EP3831494B1 - Schneidmühle zum schneidenden zerkleinern von proben - Google Patents

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EP3831494B1
EP3831494B1 EP20209556.8A EP20209556A EP3831494B1 EP 3831494 B1 EP3831494 B1 EP 3831494B1 EP 20209556 A EP20209556 A EP 20209556A EP 3831494 B1 EP3831494 B1 EP 3831494B1
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EP
European Patent Office
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cutting
grinding chamber
labyrinth
support bearing
bearing element
Prior art date
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EP20209556.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3831494A1 (de
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Wolfgang Mutter
Juri Dinges
Markus Bund
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Fritsch GmbH
Original Assignee
Fritsch GmbH
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Publication date
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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
    • B02C18/00—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments
    • B02C18/06—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments with rotating knives
    • B02C18/14—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments with rotating knives within horizontal containers
    • B02C18/144—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments with rotating knives within horizontal containers with axially elongated knives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C18/00—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments
    • B02C18/06—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments with rotating knives
    • B02C18/16—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C18/00—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments
    • B02C18/06—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments with rotating knives
    • B02C18/16—Details
    • B02C2018/162—Shape or inner surface of shredder-housings

Definitions

  • the invention relates to a cutting mill for the cutting comminution of samples, in particular on a laboratory scale, with a cutting rotor rotating about a horizontal axis.
  • Cutting mills comminute the samples by a scissors-like cutting effect, typically between a rotating cutting rotor with one or more essentially axially extending blades and one or more stationary counter-blades also essentially axially extending.
  • Such laboratory cutting mills are particularly suitable for comminuting tough or fibrous samples, for example biological samples such as straw, but also plastic films, to name just a few.
  • Examples of such laboratory cutting mills are, for example, the Applicant's Pulverisette® 19 and Pulverisette® 25, the basic design of which is hereby referred to. Corresponding product descriptions of the Pulverisette ® 19 and the Pulverisette ® 25 can be found, for example, at www.fritsch.de.
  • a cutting edge running essentially axially is not limited to the cutting edge running strictly parallel to the axis of rotation, but should also include cutting edges running at an angle with an axis-parallel component.
  • the essentially axially running cutting edges can also run at an angle to the axis of rotation, which in principle corresponds to a helical line.
  • a screen for example a screen cassette, through which the sample material that is already has been crushed sufficiently, can trickle through to be collected in a receptacle below.
  • the grinding chamber is typically closed axially at the front (front) with a pivoted sealing cover.
  • the counter bearing of the cutting rotor in the closure cover is typically sealed against the inside of the grinding chamber by means of felt rings or lip seals.
  • the felt rings or lip seals used on the closure cap may not have been easy to replace.
  • the seal using felt rings or lip seals has basically proven itself, which is why these seals have been used in laboratory cutting mills for decades, depending on the sample, waxes, oils or resins could also get to the seal and contaminate the seal or the sealing effect possibly affect.
  • the DE 297 13 097 U1 discloses a granulator according to the preamble of the independent claim.
  • a further aspect of the object of the invention is to provide a cutting mill which generates little heat in the area of the closure cover and nevertheless has a good sealing effect.
  • the invention relates to a cutting mill for cutting up samples with a cutting rotor.
  • the cutting mill is in particular a cutting mill on a laboratory scale, which cuts sample material between sheaths and counter-sheaths.
  • Such cutting mills for the cutting comminution of samples work according to the scissors principle.
  • the cutting edges of the cutting rotor and the counter-cutting edges run essentially axially and radially offset from the axis of rotation of the cutting rotor.
  • the grinding chamber therefore preferably has counter-knives that are axially offset on the circumferential side and run essentially axially, which interact with the cutting knives of the cutting rotor in such a way that the samples are cut up between the cutting knives of the cutting rotor and the counter-knives according to the scissor principle when the cutting edges of the cutting rotor and the stationary blades slide past each other.
  • the granulator comprises a device housing which accommodates, for example, a grinding chamber with a granulator, a drive motor and/or an electronic controller for the granulator.
  • the drive motor drives the cutting rotor in rotation, with the blades of the cutting rotor running past the stationary counter-blades, which surround the cutting rotor, according to the scissors principle, cutting the sample material between the blades and counter-blades according to the scissors principle.
  • the cutting edges and counter cutting edges run essentially axially.
  • “running essentially axially” should not be limited to cutting edges that run strictly parallel to the axis of rotation. Rather, the cutting edges can in particular also run obliquely, for example along a helical line, or have a twist.
  • cutting rotors with so-called V-cutting edges can be used, in which the cutting edges are offset axially to the axis of rotation and run essentially axially, but obliquely along a helix, so that the cutting edges have a twist.
  • Laboratory cutting mills of this type are known in principle to a person skilled in the art, see, for example, www.fritsch.de .
  • the cutting rotor which is driven in rotation by the drive shaft, rotates about an axis of rotation within the grinding chamber.
  • the grinding chamber is limited axially on the motor side, i.e. axially in relation to the axis of rotation or on the front side of the motor, by a rear wall of the grinding chamber.
  • the cutting rotor is preferably generally cylindrical and the motor-side end face of the cylindrical cutting rotor preferably runs parallel to the grinding chamber rear wall.
  • the grinding chamber rear wall preferably has a shaft passage opening through which the cutting rotor can be driven by a drive shaft.
  • the drive shaft extends through the shaft passage opening in order to drive the cutting rotor in rotation in the grinding chamber.
  • the drive shaft and/or the axis of rotation of the cutting rotor preferably run horizontally and/or the rear wall of the milling chamber runs vertically.
  • the device housing On the side of the cutting rotor axially opposite the rear wall of the milling chamber, the device housing has an axially frontal closure cover, by means of which the milling chamber can be closed and opened again. Accordingly, the closure cover can be opened in order to open the grinding chamber, specifically in order, among other things, to remove the cutting rotor.
  • the cutting rotor can preferably be pulled off the drive shaft axially when the closure cover is open.
  • the closure lid forms a door to the grinding chamber.
  • the closure cover is e.g. pivotably suspended on the device housing. This means that the cutting rotor can be easily cleaned or replaced with another cutting rotor. Furthermore, e.g. the sieve cassette can also be cleaned or replaced.
  • the closure lid also has a rotatably mounted support bearing element for the cutting rotor, with which the cutting rotor on the rear wall of the grinding chamber or the Drive motor opposite axial end face of the grinding chamber is rotatably mounted on the closure cap when the axially front closure cap is closed.
  • a first labyrinth seal is arranged on the closure cover, by means of which the bearing of the cutting rotor and the support bearing element on the closure cover is sealed against the milling chamber.
  • the first labyrinth seal serves as a seal for the grinding chamber on the front side of the grinding chamber opposite the rear wall of the grinding chamber or the drive motor, between rotating parts of the cutting mill and areas of the closure lid that are to be kept clean, such as the bearing on the closure lid.
  • Labyrinth seals are also sometimes referred to as gap seals because they provide a non-contact shaft seal.
  • the sealing effect is based on the lengthening of the flow path through the sealing gap, which increases the flow resistance. This lengthening of the path can be achieved, for example, by meshing labyrinth shaped elements of the rotor and stator, the so-called intermeshing.
  • the rotational speed of the cutting rotor in the cutting mill can be, for example, in the interval from 20 rpm to 5000 rpm, preferably between 50 and 3000 rpm. It has been found that in some cutting mills the radius or circumference of the seals on the closure cover is relatively large due to the design, which causes a relatively high peripheral speed on the seal.
  • the use of a labyrinth seal on the closure cover is advantageous, among other things, since it can significantly reduce the heat development on the closure cover that occurs in a cutting mill due to the special structural conditions.
  • a further advantage of using a labyrinth seal on the closure cover is that the cutting mill is easy to maintain and, in particular, cleaning in the area of the support bearing can be simplified and improved. This can be particularly helpful in a cutting mill, for example when crushing oily or resinous samples, since with conventional cutting mills this could lead to oily and and/or resinous residues could diffuse into the area of the seal in the cap.
  • Another advantage of using a labyrinth seal in the granulator's cover is its durability and ease of maintenance. Furthermore, the first labyrinth seal can be installed and removed easily, e.g. in order to clean, check and/or replace it.
  • the cutting mill designed as a laboratory cutting mill preferably comprises the drive shaft protruding into the grinding chamber on the motor side, the cutting rotor being coaxially pluggable onto the drive shaft by hand and being removable again when the grinding chamber or the sealing cover is open.
  • This has the advantage that the user only needs to open the cover and can then remove the cutting rotor by hand without tools, e.g. to clean the cutting rotor and the grinding chamber or to be able to exchange the cutting rotor for another cutting rotor.
  • the grinding chamber rear wall preferably has a shaft passage opening through which the drive shaft extends in order to drive the cutting rotor.
  • the support bearing element applies a force or preload to the cutting rotor, preferably axially in the direction of the grinding chamber rear wall, in order to avoid undesired play between the cutting rotor and the static elements of the cutting mill.
  • the device housing preferably comprises an axially effective spring, in particular in the closure lid, which applies force directly or indirectly to the support bearing element axially in the direction of the grinding chamber rear wall when the closure lid is closed.
  • an axially effective spring in particular in the closure lid, which applies force directly or indirectly to the support bearing element axially in the direction of the grinding chamber rear wall when the closure lid is closed.
  • the axial spring force on the support bearing element and/or the axial force of the support bearing element on the cutting rotor is greater than 100 N, preferably greater than 200 N, preferably greater than 500 N, according to one embodiment, for example about 1000 N.
  • the support bearing element is designed as a shaft piece which is rotatably mounted on the closure cover by means of a bearing, e.g. a ball bearing.
  • the closure cap has an axial stop against which the bearing is prestressed axially in the direction of the grinding chamber by means of the spring when the closure cap is open.
  • the axial stop also serves to secure the bearing in the closure cap axially in the direction of the grinding chamber.
  • the support bearing element has a stop against which the bearing is also prestressed axially in the direction of the grinding chamber by means of the spring.
  • the cutting rotor when the closure cover is closed, can displace the support bearing element axially in the direction away from the grinding chamber against the tension of the spring, thereby further tensioning the spring.
  • the support bearing element also displaces the bearing axially against the tension of the spring in the direction away from the grinding chamber and in the process releases the bearing axially from the stop in the closure lid, so that the bearing, e.g. ball bearing, during operation of the cutting mill is not unduly tightened.
  • the support bearing element preferably has a bearing fitting, eg a bearing cone, which engages in a corresponding fitting receptacle, eg a conical receptacle, of the cutting rotor when the closure cover is closed, such that during operation the support bearing element is rotated by the cutting rotor.
  • the support bearing element designed as a shaft piece forms a shaft continuation of the drive shaft or of the cutting rotor, which is rotatably mounted in the closure cover by means of the bearing.
  • the support bearing element is also preferably mounted in an axially displaceable manner on the closure cover, e.g. in order to be able to compensate for axial length tolerances and/or to enable the longitudinal displacement of the support bearing element caused by the application of force by means of the spring.
  • the first labyrinth seal has an axial play which is sufficiently large to allow an axial displacement of the support bearing element while maintaining the sealing effect of the first labyrinth seal, in particular to compensate for the axial displacement of the support bearing element when the spring is tensioned when the closure lid is closed.
  • the first labyrinth seal has a smaller axial gap dimension when the closure lid is closed than when the closure lid is open. In other words, the axial gap dimension is reduced when the closure cover is closed.
  • the axial play of the first labyrinth seal is selected to be large enough that the first labyrinth seal has a smaller radial gap than the axial gap when the closure cover is open and closed.
  • the sealing effect of the first labyrinth seal preferably takes place mainly on the annular, axially extending gaps (radial gap size) and less on the annular, radially extending (frontal) gaps (axial gap size).
  • the radial gap dimension of the circumferentially axially extending gaps of the first labyrinth seal is preferably between 0.05 mm and 1 mm, more preferably between 0.1 mm and 0.5 mm, preferably in the range of 0.2 mm.
  • the axial gap dimension of the circumferentially radially extending (frontal) gap of the first labyrinth seal is preferably between 5 mm and 0.5 mm, more preferably between 3 mm and 1 mm, preferably in the range of 1.8 mm +/-0 when the closure cover is open ,5 mm. These dimensions are "interlocked" with the tolerances to be considered.
  • the compression of the axial gap size when closing the closure lid is preferably between 3 mm and 0.2 mm, preferably between 1.5 mm and 0.4 mm, preferably in the range of 0.8 mm +/- 0.4 mm.
  • the axial gap is preferably between 3 mm and 0.1 mm, preferably between 2 mm and 0.3 mm, preferably in the range of 1 mm +/- 0.5 mm.
  • the axial gap is preferably between 3 mm and 0.1 mm, preferably between 2 mm and 0.3 mm, preferably in the range of 1 mm +/- 0.5 mm.
  • the first labyrinth seal is preferably meshed exclusively in the axial direction. This has the advantage that the first and second labyrinth rings, which form the two halves of the first labyrinth seal, can simply be pulled off axially from one another, e.g. to be able to clean the first labyrinth seal.
  • the first labyrinth seal in addition to the axial interlocking, it can also have at least one, but preferably several, e.g. three, radially circumferential groove or grooves that extend the fluid path, which is or are not interlocked, so the parts can be pulled apart axially.
  • the groove or grooves form radial labyrinth shaped elements and can be arranged, for example, on the outer circumference of the support bearing element.
  • Such an arrangement of circumferential non-intermeshing grooves is also sometimes referred to as a circumferential "open labyrinth" or so-called see-through labyrinth.
  • the first labyrinth seal preferably has a first and second labyrinth ring, which are interlocked with one another exclusively in the axial direction, i.e. can be separated from one another axially, with the first or inner labyrinth ring of the grinding chamber preferably being fastened to the support bearing element, which offers design advantages.
  • the meshing of the first labyrinth seal is designed in such a way that, while maintaining the sealing effect of the first labyrinth seal, an axial displacement between the first and second labyrinth rings within a predefined path is made possible, in particular in order to permit or prevent an axial displacement of the support bearing element while maintaining the sealing effect of the first labyrinth seal .to be able to compensate.
  • the axial displaceability between the first and second labyrinth ring of at least 0.2 mm, preferably at least 0.4 mm, preferably at least 0.8 mm and/or preferably at most 20 mm, preferably at most 10 mm, preferably at most 5mm
  • the second labyrinth ring is preferably arranged in a stationary manner on the closure cover.
  • the first labyrinth ring is preferably arranged on the support bearing element, in particular fastened, and rotates, together with the support bearing element, in meshing engagement in the second stationary labyrinth ring on the closure cover.
  • the labyrinth seal rotates horizontally and the first and second labyrinth rings are in horizontal meshing engagement with each other.
  • the first labyrinth ring is preferably arranged or fixed on the peripheral cylinder wall of the support bearing element.
  • the support bearing element On its axial side facing the grinding chamber, can have a grinding-chamber-side section with a larger diameter than on a closure-lid-side section on the axial side facing away from the grinding chamber, and the first labyrinth ring is preferably arranged or fastened on the grinding-chamber-side section with the larger diameter.
  • the gap of the first labyrinth seal connects the grinding chamber to the pivot bearing of the support bearing element.
  • the rotating first labyrinth ring arranged on the support bearing element is preferably arranged on the side of the first labyrinth seal facing the grinding chamber and the stationary second labyrinth ring arranged on the closure cover is arranged on the side of the first labyrinth seal facing away from the grinding chamber.
  • the rear side of the first labyrinth ring, which is axially opposite the labyrinth comb, preferably faces the grinding chamber and is preferably located axially adjacent to the cutting rotor or the cutting rotor core.
  • the first labyrinth ring is inseparably attached to the support bearing element for the user, eg shrunk (press fit). This has the advantage that the first labyrinth ring is held securely in the desired position.
  • the second labyrinth ring is preferably provided on the closure cover, which also offers design advantages.
  • the second labyrinth ring can be integrally molded into the closure cap, e.g., turned by turning.
  • the meandering rings of the second labyrinth ring can be milled directly into the closure cover, which saves an additional component for the second labyrinth ring.
  • the support bearing element is frictionally engaged on the closure cap, in particular in which the bearing or ball bearing is mounted, on the one hand to ensure axial mobility and on the other hand to prevent the support bearing element from falling out of the closure cap by itself when the closure cap is open.
  • This frictional mounting can be achieved, for example, by means of an O-ring in a circumferential groove in an extension of the support bearing element, in which the extension is held in an axially clamping manner by means of the O-ring in the bearing, but is held in an axially displaceable manner when the clamping force is overcome.
  • the support bearing element can preferably be pressed out of the closure cover by overcoming the frictional force of the frictional connection or the clamping force of the O-ring. This has the advantage that the support bearing element can be easily removed from the closure cap, e.g. for cleaning, in particular without loosening a screw connection.
