WO2008135599A2 - Vorrichtung zum mahlen und zerkleinern von mahlgut mit einem mahlkörper und beweglichen mahlelementen sowie verfahren zum mahlen und zerkleinern - Google Patents

Vorrichtung zum mahlen und zerkleinern von mahlgut mit einem mahlkörper und beweglichen mahlelementen sowie verfahren zum mahlen und zerkleinern Download PDF

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WO2008135599A2
WO2008135599A2 PCT/EP2008/055664 EP2008055664W WO2008135599A2 WO 2008135599 A2 WO2008135599 A2 WO 2008135599A2 EP 2008055664 W EP2008055664 W EP 2008055664W WO 2008135599 A2 WO2008135599 A2 WO 2008135599A2
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grinding
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ground
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Iourii Gribov
Pavel Kazimirskiy
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Iourii Gribov
Pavel Kazimirskiy
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/08—Mills with balls or rollers centrifugally forced against the inner surface of a ring, the balls or rollers of which are driven by a centrally arranged member

Definitions

  • the invention relates to a device for grinding and comminuting material to be ground and to a method for grinding and comminuting material to be ground, in which the material to be ground is realized by applying at least one rotating grinding element to the material to be ground.
  • Roll milling machines with cylindrical grinding elements use the weight of the grinding cylinder for the grinding process.
  • a large grinding cylinder is rolled over a horizontal immovable support plate on which the ground material is distributed.
  • Advantage of this method is that the grinding cylinder rolls almost exclusively. A sliding of the grinding cylinder is barely observed.
  • the grinding pressure is dependent on the gravitational field of the earth and can only be changed by a variation of the weight or the circumference of the cylinder.
  • the required horizontal change of the rolling direction again leads to the occurrence of undesired sliding and thus to energy losses.
  • Centrifugal mills take advantage of the centrifugal effect.
  • the ground material is thrown by means of a circular movement on the side walls, where it is mechanically crushed.
  • the crushing is due to impact or shear forces.
  • the side walls may be additionally equipped, for example with small teeth.
  • this milling process leads to a very irregular ground product.
  • the invention is therefore based on the object to overcome the described deficiencies of the various grinding processes and to provide an improved apparatus for grinding and crushing of regrind and a much more productive and profitable process for grinding and crushing regrind.
  • the invention thus relates to a device for grinding and comminuting material to be ground, wherein the device comprises a grinding body with an axisymmetric cavity, in which on the axis of symmetry, a rotatable drive shaft is arranged, which is connected to at least one holder with at least one axisymmetric grinding element, the is arranged in the axisymmetric cavity and whose axis of symmetry is aligned parallel to the axis of symmetry of the grinding body, wherein the at least one refining element is freely rotatably and flexibly mounted in the holders about its own axis of symmetry.
  • the axially symmetrical grinding body according to the invention is preferably a non-rotatable cylinder, on whose axis of symmetry a rotatable drive shaft is arranged.
  • This drive shaft drives the at least one axially symmetric grinding element, which is fastened with at least one holder on the drive shaft.
  • the drive shaft itself is operated by a suitable, known in the art engine.
  • the symmetry axis of the grinding elements runs parallel or substantially parallel to the drive shaft and thus parallel to the axis of symmetry of the grinding body.
  • the flexible storage can lead to deviations from the parallelism during operation, depending on the material to be ground.
  • the grinding elements may be solid or designed as a hollow body.
  • the grinding elements are flexibly mounted in the holders and in addition freely rotatable about their own axis of symmetry.
  • the flexible mounting comprises at least one perpendicular to the axis of symmetry taking place radially translationally flexible storage.
  • the grinding elements are separated from each other, autonomous and with always constant tangential distance to each other. As a result, it is prevented according to the invention that the grinding elements cause energy losses through collision and friction with one another.
  • the support plate required in gravitational mills according to the invention is designed in the form of a cylindrical immovable grinding body.
  • the grinding elements are accelerated via the drive shaft in the grinding body and rolled over the inner surface of the grinding body.
  • the centrifugal grinding pressure of gravity is independent and can be varied by changing the speed of the central drive shaft. Grinding elements and grinding media come into contact only in a very narrow area. This range is adjustable over the diameter of grinding media and grinding element.
  • the so concentrated grinding pressure is transmitted along this contact surface almost perpendicular to the surface of the grinding body.
  • a design-related horizontal change of the rolling direction of the grinding elements is not required according to the invention.
  • the flexible mounting of the grinding element in the brackets is designed such that both a change of the radial distance and the angle in the plane, which is predetermined by the axis of symmetry of the grinding body in the radial direction, between the axis of symmetry of the grinding body and the axis of symmetry of the grinding element possible is.
  • the angles of the grinding elements to the grinding element are not fixed due to the holders according to the invention and remain flexible even during the grinding process.
  • At least two brackets are provided, which are preferably designed as turntables and / or rods. In both embodiments, both a variation of the distance and the angle is possible.
  • the holders have slots aligned in the radial direction, in which the grinding elements are mounted radially-flexibly. In this case, the radially aligned slots are preferably such designed that a radial displacement is possible.
  • the brackets are radially telescopic or otherwise variable in length.
  • the holders have bearings and / or radially movable bushings for supporting the grinding elements.
  • all embodiments can be combined with each other.
  • the device according to the invention has at least two grinding elements.
  • the total mass center of the grinding elements is located on the axis of symmetry of the grinding body. This allows the most symmetrical running of the grinding elements and keeps the vibration and load of the drive shaft minimal.
  • the total mass center of gravity is displaced radially to the axis of symmetry of the grinding body. This makes it possible to additionally integrate the resulting from the unbalance additional energy in the grinding process and is preferably used when particularly hard ground material to be crushed.
  • the grinding elements are cylindrical, both VoII- and hollow body are used.
