DE3307323A1

DE3307323A1 - Feinzerkleinerungsvorrichtung fuer laboratoriumszwecke

Info

Publication number: DE3307323A1
Application number: DE19833307323
Authority: DE
Inventors: Dirk 5650 Solingen Wald Sijsling
Original assignee: F Kurt Retsch GmbH and Co KG
Current assignee: F Kurt Retsch GmbH and Co KG
Priority date: 1983-03-02
Filing date: 1983-03-02
Publication date: 1984-09-06
Also published as: WO1984003453A1; EP0135568A1; EP0135568B1; DE3490095D2; SU1433395A3; DE3464335D1; JPS60501146A; AU567446B2; AU2578484A; US4688727A

Description

Beschreibung

Feinzerkleinerungsvorrichtung für Laboratoriumszwecke

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feinzerkleinerung von Material-, insbesondere Mineralproben für Laboratoriumszwecke, mit einem feststehenden und einem umlaufenden Zerkleinerungsorgan, die mit' jeweils einer Oberfläche mit geringem Abstand einander gegenüberliegend und das Mahlgut vorübergehend zwischen sich aufnehmend angeordnet sind.

Bekannte Feinzerkleinerungsvorrichtungen mit diesen Merkmalen sind die sogenannten Mahlgänge, bei denen das Gut zwischen zwei scheibenförmigen Zerkleinerungs Organen vermählen wird. Hierbei sind die Scheiben entweder liegend oder stehend angeordnet, so daß die-Drehachse der umlaufenden Scheibe entweder senkrecht oder waagerecht verläuft. Zu den ältesten Ausführungen der Mahlgänge gehören die Getreidemühlen mit Mahlsteinen.

Die Mahlgänge nach dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik sind in der Regel für Produktionszwecke

ausgelegt und von entsprechender Größe. Infolge des kreisscheibenförmigen Raumes, in dem das Mahlgut zerkleinert wird, bereiten die Aufgabe des Rohrgutes und der Austrag'des Feingutes als solche zwar keine besonderen Schwierigkeiten, aber eine differenzierte Regelung der Verweildauer des Gutes in der Zerkleinerungszone und damit die Möglichkeit zur Erzielung eines weiten Bereiches des Zerkleinerungsgrades sind entweder gar nicht oder nur ungenau erreichbar. Gerade diese Forderungen werden aber an Feinzerkleinerungsvorrichtungen für Laboratoriumszwecke gestellt, bei denen es darauf ankommt, viele verschiedene Proben jeweils in Reihen unter verschiedenen Voraussetzungen aufschließen bzw. untersuchen zu können,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Feinzerkleinerung von Material-, insbesondere Mineralproben für Laboratoriumszwecke zu schaffen, welche sich in prinzipieller Hinsicht der eingangs genannten Gattungsmerkmale bedient und zugleich für vergleichsweise weiche, harte und auch härteste Materialien eingesetzt werden kann. Dabei noil lie Vorrichtung kontinuierlich arbeiten können -::vt .:.·.: Zerkleinerung bezüglich der Korngröße, im ^Ai'^{i:ra! :<jhr} weitgehend regeln lassen können. Zur

i% λ *; :-..--;v.tci:ur.q gehört auch die Forderung nach -.-■»* <·: -'!-..'.Vini: -weeks Anpassung an die Platz-

Moratorien sowie nach staubge-

·-·■*-:nq dieser Aufgabe ergibt ^:' "--!-after Ausgestaltungen

vorangestellt

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Mit der Erfindung wird dem Laboratoriumsbetrieb in vorteilhafter Weise eine Mühle zur Verfügung gestellt, in der nicht nur Kohle und Koks als Beispiele für vergleichsweise weiche Materialien, sondern auch beispielsweise Kalkstein, Zement und sehr harte Erze pulverisiert werden können, wobei die Korngröße der Aufgabe vorzugsweise bis zu etwa 8. mm betragen kann, während sich im Austrag eine Korngröße bis zu etwa 10 Mikron erzielen läßt. Dabei braucht die Korngrößendifferenz keineswegs immer den vorgenannten Bereich zu umfassen, vielmehr lassen sich auch kleinere Spannen einstellen. Dabei erfaßt die Vorrichtung einen Härtebereich von 3-10 Graden auf der Härteskala nach Mohs.

Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der in· dem feststehenden Zylindermantel umlaufende Walzenkörper während des Betriebes innerhalb des Mantels taumelnde oder tänzelnde Bewegungen vollführt, wobei allerdings nicht die Walze selbst zu diesen Bewegungen veranlaßt wird, sondern eine entsprechende Wirkung dadurch hervorgerufen wird, daß sich der Zylindermantel um geringe Beträge gegenüber der Walze bewegen kann, und zwar vorzugsweise unter dem Einfluß nachgiebiger Bauteile, beispielsweise mechanischer Druckfedern oder hydraulischer Druckwerke. Die auf diese Weise bewirkten Bewegungsvorgänge in der Vorrichtung tragen zur Förderung des Gutstromes von der Aufgabe zum Austrag bei und verhindern auch ein Festhaften im Zerkleinerungs· bereich. Es kann sowohl trockenes als auch nasses Mahlgut verarbeitet werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben

■m wird.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Zerkleinerungsvorrichtung, teilweise axial längsgeschnitten,

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II - II in · Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie III - III . in Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Zerkleinerungsvorrichtung in hochgeschwenkter Stellung.

Auf einem tischartigen Untergestell 10 ist schwenkbar um eine Achse 11 eine Tragplatte 12 gelagert, die einerseits der Achse 11 eine Feinzerkleinerungs- oder ■ Mahlvorrichtung 13 und andererseits der Achse 11 einen elektrischen Antriebsmotor 14 trägt. Die Tragplatte 12 mit Mahlvorrichtung 13 und Motor 14 kann mittels Hand-. griffen 15 um die Achse 11 gekippt werden (vgl. Fig. 4), und zwar beträgt der Kipp- oder Schwenkwinkel 90 Grad, wobei alle Zwischenstellungen stufenlos einstellbar sind. Zur genauen Festlegung des Neigungswinkels dient eine Skala 16 mit einem Rändelrad 17, welches auf eine geeignete Klemmvorrichtung (nicht dargestellt) wirkt, die die Tragplatte 12 in der gewünschten Lage fixiert.-

Die Mahlvorrichtung 13 besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse 18 aus Stahl- oder Leichtmetallguß, welches außen mit zahlreichen längslaufenden Kühlrippen 19 versehen ist. Die Stirnseiten des Gehäuses 18 sind durch Verschlußstücke 20, 21 abgeschlossen, welche verschieden gestaltet sind und die Aufgabe bzw. den Austrag des '

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Gutes in noch zu beschreibender Weise gestatten. Im Innern des Gehäuses ist ein feststehendes Zerkleinerungsorgan in Form eines zylindrischen Mantels 22 angeordnet, der sich gegenüber dem Gehäuse 18 nicht bewegen kann und beispielsweise aus Stahl oder Keramik hergestellt ist. Die innere Oberfläche des Mantels 22 ist absolut zylindrisch und glatt, vorzugsweise hochfein geschliffen bzw. poliert.

Das Gehäuse 18 ruht auf Lagerböcken 23, die jeweils im wesentlichen durch eine Schraubendruckfeder gebildet werden, wodurch das Gehäuse sowohl in Grenzen beweglich ist als auch relativ eine Tendenz zur Kraftausübung nach oben hat.

Im Innern des Gehäuses 18 mit Zylindermantel 22 ist auf einer axial verlaufenden Welle 25 ein Walzenkörper 26 angeordnet, dessen Außendurchmesser so viel kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylindermantels 22, das zwischen diesen beiden ; Teilen ein zylindrischer Ringspalt von etwa ^:

0,2 - 0,4 mm Spaltweite entsteht. Die Mantelfläche des Walzenkörpers 26 ist ebenfalls hoch fein geglättet bzw. poliert und mit Ausnahme zweier Abflachungen oder Abfasungen 27 absolut zylindrisch. Die Abfasungen 27 ergeben sich lagemäßig aus Figur 2; sie sind benachbart angeordnet und stoßen dachförmig aneinander, wobei sich eine schmale Firstfläche 28 ergibt, die in Fortsetzung der äußeren Oberfläche des Walzenkörpers verläuft. Durch die Abfasungen 27 entstehen im Innern der Vorrichtung zwei benachbarte Längsräume 29, deren Querschnitt im wesentlichen kreissegmentförmig ist. Der Walzenkörper 26 besteht insbesondere aus Stahl und hat nach Möglichkeit die gleiche Härte wie der Zylindermantel. 22. Die Härte beider Zerkleinerungsorgane 22,

