EP3969181B1 - Device for movement-tolerant and material-elastic coupling of a milling chamber to an eccentric shaft of a disc-type vibratory mill - Google Patents

Device for movement-tolerant and material-elastic coupling of a milling chamber to an eccentric shaft of a disc-type vibratory mill Download PDF

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EP3969181B1
EP3969181B1 EP20726364.1A EP20726364A EP3969181B1 EP 3969181 B1 EP3969181 B1 EP 3969181B1 EP 20726364 A EP20726364 A EP 20726364A EP 3969181 B1 EP3969181 B1 EP 3969181B1
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EP
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grinding chamber
eccentric
inherently elastic
receptacle
link unit
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Hans-Bernd Humpe
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    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
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Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum bewegungstoleranten materialelastischen Koppeln einer Mahlkammer an Exzenterwellen einer Schwingscheibenmühle. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer bewegungstolerant koppelnden materialelastischen Anlenkereinheit für eine Schwingscheibenmühle. Nicht zuletzt betrifft die Erfindung auch ein Herstellungsverfahren für die materialelastische Anlenkereinheit. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren beziehungsweise eine Verwendung gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen beziehungsweise nebengeordneten Anspruchs.The invention relates to a device for the movement-tolerant, material-elastic coupling of a grinding chamber to eccentric shafts of a vibrating disk mill. Furthermore, the invention relates to the use of a movement-tolerant coupling material-elastic linkage unit for a vibrating disk mill. Last but not least, the invention also relates to a manufacturing method for the material-elastic linkage unit. In particular, the invention relates to a device and a method or a use according to the preamble of the respective independent or subordinate claim.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Scheibenschwingmühlen werden zum möglichst feinen Zerkleinern von Feststoffen verwendet, insbesondere zwecks Bereitstellung der zerkleinerten beziehungsweise gemahlenen Feststoffe für eine Materialanalyse (zum Beispeil Röntgen-Fluoreszenz-Analyse RFA, Atomabsorptionsspektroskopie AAS, Nahinfrarot-Spektroskopie NIR, Induktiv gekoppeltes Plasma-Massenspektrometrie ICP-MS).Vibrating disc mills are used to comminute solids as finely as possible, in particular to prepare the comminuted or ground solids for material analysis (e.g. X-ray fluorescence analysis XRF, atomic absorption spectroscopy AAS, near-infrared spectroscopy NIR, inductively coupled plasma mass spectrometry ICP-MS).

Scheibenschwingmühlen weisen üblicher Weise ein Mahlwerk auf, welches zwischen einer Materialaufgabe (Einlass) und einem Materialaustrag (Auslass) in einem Gehäuse angeordnet ist. Das Mahlwerk umfasst beispielsweise einen Topf mit Deckel und Mahlköper, welche zum Beispiel als Steine, Scheiben, Linsen oder Ring ausgestaltet sein können. Scheibenschwingmühlen können die Feststoffe basierend auf Druck, Stoß und/oder Reibung mahlen.Vibrating disc mills usually have a grinder, which is arranged in a housing between a material input (inlet) and a material discharge (outlet). The grinding mechanism includes, for example, a pot with a lid and grinding bodies, which can be designed as stones, discs, lenses or rings, for example. Vibrating disc mills can grind the solids based on pressure, impact and/or friction.

Das Mahlen mit Scheibenschwingmühlen ist bisher in vielen Anwendungsfällen ein leider nur wenig effizientes Mahlverfahren. Insbesondere aufgrund von Reibungsverlusten besteht das Risiko, dass sich einzelne Komponenten der Mühle stark erhitzen. Dies begründet Temperatur-Inhomogenitäten. Starke Temperaturdifferenzen wirken sich nachteilig auf das Mahlergebnis aus. Insbesondere können einzelne Komponenten der Mühle dadurch nachteilig verspannt werden, insbesondere derart, dass Relativbewegungen erschwert oder die gewünschte Schwingung nicht optimal erzielt werden kann. Nachteilige Effekte wie zum Beispiel inhomogene Mahlergebnisse (hohe Inhomogenität hinsichtlich der Partikelgrößen in der gemahlenen Charge) können dann häufig nicht vermieden werden. Nachteilig ist dies insbesondere dann, wenn die gemahlene Charge für eine Materialanalyse verwendet werden soll; letztere wird dann leider ebenfalls ungenauer. Nicht zuletzt können auch derartige Verspannungen bei beweglichen Bauteilen oder bei Lagern, insbesondere Wälzlagern hervorgerufen werden, dass die Mühle nur noch eine verkürzte Lebensdauer hat oder gar Betriebsausfälle erleidet.Unfortunately, grinding with vibratory disc mills has so far only been a less efficient grinding process in many applications. Due to friction losses in particular, there is a risk that individual components of the mill will overheat. This causes temperature inhomogeneities. Strength Temperature differences have a negative effect on the grinding result. In particular, individual components of the mill can be disadvantageously strained as a result, in particular in such a way that relative movements are made more difficult or the desired vibration cannot be achieved optimally. Disadvantageous effects such as inhomogeneous grinding results (high inhomogeneity with regard to the particle sizes in the ground charge) often cannot be avoided. This is particularly disadvantageous when the ground batch is to be used for a material analysis; the latter will then also become less precise. Last but not least, such stresses can also be caused in moving components or in bearings, in particular roller bearings, that the mill only has a shortened service life or even suffers operational failures.

Daher besteht Interesse an einer Optimierung der Mühle, um derartige Nachteile zu vermeiden. Eine der denkbaren Maßnahmen ist das Kühlen zum Absenken von Temperatur-Inhomogenitäten. Diese Maßnahme allein kann jedoch in vielen Fällen keine zufriedenstellende Optimierung bewirken. Andere Maßnahmen beziehen sich direkt auf die Lager der Mühle.There is therefore interest in optimizing the mill in order to avoid such disadvantages. One of the conceivable measures is cooling to reduce temperature inhomogeneities. In many cases, however, this measure alone cannot bring about a satisfactory optimization. Other measures relate directly to the mill's bearings.

DE 2 212 601 A1 beschreibt eine Scheiben- und Ringschwingmühle mit jeweils individuell angetriebenen Exzenterwellen, wobei wenigstens eine Exzenterwelle federnd gelagert ist, indem die Exzenterwelle mittels Federkörpern mit dem Grundrahmen oder mit dem Mahlbehälter der Mühle verbunden ist. Für die federnde Lagerung kann jeweils ein Gummiblock zur Aufnahme einer Lagebuchse verwendet werden. Der jeweilige Gummiblock ist seitens der Grundplatte angeordnet. DE 2 212 601 A1 describes a disk and ring vibratory mill, each with individually driven eccentric shafts, with at least one eccentric shaft being resiliently mounted, in that the eccentric shaft is connected to the base frame or to the grinding container of the mill by means of spring bodies. A rubber block can be used to accommodate a bearing bush for the spring-loaded mounting. The respective rubber block is arranged on the side of the base plate.

Auch bei der Optimierung der Lagerung gibt es noch Optimierungs-Potential.There is still potential for optimization when it comes to optimizing storage.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen zur Verfügung zu stellen, womit der Betrieb einer Scheibenschwingmühle optimiert werden kann, insbesondere in Hinblick auf die Lagerung von Komponenten der Scheibenschwingmühle, insbesondere in Hinblick auf Temperatur-Differenzen, insbesondere in Scheibenschwingmühlen mit Exzenterwellen-Antrieb, insbesondere in Hinblick auf Spannungen zwischen den einzelnen Komponenten. Die Aufgabe kann in einem engeren Sinne auch darin gesehen werden, die im Zusammenhang mit der Schwingungsanregung stehenden Komponenten der Mühle beziehungsweise deren Betriebsverhalten zu optimieren.The object of the invention is to provide a device with the features described above, with which the operation of a vibrating disc mill can be optimized, in particular with regard to the storage of components of the vibratory disc mill, in particular with regard to temperature differences, especially in vibratory disc mills with eccentric shaft drive, especially with regard to tensions between the individual components. In a narrower sense, the task can also be seen as optimizing the components of the mill that are related to the vibration excitation or their operating behavior.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Scheibenschwingmühlenvorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele werden in den Unteransprüchen aufgeführt.This object is achieved by a vibratory disk mill device according to claim 1. Advantageous exemplary embodiments are listed in the subclaims.

Die gezeigte Vorrichtung ist eine Scheibenschwingmühlenvorrichtung zur Zerkleinerung von Einsatzmaterial, insbesondere Einsatzmaterial einer Partikelgröße kleiner 20 mm, insbesondere kleiner 10mm, insbesondere eingerichtet zum Mahlen des Einsatzmaterials auf Partikelgrößen kleiner 75 µm (Vormahlung), insbesondere kleiner 10 µm (Fertigmahlung), mit: einem Mühlengehäuse; einem im Mühlengehäuse schwingbeweglich angeordneten Mahlsystem mit einer Mahlkammer und mit wenigstens einem in der Mahlkammer beweglich angeordneten Mahlstein; wenigstens einem im Mühlengehäuse gelagerten und die Schwingbewegung in der Mahlkammer erzeugenden Exzenterwellen-Antrieb und wenigstens zwei Exzenterwellen, insbesondere wenigstens zwei synchrone beziehungsweise synchron umlaufende Exzenterwellen; einer mit dem Exzenterwellen-Antrieb verbundenen Ausgleichsmasseneinheit eingerichtet zum Unwuchtausgleich;
wobei die Mahlkammer mittels wenigstens einer materialelastischen Anlenkereinheit an die Exzenterwellen gekoppelt ist. Dies ermöglicht eine bewegungstolerante beziehungsweise lagetolerante Anbindung der Mahlkammer an die Exzenterwellen, wodurch das Betriebsverhalten der Mühle optimiert werden kann.
The device shown is a vibrating disc mill device for comminuting input material, in particular input material with a particle size of less than 20 mm, in particular less than 10 mm, in particular set up for grinding the input material to particle sizes of less than 75 μm (pre-grinding), in particular less than 10 μm (finish grinding), with: a mill housing ; a grinding system which is arranged in the mill housing in a swinging manner and has a grinding chamber and with at least one grinding stone which is arranged movably in the grinding chamber; at least one eccentric shaft drive mounted in the mill housing and generating the oscillating movement in the grinding chamber and at least two eccentric shafts, in particular at least two synchronous or synchronously revolving eccentric shafts; a balancing mass unit connected to the eccentric shaft drive, set up to compensate for unbalance;
wherein the grinding chamber is coupled to the eccentric shafts by means of at least one material-elastic linkage unit. This enables a movement-tolerant or position-tolerant connection of the grinding chamber to the eccentric shafts, as a result of which the operating behavior of the mill can be optimized.

Das Einsatzmaterial weist bevorzugt eine Partikelgröße von weniger als 20 mm.The feed preferably has a particle size of less than 20 mm.

Besonders bevorzugt liegt die Partikelgröße des Einsatzmaterials zwischen 20 mm und 75 µm. Das Einsatzmaterial wird bevorzugt auf Partikelgrößen von weniger als 75 µm, besonders bevorzugt auf Partikelgrößen von weniger als 10 µm gemahlen. Das Einsatzmaterial wird bevorzugt auf Partikelgrößen von mehr als 0,5 µm, besonders bevorzugt auf Partikelgrößen von mehr als 1 µm, ganz besonders bevorzugt auf Partikelgrößen von mehr als 2 µm gemahlen.The particle size of the starting material is particularly preferably between 20 mm and 75 μm. The feedstock is preferably reduced to particle sizes of less than 75 microns, particularly preferably ground to particle sizes of less than 10 microns. The starting material is preferably ground to particle sizes of more than 0.5 μm, more preferably to particle sizes of more than 1 μm, very preferably to particle sizes of more than 2 μm.

Partikelgröße ist im Sinne der Erfindung als mittlere Partikelgröße zu verstehen, wobei immer größere und kleine Partikel mit abnehmender Wahrscheinlichkeit anzutreffen sind, je weiter die Größe von der mittleren Größe abweicht.For the purposes of the invention, particle size is to be understood as the mean particle size, with larger and smaller particles being encountered with a decreasing probability the further the size deviates from the mean size.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Lagerung der Exzenterwellen auf besonders effektive Weise optimiert werden kann, indem die Lager der Exzenterwellen materialelastisch an die Kammer gekoppelt werden. Es hat sich gezeigt, dass mittels einer oder mehreren Anlenkereinheiten einerseits die von der Drehzahl abhängigen Fliehkräfte direkt in die Exzenterwellen weitergeleitet werden können, andererseits jedoch auch die aufgrund von Wärmedehnungen und Toleranzen hervorgerufenen Kräfte und Momente ausgeglichen werden können. Dabei hat die Verwendung einer oder mehrerer materialelastischer Anlenkereinheiten auch den Vorteil, dass eine aktive Regelung irgendwelcher Steifigkeits- oder Elastizitäts-Parameter nicht erforderlich ist. Eine entsprechend gewünschte Dämpfung kann bereits allein mittels der materialelastischen Anlenkereinheit(en) sichergestellt werden.The invention is based on the finding that the mounting of the eccentric shafts can be optimized in a particularly effective manner by coupling the bearings of the eccentric shafts to the chamber in a material-elastic manner. It has been shown that by means of one or more linkage units, on the one hand the centrifugal forces dependent on the rotational speed can be transmitted directly to the eccentric shafts, but on the other hand the forces and moments caused by thermal expansion and tolerances can also be compensated. The use of one or more material-elastic linkage units also has the advantage that active control of any rigidity or elasticity parameters is not required. A correspondingly desired damping can already be ensured solely by means of the material-elastic linkage unit(s).

In der Mahlkammer ist üblicher Weise auch ein Mahlring angeordnet. Das Mühlengehäuse definiert eine Systemgrenze von der Umgebung zu einer Materialaufgabe und zu einem Materialaustrag der Scheibenschwingm üh lenvorrichtung.A grinding ring is also usually arranged in the grinding chamber. The mill housing defines a system boundary from the environment to a material feed and a material discharge of the vibrating disk mill device.

Die materialelastische Anlenkereinheit weist beispielsweise eine Blechplatte auf oder ist dadurch gebildet, insbesondere durch wenigstens eine metallische Platte. Dies liefert auch den Vorteil, dass keine aufwendigen Nachbearbeitungsvorgänge für materialelastische Abschnitte der Anlenkereinheit notwendig sind. Als vorteilhafte Materialien für die Anlenkereinheit können genannt werden: Stahl, Aluminium, Verbundfasermaterial.The material-elastic link unit has, for example, a sheet metal plate or is formed by it, in particular by at least one metal plate. This also provides the advantage that no complex post-processing operations are necessary for material-elastic sections of the linkage unit. The following can be mentioned as advantageous materials for the linkage unit: steel, aluminum, composite fiber material.

Stahl liefert den Vorteil, dass große Kräfte dauerhaft auch bei erhöhten Temperaturen übertragen werden können. Zudem kann mittels einer Anlenkereinheit aus Stahl das Mahlgefäß beziehungsweise die Mahlkammer darin eingeschrumpft werden. Zudem kann Stahl auch eine Wärmeleitfunktion erfüllen, insbesondere zur Temperaturabsenkung im Mahlgefäß.Steel provides the advantage that large forces can be permanently transmitted even at elevated temperatures. In addition, the grinding vessel or the grinding chamber can be shrunk into it by means of a linkage unit made of steel. In addition, steel can also fulfill a thermal conductivity function, in particular for reducing the temperature in the grinding vessel.