  • the closure cap preferably has an opening, e.g. a central opening, through which the support bearing element can be pressed out of the closure cap, e.g. by inserting a pin or screwdriver into the opening and pushing the support bearing element axially out of the bearing by overcoming the frictional connection.
  • an opening e.g. a central opening
  • the support bearing element is therefore only inserted into the closure cap and is not screwed tightly into the closure cap even during operation, which facilitates handling during cleaning.
  • the cutting mill preferably has a second labyrinth seal, by means of which the shaft passage opening in the rear wall of the grinding chamber is sealed, so that the grinding chamber with the cutting rotor is sealed axially on both sides by means of the first and second labyrinth seals, as a result of which heat development can be further reduced, particularly at high speeds.
  • the grinding chamber of the cutting mill has, at least in certain areas, preferably at least at the bottom, a peripheral screen wall which separates the grinding chamber from a collection container in such a way that the screen wall collects sample particles that have been comminuted below a particle size predefined by the screen openings directly during the cutting comminution of the samples through the sieve openings into the collection container.
  • the screen wall is preferably designed as part of a screen cassette, with the screen cassette being able to be inserted into the grinding chamber as a unit below the cutting rotor.
  • the cutting rotor can preferably be pushed coaxially or concentrically onto the drive shaft and removed by hand when the closure cover or the grinding chamber is open.
  • the connection between the support bearing and the cutting rotor is opened and the cutting rotor can then be pulled off the drive shaft by hand.
  • the cutting rotor is simply plugged onto the drive axle.
  • Torque is preferably transmitted from the drive shaft to the cutting rotor by a positive coupling when the milling chamber is closed.
  • driver elements are included, for example, which engage in a form-fitting manner in the cutting rotor when the cutting rotor is placed on the drive shaft in order to transmit the torque to the cutting rotor by means of the driver elements.
  • the drive shaft is designed in several parts and includes at least one primary shaft, which can be the motor shaft directly, for example, and an intermediate piece coaxially mounted on the primary shaft, the so-called rotor receiving element.
  • the rotor receiving element is then plugged coaxially onto the primary shaft and coupling means are included between the primary shaft and the rotor receiving element, which transmit the torque from the primary shaft cause the rotor receiving element, such as a feather key.
  • the cutting rotor is slipped onto the rotor receiving element and can be pulled off the rotor receiving element easily and without tools when the grinding chamber is open.
  • the rotor receiving element can also be pulled off the primary shaft, in which case a removal tool may be required, for example a central screw to push the rotor receiving element off the primary shaft, with parts of the second labyrinth seal possibly being pulled off the rear wall of the grinding chamber as well.
  • a removal tool may be required, for example a central screw to push the rotor receiving element off the primary shaft, with parts of the second labyrinth seal possibly being pulled off the rear wall of the grinding chamber as well.
  • a driver flange is included, which extends around the drive shaft and has a substantially larger diameter than the motor shaft.
  • the driver elements e.g. driver pins, engage on the one hand in the driver flange and on the other hand in the cutting rotor in order to effect the transmission of torque from the drive shaft to the cutting rotor at the largest possible radius.
  • the driver elements are preferably designed as axially extending driver pins, the radially outer limit of which is at least 10 mm, preferably at least 15 mm, preferably at least 20 mm or preferably at least 25 mm, e.g Torque can be transmitted.
  • the driver flange is preferably designed as part of the rotor receiving element and the rotor receiving element can be pushed onto the primary shaft with the driver flange as a unit. This has proven itself for transmitting the torque required for the cutting mill.
  • the driver flange is at least partially arranged inside the shaft passage opening. This has proven to be advantageous in terms of size. A relatively large shaft passage opening is required for this, but this is easy to handle with the second labyrinth seal.
  • the second labyrinth seal comprises an inner labyrinth ring rotating along with the drive shaft and a labyrinth ring cover on the milling chamber side, wherein a milling chamber side axial end face of the inner labyrinth ring of the second labyrinth seal is meshed with an axial end face of the grinding chamber side labyrinth ring cover of the second labyrinth seal.
  • the second labyrinth seal preferably comprises the inner labyrinth ring rotating with the drive shaft and a labyrinth ring cover on the motor side, with an axial end face of the inner labyrinth ring on the motor side meshing with an axial face of the labyrinth ring cover on the motor side.
  • the grinding chamber rear wall preferably has an annular recess on the grinding chamber side, in which the labyrinth ring cover of the second labyrinth seal on the grinding chamber side is fixed. It is particularly advantageous if the closing surface of the labyrinth ring cover on the grinding chamber side of the second labyrinth seal ends flush with the rear wall of the grinding chamber.
  • the labyrinth ring cover of the second labyrinth seal on the grinding chamber side is preferably clamped in the annular recess on the grinding chamber side, so that when the cutting rotor is pulled off the drive shaft or the rotor receiving element, the second labyrinth seal remains assembled.
  • the inner labyrinth ring of the second labyrinth seal can basically be pulled off in the direction from the motor to the grinding chamber if the clamping of the labyrinth ring cover on the grinding chamber side of the second labyrinth seal in the annular recess on the grinding chamber side is overcome and the labyrinth ring cover on the grinding chamber side of the second labyrinth seal with the inner labyrinth ring of the second labyrinth seal from the drive shaft is removed.
  • the rotor receiving element is preferably pulled off the primary shaft while overcoming a certain clamping force, whereby the inner labyrinth ring of the second labyrinth seal and the labyrinth ring cover of the second labyrinth seal on the grinding chamber side are also pulled off the drive shaft, e.g. supported by the driver flange on the motor side.
  • the labyrinth ring cover of the second labyrinth seal on the milling chamber side can be clamped by means of an O-ring, preferably inserted in a form-fitting manner, in the rear wall of the milling chamber or in the annular recess on the milling chamber side of the rear wall of the milling chamber and can be pulled off by overcoming the clamping force caused thereby.
  • the inner labyrinth ring of the second labyrinth seal is preferably arranged radially on the outside on the rotor receiving element, in particular radially on the outside on the driver flange.
  • an air flow generating device is included, which generates an air flow through the gap of the second labyrinth seal, preferably from the motor in the direction of the grinding chamber.
  • the inner labyrinth ring of the second labyrinth seal can have fan blades which generate an air flow through the gap of the second labyrinth seal when the inner labyrinth ring of the second labyrinth seal rotates.
  • the large radius of the seal which initially appears to be disadvantageous for the seal as such, proves to be advantageous since the associated high peripheral speed can have a positive effect on the generation of an air flow.
  • the fan blades are conveniently located on the radially outer peripheral wall of the inner labyrinth ring of the second labyrinth seal.
  • An air-supplying ventilation duct is preferably provided between the grinding chamber rear wall and the drive motor, eg in the motor side of the grinding chamber rear wall, through which the air flow is guided in the direction of the grinding chamber through the second labyrinth seal.
  • an “open labyrinth” or so-called through-view labyrinth can also be provided on the circumference.
  • the second labyrinth seal in turn comprises an inner labyrinth ring rotating with the drive shaft and the shaft passage opening has an inner radial annular wall within which the inner labyrinth ring of the second labyrinth seal is arranged, so that the inner radial annular wall encloses the inner labyrinth ring of the second labyrinth seal in a ring shape.
  • the open labyrinth or view labyrinth is characterized in that either the inner radial ring wall or the outer radial ring wall of the inner labyrinth ring define a meandering shape in axial cross-section, but the inner radial ring wall and the outer radial ring wall of the inner labyrinth ring are not intertwined such that the inner labyrinth ring of the second labyrinth seal can nevertheless be pulled out axially from the shaft passage opening.
  • the meandering shape of the open labyrinth or transparent labyrinth tapers radially in the axial cross-section, e.g. is triangular in the axial cross-section, possibly tapering to a triangular point.
  • the cutting mill 10 has a device housing 12, of which the parts of the cutting mill are housed.
  • the device housing 12 of the cutting mill on a laboratory scale can, for example, be placed on a tripod 8 ( 1 ).
  • a commercially available electric drive motor 14 is located in the rear part 12a of the device housing 12 (cf. 9 ). In this example, it is the in 9 illustrated drive motor 14 to a geared motor for a cutting mill 10 with a Speed range from 50 to 700 rpm.
  • a further embodiment of the cutting mill 10 works with a drive motor 14 without a gear for a speed range of 300 to 3000 rpm (not shown).
  • the grinding chamber 16 is located in the front part 12b of the device housing 12, in which the samples to be crushed or the material to be ground can be filled during operation via a hopper 18 through a filling opening 19.
  • the milling chamber 16 can be opened from the side by opening the milling chamber cover 20 .
  • the milling chamber 16 can be opened even further by opening a milling chamber side wall and a housing upper part, sometimes also referred to collectively as the milling chamber upper part 21, to which the hopper 18 is fastened.
  • terms such as "front”, “rear” or “side” refer to the point of view and are therefore not to be understood in absolute terms.
  • the drive motor 14 is flanged to the motor side 24a of the grinding chamber rear wall 24 with a motor flange 22 and threaded bolt 23 .
  • the motor shaft 26 as the primary shaft runs horizontally and extends through a passage opening 28 in the grinding chamber rear wall 24 and extends into the grinding chamber 16.
  • an intermediate shaft piece is placed on the motor shaft 26 and forms the rotor receiving element 30 .
  • the torque is transmitted between the motor shaft 26 and the rotor receiving element 30 by means of a form fit, for example by means of a feather key 32 .
  • the torque is therefore transmitted from the motor shaft 26 directly to the rotor receiving element 30 by means of the feather key 32 .
  • the rotor mounting element 30 has a driver flange 34 on the motor side, the diameter of which is considerably larger than the diameter of the motor shaft 26.
  • eccentrically arranged driver pins 36 are fastened in the driver flange 34, by means of which the torque is transmitted to the cutting rotor 38. Due to the relatively large distance between the driver pins 36 and the axis of rotation A, a large torque can be transmitted to the cutting rotor 38 .
  • the cutting rotor 38 has corresponding receiving bores 40 for positive engagement of the driver pins 36 in the cutting rotor 38 .
  • the rotor receiving element 30 and the In this example, the motor shaft 26 (which can also be referred to as the primary shaft) together form the drive shaft 42 for the cutting rotor 38.
  • the driver flange 34 of the rotor receiving element 30 or of the drive shaft 42 runs at least partially within the rear wall of the grinding chamber 24 or within the through-opening 28. Therefore, in this example, the diameter of the through-opening 28 is also relatively large, which in turn requires a relatively large diameter of the seal of the through-opening 28 requires.
  • the grinding chamber rear wall 24 is designed in two parts and consists of a body part 44 made of aluminum and a plate 46 made of stainless steel that is attached or inserted on the grinding chamber side.
  • the cutting rotor 38 has a cutting rotor core 48 which is slipped onto the drive shaft 42 and has rotor blades 50 running axially on the circumference of the cutting rotor core 48 ( 4 ).
  • the rotor blades 50 are formed in one piece.
  • the rotor cutters 50 can also be produced as separate cutting strips, possibly made of a different material than the rotor cutter core 48 and connected to the rotor cutter core 48 .
  • the cutting rotor core 48 can also be designed in two or more parts (not shown).
  • the cutting rotor 38 can also be designed as a disc rotor, possibly with indexable inserts (not shown).
  • the cutting rotor 38 rotates horizontally, ie about a horizontal axis A.
  • the cutting rotor 38 is mounted on the drive shaft 42 on the motor side.
  • the cutting rotor 38 is supported by a support bearing element 54 in the form of a conical bearing element, which in turn is rotatably supported in a ball bearing 56 in the grinding chamber closure cover 20 .
  • the cutting rotor 38 includes a support bearing element receptacle 55, which is designed here as a conical bearing element receptacle.
  • the grinding chamber 16 and the grinding chamber cover 20 are sealed by means of a first labyrinth seal 160.
  • the cutting mill comminutes the material to be ground or the sample by cutting action between the essentially axially extending cutting edges 50 of the cutting rotor 38 and the stationary counter-knives 52, which also extend essentially axially 50, 52 is cut up.
  • substantially axially running" cutting edge or “axially running” cutting edge does not necessarily mean that the cutting edges 50, 52 must run exactly parallel to the axis of rotation A; the cutting edges 50, 52 can also run axially at an angle (with a twist), as in in the 2 and 4 illustrated example of a cutting rotor 38.
  • the in the 2 and 4 The example shown shows a cutting rotor 38 with so-called V-shaped cutting edges 50.
  • these cutting edges 50 also run at an angle (with a twist) but are still axial or essentially axial, i.e. in any case not transverse or perpendicular to the axis of rotation A.
  • the V-shaped cutting edges 50 of the cutting rotor 38 run along an acute-angled helix, which, however, can generally still be defined as an axial or essentially axial course.
  • the grinding chamber sealing cover 20 can be opened, which means that the grinding chamber 16 is accessible at the front for removing the cutting rotor 38 when the grinding chamber sealing cover 20 is open. Folding away the upper part 21 of the milling chamber also improves the accessibility of the opened milling chamber 16.
  • the cutting rotor 38 can be pulled off the drive shaft 42 horizontally by hand. For this purpose, the cutting rotor 38 is pushed onto the drive shaft 42 only axially and is clamped axially against the drive shaft 42 by the support bearing element 54 when the grinding chamber closure cover 20 is closed.
  • the cutting rotor 38 is only rotationally coupled to the drive shaft 42 in a form-fitting manner via the driver pins 36 and can be pulled off the drive shaft 42 without tools after opening the grinding chamber closure cover 20 .
  • the cutting rotor 38 is thus pressed in the direction of the rotor receiving element 30 and sits there on the likewise conical opponent 29 of the cone support bearing element 54 .
  • the small conical section 29 of the rotor receiving element 30 is, for example, in 6 and 11 shown. The cutting rotor 38 is thus clamped between the two cones 29 and 54 .
  • the torque transmission by means of the driver pins 36 is relatively far out in this exemplary construction, which means that sealing is carried out over a fairly large diameter.
  • the diameter of the circular ring on which the driver pins 36 are arranged is 56.5 mm, so with a driver pin diameter of 8 mm the outer outer diameter is 64.5 mm.
  • the radially outer boundary of the driver pins 36 is 32.25 mm radially away from the axis of rotation A.
  • a large diameter means a relatively high peripheral speed of the seal, compared to a seal that would hypothetically be closer to the axis of rotation A, which is disadvantageous for the seal.
  • the rotor mount could only be removed with great effort, and typically not for regular cleaning.
  • the cutting mill 10 now also has a second labyrinth seal 60 which can be easily removed by the user, for example for cleaning.
  • the second labyrinth seal 60 has an inner labyrinth ring 62 which, in this example, is placed as a separate part on the drive shaft 42, more precisely on the driver flange 34.
  • the inner labyrinth ring 62 of the second labyrinth seal 60 extends circumferentially completely around the drive shaft 42 or the driver flange 34, has labyrinth shaped elements 60b in the form of a meander shape 64b on its grinding chamber-side front side 62b and rotates with the drive shaft 42.
  • the inner labyrinth ring 62 is there radially outside of the torque-transmitting driver pins 36.
  • rotor receiving element 30 or the driver flange 34 directly with corresponding labyrinth shapes on the milling chamber side and/or on the motor side or form meanderings, ie to produce the rotor receiving element 30 and the inner labyrinth ring 62 in one piece.
  • a grinding chamber side labyrinth ring cover 66 is embedded in a corresponding recess 68 as a labyrinth receptacle in the grinding chamber rear wall 24 or the stainless steel front plate 46.
  • the labyrinth ring cover 66 on the milling chamber side and the milling chamber rear wall 24 or the stainless steel plate 46 run flush in order to jointly form an essentially flat milling chamber rear wall inside 24b in the area of the cutting rotor 38 .
  • the rotor receiving element 30 is fastened to the motor shaft 26 by means of a central screw 31, although this is not absolutely necessary depending on the embodiment.
  • the rotor receiving element 30 sits with a typical transition fit, i.e. clamping tight, on the motor shaft or primary shaft 26, it can still be pulled off the primary shaft 26 axially in the direction of the opened grinding chamber closure cover 20 by overcoming the clamping force if the screw that may be present has been loosened.
  • the rotor receiving element 30 has a central bore 33 for the central fastening screw 31 .
  • the bore 33 can be designed as a threaded bore with a larger thread diameter. Then, for example, a corresponding threaded screw in the threaded hole 33 can be used for removing (not shown).
  • the inner labyrinth ring 62 is also pulled off with the rotor receiving element 30 and with it the labyrinth ring cover 66 on the grinding chamber side, so that the passage opening 28 in the grinding chamber rear wall 24 is relatively easily accessible annularly around the primary shaft 26, e.g. to clean it.