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soll größer sein als die Härte des zu zerkleinernden Gutes.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich an der rechten Stirnseite des Walzenkörpers 26 ein Kegelkörper 3Ö als Vorzerkleinerungsorgan. Die Mantelfläche des Kegelkörpers 30 geht absatzlos in die Mantelfläche des Walzenkörpers über, ist jedoch mit dreieckigen Nuten 31 versehen, die in axialer Richtung verlaufen und von einem größten Querschnitt am schmalen Ende des Kegelkörpers 30 zu einem kleinsten Querschnitt am breiten Ende dieses Körpers auslaufen. Im Bereich des Kegelkörpers • 30 kann auch die innere Oberfläche des Zylindermantels 22 mit entsprechend parallelen Nuten 32 versehen sein, wie es sich aus Figur 3 ergibt.

Der kombinierte Walzen-Kegelkörper 26, 30 lagert mit seiner Welle 25 in leichtgängigen"Rollenlagern 33, und die Welle 25 steht über eine Kupplung 34 mit der Motorwelle des Elektromotors 14 in fester Antriebsverbindung. Der Motor vermittelt auf diese Weise dem umlaufenden Zerkleinerungsorgan 26, 30 beispielsweise eine Drehzahl von 3.000/min. Ein Kühlgebläse 35, welches ebenfalls auf der Tragplatte 12 angeordnet ist, kann von der gleichen Welle 25 durch den Motor 14 angetrieben werden. Das Kühlgebläse erzeugt einen Luftstrom über das Gehäuse 18 und dessen Kühlrippen 19.

Für die Aufgabe und den Austrag des Mahlgutes sind, wie erwähnt, die Verschlußstücke 20, .21 entsprechend gestaltet, und zwar ist das an der Aufgabeseite an- ■ geordnete Verschlußstück 20 mit einem trichter 36 versehen, der in die obere Hälfte des Mantels 22 im Bereich des schmalen Endes des Kegelkörpers 30 einmündet.

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Das Verschlußstück 21 an der Austragseite des Gehäuses 18 hat innen eine Abschrägung 37, die in eine untere öffnung 38 mündet, durch die das zerkleinerte Gut die Mühle verläßt. Während des Betriebes ergibt sich ein ständiger Materialfluß vom Trichter 36 zur öffnung 38, d. h. es erfolgt ein kontinuierlicher Zerkleinerungsvorgang, so lange neues Gut in den Trichter 36 eingefördertwird.

Im Betrieb gelangt das Rohgut von der Mündung des Trichters 36 zunächst in den Bereich des Kegelkörpers 30, wo eine Vorzerkleinerung stattfindet. Die dabei erzielte Korngröße muß dem Ringspalt zwischen Mantel 22 und Walzenkörper 26 entsprechen. In diesem Ringspalt findet dann beim weiteren Durchgang in Richtung Verschlußstück 21 eine fortschreitende Zerkleinerung statt, wobei das Gut selbst - wenn auch nicht ausschließlich - als Mahlwerkzeug wirkt. Die von den Abfasungeri 27 gebildeten Längsräume 29 dienen im wesentlichen zum Transport in radialer Richtung und zur Verhinderung von Verstopfungen durch Verklumpung. Dabei nehmen die Längskanten der Räume 29 in gewissem Ausmaß werkzeugartig an der Zerkleinerung teil.