Als "materialelastisch" ist dabei eine in das Material integrierte Funktionalität zum Ausgleich von Spannungen oder Lagetoleranzen zu verstehen, insbesondere eine gelenklose Funktionalität ohne Relativbewegung von Teilen relativ zueinander. Als "materialelastisch" kann dabei insbesondere eine relativ niedrigere Steifigkeit eines ersten Materialabschnitts in Bezug auf eine relativ höhere Steifigkeit eines zweiten Materialabschnitts oder Materialbereiches definiert sein. Die "materialelastische" Funktionalität erfordert dabei insbesondere auch eine Relativbewegung, so dass ein "materialelastischer" Abschnitt auch eine Bewegungstoleranz aufweist.“Material-elastic” is to be understood as meaning a functionality integrated into the material for compensating for stresses or positional tolerances, in particular a joint-free functionality without relative movement of parts relative to one another. In particular, a relatively lower rigidity of a first material section in relation to a relatively higher rigidity of a second material section or material region can be defined as “material-elastic”. The “material-elastic” functionality also requires a relative movement, in particular, so that a “material-elastic” section also has a movement tolerance.

Es hat sich gezeigt, dass die Steifigkeit beziehungsweise die "materialelastische" Funktionalität insbesondere in Hinblick auf die folgenden Parameter beziehungsweise Größen des Gesamtsystems einstellbar ist: Geometrie (insbesondere Durchmesser); Gewichte (Mahlgefäß, Mahlstein und Mahlgut); Exzentermaß (Mahlgefäß, Mahlstein und Mahlgut); Drehzahlen; Temperaturen; einzuhaltende
Toleranzen. Großen Einfluss haben dabei die Massen und Durchmesser sowie die Maximaldrehzahl und die Temperaturdifferenz der Bauteile.
It has been shown that the rigidity or the “material-elastic” functionality can be adjusted in particular with regard to the following parameters or variables of the overall system: geometry (in particular diameter); weights (grinding vessel, grinding stone and grist); Eccentric measure (grinding vessel, grinding stone and material to be ground); speeds; temperatures; to be complied with
tolerances. The masses and diameters as well as the maximum speed and the temperature difference of the components have a major influence.

Eine mögliche und für viele Anwendungen bevorzugte Ausgestaltung des Antriebskonzeptes besteht darin, eine der Exzenterwellen an einen Antrieb zu koppeln und die weiteren Exzenterwellen frei mitdrehen zu lassen.A possible embodiment of the drive concept, which is preferred for many applications, consists in coupling one of the eccentric shafts to a drive and allowing the other eccentric shafts to rotate freely.

Erfindungsgemäß ist die materialelastische Anlenkereinheit materialelastisch durch wenigstens einen biegeelastisch zwischen der Mahlkammer und den Exzenterwellen gelagerten Abschnitt, und zwar biegeelastisch in radialer Richtung, insbesondere mit einem Biegemoment oder eine Biegesteifigkeit, welche/welches bevorzugt in radialer Richtung mindestens eine Zehnerpotenz kleiner ist als die Steifigkeit der gekoppelten kraftführenden Komponenten (insbesondere Mahlkammer; Lager; Exzenterwellen; Grundplatte). Hierdurch kann auch gezielt eingestellt werden, welche Bewegungen an welcher Stelle der Anordnung toleriert werden sollen. Als ein biegeelastisch gelagerter Abschnitt kann dabei insbesondere ein durch Biegung federnd im elastischen Bereich des verwendeten Materials gelagerter Abschnitt verstanden werden. Als eine biegeelastische Lagerung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei insbesondere eine Lagerung zu verstehen, bei welcher die Bewegungs-/Lagetoleranz im Wesentlichen oder gar ausschließlich durch Biegung des koppelnden Elementes sichergestellt wird. Diese Lagerung unterscheidet sich von einer Federlagerung mittels Zug- oder Druckfedern und unterscheidet sich auch von einer Lagerung mittels Biegefedern, insbesondere dann, wenn der materialelastische Abschnitt eine integrale Funktionalität der Anlenkereinheit bereitstellt, also nicht als separate Feder bereitgestellt wird. Beispielsweise ist der materialelastische Abschnitt als einzelner Materialstrang ausgestaltet, welcher nicht spiralförmig in der Art einer Feder verläuft, sondern welcher sich zwischen den miteinander zu verbindenden Kopplungspunkten beziehungsweise Lagerpunkten erstreckt, insbesondere auf zumindest annähernd direktem Wege zwischen zwei Verbindungspunkten.According to the invention, the material-elastic linkage unit is material-elastic due to at least one section mounted elastically between the grinding chamber and the eccentric shafts, namely elastically in the radial direction, in particular with a bending moment or a bending stiffness, which / which is preferably in the radial direction is at least one power of ten smaller than the rigidity of the coupled power-carrying components (in particular grinding chamber; bearings; eccentric shafts; base plate). In this way it is also possible to specifically set which movements are to be tolerated at which point in the arrangement. A section mounted in a flexible manner can in particular be understood as a section mounted resiliently by bending in the elastic region of the material used. A flexible mounting in the sense of the present invention is to be understood in particular as a mounting in which the movement/positional tolerance is essentially or even exclusively ensured by bending of the coupling element. This mounting differs from a spring mounting by means of tension or compression springs and also differs from a mounting by means of torsion springs, in particular when the material-elastic section provides an integral functionality of the linkage unit, ie is not provided as a separate spring. For example, the material-elastic section is designed as a single strand of material, which does not run spirally in the manner of a spring, but which extends between the coupling points or bearing points to be connected, in particular on an at least approximately direct path between two connection points.

Wahlweise kann die materialelastische Anlenkereinheit auch in Umfangsrichtung um die Mahlkammer materialelastisch durch/aufgrund wenigstens einen biegeelastisch zwischen der Mahlkammer und den Exzenterwellen gelagerten Abschnitts sein, insbesondere mit einem Biegemoment oder einer Biegesteifigkeit, welche/welches insbesondere in Umfangsrichtung mindestens eine Zehnerpotenz kleiner ist als die Steifigkeit der gekoppelten kraftführenden Komponenten (insbesondere Mahlkammer; Lager; Exzenterwellen; Grundplatte).Optionally, the material-elastic linkage unit can also be material-elastic in the circumferential direction around the grinding chamber due to at least one section mounted in a flexible manner between the grinding chamber and the eccentric shafts, in particular with a bending moment or a bending stiffness which/which is at least one power of ten smaller than the stiffness, in particular in the circumferential direction of the coupled power-carrying components (in particular the milling chamber; bearings; eccentric shafts; base plate).

Insbesondere kann sich ein jeweiliger materialelastischer Abschnitt der materialelastischen Anlenkereinheit windungsfrei zwischen den miteinander zu verbindenden Kopplungspunkten beziehungsweise Lagerpunkten erstrecken. Dies liefert auch gute Lagerungs-Eigenschaften in Bezug auf viele Richtungen.In particular, a respective material-elastic section of the material-elastic link unit can extend without twisting between the coupling points or bearing points to be connected to one another. This also provides good multi-directional storage properties.

Der jeweilige materialelastische Abschnitt kann auch als Biegestab beschrieben/bezeichnet werden. Bevorzugt sind die materialelastischen Abschnitte in wenigstens zwei Bewegungsrichtungen unterschiedlich steif, vornehmlich in radiale Richtung weich beziehungsweise materialelastisch. Bevorzugt sind die materialelastischen Abschnitte vertikal/orthogonal zur radialen Richtung anzuordnen, insbesondere exakt in Umfangsrichtung.The respective material-elastic section can also be described/designated as a bending rod. The material-elastic sections are preferably of different stiffness in at least two directions of movement, primarily soft or material-elastic in the radial direction. The material-elastic sections are preferably to be arranged vertically/orthogonally to the radial direction, in particular exactly in the circumferential direction.

Der an der Grundplatte gelagerte Elektromotor kann zum Beispeil über einen Zahnriemen einen/den Exzenterwellen-Antrieb antreiben. Dadurch kann eine exzentrische Lagerung in Rotation versetzt werden, und die Mahlwerkzeuge können in Schwingung versetzt werden, insbesondere in horizontale Schwingungen in zumindest annähernd horizontaler Ebene. Dabei rotieren der Mahlring und Mahlstein im Mühleninneren und führen eine Relativbewegung gegeneinander und gegen das Mahlgefäß aus. Das Probenmaterial kann dabei durch Stöße, Druck und Reibung zerkleinert werden.The electric motor mounted on the base plate can, for example, drive an eccentric shaft drive via a toothed belt. As a result, an eccentric bearing can be set in rotation, and the grinding tools can be made to vibrate, in particular horizontal vibrations in an at least approximately horizontal plane. The grinding ring and grinding stone rotate inside the mill and perform a relative movement against each other and against the grinding vessel. The sample material can be crushed by impact, pressure and friction.

Die Ausgleichsmasseneinheit kann gegenüber der Grundplatte versetzt angeordnet sein, insbesondere 180° versetzt. Die Ausgleichsmasseneinheit weist zum Beispeil eine Masse im Bereich von einigen Kilogramm auf.The balancing mass unit can be offset relative to the base plate, in particular offset by 180°. The balancing mass unit has a mass in the range of a few kilograms, for example.

Mahlgefäße (Mahlkammern) weisen zum Beispeil einen Innen-Durchmesser von 100 mm bis 300 mm auf. Die Wandstärke der Mahlgefäße liegt zum Beispeil im Bereich von 5 mm bis 20 mm. Eine Mahlgefäßaufnahme weist zum Beispeil Außenabmessungen im Bereich von 110 mm bis 350 mm auf. Insbesondere aufgrund von Fertigungs-Toleranzen und aufgrund von Wärmedehnungen im Betrieb ergeben sich Maßunterschiede zwischen den Exzenterwellen und der Mahlgefäßaufnahme. Bei einem Temperaturunterschied von zum Beispeil 70 °C und einem Teilkreisdurchmesser der Exzenterwellen von zum Beispeil 300 mm ergeben sich dann ca. 0,25 mm Maßabweichung. Bei derartigen Größenverhältnissen liegt die Länge von biegeweichen oder materialelastischen Abschnitten der Anlenkereinheit(en) zum Beispeil im Bereich von 50 mm bis 500 mm. Bei diesen Größen/Längen kann eine gute/effektive Dämpfung beziehungsweise ein Lageausgleich erfolgen. Die im Betrieb auftretenden Zentrifugalkräfte betragen zum Beispeil einige Kilonewton [kN].Grinding vessels (grinding chambers), for example, have an inside diameter of 100 mm to 300 mm. The wall thickness of the grinding vessels is, for example, in the range from 5 mm to 20 mm. For example, a grinding vessel receptacle has external dimensions in the range from 110 mm to 350 mm. In particular, due to manufacturing tolerances and due to thermal expansion during operation, there are dimensional differences between the eccentric shafts and the grinding vessel receptacle. With a temperature difference of, for example, 70 °C and a pitch circle diameter of the eccentric shaft of, for example, 300 mm, there is a dimensional deviation of approx. 0.25 mm. With such proportions, the length of flexible or materially elastic sections of the linkage unit(s) is, for example, in the range from 50 mm to 500 mm. With these sizes/lengths, good/effective cushioning or Position compensation take place. The centrifugal forces that occur during operation amount to a few kilonewtons [kN].

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die materialelastische Anlenkereinheit eine Mahlkammer-Aufnahme oder stellt diese bereit, insbesondere in einstückig-integraler Ausgestaltung, insbesondere in zentrischer Anordnung integriert in die materialelastische Anlenkereinheit. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die materialelastische Anlenkereinheit wenigstens einen materialsteifen Bereich, insbesondere für eine Mahlkammer-Aufnahme, wobei wenigstens ein materialelastischer Abschnitt den materialsteifen Bereich auf materialelastische Weise und auf insbesondere in radialer Richtung bewegungstolerante Weise an die jeweilige Exzenterwelle koppelt. Dies liefert jeweils auch eine robuste integrale Anordnung.According to one exemplary embodiment, the material-elastic link unit comprises a grinding chamber receptacle or provides this, in particular in a one-piece, integral design, in particular integrated in a central arrangement in the material-elastic link unit. According to one exemplary embodiment, the material-elastic linkage unit comprises at least one material-rigid area, in particular for a grinding chamber receptacle, with at least one material-elastic section coupling the material-rigid area to the respective eccentric shaft in a material-elastic manner and in a manner that is movement-tolerant in particular in the radial direction. This also provides a robust integral assembly in each case.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die materialelastische Anlenkereinheit aus einem vorgefertigten Halbzeug ausgestaltet, insbesondere in vollständig massiver Ausgestaltung. Dies liefert nicht zuletzt auch Robustheit und Langlebigkeit und ermöglicht auf einfache Weise das Anpassen des/der materialelastischen Abschnitte an den jeweiligen Anwendungsfall.According to one exemplary embodiment, the material-elastic linkage unit is made from a prefabricated semi-finished product, in particular in a completely solid configuration. Last but not least, this also provides robustness and longevity and enables the material-elastic section(s) to be easily adapted to the respective application.

Insbesondere kann die materialelastische Anlenkereinheit in einer Anordnung oberhalb oder unterhalb von einem Ausgleichsmassenelement der Ausgleichsmasseneinheit oder in einer Anordnung zwischen wenigstens zwei Ausgleichsmassenelementen zusammen mit dem/den Ausgleichsmassenelementen an die Exzenterwellen gekoppelt sein. Hierdurch kann die Anlenkereinheit auch auf zweckdienliche Weise in einen vorteilhaften konstruktiven Aufbau integriert werden, insbesondere in Ausgestaltung als einstückige Scheibe.In particular, the material-elastic linkage unit can be coupled to the eccentric shafts in an arrangement above or below a balancing mass element of the balancing mass unit or in an arrangement between at least two balancing mass elements together with the balancing mass element(s). As a result, the linkage unit can also be integrated in an advantageous structural design in an expedient manner, in particular in the form of a one-piece disk.