  • the rotor receiving element 30 automatically takes the second labyrinth seal 60 with it when it is pulled off the primary shaft 26 .
  • the rotor receiving element 30, the inner labyrinth ring 62 and/or the labyrinth ring cover 66 on the grinding chamber side can be separated and cleaned, for example in an ultrasonic bath.
  • the labyrinth shot 68 for the second After the removal of the rotor receiving element 30 with the inner labyrinth ring 62 and the labyrinth ring cover 66 on the grinding chamber side, the labyrinth seal 60 is easily accessible from the open grinding chamber 16 and can likewise be cleaned.
  • the second labyrinth seal 60 designed in this way is therefore advantageously easy to maintain, since on the one hand it is easy to clean and on the other hand it is very durable, since the parts of the second labyrinth seal 60 rotating in opposite directions, i.e. the inner labyrinth ring 62 rotating with the cutting rotor on the one hand and the stationary one on the grinding chamber side
  • the labyrinth ring cover 66 as in the case of the first labyrinth seal 160 described in greater detail below, do not touch one another, but rather work according to the principle of the gap seal, i.e. there is an air gap between the interlocked labyrinth shaped elements 60a, 60b.
  • the heat development at the second labyrinth seal 60 is low despite the relatively large seal diameter at this point, since the second labyrinth seal 60 is a non-contacting gap seal and as long as the gaps remain clean, no increased friction is generated here. Nevertheless, the seal that runs on the rotor receiving element 30 or the driver flange 34 as in previous seals far out, so that the compatibility with older cutting rotors can be maintained.
  • the parts of the rear wall 24 of the grinding chamber that directly face the grinding chamber 16, i.e. at least the plate 46 and the labyrinth ring cover 66 embedded therein can be made of stainless steel, so that FDA compatibility, for example, is possible.
  • the second labyrinth seal 60 has additional radial labyrinth shaped elements 82 in the form of radially circumferential grooves.
  • the inner labyrinth ring 62 used for this has meandering formations formed by the grooves 82 on its radially outer circumference 62c.
  • the meandering formations are formed by two rings 84, 86 which are triangular in axial cross section.
  • the radially circumferential outer surface 62c of the inner labyrinth ring 62 is accordingly provided with sharp-edged points.
  • this geometry can create vortices that can cause air pockets and thus the passage of Can complicate or prevent particles from the grinding chamber 16 in the direction of the area surrounding the motor 14.
  • An advantage of this inner labyrinth ring 62 is that it can be manufactured purely as a turned part and does not need to be milled.
  • the labyrinth receptacle 68 has no counter-labyrinth rings engaging in the grooves 82 or intermediate spaces between the projections 84, 86, so that one can speak of an open labyrinth on the peripheral side or a transparent labyrinth.
  • the radially outwardly extending annular projections 84, 86 are not interdigitated with corresponding mating labyrinth elements.
  • the inner labyrinth ring 62 can thus advantageously be pulled out axially from the passage opening 28 or the labyrinth receptacle 68 .
  • the labyrinth ring cover 66 on the milling chamber side is inserted in a form-fitting manner with an O-ring 88 in the recess 68 or in the plate 46 in a clamping manner.
  • the elastic O-ring 88 ensures that the labyrinth ring cover 66 is clamped in the grinding chamber rear wall 24, but also allows the rotor receiving element 30 to be pulled out axially together with the inner labyrinth ring 62 and the labyrinth ring cover 66 on the grinding chamber side, overcoming the forces caused by the O-ring 88 clamping force too.
  • the user can thus pull out the parts 30, 62 and 66 from the through-opening 28 by applying appropriate axial force to overcome the clamping force of the clamp, so that the through-opening 28 and the labyrinth receptacle 68 are accessible from the front for cleaning.
  • the second labyrinth seal 60 can be pulled apart axially relatively easily, in particular by hand, in order to be cleaned.
  • the grinding chamber 16 has a further labyrinth seal on the side of the grinding chamber closure cover 20, which is referred to here as the first labyrinth seal 160.
  • the first labyrinth seal 160 on the grinding chamber cover 20 seals the grinding chamber 16 against the area of the grinding chamber cover 20 in which the cover-side bearing of the cutting rotor 38 is located, which in the present example is brought about by the ball bearing 56 .
  • the grinding chamber closure cover 20 is designed in several parts and has an outer cover part 122 with a central opening and an inner cover part 124 inserted therein.
  • the outer cover part 122 forms the main part of the Grinding chamber closure cover 20, in the form of an aluminum door.
  • the inner annular cover part 124 has an axially directed away from the grinding chamber 16 annular projection 126 which engages in a central opening 128 of the outer cover part 122 from the inside.
  • the inner cover part 124 is closed from the outside by means of a central attachment cover 130 .
  • the central attachment cover 130 is fastened from the outside, in this example by means of screws 132, to the grinding chamber closure cover 20, more precisely to the inner cover part 124, in order to be able to be loosened and removed from the outside.
  • the milling chamber closure cap 20 or inner cap portion 124 and center closure cap 130 house the ball bearing 56 and allow for its external installation and removal.
  • the ball bearing 56 is designed as a double-row angular contact ball bearing. "Oblique" because of the better absorption of axial forces. Doubly so that the angular play is significantly reduced compared to a simple deep groove ball bearing.
  • the ball bearing 56 is axially subjected to a force in the direction of the grinding chamber 16 by a spring 140 which, in the present example, is designed as a spring assembly made up of two plate springs layered in opposite directions.
  • the spring 140 is supported on the central attachment cover 130 , that is to say in general terms on an inside of the grinding chamber closure cover 20 .
  • the support bearing element 54 which has a bearing fit in the present example in the form of a cone 156 on the grinding chamber side and a bearing extension 158 pointing away from the grinding chamber 16, is rotatably mounted on the grinding chamber closure cover 20 by means of the ball bearing 56.
  • the support bearing element 54 is generally mushroom-shaped and the bearing extension 158 is mounted in the ball bearing 56 .
  • the cone 156 on the milling chamber side fits into the conical support bearing element receptacle 55 of the cutting rotor 38 in order to clamp the cutting rotor 38 on the sealing cover side and to form the counter bearing for the motor shaft 26 .
  • an O-ring 152 is inserted in a circumferential annular groove 150, with which the support bearing element 54 is clamped in the ball bearing 56 so that it does not fall out when the grinding chamber cover 20 is opened. Nevertheless, the support bearing element 54 can pass through a central bore 154 in the grinding chamber closure cover 20, more specifically in the central lid attachment 130, for example by means of a bolt or screwdriver overcoming the clamping or frictional force caused by the O-ring 152 when the grinding chamber closure lid 20 is opened.
  • a grinding chamber side or inner labyrinth ring 162 of the first labyrinth seal 160 is supported axially on a ring stop 172 of the support bearing element 54 . When the support bearing element 54 is pressed out, the labyrinth ring 162 on the grinding chamber side is thereby also pressed out.
  • the inner labyrinth ring 162 engages with its axial labyrinth shaped elements 182 in the form of two annular axial projections 182a, 182b in corresponding axial labyrinth shaped elements 184 in the form of axial grooves 184a, 184b of the outer labyrinth ring 164.
  • the axial labyrinth features 182 of the inner labyrinth ring 162 are axially interleaved with the axial labyrinth features 184 of the outer labyrinth ring 164 .
  • the axial gap dimension 204 of the labyrinth seal 160 is considerably larger than the radial gap dimension 205.
  • the first labyrinth seal 160 has sufficient axial play to prevent the compression of the bearing on the closure cover side when the grinding chamber Cap 20 to compensate.
  • the support bearing element 54 presses against the support bearing element receptacle 55 in order to axially brace the cutting rotor 38 .
  • the support bearing element 54 tensions the spring 140 via the ball bearing 56.
  • the spring tension of the spring 140 ensures that the ball bearing 56 is moved in the direction of the cutting rotor 38 until this a stop 190 of the grinding chamber closure cover 20, more precisely the inner cover part 124 strikes.
  • the ball bearing 56 disengages axially from the stop 190 when the support bearing element 54 with the ball bearing 56 deflects against the spring 140 away from the cutting rotor 38, so that the ball bearing 56 is not unduly twisted during operation during rotation.
  • the outer labyrinth ring 164 is not designed as a separate part, but is screwed integrally into the grinding chamber closure cover 20, more precisely into the inner cover part 124, as a result of which a separate component can be saved.
  • Both the inner cover part 124 and the inner labyrinth ring 162, and thus the second labyrinth seal 160 are preferably made of stainless steel and/or manufactured as turned parts, which offers advantages with regard to administrative approvals and on the other hand is inexpensive to manufacture.
  • the grinding chamber sealing cover 20 seals against the end face of the housing part 12b surrounding the grinding chamber 16 by means of an O-ring 192 .
  • the support bearing element 54 has further labyrinth shaped elements 194 on its radial outer side 54a.
  • the radially encircling labyrinth shaped elements 194 are formed by grooves 196, between which radially encircling projections 198 relative to the grooves 196 are formed.
  • the radially circumferential projections 198 have a triangular cross section and are pointed radially on the outside in order to possibly generate flow vortices, which can improve the sealing effect.
  • the receiving opening 202 for the support bearing element 54 in the grinding chamber closure cover 20 has no labyrinth form elements intermeshing with the labyrinth form elements 194 of the support bearing element 54 .
  • the access opening 202 is smooth on its inside, so that the radial labyrinth shaped elements 194 of the support bearing element 54 together with the opening 202 form an open (radially uninterlocked) labyrinth or a clear labyrinth.
  • the support bearing element 54 can be pressed axially inwards out of the grinding chamber closure cover 20 without complex dismantling.
  • the support bearing element 54 takes the inner labyrinth ring 162 with it via the stop 172 . Subsequently, both the labyrinth sealing surfaces and at least partially the ball bearing 56 are exposed, so that cleaning is simplified.
  • the support bearing element 54 and the inner labyrinth ring 162 can be removed in one be cleaned in an ultrasonic bath.
  • a reverse geometry of the radial perspective labyrinth is also possible, in that the radial labyrinth shaped elements 194 are arranged radially on the inside in the opening 202 instead of radially on the outside on the support bearing element 54 .
  • a radially uninterlocked or see-through labyrinth is formed by radial form elements 194 either on the radial outer circumference of the support bearing element 54 or on a radial inner circumference of the grinding chamber closure cover 20 .
  • FIG. 12 to 14 shows the deflection of the support bearing element 54 together with the ball bearing 56 when closing the grinding chamber cover 20 in more detail.
  • the 12 shows the open state of the grinding chamber closure cover 20, in which the spring 140 tensions the ball bearing 56 against the axial stop 190. In this state, the spring 140 is tensioned the least and the first labyrinth seal 160 has the maximum axial gap dimension 204 .
  • the closed state of the grinding chamber closure cover 20 is shown, in which the support bearing element 54 tensions the ball bearing 56 against the spring 140 by means of an axial stop 206 resting on the ball bearing 56 and is correspondingly deflected.
  • the support bearing element 54 clamps with its axial ring stop 206 against the inner end face of the ball bearing 56 in order to clamp it against the spring 140 and thus forms an axial counter bearing for the spring 140.
  • the axial gap dimension 204 of the first labyrinth seal 160 is smaller than in the open state according to 12 .
  • the first labyrinth seal 160 thus has an axial displaceability of the interlocking labyrinth shaped elements 182, 184, whereby the deflection of the support bearing element 54, which occurs when the cutting rotor 38 is braced or when the grinding chamber cover 20 is closed, can be compensated.
  • the 14 shows a maximum extreme state in which the maximum deflection of the support bearing element 54 and the ball bearing 56 is shown, so that the axial play of the first labyrinth seal 160 in the form of the axial gap 204 is completely consumed. This A condition in which the first labyrinth seal 160 would rub should not be reached during operation.
  • the first labyrinth seal 160 has axially relatively long labyrinth shaped elements 182, 184 that intermesh with one another in order to achieve a good labyrinth sealing effect on the one hand and to allow sufficient axial play or sufficient axial spring travel on the other hand to be able to compensate for axial tolerances of the cutting rotor 38, for example .
  • the aspect ratio of the axially intermeshing labyrinth shaped elements 182, 184 is greater than 1, preferably greater than 2, in the present example approximately between 3 and 4.
  • the axial displacements that occur on the grinding chamber closure cover 20 can be relatively large, for example due to tolerances and/or deflection.
  • One reason for this is the support bearing element 54 or the so-called conical support bearing that has to absorb the length tolerances that occur between itself and the motor output shaft.
  • the cutting rotor 38 is pushed in the direction of the drive motor 14 with a force of, for example, 1000 N. This force should also be applied safely and, due to the spring deflection of the spring 140 required for this, causes further axial length tolerances.
  • these special requirements can be met in a generic cutting mill with a labyrinth seal which has a sufficiently large axial play or gap size. Although the labyrinth seal is not absolutely tight, it can be easily dismantled and cleaned by the user.
  • the described plug-in solution for the support bearing element 54 instead of a screw connection also offers the advantage that the support bearing element 54, which carries one of the two labyrinth rings, can be pushed out of its holder in the direction of the grinding chamber 16 without for example having to loosen a screw connection.
  • the clamping element between the support bearing element 54 in the grinding chamber closure cover 20 in the form of the additional O-ring 152 ensures that the support bearing element 54 is held in place in the bearing without having to provide a positive fit.
  • the support bearing element 54 which is designed as a cone support bearing in the present example, is pushed back in and does not need to be locked any further, since it is held in place by the O-ring 152 in a clamping or frictional manner in the grinding chamber -Cap 20, more precisely in which ball bearing 56 is retained.
  • the cutting rotor 38 or the axial clamping force also ensures that the support bearing element 54 is clamped axially between the ball bearing 56 and the cutting rotor 38 .
  • the sealing concept presented here has a number of advantages, e.g. compared to the felt seals previously used.
  • the sealing concept is maintenance-friendly and, on the other hand, hardly requires any maintenance. Nevertheless, the sealing concept keeps dust well in the grinding chamber and only allows a small amount of dust or other dirt to get through the first labyrinth seal to the ball bearing 56 and, if also present, possibly also through the second labyrinth seal in the area of the drive motor 14. Furthermore, the sealing concept shows low heat development.
  • Another advantage is the avoidance of material abrasion (with clean labyrinth seals 60, 160) and the possibility of administrative approvals (e.g. an FDA approval), especially if e.g. the parts of the first and/or second labyrinth seal are made of stainless steel.
  • the production of such labyrinth seals has proven to be technologically feasible and has surprising advantages. For example, efforts are currently being made in some regions of the world to allow cannabis products for various uses. This has led to an increased demand for granulators in cannabis processing.
  • the first labyrinth seal proposed here in the grinding chamber sealing cover 20 can effectively prevent the seal from becoming oily or resinous, or at least the cleaning options for the Bearing on the grinding chamber cover 20 has been significantly improved.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Schneidmühle zum schneidenden Zerkleinern von Proben, insbesondere im Labormaßstab mit einem um eine horizontal verlaufende Achse rotierenden Schneidrotor.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Schneidmühlen zerkleinern die Proben durch einen scherenartigen Schneideffekt, typischerweise zwischen einem rotierenden Schneidrotor mit einer oder mehreren sich im Wesentlichen axial erstreckenden Schneiden und einer oder mehrerer sich ebenfalls im Wesentlichen axial erstreckenden stationären Gegenschneiden. Solche Labor-Schneidmühlen sind insbesondere geeignet zur Zerkleinerung von zähen oder faserigen Proben, z.B. biologischen Proben wie Stroh aber z.B. auch Kunststofffolien, um nur einige Beispiele zu nennen. Beispiele für solche Labor-Schneidmühlen sind z.B. die Pulverisette® 19 und die Pulverisette® 25 der Anmelderin, auf deren grundsätzliche Konstruktion hiermit verwiesen wird. Entsprechende Produktbeschreibungen der Pulverisette® 19 und der Pulverisette® 25 finden sich z.B. unter www.fritsch.de.
