EP2065090A1

EP2065090A1 - Wirbelstrommuehle

Info

Publication number: EP2065090A1
Application number: EP08019573A
Authority: EP
Inventors: Josef Fischer
Original assignee: Microtec GmbH
Current assignee: Lehigh Technologies Inc
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2008-11-08
Publication date: 2009-06-03
Also published as: DE102007057565A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wirbelstrommühle mit einem zwischen einem Stator (ST) und einem Rotor (RT) definierten Mahlspalt (MS), wobei der Stator (ST) eine Mahlbahn (20) aufweist, die den Mahlspalt (MS) nach außen hin mit ihrer kegelstumpfförmigen oder zylindrischen Innenoberfläche (21) begrenzt, welche mit zum Mahlspalt (MS) hin vorspringenden, sich über die Länge des Mahlspalts (MS) erstreckenden Rippen (26) versehen ist, und der Rotor (RT) Zerkleinerungsabschnitte (1) aufweist, die im Betrieb des Rotors eine kegelstumpfförmige oder zylindrische Mantelfläche (23) abstreifen und jeweils eine sich zumindest über einen Abschnitt der Länge des Mahlspalts (MS) von der Mantelfläche (23) nach innen erstreckende Brechfläche (3) für aufprallende Partikel aufweisen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Rippen (26) der Mahlbahn (20) jeweils in senkrechte Richtung zu einer durch einen Aufpunkt (P1) auf der jeweiligen Rippe (26) verlaufenden, gedachten Radialebene (E1) um einen Rippen-Neigungswinkel (±) geneigt verlaufen und die Brechflächen (3) jeweils in senkrechte Richtung zu einer durch einen Aufpunkt (P2) auf der jeweiligen Brechfläche verlaufenden, gedachten Radialebene (E2) um einen Brechflächen-Neigungswinkel (²) geneigt verlaufen, wobei der Rippen-Neigungswinkel (±) in etwa dem Brechflächen-Neigungswinkel (²) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wirbelstrommühle mit einem zwischen einem Stator und einem Rotor definierten Mahlspalt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Feinstvermahlung stehen heute verschiedene Typen von Mühlen zur Verfügung. Es gibt beispielsweise Sichtermühlen, in denen das Mahlgut von einem Luftstrom nach oben bewegt wird, dabei schwerkraftinduziert getrennt wird, wobei schwere Partikel in den Mahlbereich zurückfallen und leichte Teilchen an einem schnell drehenden Sichterrad engesichtet werden. Eine solche Sichtermühle ist der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 93 13 930 U1 zu entnehmen.
Weiterhin bekannt sind Wirbelstrommühlen der gattungsgemäßen Art. Bei solchen Wirbelstrommühlen weist der Stator eine Mahlbahn auf, die den Mahlspalt nach außen hin mit ihrer konischen bzw. kegelstumpfförmigen oder zylindrischen Innenoberfläche begrenzt, welche mit zum Mahlspalt hin vorspringenden, sich über die Länge des Mahlspalts erstreckenden Rippen, bzw. mit einer Riffelung zum Zerkleinern und Zurückschleudern von aufprallenden Partikeln versehen ist. Der Rotor weist dagegen Zerkleinerungsabschnitte auf, die im Betrieb des Rotors eine konische oder zylindrische Mantelfläche abstreifen und jeweils eine sich zumindest über einen Abschnitt der Länge des Mahlspalts von der Mantelfläche nach innen erstreckende Brechfläche für aufprallende Partikel aufweisen. Die Mahlbahn ist dabei oft als ein in ein dafür vorgesehenes Statorgehäuse einbaubarer Mahlbahn-Einsatz ausgebildet, die Zerkleinerungsabschnitte des Rotors als auf einem dafür vorgesehenen Werkzeugträger- bzw. Mahlring des Rotors anbringbare Mahlwerkzeug-Einsätze.
Dreht sich der Rotor nun mit hoher Geschwindigkeit in dem Stator, wobei die Drehachse in etwa in Vertikalrichtung verläuft, und wird Mahlgut von oben aufgegeben und in einem Spalt zwischen dem Rotor und einem Deckel des Gehäuses nach außen und von dort in den Mahlspalt zentrifugiert, so wird dieses Mahlgut zwischen der Riffelung der Mahlbahn und den Mahlwerkzeugen zermahlen, in dem die einzelnen Teilchen je nach Materialdichte und Korngröße mehr oder weniger oft zwischen Mahlbahn und Mahlwerkzeugen hin und her geschleudert werden und dadurch zerbrochen bzw. zerschlagen.
