung
    2
    Aufnahmevorrichtung
    25
    Aufnahmeachse
    26
    Fassung für das Mahlgefäß, Ringelement
    261
    Fassung für das Mahlgefäß, Bodenelement, Zentrierelement
    27
    Antrieb für Aufnahmevorrichtung
    28
    Auswurfbolzen
    31, 32, 33, 34
    Lagereinrichtung
    4
    Abdeckscheibe
    45
    Öffnung
    5
    Mahlgefäß
    55
    Mantelfläche des Mahlgefäßes
    561
    Fassungsmittel, Ringelement
    6
    Bodenscheibe
    65
    Öffnung
    7
    Mantelelement
    70
    Befestigungsmittel, Hebelelement
    8
    Gehäuse
    10
    obere Begrenzungsebene für rotierende Teile

Claims (25)

  1. Planeten- oder Fliehkraftkugelmühle im Labormaßstab mit
    einem Gehäuse,
    einer Trägervorrichtung (1), die am Gehäuse um eine Zentrumsachse (15) drehbar gelagert ist,
    zumindest einer Aufnahmevorrichtung (2) für zumindest ein Mahlgefäß (5), die um eine Aufnahmeachse (25) drehbar zur Trägervorrichtung (1) gelagert ist und von dieser um die Zentrumsachse (15) mitgeführt wird,
    einem Antrieb (17) für die Trägervorrichtung,
    einem Antrieb (27) für die Aufnahmevorrichtung, zumindest einem mit Mahlkugeln befüllbaren Mahlgefäß (5), welches einen Mahlbecher und einen Deckel zum lösbaren Verschließen des Mahlbechers umfaßt, wobei das Mahlgefäß in der Aufnahmevorrichtung (2) gehalten wird, wenn es in die Aufnahmevorrichtung eingesetzt ist,
    und mit
    einer ersten und einer zweiten Lagereinrichtung (31, 32) zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung (2) in der Trägervorrichtung (1), wobei
    die Lagereinrichtungen (31, 32) im axialen Abstand voneinander angeordnet sind, so daß sich der Schwerpunkt des Mahlgefäßes (5) zwischen den Lagereinrichtungen (31, 32) befindet, und
    die Trägervorrichtung (1) eine Abdeckscheibe (4) aufweist, in welcher die eine der Lagereinrichtungen (31, 32) versenkt ist.
  2. Kugelmühle nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Kugelmühle eine dritte und eine vierte Lagereinrichtung (33, 34) zum drehbaren Lagern der Trägervorrichtung (1) am Gehäuse aufweist,
    wobei die dritte und die vierte Lagereinrichtung (33, 34) im axialen Abstand voneinander angeordnet sind, so daß sich der Schwerpunkt der Trägervorrichtung (1) zwischen den Lagereinrichtungen (33, 34) befindet.
  3. Kugelmühle nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    eine der Lagereinrichtungen (33, 34) zum drehbaren Lagern der Trägervorrichtung (1) am Gehäuse in einer axialen Position im Bereich einer der
    Lagereinrichtungen (31, 32) zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung (2) in der Trägervorrichtung (1) angeordnet ist, und
    die andere der Lagereinrichtungen (34, 33) zum drehbaren Lagern der Trägervorrichtung (1) am Gehäuse in einer axialen Position im Bereich der anderen Lagereinrichtung (32, 31) zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung (2) in der Trägervorrichtung (1) angeordnet ist.
  4. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    der axiale Abstand (D12) zwischen der ersten und zweiten Lagereinrichtung (31, 32) zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung (2) in der Trägervorrichtung (1)
    im wesentlichen mit dem axialen Abstand (D34) zwischen der dritten und vierten Lagereinrichtung (33, 34) zum drehbaren Lagern der Trägervorrichtung (1) am Gehäuse übereinstimmt.
  5. Kugelmühle nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Zentrumsachse (15) vertikal verläuft.
  6. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die obere Lagereinrichtung (32) zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung (2) in der Trägervorrichtung (1) derart angeordnet ist, daß sich ihre obere Begrenzung axial in einer Position im Bereich der Position des oberen Randes des Mahlgefäßes (5) befindet.