  • Bei diesen Schneidmühlen wird typischerweise mehr oder weniger rieselfähiges Schüttgut ggf. über einen Einfülltrichter in die Mahlkammer eingefüllt, in welcher der Schneidrotor horizontal rotiert. Der Schneidrotor kann unterschiedliche Geometrien aufweisen, z.B. sogenannte V-Schneiden besitzen, welche einen Drall und dadurch eine gute Schneidwirkung vor allem zur Zerkleinerung von zäh-elastischen Materialien und Folien aufweist. Hieran wird deutlich, dass die Definition einer im Wesentlichen axial verlaufenden Schneide nicht darauf beschränkt ist, dass die Schneide streng parallel zur Rotationsachse verläuft, sondern auch schräg verlaufende Schneiden mit einer achsparallelen Komponente umfassen soll. Die im Wesentlichen axial verlaufenden Schneiden können also auch schräg zur Rotationsachse verlaufen, was im Prinzip einer Schraubenlinie entspricht. Unterhalb des Schneidrotors befindet sich typischerweise ein Sieb, z.B. eine Siebkassette, durch welche dasjenige Probenmaterial, welches bereits hinreichend stark zerkleinert wurde, hindurchrieseln kann, um in einem darunterliegenden Auffanggefäß aufgefangen zu werden. Die Mahlkammer wird typischerweise axial stirnseitig (vorne) mit einem schwenkbar gelagerten Verschlussdeckel verschlossen. Hinsichtlich weiterer konstruktive Details, die den Fachmann auf diesem Gebiet grundsätzlich bekannt sind, wird auf die Produktbeschreibungen zu den Schneidmühlen Pulverisette® 19 und Pulverisette® 25 der Anmelderin verwiesen, welche zum Zeitpunkt der Anmeldung und deren Offenlegung unter www.fritsch.de herunterladbar sind.
  • Die Dichtung des Gegenlagers des Schneidrotors in dem Verschlussdeckel gegen das Innere des Mahlraums erfolgte bei solchen Labor-Schneidmühlen typischerweise mittels Filzringen oder mit Lippendichtungen.
  • Der Verwendung einer öffenbaren Mahlkammer und einem steckbaren Schneidrotor erlaubt zwar ein einfaches händisches Einfügen des Schneidrotors auf die Rotoraufnahme, allerdings können bei einer Labor-Schneidmühle relative hohe Umfangsgeschwindigkeiten an den Dichtungen auftreten, was wiederum mit einer relativ großen Wärmeentwicklung einhergeht, die bei Labor-Schneidmühlen unerwünscht sein kann, insbesondere wenn entsprechend sensible, z.B. biologische Proben zerkleinert werden. Ferner war bei bisherigen Schneidmühlen das Stütz- oder Konuslager am Verschlussdeckel typischerweise nicht schnell und einfach zur Reinigung entnehmbar.
  • Darüber hinaus waren die verwendeten Filzringe oder Lippendichtungen am Verschlussdeckel ggf. nicht einfach auszutauschen. Obwohl sich die Dichtung mittels der Filzringe bzw. Lippendichtungen grundsätzlich bewährt hat, weshalb diese Dichtungen in Labor-Schneidmühlen über Jahrzehnte verwendet wurden, konnten je nach Probe ggf. auch Wachse, Öle oder Harze an die Dichtung gelangen und die Dichtung verschmutzen bzw. die Dichtwirkung eventuell beeinträchtigen. Die DE 297 13 097 U1 offenbart eine Schneidmühle gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
    • Allgemeine Beschreibung der Erfindung
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Schneidmühle der eingangs genannten Art bereit zu stellen, welche wartungsfreundlich ist und/oder welche sich insbesondere im Bereich des Verschlussdeckels gut reinigen lässt.
  • Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schneidmühle bereit zu stellen, welche im Bereich des Verschlussdeckels eine geringe Wärmeentwicklung und trotzdem eine gute Dichtwirkung aufweist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Die Erfindung betrifft eine Schneidmühle zum schneidenden Zerkleinern von Proben mit einem Schneidrotor. Es handelt sich bei der Schneidmühle insbesondere um eine Schneidmühle im Labormaßstab, welche Probenmaterial zwischen Scheiden und Gegenscheiden zerschneidet. Solche Schneidmühlen zum schneidenden Zerkleinern von Proben arbeiten nach dem Scherenprinzip. Die Schneiden des Schneidrotors und die Gegenschneiden verlaufen im Wesentlichen axial und radial versetzt zu der Rotationsachse des Schneidrotors. Die Mahlkammer weist also vorzugsweise umfangsseitig axial versetzte und im Wesentlichen axial verlaufende Gegenmesser auf, welche mit den Schneidmessern des Schneidrotors zusammenwirken, derart dass die Proben zwischen den Schneidmessern des Schneidrotors und den Gegenmessern nach dem Scherenprinzip zerschnitten werden, wenn die Schneiden des Schneidrotors und die stationären Schneiden aneinander vorbeigleiten.
  • Die Schneidmühle umfasst ein Gerätegehäuse, welchen z.B. eine Mahlkammer mit einem Schneidrotor, einen Antriebsmotor und/oder eine elektronische Steuerung für die Schneidmühle beherbergt.
  • Der Antriebsmotor treibt dabei den Schneidrotor rotierend an, wobei die Schneiden des Schneidrotors nach dem Scherenprinzip an den stationären Gegenschneiden, welche den Schneidrotor umgeben, vorbeilaufen und dabei das Probenmaterial zwischen den Schneiden und Gegenschneiden nach dem Scherenprinzip zerschneiden. Die Schneiden und Gegenschneiden verlaufen dabei im Wesentlichen axial.
  • Hierbei soll "im Wesentlichen axial verlaufend" nicht auf Schneiden beschränkt sein, die streng parallel zur Rotationsachse verlaufen. Vielmehr können die Schneiden insbesondere auch schräg, z.B. entlang einer Schraubenlinie verlaufen bzw. Drall aufweisen. Z.B. können Schneidrotoren mit sogenannten V-Schneiden verwendet werden, bei welchen die Schneiden zwar axial versetzt zur Rotationsachse und im Wesentlichen axial, aber schräg entlang einer Schraubenlinie verlaufen, so dass die Schneiden einen Drall aufweisen. Derartige Labor-Schneidmühlen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, vgl. z.B. www.fritsch.de.
  • Der von der Antriebswelle drehend angetriebene Schneidrotor rotiert um eine Rotationsachse innerhalb der Mahlkammer. Die Mahlkammer wird motorseitig axial, d.h. axial in Bezug auf die Rotationsachse oder motor-stirnseitig, von einer Mahlkammerrückwand begrenzt. Der Schneidrotor ist vorzugsweise im Großen und Ganzen zylindrisch und die motorseitige Stirnfläche des zylindrischen Schneidrotors verläuft vorzugsweise parallel zu der Mahlkammerrückwand. Die Mahlkammerrückwand weist vorzugsweise eine Wellendurchtrittsöffnung auf, durch welche hindurch der Schneidrotor von einer Antriebswelle antreibbar ist. Insbesondere erstreckt sich die Antriebswelle durch die Wellendurchtrittsöffnung hindurch, um den Schneidrotor in der Mahlkammer rotierend anzutreiben. Vorzugsweise verlaufen die Antriebswelle und/oder die Rotationsachse des Schneidrotors horizontal und/oder die Mahlkammerrückwand vertikal.
  • Das Gerätegehäuse weist auf der der Mahlkammerrückwand axial gegenüberliegenden Seite des Schneidrotors einen axial stirnseitigen Verschlussdeckel auf, mittels welchem die Mahlkammer verschlossen und wieder geöffnet werden kann. Der Verschlussdeckel ist demnach öffenbar, um die Mahlkammer zu öffnen, und zwar unter anderem um den Schneidrotor zu entnehmen. Vorzugsweise kann der Schneidrotor bei geöffnetem Verschlussdeckel axial von der Antriebswelle abgezogen werden. Der Verschlussdeckel bildet eine Tür zur Mahlkammer. Hierzu ist der Verschlussdeckel z.B. schwenkbar an dem Gerätegehäuse aufgehängt. Dadurch lässt sich der Schneidrotor einfach reinigen oder gegen einen anderen Schneidrotor austauschen. Ferner kann z.B. auch die Siebkassette gereinigt oder ausgetauscht werden.
  • Der Verschlussdeckel weist ferner ein rotierbar gelagertes Stützlagerelement für den Schneidrotor auf, mit welchem der Schneidrotor auf der der Mahlkammerrückwand bzw. dem Antriebsmotor gegenüberliegenden axialen Stirnseite der Mahlkammer an dem Verschlussdeckel rotierbar gelagert ist, wenn der axial stirnseitige Verschlussdeckel geschlossen ist.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist am Verschlussdeckel eine erste Labyrinthdichtung angeordnet, mittels welcher die Lagerung des Schneidrotors und des Stützlagerelements an dem Verschlussdeckel gegen die Mahlkammer gedichtet ist. Mit anderen Worten dient die erste Labyrinthdichtung als Dichtung der Mahlkammer auf der der Mahlkammerrückwand bzw. dem Antriebsmotor gegenüberliegenden Stirnseite der Mahlkammer zwischen rotierenden Teilen der Schneidmühle und sauber zu haltenden Bereichen des Verschlussdeckels, wie z.B. dem verschlussdeckelseitigen Lager.
  • Labyrinthdichtungen werden manchmal auch als Spaltdichtungen bezeichnet, da sie eine berührungsfreie Wellendichtung darstellen. Die Dichtwirkung beruht auf der Verlängerung des Strömungsweges durch den abdichtenden Spalt, wodurch der Strömungswiderstand erhöht wird. Diese Wegverlängerung kann z.B. durch ein Ineinandergreifen von Labyrinthformelementen des Rotors und Stators, die sogenannte Verkämmung, erreicht werden.
  • Die Drehzahl des Schneidrotors bei der Schneidmühle kann z.B. im Intervall von 20 U/min bis 5000 U/min, vorzugsweise zwischen 50 und 3000 U/min betragen. Es hat sich herausgestellt, dass bei manchen Schneidmühlen der Radius bzw. Umfang der Dichtungen an dem Verschlussdeckel konstruktionsbedingt relativ groß ist, was eine relativ hohe Umfangsgeschwindigkeit an der Dichtung bewirkt. Die Verwendung einer Labyrinthdichtung an dem Verschlussdeckel ist unter anderem vorteilhaft, da sie diese aufgrund der besonderen konstruktiven Gegebenheiten bei einer Schneidmühle auftretenden Wärmeentwicklung an dem Verschlussdeckel signifikant reduzieren kann.
  • Ein weiterer Vorteil in der Verwendung einer Labyrinthdichtung an dem Verschlussdeckel ist, dass die Schneidmühle wartungsfreundlich ist und insbesondere die Reinigung im Bereich des Stützlagers vereinfacht und verbessert werden kann. Dies kann bei einer Schneidmühle z.B. beim Zerkleinern von ölhaltigen oder harzigen Proben besonders hilfreich sein, da dies bei herkömmlichen Schneidmühlen ggf. dazu führen konnte, dass beim Zerkleinern der Proben öl- und/oder harzhaltige Rückstände in den Bereich der Dichtung im Verschlussdeckel diffundieren konnten.
  • Ein weiterer Vorteil in der Verwendung einer Labyrinthdichtung im Verschlussdeckel der Schneidmühle liegt in der Langlebigkeit und Wartungsfreundlichkeit. Ferner kann die erste Labyrinthdichtung einfach ein- und ausgebaut werden, z.B. um diese zu reinigen, zu kontrollieren und/oder auszutauschen.
  • Vorzugsweise umfasst die als Labor-Schneidmühle ausgebildete Schneidmühle die motorseitig in die Mahlkammer ragende Antriebswelle, wobei der Schneidrotor koaxial händisch auf die Antriebswelle aufsteckbar und wieder abnehmbar ist, wenn die Mahlkammer bzw. der Verschlussdeckel geöffnet ist. Dies hat den Vorteil, dass der Benutzer lediglich den Verschlussdeckel zu Öffnen braucht und dann per Hand den Schneidrotor ohne Werkzeug abziehen kann, um z.B. den Schneidrotor und die Mahlkammer zu reinigen oder den Schneidrotor gegen einen anderen Schneidrotor austauschen zu können.
  • Hierzu weist die Mahlkammerrückwand vorzugsweise eine Wellendurchtrittsöffnung auf, durch welche sich die Antriebswelle erstreckt, um den Schneidrotor anzutreiben.
  • Wenn der Verschlussdeckel geschlossen ist, beaufschlagt das Stützlagerelement den Schneidrotor vorzugsweise axial in Richtung der Mahlkammerrückwand mit einer Kraft bzw. Vorspannung, um unerwünschtes Spiel zwischen dem Schneidrotor und den statischen Elementen der Schneidmühle zu vermeiden.
  • Hierzu umfasst das Gerätegehäuse vorzugsweise eine axial wirksame Feder, insbesondere in dem Verschlussdeckel, welche das Stützlagerelement direkt oder indirekt axial in Richtung der Mahlkammerrückwand kraftbeaufschlagt, wenn der Verschlussdeckel geschlossen ist. Dies hat den Vorteil, dass beim Schließen des Verschlussdeckels die gegen die Feder aufgewendete Kraft im geschlossenen Zustand von der Feder, z.B. vermittelt über das Stützlagerelement, axial auf den Schneidrotor ausgeübt wird, um den Schneidrotor axial gegen die Antriebswelle vorzuspannen.
  • Vorzugsweise beträgt die axiale Federkraft auf das Stützlagerelement und/oder die axiale Kraft des Stützlagerelements auf den Schneidrotor größer als 100 N, vorzugsweise größer als 200 N, vorzugsweise größer als 500 N, gemäß einem Ausführungsbeispiel z.B. etwa 1000 N.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stützlagerelement als Wellenstück ausgebildet, welches mittels eines Lagers, z.B. eines Kugellagers, an dem Verschlussdeckel drehbar gelagert ist.
  • Beispielsweise weist der Verschlussdeckel einen axialen Anschlag auf, gegen welchen das Lager mittels der Feder axial in Richtung der Mahlkammer vorgespannt ist, wenn der Verschlussdeckel geöffnet ist. Der axiale Anschlag dient dabei auch dazu, das Lager in dem Verschlussdeckel axial in Richtung der Mahlkammer zu sichern.
  • Weiter vorzugsweise weist das Stützlagerelement einen Anschlag auf, gegen welchen das Lager ebenfalls mittels der Feder axial in Richtung der Mahlkammer vorgespannt ist.
  • In vorteilhafter Weise kann damit beim Schließen des Verschlussdeckels der Schneidrotor das Stützlagerelement gegen die Spannung der Feder axial in Richtung weg von der Mahlkammer verschieben und dadurch die Feder weiter spannen.
  • Ferner vorzugsweise verschiebt dabei beim Schließen des Verschlussdeckels das Stützlagerelement das Lager ebenfalls gegen die Spannung der Feder axial in Richtung weg von der Mahlkammer und löst dabei das Lager axial von dem Anschlag in dem Verschlussdeckel, so dass das Lager, z.B. Kugellager, im Betrieb der Schneidmühle nicht unbotmäßig verspannt wird.
  • Vorzugsweise weist das Stützlagerelement eine Lagerpassung, z.B. einen Lagerkonus, auf, welche in eine entsprechende Passungsaufnahme, z.B. eine Konusaufnahme, des Schneidrotors eingreift, wenn der Verschlussdeckel geschlossen ist, derart, dass im Betrieb das Stützlagerelement von dem Schneidrotor rotierend mitgenommen wird. Somit bildet das als Wellenstück ausgebildete Stützlagerelement eine Wellenfortsetzung der Antriebswelle bzw. des Schneidrotors, welche mittels des Lagers in dem Verschlussdeckel drehbar gelagert ist. Beim Öffnen der Mahlkammer erfolgt demnach eine Trennung des Wellenstrangs an dem Eingriff der Lagerpassung und der Passungsaufnahme, um anschließend bequem und einfach den Schneidrotor von der Antriebswelle abziehen zu können.
  • Das Stützlagerelement ist ferner vorzugsweise axial verschieblich an dem Verschlussdeckel gelagert ist, z.B. um axiale Längentoleranzen ausgleichen zu können und/oder die durch Kraftbeaufschlagung mittels der Feder entstehende Längsverschiebung des Stützlagerelements zu ermöglichen.
  • Insbesondere weist die erste Labyrinthdichtung ein axiales Spiel auf, welches hinreichend groß ist, um unter Erhaltung der Dichtwirkung der ersten Labyrinthdichtung eine axiale Verschiebung des Stützlagerelements zu ermöglichen, insbesondere um die axiale Verschiebung des Stützlagerelements beim Spannen der Feder beim Verschließen des Verschlussdeckels zu kompensieren.
  • Diesbezüglich ist von Vorteil, wenn die erste Labyrinthdichtung bei geschlossenem Verschlussdeckel ein geringeres axiales Spaltmaß aufweist als bei geöffnetem Verschlussdeckel. Mit anderen Worten wird das axiale Spaltmaß beim Schließen des Verschlussdeckels verkleinert.