Derartige Wirbelstrommühlen weisen beispielsweise Arbeitsdrehzahlen von 12.000 U/min und Arbeits-Umfangsgeschwindigkeiten am Mahlwerkzeug von 125 m/s auf, wobei je nach Einsatzgebiet, den Materialeigenschaften des zu zerkleinernden Mahlguts und den gewünschten Materialparametern des vermahlenen Mahlgutaustrags verschiedene Mühlen mit unterschiedlichen Durchmessern, Mahlspaltlängen und -breiten eingesetzt werden müssen.
Wirbelstrommühlen dieser Art sind beispielsweise aus dem eigenen Patent EP 0787 528 B1 bekannt. Dort hat der Stator einen kegelstumpfförmigen Mahlbahn-Einsatz mit einer nach innen gerichteten, in Axialrichtung verlaufenden Riffelung, welche in einem Gehäuse der Wirbelstrommühle befestigt ist. Auf der anderen Seite des Mahlspalts innen liegend ist dagegen ein mit hoher Drehzahl antreibbarer Rotor vorgesehen, welcher entlang der Axialrichtung mit mehreren sogenannten Mahlringen bestückt ist, das sind Trägerelemente für die Mahlwerkzeuge. Die Mahlringe sind wiederum entlang der Umfangsrichtung mit einer Mehrzahl von Mahlwerkzeugen bestückt. Eine andere gattungsgemäße Wirbelstrommühle ist der deutschen Patentanmeldung DE 199 62 049 zu entnehmen.
Um die Vermahlung besser auf die Materialeigenschaften des Ausgangsmaterials und die gewünschten Materialparameter des Endmaterials einstellen zu können sind ferner in der deutschen Patentanmeldung DE 23 53 907 A1 schon Mahlwerkzeuge für Prallmühlen vorgeschlagen worden, bei denen die Prallplatten unter einem Winkel zur Vertikalen verlaufen. Wenn die Prallplatten mit Rücklage in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Mahlwerkzeugs geneigt sind erhält das einfallende Mahlgut einen Impuls nach oben und verbleibt daher länger im Mahspalt als wenn die Prallplatten gegensinnig geneigt sind, so dass Mahlgut einen Impuls nach unten bekommt und somit schneller durch die Mahlzone transportiert wird.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wirbelstrommühle zu schaffen, mit der bei guter Einstellbarkeit der Materialparameter des Endmaterials der Wirkungsgrad der Mühle weiter verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Wirbelstrommühle weist eine Mahlbahn auf, deren Rippen zu einer durch einen Aufpunkt auf der jeweiligen Rippe verlaufenden, gedachten Radialebene um einen Rippen-Neigungswinkel zur Drehrichtung hin geneigt sind, sowie einen Rotor, dessen Zerkleinerungsabschnitte Brechflächen haben, die jeweils zu einer durch einen Aufpunkt auf der jeweiligen Brechfläche verlaufenden, gedachten Radialebene um einen Brechflächen-Neigungswinkel zur Drehrichtung hin geneigt verlaufen, wobei der Brechflächen-Neigungswinkel in etwa dem Rippen-Neigungswinkel entspricht. Als Radialebene wird dabei eine radial zur Drehachse des Rotors verlaufende Ebene bezeichnet.
Im Rahmen der Erfindung kann die Mahlbahn mit den geneigten Rippen auch auf einem Mahlbahn-Einsatz ausgebildet sein, der wie bei bekannten Wirbelstrommühlen in einem Gehäuse des Stators aufgenommen ist. Ebenso können die geneigten Brechflächen jeweils auf separaten Brech- bzw. Mahlwerkzeug-Einsätzen vorgesehen sein, die wie an sich bekannt an einem Werkzeugträgerring des Rotors anbringbar sind.
Erfindungsgemäß gelingt es damit nicht nur auf einfache Weise, Einfluss auf die Mahlgeschwindigkeit einer Wirbelstrommühle zu nehmen, d.h., dass beispielsweise mit ein und derselben Wirbelstrommühle unterschiedliche Mahlgeschwindigkeiten erreicht werden können, indem lediglich der Mahlbahn-Einsatz und/oder die Werkzeug-Einsätze bzw. Werkzeugträgerringe mit den Werkzeugeinsätzen ausgetauscht werden. Vielmehr kann dadurch, dass der Brechflächen-Neigungswinkel gleich dem Rippen-Neigungswinkel ist, erreicht werden, dass bei jedem Aufprall eines zwischen den Zerkleinerungsabschnitten und der Mahlbahn hin- und her geschleuderten Teilchen der Stoß mit dem maximal möglichen Impuls in Richtung zur gegenüberliegenden Rippe der Mahlbahn bzw. Brechfläche der Zerkleinerungsabschnitte hin erfolgt, so dass insgesamt eine besonders feine und effiziente Zermahlung bei in weitem Umfang auf das aufgegebene Mahlgut und die gewünschten Materialparameter des Endprodukts einstellbarer Neigung der Brechflächen und der Rippen erzielt werden kann.