  7. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Aufnahmevorrichtung (2) in der
    Trägervorrichtung (1) im wesentlichen versenkt angeordnet ist.
  8. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    das Mahlgefäß (5) in der Trägervorrichtung (1) im wesentlichen versenkt angeordnet ist.
  9. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenntzeichnet, daß
    die gesamte Höhe (H) der Trägervorrichtung (1) mit eingesetztem Mahlgefäß (5)
    im wesentlichen durch den Abstand (D12) zwischen der ersten und zweiten Lagereinrichtung (31,32) zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung (2) in der Trägervorrichtung (1) definiert ist.
  10. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Trägervorrichtung (1) eine obere Begrenzungsebene (10) für rotierende Teile der Kugelmühle aufweist,
    wobei diese obere Begrenzungsebene (10) im wesentlichen durch die Abdeckscheibe (4) der Trägervorrichtung (1) zusammen mit der oberen Begrenzung des Mahlgefäßes (5) definiert ist.
  11. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    das Mahlgefäß Befestigungsmittel zum lösbaren Befestigen des Deckels am Mahlbecher umfaßt und
    die Aufnahmevorrichtung Befestigungsmittel zum lösbaren Befestigen des Mahlgefäßes in der Aufnahmevorrichtung aufweist,
    wobei die Befestigungsmittel der Aufnahmevorrichtung und die Befestigungsmittel des Mahlgefäßes über die obere Begrenzungsebene hinausragen.
  12. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die erste und die zweite Lagereinrichtung (31,32) zueinander koaxiale Lager umfassen.
  13. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    zumindest eine der Lagereinrichtungen (31, 32, 33, 34) mehrere Lager umfaßt.
  14. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die obere Lagereinrichtung (32) zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung (2) in der Trägervorrichtung (1) mehrere Lager umfaßt.
  15. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    zumindest eine der Lagereinrichtungen (31, 32, 33, 34) zumindest ein Kugellager umfaßt.
  16. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Trägervorrichtung (1) eine zur Abdeckscheibe 4 parallele Bodenscheibe (6) umfaßt.
  17. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Bodenscheibe (6) als Antriebsscheibe ausgebildet ist.
  18. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Bodenscheibe (6) und/oder die Abdeckscheibe (4) als Schwungscheibe ausgebildet ist.
  19. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    eine der Lagereinrichtungen (31,32) zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung (2) in der Trägervorrichtung (1) und
    eine der Lagereinrichtungen (33, 34) zum drehbaren Lagern der Trägervorrichtung (1) am Gehäuse
    im Bereich der Bodenscheibe (6) angeordnet sind.
  20. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    eine der Lagereinrichtungen (31, 32) zum drehbaren Lagern der Aufnahmevorrichtung (2) in der Trägervorrichtung (1) und
    eine der Lagereinrichtungen (33, 34) zum drehbaren Lagern der Trägervorrichtung (1) am Gehäuse
    im Bereich der Abdeckscheibe (4) angeordnet sind.
  21. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Bodenscheibe (6) und die obere Abdeckscheibe (4) zueinander korrespondierende Öffnungen (65, 45) umfassen,
    welche derart positioniert sind, daß zumindest eine Lagereinrichtung in einer Öffnung (45) der Abdeckscheibe (4) und zumindest eine Lagereinrichtung in einer Öffnung (65) der Bodenscheibe (6) angeordnet werden kann.
  22. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Bodenscheibe (6) starr mit der Abdeckscheibe (4) verbunden ist.
  23. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Trägervorrichtung (1) ein Mantelelement (7) aufweist.
  24. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    das Mantelelement (7) die Bodenscheibe (6) starr mit der oberen Abdeckscheibe (4) verbindet.
  25. Kugelmühle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Kugelmühle eine Kühleinrichtung aufweist, welche ein Kühlmedium auf die im Betrieb rotierende Trägervorrichtung leitet und der zumindest einen Mahlstation zuführt, um die durch den Mahlvorgang entstehende Wärme von den Mahlgefäßen abzuführen.
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