  • the use of hollow bodies is preferred in order to reduce the mass to be accelerated and to make the grinding process as cost-effective as possible. If the total mass of the grinding elements per se is too low, the grinding elements can have additional weights in the region of the holders. Compared to heavy grinding elements in gravitational mills, the grinding elements can thus be reduced in weight and scope according to the invention, so that overall smaller but much more productive grinding machines are obtained.
  • the grinding elements can be mounted on a rod which is guided by the grinding element, which is radially flexible, but not rotatably connected to the brackets.
  • an intermediate tube is arranged on the rod, wherein the grinding element has an inner diameter which is larger than the outer diameter of the intermediate tube, and the grinding element is attached to the intermediate tube.
  • the cylinders can rotate against each other and achieve a high radial mobility.
  • the intermediate tube for receiving bearings has bearing housings which essentially have the diameter of the grinding element. Therefore roll the intermediate tube and the grinding element with virtually the same speed, so that the sliding friction between the intermediate tube and grinding element is minimized due to the tangential driving pressure.
  • the brackets may be connected to the grinding elements via fixed or flexible tension members, preferably tie rods, Glastrossen or tension springs, wherein the tension elements are rotatably fixed to the bracket.
  • the millbase does not have to be accelerated in grinding containers, which enables a reduction in the weight of the grinding elements and thus leads to a further reduction of the energy requirement.
  • a high grinding performance since both centrifugal forces without sliding friction and rollers, here grinding elements, act on the material to be ground with the dynamic, concentrated and regular pressure.
  • This centrifugal contact pressure of the rolls is generated by the stable rotation along the inner surface of the grinding media. This achieves regular, good dispersion, in particular in the case of the cylindrical grinding body.
  • the grinding body is closed at both ends by closing elements, through which the drive shaft is guided by means of bearings and which can have closable openings for introducing or discharging the ground material.
  • the end elements can be designed to be rotatable and simultaneously used as turntables.
  • the turntables are arranged outside of the closed grinding body.
  • the grinding body itself can be designed to be rotatable.
  • the grinding body preferably has at least one respective opening for filling with ground material and for removing ground product, wherein the openings are arranged at the opposite ends of the grinding body.
  • Openings arranged both at the opposite ends of the axis of symmetry and on the opposite sides of the grinding body. This diagonal arrangement of the filling and removal opening makes it possible to operate the device according to the invention for grinding and crushing of ground material continuously.
  • Opening is designed such that it obliquely on the wall of the
  • Notched groove to pre-reduce the still coarse material to be ground in this area by the grinding elements.
  • the axis of symmetry of the grinding body is obliquely aligned in this embodiment, as will be explained below.
  • the grinding process need not be interrupted for filling or removal, as in many conventional grinding machines.
  • Due to the diagonal arrangement of the filling and removal opening is further ensured that filled grist is only ground and can not immediately collect in the discharge opening.
  • the axis of symmetry of the grinding element is usually oriented horizontally, but, as already stated, the symmetry axis can also have an adjustable inclination.
  • the axis of symmetry is inclined so that the ground product during the milling process in the direction of Removal opening moves.
  • the inclined axis of symmetry embodiment is preferred, as the tendency accelerates continuous removal of the material to be ground and prevents the accumulation of regrind and thereby obstructing the milling process.
  • the grinding body has axially symmetrical depressions and the grinding elements have axially symmetrical elevations corresponding to the depressions.
  • the grinding elements along their axis of symmetry may have different properties in terms of length, mass, axial sectional profile, cross section, shape, speed, which are variable in the frame known in the art and are tuned to the material to be ground, the grinding element and the desired application.
  • the grinding body according to the invention is designed to correspond to the grinding elements and their properties.
  • grinding bodies and / or grinding elements may be partially or completely perforated and / or equipped with knife-like ribs, wherein the cutting tips have a controllable protective distance to the grinding body.
  • This embodiment can be used, for example, for shredding plastic waste. This leads to an improved granulation.
  • the grinding and crushing device according to the invention may be equipped with a radial limiter, such as rings or adjustable stops. This adjusting device makes it possible to adjust the radial distance between the grinding body and the grinding elements even in the rotating state. The limiter thus fixes the minimum distance between the grinding body and the grinding elements and at the same time determines the minimum extent of the grinding products individually. At the same time mutual wear on grinding media and grinding elements is excluded.
  • a further embodiment of the invention are coaxial with the drive shaft, a screw, a fan or parallel or slightly angled blades arranged.
  • the additional components simultaneously serve for centrifugal acceleration and distribution of the material to be ground.
  • the blades can also be worked out as additional weights.
  • the grinding body or parts of the grinding body can be cooled.
  • the grinding body and the grinding elements are made of known hard materials, preferably alloyed tool steel, agate, alumina, zirconium oxide, fluoroplastics and / or caprolone.
  • the grinding body and the grinding elements can also be coated with hard materials, preferably tungsten carbide, boron carbide and / or synthetic diamonds.
  • Another object of the invention is to provide a method for grinding and crushing material to be prepared, in which the material to be ground is realized by the action of force at least one rotating grinding element on the material to be ground, and the grinding and crushing realizing, caused by the grinding element forces only by a on the grinding element acting stable driving torque and by the stable and concentrated on a small surface centrifugal force of the rotating grinding element, in spite of its radial flexibility, are effected.
  • the grinding element makes a rotational movement about an axis lying outside of the grinding element, the axis of symmetry of the grinding body, and is thus subject to a stable centrifugal force.
  • a force which is triggered by the torque acting in the drive shaft acts tangentially on the grinding stock at the circumference of the movement path of the grinding element.
  • the counterforce to this radially acting force is through the inner wall of the
  • Ground material In a further embodiment of the method according to the invention acts on the Malgut next to the tangential and the radial force an additional centrifugal force.
  • the millbase itself undergoes an acceleration due to the driving torque acting on the grinding element. Due to the inherent mass of the millbase results from this acceleration, a centrifugal force that causes at least partially the grinding and crushing process.