Auf ein und derselben Mühle können damit unterschiedliche Mahlgüter zu Austraggütern mit der jeweils gewünschten Kornverteilung oder ein Mahlgut zu sich in ihrer Kornverteilung unterscheidenden Austraggütern mit zufriedenstellender Wirkung vermahlen werden, wofür bisher Wirbelstrommühlen mit unterschiedlichen Durchmessern oder Mahlspaltlängen bereit gestellt werden mussten.
Dabei wäre es beispielsweise denkbar, eine Wirbelstrommühle mit einem Sortiment an Mahlbahn-Einsätzen und korrespondierenden Werkzeugträgerringen vorzuhalten, wobei die Mahlbahn-Einsätze mit Rippen unterschiedlicher Rippen-Neigungswinkel versehen sind und die korrespondierenden Werkzeugträgerringe mit Werkzeug-Einsätzen die einen zu der jeweiligen Mahlbahn passenden Brechflächenneigungswinkel aufweisen. Die Neigungswinkel können dabei in ihrem Betrag unterschiedlich sein aber auch in ihrer Richtung, d.h. sie können in oder entgegen der Drehrichtung geneigt sein.
Um die Richtung des Neigungswinkels zu definieren wird im Rahmen dieser Anmeldung "In oder entgegen der Drehrichtung geneigt" als ausgehend vom Mahlguteintritt in den Mahlspalt in oder entgegen der Drehrichtung geneigt, also in Mahlspaltlängsrichtung gesehen festgelegt. Als Mahlspaltlängsrichtung wird dabei die Richtung entlang der Drehachse des Rotors bezeichnet, die das an der Mahlgutaufgabe aufgegebene Mahlgut durch den Mahlspalt zum Mahlgutaustrag hin nimmt.
Sind die Rippen und die Brechflächen dabei entgegen der Drehrichtung geneigt, verkürzt sich der Aufenthalt des Mahlguts in dem Mahlspalt, weil der Abprallwinkel von auf die Rippen oder Brechflächen auftretenden Partikeln steiler in Richtung Mahlspaltaustritt verläuft. Sind die Rippen und/oder die Brechflächen dagegen in Drehrichtung geneigt, verlängert sich der Aufenthalt des Mahlguts in dem Mahlspalt, weil der Abprallwinkel von auf die Rippen oder Brechflächen auftretenden Partikeln flacher zum Mahlspaltaustritt hin verläuft.
Im ersteren Fall, also bei entgegen der Drehrichtung geneigten Rippen und/oder Brechflächen, wird eine relativ grobe Mahlung mit einem relativ kleinen Feinanteil im Mahlgut erzielt, wobei jedoch eine durch die Breite des Mahlspalts gegebene Oberkornbegrenzung vorgegeben ist. Dies ergibt eine relativ flache Kornverteilungskurve, d.h. es tritt ein relativ kleiner Anteil an Partikeln kleiner Korndurchmesser bei im wesentlichen der gleichen Oberkorngrenze wie bei geraden Rippen bzw. Brechflächen im zermahlenen Mahlgut auf.
Eine solche Kornverteilungskurve ist in vielen Anwendungsfällen gewünscht, beispielsweise wenn ein Farb-Rohgut zu Farbpartikel-Mehl vermahlen werden soll und eine Verschlämmung des Mehls durch einen zu hohen Feinanteil zu befürchten ist. Auch bei Tonern für Kopiergeräte ist eine Begrenzung der Korngröße nach unten gefragt, z.B. auf 5 µm Korndurchmesser.
In vielen Anwendungsfällen wird jedoch das gegenteilige Ergebnis wie bei dem vorstehend beschriebenen Fall gewünscht: Es soll eine sehr feine Mahlung mit einer steilen Kornverteilung d.h. relativ wenigen Körnern großen Durchmessers und einem großen Feinanteil im zermahlenen Mahlgut erzielt werden. Dies ist immer dann gefordert, wenn das Mahlgut eine große Oberfläche auf kleinem Raum bereitstellen soll, wie beispielsweise bei Gummimehl bzw. -granulat oder aber auch bei Aktivkohlepulver für Filteranwendungen, etc. Für solche Anwendungsfälle sind daher die Weiterbildungen der Erfinung besonders geeignet, bei denen die Rippen Rippen der Mahlbahn und/oder Brechflächen der Mahlwerkzeuge in Drehrichtung geneigt sind.
Besonders gute Ergebnisse lassen sich dabei mit einer gleichen Neigung der Rippen der Mahlbahn und der Brechflächen der Mahlwerkzeuge erzielen.