Die Förderung des Mahlgutes in axialer Richtung der Maschine geschieht nur in geringem Umfang unter dem Einfluß des ständig zugeführten Rohgutes über den Trichter 36, vielmehr wird die Förderung vornehmlich durch das Gefälle hervorgerufen, welches dem Gehäuse 18 durch Kippung um die Achse 11 mitgeteilt werden kann. Je steiler die Schräglage der Mühle ist, umso schneller durchschreitet das Gut die verschiedenen Zerkleinerungszonen, so daß die Verweildauer des Gutes zwischen den Zerkleinerungsorganen unmittelbar eine

. Funktion des Neigungswinkels ist. Damit ist auch der Zerkleinerungsgrad in der Regel von dem eingestellten Gefalle abhängig, wobei allerdings auch die Härte des Materials eine Rolle spielt. Ein weiterer Gesichtspunkt ergibt sich durch den Feuchtigkeitsgehalt des Rohgutes; je nasser das Rohgut aufgegeben wird/ umso feiner zerkleinert ist in der Regel der Austrag. Gerade bei nassem Gut ist die schabende Wirkung der Längskanten der Abfasungen 27 bedeutsam, d. h. die Kanten wirken als Abstreifer.

Bei der Zerkleinerung spielt die Lagerung des Gehäuses 18 auf den Schraubendruckfedern 24 eine wesentliche Rolle, weil der Mantel 22 hierdurch nach oben und mit der unteren Hälfte seiner inneren Oberfläche gegen die untere Hälfte der äußeren Oberfläche des Walzenkörpers 26 gedrückt wird. Da das Gehäuse 18 im Betrieb tänzelnde Bewegungen ausführt, entstehen zwischen den Zerkleinerungsorganen Bewegungserscheinungen, die die Zerkleinerung fördernd beeinflüssen. Damit die Vibrationen des Gehäuses 18 vor allem bei nicht auszuschließenden Resonanzschwingungen in Grenzen gehalten werden, sind Haltebleche 39 vorgesehen, die das Gehäuse 18 mit geringem Spiel einfassen .

Wenn das jeweilige Zerkleinerungsprogramm beendet ist und auf ein neues Programm mit anderem Rohmaterial und möglicherweise anderen Zerkleinerungsbedingungen übergegangen werden soll, muß die Maschine gereinigt werden, Da der Austrag an zerkleinertem Gut für Laboratoriumszwecke verwendet wird, kommt es darauf an, daß keine Roste von vorhergehenden Programmen in dem jeweils aktuellen .Mahlgut enthalten sind, d. h. die Reinigung der Maschine muß sehr sorgfältig vorgenommen werden

können. Damit dadurch kein größerer Zeitaufwand entsteht, ist es von Bedeutung, daß die Reinigung leicht durchgeführt werden kann. Dies ist bei der Vorrichtung gemäß Figur 1 dadurch gewährleistet, daß in die Antriebswelleneinheit 25, 33, 34 ein

Kupplungsglied 40 eingeschaltet ist, welches im wesentlichen aus einer auf der Welle 25 sitzenden ■ Kupplungsmuffe besteht, die gegen Federdruck auf der Welle 25 soweit zurückgeschoben werden kann, daß sie das anschließende Wellenende 41 freigibt. Nun ist es möglich, das Gehäuse 18 zu erfassen, anzuheben und schräg nach oben aus dem aufgabenseitigen Lager 33 herauszuziehen. Die Verschlußstücke 20, 21, welche auf herkömmliche Weise in den Rohrenden des Gehäuses 18 befestigt sind,· können leicht abgenommen werden, wodurch einer Entnahme des Walzenkörpers 26 nichts mehr im Wege steht. Damit lassen sich die Zerkleinerungsorgane 22, 26, 30 leicht und vollständig reinigen. Der anschließende Zusammenbau der Maschine geht entsprechend einfach und schnell vonstatten. Auch während eines Mahlvorganges bereitet es keine besondere Mühe, den Walzenkörper 26 auf die geschilderte Weise auszubauen, falls zum Beispiel eine Störung aufgrund eines Fremdkörpers eingetreten sein sollte. Alle diese Umstände lassen die Möglichkeit nicht ausgeschlossen erscheinen, die beschriebene Zerkleinerungsvorrichtung bei entsprechender Dimensionierung auch im Rahmen eines laufenden Produktionsbetriebes einzusetzen.