  • the size of the centrifugal Zermahldrucks in the process according to the invention depends on the Mahlelementmasse, the inner radius of the grinding body and the speed of the drive shaft.
  • the grinding of ground material in the process according to the invention is carried out by constant, dynamic, centrifugal grinding pressure by the rotating grinding elements, which act independently, with the same speed and always tangential distance to each other, on the inner surface of the grinding body in the contact region of the grinding element with the grinding body essentially without sliding friction.
  • the millbase present in the grinding element and the air in the grinding element are greatly accelerated and entrained by the grinding elements rolling in the grinding element, and the millbase is evenly distributed on the inner surface of the grinding element.
  • the air column in the machine is placed in a circle at the same time as the material to be ground. This leads to a uniform distribution of the ground material along the inner walls of the cylindrical grinding body.
  • the resulting thin Mahlpelle für is periodically rolled over by the virtually frictionless rolling rolling element and ground.
  • Air turbulence or turbulence serve both as a micromixer or homogenizers and as a lubricant between the particles of the millbase. According to the invention, particularly fine particles which possibly disturb the milling process are whirled up again by the air wave moving in front of the grinding elements and removed from the direct milling process.
  • the grinding media in the process according to the invention can be filled with a liquid and / or an additive, preferably boron carbide.
  • a liquid preferably boron carbide.
  • the material to be ground is treated during the grinding process with sound, preferably ultrasound, vibrations, electromagnetic waves, heat, cold by nippling and / or water cooling, vapors, gases as well as overpressure or underpressure.
  • the changes of the air or liquid pressure and / or the temperature is preferably pulse-like.
  • these pulse-like changes or the use of sound, preferably ultrasound, vibrations or electromagnetic waves can greatly accelerate various mechanochemical processes and perform thermodynamically forbidden reactions.
  • a mixture of metals passes into the alloy during the grinding process.
  • the apparatus according to the invention for grinding and comminuting regrind can be used simultaneously for the fine-grained separation of the mill product. Therefore, the method according to the invention also comprises that the millbase having the desired particle size is separated during the grinding process and sucked out of the grinding element.
  • a corresponding suction device is preferably guided by longitudinal channels in the central drive shaft.
  • at least two different grinding elements are used for comminution in the inventive method, wherein the different grinding elements are used simultaneously next to each other and / or successively along the grinding media axis for grinding.
  • the roll milling machine according to the invention can be used very variably, precisely and easily controllable.
  • a uniformly high grinding pressure can be achieved, which enables grinding to small particles with high uniformity of the particle size, as is necessary, for example, in nanotechnology.
  • the intensive grinding, simultaneous homogenization and very strong compression of the grinding stock particles can lead to a physico-chemical activation of the ground material.
  • the method for grinding and comminuting ground material during the grinding process initiates a physical-chemical, preferably mechanochemical activation and / or reaction.
  • even chemically not or only moderately reactive materials can be activated for chemical reactions, preferably for mechanical-mechanical synthesis.
  • Preferred fields of application of the roll milling machine according to the invention are powder metallurgy, nanotechnology, electronic and optical industry, medicine, chemical industry, food industry, pharmacy and cosmetics.
  • Further preferred fields of application are the production of various powders for grinding and homogenizing agents, production of various powder compounds, such as ferroceramics with increased heat resistance, high refractoriness, impact resistance or low brittleness.
  • a plurality of devices according to the invention for grinding and comminuting material to be ground can be combined with one another. At least two devices are connected to each other like a module. This allows different Execute grinding processes in a row. In this case, for example, continuously smaller particle sizes can be achieved. Furthermore, it is also possible after a first grinding process to connect a physical-chemical, preferably mechanochemical activation and / or reaction and thus to carry out a plurality of reaction steps of a process section in a single device according to the invention.
  • the motors, gearboxes and control devices used for driving the device according to the invention for grinding and comminuting regrind correspond to the devices known in the prior art and must be matched to the respective requirements.
  • Table 1 shows by way of example the sand particle sizes before and after the grinding process in the apparatus according to the invention for grinding and comminuting regrind in connection with the required energy requirement per 1 ton of millbase.
  • Table 1 Comparison of the sand particle sizes before and after the grinding process in the apparatus according to the invention for grinding and comminuting regrind in connection with the energy requirement
  • the device according to the invention for grinding and comminuting regrind as well as the grinding method according to the invention accordingly have a number of advantages over conventional grinding machines, in particular:
  • FIG. 2a in a sectional side view of an inventive
  • FIG. 3a in a sectional side view of an inventive
  • FIG. 4a in a sectional partial side view of an inventive
  • FIG. 5b shows in a view of the sectional plane AA the device according to FIG. 5a, FIG. 6a in a sectional plan view of a grinding element of a particularly preferred sixth embodiment of the device,
  • FIG. 6c in a sectional side view of a bushing of the refining element according to FIG. 6a, FIG.
  • FIG. 7a in a sectional side view of an inventive
  • Fig. 8a in a schematic side view of the filling
  • Fig. 8b in a schematic plan view of the filling
  • FIG. 9b in two sectional side views of a ninth embodiment of the device.
  • Fig. 9c in two sectional side views of a tenth embodiment of the device.
  • FIG. 1 a shows the device according to the invention in a section perpendicular to the central drive shaft 4 along the sectional plane B (FIG. 1 b).
  • Fig. 1 b shows the device according to the invention in section parallel to the drive shaft 4 along the cutting plane A (Fig. 1 a).
  • the central drive shaft 4 is arranged on the axis of symmetry.
  • the central drive shaft 4 drives at least two coaxial turntables 3, which are preferably arranged in the front and rear part of the grinding body 1.
  • the rotary disks 3 are each provided with four radial slots 7 equipped, in which grinding elements 2 are flexibly mounted.