Die Ausgleichsmassenelemente können ebenfalls über die Exzenterwellen gelagert werden und bewegen sich phasenversetzt zum Mahlaggregat. Optimaler Weise sind die Ausgleichsmassenelemente auf der Ebene des Mahlgefäßes (Mahlkammer) angeordnet, insbesondere um auch Kippmomente auszugleichen zu können. Gemäß eine vorteilhaften Variante sind wenigstens zwei Ebenen jeweils mit wenigstens einem Ausgleichsmassenelement vorgesehen, welche oberhalb und unterhalb des Mahlgefäßes angeordnet sind.The compensating mass elements can also be mounted on the eccentric shafts and move out of phase with the grinding unit. The balancing mass elements are optimally arranged on the level of the grinding vessel (grinding chamber), in particular in order to be able to compensate for tilting moments. According to an advantageous variant, at least two levels are each with at least one Compensation mass element provided, which are arranged above and below the grinding vessel.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel koppelt die materialelastische Anlenkereinheit die Mahlkammer in wenigstens einem Kopplungspunkt je Exzenterwelle bewegungstolerant an die jeweilige Exzenterwelle, insbesondere mittels einer Lager-Aufnahme zur Anordnung eines Lagers für die jeweilige Exzenterwelle, wobei der wenigstens eine Kopplungspunkt mit Versatz in Umfangsrichtung in Bezug auf einen Anlenkpunkt oder Krafteinleitungspunkt an der Mahlkammer angeordnet ist, insbesondere mit einem Versatz im Bereich eines Umfangswinkels von 30 ° bis 120 °, insbesondere in zumindest annähernd tangentialer Erstreckung. Hierdurch können auch vorteilhafte biegetechnische Eigenschaften bereitgestellt werden.According to one embodiment, the material-elastic linkage unit couples the grinding chamber in at least one coupling point per eccentric shaft to the respective eccentric shaft in a movement-tolerant manner, in particular by means of a bearing mount for arranging a bearing for the respective eccentric shaft, the at least one coupling point being offset in the circumferential direction in relation to a coupling point or force application point is arranged on the grinding chamber, in particular with an offset in the range of a circumferential angle of 30° to 120°, in particular in an at least approximately tangential extension. Advantageous bending properties can also be provided as a result.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel koppelt die materialelastische Anlenkereinheit die Mahlkammer in wenigstens einem Kopplungspunkt je Exzenterwelle mittels eines materialelastischen Abschnitts in Ausgestaltung als materialelastischer Arm bewegungstolerant an die jeweilige Exzenterwelle, wobei der materialelastische Arm einstückig-integraler Bestandteil der materialelastischen Anlenkereinheit ist, insbesondere in Ausgestaltung als bevorzugt massiver biegebalkenartiger Materialabschnitt. Hierdurch kann auch eine besonders robuste Anordnung sichergestellt werden. Bevorzugt weist der biegebalkenartige Materialabschnitt keine Hohlräume oder Kavitäten auf.According to one exemplary embodiment, the material-elastic linkage unit couples the grinding chamber in at least one coupling point for each eccentric shaft by means of a material-elastic section configured as a material-elastic arm to the respective eccentric shaft in a movement-tolerant manner, with the material-elastic arm being a one-piece, integral part of the material-elastic linkage unit, in particular in the configuration as a preferably massive bending beam-like one material section. A particularly robust arrangement can also be ensured in this way. The bending beam-like material section preferably has no hollow spaces or cavities.

Dank einer Ausgestaltung der materialelastisch koppelnden Anlenkereinheit(en) als biegebalkenähnliche Abschnitte oder Bauteile kann die radiale Steifigkeit im entsprechenden Abschnitt stark herabgesetzt werden. Ein beispielhafter Steifigkeitswert liegt zum Beispeil im Bereich von ca. 0,1 mm bis 0,3 mm pro 1000 N Radialkraft an den Exzenterwellen. Dieser Steifigkeitswert kann beispielhaft als "biegeweich" oder "materialelastisch" definiert werden, insbesondere in Bezug auf die weiteren kraftführenden Komponenten.Thanks to a configuration of the material-elastically coupling linkage unit(s) as sections or components similar to a bending beam, the radial rigidity in the corresponding section can be greatly reduced. An exemplary stiffness value is in the range of approx. 0.1 mm to 0.3 mm per 1000 N radial force on the eccentric shafts. This stiffness value can be defined as "flexible" or "material-elastic", in particular with regard to the other force-transmitting components.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die materialelastische Anlenkereinheit oder zumindest ein jeweiliger materialelastischer Abschnitt der materialelastischen Anlenkereinheit massiv ausgestaltet, insbesondere mit ausschließlich konvexer Querschnittsprofil-Kontur. Hierdurch kann auch ein Risiko von Materialversagen minimiert werden. Die massive Ausgestaltung liefert auch den Vorteil, dass auch bei einem vergleichsweise steifen Material eine große Biegeweichheit im materialelastischen Abschnitt eingestellt beziehungsweise erzielt werden kann. Bevorzugt weist der jeweilige materialelastische Abschnitt keinerlei Hohlräume oder Kavitäten auf. Bevorzugt weist der jeweilige materialelastische Abschnitt eine ausschließlich konvexe Querschnittsprofil-Kontur auf.According to one exemplary embodiment, the material-elastic link unit or at least one respective material-elastic section of the material-elastic link unit is solid, in particular with an exclusively convex cross-sectional profile contour. This can also minimize a risk of material failure. The massive configuration also provides the advantage that even with a comparatively stiff material, a high level of bending softness can be set or achieved in the material-elastic section. The respective material-elastic section preferably has no hollow spaces or cavities. The respective material-elastic section preferably has an exclusively convex cross-sectional profile contour.

Das Querschnittsprofil kann sich dabei nach außen zum freien Ende hin verjüngen.The cross-sectional profile can taper outwards towards the free end.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die materialelastische Anlenkereinheit wenigstens drei materialelastische Arme auf (dreiarmige Ausgestaltung), welche sich jeweils in Umfangsrichtung um eine/die Mahlkammer-Aufnahme der materialelastischen Anlenkereinheit erstrecken, insbesondere in symmetrischer Anordnung um die Mahlkammer-Aufnahme, und welche jeweils an dessen freien Ende eine Lager-Aufnahme aufweisen, und welche jeweils eine freie Länge vom Mittelpunkt der Lager-Aufnahme bis zu einem Anlenkpunkt (oder Anlenkabschnitt oder Mitte eines Anlenkabschnitts) an der Mahlkammer-Aufnahme entsprechend einem Umfangswinkel von mindestens 30 ° bis 45 ° aufweisen, insbesondere entsprechend einem Umfangswinkel von mindestens 45 ° bis 60 °, insbesondere eine freie Länge im Bereich von mindestens 50 % bis 90 % des Durchmessers der Mahlkammer-Aufnahme, insbesondere mindestens 75 % bis 90 % des Durchmessers der Mahlkammer-Aufnahme. Hierdurch ergeben sich insbesondere in Verbindung mit drei oder mehr Exzenterwellen konstruktive und schwingungstechnische Vorteile.According to one exemplary embodiment, the material-elastic link unit has at least three material-elastic arms (three-arm configuration), which each extend in the circumferential direction around one/the grinding chamber receptacle of the material-elastic link unit, in particular in a symmetrical arrangement around the grinding chamber receptacle, and which each extend on its free end have a bearing mount, and which each have a free length from the center point of the bearing mount to a pivot point (or pivot section or center of a pivot section) on the milling chamber receptacle corresponding to a circumferential angle of at least 30° to 45°, in particular corresponding a circumferential angle of at least 45° to 60°, in particular a free length in the range of at least 50% to 90% of the diameter of the grinding chamber receptacle, in particular at least 75% to 90% of the diameter of the grinding chamber receptacle. This results in structural and vibration-related advantages, particularly in connection with three or more eccentric shafts.

Die materialelastische Anlenkereinheit kann zum Beispeil wenigstens drei materialelastische Abschnitte aufweisen, die zusammen einen Umfangswinkel von mindestens 120°, 150° oder 180° um die Mahlkammer herum aufspannen. Dies begünstigt eine Lagerung in Hinblick auf Biegebewegungen. Dies ermöglicht auch große Variabilität hinsichtlich der Optimierung der Anlenkereinheit für einen jeweiligen Einsatzfall, zum Beispeil hinsichtlich der Materialauswahl.The material-elastic linkage unit can have, for example, at least three material-elastic sections which together span a circumferential angle of at least 120°, 150° or 180° around the grinding chamber. This favors storage with regard to bending movements. This also allows great variability with regard to the optimization of the linkage unit for a particular application, for example with regard to the choice of material.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel koppelt die materialelastische Anlenkereinheit die Mahlkammer in wenigstens einem Kopplungspunkt je Exzenterwelle mittels eines/des materialelastischen Arms an die jeweilige Exzenterwelle, wobei der jeweilige materialelastische Arm von einem Übergang zur Mahlkammer-Aufnahme bis zum freien Ende des Arms eine Länge im Bereich von 50 % bis 150 % des Durchmessers der Mahlkammer-Aufnahme aufweist, insbesondere 80 % bis 120 % des Durchmessers der Mahlkammer-Aufnahme. Dies ermöglicht auch eine gute Länge für materialelastische Bewegungstoleranz, insbesondere für Biege-Bewegungen.According to one embodiment, the material-elastic linkage unit couples the grinding chamber to at least one coupling point per eccentric shaft by means of a material-elastic arm to the respective eccentric shaft, with the respective material-elastic arm having a length in the range of 50 % to 150% of the diameter of the milling chamber receptacle, in particular 80% to 120% of the diameter of the milling chamber receptacle. This also allows a good length for material-elastic movement tolerance, especially for bending movements.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der radiale Abstand einer/der jeweiligen Lager-Aufnahme der materialelastischen Anlenkereinheit, insbesondere der radiale Abstand eines/des Mittelpunkts der Lager-Aufnahme zur Mahlkammer-Aufnahme, kleiner als der Durchmesser der Mahlkammer-Aufnahme der materialelastischen Anlenkereinheit, insbesondere kleiner als der halbe Durchmesser beziehungsweise kleiner als der Radius der Mahlkammer-Aufnahme. Hierdurch kann auch eine Anordnung mit biegeelastischen, aber drucksteifen materialelastischen Abschnitten begünstigt werden.According to one embodiment, the radial distance between a/the respective bearing mount of the elastic link unit, in particular the radial distance of a/the center point of the bearing mount for the grinding chamber mount, is smaller than the diameter of the grinding chamber mount of the elastic link unit, in particular smaller than half the diameter or smaller than the radius of the milling chamber mount. As a result, an arrangement with flexible, but pressure-resistant, material-elastic sections can also be favored.

An einem Übergang zwischen einer/der Mahlkammer-Aufnahme der materialelastischen Anlenkereinheit und einem/dem jeweiligen materialelastischen Arm der materialelastischen Anlenkereinheit kann wenigstens ein Ausgleichsloch zum Spannungsausgleich im Material des jeweiligen Arms vorgesehen sein. Hierdurch kann die materialelastische Funktion, insbesondere eine Biegeelastizität, auch bei vergleichsweise steifen, robusten Materialien realisiert werden. Das Ausgleichsloch kann in Position und Größe dem jeweiligen Material oder Anwendungsfall angepasst werden. Das Ausgleichsloch ermöglicht auch eine Fein-Justage der Massenverteilung.At least one compensation hole for stress compensation in the material of the respective arm can be provided at a transition between a/the grinding chamber receptacle of the material-elastic link unit and a/the respective material-elastic arm of the material-elastic link unit. As a result, the material-elastic function, in particular bending elasticity, can also be implemented with comparatively stiff, robust materials. The position and size of the compensation hole can be adapted to the respective material or application. The balancing hole also allows fine adjustment of the mass distribution.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist am/an einem Übergang zwischen der Mahlkammer-Aufnahme und dem jeweiligen materialelastischen Arm ein Innenradius ausgebildet, insbesondere ein Innenradius im Bereich von 10 % bis 25 % der Querschnittsbreite des Arms. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein/der Übergang zwischen der Mahlkammer-Aufnahme und dem jeweiligen materialelastischen Arm in beiden Umfangsrichtungen abgerundet beziehungsweise weist eine Abrundung auf. Hierdurch kann jeweils eine robuste Anordnung mit weiter optimiertem Spannungs- und Kraftverlauf bereitgestellt werden.According to one exemplary embodiment, there is an inner radius at/at a transition between the grinding chamber receptacle and the respective material-elastic arm formed, in particular an inner radius in the range of 10% to 25% of the cross-sectional width of the arm. According to one exemplary embodiment, a/the transition between the grinding chamber receptacle and the respective material-elastic arm is rounded in both circumferential directions or has a rounding. As a result, a robust arrangement with a further optimized stress and force profile can be provided in each case.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die materialelastische Anlenkereinheit eine/die Mahlkammer-Aufnahme für die Mahlkammer auf, welche Mahlkammer-Aufnahme die Mahlkammer in Umfangsrichtung vollumfänglich umgibt, wobei die Mahlkammer-Aufnahme bevorzugt als im Querschnitt kreisrunde oder als zylindrische Aufnahme in der Art einer Buchse ausgestaltet ist. Hierdurch kann auch eine maximal flächige Kraftübertragung bei minimalen Druck-/Spannungsspitzen erzielt werden.According to one embodiment, the material-elastic linkage unit has a/the grinding chamber mount for the grinding chamber, which grinder chamber mount completely surrounds the grinder chamber in the circumferential direction, with the grinder chamber mount preferably being designed as a circular cross-section or as a cylindrical mount in the manner of a bushing . In this way, a maximum-area force transmission can be achieved with minimal pressure/stress peaks.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die materialelastische Anlenkereinheit als vergleichsweise flache Scheibe ausgebildet, insbesondere mit einheitlicher Dicke (Erstreckung in axialer Längsrichtung), insbesondere mit einheitlicher Dicke sowohl von Armen als auch von einer/der Mahlkammer-Aufnahme der materialelastischen Anlenkereinheit. Dies liefert auch Variabilität hinsichtlich der Materialauswahl. Hierdurch kann auch der konstruktive Aufbau weiter optimiert werden. Beispielsweise ist die Dicke der Anlenkereinheit vergleichbar so groß wie die Dicke von Ausgleichsmasseneinheiten oder Haltespangen. Dadurch lässt sich die Anlenkereinheit auch auf konstruktive und funktionale Weise gut integrieren. Mittels einer scheibenartigen Ausgestaltung kann die materialelastische Lagerung auch in Hinblick auf eine gewünschte Zweidimensionalität eingestellt werden. Anders ausgedrückt: Insbesondere eine Biegebewegung kann bidirektional in eine vordefinierbare Ebene gezwungen beziehungsweise ausgerichtet werden. Das Biegemoment kann dabei um eine erste Achse größer sein als um eine zweite Achse, insbesondere um einen bedeutenden Faktor, welcher derart groß gewählt wird, dass die Relativbewegung in die gewünschte Ebene gezwungen wird.According to one exemplary embodiment, the material-elastic link unit is designed as a comparatively flat disk, in particular with a uniform thickness (extension in the axial longitudinal direction), in particular with a uniform thickness of both the arms and one/of the grinding chamber receptacle of the material-elastic link unit. This also provides variability in terms of material selection. As a result, the structural design can also be further optimized. For example, the thickness of the link unit is comparable to the thickness of balancing mass units or retaining clips. As a result, the linkage unit can also be well integrated in a constructive and functional manner. By means of a disk-like configuration, the material-elastic mounting can also be adjusted with regard to a desired two-dimensionality. In other words: a bending movement in particular can be forced or aligned bidirectionally in a predefined plane. In this case, the bending moment can be greater about a first axis than about a second axis, in particular by a significant factor which is chosen to be large enough that the relative movement is forced into the desired plane.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die materialelastische Anlenkereinheit eingerichtet, die Mahlkammer mit Bewegungstoleranzen von weniger als 1 mm, bevorzugt weniger als 0,5 oder 0,3 oder 0,2 mm, an die Exzenterwellen materialelastisch zu koppeln, insbesondere mit diesen Bewegungstoleranzen jeweils in radialer Richtung, insbesondere biegeelastisch. Hierdurch kann auch eine effektive Kraftübertragung sichergestellt werden.According to one exemplary embodiment, the material-elastic linkage unit is set up to couple the grinding chamber to the eccentric shafts in a material-elastic manner with movement tolerances of less than 1 mm, preferably less than 0.5 or 0.3 or 0.2 mm, in particular with these movement tolerances in the radial direction , in particular flexible. This can also ensure effective power transmission.