In Versuchen hat sich dabei ein Bereich von 10° bis 30° in beiden möglichen Neigungsrichtungen - also zur Drehrichtung hin oder von der Drehrichtung weg senkrecht aus der radialen Ebene herausgeneigt - als geeignet erwiesen, wobei besonders gute Ergebnisse in einem Bereich von 8° bis 15° erzielt worden sind.
Bei dem beispielhaft genannten Wert von 10° bis zu 12° Rippen-Neigungswinkel in Drehrichtung bei konventionell verlaufenden Brechflächen der Mahlwerkzeuge konnte in Versuchen eine gewünschte, sehr feine Mahlung eines Gummimehls bzw. -granulatpulvers erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist dabei vorgesehen, das Mahlwerkzeug schwenkbar, bzw. pendelnd am Rotor zu befestigen bzw. befestigbar auszuführen. Dabei ist die Schwenkachse vorteilhaft achsparallel zur Drehachse des Rotors, kann jedoch auch um einige Grade dazu geneigt sein, beispielsweise um den Grad der Neigung der Brechfläche zur Radialebene. Durch die hohe Drehgeschwindigkeit des Rotors wird dabei das Mahlwerkzeug in seiner Arbeitsposition gehalten, solange nur das zu zermahlende Mahlgut im Mahlspalt befindlich ist. Trifft dagegen ein harter Fremdkörper auf das Mahlwerkzeug kann es sich aus seiner Arbeitsposition heraus verschwenken und dadurch dem Fremdkörper ausweichen. Selbst wenn nach dem Eindringen eines solchen Fremdkörpers nicht mehr weitergemahlen werden kann, gelingt es trotzdem, die Schäden an der Mühle zu begrenzen, da dem Bedienpersonal jetzt die Möglichkeit gegeben wird, die Mühle abzuschalten, bevor der Fremdkörper ein oder mehrere Mahlwerkzeuge zerschlägt und dadurch noch größere Schäden hervorruft.
Das Mahlwerkzeug kann dabei entsprechend der Härte oder sonstigen Eigenschaften des Mahlguts entweder lose pendelnd am Rotor befestigt werden bzw. befestigbar ausgeführt sein oder, falls die durch die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors hervorgerufene Zentrifugalkraft zur Zerkleinerung des Mahlguts nicht ausreicht bzw., falls sich das Mahlwerkzeug ansonsten aus seiner Arbeitsposition heraus verschwenken würde, in dieser Arbeitsposition vorgespannt am Rotor befestigt sein bzw. befestigbar sein. Mit dieser Weiterbildung wird eine zusätzliche Feineinstellbarkeit des von dem Mahlwerkzeug auf die Mahlgutpartikel ausgeübten Impulses.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen werden anhand der beiliegenden Zeichnungen im Folgenden näher erläutert, wobei

Figur 1: eine schematisierte Schnittsansicht des Mahlbereich einer gattungsgemäßen Wirbelstrommühle zeigt;
Figur 2: eine Ansicht des Querschnitts eines Mahlbahn-Einsatz gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer der Blattebene in Figur 1 entsprechenden Ebene;
Figur 3: eine Schnittansicht entlang einer der Linie III - III in Fig. 1 entsprechenden Linie durch den Stator einer Wirbelstrommühle, bei dem der in Figur 1 dargestellte Mahlbahn-Einsatz durch den in Figur 2 dargestellten Mahlbahn-Einsatz ausgetauscht worden ist;
Figur 4: eine Teilseitenansicht auf einen Rotor mit einem daran angebrachten Mahlwerkzeug-Einsatz für die Wirbelstrommühle mit dem in Figur 3 gezeigten Stator ,
Figur 5: eine Seitenansicht auf den in Figur 4 dargestellten MahlwerkzeugEinsatz aus der in Fig. 4 mit V bezeichneten Richtung; und
Figur 6: ein Diagramm, welches qualitativ die kumulative Kornverteilung über dem Korndurchmesser für die gattungsgemäße Wirbelstrommühle der Figur 1, für die Wirbelstrommühle mit dem Stator gemäß der Ausführungsform der Figuren 2 und 3, sowie für eine Wirbelstrommühle mit entgegengesetzt geneigten Mahlbahnrippen darstellt.