  • the axes 5 of the grinding elements 2 are arranged by the flexible storage within defined limits radially displaceable to the central drive shaft 4, wherein deviations from the parallelism are possible.
  • On both sides of the grinding body 1 is closed with a respective end plate 8.
  • the entire grinding body 1 rests on a base 6, wherein vibration-damping elements can be used.
  • Figs. 2 to 9 reference is made to Fig. 1 a, b for explanation of the construction parts of the basic construction. Reference signs and definitions apply analogously. Section planes are used as in Fig. 1 a, b. Deviations are explained separately in the individual figures.
  • Fig. 2a, b show an alternative embodiment of the flexible mounting of the grinding elements 2.
  • the hubs 3 are prepared without slots 7.
  • the grinding elements 2 are present as a hollow body.
  • the diameter of the continuous axis 5 of the grinding elements 2 is smaller than the inner diameter of the grinding element 2, so that between the Mahlelementwand and the axis 5, a gap 9 is present.
  • the axis 5 is itself freely rotatable, since this is fixed by means of bearings 10 on the turntables 3.
  • Fig. 3a, b shows a further alternative embodiment of the flexible attachment of the grinding elements 2.
  • bearings 10 are mounted, which are connected via a tie rod 11 with fastening elements 12 on the turntables 3. Therefore, the turntables 3 are designed without slots 7.
  • Axle also rotatable.
  • FIG. 4a shows a further alternative embodiment of the flexible attachment of the grinding elements 2.
  • the turntable 3 serves a telescopic connection 13a / 13b for attachment of the grinding elements 2.
  • the telescopic connection 13a / 13b connects the central drive shaft 4 with the Mahlzylinderachsen 5 and is radially in their Length variable.
  • a symmetrical weight 14 can additionally be mounted on the telescopic connection 13a / 13b (Fig. 4b).
  • a symmetrical loading rod 15 is arranged between grinding element 2 and central drive shaft 4 (FIG. 4c).
  • FIG. 5a, b show a further embodiment of the invention
  • Fig. 6a, b, c show a preferred embodiment of the device according to the invention.
  • the design of the grinding elements 2 and their flexible storage takes place as shown in Fig. 2a, b.
  • the axis 5 is fixed with a bush 16 and is no longer freely rotatable.
  • the bushing 16 has laterally on opposite sides via a groove 16a, so that the bushing can be inserted into the radially arranged slot 7, in order to generate the self-rotation is an intermediate tube 17 with bearing housing 18 arranged on both sides and located therein bearings 10 between the grinding element. 2 and the axle 5 mounted.
  • the rotation of the grinding elements 2 takes place about the intermediate tube 17th
  • Fig. 7 shows a further variant of the device according to the invention.
  • the design of the grinding elements 2 and their flexible attachment takes place as in Fig. 2a, b.
  • the grinding elements 2 are not hollow bodies with uniform diameter, but have lateral, round axisymmetric protuberances.
  • the grinding element 2 can be subdivided along the protuberances into grinding element segments 19 (FIG. 7b, right).
  • the Mahlelementsegmente 19 are independently rotatable.
  • the grinding body 1 has a correspondingly formed inner surface with trough-like axially symmetric depressions.
  • Fig. 8a, b shows the arrangement of the filling opening 20 and the removal opening 21 of the device in the plan view (Fig. 8b) and along two cutting planes perpendicular to the drive shaft (Fig. 8a).
  • Cutting plane A is equal to the removal opening 21
  • cutting plane B is equal to the filling opening 20.
  • the filling opening 20 is positioned at one end on the upper side of the grinding body 1.
  • the material to be ground is thereby automatically applied to the grinding elements 2.
  • the removal opening 21 is arranged at the other end on the underside of the grinding body 1, where the ground product can be removed continuously.
  • FIG. 9a, b, c show embodiments of the grinding elements 2 which ensure a minimum distance 23 between a grinding body 1 and grinding element 2 in that cylindrical sections 24 with a larger diameter than the grinding element 2 are located at the ends of the grinding element.
  • 9a shows an embodiment with a smooth surface of the grinding element 1 and grinding element 2.
  • FIG. 9b shows a device in which the wall of the grinding element 1 is provided with sharp ribs 23 which cause a crushing process.
  • the grinding element 2 is smooth.
  • Fig. 9c an opposite variant is shown, that is, in this case, the grinding element is provided with the sharp ribs 23 and the grinding body 1 is smooth.

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Abstract

Um eine Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut sowie ein Verfahren zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut, bei der bzw. dem das Mahlgut durch Krafteinwirkung wenigstens eines rotierenden Mahlelementes (2) auf das Mahlgut realisiert wird, bereitzustellen, die bzw. das im Vergleich zum Stand der Technik deutlich produktiver und rentabler ist, wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung einen Mahlkörper (1) mit einem axialsymmetrischen Hohlraum umfasst, in dem auf der Symmetrieachse eine drehbare Antriebswelle (4) angeordnet ist, die mit mindestens einer Halterung mit mindestens einem axialsymmetrischen Mahlelement (2) verbunden ist, das in dem axialsymmetrischen Hohlraum angeordnet ist und dessen Symmetrieachse parallel zur Symmetrieachse des Mahlkörpers (1) ausgerichtet ist, wobei das mindestens eine Mahlelement (2) frei um die eigene Symmetrieachse drehbar und ausschließlich radial flexibel in den Halterungen gelagert ist und dass die das Mahlen und Zerkleinern realisierenden, vom Mahlelement (2) bewirkten Kräfte lediglich die durch ein auf das Mahlelement (2) wirkendes Antriebsdrehmoment und durch die regelmäßige, auf eine kleine Kontaktfläche konzentrierte Zentrifugalkraft des rotierenden Mahlelementes (2) bewirkt werden.