Bevorzugt weist die Scheibenschwingmühlenvorrichtung den Exzenterwellen-Antrieb als einzigen Antrieb für alle Exzenterwellen auf, wobei der Exzenterwellen-Antrieb exzentrisch in Bezug auf die Mahlkammer angeordnet ist. Dieses Antriebskonzept hat sich insbesondere auch in Verbindung mit der Anlenkereinheit als vorteilhaft erwiesen.The vibratory disc mill device preferably has the eccentric shaft drive as the only drive for all eccentric shafts, with the eccentric shaft drive being arranged eccentrically in relation to the grinding chamber. This drive concept has also proven to be particularly advantageous in connection with the linkage unit.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine materialelastische Anlenkereinheit gemäß Anspruch 14. Dies liefert zuvor genannte Vorteile.The aforementioned object is also achieved according to the invention by a material-elastic linkage unit according to claim 14. This provides the aforementioned advantages.

Die Mahlkammer-Aufnahme kann zum Beispeil aus einer die Anlenkereinheit bildenden Platte herausgetrennt werden, insbesondere per Plasmaschnitt. Etwaige Nacharbeiten können dabei insbesondere auf Nacharbeiten an Bohrungen und Übergangsradien beschränkt werden.For example, the grinding chamber receptacle can be cut out of a plate forming the linkage unit, in particular by plasma cutting. Any rework can be limited in particular to rework on bores and transition radii.

Im Folgenden wird speziell auf einen Aspekt eingegangen, welcher einen Phasenversatz und das Erzeugen oder Einstellen/Regeln der Art und Weise der Schwingungen betrifft, wobei eine Kombination mit den zuvor beschriebenen Merkmalen eine besonders weitreichend schwingungsoptimierte Mühle bereitstellen kann. Anders ausgedrückt: Eine besonders weitreichend schwingungsoptimierte Mühle kann bei Kombination der materialelastischen Anlenkereinheit und der hier ebenfalls noch beschriebenen Maßnahmen hinsichtlich Phasenversatz erzielt werden. Die Optimierung der Mühle basierend auf Maßnahmen zur materialelastischen Lagerung der Kammer kann auf besonders zielführende Weise mittels der hier beschriebenen Maßnahmen bezüglich Phasenversatz realisiert werden.In the following, an aspect will be specifically discussed, which relates to a phase offset and the generation or adjustment/regulation of the nature of the vibrations, with a combination with the features described above being able to provide a particularly far-reaching vibration-optimized mill. In other words: A particularly far-reaching vibration-optimized mill can be achieved with a combination of the material-elastic linkage unit and the measures relating to the phase offset that are also described here. The optimization of the mill based on measures for the material-elastic mounting of the chamber can be implemented in a particularly expedient manner using the measures described here with regard to the phase offset.

Bei der zuvor beschriebenen Scheibenschwingmühlenvorrichtung kann die Ausgleichsmasseneinheit derart an den Exzenterwellen-Antrieb gekoppelt sein, dass ein Phasenversatz größer 180 °, insbesondere größer 185 °, zwischen einem/dem Exzentermaximum der Ausgleichsmasseneinheit und einem/dem Exzentermaximum der Mahlkammer einstellbar ist. Hierdurch kann ein für viele Betriebssituationen vorteilhaftes Betriebsverhalten sichergestellt werden. Insbesondere kann auch bei stark variierender Belastung ein ruhiger Lauf der Mühle sichergestellt werden. Nicht zuletzt kann das Spektrum der Betriebs- oder Nutzungsarten für einen bestimmten Mühlentyp verbreitet werden.In the vibratory disk mill device described above, the balancing mass unit can be coupled to the eccentric shaft drive in such a way that a phase offset of greater than 180°, in particular greater than 185°, can be set between a/the eccentric maximum of the balancing mass unit and a/the eccentric maximum of the grinding chamber. In this way, an operating behavior that is advantageous for many operating situations can be ensured. In particular, smooth running of the mill can be ensured even when the load varies greatly. Last but not least, the range of operating or usage types for a specific mill type can be broadened.

Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn der Versatz nicht exakt 180 ° beträgt.It has been shown that it is advantageous if the offset is not exactly 180°.

Indem ein von 180 ° abweichender Versatz eingestellt wird, kann insbesondere das schwingungstechnische Zusammenspiel von Mahlstein und Kammer, Kammer und Ausgleichsmassen, und/oder Einsatzmaterial (variierende Masse) und allgemein den schwingenden vorrichtungstechnischen Komponenten der Mühle optimiert werden.By setting an offset deviating from 180°, the vibrational interplay of millstone and chamber, chamber and balancing masses, and/or input material (varying mass) and generally the vibrating technical components of the mill can be optimized.

Die Ausgleichsmasseneinheit kann derart an den Exzenterwellen-Antrieb gekoppelt sein, dass der gewünschte Phasenversatz in Abhängigkeit von der Ansteuerung des Exzenterwellen-Antriebs einstellbar ist.The balancing mass unit can be coupled to the eccentric shaft drive in such a way that the desired phase offset can be set as a function of the activation of the eccentric shaft drive.

Insbesondere kann bei einem Versatz größer 180° das Gegenmassensystem der Drehbewegung des Mahlsystems beispielsweise um mindestens 5 ° nacheilen. Dieser Versatz kann erfindungsgemäß vorgegeben und eingeregelt werden. Hierdurch kann insbesondere bei variierender Beladung und in Hinblick auf Variationen im Bewegungs-Verhalten des Mahlsteins eine schwingungstechnische Optimierung sichergestellt werden, insbesondere im Sinne einer Puffer-Funktion. Anders ausgedrückt: Es hat sich gezeigt, dass der erfindungsgemäße Winkelversatz größer 180° bei nacheilender Unwucht der Ausgleichsmasseneinheit eine gewisse Pufferfunktion zur Vermeidung nachteiliger Schwingungszustände sicherstellen kann. Dies ermöglicht nicht zuletzt auch einen besonders breiten Anwendungsbereich für die jeweilige Mühle.In particular, with an offset of more than 180°, the counterweight system can lag behind the rotary movement of the grinding system by at least 5°, for example. According to the invention, this offset can be specified and adjusted. In this way, in particular with varying loading and with regard to variations in the movement behavior of the grinding stone, an optimization of vibration can be ensured, in particular in the sense of a buffer function. In other words, it has been shown that the angular offset according to the invention of greater than 180° can ensure a certain buffering function to avoid disadvantageous vibration states in the event of a lagging imbalance in the balancing mass unit. Last but not least, this also enables a particularly wide range of applications for the respective mill.

Im Gegensatz dazu bestand eine bisherige Maßnahme darin, ein Auswuchten durch exakt 180° Versatz zu realisieren, wobei der Versatz in Bezug auf das Exzentermaximum der Ausgleichsmassen und das Exzentermaximum der Mahlkammer bemessen ist. Es hat sich jedoch nun gezeigt, dass diese Auswucht-Strategie nur eine unzureichende, nicht zufriedenstellende Optimierung ermöglicht.In contrast to this, a previous measure consisted in realizing balancing by means of an offset of exactly 180°, the offset being measured in relation to the eccentric maximum of the balancing masses and the eccentric maximum of the milling chamber. However, it has now been shown that this balancing strategy only enables insufficient, unsatisfactory optimization.

Bisher eingesetzte Mühlen mit Unwuchtantrieben weisen üblicherweise ein Vibrationsverhalten auf, welches durch ein Feder-Dämpfersystem geprägt ist. Es hat sich nun gezeigt, dass eine Abstimmung auf die Lage des Mahlsteins dabei vergleichsweise schwierig beziehungsweise undefinierbar ist.Mills with unbalanced drives that have been used to date usually have a vibration behavior that is characterized by a spring-damper system. It has now been shown that adjustment to the position of the grinding stone is comparatively difficult or indefinable.

Die Erfindung kann daher wahlweise auch das Konzept umfassen, den Versatz zwischen Exzentermaximum der Ausgleichsmassen und Exzentermaximum der Mahlkammer ungleich 180 ° einzustellen, wobei ein bevorzugt nacheilender Mahlstein derart in Schwingung versetzt wird/ist, dass insbesondere auch bei variierender Beladung und/oder variierender Relativpositionen der schwingenden Komponenten, insbesondere des Mahlsteins, ein möglichst gleichbleibend ruhiger Lauf oder eine möglichst konstante schwingungstechnische Anregung sichergestellt ist, insbesondere unter variierenden Belastungen oder Drehzahlen.The invention can therefore optionally also include the concept of setting the offset between the maximum eccentric of the balancing masses and the maximum eccentric of the grinding chamber to be unequal to 180°, with a preferably trailing grinding stone being/is made to oscillate in such a way that, in particular, even with varying loads and/or varying relative positions of the vibrating components, in particular of the grinding stone, a smooth running that is as constant as possible or a vibrational excitation that is as constant as possible is ensured, in particular under varying loads or speeds.

Dies ermöglicht insbesondere auch einen Ausgleich von Betriebszustandsänderungen zwischen Leerlauf und Volllast auf besonders einfache und effektive Weise. Hierdurch lässt sich ein einzelner Mühlen-Typ auf flexible Weise nutzen. Die Praxistauglichkeit wird verbessert.In particular, this also enables changes in the operating state to be compensated for between idling and full load in a particularly simple and effective manner. This allows a single grinder type to be used flexibly. The practicality is improved.

Je Umlauf ist bevorzugt nur ein einziges Exzentermaximum vorgesehen, welches durch den Versatz von einzelnen Durchmessern auf den Exzenterwellen vorgegeben wird. Wahlweise könnten beispielsweise mittels einer Nockensteuerung mehrere Exzentermaxima realisiert werden, jedoch wird in vielen Situationen das vergleichsweise einfach realisierbare Konzept einer schwingungstechnischen Optimierung bei vordefinierter relativer Anordnung des Exzentermaximums zu bevorzugen sein, also ohne Nockensteuerung. Nichtsdestotrotz kann im Einzelfall eine Erweiterung der technischen Maßnahmen um eine solche Nockensteuerung erfolgen, falls gewünscht.Only a single eccentric maximum is preferably provided for each revolution, which is predetermined by the offset of individual diameters on the eccentric shafts. Optionally, several eccentric maxima could be realized, for example, by means of a cam control, but in many situations the comparatively easily realizable concept of vibrational optimization with a predefined relative arrangement of the eccentric maximum is to be preferred, i.e. without cam control. Nevertheless, in individual cases, the technical measures can be expanded to include such a cam control, if desired.

Als "nacheilend" ist dabei eine induzierte Bewegung zu verstehen, insbesondere die aufgrund von Unwuchten induzierte freie Bewegung des Mahlsteins.An induced movement is to be understood as “lagging” here, in particular the free movement of the millstone induced due to imbalances.

Die Ausgleichsmasseneinheit umfasst beispielsweise zwei Ausgleichsmassenelemente, insbesondere in Ausgestaltung als zwei Ringe, in einer Anordnung oberhalb und unterhalb der Mahlkammer. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von wenigstens zwei Ausgleichsmassenelementen vorteilhafter ist als nur eines Ausgleichsmassenelementes, insbesondere in Hinblick auf unterschiedliche Höhenlagen beziehungsweise auf zusätzliche (zu vermeidende) Kippmomente.The balancing mass unit comprises, for example, two balancing mass elements, in particular in the form of two rings, in an arrangement above and below the grinding chamber. It has been shown that the use of at least two compensating mass elements is more advantageous than just one compensating mass element, in particular with regard to different altitudes or additional tilting moments (to be avoided).

Das jeweilige Ausgleichsmassenelement muss nicht notwendigerweise mit allen Exzenterwellen verbunden sein; vielmehr kann auch an jeder Welle wenigstens ein individuelles Ausgleichsmassenelement angeordnet sein. Ein an alle Wellen gekoppeltes Ausgleichsmassenelement liefert jedoch den Vorteil, dass auch der Bauraum zwischen den Wellen für eine Kontermasse ausgenutzt werden kann.The respective balancing mass element does not necessarily have to be connected to all eccentric shafts; rather, at least one individual compensating mass element can also be arranged on each shaft. One to all waves However, coupled balancing mass element provides the advantage that the space between the shafts can be used for a counterweight.

Es hat sich gezeigt, dass zur weiteren Optimierung von Betriebsverhalten, insbesondere zur Optimierung vom Anfahr-Verhalten der Mühle, wenigstens eine Abhängigkeit beziehungsweise wenigstens ein Verhältnis aus der folgenden Gruppe vorzudefinieren:

  • Verhältnis Mahlsteingröße zu Mahlkammergröße; und/oder
  • Verhältnis Exzenter Mahlaggregat (antreibende Komponente) zu Mahlkammergröße.
It has been shown that in order to further optimize the operating behavior, in particular to optimize the start-up behavior of the mill, at least one dependency or at least one ratio from the following group must be predefined:
  • ratio of grinding stone size to grinding chamber size; and or
  • Ratio of the eccentric grinding unit (driving component) to the size of the grinding chamber.

Das Einstellen des Phasenversatzes kann insbesondere auch durch mechanische Kopplung wie zum Beispeil mittels Passfedern erfolgen, insbesondere an der jeweiligen Exzenterwelle.The setting of the phase offset can also take place in particular by mechanical coupling, for example by means of feather keys, in particular on the respective eccentric shaft.

Eine Kopplung der Ausgleichsmasseneinheit an den Exzenterwellen-Antrieb kann auch als eine Kopplung der Ausgleichsmasseneinheit an wenigstens eine Exzenterwelle verstanden werden. Insbesondere weisen alle Exzenterwellen exakt denselben Phasenversatz auf.A coupling of the balancing mass unit to the eccentric shaft drive can also be understood as a coupling of the balancing mass unit to at least one eccentric shaft. In particular, all eccentric shafts have exactly the same phase offset.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Phasenversatz derart einstellbar, dass das Exzentermaximum der Ausgleichsmasseneinheit dem Exzentermaximum der Mahlkammer nacheilt beziehungsweise zeitlich nachgeordnet ist. Durch einen solchen negativen Versatz der Ausgleichsmasseneinheit um mehr als eine halbe Umdrehung können variierende Betriebsbedingungen besonders effektiv kompensiert werden.According to one exemplary embodiment, the phase offset can be set in such a way that the eccentric maximum of the balancing mass unit lags behind the eccentric maximum of the grinding chamber or is arranged in chronological order. Varying operating conditions can be compensated particularly effectively by such a negative offset of the balancing mass unit by more than half a turn.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Ausgleichsmasseneinheit derart in Abhängigkeit von der Ansteuerung des Exzenterwellen-Antriebs angesteuert/ansteuerbar, dass ein Phasenversatz im Bereich von 185° bis 200 ° einstellbar ist. Es hat sich gezeigt, dass dieser Versatz besonders vorteilhaft ist, insbesondere auch in Hinblick auf einen gegenläufigen Unwuchtausgleich.According to one exemplary embodiment, the balancing mass unit is controlled/can be controlled as a function of the control of the eccentric shaft drive in such a way that a phase offset in the range from 185° to 200° can be set. It has been shown that this offset is particularly advantageous, in particular also with regard to balancing in the opposite direction.