  • Vorzugsweise ist das axiale Spiel der ersten Labyrinthdichtung so groß gewählt, dass die erste Labyrinthdichtung bei geöffneten und bei geschlossenem Verschlussdeckel radial ein geringeres Spaltmaß aufweist als das axiale Spaltmaß. Vorzugsweise erfolgt also die Dichtwirkung der ersten Labyrinthdichtung hauptsächlich an den ringförmigen sich axial erstreckenden Spalten (radiales Spaltmaß) und weniger an den ringförmigen sich radial erstreckenden (stirnseitigen) Spalten (axiales Spaltmaß).
  • Das radiale Spaltmaß der sich umlaufend axial erstreckenden Spalte der ersten Labyrinthdichtung beträgt vorzugsweise zwischen 0,05 mm und 1 mm, weiter vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 0,5 mm, bevorzugt im Bereich von 0,2 mm.
  • Das axiale Spaltmaß der sich umlaufend radial erstreckenden (stirnseitigen) Spalte der ersten Labyrinthdichtung beträgt bei geöffnetem Verschlussdeckel vorzugsweise zwischen 5 mm und 0,5 mm, weiter vorzugsweise zwischen 3 mm und 1 mm, bevorzugt im Bereich von 1,8 mm +/-0,5 mm. Diese Maße sind mit den zu betrachtenden Toleranzen "verzahnt". Die Kompression des axialen Spaltmaßes beim Schließen des Verschlussdeckels beträgt vorzugsweise zwischen 3 mm und 0,2 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 mm und 0,4 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,8 mm +/- 0,4 mm. Beim nominellen Arbeitspunkt (1000 N) beträgt das axiale Spaltmaß vorzugsweise zwischen 3 mm und 0,1 mm, vorzugsweise zwischen 2 mm und 0,3 mm, vorzugsweise im Bereich von 1 mm +/- 0,5 mm. Somit besteht eine entsprechende Sicherheit der Gesamtheit aller wirkenden Toleranzen von vorzugsweise von 1 mm +/- 0,5 mm bis zum Erreichen eines "Nullspaltes" des Anlaufens der zweiten Labyrinthdichtung.
  • Vorzugsweise ist die erste Labyrinthdichtung ausschließlich in axialer Richtung verkämmt. Dies hat den Vorteil, dass der erste und zweite Labyrinthring, welche die beiden Hälften der ersten Labyrinthdichtung bilden, einfach axial voneinander abgezogen werden können, z.B. um die erste Labyrinthdichtung reinigen zu können.
  • Um die Dichtwirkung der ersten Labyrinthdichtung weiter zu verbessern, kann sie zusätzlich zu der axialen Verkämmung noch zumindest eine, vorzugsweise jedoch mehrere, z.B. drei, radial umlaufende, den Fluidweg verlängernde Nut bzw. Nuten aufweisen, welche jedoch nicht verkämmt ist bzw. sind, damit die Teile axial voneinander abgezogen werden können. Die Nut bzw. die Nuten bilden radiale Labyrinthformelemente und können z.B. am äußeren Umfang des Stützlagerelements angeordnet sein. Eine solche Anordnung von umfangsseitigen nicht verkämmten Nuten wird manchmal auch als umfangsseitiges "offenes Labyrinth" oder sogenanntes Durchblicklabyrinth bezeichnet.
  • Vorzugsweise weist die erste Labyrinthdichtung einen ersten und zweiten Labyrinthring auf, welche ausschließlich in axialer Richtung miteinander verkämmt sind, sich also axial voneinander trennen lassen, wobei der erste oder Mahlkammer-innere Labyrinthring vorzugsweise an dem Stützlagerelement befestigt ist, was konstruktive Vorteile bietet. Vorzugsweise ist die Verkämmung der ersten Labyrinthdichtung derart ausgestaltet, dass unter Erhaltung der Dichtwirkung der ersten Labyrinthdichtung eine axiale Verschiebung zwischen dem ersten und zweiten Labyrinthring innerhalb einer vordefinierten Wegstrecke ermöglicht ist, insbesondere um unter Erhaltung der Dichtwirkung der ersten Labyrinthdichtung eine axiale Verschiebung des Stützlagerelements ermöglichen bzw. kompensieren zu können. Vorzugsweise ermöglicht die erste Labyrinthdichtung unter Erhalt ihrer Dichtwirkung eine axiale Verschiebbarkeit zwischen dem ersten und zweiten Labyrinthring von mindestens 0,2 mm, vorzugsweise mindestens 0,4 mm, vorzugsweise mindestens 0,8 mm und/oder vorzugsweise höchstens 20 mm, vorzugsweise höchstens 10 mm, vorzugsweise höchstens 5 mm.
  • Vorzugsweise ist der zweite Labyrinthring ortsfest an dem Verschlussdeckel angeordnet. Der erste Labyrinthring ist vorzugsweise an dem Stützlagerelement angeordnet, insbesondere befestigt, und rotiert, gemeinsam mit dem Stützlagerelement, in kämmendem Eingriff in dem zweiten ortsfest stehenden Labyrinthring an dem Verschlussdeckel. Vorzugsweise rotiert die Labyrinthdichtung horizontal und der erste und zweite Labyrinthring stehen miteinander in horizontal kämmendem Eingriff. Vorzugsweise ist der erste Labyrinthring an der umfangseitigen Zylinderwand des Stützlagerelements angeordnet bzw. festgelegt. Das Stützlagerelement kann an seiner der Mahlkammer zugewandten Axialseite einen mahlkammerseitigen Abschnitt mit einem größeren Durchmesser aufweisen, als an einem verschlussdeckelseitigen Abschnitt an der der Mahlkammer abgewandten Axialseite und der erste Labyrinthring ist vorzugsweise an dem mahlkammerseitigen Abschnitt mit dem größeren Durchmesser angeordnet bzw. befestigt.
  • Vorzugsweise verbindet der Spalt der ersten Labyrinthdichtung die Mahlkammer mit dem Drehlager des Stützlagerelements.
  • Vorzugsweise sind der an dem Stützlagerelement angeordnete rotierende erste Labyrinthring auf der der Mahlkammer zugewandten Seite der ersten Labyrinthdichtung und der an dem Verschlussdeckel angeordnete ortsfeste zweite Labyrinthring auf der der Mahlkammer abgewandten Seite der ersten Labyrinthdichtung angeordnet. Die der Labyrinthkämmung axial gegenüberliegende Rückseite des ersten Labyrinthrings ist vorzugsweise der Mahlkammer zugewandt und liegt vorzugsweise axial benachbart zum Schneidrotor bzw. dem Schneidrotorkern.
  • Weiter vorzugsweise ist der erste Labyrinthring für den Benutzer untrennbar an dem Stützlagerelement befestigt, z.B. geschrumpft (Presspassung). Dies hat den Vorteil, dass ein sicherer Halt des ersten Labyrinthrings an der gewünschten Position gewährleistet ist.
  • Der zweite Labyrinthring ist vorzugsweise an dem Verschlussdeckel vorgesehen, was ebenfalls konstruktive Vorteile bietet.
  • Vorzugsweise kann der zweite Labyrinthring integral in den Verschlussdeckel eingeformt, z.B. mittels Drehbearbeitung eingedreht sein. Mit anderen Worten können die mäanderförmigen Ringe des zweiten Labyrinthrings direkt in den Verschlussdeckel eingefräst sein, was ein zusätzliches Bauteil für den zweiten Labyrinthring einspart. Allerdings ist es auch möglich, den zweiten Labyrinthring als separates Teil an dem Verschlussdeckel zu befestigen.
  • Weiter vorzugsweise ist das Stützlagerelement reibschlüssig an dem Verschlussdeckel, insbesondere in dem Lager bzw. Kugellager gelagert ist, um einerseits die axiale Verschieblichkeit zu gewährleisten und andererseits zu verhindern, dass das Stützlagerelement von selbst aus dem Verschlussdeckel herausfällt, wenn der Verschlussdeckel geöffnet ist. Diese reibschlüssige Lagerung kann z.B. mittels eines O-Rings in einer umlaufenden Nut in einem Fortsatz des Stützlagerelements bewerkstelligt werden, in dem der Fortsatz mittels des O-Rings in dem Lager axial klemmend, aber bei Überwindung der Klemmkraft axial verschieblich gehalten wird.
  • Vorzugsweise kann das Stützlagerelement unter Überwindung der Reibkraft des Reibschlusses bzw. der Klemmkraft des O-Rings aus dem Verschlussdeckel herausgedrückt werden. Dies hat den Vorteil, dass das Stützlagerelement, insbesondere ohne das Lösen einer Verschraubung, einfach aus dem Verschlussdeckel entfernt werden kann, z.B. zur Reinigung.
  • Hierfür weist der Verschlussdeckel vorzugsweise, eine, z.B. zentrale, Öffnung auf, durch welche das Stützlagerelement aus dem Verschlussdeckel herausgedrückt werden kann, z.B. indem ein Stift oder Schraubendreher in die Öffnung gesteckt wird und das Stützlagerelement durch Überwinden des Reibschlusses axial aus dem Lager herausgedrückt wird.
  • Insbesondere ist das Stützlagerelement also lediglich in den Verschlussdeckel eingesteckt und auch im Betrieb nicht in dem Verschlussdeckel festgeschraubt, was die Handhabung beim Reinigen erleichtert.
  • Vorzugsweise weist die Schneidmühle eine zweite Labyrinthdichtung auf, mittels welcher die Wellendurchtrittsöffnung in der Mahlkammerrückwand gedichtet ist, sodass die Mahlkammer mit dem Schneidrotor axial beidseits mittels der ersten und zweiten Labyrinthdichtung gedichtet ist, wodurch die Wärmeentwicklung insbesondere bei hohen Drehzahlen weiter reduziert werden kann.
  • Die Mahlkammer der Schneidmühle weist zumindest bereichsweise, vorzugsweise zumindest unten, eine umfangsseitige Siebwandung auf, welche den Mahlraum von einem Auffangbehälter trennt, derart, dass die Siebwandung solche Probenpartikel, die unter eine durch die Sieböffnungen vordefinierte Partikelgröße zerkleinert wurden, direkt beim schneidenden Zerkleinern der Proben durch die Sieböffnungen in den Auffangbehälter durchlässt. Vorzugsweise ist die Siebwandung als Teil einer Siebkassette ausgebildet, wobei die Siebkassette als Einheit unterhalb des Schneidrotors in die Mahlkammer einsetzbar ist.
  • Der Schneidrotor ist vorzugsweise koaxial oder konzentrisch per Hand auf die Antriebswelle aufsteckbar und abnehmbar, wenn der Verschlussdeckel bzw. die Mahlkammer geöffnet ist. Beim Öffnen des Verschlussdeckels wird die Verbindung zwischen dem Stützlager und dem Schneidrotor geöffnet und der Schneidrotor kann anschließend händisch von der Antriebswelle abgezogen werden. Der Schneidrotor ist hierzu z.B. lediglich auf die Antriebsachse aufgesteckt.
  • Das Drehmoment wird vorzugsweise durch eine formschlüssige Kupplung von der Antriebswelle auf den Schneidrotor übertragen, wenn die Mahlkammer geschlossen ist. Hierzu sind z.B. Mitnehmerelemente umfasst, welche formschlüssig in den Schneidrotor eingreifen, wenn der Schneidrotor auf die Antriebswelle aufgesetzt ist, um das Drehmoment mittels der Mitnehmerelemente auf den Schneidrotor zu übertragen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebswelle mehrteilig ausgebildet und umfasst zumindest eine Primärwelle, das kann z.B. direkt die Motorwelle sein, und ein auf der Primärwelle koaxial aufgesetztes Zwischenstück, das sogenannte Rotoraufnahmeelement. Das Rotoraufnahmeelement ist dann koaxial auf die Primärwelle aufgesteckt und es sind Kupplungsmittel zwischen der Primärwelle und dem Rotoraufnahmeelement umfasst, welche die Drehmomentübertragung von der Primärwelle auf das Rotoraufnahmeelement bewirken, z.B. eine Passfeder. Der Schneidrotor ist auf das Rotoraufnahmeelement aufgesteckt und kann einfach und ohne Werkzeug bei geöffneter Mahlkammer händisch von dem Rotoraufnahmeelement abgezogen werden. Das Rotoraufnahmeelement kann ebenfalls von der Primärwelle abgezogen werden, wobei hierbei ggf. ein Abziehwerkzeug erforderlich ist z.B. eine Zentralschraube zum Abdrücken des Rotoraufnahmeelements von der Primärwelle, wobei ggf. Teile der zweiten Labyrinthdichtung automaisch mit von der Mahlkammerrückwand abgezogen werden.
  • Ferner vorzugsweise ist ein Mitnehmerflansch umfasst, welcher sich um die Antriebswelle herum erstreckt und einen wesentlich größeren Durchmesser aufweist, als die Motorwelle. Die Mitnehmerelemente, z.B. Mitnehmerstifte greifen einerseits in dem Mitnehmerflansch und andererseits in dem Schneidrotor ein, um die Drehmomentübertragung von der Antriebswelle auf den Schneidrotor an einem möglichst großen Radius zu bewirken.
  • Die Mitnehmerelemente sind vorzugsweise als sich axial erstreckende Mitnehmerstifte ausgebildet, wobei deren radial äußere Begrenzung mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 15 mm, vorzugsweise mindestens 20 mm oder vorzugsweise mindestens 25 mm, z.B. 31,5 mm radial von der Rotationsachse entfernt ist, wodurch ein hohes Drehmoment übertragen werden kann.
  • Vorzugsweise ist der Mitnehmerflansch als ein Teil des Rotoraufnahmeelements ausgebildet und das Rotoraufnahmeelement mit dem Mitnehmerflansch als Einheit auf die Primärwelle aufsteckbar. Dies hat sich zur Übertragung der erforderlichen Drehmomente bei der Schneidmühle bewährt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Mitnehmerflansch zumindest teilweise innerhalb der Wellendurchtrittsöffnung angeordnet. Dies hat sich als vorteilhaft in Bezug auf die Baugröße erwiesen. Hierfür ist zwar eine relativ große Wellendurchtrittsöffnung erforderlich, was allerdings mit der zweiten Labyrinthdichtung gut handhabbar ist.
  • Vorzugsweise umfasst die zweite Labyrinthdichtung einen inneren mit der Antriebswelle mitrotierenden Labyrinthring und einen mahlkammerseitigen Labyrinthringdeckel, wobei eine mahlkammerseitige axiale Stirnfläche des inneren Labyrinthrings der zweiten Labyrinthdichtung mit einer axialen Stirnfläche des mahlkammerseitigen Labyrinthringdeckels der zweiten Labyrinthdichtung verkämmt ist.
  • Ferner vorzugsweise umfasst die zweite Labyrinthdichtung den inneren mit der Antriebswelle mitrotierenden Labyrinthring und einen motorseitigen Labyrinthringdeckel, wobei eine motorseitige axiale Stirnfläche des inneren Labyrinthrings mit einer axialen Stirnfläche des motorseitigen Labyrinthringdeckels verkämmt ist.
  • Eine solche axial stirnseitige Verkämmung ist vorteilhaft in Bezug auf die Demotierbarkeit der zweiten Labyrinthdichtung.
  • Vorzugsweise weist die Mahlkammerrückwand eine mahlkammerseitige ringförmige Ausnehmung auf, in welcher der mahlkammerseitige Labyrinthringdeckel der zweiten Labyrinthdichtung festgelegt ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die mahlkammerseitige Abschlussfläche des mahlkammerseitigen Labyrinthringdeckels der zweiten Labyrinthdichtung bündig mit Mahlkammerrückwand abschließt.
  • Vorzugsweise ist der mahlkammerseitige Labyrinthringdeckel der zweiten Labyrinthdichtung in der mahlkammerseitigen ringförmigen Ausnehmung festgeklemmt, so dass beim Abziehen des Schneidrotors von der Antriebswelle bzw. dem Rotoraufnahmeelement, die zweite Labyrinthdichtung zusammengebaut bleibt. Allerdings ist der innere Labyrinthring der zweiten Labyrinthdichtung in Richtung von dem Motor zur Mahlkammer grundsätzlich abziehbar, wenn die Klemmung des mahlkammerseitigen Labyrinthringdeckels der zweiten Labyrinthdichtung in der mahlkammerseitigen ringförmigen Ausnehmung überwunden wird und der mahlkammerseitigen Labyrinthringdeckel der zweiten Labyrinthdichtung mit dem inneren Labyrinthring der zweiten Labyrinthdichtung von der Antriebswelle abgezogen wird. Vorzugsweise wird hierzu das Rotoraufnahmeelement unter Überwindung einer gewissen Klemmkraft von der Primärwelle abgezogen, wobei dadurch auch der innere Labyrinthring der zweiten Labyrinthdichtung und der mahlkammerseitige Labyrinthringdeckel der zweiten Labyrinthdichtung von der Antriebswelle abgezogen werden, z.B. motorseitig gestützt durch den Mitnehmerflansch.