Description

Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut mit einem Mahlkörper und beweglichen Mahlelementen sowie Verfahren zum Mahlen und
Zerkleinern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut sowie ein Verfahren zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut, bei dem die das Mahlgut durch Krafteinwirkung wenigstens eines rotierenden Mahlelements auf das Mahlgut realisiert wird.
Obwohl Mahlmaschinen bereits lange verwendet werden und immer wieder verbessert wurden, weisen heutzutage eingesetzte Mahlmaschinen immer noch eine Reihe von bedeutenden Mängeln auf. Insbesondere sind dabei eine geringe Produktivität der Mahlmaschinen bei gleichzeitig großer Abnutzung in Form von Abrieb an den mahlenden Elementen zu nennen. Infolge dessen ist das Mahlprodukt häufig mit dem Abrieb verunreinigt. Zudem zeigen die gängigen Mahlmaschinen einen hohen Energieverlust, der vor allem auf Gleitreibung zurückzuführen ist, die beim Gleiten des Mahlkörpers auf dem Mahlprodukt oder auf zwischen den Mahlelementen verklemmten Mahlgut entsteht.
Walzenmahlmaschinen mit zylindrischen Mahlelementen nutzen die Gewichtskraft des Mahlzylinders für den Mahlprozess. Dabei wird ein großer Mahlzylinder über eine horizontale unbewegliche Stützplatte gerollt, auf der das Mahlgut verteilt ist. Vorteil dieses Verfahrens ist, dass der Mahlzylinder fast ausschließlich rollt. Ein Gleiten des Mahlzylinders wird kaum beobachtet.
Allerdings ist der Mahldruck vom Gravitationsfeld der Erde abhängig und kann nur durch eine Variation des Gewichtes oder des Umfangs des Zylinders verändert werden. Zudem führt die benötigte horizontale Änderung der Rollrichtung wiederum zum Auftreten des unerwünschten Gleitens und somit zu Energieverlusten. Zentrifugalmühlen machen sich den zentrifugalen Effekt zu Nutze. Dabei wird das Mahlgut mittels einer Kreisbewegung an die Seitenwände geschleudert, wo es mechanisch zerkleinert wird. Die Zerkleinerung erfolgt aufgrund von Prall- oder Scherkräften. Um diesen Effekt zu verstärken, können die Seitenwände zusätzlich, beispielsweise mit kleinen Zähnen, bestückt sein. Allerdings führt dieses Mahlverfahren zu einem sehr unregelmäßigen Mahlprodukt.
Bei Mahlmaschinen, die auf dem planetarischen Prinzip basieren, werden mehrere Mahlkörper, die zusätzlich zum Mahlgut auch frei bewegliche Mahlelemente wie beispielsweise Kugeln enthalten, auf einer runden Plattform angeordnet. Wenn sich die Plattform dreht, rotiert jeder Mahlkörper zusätzlich um seine eigene Achse, allerdings in entgegengesetzter Richtung. Dabei werden Zentrifugal- und Corioliskräfte wirksam, die zu einer erheblichen Beschleunigung der Mahlkörper führen. Die Beschleunigung der Mahlelemente von einer Becherwand zur anderen erzeugt eine starke Prallwirkung auf das Mahlgut und bewirkt zusätzliche Zerkleinerungseffekte durch Reibung. Allerdings ist auch dieses Verfahren energetisch sehr aufwändig, da es einerseits zu Energieverlusten durch Gleitreibung kommt und andererseits der gesamte zylindrische Mahlkörper angetrieben wird.
Reine Walzenmahlmaschinen verwenden drehende Druckmahlzylinder, wodurch ein gleichmäßiges Mahlprodukt erzeugt werden kann. Allerdings kommt es hierbei immer wieder zum Verklemmen des Mahlguts oder Mahlproduktes zwischen den Walzen. Die dadurch entstehende Klemmreibung führt ebenfalls zu Energieverlusten.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Mängel der verschiedenen Mahlverfahren zu überwinden und eine verbesserte Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut sowie ein deutlich produktiveres und rentableres Verfahren zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird dies in vorteilhafter Weise durch eine Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 31 erreicht.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Gegenstand der Erfindung ist also eine Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut, wobei die Vorrichtung einen Mahlkörper mit einem axialsymmetrischen Hohlraum umfasst, in dem auf der Symmetrieachse eine drehbare Antriebswelle angeordnet ist, die mit mindestens einer Halterung mit mindestens einem axialsymmetrischen Mahlelement verbunden ist, das in dem axialsymmetrischen Hohlraum angeordnet ist und dessen Symmetrieachse parallel zur Symmetrieachse des Mahlkörpers ausgerichtet ist, wobei das mindestens eine Mahlelement frei um die eigene Symmetrieachse drehbar und flexibel in den Halterungen gelagert ist. Bei dem erfindungsgemäßen axialsymmetrischen Mahlkörper handelt es sich vorzugsweise um einen nicht-drehbaren Zylinder, auf dessen Symmetrieachse eine drehbare Antriebswelle angeordnet ist. Diese Antriebswelle treibt das mindestens eine axialsymmetrische Mahlelement an, das mit mindestens einer Halterung an der Antriebswelle befestigt ist. Die Antriebswelle selbst wird von einem geeigneten, dem Fachmann bekannten Motor betrieben. Die Symmetrieachse der Mahlelemente verläuft dabei parallel bzw. im Wesentlichen parallel zur Antriebswelle und damit parallel zur Symmetrieachse des Mahlkörpers. Durch die flexible Lagerung kann es im Betrieb in Abhängigkeit vom Mahlgut zu Abweichungen von der Parallelität kommen. Die Mahlelemente können massiv oder als Hohlkörper ausgestaltet sein. Die Mahlelemente sind in den Halterungen flexibel gelagert und zusätzlich um ihre eigene Symmetrieachse frei drehbar. Dabei umfasst die flexible Lagerung zumindest eine senkrecht zu der Symmetrieachse stattfindende radial translatorisch flexible Lagerung. Die Mahlelemente sind voneinander getrennt, autonom und mit stets gleichbleibendem tangentialen Abstand zueinander. Dadurch wird erfindungsgemäß verhindert, dass durch die Mahlelemente Energieverluste durch Zusammenstoßen und Reibung miteinander verursachen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut vereinigt in ihrer Funktionsweise die im Stand der Technik beschriebenen