Ein Versatz, insbesondere ein Nacheilen, um einen Drehwinkel von 185 ° bis 200 ° kann insbesondere den Vorteil liefern, dass die zu erwartenden relativen Verschiebungen von Relativpositionen oder Massenschwerpunkten mit guter Wahrscheinlichkeit beziehungsweise bei besonders guter Effektivität kompensiert werden. Es hat sich gezeigt, dass ein Abstand von 5 ° bis 20 ° von einer halben Umdrehung die Kompensation insbesondere mit gutem Sicherheitsfaktor sicherstellen kann, ohne dass allzu stark vom Konzept der gegenschwingenden Massen abgewichen werden muss. Anders ausgedrückt: In diesem Bereich der Abweichung von exakt entgegengesetzter Schwingung kann ein toleranteres, breiter kompensierendes Schwingungsverhalten für einen variableren Betriebsbereich der Mühle sichergestellt werden.An offset, in particular a lag, by a rotation angle of 185° to 200° can in particular provide the advantage that the expected relative displacements of relative positions or centers of mass are compensated with a good degree of probability or with particularly good effectiveness. It has been shown that a distance of 5° to 20° of half a turn can ensure compensation, particularly with a good safety factor, without having to deviate too much from the concept of counter-vibrating masses. In other words: In this range of deviation from exactly opposite vibration, a more tolerant, broadly compensating vibration behavior can be ensured for a more variable operating range of the mill.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Ansteuerung derart, dass der eingeregelte relative Drehwinkel beziehungsweise Phasenversatz der Ausgleichsmasseneinheit unterschiedliche Relativpositionen des wenigstens einen Mahlsteins relativ zum Exzentermaximum im Teillast- und Volllastbetrieb ausgleicht, insbesondere zwecks Ausgleich von Betriebszustandsänderungen zwischen Leerlauf und Volllast. Hierdurch kann auch das Anwendungsspektrum verbreitert werden, insbesondere auch in Hinblick auf Art und Menge des Einsatzmaterials.According to one embodiment, the control is carried out in such a way that the regulated relative angle of rotation or phase offset of the balancing mass unit compensates for different relative positions of the at least one grinding stone relative to the eccentric maximum in partial load and full load operation, in particular for the purpose of compensating for changes in the operating state between idle and full load. The range of applications can also be broadened as a result, in particular with regard to the type and quantity of the input material.

Bei höherer Last (zum Beispeil bei relativ großem Mahlwiederstand) ist der Phasenversatz zwischen Exzentermaximum und momentaner Lage/Position des Mahlsteins relativ größer.With a higher load (e.g. with a relatively large grinding resistance), the phase shift between the eccentric maximum and the current location/position of the grinding stone is relatively greater.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Ausgleichsmasseneinheit im Drehwinkel beziehungsweise Phasenversatz einstellbar, insbesondere indem an wenigstens einer Exzenterwelle wenigstens eine Exzenterscheibe vorgesehen ist, insbesondere eine in relativer Drehposition zur Exzenterwelle positionierbare Exzenterscheibe. Hierdurch kann mittels vergleichsweise einfacher konstruktiver Maßnahmen auch eine große Variabilität bereitgestellt werden. Bevorzugt werden an allen Exzenterwellen die gleichen Arten von Maßnahmen getroffen; insbesondere ist an jeder Exzenterwelle jeweils wenigstens eine Exzenterscheibe vorgesehen.According to one exemplary embodiment, the balancing mass unit can be adjusted in terms of the angle of rotation or phase offset, in particular by providing at least one eccentric disc on at least one eccentric shaft, in particular an eccentric disc that can be positioned in a relative rotational position to the eccentric shaft. As a result, a large degree of variability can also be provided by means of comparatively simple structural measures. The same types of measures are preferably taken on all eccentric shafts; in particular, at least one eccentric disk is provided on each eccentric shaft.

Die Einstellbarkeit der Ausgleichsmasseneinheit kann beispielsweise durch mechanische Verbindungen, mittels welchen ein vordefinierter Versatz einstellbar ist, sichergestellt werden. Insbesondere kann ein Pass-Mittel wie zum Beispeil eine Passfeder die im vorliegenden Zusammenhang zweckdienliche Einstellbarkeit begünstigen. Beispielsweise kann die Einstellbarkeit auch durch eine Zahnwelle, eine Konusklemmung und/oder einen Rastbolzen sichergestellt werden.The adjustability of the balancing mass unit can be ensured, for example, by mechanical connections, by means of which a predefined offset can be adjusted. In particular, a matching means such as a feather key can promote the adjustability that is expedient in the present context. For example, the adjustability can also be ensured by a toothed shaft, a cone clamp and/or a locking bolt.

Ein Verdrehen von Exzenterscheiben relativ zur Welle kann dabei auch während des Betriebs erfolgen, insbesondere im Sinne einer Feinjustage.A rotation of eccentric disks relative to the shaft can also take place during operation, in particular in the sense of a fine adjustment.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Drehwinkel beziehungsweise Phasenversatz der Ausgleichsmasseneinheit in Abhängigkeit von Vibrationen der Scheibenschwingmühlenvorrichtung regelbar, insbesondere indem Beschleunigungen in wenigstens einer Raumrichtung erfasst werden. Hierdurch kann zum Beispeil auch aktiv auf momentane Betriebssituationen reagiert werden.According to one exemplary embodiment, the angle of rotation or phase offset of the balancing mass unit can be regulated as a function of vibrations of the vibratory disk mill device, in particular by detecting accelerations in at least one spatial direction. In this way, for example, it is also possible to actively react to current operating situations.

Insbesondere können die Vibrationen mittels einer Mehrzahl von mehrachsigen Beschleunigungssensoren erfasst werden. Beispielsweise wird wenigstens ein Schwellwert definiert, insbesondere in Bezug auf wenigstens eine von mehreren horizontalen Raumachsen, oberhalb von welchem Schwellwert eine Phasenversatz-Regelung erfolgt. Beispielsweise kann eine Nockensteuerung/-regelung implementiert sein. Wahlweise kann auch zum Beispeil ein Mehrfach-Ring-Exzenterlager, insbesondere ein Fünf-Ring-Exzenterlager implementiert werden. Letzteres kann das Nachjustieren während des Betriebs vereinfachen.In particular, the vibrations can be detected by means of a plurality of multi-axis acceleration sensors. For example, at least one threshold value is defined, in particular in relation to at least one of a plurality of horizontal spatial axes, above which threshold value phase shift control takes place. For example, a cam control/regulation can be implemented. A multi-ring eccentric bearing, in particular a five-ring eccentric bearing, can optionally also be implemented, for example. The latter can simplify readjustment during operation.

Beispielsweise kann ein Beschleunigungssensor auf der Grundplatte die Schwinggeschwindigkeiten insbesondere in horizontaler Richtung aufnehmen. Beispielsweise ist wenigstens ein mehrachsiger Beschleunigungssensor vorgesehen, insbesondere eingerichtet zur integrierten Messung/Erfassung von horizontalen Schwinggeschwindigkeiten.For example, an acceleration sensor on the base plate can record the vibration speeds, particularly in the horizontal direction. For example, at least one multi-axis acceleration sensor is provided, in particular set up for the integrated measurement/detection of horizontal vibration speeds.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der wenigstens eine Mahlstein einen Durchmesser von mindestens 50 % des Innendurchmessers der Mahlkammer auf, insbesondere im Bereich von 60 % bis 85 %. Hierdurch kann insbesondere auch ein Anfahr-Vorgang optimiert werden (sicheres Anlaufen der Maschine). Ein relativ großer Mahlstein relativ zu den Abmessungen der Kammer liefert auch den Vorteil, dass eine Phasenregelung auf besonders effektive Weise eingestellt werden kann. Bei einem Verhältnis größer 60 % werden derartige Effekte besonders spürbar. Es hat sich gezeigt, dass ein Verhältnis größer 85 % sich insbesondere hinsichtlich des nutzbaren freien Volumens nachteilig auswirken kann.According to one embodiment, the at least one grinding stone has a diameter of at least 50% of the inner diameter of the grinding chamber, in particular in the range from 60% to 85%. In this way, in particular, a start-up process can also be optimized (safe start-up of the machine). A relatively large grindstone relative to the dimensions of the chamber also provides the advantage that phase control can be adjusted in a particularly effective manner. At a ratio greater than 60%, such effects are particularly noticeable. It has been shown that a ratio greater than 85% can have a disadvantageous effect, particularly with regard to the usable free volume.

Die Größenabmessungen der Mahlkammer können dabei insbesondere durch diejenigen Flächen oder Wandungen beschrieben werden, an welchen der Mahlstein abwälzt.The dimensions of the grinding chamber can be described in particular by those surfaces or walls on which the grinding stone rolls.

Der Mahlstein wälzt innen an der Mahlkammer ab. Bei einem Durchmesser des Mahlsteins von mindestens 50 % des Innendurchmessers der Mahlkammer kann die Mühle besonders ruhig und sicher laufen.The grinding stone rolls inside the grinding chamber. If the diameter of the grinding stone is at least 50% of the inner diameter of the grinding chamber, the mill can run particularly quietly and safely.

Durch Optimierungs-Maßnahmen basierend auf der Definition von Größenverhältnissen kann insbesondere auch ein sicheres Anlaufen der Maschine sichergestellt werden. Der Mahlstein kann in vergleichsweise kurzer Anlauf-Phase in eine gewünschte Abwälzbewegung angeregt werden und in einem ruhigen stabilen Lauf gehalten werden.Optimization measures based on the definition of size ratios can also ensure, in particular, that the machine starts up reliably. The grinding stone can be stimulated into a desired rolling movement in a comparatively short start-up phase and can be kept in a smooth, stable run.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt das Exzentermaximum der Mahlkammer mindestens 2 % des Innendurchmessers der Mahlkammer, insbesondere im Bereich von 4 % bis 8 %. Hierdurch kann insbesondere auch ein Anfahr-Vorgang optimiert werden (sicheres Anlaufen der Maschine). Eine relativ starke Exzenterwelle (vergleichsweise große Exzentrizität) relativ zu den Abmessungen der Kammer liefert auch den Vorteil einer klaren, eindeutigen Phase unabhängig von einer momentanen Ausgestaltung oder Beladung der Kammer. Bei einem Verhältnis größer 4 % sind die Vorteile noch deutlicher spürbar. Es hat sich gezeigt, dass ein Verhältnis größer 8 % sich insbesondere hinsichtlich Reaktionskräften oder Trägheit oder Variabilität der Betriebsbedingungen nachteilig auswirken kann.According to one embodiment, the eccentric maximum of the grinding chamber is at least 2% of the inner diameter of the grinding chamber, in particular in the range from 4% to 8%. In this way, in particular, a start-up process can also be optimized (safe start-up of the machine). A relatively strong eccentric shaft (comparatively large eccentricity) relative to the dimensions of the chamber also provides the advantage of a clear, unambiguous phase independent of a current configuration or loading of the chamber. At a ratio greater than 4%, the benefits are even more noticeable. It has been shown that a ratio greater than 8% may have adverse effects, particularly in terms of reaction forces or inertia or variability in operating conditions.

Es hat sich gezeigt, dass durch Vorgabe eines Mindestmaßes für die Exzentrizität bei der Anregung der Mahlkammer die Betriebsweise des Mahlsteins positiv beeinflusst werden kann. Insbesondere weisen Exzenterscheiben für die Mahlkammer eine Exzentrizität (beziehungsweise ein Exzentermaximum) von mindestens 2 % des Innendurchmessers der Mahlkammer auf. Somit kann der Begriff Exzentermaximum synonym mit der geometrischen Exzentrizität einer geometrischen Maßnahme an den Wellen verstanden werden. Durch dieses Mindestmaß kann insbesondere der von der Mahlkammer ausgeübte Stoß (beziehungsweise Impuls) auf dem Mahlstein ausreichend groß eingestellt werden, insbesondere auch in Hinblick auf ein sicheres, vorteilhaftes Anlaufen/Anfahren der Mühle.It has been shown that the mode of operation of the grinding stone can be positively influenced by specifying a minimum level for the eccentricity when the grinding chamber is excited. In particular, eccentric discs for the grinding chamber have an eccentricity (or an eccentric maximum) of at least 2% of the inner diameter of the grinding chamber. Thus, the term eccentric maximum can be understood synonymously with the geometric eccentricity of a geometric measure on the shafts. This minimum dimension allows the impact (or impulse) exerted by the grinding chamber on the grinding stone to be set sufficiently large, in particular also with regard to a safe, advantageous start-up/starting of the mill.

Die Mahlkammer und die Ausgleichsmassen weisen insbesondere exzentrisch versetzte Befestigungspunkte auf den Exzenterwellen auf. Die Exzenter können dabei einen unterschiedlichen Phasenversatz und eine unterschiedliche Exzentrizität an den Wellen aufweisen.The grinding chamber and the balancing masses have, in particular, eccentrically offset fastening points on the eccentric shafts. The eccentrics can have a different phase offset and a different eccentricity on the shafts.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Exzentermaximum der Ausgleichsmasseneinheit größer als das Exzentermaximum der Mahlkammer, insbesondere mindestens um den Faktor 1,2 bis 3. Durch die vergleichsweise große Exzentrizität der Ausgleichsmasseneinheit können die Ausgleichsmassen (deren Masse) reduziert werden, was sich auch vorteilhaft auf die konstruktiven Anforderungen zum Beispeil hinsichtlich der Dimensionierung der Lager auswirken kann.According to one embodiment, the eccentric maximum of the balancing mass unit is greater than the eccentric maximum of the grinding chamber, in particular by a factor of at least 1.2 to 3. The comparatively large eccentricity of the balancing mass unit means that the balancing masses (their mass) can be reduced, which is also advantageous for the constructive Requirements, for example, with regard to the dimensioning of the bearings.

Es hat sich gezeigt, dass durch einen solchen Größenfaktor der beiden Exzentrizitäten die Ausgleichsmassen reduzierbar sind. Ein Faktor bis 3 liefert dabei einen guten Kompromiss auch in Hinblick auf konstruktiven Aufwand.It has been shown that the balancing weights can be reduced by such a size factor of the two eccentricities. A factor of up to 3 provides a good compromise, also in terms of design effort.

Die Verhältnisse der Maxima können insbesondere basierend auf relativen geometrischen Größenabmessungen von Exzenter-Elementen (zum Beispeil Scheiben) beschrieben werden.The ratios of the maxima can be described in particular on the basis of relative geometric size dimensions of eccentric elements (e.g. discs).