  • Der mahlkammerseitige Labyrinthringdeckel der zweiten Labyrinthdichtung kann mittels eines, vorzugsweise formschlüssig eingesetzten, O-Rings in der Mahlkammerrückwand bzw. in der mahlkammerseitigen ringförmigen Ausnehmung der Mahlkammerrückwand festgeklemmt sein und unter Überwindung der hierdurch bewirkten Klemmkraft abgezogen werden.
  • Vorzugsweise ist der innere Labyrinthring der zweiten Labyrinthdichtung radial außen auf dem Rotoraufnahmeelement, insbesondere radial außen auf dem Mitnehmerflansch angeordnet.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Luftstromerzeugungseinrichtung umfasst, welche einen Luftstrom durch den Spalt der zweiten Labyrinthdichtung erzeugt, vorzugsweise vom Motor in Richtung zur Mahlkammer. Dadurch kann die Wirkung der zweiten Labyrinthdichtung verbessert werden, dahingehend, dass die Diffusion von Schmutz von der Mahlkammer in Richtung des Motorbereichs durch die Wellendurchtrittsöffnung vermindert werden kann.
  • Hierzu kann der innere Labyrinthring der zweiten Labyrinthdichtung Lüfterschaufeln aufweisen, welche beim Rotieren des inneren Labyrinthrings der zweiten Labyrinthdichtung eine Luftströmung durch den Spalt der zweiten Labyrinthdichtung erzeugen. Dabei erweist sich der für die Dichtung als solche zunächst nachteilig erscheinende große Radius der Dichtung als Vorteilhaft, da sich die hiermit verbundene große Umfangsgeschwindigkeit für die Erzeugung eines Luftstroms positiv auswirken kann.
  • Z.B. sind die Lüfterschaufeln zweckmäßig auf der radial äußeren Umfangswandung des inneren Labyrinthrings der zweiten Labyrinthdichtung angeordnet.
  • Vorzugsweise ist zwischen der Mahlkammerrückwand und dem Antriebsmotor ein Luftzuführender Lüftungskanal vorgesehen, z.B. in der Motorseite der Mahlkammerrückwand, durch welchen der Luftstrom in Richtung der Mahlkammer durch die zweite Labyrinthdichtung geführt wird.
  • Alternativ oder ergänzend kann auch ein umfangsseitiges "offenes Labyrinth" oder sogenanntes Durchblicklabyrinth vorgesehen sein. Die zweite Labyrinthdichtung umfasst wiederum einen mit der Antriebswelle mitrotierenden inneren Labyrinthring und die die Wellendurchtrittsöffnung weist eine innere radiale Ringwandung auf, innerhalb welcher der innere Labyrinthring der zweiten Labyrinthdichtung angeordnet ist, so dass die innere radiale Ringwandung den inneren Labyrinthring der zweiten Labyrinthdichtung ringförmig umschließt. Das offene Labyrinth oder Durchblicklabyrinth ist dadurch gekennzeichnet, dass entweder die innere radiale Ringwandung oder die äußere radiale Ringwandung des inneren Labyrinthrings im axialen Querschnitt eine Mäanderform definieren, aber die innere radiale Ringwandung und die äußere radiale Ringwandung des inneren Labyrinthrings nicht miteinander verkämmt sind, derart dass der innere Labyrinthring der zweiten Labyrinthdichtung trotzdem axial aus der Wellendurchtrittsöffnung herausziehbar ist.
  • Vorzugsweise ist die Mäanderform des offenen Labyrinths oder Durchblicklabyrinths im axialen Querschnitt sich radial verjüngend, z.B. im axialen Querschnitt dreieckig, ggf. dreieckig spitz zulaufend ausgebildet.
  • Versuche haben gezeigt, dass ein solches offenes Labyrinth oder Durchblicklabyrinth bzw. solche Geometrien Wirbel erzeugen können, die Luftpolster verursachen können und somit den Durchgang von Schmutz durch die zweite Labyrinthdichtung erschweren können.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
    • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine dreidimensionale Ansicht einer Schneidmühle auf einem Stativ gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 2
    eine dreidimensionale Ansicht der Schneidmühle aus Fig. 1 mit geöffneter Mahlkammer,
    Fig. 3
    eine dreidimensionale Ansicht der Schneidmühle aus Fig. 1 mit geöffneter Mahlkammer und entferntem Schneidrotor, entfernter Siebkassette sowie abgenommenem Mahlkammer-Verschlussdeckel,
    Fig. 4
    eine dreidimensionale Ansicht des Schneidrotors und der Siebkassette für die Schneidmühle aus Fig. 1,
    Fig. 5
    eine ausschnittsweise dreidimensionale Darstellung, teilweise geschnitten, des Wellendurchtritts durch die Mahlkammerrückwand der Schneidmühle aus Fig. 1,
    Fig. 6
    eine Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 5 im Bereich der zweiten Labyrinthdichtung,
    Fig. 7
    eine Querschnittsdarstellung der geschlossenen Mahlkammer mit Schneidrotor der Schneidmühle aus Fig. 1,
    Fig. 8
    eine Querschnittsdarstellung eines vergrößerten Ausschnitts aus Fig. 7 im Bereich der ersten Labyrinthdichtung,
    Fig. 9
    eine Ansicht des Antriebmotors für die Schneidmühle aus Fig. 1,
    Fig. 10
    eine Ansicht von unten auf das Rotoraufnahmeelement der Schneidmühle aus Fig. 1,
    Fig. 11
    eine Querschnittsdarstellung des Rotoraufnahmeelements aus Fig. 10 entlang der Linie 11-11,
    Fig. 12
    eine Querschnittsdarstellung des Innenteils des Mahlkammer-Verschlussdeckels im geöffneten Zustand des Mahlkammer-Verschlussdeckels"
    Fig. 13
    eine Querschnittsdarstellung des Innenteils des Mahlkammer-Verschlussdeckels im geschlossenen Zustand des Mahlkammer-Verschlussdeckels,
    Fig. 14
    eine Querschnittsdarstellung des Innenteils des Mahlkammer-Verschlussdeckels in maximaler Endlage der ersten Labyrinthdichtung.
    Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Bezug nehmend auf die Fig. 1-3 weist die Schneidmühle 10 ein Gerätegehäuse 12 auf, von welchen die Teile der Schneidmühle beherbergt werden. Das Gerätegehäuse 12 der Schneidmühle im Labormaßstab kann z.B. auf ein Stativ 8 gestellt werden (Fig. 1). In dem hinteren Teil 12a des Gerätegehäuses 12 befindet sich ein handelsüblicher elektrischer Antriebsmotor 14 (vgl. Fig. 9). Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem in Fig. 9 dargestellten Antriebsmotor 14 um einen Getriebemotor für eine Schneidmühle 10 mit einem Drehzahlbereich von 50 bis 700 U/min. Eine weitere Ausführungsform der Schneidmühle 10 arbeitet mit einem Antriebsmotor 14 ohne Getriebe für einen Drehzahlbereich von 300 bis 3000 U/min (nicht dargestellt). Im vorderen Teil 12b des Gerätegehäuses 12 befindet sich die Mahlkammer 16, in welcher über einen Einfülltrichter 18 durch eine Einfüllöffnung 19 die zu zerkleinernden Proben bzw. das Mahlgut während des Betriebs eingefüllt werden können. Die Mahlkammer 16 kann von der Seite durch Öffnen des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20 geöffnet werden. Ferner lässt sich die Mahlkammer 16 durch Aufklappen einer Mahlkammerseitenwand und eines Gehäuseoberteils, gemeinsam manchmal auch als Mahlkammeroberteil 21 bezeichnet, an welchem der Einfülltrichter 18 befestigt ist noch weiter öffnen. Es darauf hingewiesen, dass sich Begriffe wie "vorne", "hinten" oder "seitlich" auf den Betrachtungspunkt beziehen und daher nicht absolut zu verstehen sind.
  • Der Antriebsmotor 14 ist mit einem Motorflansch 22 und Gewindebolzen 23 an die Motorseite 24a der Mahlkammerrückwand 24 angeflanscht. Die Motorwelle 26 als Primärwelle verläuft horizontal und erstreckt sich durch eine Durchtrittsöffnung 28 in der Mahlkammerrückwand 24 hindurch und reicht bis hinein in die Mahlkammer 16.
  • Bezug nehmend auf die Fig. 9-11 ist auf die Motorwelle 26 ein Wellenzwischenstück aufgesetzt, welches das Rotoraufnahmeelement 30 bildet. Die Drehmomentübertragung zwischen der Motorwelle 26 und dem Rotoraufnahmeelement 30 wird durch einen Formschluss, z.B. mittels einer Passfeder 32 bewerkstelligt. In diesem Beispiel wird demnach das Drehmoment von der Motorwelle 26 mittels der Passfeder 32 direkt auf das Rotoraufnahmeelement 30 übertragen. Das Rotoraufnahmeelement 30 weist motorseitig einen Mitnehmerflansch 34 auf, dessen Durchmesser erheblich größer ist als der Durchmesser der Motorwelle 26.
  • Bezug nehmend auf Fig. 7 sind in dem Mitnehmerflansch 34 exzentrisch angeordnete Mitnehmerstifte 36 befestigt, mittels welchen die Drehmomentübertragung auf den Schneidrotor 38 bewerkstelligt wird. Durch den relativ großen Abstand der Mitnehmerstifte 36 von der Rotationsachse A kann ein großes Drehmoment auf den Schneidrotor 38 übertragen werden. Der Schneidrotor 38 weist entsprechende Aufnahmebohrungen 40 zum formschlüssigen Eingreifen der Mitnehmerstifte 36 in dem Schneidrotor 38 auf. Das Rotoraufnahmeelement 30 und die Motorwelle 26 (welche auch als Primärwelle bezeichnet werden kann) bilden in diesem Beispiel gemeinsam die Antriebswelle 42 für den Schneidrotor 38.
  • Der Mitnehmerflansch 34 des Rotoraufnahmeelements 30 bzw. der Antriebswelle 42 verläuft zumindest teilweise innerhalb der Mahlkammerrückwand 24 bzw. innerhalb der Durchtrittsöffnung 28. Daher ist in diesem Beispiel der Durchmesser der Durchtrittsöffnung 28 ebenfalls relativ groß, was wiederum einen relativ großen Durchmesser der Dichtung der Durchtrittsöffnung 28 erfordert.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Mahlkammerrückwand 24 zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem Rumpfteil 44 aus Aluminium und einer mahlkammerseitig auf- oder eingesetzten Platte 46 aus Edelstahl. Dadurch kann einerseits Gewicht eingespart werden und andererseits Aluminiumabrieb in der Mahlkammer 16 weitgehend vermieden werden.
  • Der Schneidrotor 38 weist einen Schneidrotorkern 48 auf, welcher auf die Antriebswelle 42 aufgesteckt ist und umfangsseitig an dem Schneidrotorkern 48 axial verlaufende Rotorschneiden 50 aufweist (Fig. 4). Im vorliegenden Beispiel sind die Rotorschneiden 50 einstückig angeformt. Die Rotorschneiden 50 können allerdings auch als separate Schneidleisten, ggf. aus anderem Material als der Schneidrotorkern 48 hergestellt und mit dem Schneidrotorkern 48 verbunden sein. Der Schneidrotorkern 48 kann auch zwei- oder mehrteilig ausgebildet sein (nicht dargestellt). Der Schneidrotor 38 kann auch als Scheibenrotor, ggf. mit Wendeschneidplatten ausgebildet sein (nicht dargestellt). Der Schneidrotor 38 rotiert horizontal, also um eine horizontale Achse A. Motorseitig ist der Schneidrotor 38 auf der Antriebswelle 42 gelagert.
  • Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Schneidrotor 38 durch ein Stützlagerelement 54 in Form eines Konuslagerelements gelagert, welches wiederum in einem Kugellager 56 in dem Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 drehbar gelagert ist. Der Schneidrotor 38 umfasst eine Stützlagerelementaufnahme 55, welche hier als Konuslagerelementaufnahme ausgebildet ist. Die Dichtung der Mahlkammer 16 and dem Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 erfolgt mittels einer ersten Labyrinthdichtung 160.
  • Wieder Bezug nehmend auf die Fig. 1-4 zerkleinert die Schneidmühle das Mahlgut bzw. die Probe durch Schneidwirkung zwischen den im Wesentlichen axial verlaufenden Schneiden 50 des Schneidrotors 38 und den ebenfalls im Wesentlichen axial verlaufenden stationären Gegenschneiden 52. Die Schneidmühle 10 arbeitet also nach dem Scherenprinzip, bei welchem die Probe jeweils zwischen einem Schneidenpaar 50, 52 zerschnitten wird. Hierbei bedeutet "im Wesentlichen axial verlaufende" Schneide oder "axial verlaufende" Schneide nicht zwingend, dass die Schneiden 50, 52 exakt parallel zur Rotationsachse A verlaufen müssen, die Schneiden 50, 52 können auch axial schräg (mit Drall) verlaufen, wie bei dem in den Fig. 2 und 4 dargestellten Beispiel eines Schneidrotors 38. Das in den Fig. 2 und 4 dargestellte Beispiel zeigt nämlich einen Schneidrotor 38 mit sogenannten V-förmigen Schneiden 50. Im Sinne einer Schneidmühle verlaufen auch diese Schneiden 50 zwar schräg (mit Drall) aber dennoch noch axial bzw. im Wesentlichen axial, d.h. jedenfalls nicht quer oder senkrecht zur Rotationsachse A. Die V-förmigen Schneiden 50 des Schneidrotors 38 verlaufen im Prinzip entlang einer spitzwinkligen Schraubenlinie, die aber im Großen und Ganzen noch immer als axialer oder im Wesentlichen axialer Verlauf definiert werden kann. Unterhalb des Schneidrotors 38 befindet sich eine Siebkassette 92, durch welche das entsprechend hinreichend fein zerkleinerte Mahlgut in den Auffangbehälter 94 herausrieseln kann.
  • Der Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 ist öffenbar, was dazu führt, dass die Mahlkammer 16 bei geöffnetem Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 frontseitig zur Entnahme des Schneidrotors 38 zugänglich ist. Ein Wegklappen des Mahlkammeroberteils 21 verbessert zusätzlich die Zugänglichkeit der geöffneten Mahlkammer 16. Bei geöffneter Mahlkammer 16 kann der Schneidrotor 38 händisch horizontal von der Antriebswelle 42 abgezogen werden. Hierzu ist der Schneidrotor 38 auf die Antriebswelle 42 lediglich axial aufgesteckt und wird bei geschlossenem Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 von dem Stützlagerelement 54 axial gegen die Antriebswelle 42 gespannt. Der Schneidrotor 38 ist lediglich über die Mitnehmerstifte 36 formschlüssig rotatorisch an die Antriebswelle 42 gekuppelt und kann nach Öffnen des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20 ohne Werkzeug von der Antriebswelle 42 abgezogen werden. Der Schneidrotor 38 wird also in Richtung des Rotoraufnahmeelements 30 gedrückt und setzt sich dort auf den ebenfalls konischen Gegenspieler 29 des Konus-Stützlagerelements 54 auf. Der kleine konische Abschnitt 29 des Rotoraufnahmeelements 30 ist z.B. in Fig. 6 und 11 dargestellt. Somit wird der Schneidrotor 38 zwischen den beiden Konen 29 und 54 eingespannt.
  • Da mit dem Rotoraufnahmeelement 30 zwar ein einfaches händisches Fügen des Schneidrotors 38 auf seine Aufnahme begünstigt ist, liegt bei dieser beispielhaften Konstruktion die Drehmomentübertragung mittels der Mitnehmerstifte 36 relativ weit außen, was bedeutet, dass auf einem recht großen Durchmesser gedichtet wird. Der Durchmesser des Kreisrings auf welchem die Mitnehmerstifte 36 angeordnet sind beträgt in diesem Beispiel 56,5 mm, mithin beträgt bei einem Mitnehmerstiftdurchmesser von 8 mm der äußere Außendurchmesser 64,5 mm. Mit anderen Worten ist die radial äußere Begrenzung der Mitnehmerstifte 36 32,25 mm radial von der Rotationsachse A entfernt.
  • Bei konstanter Drehzahl bedeutet ein großer Durchmesser zwar zur Dichtung in nachteiliger Weise eine relativ hohe Umfangsgeschwindigkeit der Dichtung verglichen mit einer Dichtung, die hypothetisch näher an der Rotationsachse A sitzen würde. Bei früheren Schneidmühlen konnte ferner die Rotoraufnahme nur unter sehr großem Aufwand ausgebaut werden, und typischerweise nicht zur regelmäßigen Reinigung. Die Dichtung wurde früher z.B. mit Filzringen bewerkstelligt, die umständlich auszutauschen waren. Bei diesen Filzringen konnte es vorkommen, dass diese, z.B. durch Wachse, Öle oder Harze, die aus dem Mahlgut abgesondert werden können, ggf. zu einer Verklebung führen konnten.