Zunächst wird Bezug genommen auf die Figur 1, welche in schematischer Darstellung den Mahlbereich einer gattungsgemäßen Wirbelstrommühle zeigt. Die Wirbelstrommühle hat dabei einen Stator ST', welcher ein Statorgehäuse 22 aufweist, in dem ein konischer bzw. kegelstumpfförmiger Mahlbahn-Einsatz 20' aufgenommen und über ein Ringflanschteil 24 befestigt ist. Das Ringflanschteil 24 ist mit dem Statorgehäuse 22 und dem Mahlbahn-Einsatz 20', wie in Figur 1 angedeutet, verschraubt, wobei mittels Unterlegscheiben die Höhenlage der Mahlbahn 20' eingestellt werden kann, wodurch Einfluss auf die Breite eines mit MS bezeichneten Mahlspalts zwischen dem Stator ST' und Rotor RT' genommen werden kann. Der Rotor RT' rotiert dabei um eine Drehachse R, welche zumindest im wesentlichen auf die Senkrechte ausgelotet ist, so dass keine schwerkraftbedingte Unwucht auftritt. Der Mahlspalt MS wird dabei von dem Stator ST' über eine Innenoberfläche 21 des Mahlbahn-Einsatzes 20' begrenzt und andererseits durch den Rotor RT' über eine Außenmantelfläche 23 des Rotors RT'. Das Mahlgut nimmt dann ausgehend von einer Mahlgutaufgabe- Öffnung 19 in einem Deckelbereich des Statorgehäuses 22 über die durch den rotierenden Rotor erzeugten Zentrifugalkräfte seinen Weg nach außen und erreicht den Mahlspalt, welchen es unter Aufprall auf die dem Mahlspalt MS zugewandten Oberflächen des Rotors RT' und des Stators ST' nach unten durchläuft.
Die Mahlbahn 20' weist dabei bei bekannten Wirbelstrommühlen eine Riffelung mit in Mahlspaltlängsrichtung L verlaufenden Rippen auf, wohingegen der Rotor RT' bei bekannten Wirbelstrommühlen entlang des Mahlspalts MS einen oder mehrere mit Mahlwerkzeugen bestückte Mahlringe aufweist, wobei die Mahlwerkzeuge mit in Radialrichtung zur Rotationsachse R verlaufenden Brechflächen ausgestattet sind.
Figur 2 zeigt nun einen Mahlbahn-Einsatz 20 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, welcher zum Ersatz des in Figur 1 eingezeichneten, konventionellen Mahlbahn-Einsatzes 20' geeignet ist. Der Mahlbahn-Einsatz 20 in Figur 2 weist dabei zwar ebenfalls eine Riffelung auf. Ihre Rippen 26 verlaufen jedoch unter einem Rippen-Neigungswinkel α zu einer durch die Drehachse R des Rotors und einen Schnittpunkt T1 mit der jeweiligen Rippe 26 gedachten Radialebene E1 (vergleiche auch Figur 3, welche den MahlbahnEinsatz 20 in einem in das Statorgehäuse 22 eingebauten Zustand zeigt). In Figur 3 sind dabei mit gestrichelten Linien der Kopfkreisdurchmesser und der Fußkreisdurchmesser der Rippen 26 am oberen Ende der von dem MahlbahnEinsatz 20 gebildeten Mahlbahn 20 eingezeichnet, wobei lediglich auf der linken hälfte die einzelnen Rippen 26 eingezeichnet worden sind.
Im weiteren wird Bezug genommen auf die Figuren 4 und 5.
Mit 1 ist dabei ein Mahlwerkzeug-Einsatz für eine gemäß der Erfindung mit einem passenden Mahlbahneinsatz bestückte Wirbelstrommühle bezeichnet und insgesamt mit 28 ein Mahlring, welcher zwei Trägerplatten 5, 6 aufweist, zwischen denen über den Umfang des Mahlrings 28 verteilt eine Vielzahl der Mahlwerkzeug-Einsätzen 1 angebracht sind. Der Mahlring 28 ist dabei an einer Rotornabe 29 befestigt und ist mit der Rotornabe 29 Teil des insgesamt mit RT bezeichneten Rotors. Der Rotor kann wie im dargestellten Fall nur einen Mahlring 28 aufweisen oder auch entlang des Mahlspalts mehrere Reihen von Mahlwerkzeugen 1 und dementsprechend mehrere übereinander auf der Nabe angeordnete Mahlringe 28.
Mit R ist dabei wiederum die vorgegebene Rotationsrichtung des Rotors und damit des daran befestigten Mahlrings 28 eingezeichnet, mit L die Mahlspaltlängsrichtung. Man erkennt, dass der Mahlwerkzeug-Einsatz 1 auf der in Rotationsrichtung R des Rotors weisenden Seite eine mit 3 bezeichnete Brechfläche aufweist, auf welche die von der auf der anderen Seite des Mahlspalts liegenden Mahlbahn abprallenden Teilchen auftreffen und dabei zerschlagen werden sollen, so dass das Mahlgut zu Feinpulver vermahlen wird. Die Brechfläche 3 ist dabei auf ihrer radialen Außenseite von einer scharfen Kante 4 begrenzt, welche zur Drehachse des Rotors leicht geneigt ist, was wiederum der Konusneigung der Mahlbahn entspricht, so dass die Breite des Mahlspalts konstant ist.