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der wenigstens eine Mahlstein einen Durchmesser auf, welcher vordefiniert ist durch den Innendurchmesser der Mahlkammer abzüglich Faktor 5 bis 7 des Exzentermaximums der Mahlkammer. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter Kompromiss für das Betriebsverhalten erzielt werden, insbesondere mittels rein vorrichtungstechnischer Maßnahmen. Es hat sich gezeigt, dass dadurch insbesondere auch weitgehend unabhängig von der Beladung der Mühle (Menge und Art des Einsatzmaterials) eine besonders vorteilhafte Laufruhe sichergestellt werden kann. Optional kann von diesen Verhältnissen abgewichen werden, zum Beispiel für bestimmte Mühlen-Typen oder bei bestimmten Beladungen.According to one embodiment, the at least one grinding stone has a diameter which is predefined by the inner diameter of the grinding chamber minus a factor of 5 to 7 of the eccentric maximum of the grinding chamber. As a result, a particularly advantageous compromise for the operating behavior can be achieved, in particular by means of purely device-related measures. It has been shown that particularly advantageous smooth running can be ensured in this way, in particular largely independently of the loading of the mill (amount and type of feedstock). There is an option to deviate from these ratios, for example for certain types of mills or for certain loads.

Dabei kann durch die Größe des Exzenters (beziehungsweise durch das Ausmaß der Exzentrizität) bei der Anregung der Mahlkammer der auf den Mahlstein ausgeübte Stoß beziehungsweise Impuls definiert werden. Weil ein großer Mahlstein einen vergleichsweise kurzen Weg zur gegenüberliegenden Wand der Mahlkammer zurücklegen muss, kann basierend auf den hier beschriebenen Verhältnissen auch ein positiver Effekt zum sicheren Anfahren der Mühle sichergestellt werden. Einem vergleichsweise maximal großen Mahlstein steht jedoch nur wenig freies Volumen (wenig Bewegungsfreiheit) zur Verfügung, so dass eine Abwälzbewegung eingeschränkt wird. Es hat sich gezeigt, dass in diesem Spannungsfeld der Bereich von 5 bis 7 für den zuvor beschriebenen Faktor einen guten Kompromiss für sicheres Anlaufen und optimalen Mahl-Betrieb sicherstellen kann. Anders ausgedrückt: Bei dieser speziellen Variante der Größenverhältnisse kann eine vorteilhafte Einstellung sowohl für das Anfahren als auch für den Dauerbetrieb sichergestellt werden. Das Exzentermaximum kann dabei zum Beispiel durch den Durchmesser eines Exzenter-Elementes (insbesondere Scheibe) auf geometrische Weise vorgegeben werden.The impact or impulse exerted on the grinding stone can be defined by the size of the eccentric (or by the extent of the eccentricity) when the grinding chamber is excited. Because a large grinding stone has to cover a comparatively short distance to the opposite wall of the grinding chamber, a positive effect on the reliable start-up of the mill can also be ensured based on the conditions described here. However, only a small amount of free volume (little freedom of movement) is available for a comparatively maximally large grinding stone, so that a rolling movement is restricted. It has been shown that in this area of tension, the range from 5 to 7 for the factor described above can ensure a good compromise for reliable start-up and optimal grinding operation. In other words: With this special variant of the size ratios, an advantageous setting can be ensured both for starting and for continuous operation. The eccentric maximum can be specified in a geometric manner, for example, by the diameter of an eccentric element (in particular a disk).

Im zuvor beschriebenen Zusammenhang kann dabei auch ein Verfahren zum Einstellen eines Phasenversatzes oder zum Betreiben der Mühle bei einem vordefinierbaren Phasenversatz angewandt werden, insbesondere ein Verfahren zum schwingungstechnischen Regeln einer Scheibenschwingmühlenvorrichtung beim Zerkleinern von Einsatzmaterial, insbesondere Einsatzmaterial einer Partikelgröße kleiner 20 mm oder kleiner 10 mm, insbesondere bei einer zuvor beschriebenen Scheibenschwingmühlenvorrichtung, wobei die Schwingbewegung der Scheibenschwingmühlenvorrichtung mittels eines Exzenterwellen-Antriebs umfassend wenigstens zwei Exzenterwellen in einem schwingbeweglichen Mahlsystem mit einer Mahlkammer und mit wenigstens einem schwingbeweglich in der Mahlkammer angeordneten Mahlstein erzeugt wird, wobei ein Unwuchtausgleich mittels wenigstens einer an den Exzenterwellen-Antrieb gekoppelten Ausgleichsmasseneinheit erfolgt; wobei das schwingungstechnische Regeln der Schwingbewegung durch Regeln eines Phasenversatzes zwischen einem/dem Exzentermaximum der Ausgleichsmasseneinheit und einem/dem Exzentermaximum der Mahlkammer erfolgt, wobei der Phasenversatz auf einen Betrag größer 180°, insbesondere größer 185 ° eingestellt wird. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.In the context described above, a method for setting a phase offset or for operating the mill with a predefinable phase offset can also be used, in particular a method for controlling the vibrations of a vibratory disc mill device when comminuting input material, in particular input material with a particle size of less than 20 mm or less than 10 mm. in particular in a vibratory disk mill device as described above, wherein the oscillating movement of the vibratory disk mill device is generated by means of an eccentric shaft drive comprising at least two eccentric shafts in an oscillating grinding system with a grinding chamber and with at least one grinding stone arranged in an oscillating manner in the grinding chamber, with an imbalance compensation by means of at least one on the eccentric shafts -Drive coupled balancing mass unit takes place; wherein the vibrational regulation of the oscillating movement takes place by regulating a phase offset between an eccentric maximum of the balancing mass unit and an eccentric maximum of the grinding chamber, the phase offset being set to an amount greater than 180°, in particular greater than 185°. This results in the advantages mentioned above.

Gemäß einer Ausführungsform wird der Phasenversatz derart eingestellt, dass das Exzentermaximum der Ausgleichsmasseneinheit dem Exzentermaximum der Mahlkammer nacheilt beziehungsweise zeitlich nachgeordnet ist. Dieser Betriebsmodus hat sich als besonders vorteilhaft insbesondere bezüglich stark variierender Belastung der Mühle (zum Beispiel breites Spektrum von Art und Menge von Einsatzmaterial) erwiesen.According to one embodiment, the phase offset is adjusted in such a way that the eccentric maximum of the balancing mass unit lags behind the eccentric maximum of the grinding chamber or is arranged in chronological order. This mode of operation has proven to be particularly advantageous, in particular with regard to widely varying loads on the mill (e.g. a wide range of type and quantity of feedstock).

Die Ausgleichsmasseneinheit kann dabei derart an den Exzenterwellen-Antrieb gekoppelt sein/werden, dass ein Phasenversatz im Bereich von 185° bis 200 ° eingestellt wird, also in einem Bereich von mindestens 5 ° bis maximal 20 ° Abweichung von exakt gegenläufiger Anregung. Hierdurch lässt sich ein besonders variables Betriebsverhalten realisieren (hier bildlich als schwingungstechnische Anlagenelastizität bezeichnet). Eine Phasenversatz-Regelung kann insbesondere in Abhängigkeit von der Ansteuerung des Exzenterwellen-Antriebs und/oder von der relativen Anordnung von Exzentern erfolgen.The balancing mass unit can be coupled to the eccentric shaft drive in such a way that a phase offset in the range of 185° to 200° is set, i.e. in a range of at least 5° to a maximum of 20° deviation from exactly opposite excitation. As a result, a particularly variable operating behavior can be achieved (referred to here as vibrational system elasticity). A phase shift control can be used in particular in Depending on the control of the eccentric shaft drive and / or on the relative arrangement of eccentrics.

Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Effekte ab einem Dreh-Versatz von mehr als 200 ° weniger vorteilhaft werden. Die Hauptmasse des schwingenden Systems wird durch das Mahlgefäß mit dessen Aufnahme bereitgestellt. Der Mahlstein kann dabei einen Drehwinkelversatz von maximal ca. 90 ° einnehmen.It has been shown that the effects according to the invention become less advantageous from a rotational offset of more than 200°. The main mass of the oscillating system is provided by the grinding vessel with its receptacle. The grinding stone can assume a rotation angle offset of a maximum of approx. 90°.

Gemäß einer Ausführungsform wird der Drehwinkel beziehungsweise Phasenversatz der Ausgleichsmasseneinheit derart vordefiniert oder aktiv eingeregelt, dass unterschiedliche Relativpositionen des wenigstens einen Mahlsteins im Teillast- und Volllastbetrieb relativ zum Exzentermaximum kompensiert werden, insbesondere relativ zum Exzentermaximum der Mahlkammer, insbesondere zwecks Ausgleich von Betriebszustandsänderungen zwischen Leerlauf und Volllast. Hierdurch kann hohe Laufruhe auch weitgehend unabhängig vom durch den Antrieb vorgegebenen Betriebszustand sichergestellt werden.According to one embodiment, the angle of rotation or phase offset of the balancing mass unit is predefined or actively regulated in such a way that different relative positions of the at least one grinding stone in partial load and full load operation are compensated for relative to the eccentric maximum, in particular relative to the eccentric maximum of the grinding chamber, in particular for the purpose of compensating for changes in the operating state between idle and full load . As a result, smooth running can also be ensured to a large extent independently of the operating state specified by the drive.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Ausgleichsmasseneinheit im Drehwinkel beziehungsweise Phasenversatz eingestellt, insbesondere indem an wenigstens eine Exzenterwelle wenigstens eine Exzenterscheibe in relativer Drehposition zur Exzenterwelle positioniert ist oder aktiv positioniert wird (Justage der Relativposition zur Schwingungsoptimierung). Hierdurch kann mittels einfacher Maßnahmen das Betriebsverhalten auch auf robuste Weise vordefiniert werden.According to one embodiment, the rotational angle or phase offset of the balancing mass unit is adjusted, in particular by positioning or actively positioning at least one eccentric disk on at least one eccentric shaft in a rotational position relative to the eccentric shaft (adjustment of the relative position to optimize vibration). As a result, the operating behavior can also be predefined in a robust manner by means of simple measures.

Gemäß einer Ausführungsform wird der Drehwinkel beziehungsweise Phasenversatz der Ausgleichsmasseneinheit in Abhängigkeit von Vibrationen der Scheibenschwingmühlenvorrichtung geregelt, insbesondere indem Beschleunigungsparameter in wenigstens einer Raumrichtung erfasst und für die Schwingungsregelung ausgewertet werden. Hierdurch wird auch ein aktives Gegenregeln in Reaktion auf momentane Betriebssituationen ermöglicht.According to one embodiment, the angle of rotation or phase offset of the balancing mass unit is controlled as a function of vibrations of the vibrating disk mill device, in particular by detecting acceleration parameters in at least one spatial direction and evaluating them for the vibration control. This also enables active counter-regulations in response to current operating situations.

FIGURENBESCHREIBUNGFIGURE DESCRIPTION

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung wenigstens eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen, sowie aus den Zeichnungen selbst. Dabei zeigt

Fig. 1
eine Scheibenschwingmühlenvorrichtung in einer perspektivischen Gesamtansicht;
Fig. 2
eine Ansicht auf eine Unterseite eines Mahlsystems einer Scheibenschwingmühlenvorrichtung;
Fig. 3A, 3B, 3C
jeweils in einer perspektivischen Ansicht eine materialelastische Kopplung zwischen Exzenterwellen und Mahlkammer einer Scheibenschwingmühlenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 4A, 4B
in einer Draufsicht und in einer perspektivischen Seitenansicht eine materialelastische Anlenkereinheit mit materialelastischen Abschnitten/Armen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 5
eine Scheibenschwingmühle gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 6A, 6B, 6C
jeweils in schematischer Darstellung Kraftvektoren in einem Kräftediagramm bei unterschiedlichem Versatz, je nach Betriebszustand der Scheibenschwingmühlenvorrichtung;
Fig. 7A, 7B, 7C, 7D
in unterschiedlichen Ansichten jeweils eine Exzenterwelle zur Verwendung in einer Scheibenschwingmühlenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 8
in einer perspektivischen Ansicht eine Scheibenschwingmühlenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Further features and advantages of the invention result from the description of at least one exemplary embodiment with reference to drawings and from the drawings themselves
1
a vibrating disc mill device in a perspective overall view;
2
a view of an underside of a grinding system of a vibratory disk mill device;
Figures 3A, 3B, 3C
in each case a perspective view of a material-elastic coupling between the eccentric shafts and the grinding chamber of a vibratory disk mill device according to an exemplary embodiment;
Figures 4A, 4B
in a plan view and in a perspective side view, a material-elastic linkage unit with material-elastic sections/arms according to an embodiment;
figure 5
a prior art vibratory disc mill;
Figures 6A, 6B, 6C
in each case a schematic representation of force vectors in a force diagram with different offsets, depending on the operating state of the vibratory disk mill device;
Figures 7A, 7B, 7C, 7D
in different views each an eccentric shaft for use in a vibrating disk mill device according to an embodiment;
8
in a perspective view, a vibratory disc mill device according to an embodiment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGURENDETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES

Bei Bezugszeichen, die nicht explizit in Bezug auf eine einzelne Figur beschrieben werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen.In the case of reference symbols that are not explicitly described in relation to a single figure, reference is made to the other figures.

Die Figuren werden zunächst zusammen beschrieben. Daraufhin wird zu jeder Figur eine spezifische Beschreibung geliefert.The figures will first be described together. A specific description is then provided for each figure.

Eine Scheibenschwingmühlenvorrichtung 10 umfasst ein Mühlengehäuse 11, in welchem ein Mahlsystem 13 angeordnet ist, welchem über eine Materialaufgabe 12 Einsatzmaterial zuführbar ist. Das Einsatzmaterial wird gemahlen und kann daraufhin an einem Materialaustrag 19 entnommen werden. Das dazwischen angeordnete Mahlsystem 13 umfasst eine Mahlkammer 13.1 mit wenigstens einem Mahlstein, wobei die Mahlkammer 13.1 mittels wenigstens einer an mehreren Domen 13.4 befestigten Haltespange 13.3 in einer Position relativ zu einer Grundplatte 13.5 gehalten ist. Ein Exzenterwellen-Antrieb 14 ist an eine Mehrzahl von Exzenterwellen 15 gekoppelt und treibt wenigstens eine der Exzenterwellen 15 an. Eine Ausgleichsmasseneinheit 16 mit einer Mehrzahl von Ausgleichsmassenelementen 16.1 dient dem Massenausgleich.A vibrating disc mill device 10 comprises a mill housing 11 in which a grinding system 13 is arranged, to which input material can be supplied via a material feed 12 . The starting material is ground and can then be removed at a material discharge 19 . The grinding system 13 arranged in between comprises a grinding chamber 13.1 with at least one grinding stone, the grinding chamber 13.1 being held in a position relative to a base plate 13.5 by means of at least one retaining clip 13.3 fastened to a plurality of domes 13.4. An eccentric shaft drive 14 is coupled to a plurality of eccentric shafts 15 and drives at least one of the eccentric shafts 15 . A balancing mass unit 16 with a plurality of balancing mass elements 16.1 is used for mass balancing.