Mahlprinzipien und verbessert diese. Dabei werden die Vorteile jedes einzelnen
Systems erhalten und die Nachteile überwunden. Das besonders energiesparende Prinzip des praktisch gleitreibungsfreien Rollens der Mahlelemente auf Mahlgut in dem Mahlkörper wird erfindungsgemäß in einer zentrifugalen Walzenmahlmaschine in Kombination mit Elementen des planetarischen Systems verwirklicht. Dabei ist die bei Gravitationsmühlen erforderliche Stützplatte erfindungsgemäß in Form eines zylindrischen unbeweglichen Mahlkörpers ausgebildet. Die Mahlelemente werden über die Antriebswelle im Mahlkörper beschleunigt und über die innere Oberfläche des Mahlkörpers gerollt. Dadurch wird der zentrifugale Mahldruck von der Gravitation unabhängig und kann durch eine Veränderung der Drehzahl der zentralen Antriebswelle variiert werden. Mahlelemente und Mahlkörper kommen dabei nur in einem sehr schmalen Bereich in Kontakt. Dieser Bereich ist über die Durchmesser von Mahlkörper und Mahlelement einstellbar. Der so konzentrierte Mahldruck wird entlang dieser Kontaktfläche nahezu senkrecht auf die Oberfläche des Mahlkörpers übertragen. Eine bauartbedingte horizontale Änderung der Rollrichtung der Mahlelemente wird erfindungsgemäß nicht benötigt.
Die flexible Lagerung des Mahlelements in den Halterungen ist derart ausgestaltet, dass sowohl eine Änderung des radialen Abstandes als auch des Winkels in der Ebene, die durch die Symmetrieachse des Mahlkörpers in radialer Richtung vorgegeben ist, zwischen der Symmetrieachse des Mahlkörpers und der Symmetrieachse des Mahlelements möglich ist. Das bedeutet, dass auch der Abstand von den Mahlelementen zum Mahlkörper flexibel ist und sich während des Mahlvorgangs ständig verändern kann. Ebenfalls die Winkel der Mahlelemente zum Mahlkörper sind aufgrund der erfindungsgemäßen Halterungen nicht festgelegt und bleiben auch während des Mahlvorgangs flexibel.
Vorzugsweise sind mindestens zwei Halterungen vorgesehen, die vorzugsweise als Drehscheiben und/oder Stangen ausgestaltet sind. Dabei ist mit beiden Ausführungsformen sowohl eine Variation des Abstands als auch des Winkels möglich. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Halterungen in Radialrichtung ausgerichtete Schlitze auf, in denen die Mahlelemente radial-flexibel gelagert sind. Dabei sind die in Radialrichtung ausgerichteten Schlitze vorzugsweise derart gestaltet, dass eine radiale Verschiebung möglich ist. In einer weiteren Ausgestaltung sind die Halterungen radial teleskopisch oder in anderer Weise in der Länge veränderlich.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die Halterungen Lager und/oder radial bewegliche Buchsen zur Lagerung der Mahlelemente auf. Insbesondere können alle Ausführungsformen miteinander kombiniert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens zwei Mahlelemente auf. Dabei befindet sich der Gesamtmassenschwerpunkt der Mahlelemente auf der Symmetrieachse des Mahlkörpers. Dies ermöglicht einen möglichst symmetrischen Lauf der Mahlelemente und hält die Vibration und Belastung der Antriebswelle minimal. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Gesamtmassenschwerpunkt radial zur Symmetrieachse des Mahlkörpers verschoben. Dies ermöglicht es, die aus der Unwucht resultierende Zusatzenergie zusätzlich in den Mahlprozess zu integrieren und findet vorzugsweise Anwendung, wenn besonders hartes Mahlgut zerkleinert werden soll.
Vorzugsweise sind die Mahlelemente zylindrisch ausgestaltet, wobei sowohl VoII- als auch Hohlkörper verwendet werden. Erfindungsgemäß wird die Verwendung von Hohlkörpern bevorzugt, um die zu beschleunigende Masse zu reduzieren und den Mahlprozess möglichst kostengünstig zu gestalten. Ist die Gesamtmasse der Mahlelemente an sich zu gering, können die Mahlelemente Zusatzgewichte im Bereich der Halterungen aufweisen. Im Vergleich zu schweren Mahlelementen bei Gravitationsmühlen können somit erfindungsgemäß die Mahlelemente an Gewicht und Umfang reduziert werden, so dass insgesamt kleinere aber viel produktivere Mahlmaschinen erhalten werden.
Bei der Verwendung von zylindrische Hohlkörpern als Mahlelementen können erfindungsgemäß die Mahlelemente auf einer Stange, die durch das Mahlelement geführt ist, gelagert werden, die radial flexibel, jedoch nicht drehbar mit den Halterungen verbunden ist. Vorzugsweise ist auf der Stange ein Zwischenrohr angeordnet, wobei das Mahlelement einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser des Zwischenrohres, und das Mahlelement auf das Zwischenrohr aufgesteckt ist. Da Stange, Zwischenrohr und Mahlelement untereinander nicht verbunden sind und unterschiedliche Durchmesser aufweisen, können sich die Zylinder gegeneinander drehen und erreichen eine hohe radiale Beweglichkeit. In einer weiteren Ausführungsform besitzt das Zwischenrohr zur Aufnahme von Lagern Lagergehäuse, die im Wesentlichen den Durchmesser des Mahlelements aufweisen. Deswegen rollen das Zwischenrohr und das Mahlelement mit praktisch gleicher Drehzahl, so dass die Gleitreibung zwischen Zwischenrohr und Mahlelement aufgrund des tangentialen Treibdrucks minimiert wird.