Die Kanten 4 der auf dem Mahlring 28 angeordneten Mahlwerkzeug-Einsätze streifen dabei die in Figur 1 mit 21 bezeichnete Mantelfläche ab, welche den Mahlspalt MS von innen her einfasst, wenn der Rotor ST in die dort gezeigte Wirbelstrommühle eingebaut ist. Die Brechfläche 3 ist dabei unter einem Brechflächen-Neigungswinkel β von 11,25° gegenüber einer Radialebene E2 geneigt, welche durch die Drehachse R verläuft. Allein aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde die Ebene E2 für die Figur so gewählt, dass der Aufpunkt P2 nicht mehr auf der Brechfläche 3 liegt, sondern auf einer gedachten, die Brechfläche verlängernden Ebene. Für die Bestimmung des Winkels β spielt dies jedoch keine Rolle.
Der Mahlwerkzeug-Einsatz 1 weist einen flügelförmigen Brechabschnitt 10 auf, welcher mit einem hülsenförmigen Befestigungsabschnitt 9 verlötet ist. Der hülsenförmige Befestigungsabschnitt 9 bzw. Hülsenabschnitt 9 ist dabei zwischen die Trägerplatten 5, 6 eingeschoben. Die Trägerplatten 5, 6 weisen Durchgangsbohrungen auf, die zum Hülsenabschnitt 9 des jeweiligen Mahlwerkzeug-Einsatzes 1 fluchten. Durch den Hülsenabschnitt 9 und die zugeordneten Durchgangsbohrungen ist ein Schraubbolzen 8 durchgeführt, welcher über eine Mutter 12 den Mahlwerkzeug-Einsatz 1 am Mahlring 28 befestigt. Durch einen mehr oder weniger starken Anzug der Mutter lässt sich eine mehr oder weniger leichte bzw. schwergängige Drehbarkeit des Mahlwerkzeugs 1 um die durch den Schraubbolzen 8 gebildete Drehachse S erreichen.
Damit ist der Mahlwerkzeug-Einsatz 1 gemäß der dargestellten vorteilhaften Ausführungsform schwenkbar, bzw. pendelnd am Rotor RT befestigt, wobei die Schwenkachse S vorteilhaft achsparallel zur Drehachse des Rotors verläuft. Diese könnte jedoch auch um einige Grade dazu geneigt sein, beispielsweise um den Grad der Konusneigung der Mahlbahn zur Drehachse oder in Richtung des Brechflächen-Neigungswinkels β. Durch die hohe Drehgeschwindigkeit des Rotors RT in Wirbelstrommühlen der gattungsgemäßen Art wird dabei der Mahlwerkzeug-Einsatz 1 in seiner Arbeitsposition gehalten, solange nur das zu zermahlende Mahlgut im Mahlspalt befindlich ist. Trifft dagegen ein harter Fremdkörper auf den Mahlwerkzeug-Einsatz kann es sich aus seiner Arbeitsposition heraus verschwenken und dadurch dem Fremdkörper ausweichen. Selbst wenn nach dem Eindringen eines solchen Fremdkörpers nicht mehr weitergemahlen werden kann, gelingt es trotzdem, die Schäden an der Mühle zu begrenzen, da dem Bedienpersonal jetzt die Möglichkeit gegeben wird, die Mühle abzuschalten, bevor der Fremdkörper ein oder mehrere Mahlwerkzeuge zerschlägt und dadurch noch größere Schäden hervorruft.
Dabei wäre es denkbar, zwischen den Trägerplatten 5, 6 und dem Hülsenabschnitt 9 Unterlegscheiben aus einem gut gleitenden Material einzulegen, falls die Reibungskräfte reduziert werden sollen, so dass beim Auftreffen eines harten Fremdkörpers oder dergleichen auf den flügelförmigen Brechabschnitt 10 bzw. Flügelabschnitt 10 ein leichteres Rückgleiten aus der in Radialrichtung ausgerichteten Arbeitsstellung des Mahlwerkzeugs gelingt. Falls dagegen eine erhöhte Widerstandskraft des Mahlwerkzeugs gegen Zurückgleiten gewünscht ist könnte dies über eine Ringfeder bewerkstelligt werden, die einerseits an einem oder beiden Trägerringen und andererseits an dem Mahlwerkzeug-Einsatz befestigt ist. Mit Hilfe der genannten Maßnahmen ist somit die Gängigkeit der Drehbarkeit einstellbar.