Eine materialelastische Anlenkereinheit 17 ist insbesondere in einer Anordnung unter der Haltespange 13.3 und zwischen wenigstens zwei Ausgleichsmassenelementen 16.1 angeordnet und materialelastisch an die Exzenterwellen 15 gekoppelt. Die Anlenkereinheit 17 koppelt/kuppelt die Mahlkammer 13.1 materialelastisch, insbesondere biegeelastisch, an die Wellen 15. Dazu weist die Anlenkereinheit 17 eine Mahlkammer-Aufnahme 17.1 auf, insbesondere in zumindest annähernd zentrischer Anordnung. Die materialelastische Kopplung kann zu großen Anteilen oder auch im Wesentlichen über eine Mehrzahl von materialelastischen Abschnitten 17.3 sichergestellt werden, hier jeweils insbesondere in Ausgestaltung als freier Arm, welcher sich auch in Umfangsrichtung erstreckt.A material-elastic linkage unit 17 is arranged in particular in an arrangement under the retaining clip 13.3 and between at least two balancing mass elements 16.1 and is material-elastically coupled to the eccentric shafts 15. The linkage unit 17 couples/couples the grinding chamber 13.1 in a material-elastic manner, in particular in a flexible manner, to the shafts 15. For this purpose, the linkage unit 17 has a grinding-chamber receptacle 17.1, in particular in an at least approximately central arrangement. The material-elastic coupling can be ensured to a large extent or also essentially via a plurality of material-elastic sections 17.3, here in particular in the form of a free arm which also extends in the circumferential direction.

Der jeweilige materialelastische Abschnitt 17.3 weist in einer der möglichen Ausgestaltungen insbesondere auf: einen Übergang 17.2 zwischen der Mahlkammer-Aufnahme 17.1 und dem freien Abschnitt des Arms, ein Ausgleichsloch 17.4 (insbesondere zum Ausgleich von Massen oder Spannungen bei Relativbewegungen), einen Innenradius 17.5 und eine Abrundung 17.6, insbesondere jeweils optimiert in Hinblick auf Minimierung von Spannungsspitzen am Übergang 17.2, wenigstens eine Lager-Aufnahme 17.7 mit einem Ringabschnitt 17.71 in einer Anordnung am freien Ende des jeweiligen Arms, einen Kopplungspunkt 17.8 zur Welle 15, und einen Anlenkpunkt oder Anlenkbereich (beziehungsweise geometrische Mitte) eines Anlenkabschnitts 17.9 am jeweiligen Übergang 17.2. In der jeweiligen Lager-Aufnahme 17.7 kann ein/das Lager 18 für die entsprechende Exzenterwelle 15 eingefasst werden, zum Beispiel durch Form-und/oder Kraftschluss. Der Bereich, welcher die Mahlkammer-Aufnahme 17.1 definiert, insbesondere ein ringförmiger Bereich 17.11 darum herum, kann materialsteif ausgebildet sein, beispielsweise auch durch Material-Nachbehandlung oder Material-Differenzierung.In one of the possible configurations, the respective material-elastic section 17.3 has in particular: a transition 17.2 between the grinding chamber receptacle 17.1 and the free section of the arm, a compensation hole 17.4 (in particular to compensate for masses or stresses during relative movements), an inner radius 17.5 and a Rounding 17.6, in particular optimized in each case with regard to minimizing stress peaks at the transition 17.2, at least one bearing mount 17.7 with a ring section 17.71 in an arrangement at the free end of the respective arm, a coupling point 17.8 to the shaft 15, and a pivot point or pivot area (or geometric center) one Articulation section 17.9 at the respective transition 17.2. A/the bearing 18 for the corresponding eccentric shaft 15 can be enclosed in the respective bearing receptacle 17.7, for example by positive and/or frictional engagement. The area which defines the grinding chamber receptacle 17.1, in particular an annular area 17.11 around it, can be made of material that is rigid, for example also through material post-treatment or material differentiation.

Im Folgenden werden geometrische Angaben erläutert.Geometric specifications are explained below.

D17.1 Durchmesser der Mahlkammer-Aufnahme; d17 freie Länge des materialelastischen Abschnitts 17.3, insbesondere in Umfangsrichtung u; r radiale Richtung; r1 freier radialer Abstand der Lager-Aufnahme, insbesondere bezüglich der Mahlkammer-Aufnahme; zHöhenrichtung beziehungsweise Längsrichtung (axiale Richtung); z17 Dicke der Anlenkereinheit; α Umfangswinkel beziehungsweise Versatz in Umfangsrichtung zwischen Anlenkpunkt 17.9 und Lager-Aufnahme 17.7.D17.1 Diameter of grinding chamber mount; d17 free length of the material-elastic section 17.3, in particular in the circumferential direction u; r radial direction; r1 free radial distance of the bearing mount, in particular with respect to the grinding chamber mount; z Height direction or longitudinal direction (axial direction); z17 thickness of linkage unit; α Circumferential angle or offset in the circumferential direction between pivot point 17.9 and bearing mount 17.7.

Die Fig. 1 zeigt eine Scheibenschwingmühlenvorrichtung 10 mit einem durch Exzenterwellen angetriebenen Mahlsystem 13.The 1 shows a vibrating disc mill device 10 with a grinding system 13 driven by eccentric shafts.

Die Fig. 2 zeigt ein auf einer Grundplatte 13.5 montiertes Mahlsystem 13 mit drei Exzenterwellen 15, von denen eine Exzenterwelle 15 durch einen Antrieb 14 angetrieben wird.The 2 shows a grinding system 13 mounted on a base plate 13.5 with three eccentric shafts 15, of which an eccentric shaft 15 is driven by a drive 14.

Die Fig. 3A, 3B, 3C zeigen die Anordnung einer materialelastische Anlenkereinheit 17 integriert zwischen zwei Ausgleichsmasseneinheiten 16, 16.1 und einer Haltespange 13.3. Sowohl die Anlenkereinheit 17 als auch die Ausgleichsmasseneinheiten 16 und die Haltespange 13.3 sind an die Exzenterwellen 15 gekoppelt. Die drei koppelnden materialelastischen Abschnitte 17.3 erstrecken sich jeweils in Umfangsrichtung u über einen Winkel α im Bereich von 60 bis 100 °, insbesondere ca. 85°.The Figure 3A , 3B , 3C show the arrangement of a material-elastic linkage unit 17 integrated between two balancing mass units 16, 16.1 and a retaining clip 13.3. Both the linkage unit 17 and the balancing mass units 16 and the retaining clip 13.3 are coupled to the eccentric shafts 15. The three coupling material-elastic sections 17.3 each extend in the circumferential direction u over an angle α in the range from 60 to 100°, in particular approximately 85°.

Die Fig. 4A, 4B zeigen die einzelnen Abschnitte einer integralen, massiven einstückigen materialelastischen Anlenkereinheit 17 mit in radialer Richtung biegeelastischen Armen 17.3. Zentrisch ist eine Mahlkammer-Aufnahme 17.1 durch einen vergleichsweise materialsteifen Bereich 17.11 definiert. Die Übergänge zwischen diesem materialsteifen Bereich 17.11 (beziehungsweise dem Anlenkabschnitt 17.9) und den jeweiligen Armen 17.3 sind allesamt abgerundet (insbesondere Bereiche 17.2, 17.5, 17.6). Weitere hinsichtlich Massenverteilung beziehungsweise Spannungsverteilung beziehungsweise Kraftfluss optimierende Maßnahmen können zum Beispiel durch das gezeigte Ausgleichsloch 17.4 im jeweiligen Arm sichergestellt werden. Die jeweilige Lager-Aufnahme 17.7 ist durch einen integralen einstückigen massiven Ringabschnitt 17.71 bereitgestellt, dessen Zentrum den Kopplungspunkt 17.8 (Mittelpunkt Exzenterwelle) definiert.The Figure 4A , 4B show the individual sections of an integral, solid one-piece material-elastic link unit 17 with flexible arms 17.3 in the radial direction. A grinding chamber receptacle 17.1 is centered defines a comparatively materially stiff area 17.11. The transitions between this material-rigid area 17.11 (or the articulation section 17.9) and the respective arms 17.3 are all rounded (particularly areas 17.2, 17.5, 17.6). Further measures that optimize mass distribution or stress distribution or force flow can be ensured, for example, by the compensation hole 17.4 shown in the respective arm. The respective bearing mount 17.7 is provided by an integral, one-piece solid ring section 17.71, the center of which defines the coupling point 17.8 (center point of the eccentric shaft).

Fig. 4B veranschaulicht die vergleichsweise kleine Dicke z17 der Anlenkereinheit (scheibenartige Ausgestaltung). Figure 4B illustrates the comparatively small thickness z17 of the linkage unit (disc-like design).

Fig. 5 zeigt eine Scheibenschwingmühle 1 ohne Anlenkereinheit (Stand der Technik). Das Mahlsystem ist ohne materialelastische Ankopplung mit den Exzenterwellen verbunden. figure 5 shows a vibrating disc mill 1 without a linkage unit (prior art). The grinding system is connected to the eccentric shafts without any material-elastic coupling.

In den folgenden Figuren wird speziell auf einen Aspekt eingegangen, welcher einen Phasenversatz und das Erzeugen oder Einstellen/Regeln der Art und Weise der Schwingungen betrifft, wobei eine Kombination mit den zuvor beschriebenen Merkmalen eine besonders weitreichend schwingungsoptimierte Mühle bereitstellen kann.The following figures deal specifically with an aspect which relates to a phase offset and the generation or adjustment/regulation of the nature of the vibrations, with a combination with the features described above being able to provide a particularly far-reaching vibration-optimized mill.

Die Fig. 6A, 6B, 6C veranschaulichen unterschiedliche Betriebszustände, jeweils in Abhängigkeit von einem Phasenversatz ω, wobei sich jeweils individuell ein resultierender Kraftvektor einer resultierenden Unwucht einstellt.The Figures 6A, 6B, 6C illustrate different operating states, each as a function of a phase offset ω, with a resulting force vector of a resulting imbalance being set individually in each case.

In Fig. 6A ist ein optimierungsbedürftiger Schwingungszustand illustriert. Der Drehwinkel beziehungsweise Phasenversatz ω13 des Mahlsteins ist von den Mahlbedingungen, insbesondere von der Beladung abhängig. Dargestellt ist ein Betriebszustand mit vergleichsweise großer Restunwucht.In Figure 6A a vibrational state that requires optimization is illustrated. The angle of rotation or phase shift ω13 of the grinding stone depends on the grinding conditions, in particular on the load. An operating state with a comparatively large residual imbalance is shown.

Ein Kraftvektor F1 der Unwuchtkraft der Mahlkammer weist in eine andere Richtung als ein Kraftvektor F2 der Unwuchtkraft des Mahlsteins. Ein Kraftvektor F3 der Unwuchtkraft der Ausgleichsmasseneinheit weist entgegengesetzt zu F1 (Phasenversatz exakt 180 °).A force vector F1 of the imbalance force of the grinding chamber points in a different direction than a force vector F2 of the imbalance force of the grinding stone. A force vector F3 of the imbalance force of the balancing mass unit points in the opposite direction to F1 (phase offset exactly 180°).

Der Drehwinkel beziehungsweise Phasenversatz ω13 des Mahlsteins ist zwischen F1 und F2 aufgetragen.The angle of rotation or phase shift ω13 of the grinding stone is plotted between F1 and F2 .

Effekt: Ein vergleichsweise großer/langer Kraftvektor Fn für die Restunwucht stellt sich ein.Effect: A comparatively large/long force vector Fn for the residual imbalance occurs.

In Fig. 6B ist ein schwingungstechnisch durch Phasenversatzoptimierung optimierter Schwingungszustand illustriert. F3 weist in einem Winkel ungleich 180 ° entgegengesetzt zu F1 (Phasenversatz beispielsweise ca. 195 ° oder 200 °; Fig. 6B ist nicht exakt maßstabsgetreu).In Figure 6B an oscillation state optimized in terms of oscillation by phase shift optimization is illustrated. F3 points at an angle other than 180° opposite to F1 (phase shift, for example, about 195° or 200°; Figure 6B is not exactly to scale).

Der Drehwinkel beziehungsweise Phasenversatz ω16 der Ausgleichsmasseneinheit ist hier der Einfachheit halber zwischen F1 und F3 aufgetragen.The angle of rotation or phase offset ω16 of the balancing mass unit is plotted here between F1 and F3 for the sake of simplicity.

Effekt: Eine Restunwucht wird Null beziehungsweise kann erfindungsgemäß nivelliert werden, insbesondere indem der Phasenversatz ω16 entsprechend eingestellt ist/wird.Effect: A residual imbalance becomes zero or can be leveled out according to the invention, in particular by the phase offset ω16 being adjusted accordingly.

In Fig. 6C illustriert einen weiteren Betriebszustand, bei welchem eine (vergleichsweise kleine) noch bestehende Restunwucht Fn nicht nivelliert ist oder bewusst nicht nachgeregelt wird, insbesondere da der Phasenversatz des Mahlsteins ω13 vergleichsweise stark variiert. Jedoch ist der Phasenversatz ω16 der Ausgleichsmasseneinheit erfindungsgemäß derart gewählt (hier zwecks Illustration entsprechend jenem Phasenversatz in Fig. 6B), dass die resultierende Restunwucht um den Wert Null pendelt. Ein solcher Mittelwert kann zum Beispiel als Erfahrungswert aus dem Normbetrieb der Mühle über eine vordefinierte Betriebsdauer ermittelt werden, insbesondere zwecks Vorgabe eines einzigen vordefinierten vorteilhaften Phasenversatzes ω16 der Ausgleichsmasseneinheit. Dies kann auch eine aufwändige Nachregelung ersparen.In Figure 6C illustrates a further operating state in which a (comparatively small) residual imbalance Fn that still exists is not leveled out or is deliberately not readjusted, in particular since the phase offset of the grinding stone ω13 varies comparatively greatly. However, the phase offset ω16 of the balancing mass unit is selected according to the invention (here, for the purpose of illustration, corresponding to that phase offset in Figure 6B ) that the resulting residual imbalance oscillates around the value zero. Such a mean value can be determined, for example, as an empirical value from normal operation of the mill over a predefined operating period, in particular for the purpose of specifying a single predefined advantageous phase offset ω16 of the balancing mass unit. This can also save a complex readjustment.

Effekt: Je nach Größe des Versatzes ist der vergleichsweise kleine/kurze Kraftvektor Fn in eine erste oder in eine zweite entgegengesetzte Richtung ausgerichtet und pendelt im Idealfall bei nur kleinem Ausschlag um einen Mittelwert Null.Effect: Depending on the extent of the offset, the comparatively small/short force vector Fn is aligned in a first or in a second, opposite direction and ideally oscillates around a mean value of zero with only a small deflection.

Die Fig. 7A, 7B, 7C, 7D zeigen eine Exzenterwelle 15 in unterschiedlichen Ansichten und Konfigurationen. In Fig. 7A ist erkennbar, dass einzelne Nocken jeweils eine Scheibe 15.1 umfassen, die mit vordefinierbarem Versatz beziehungsweise Drehwinkel relativ zu den weiteren Nocken beziehungsweise Scheiben anordenbar ist. Die einzelnen Nocken beziehungsweise Scheiben lassen sich zum Beispiel mittels Verbindungsmitteln 15.2 (beispielsweise Schraubverbindungen oder Pass-Mittel) relativ zueinander positionieren.The Figures 7A, 7B, 7C, 7D show an eccentric shaft 15 in different views and configurations. In Figure 7A it can be seen that individual cams each comprise a disk 15.1, which can be arranged with a predefinable offset or angle of rotation relative to the other cams or disks. The individual cams or disks can be positioned relative to one another, for example by means of connecting means 15.2 (for example screw connections or fitting means).