Um die Flexibilität weiter zu erhöhen, können die Halterungen mit den Mahlelementen über feste oder flexible Zugelemente, vorzugsweise Zugstangen, Zugtrossen oder Zugfedern, verbunden sein, wobei die Zugelemente an der Halterung drehbar festgelegt sind.
Durch die radial flexible Aufhängung der Achsen der Mahlelemente wird ein Verklemmen der Mahlelemente vollständig verhindert. Größere Partikel im Mahlgut können einfach vom Mahlelement übersprungen werden. Dadurch wird sowohl ein Verklemmen verhindert, als auch zusätzlich gezielte dynamische Stoßenergie auf das großkörnige Mahlgut aufgebracht. Die Vermeidung von Gleit- und Klemmreibung erhöht durch eine Verringerung der Abnutzung die Zuverlässigkeit und Lebenserwartung der Maschine. Zudem kann der Energiebedarf im Vergleich zu planetarischen Mühlen oder Vibrationsmühlen deutlich reduziert werden.
Ferner muss das Mahlgut erfindungsgemäß nicht in Mahlbehältern mitbeschleunigt werden, was eine Gewichtsreduktion bei den Mahlelementen ermöglicht und somit zu einer weiteren Verringerung des Energiebedarfs führt. Gleichzeitig erreicht man mit der erfindungsgemäßen Walzenmahlmaschine eine hohe Mahlleistung, da sowohl Zentrifugalkräfte ohne Gleitreibung als auch Walzen, hier Mahlelemente, auf das Mahlgut mit dem dynamischen, konzentrierten und regelmäßigen Druck einwirken. Dieser zentrifugale Anpressdruck der Walzen wird dabei durch die stabile Rotation entlang der inneren Mahlkörperoberfläche erzeugt. So erreicht man regelmäßige, gute Dispersion, insbesondere beim zylindrischen Mahlkörper. In einer weiteren Ausgestaltung ist der Mahlkörper an beiden Enden durch Abschlusselemente verschlossen, durch die die Antriebswelle mittels Lager geführt wird und die verschließbare Öffnungen zum Einbringen oder Ableiten des Mahlgutes aufweisen können. Dabei können die Abschlusselemente drehbar ausgelegt sein und gleichzeitig als Drehscheiben verwendet werden. In einer weiteren Ausgestaltung sind die Drehscheiben außerhalb des verschlossenen Mahlkörpers angeordnet. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann auch der Mahlkörper selbst drehbar ausgelegt sein.
Vorzugsweise weist der Mahlkörper mindestens je eine Öffnung zum Befüllen mit Mahlgut und zur Entnahme von Mahlprodukt auf, wobei die Öffnungen an den gegenüberliegenden Enden des Mahlkörpers angeordnet sind. Dabei sind die
Öffnungen sowohl an den gegenüberliegenden Enden der Symmetrieachse als auch an den gegenüberliegenden Seiten des Mahlkörpers angeordnet. Diese diagonale Anordnung der Befüllungs- und Entnahmeöffnung ermöglicht es, die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut kontinuierlich zu betreiben. Die auf der Oberseite des Malkörpers befindlich
Öffnung ist derart ausgestaltet, dass diese schräg auf die Wandung des
Mahlkörpers trifft. In diesem Bereich ist die Wandung mit einer spitz zulaufenden
Nut eingekerbt, um das noch grobe Mahlgut in diesem Bereich durch die Mahlelemente vorab zu verkleinern.
Vorzugsweise ist die Symmetrieachse des Mahlkörpers bei dieser Ausführungsform schräg ausgerichtet, wie nachstehend noch erläutert wird. Insbesondere muss der Mahlvorgang nicht zum Befüllen oder zur Entnahme, wie bei vielen herkömmlichen Mahlmaschinen, unterbrochen werden. Neben der Zeitersparnis entfallen dadurch auch die energetisch aufwändigen Brems- und Beschleunigungsvorgänge. Durch die diagonale Anordnung der Befüllungs- und Entnahmeöffnung ist ferner gewährleistet, dass eingefülltes Mahlgut erst zermahlen wird und sich nicht gleich in der Entnahmeöffnung sammeln kann.
Ansonsten ist die Symmetrieachse des Mahlkörpers üblicherweise waagerecht ausgerichtet, jedoch, wie bereits ausgeführt, kann die Symmetrieachse auch eine einstellbare Neigung aufweisen. Dabei ist die Symmetrieachse derart geneigt, dass sich das Mahlprodukt während des Mahlvorgangs in Richtung der Entnahmeöffnung bewegt. Bei kontinuierlichem Betrieb ist die Ausführungsform mit geneigter Symmetrieachse bevorzugt, da die Neigung eine kontinuierliche Entnahme des Mahlguts beschleunigt und das Aufhäufen von Mahlgut und eine dadurch mögliche Behinderung des Mahlvorgangs verhindert. In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Mahlkörper axialsymmetrische Vertiefungen und die Mahlelemente den Vertiefungen entsprechende axialsymmetrische Erhöhungen auf. Insbesondere können die Mahlelemente entlang ihrer Symmetrieachse verschiedene Eigenschaften hinsichtlich Länge, Masse, axiales Schnittprofil, Querschnitt, Form, Drehzahl besitzen, die in dem dem Fachmann bekannten Rahmen variabel sind und auf das Mahlgut, das Mahlelement und die gewünschte Anwendung abgestimmt werden. Der erfindungsgemäße Mahlkörper ist zu den Mahlelementen und ihren Eigenschaften korrespondierend ausgebildet.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können Mahlkörper und/oder Mahlelemente teilweise oder vollständig perforiert und/oder mit messerartigen Rippen ausgerüstet sein, wobei die Schneidenspitzen einen regulierbaren Schutzabstand zum Mahlkörper besitzen. Diese Ausführungsform kann beispielsweise zur Zerkleinerung von Kunststoffabfällen verwendet werden. Dies führt zu einer verbesserten Granulierung. In einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern mit einem radialen Begrenzer, wie beispielsweise Ringen oder einstellbaren Feststellern, ausgestattet sein. Diese Einstellvorrichtung ermöglicht es, den radialen Abstand zwischen dem Mahlkörper und den Mahlelementen auch im rotierenden Zustand einzustellen. Der Begrenzer fixiert somit den minimalen Abstand zwischen dem Mahlkörper und den Mahlelementen und legt gleichzeitig den Mindestumfang der Mahlprodukte individuell fest. Gleichzeitig wird gegenseitiger Verschleiß an Mahlkörper und Mahlelementen ausgeschlossen.