Der Mahlwerkzeug-Einsatz 1 kann somit entsprechend der Härte oder sonstigen Eigenschaften des Mahlguts entweder lose pendelnd am Rotor RT befestigt werden bzw. befestigbar ausgeführt sein oder, falls die durch die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors RT hervorgerufene Zentrifugalkraft zur Zerkleinerung des Mahlguts nicht ausreicht bzw., falls sich der Mahlwerkzeug-Einsatz 1 ansonsten aus seiner Arbeitsposition heraus verschwenken würde, in dieser Arbeitsposition vorgespannt am Rotor RT befestigt sein bzw. befestigbar sein.
Der Flügelabschnitt 10 kann dabei aus einem Hartmetall bestehen, wohingegen der hülsenförmige Befestigungsabschnitt 9 aus einem Standardbaustahl hergestellt sein kann. Auf diese Weise kann zum einen der Befestigungsabschnitt 9 materialmäßig eher einfacher oder billiger ausgebildet sein als der Brechabschnitt 10.
Alternativ dazu könnte ein für ein bestimmtes Mahlgut zu verwendender Mahlwerkzeug-Einsatz auch insgesamt aus einem diesem Mahlgut entsprechenden Material bestehen, wenn es beispielsweise auf einen minimalen Abrieb und einen hohen Grad an Metallfreiheit des zermahlenen Pulvers ankommt (z.B. bei Leuchstoffpulver) aus Keramik, beispielsweise Al₂O₃, wenn es auf eine besonders abriebfeste und abrasionswiderständige Oberfläche des Mahlwerkzeugs bei sehr abrasiven Mahlgütern (beispielsweise Dolomit mit Quarzfremdeinschlüssen) ankommt aus Hartmetall, wenn es dagegen auf einen ungiftigen Abrieb ankommt, beispielsweise im Lebensmittelbereich, aus Edelstahl.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Brechabschnitt 10 dabei mit dem Befestigungsabschnitt 9 verlötet. Anstatt einer Verlötung des Flügelabschnitts 10 mit dem Befestigungsabschnitt 9 wäre auch jede andere Verbindungsart, z.B. ein Verkleben oder Verschrauben der beiden Abschnitte 9, 10 des Mahlwerkzeug-Einsatzes 1 miteinander denkbar.
Es wäre jedoch ebenfalls denkbar, am Brechabschnitt eine Wechselbrechplatte anzubringen, wie dies beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 0 1 413 357 A1 schon vorgeschlagen worden ist, und diese Brechplatte aus einem spezifisch dem Brechvorgang zugeordneten Material zu fertigen und den die Brechplatte haltenden Trägerabschnitt einstückig mit dem Befestigungsabschnitt aus einem anderen Material. Dabei könnten auch Wechselbrechplatten mit unterschiedlichen Brechflächen-Neigungswinkeln vorgesehen sein, wobei dann durch Bestücken der die Brechplatte haltenden Universal-Trägerabschnitte der am Mahlring aufgenommenen Mahlwerkzeug-Einsätze mit Brechplatten eines anderen Brechflächen-Neigungswinkels die Wirbelstrommühle zum Zermahlen eines anderen Mahlguts umgerüstet werden könnte. Schließlich wäre es auch denkbar, die die Brechplatte haltenden Trägerabschnitte einstückig oder als Bestandteil des jeweiligen Mahlrings auszubilden, so dass die Mahlwerkzeug-Einsätze lediglich noch aus den Wechselbrechplatten bestehen.
Ebenfalls denkbar wäre es, die in Rotationsrichtung des Rotors weisende Brechfläche des Mahlwerkzeugs durch eine Beschichtung am Brechabschnitt auszubilden, beispielsweise eine Hartstoffbeschichtung (beispielsweise Wolframkarbit, TiC-TaC oder sogar Diamant) und den Mahlwerkzeug-Einsatz ansonsten einstückig aus einem billigeren Material zu fertigen.
Der Figur 6 lassen sich die unterschiedlichen Steilheiten der Kornverteilung bei 3 Wirbelstrommühlen entnehmen, wobei dort auf der Abszisse die kumulative Kornverteilung in Volumenprozent (Vol-%) über dem Durchmesser D auf der Ordinate angegeben ist.
Mit G_-10 ist dabei eine Kornverteilungskurve einer Wirbelstrommühle eingezeichnet, deren Mahlbahn in Mahlbahnlängsrichtung um 10° entgegen der Drehrichtung geneigte Rippen aufweist, mit G_o die kumulative Kornverteilungskurve derselben Wirbelstrommühle mit einer Mahlbahn mit konventionellen Rippen, und mit G₁₀ die kumulative Kornverteilungskurve der Wirbelstrommühle mit einer Mahlbahn, deren Rippen um 10° zur Drehrichtung hin geneigt sind.