  • Bezug nehmend auf Fig. 5-8 weist die erfindungsgemäße Schneidmühle 10 nun noch eine zweite Labyrinthdichtung 60 auf, welche vom Benutzer einfach, z.B. zur Reinigung, entnehmbar ist. In dem dargestellten Beispiel weist die zweite Labyrinthdichtung 60 einen inneren Labyrinthring 62 auf, welcher in diesem Beispiel als separates Teil auf die Antriebswelle 42, genauer auf den Mitnehmerflansch 34, aufgesetzt ist. Der innere Labyrinthring 62 der zweiten Labyrinthdichtung 60 erstreckt sich umfangsmäßig vollständig um die Antriebswelle 42 bzw. den Mitnehmerflansch 34 herum, weist an seiner mahlkammerseitigen Vorderseite 62b Labyrinthformelemente 60b in Form einer Mäanderform 64b auf und rotiert mit der Antriebswelle 42. Der innere Labyrinthring 62 liegt dabei radial außerhalb der drehmomentübertragenden Mitnehmerstifte 36.
  • Es ist allerdings auch möglich, das Rotoraufnahmeelement 30, bzw. den Mitnehmerflansch 34 direkt mit entsprechenden mahlkammerseitigen und/oder motorseitigen Labyrinthformgebungen bzw. Mäandrierungen auszubilden, d.h. das Rotoraufnahmeelement 30 und den inneren Labyrinthring 62 einstückig herzustellen.
  • Auf der mahlkammerseitigen Vorderseite 24b der Mahlkammerrückwand 24, genauer auf der Edelstahl-Vorsatzplatte 46, ist ein mahlkammerseitiger Labyrinthringdeckel 66 in einer dazu korrespondierenden Ausnehmung 68 als Labyrinthaufnahme in der Mahlkammerrückwand 24 bzw. der Edelstahl-Vorsatzplatte 46 eingelassen. In dem dargestellten Beispiel verlaufen der mahlkammerseitige Labyrinthringdeckel 66 und die Mahlkammerrückwand 24 bzw. die Edelstahlplatte 46 bündig, um im Bereich der Schneidrotors 38 gemeinsam eine im Wesentlichen ebene Mahlkammerrückwand-Innenseite 24b zu bilden.
  • Das Rotoraufnahmeelement 30 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels einer zentralen Schraube 31 auf der Motorwelle 26 befestigt, was jedoch je nach Ausführungsform nicht zwingend erforderlich ist. Das Rotoraufnahmeelement 30 sitzt zwar mit einer typischen Übergangspassung, also klemmend stramm, auf der Motorwelle bzw. Primärwelle 26, kann aber dennoch unter Überwindung der Klemmkraft von der Primärwelle 26 axial in Richtung des geöffneten Mahlkammer-Verschlussdeckels 20 von der Primärwelle 26 abgezogen werden, wenn die ggf. vorhandene Schraube gelöst wurde. Das Rotoraufnahmeelement 30 weist eine zentrale Bohrung 33 für die zentrale Befestigungsschraube 31 auf. Um zum Abziehen des Rotoraufnahmeelements 30 die Klemmkraft der Übergangspassung zu überwinden, kann die Bohrung 33 als eine Gewindebohrung mit einem größeren Gewindedurchmesser ausgebildet sein. Dann kann z.B. eine entsprechende Gewindeschraube in der Gewindebohrung 33 zum Abziehen verwendet werden (nicht dargestellt).
  • Mit dem Rotoraufnahmeelement 30 wird auch der innere Labyrinthring 62 und mit diesem auf der mahlkammerseitige Labyrinthringdeckel 66 mit abgezogen, so dass hernach die Durchtrittsöffnung 28 in der Mahlkammerrückwand 24 ringförmig um die Primärwelle 26 relativ gut zugänglich ist, z.B. um diese zu säubern. Mit anderen Worten nimmt das Rotoraufnahmeelement 30 beim Abziehen von der Primärwelle 26 die zweite Labyrinthdichtung 60 automatisch mit. Danach können das Rotoraufnahmeelement 30, der innere Labyrinthring 62 und/oder der mahlkammerseitige Labyrinthringdeckel 66 getrennt und, z.B. in einem Ultraschallbad, gereinigt werden. Auch die Labyrinthaufnahme 68 für die zweite Labyrinthdichtung 60 ist nach dem Abziehen des Rotoraufnahmeelements 30 mit dem inneren Labyrinthring 62 und dem mahlkammerseitigen Labyrinthringdeckel 66 von der geöffneten Mahlkammer 16 aus gut zugänglich und kann ebenfalls gereinigt werden.
  • Die so gestaltete zweite Labyrinthdichtung 60 ist also in vorteilhafter Weise wartungsfreundlich, da sie einerseits gut zu reinigen ist und andererseits sehr langlebig ist, da die gegeneinander rotierenden Teile der zweiten Labyrinthdichtung 60, also der mit dem Schneidrotor mitrotierende innere Labyrinthring 62 einerseits und der stationäre mahlkammerseitige Labyrinthringdeckel 66 andererseits, wie auch bei der unten noch genauer beschriebenen ersten Labyrinthdichtung 160, sich nicht berühren, sondern nach dem Prinzip der Spaltdichtung arbeiten, d.h. ein Luftspalt zwischen den verkämmten Labyrinthformelementen 60a, 60b vorhanden ist. Daher ist auch die Wärmeentwicklung an der zweiten Labyrinthdichtung 60 trotz des relativ großen Dichtungsdurchmessers an dieser Stelle gering, da die zweite Labyrinthdichtung 60 eine nicht berührende Spaltdichtung darstellt und, solange die Spalte sauber bleiben, hier keine erhöhte Reibung erzeugt wird. Trotzdem kann die Dichtung, die auf dem Rotoraufnahmeelement 30 bzw. den Mitnehmerflansch 34 wie bei bisherigen Dichtungen weit außen laufen, wodurch die Kompatibilität zu älteren Schneidrotoren erhalten bleiben kann. Überdies können die unmittelbar der Mahlkammer 16 zuweisenden Teile der Mahlkammerrückwand 24, also zumindest die Platte 46 und der hierin eingelassene Labyrinthringdeckel 66 aus Edelstahl gefertigt werden, so dass z.B. eine FDA-Kompatibilität möglich ist.
  • Die Dichtwirkung der zweiten Labyrinthdichtung 60 kann nun durch weitere Maßnahmen weiter verbessert werden.
  • Bezug nehmend auf Fig. 6 und 7 weist die zweite Labyrinthdichtung 60 zusätzliche radiale Labyrinthformelemente 82 in Form von radial umlaufenden Nuten auf. Der hierfür verwendete innere Labyrinthring 62 weist an seinem radial äußern Umfang 62c demnach durch die Nuten 82 gebildete mäanderförmige Ausformungen auf. Die mäanderförmigen Ausformungen sind im vorliegenden Beispiel durch zwei im axialen Querschnitt dreieckige Ringe 84, 86 ausgebildet. Die radial umlaufende Außenfläche 62c des inneren Labyrinthrings 62 ist demnach mit scharfkantigen Spitzen versehen. Durch die Rotation des inneren Labyrinthrings 62 kann diese Geometrie Wirbel bilden, die Luftpolster verursachen können und damit den Durchgang von Partikeln aus der Mahlkammer 16 in Richtung des den Motor 14 umgebenden Bereichs erschweren bzw. verhindern kann. Ein Vorteil dieses inneren Labyrinthrings 62 ist, dass er als reines Drehteil hergestellt werden kann und nicht gefräst werden braucht. Die Labyrinthaufnahme 68 weist hingegen keine in die Nuten 82 bzw. Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen 84, 86 eingreifenden Gegenlabyrinthringe auf, so dass von einem offenen Labyrinth an der Umfangsseite oder Durchblicklabyrinth gesprochen werden kann. Mit anderen Worten sind die sich radial nach außen erstreckenden ringförmigen Vorsprünge 84, 86 nicht mit entsprechenden Gegenlabyrinthelementen verkämmt. In vorteilhafter Weise bleibt somit der innere Labyrinthring 62 axial aus der Durchtrittsöffnung 28 bzw. der Labyrinthaufnahme 68 herausziehbar.
  • Der mahlkammerseitige Labyrinthringdeckel 66 ist formschlüssig mit einem O-Ring 88 klemmend in die Ausnehmung 68 bzw. in die Platte 46 eingesetzt. Der elastische O-Ring 88 sorgt einerseits für eine klemmende Festlegung des Labyrinthringdeckels 66 in der Mahlkammerrückwand 24, lässt aber auch das axiale Herausziehen des Rotoraufnahmeelements 30 zusammen mit dem inneren Labyrinthring 62 und dem mahlkammerseitigen Labyrinthringdeckels 66 unter Überwindung der durch den O-Ring 88 verursachten Klemmkraft zu. Der Benutzer kann also unter entsprechender axialer Kraftaufwendung zur Überwindung der Klemmkraft der Klemmung die Teile 30, 62 und 66 aus der Durchtrittsöffnung 28 herausziehen, so dass die Durchtrittsöffnung 28 und die Labyrinthaufnahme 68 frontseitig zur Reinigung zugänglich sind. Mit anderen Worten kann die zweite Labyrinthdichtung 60 relativ einfach, insbesondere händisch axial auseinandergezogen werden, um gereinigt zu werden.
  • Bezug nehmend auf die Fig. 7 und 8 weist die Mahlkammer 16 auf der Seite des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20 eine weitere Labyrinthdichtung auf, welche hier als erste Labyrinthdichtung 160 bezeichnet wird. Die erste Labyrinthdichtung 160 am Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 dichtet die Mahlkammer 16 gegen den Bereich des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20, in welchem sich die verschlussdeckelseitige Lagerung des Schneidrotors 38 befindet, welche im vorliegenden Beispiel durch das Kugellager 56 bewerkstelligt wird.
  • Der Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 ist im vorliegenden Beispiel mehrteilig ausgebildet und weist einen äußeren Deckelteil 122 mit einer zentralen Öffnung, sowie einen darin eingesetzten inneren Deckelteil 124 auf. Der äußere Deckelteil 122 bildet dabei den Hauptteil des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20, in Form einer Aluminium-Tür. Der innere ringförmige Deckelteil 124 weist einen axial von der Mahlkammer 16 weg gerichteten ringförmigen Vorsprung 126 auf, welcher in eine zentralen Öffnung 128 des äußeren Deckelteils 122 von innen eingreift. Der innere Deckelteil 124 wird mittels eines zentralen Aufsatzdeckels 130 von außen verschlossen. Der zentrale Aufsatzdeckel 130 ist von außen, in diesem Beispiel mittels Schrauben 132, auf dem Mahlkammer-Verschlussdeckel 20, genauer auf dem inneren Deckelteil 124 befestigt, um von außen gelöst und abgenommen werden zu können. Der Malkammer-Verschlussdeckel 20 bzw. der innere Deckelteil 124 und der zentrale Verschlussdeckel 130 beherbergen das Kugellager 56 und ermöglichen dessen Ein- und Ausbau von außen. Im vorliegenden Beispiel ist das Kugellager 56 als ein doppelreihiges Schrägkugellager ausgebildet. "Schräg" wegen der besseren Aufnahme axialer Kraft. Doppelt damit das Winkelspiel gegenüber einem einfachen Rillenkugellager deutlich eingedämmt wird.
  • Das Kugellager 56 wird axial durch eine Feder 140, welche im vorliegenden Beispiel als Federpaket aus zwei gegensinnig geschichteten Tellerfedern ausgebildet ist, axial in Richtung der Mahlkammer 16 kraftbeaufschlagt. Dabei stützt sich die Feder 140 im vorliegenden Beispiel an dem zentralen Aufsatzdeckel 130, allgemein gesehen also an einer Innenseite des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20 ab.
  • Das Stützlagerelement 54, welches eine Lagerpassung im vorliegenden Beispiel in Form eines mahlkammerseitigen Konus 156 und einen von der Mahlkammer 16 weg weisenden Lagerfortsatz 158 aufweist, ist mittels des Kugellagers 56 drehbar am Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 gelagert. Im vorliegenden Beispiel ist das Stützlagerelement 54 im Großen und Ganzen pilzförmig ausgebildet und der Lagerfortsatz 158 ist in dem Kugellager 56 gelagert. Der mahlkammerseitige Konus 156 gereift passend in die konische Stützlagerelementaufnahme 55 des Schneidrotors 38 ein, um den Schneidrotor 38 verschlussdeckelseitig einzuspannen und das Gegenlager zu der Motorwelle 26 zu bilden.
  • In einer umlaufenden Ringnut 150 ist in diesem Beispiel ein O-Ring 152 eingesetzt, mit welchem das Stützlagerelement 54 klemmend in dem Kugellager 56 gehalten wird, damit dieses nicht herausfällt, wenn der Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 geöffnet wird. Trotzdem kann das Stützlagerelement 54 durch eine zentrale Bohrung 154 in dem Mahlkammer-Verschlussdeckel 20, genauer in dem zentralen Deckelaufsatz 130, zum Beispiel mittels eines Bolzens oder Schraubendrehers unter Überwindung der durch den O-Ring 152 verursachten Klemm- oder Reibkraft nach innen heraus gedrückt werden, wenn der Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 geöffnet ist. Ein mahlkammerseitiger oder innerer Labyrinthring 162 der ersten Labyrinthdichtung 160 stützt sich an einem Ringanschlag 172 des Stützlagerelements 54 axial ab. Beim Herausdrücken des Stützlagerelements 54 wird dadurch auch der mahlkammerseitige Labyrinthring 162 mit herausgedrückt.
  • Der innere Labyrinthring 162 greift mit seinen axialen Labyrinthformelementen 182 in Form von zwei ringförmigen axialen Vorsprüngen 182a, 182b in korrespondierende axiale Labyrinthformelemente 184 in Form von axialen Nuten 184a, 184b des äußeren Labyrinthrings 164 ein. Mit anderen Worten, sind die axialen Labyrinthformelemente 182 des inneren Labyrinthrings 162 mit den axialen Labyrinthformelementen 184 des äußeren Labyrinthrings 164 axial verkämmt.
  • Wie in Fig. 8 ersichtlich ist, ist im geschlossenen Zustand des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20 das axiale Spaltmaß 204 der Labyrinthdichtung 160 erheblich größer als das radiale Spaltmaß 205. Dadurch weist die erste Labyrinthdichtung 160 ein ausreichendes axiales Spiel auf, um das Einfedern der verschlussdeckelseitigen Lagerung beim Schließen des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20 kompensieren zu können. Wenn nämlich der Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 geschlossen wird, presst das Stützlagerelement 54 gegen die Stützlagerelementaufnahme 55, um den Schneidrotor 38 axial zu verspannen. Dabei spannt das Stützlagerelement 54 über das Kugellager 56 die Feder 140. Dies bewirkt eine Axialverschiebung des Stützlagerelements 54 und des verschieblich in dem Mahlkammer-Verschlussdeckel 20, genauer in dem inneren Deckelteil 124 aufgenommenen Kugellagers 56 weg vom Schneidrotor 38 unter einem Spannen der Feder 140. Der innere Labyrinthring 162 sitzt klemmend auf dem Stützlagerelement 54 und bewegt sich axial mit diesem mit, so dass das Einfedern des Stützlagerelements 54 eine Reduzierung des axialen Spaltmaßes 204 der ersten Labyrinthdichtung 160 bewirkt.
  • Beim Öffnen des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20 sorgt die Federspannung der Feder 140 dafür, dass das Kugellager 56 in Richtung des Schneidrotors 38 bewegt wird, bis dieses an einem Anschlag 190 des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20, genauer des inneren Deckelteils 124 anschlägt. Andererseits löst sich das Kugellager 56 axial von dem Anschlag 190, wenn das Stützlagerelement 54 mit dem Kugellager 56 gegen die Feder 140 weg von dem Schneidrotor 38 einfedert, so dass das Kugellager 56 im Betrieb bei Rotation nicht unbotmäßig verspannt wird.
  • Im vorliegenden Beispiel ist der äußere Labyrinthring 164 nicht als separates Teil ausgeführt, sondern ist integral in den Mahlkammer-Verschlussdeckel 20, genauer in den inneren Deckelteil 124 eingedreht, wodurch ein separates Bauteil eingespart werden kann. Sowohl der innere Deckelteil 124, als auch der innere Labyrinthring 162, und somit die zweite Labyrinthdichtung 160, sind vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt und/oder als Drehteile hergestellt, was Vorteile in Bezug auf administrative Zulassungen bietet und andererseits kostengünstig herzustellen ist.