Das Beispiel der Figuren 7 zeigt eine Welle mit drei Nocken. Insbesondere interagiert eine der Nocken mit der Mahlkammer, und die anderen beiden Nocken sind jeweils an eine von zwei Ausgleichsmasseneinheiten gekoppelt. Es hat sich gezeigt, dass ein besonders vorteilhaftes Betriebsverhalten realisierbar ist, wenn der mittlere Nocken die Mahlkammer koppelt.The example of figures 7 shows a shaft with three cams. In particular, one of the cams interacts with the milling chamber and the other two cams are each coupled to one of two balance mass assemblies. It has been shown that a particularly advantageous operating behavior can be realized if the middle cam couples the milling chamber.

In Fig. 7B ist die Relativposition der einzelnen Nocken beziehungsweise Scheiben weiter verdeutlicht. Insbesondere kann eine serielle Montage von einzelnen Maschinenelementen vorgesehen sein, insbesondere derart, dass die Scheiben optional nachrüstbar sind.In Figure 7B the relative position of the individual cams or discs is further clarified. In particular, a serial assembly of individual machine elements can be provided, in particular in such a way that the disks can be optionally retrofitted.

In Fig. 7C und 7D sind unterschiedlich groß eingestellte Phasenversätze illustriert. Fig. 7C illustriert einen (erfindungsgemäß als nachteilig identifizierten) Versatz von 180°. Fig. 7D illustriert beispielhaft einen (erfindungsgemäß als vorteilhaft identifizierten) Versatz von ± 20 ° in Bezug auf die exakt gegensätzliche gegenüberliegende Anordnung gemäß Fig. 7C (180 °), entsprechend also 200 °. Ein solcher Versatz kann also relativ zwischen dem Nocken für die Kammer und dem jeweiligen Nocken für die Ausgleichsmasseneinheit(en) realisiert werden, wahlweise fest vordefiniert oder auch während des Betriebs oder in Betriebspausen oder bei Neukonfiguration der Mühle einstellbar (optionale Nach-Justage).In Figures 7C and 7D different phase offsets are illustrated. Figure 7C illustrates an offset of 180° (identified as disadvantageous according to the invention). Figure 7D FIG. 12 illustrates, by way of example, an offset (identified as advantageous according to the invention) of ±20° with respect to the exactly opposite arrangement in FIG Figure 7C (180 °), corresponding to 200 °. Such an offset can be implemented relatively between the cam for the chamber and the respective cam for the balancing mass unit(s), either permanently predefined or adjustable during operation or during breaks in operation or when the mill is reconfigured (optional readjustment).

Fig. 8 zeigt eine Scheibenschwingmühlenvorrichtung 10 mit Steuerungs-/Regelungseinrichtung 20 und mit wenigstens einer Messeinheit 21, insbesondere umfassend wenigstens einen Beschleunigungssensor. 8 shows a vibratory disk mill device 10 with a control/regulating device 20 and with at least one measuring unit 21, in particular comprising at least one acceleration sensor.

Bezugszeichenliste:Reference list:

11
Scheibenschwingmühlevibratory disc mill
1010
Scheibenschwingmühlenvorrichtungvibratory disc mill device
1111
Mühlengehäusemill housing
1212
Materialaufgabematerial feed
1313
Mahlsystemgrinding system
13.113.1
Mahlkammergrinding chamber
13.313.3
Haltespangeretaining clip
13.413.4
Dom beziehungsweise Distanzelementdome or spacer element
13.513.5
Grundplattebase plate
1414
Exzenterwellen-AntriebEccentric shaft drive
1515
Exzenterwelleeccentric shaft
15.115.1
Exzenterwellenscheibe beziehungsweise ExzenterscheibeEccentric shaft disc or eccentric disc
1616
Ausgleichsmasseneinheitbalancing mass unit
16.116.1
Ausgleichsmassenelementbalancing mass element
1717
materialelastische Anlenkereinheitmaterial-elastic link unit
17.117.1
Mahlkammer-AufnahmeGrinding Chamber Recording
17.1111/17
materialsteifer Bereichmaterial-rigid area
17.217.2
Übergang zur Mahlkammer-AufnahmeTransition to the grinding chamber recording
17.317.3
materialelastischer Abschnitt, insbesondere freier Armmaterial-elastic section, in particular free arm
17.417.4
Ausgleichslochbalancing hole
17.517.5
Innenradiusinner radius
17.617.6
Abrundungrounding off
17.717.7
Lager-AufnahmeStock pickup
17.7117.71
Ringabschnittring section
17.817.8
Kopplungspunktcoupling point
17.917.9
Anlenkpunkt oder Anlenkabschnitt oder Mitte eines AnlenkabschnittsPivot point or pivot section or middle of a pivot section
1818
Lager für ExzenterwelleBearing for eccentric shaft
1919
Materialaustragmaterial discharge
2020
Steuerungs-/Regelungseinrichtungcontrol/regulation device
2121
Messeinheit, insbesondere BeschleunigungssensorMeasuring unit, in particular acceleration sensor
F1F1
Kraftvektor Unwuchtkraft Mahlkammer (beziehungsweise Mahlsystem ohne Mahlstein und ohne Ausgleichsmasseneinheit)Force vector imbalance force grinding chamber (or grinding system without grinding stone and without balancing mass unit)
F2F2
Kraftvektor Unwuchtkraft MahlsteinForce vector imbalance force grinding stone
F3F3
Kraftvektor Unwuchtkraft AusgleichsmasseneinheitForce vector imbalance force balancing mass unit
FnFn
Kraftvektor RestunwuchtResidual imbalance force vector
D17.1D17.1
Durchmesser der Mahlkammer-AufnahmeDiameter of the grinding chamber mount
d17d17
freie Längefree length
rright
radiale Richtungradial direction
r1r1
radialer Abstand der Lager-Aufnahmeradial distance of the bearing mount
uand
Umfangsrichtungcircumferential direction
ze.g
Höhenrichtung beziehungsweise Längsrichtung (axiale Richtung)Height direction or longitudinal direction (axial direction)
z17z17
Dicke der AnlenkereinheitThickness of link assembly
αa
Umfangswinkel beziehungsweise Versatz in UmfangsrichtungCircumferential angle or offset in the circumferential direction
ωω
Drehwinkel beziehungsweise Phasenversatz (kleines Omega)Angle of rotation or phase shift (small omega)
ω13ω13
Drehwinkel beziehungsweise Phasenversatz MahlsteinAngle of rotation or phase shift grinding stone
ω16ω16
Drehwinkel beziehungsweise Phasenversatz AusgleichsmasseneinheitAngle of rotation or phase shift balancing mass unit

Claims (14)

  1. A vibratory disk mill device (10) for comminution of feed material, especially feed material of particle size less than 20 mm or less than 10 mm, especially set up for grinding the feed material to particle sizes less than 75 µm, having:
    - a mill housing (11);
    - a mill system (13) disposed in a vibratorily mobile manner in the mill housing (11) and having a grinding chamber (13.1) and having at least one grindstone arranged so as to be movable within the grinding chamber (13.1);
    - at least one eccentric shaft drive (14) which is mounted within the mill housing (11) and generates the vibrating motion in the grinding chamber (13.1), and at least two eccentric shafts (15), especially at least two synchronously running eccentric shafts (15),
    - a balancing mass unit (16) connected to the eccentric shaft drive (14) and set up to balance out the imbalance;
    wherein the grinding chamber (13.1) is coupled to the eccentric shafts (15) by means of at least one inherently elastic link unit (17), characterized in that the inherently elastic link unit (17) is inherently elastic by virtue of at least one section (17.3) mounted in a flexurally elastic manner between the grinding chamber (13.1) and the eccentric shafts (15), wherein the inherently elastic link unit (17) is flexurally elastic in radial direction (r).
  2. The vibratory disk mill device (10) as claimed in claim 1, characterized in that the inherently elastic link unit (17) is flexurally elastic in radial direction (r) with a bending moment or bending stiffness at least one factor of ten smaller, especially in radial direction (r), than the stiffness of the coupled force-bearing components.
  3. The vibratory disk mill device (10) as claimed in either of the preceding claims, characterized in that the inherently elastic link unit (17) comprises or provides a grinding chamber receptacle (17.1), especially in a one-piece integral configuration, especially integrated into the inherently elastic link unit (17) in a central arrangement; and/or wherein the inherently elastic link unit (17) is fashioned from a prefabricated semifinished product, especially in a completely solid configuration.
  4. The vibratory disk mill device (10) as claimed in any of the preceding claims, characterized in that the inherently elastic link unit (17) couples the grinding chamber (13.1) to the respective eccentric shaft (15) in a movement-tolerant manner at at least one coupling point (17.8) per eccentric shaft (15), especially by means of a bearing receptacle (17.7) for arrangement of a bearing for the respective eccentric shaft (15), wherein the at least one coupling point (17.8) is arranged with an offset (α) in circumferential direction (u) in relation to a link point or force introduction point on the grinding chamber (13.1), especially with an offset in the range of a circumferential angle α of 30° to 120°, especially in at least approximately tangential extent.
  5. The vibratory disk mill device (10) as claimed in any of the preceding claims, characterized in that the inherently elastic link unit (17) couples the grinding chamber (13.1) to the respective eccentric shaft (15) in a movement-tolerant manner at at least one coupling point (17.8) per eccentric shaft (15) by means of an inherently elastic section configured as a free arm (17.3), wherein the inherently elastic arm (17.3) is integrated into the inherently elastic link unit (17) in a one-piece manner, especially configured as a flexible beam-like material section.
  6. The vibratory disk mill device (10) as claimed in any of the preceding claims, characterized in that the inherently elastic link unit (17) or at least one respective inherently elastic section (17.3) of the inherently elastic link unit (17) is in a solid configuration.
  7. The vibratory disk mill device (10) as claimed in any of the preceding claims, characterized in that the inherently elastic link unit (17) has at least three inherently elastic sections each configured as a free arm (17.3), each of which extends in circumferential direction (u) around a/the grinding chamber receptacle of the inherently elastic link unit (17), especially in symmetric arrangement around the grinding chamber receptacle, and each has a bearing receptacle (17.7) at its free end, and each has a free length (d17) from the center of the bearing receptacle (17.7) up to a link point (17.9) on the grinding chamber receptacle corresponding to a circumferential angle α of at least 30° to 45°, especially corresponding to a circumferential angle α of at least 45° to 60°, especially a free length (d17) in the range from at least 50% to 90% of the diameter of the grinding chamber receptacle, especially at least 75% to 90% of the diameter of the grinding chamber receptacle (D17.1); and/or wherein the inherently elastic link unit (17) couples the grinding chamber (13.1) to the respective eccentric shaft (15) at at least one coupling point (17.8) per eccentric shaft (15) by means of a/the inherently elastic section, in each case configured as a free arm (17.3), wherein the respective inherently elastic arm (17.3) has a length from a transition to the grinding chamber receptacle up to the free end of the arm (17.3) in the range from 50% to 150% of the diameter of the grinding chamber receptacle (D17.1), especially 80% to 120% of the diameter of the grinding chamber receptacle (D17.1).
  8. The vibratory disk mill device (10) as claimed in any of the preceding claims, characterized in that the inherently elastic link unit (17) includes a/the grinding chamber receptacle (17.1) for the grinding chamber (13.1) that fully surrounds the grinding chamber (13.1) in circumferential direction (u), wherein the grinding chamber receptacle is preferably configured as a receptacle having a circular cross section or as a cylindrical receptacle in the form of a sleeve.
  9. The vibratory disk mill device (10) as claimed in any of the preceding claims, characterized in that the radial distance (r1) of a/the respective bearing receptacle (17.7) of the inherently elastic link unit (17), especially the radial distance (r1) of a/the center of the bearing receptacle (17.7) from the grinding chamber receptacle, is less than the diameter of the grinding chamber receptacle (D17.1) of the inherently elastic link unit (17), especially less than half the diameter of the grinding chamber receptacle (D17.1).
  10. The vibratory disk mill device (10) as claimed in any of the preceding claims, characterized in that the inherently elastic link unit (17) takes the form of a flat disk, especially having uniform thickness, especially having uniform thickness both of inherently elastic sections/arms and of a/the grinding chamber receptacle of the inherently elastic link unit (17).
  11. The vibratory disk mill device (10) as claimed in any of the preceding claims, characterized in that the inherently elastic link unit (17) is set up to couple the grinding chamber (13.1) to the eccentric shafts (15) in an inherently elastic manner with movement tolerances of less than 1 mm, preferably less than 0.5 or 0.3 or 0.2 mm, especially with these movement tolerances each in radial direction (r1).
  12. The vibratory disk mill device (10) as claimed in any of the preceding claims, characterized in that the balancing mass unit (16) is coupled to the eccentric shaft drive (14) in such a way that a phase offset ω of greater than 180°, especially greater than 185°, can be established between a/the eccentric maximum of the balancing mass unit (16) and a/the eccentric maximum of the grinding chamber (13.1).
  13. The vibratory disk mill device (10) as claimed in claim 12, characterized in that the phase offset ω is adjustable in such a way that the eccentric maximum of the balancing mass unit (16) lags behind the eccentric maximum of the grinding chamber (13.1); and/or wherein the balancing mass unit (16) can be actuated as a function of the actuation of the eccentric shaft drive (14) in such a way that a phase offset ω in the range from 185° to 200° can be established; and/or wherein the actuation is effected in such a way that the established phase offset ω of the balancing mass unit (16) balances different relative positions of the at least one grindstone relative to the eccentric maximum in part-load and full-load operation, especially for the purpose of balancing changes in the state of operation between idling and full load; and/or wherein the balancing mass unit (16) is adjustable in terms of the phase offset ω, especially in that at least one eccentric disk (15.1) is provided on at least one eccentric shaft (15), especially an eccentric disk that can be positioned in a relative rotation position to the eccentric shaft (15); and/or wherein the eccentric maximum of the grinding chamber (13.1) is at least 2% of the internal diameter of the grinding chamber (13.1), especially in the range from 4% to 8%; and/or wherein the eccentric maximum of the balancing mass unit (16) is greater than the eccentric maximum of the grinding chamber (13.1), especially at least by a factor of 1.2 to 3.
  14. An inherently elastic link unit (17) set up for inherently elastic coupling of a grinding chamber (13.1) to at least one eccentric shaft (15) in a vibratory disk mill device (10) as claimed in any of the preceding claims, characterized in that the inherently elastic link unit (17) has been produced by recessing a bearing receptacle (17.7) for the eccentric shaft (15) and by recessing a grinding chamber receptacle, with at least one inherently elastic section (17.3) of reduced crosssectional area formed in each case between the receptacles, especially in a one-piece solid plate that forms the one-piece integrated inherently elastic link unit (17).
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