Wie man erkennt hat G_-10 den flachsten Verlauf, d. h. den kleinsten Feinanteil im Mahlgut, wohingegen G₁₀ den steilsten Verlauf, d. h. den größten Feinanteil im Mahlgut aufweist.
Man erkennt ferner, dass trotz der unterschiedlichen Steilheiten eine gleiche Oberkornbegrenzung OK vorliegt, wohingegen die kleinsten Korndurchmesser UK₁₀, UK_o , UK_-10 variieren. Bei G_-10 sind die kleinsten Korndurchmesser UK_-10 wesentlich größer als die kleinsten Korndurchmesser UK₁₀ bei G₁₀.
Auch die Grenzdurchmesser D40₁₀, D40_o, D40_-10 und D60₁₀, D60₀, D60_-10, an denen 40 % bzw. 60 % des Mahlgut-Volumens erreicht sind, variieren aufgrund der unterschiedlichen Steilheit der Kornverteilungskurven G₁₀, G_o, G_-10 stark.
Selbstverständlich sind Abweichungen und Modifikationen der dargestellten Ausführungsform möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können die vorstehenden Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung beliebig kombiniert werden. Ferner wäre es ebenfalls denkbar, die Brechfläche 3 mit einer Tasche auszuformen.
So verlaufen die Rippen bzw. die Brechflächen 3 bei den Wirbelstrommühlen gemäß der Erfindung (siehe Fig. 5) jeweils zu einer durch einen Aufpunkt P2 auf der jeweiligen Rippe bzw. Brechfläche verlaufenden, gedachten Radialebene E2 um einen Rippen- bzw. Brechflächen-Neigungswinkel β geneigt, der gleichzeitig dem Rippen-Neigungswinkel α entspricht.
Die Brechflächen 3 könnten aber nicht nur in der Richtung längs des Mahlspalts zu der Radialebene E2 angestellt sein. Auch ein Anstellen nach Art einer Wendeschneidplatte in Richtung einer Radialebene um eine achsparallel zur Drehachse des Rotors verlaufende Achse wäre denkbar.

Claims

Wirbelstrommühle mit einem zwischen einem Stator (ST) und einem Rotor (RT) definierten Mahlspalt (MS), wobei
der Stator (ST) eine Mahlbahn (20) aufweist, die den Mahlspalt (MS) nach außen hin mit ihrer kegelstumpfförmigen oder zylindrischen Innenoberfläche (21) begrenzt, welche mit zum Mahlspalt (MS) hin vorspringenden, sich über die Länge des Mahlspalts (MS) erstreckenden Rippen (26) versehen ist, und

der Rotor (RT) Zerkleinerungsabschnitte (1) aufweist, die im Betrieb des Rotors eine kegelstumpfförmige oder zylindrische Mantelfläche (23) abstreifen und jeweils eine sich zumindest über einen Abschnitt der Länge des Mahlspalts (MS) von der Mantelfläche (23) nach innen erstreckende Brechfläche (3) für aufprallende Partikel aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass

die Rippen (26) der Mahlbahn (20) jeweils in senkrechte Richtung zu einer durch einen Aufpunkt (P1) auf der jeweiligen Rippe (26) verlaufenden, gedachten Radialebene (E1) um einen Rippen-Neigungswinkel (α) geneigt verlaufen und die Brechflächen (3) jeweils in senkrechte Richtung zu einer durch einen Aufpunkt (P2) auf der jeweiligen Brechfläche verlaufenden, gedachten Radialebene (E2) um einen Brechflächen-Neigungswinkel (β) geneigt verlaufen, wobei der Rippen-Neigungswinkel (α) in etwa dem Brechflächen-Neigungswinkel (β) entspricht.
Wirbelstrommühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Rippen (26) als auch die Brechflächen (3) entgegen der Drehrichtung (R) geneigt sind.
Wirbelstrommühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Rippen als auch die Brechflächen in Drehrichtung geneigt sind.
Wirbelstrommühle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rippen-Neigungswinkel (α) und der Brechflächen-Neigungswinkel (β) 5° bis 30° beträgt, vorzugsweise 8° bis 15°, beispielsweise 10°.
Wirbelstrommühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlbahn (20) an einem austauschbaren Mahlbahn-Einsatz (20) ausgebildet ist.
Wirbelstrommühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsabschnitte (1) als auf dafür vorgesehenen Werkzeugträgerringen (28) des Rotors (RT) angebrachte Mahlwerkzeug-Einsätze (1) ausgebildet sind.
Wirbelstrommühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlwerkzeug-Einsätze (1) um eine zu einer Rotationsachse des Rotors (RT) in etwa parallele Achse schwenkbar am Rotor (RT) befestigt sind.