Die in der Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zeichnung und der Zusammenfassung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

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Patentanmeldung Retsch GmbH vom 1. März 1933

- Leerseite —

Claims

Patentanwalt "Düsseldorf"," den"· 1 :* März 1983

Dipl.-Ing. Klaus Kühnemann KK/sch 5

Sonderburgstraße 36
Düsseldorf 11.
Telefon (02 11) 57 55 55
Postscheckkonto: Köln 794 14-501

F. Kurt Retsch GmbH & Co KG Rheinische Straße 36
5657 Haan 1

Patentansprüche

ν 1.J Vorrichtung zur Feinzerkleinerung von insbesondere Materialproben für Laboratoriumszwecke, mit einem feststehenden und einem umlaufenden Zerkleinerungsorgan, die mit jeweils einer Oberfläche mit geringem Abstand einander gegenüberliegend und das Mahlgut vorübergehend zwischen sich aufnehmend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungsorgane einerseits als feststehender Zylindermantel (22) und andererseits als darin achsengleich umlaufen· der Walzenkörper (26) ausgebildet sind, zwischen denen ein schmaler Ringspalt, vorzugsweise in der Größenordnung eines halben Millimeters, freibleibt, und daß das zu zerkleinernde Gut an der einen Stirnseite des Walzenkörpers (26) aufgegeben und das zerkleinerte Gut im wesentlichen an der anderen Stirnseite des Walzenkörpers (26) ausgetragen wird, wozu entsprechende Einrichtungen (20, 36; 21, 37, 38) vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-'··- . . zeichnet, daß die gemeinsame Längsmittenachse der beiden Zerkleinerungsorgane (22, 26) grundsätzlich liegend angeordnet und durch geeignete Mittel' (11, 12, 15) über zahlreiche Schräglagen · ■ bis zur im wesentlichen aufrechtstehenden Stellung verschwenkbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Stirnseite des Walzenkörpers (26) ein in dessen Oberfläche überleitender Kegelkörper (30) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelkörper (30) mit in Förderrichtung des zu zerkleinernden Gutes verlaufenden Einsenkungen, insbesondere Nuten (31) versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenkörper (26) in an sich bekannter Weise zwei dachförmig aneinandergrenzende Abflachungen oder Abfasungen (27) aufweist, die sich über die ganze Walzenlänge erstrecken.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Abflachungen (27) des Walzenkörpers (26) gebildete First (28) durch einen schmalen Streifen des Walzenmantels gebildet ist.
7. Vorrichtung.nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Zylindermantel als geschlossenes Gehäuse (18) mit beiderseitigen Stirnwänden (20, 21) ausgebildet ist, i-. dem der Walzenkörper (26) rotationsbeweglich auf einer Welle (25)

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gelagert ist, welche beiderseits durch die Stirnwände hindurchgeführt ist und wenigstens an einer Seite mit dem Abtrieb (34) eines Drehantriebes, insbesondere eines Elektromotors (14), gekuppelt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (18, 22) an in Bezug auf seine Längsachse diagonal entgegengesetzten Enden mit je einer Aufgabe- und Austragöffnung (36, 38) für das Zerkleinerungsgut versehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (18) eine Auskleidung (22) aus verschleißfestem oder in Bezug auf das Zerkleinerungsgut chemisch oder physikalisch neutralem Werkstoff hat, welche mit ihrer inneren Oberfläche das feststehende Zerkleinerungsorgan bildet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (18) außen mit Mitteln zur Oberflächenvergrößerung, insbesondere mit Längsrippen (19), zur Wärmeabfuhr versehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlwinderzeuger (35) in der Nachbarschaft des mit vergrößerter Oberfläche versehenen Gehäuses

••(18, 19) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (25) des Walzenkörpers (26) mit Lüfterflügeln ausgerüstet ist, welche eine Steigung aufweisen, die Kühlluft über die Rippen (19) des Gehäuses (18) leitet.
1.3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18) mit seinen Einbauteiien und dem Antrieb (14) auf einem Chassis (12) montiert ist, welches mittels eines Gelenkes (11) um ungefähr neunzig Grad zwischen einer .liegenden und stehenden Stellung schwenkbeweglich und in jeder Stellung, auch in Zwischenstellungen, fixierbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk (11) für die schwenkbare Lagerung mit einer Skala (16) und mit Mitteln(17) zur Fixierung nach auf der Skala angegebenen Werten für die Verweildauer des Zerkleinerungsgutes in der Vorrichtung ausgerüstet ist.

Beschreibun'