  • Der Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 dichtet mittels eines O-Rings 192 gegen die Stirnseite des die Mahlkammer 16 umgebenden Gehäuseteils 12b.
  • Das Stützlagerelement 54 weist an seiner radialen Außenseite 54a weitere Labyrinthformelemente 194 auf. Die radial umlaufenden Labyrinthformelemente 194 werden im vorliegenden Beispiel durch Nuten 196 gebildet, zwischen welchen radial umlaufende Vorsprünge 198 bezogen auf die Nuten 196 gebildet werden. Die radial umlaufenden Vorsprünge 198 weisen im vorliegenden Beispiel einen dreieckigen Querschnitt auf und sind radial außen spitz, um ggf. Strömungswirbel zu erzeugen, welche die Dichtwirkung verbessern können. Die Aufnahmeöffnung 202 für das Stützlagerelement 54 in dem Mahlkammer-Verschlussdeckel 20, genauer in dem inneren Deckelteil 124 weist hingegen keine mit den Labyrinthformelementen 194 des Stützlagerelements 54 verkämmten Labyrinthformelemente auf. Im Gegenteil ist die Durchgriffsöffnung 202 an ihrer Innenseite glatt, so dass die radialen Labyrinthformelemente 194 des Stützlagerelements 54 zusammen mit der Öffnung 202 ein offenes (radial unverkämmtes) Labyrinth bzw. ein Durchblicklabyrinth bilden. Dadurch kann das Stützlagerelement 54 ohne aufwändige Demontage axial aus dem Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 nach innen herausgedrückt werden. Hierbei nimmt das Stützlagerelement 54 den inneren Labyrinthring 162 über den Anschlag 172 mit. Anschließend liegen sowohl die Labyrinthdichtflächen frei, als auch zumindest teilweise das Kugellager 56, sodass die Reinigung vereinfacht wird. Das Stützlagerelement 54 und der innere Labyrinthring 162 können nach dem Entnehmen in einem Ultraschallbad gereinigt werden. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Geometrie des radialen Durchblicklabyrinths möglich, indem die radialen Labyrinthformelemente 194 anstatt radial außen auf dem Stützlagerelement 54 radial innen in der Öffnung 202 angeordnet sind. Es ist demnach ein radial unverkämmtes oder Durchblicklabyrinth durch radiale Formelemente 194 entweder auf dem radialen äußeren Umfang des Stützlagerelements 54 oder auf einem radialen inneren Umfang des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20 gebildet.
  • Bezug nehmend auf die Fig. 12 bis 14 ist das Einfedern des Stützlagerelements 54 zusammen mit dem Kugellager 56 beim Schließen des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20 genauer dargestellt.
  • Die Fig. 12 zeigt den geöffneten Zustand des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20, in welchem die Feder 140 das Kugellager 56 gegen den axialen Anschlag 190 spannt. In diesem Zustand ist die Feder 140 am wenigsten gespannt und die erste Labyrinthdichtung 160 weist das maximale axiale Spaltmaß 204 auf.
  • Bezug nehmend auf Fig. 13 ist der geschlossene Zustand des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20 dargestellt, bei dem das Stützlagerelement 54 mittels eines am Kugellager 56 anliegenden axialen Anschlags 206 das Kugellager 56 gegen die Feder 140 spannt und entsprechend eingefedert ist. Das Stützlagerelement 54 spannt hierzu mit seinem axialen Ringanschlag 206 gegen die innere Stirnseite des Kugellagers 56 um dieses gegen die Feder 140 zu spannen und bildet somit ein axiales Gegenlager für die Feder 140. Dementsprechend ist das axiale Spaltmaß 204 der ersten Labyrinthdichtung 160 geringer als in dem geöffneten Zustand gemäß Fig. 12.
  • Die erste Labyrinthdichtung 160 weist somit eine axiale Verschieblichkeit der miteinander verkämmten Labyrinthformelemente 182, 184 auf, wodurch das Einfedern des Stützlagerelements 54, das beim Verspannen des Schneidrotors 38 bzw. beim Schließen des Mahlkammer-Verschlussdeckels 20 auftritt, kompensiert werden kann.
  • Die Fig. 14 zeigt einen maximalen Extremzustand, in dem die maximale Einfederung des Stützlagerelements 54 und des Kugellagers 56 dargestellt ist, so dass das axiale Spiel der ersten Labyrinthdichtung 160 in Form des axialen Spaltmaßes 204 vollständig aufgezehrt ist. Dieser Zustand, bei dem die erste Labyrinthdichtung 160 reiben würde, sollte im Betrieb nicht erreicht werden.
  • Wie in den Fig. 8 und 12 bis 14 ersichtlich ist, weist die erste Labyrinthdichtung 160 axial relativ lange miteinander verkämmte Labyrinthformelemente 182, 184 auf, um einerseits eine gute Labyrinthdichtwirkung zu erzielen und andererseits ausreichend axiales Spiel bzw. ausreichend axialen Federweg zu ermöglichen, um zum Beispiel axiale Toleranzen des Schneidrotors 38 kompensieren zu können. Im vorliegenden Beispiel ist das Aspektverhältnis der axial verkämmten Labyrinthformelemente 182, 184 größer als 1 vorzugsweise größer als 2, im vorliegenden Beispiel etwa zwischen 3 und 4.
  • Bei den gattungsgemäßen Schneidmühlen können die auftretenden axialen Verschiebungen am Mahlkammer-Verschlussdeckel 20, etwa durch Toleranzen und/oder die Einfederung, relativ groß sein. Ein Grund hierfür ist das Stützlagerelement 54 bzw. sogenannte Konusstützlager, dass die Längentoleranzen, die zwischen ihm selbst und der Motorabtriebswelle auftreten, auffangen muss. Ferner wird der Schneidrotor 38 mit einer Kraft von zum Beispiel 1000 N in Richtung des Antriebsmotors 14 geschoben. Diese Kraft sollte ebenfalls sicher aufgebracht werden und bewirkt aufgrund des hierfür notwendigen Federwegs der Feder 140 weitere axiale Längentoleranzen. Es hat sich jedoch überraschender Weise gezeigt, dass diese bei einer gattungsgemäßen Schneidmühle speziellen Anforderungen mit einer Labyrinthdichtung erfüllt werden können, welche ein axial hinreichend großes Spiel bzw. Spaltmaß aufweist. Die Labyrinthdichtung ist zwar nicht absolut dicht, kann dafür aber vom Benutzer einfach demontiert und gereinigt werden.
  • Die beschriebene Stecklösung für das Stützlagerelement 54 anstatt einer Verschraubung, wie dies bei früheren Schneidmühlen teilweise realisiert war, bietet ferner den Vorteil, dass das Stützlagerelement 54, das einen der beiden Labyrinthringe trägt, in Richtung der Mahlkammer 16 aus seiner Aufnahme herausgeschoben werden kann, ohne zum Beispiel eine Verschraubung lösen zu müssen. Das Klemmelement zwischen dem Stützlagerelement 54 in dem mahlkammer-Verschlussdeckel 20 in Form des zusätzlichen O-Rings 152 sorgt dafür, dass das Stützlagerelement 54 an seiner Position in der Lagerung festgehalten wird, ohne einen Formschluss vorsehen zu müssen.
  • Nach der Demontage und Reinigung der beiden Labyrinthdichtringe 162, 164 wird das Stützlagerelement 54, das im vorliegenden Beispiel als Konusstützlager ausgebildet ist, wieder eingeschoben und braucht nicht weiter arretiert zu werden, da es von dem O-Ring 152 klemmend bzw. reibschlüssig in dem Mahlkammer-Verschlussdeckel 20, genauer in dem Kugellager 56 festgehalten wird. Im geschlossenen Betriebszustand der Schneidmühle 10 sorgt ferner der Schneidrotor 38 bzw. die axiale Spannkraft dafür, dass das Stützlagerelement 54 axial zwischen dem Kugellager 56 und dem Schneidrotor 38 eingespannt ist.
  • Zusammenfassend erfüllt das hier vorgestellte Dichtungskonzept eine Mehrzahl von Vorteilen z.B. gegenüber bisher verwendeten Filzdichtungen. Das Dichtungskonzept ist wartungsfreundlich und bedarf andererseits aber auch kaum einer Wartung. Trotzdem hält das Dichtungskonzept Staub gut in der Mahlkammer und lässt nur wenig Staub oder andere Verschmutzungen durch die erste Labyrinthdichtung an das Kugellager 56 und, falls ebenfalls vorhanden, ggf. auch durch die zweite Labyrinthdichtung hindurch in dem Bereich des Antriebsmotors 14, gelangen. Ferner weist das Dichtungskonzept eine geringe Wärmeentwicklung auf.
  • Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung von Materialabrieb (bei sauberen Labyrinthdichtungen 60, 160) und die Möglichkeit administrativer Zulassungen (z.B. einer FDA-Zulassung), insbesondere wenn z.B. die Teile der ersten und/oder zweiten Labyrinthdichtung aus Edelstahl gefertigt sind. Die Fertigung solcher Labyrinthdichtungen hat sich als technologisch machbar erwiesen und ist mit überraschenden Vorteilen behaftet. Zur Zeit laufen z.B. in manchen Regionen der Welt Bestrebungen vermehrt Cannabis-Produkte für verschiedene Anwendungen zuzulassen. Dies hat zu einer erhöhten Nachfrage an Schneidmühlen in der Cannabis-Verarbeitung geführt. Insbesondere bei der Zerkleinerung der ölhaltigen Cannabis-Blüten, teilweise allerdings auch der Cannabis-Blätter, hat sich gezeigt, dass die hier vorgeschlagene erste Labyrinthdichtung in dem Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 ein Verölen oder Verharzen der Dichtung wirksam vermeiden kann, bzw. zumindest die Reinigungsmöglichkeiten der Lagerung am Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 deutlich verbessert.
  • Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.

Claims (15)

  1. Schneidmühle (10) zum schneidenden Zerkleinern von Proben mit einem Schneidrotor (38), umfassend:
    ein Gerätegehäuse (12),
    einen Antriebsmotor (14) zum rotierenden Antreiben des Schneidrotors (38),
    eine Mahlkammer (16) mit dem darin angeordneten Schneidrotor (38) zum schneidenden Zerkleinern der Proben in der Mahlkammer (16), wobei der Schneidrotor (38) eine Rotationsachse (A) definiert und die Mahlkammer (16) motorseitig axial von einer Mahlkammerrückwand (24) begrenzt wird,
    wobei das Gerätegehäuse (12) auf der der Mahlkammerrückwand (24) axial gegenüberliegenden Seite des Schneidrotors (38) einen Verschlussdeckel (20) umfasst, welcher öffenbar ist, um die Mahlkammer (16) zu öffnen, wobei der Verschlussdeckel (20) ein Stützlagerelement (54) für den Schneidrotor (38) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Seite des Verschlussdeckels (20) eine erste Labyrinthdichtung (160) umfasst ist.
  2. Schneidmühle (10) nach Anspruch 1,
    ferner umfassend eine in die Mahlkammer (16) ragende Antriebswelle (42), wobei der Schneidrotor (38) koaxial händisch auf die Antriebswelle (42) aufsteckbar und abnehmbar ist, wenn die Mahlkammer (16) geöffnet ist, wobei die Mahlkammerrückwand (24) insbesondere eine Wellendurchtrittsöffnung (28) aufweist, und sich die Antriebswelle (42) durch die Wellendurchtrittsöffnung (28) erstreckt, um den Schneidrotor (38) anzutreiben.
  3. Schneidmühle (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei das Stützlagerelement (54) den Schneidrotor (38) axial in Richtung der Mahlkammerrückwand kraftbeaufschlagt, wenn der Verschlussdeckel (20) geschlossen ist.
  4. Schneidmühle (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    umfassend eine Feder (140), welche das Stützlagerelement (54) direkt oder indirekt axial in Richtung der Mahlkammerrückwand kraftbeaufschlagt, wenn der Verschlussdeckel (20) geschlossen ist, wobei die axiale Federkraft auf das Stützlagerelement (54) und/oder die axiale Kraft des Stützlagerelements (54) auf den Schneidrotor (38) vorzugsweise größer als 100 N, vorzugsweise größer als 200 N, vorzugsweise größer als 500 N beträgt.
  5. Schneidmühle (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit mindestens einem, mehreren oder allen der folgenden Merkmale:
    das Stützlagerelement (54) ist als Wellenstück ausgebildet, welches mittels eines Lagers (56) an dem Verschlussdeckel (20) gelagert ist und/oder
    der Verschlussdeckel (20) weist einen Anschlag (190) auf, gegen welchen das Lager (56) mittels der Feder axial in Richtung der Mahlkammer (16) vorgespannt ist, wenn der Verschlussdeckel (20) geöffnet ist und/oder
    das Stützlagerelement (54) weist einen Anschlag (206) auf, gegen welchen das Lager (56) mittels der Feder (140) axial in Richtung der Mahlkammer (16) vorgespannt ist und/oder
    beim Schließen des Verschlussdeckels (20) verschiebt der Schneidrotor (38) das Stützlagerelement (54) gegen die Spannung der Feder (140) axial in Richtung weg von der Mahlkammer (16) und/oder
    beim Schließen des Verschlussdeckels (20) verschiebt das Stützlagerelement (54) das Lager (56) gegen die Spannung der Feder (140) axial in Richtung weg von der Mahlkammer (16) und löst das Lager (56) axial von dem Anschlag (190) in dem Verschlussdeckel (20).
  6. Schneidmühle (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei das Stützlagerelement (54) eine Lagerpassung (156) aufweist, welche in eine entsprechende Passungsaufnahme (55) des Schneidrotors (38) eingreift, wenn der Verschlussdeckel (20) geschlossen ist.
  7. Schneidmühle (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei das Stützlagerelement (54) axial verschieblich an dem Verschlussdeckel (20) gelagert ist.
  8. Schneidmühle (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die erste Labyrinthdichtung (160) ein axiales Spiel aufweist, welches insbesondere eine axiale Verschiebung des Stützlagerelements (54) kompensiert.
  9. Schneidmühle (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die erste Labyrinthdichtung (160) bei geschlossenem Verschlussdeckel (20) ein geringeres axiales Spaltmaß (204) aufweist, als bei geöffnetem Verschlussdeckel (20) und/oder
    wobei die erste Labyrinthdichtung (160) bei geöffneten und/oder bei geschlossenem Verschlussdeckel (20) ein geringeres radiales Spaltmaß (205) aufweist als das axiale Spaltmaß (204).
  10. Schneidmühle (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die erste Labyrinthdichtung (160) ausschließlich in axialer Richtung verkämmt ist und/oder wobei die erste Labyrinthdichtung (160) zumindest eine radiale den Fluidweg verlängernde Nut (196) aufweist.
  11. Schneidmühle (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die erste Labyrinthdichtung (160) einen ersten und zweiten Labyrinthring (162, 164) aufweist, welche miteinander verkämmt sind, wobei vorzugsweise der erste Labyrinthring (162), insbesondere axial klemmend, an dem Stützlagerelement festgelegt ist und wobei der zweite Labyrinthring (164) vorzugsweise an dem Verschlussdeckel (20) vorgesehen ist.
  12. Schneidmühle (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die Verkämmung der ersten Labyrinthdichtung (160) derart ausgestaltet ist, dass eine axiale Verschiebung zwischen dem ersten und zweiten Labyrinthring (162, 164) innerhalb einer vordefinierten Wegstrecke ermöglicht ist, insbesondere um unter Erhaltung der Dichtwirkung der ersten Labyrinthdichtung (160) eine axiale Verschiebung des Stützlagerelements (54) kompensieren zu können.
  13. Schneidmühle (10) nacheinem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei das Stützlagerelement (54) axial klemmend (150, 152) an dem Verschlussdeckel (20) gelagert ist, um einerseits die axiale Verschieblichkeit zu gewährleisten und andererseits zu verhindern, dass das Stützlagerelement (54) von selbst aus dem Verschlussdeckel (20) herausfällt, wenn der Verschlussdeckel (20) geöffnet ist und wobei vorzugsweise das Stützlagerelement (54) unter Überwindung der Klemmung (152) aus dem Verschlussdeckel (20) herausgedrückt werden kann und wobei vorzugsweise der Verschlussdeckel (20) eine Öffnung (154) aufweist, durch welche das Stützlagerelement (54) aus dem Verschlussdeckel (20) herausdrückbar ist.
  14. Schneidmühle (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei das Stützlagerelement (54) lediglich in den Verschlussdeckel (20) eingesteckt und auch im Betrieb nicht in dem Verschlussdeckel (20) festgeschraubt ist.
  15. Schneidmühle (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die Wellendurchtrittsöffnung (28) in der Mahlkammerrückwand (24) durch eine zweite Labyrinthdichtung (60) gedichtet ist.
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