Bei glatten Mahlelementen ist es zudem möglich, Folien, vorzugsweise aus Polymeren oder Metallen, mit vorbestimmter Dicke zu walzen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind koaxial zur Antriebswelle eine Schnecke, ein Ventilator oder parallele oder leicht angewinkelte Schaufeln angeordnet. Die zusätzlichen Bauteile dienen gleichzeitig zur zentrifugalen Beschleunigung und zur Verteilung des Mahlguts. Insbesondere die Schaufeln können zudem noch als Zusatzgewichte ausgearbeitet sein.
Vorzugsweise können der Mahlkörper oder Teile des Mahlkörpers gekühlt werden. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut sind der Mahlkörper und die Mahlelemente aus bekannten harten Werkstoffen, vorzugsweise legiertem Werkzeugstahl, Achat, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Fluorplast und/oder Kaprolon hergestellt. In einer weiteren Ausgestaltung können der Mahlkörper und die Mahlelemente auch mit harten Werkstoffen, vorzugsweise Wolframkarbid, Borkarbid und/oder synthetischen Diamanten ummantelt sein.
Aufgrund der vorteilhaften Effektivität des Mahlverfahrens und der Verringerung des Verschleißes an den Maschinenteilen kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut, Mahlgut jeglicher Materialhärte vermählen werden. Durch bestimmte Mengen an abrasiven Beimischungen ist es auch möglich schmiedbare Materialien zu mahlen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut bereit zu stellen, bei dem das Mahlgut durch Krafteinwirkung wenigstens eines rotierenden Mahlelementes auf das Mahlgut realisiert wird, und die das Mahlen und Zerkleinern realisierenden, vom Mahlelement bewirkten Kräfte lediglich die durch ein auf das Mahlelement wirkendes stabiles Antriebsdrehmoment und durch die stabile und auf eine geringe Fläche konzentrierte Zentrifugalkraft des rotierenden Mahlelementes, trotz dessen radialer Flexibilität, bewirkt werden.
Das Mahlelement vollführt eine Drehbewegung um eine außerhalb des Mahlelements liegenden Achse, die Symmetrieachse des Mahlkörpers, und unterliegt somit einer stabilen Zentrifugalkraft. Dadurch wirkt auf das Mahlgut eine durch das in der Antriebswelle wirkende Drehmoment ausgelöste Kraft tangential am Umfang der Bewegungsbahn des Mahlelements. Zudem wirkt die
Zentrifugalkraft des rotierenden Mahlelements radial auf das Mahlgut. Die Gegenkraft zu dieser radial wirkenden Kraft wird durch die Innenwand des
Mahlkörpers aufgebracht und dient zur Verformung bzw. der Zerkleinerung des
Mahlguts. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wirkt auf das Malgut neben der tangentialen und der radialen Kraft eine zusätzliche Zentrifugalkraft. Das Mahlgut selbst erfährt aufgrund des auf das Mahlelement wirkenden Antriebsdrehmomentes eine Beschleunigung. Aufgrund der Eigenmasse des Mahlguts resultiert aus dieser Beschleunigung eine Zentrifugalkraft, die zumindest anteilig den Mahl- und Zerkleinerungsprozess bewirkt.
Die Größe des zentrifugalen Zermahldrucks im erfindungsgemäßen Verfahren hängt von der Mahlelementmasse, dem Innenradius des Mahlkörpers und der Drehzahl der Antriebswelle ab.
Vorzugsweise erfolgt die Vermahlung von Mahlgut bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch im zeitlichen Mittel gleichbleibenden, dynamischen, zentrifugalen Zermahldruck durch die drehenden Mahlelemente, die unabhängig, mit gleicher Drehzahl und mit stets konstantem tangentialem Abstand zueinander agieren, auf der inneren Oberfläche des Mahlkörpers im Kontaktbereich des Mahlelements mit dem Mahlkörper im wesentlichen ohne Gleitreibung.
Insbesondere wird durch die im Mahlkörper rollenden Mahlelemente das in dem Mahlkörper vorhandene Mahlgut sowie die im Mahlkörper befindliche Luft stark beschleunigt und mitgerissen und das Mahlgut gleichmäßig auf der inneren Oberfläche des Mahlkörpers verteilt.
Während des Mahlprozesses wird also gleichzeitig zum Mahlgut die sich in der Maschine befindende Luftsäule in eine Kreisbewegung versetzt. Dies führt zu einer gleichmäßigen Verteilung des Mahlguts entlang der Innenwände des zylindrischen Mahlkörpers. Die dadurch entstehende dünne Mahlpartikelschicht wird periodisch von dem praktisch gleitreibungsfrei rollenden Mahlelement überrollt und zermahlen. Luftwirbel oder Turbulenzen dienen dabei sowohl als Mikromischer bzw. Homogenisatoren als auch als Schmiermittel zwischen den Partikeln des Mahlguts. Erfindungsgemäß werden besonders feine und eventuell den Mahlprozess störende Partikel durch die sich vor den Mahlelementen bewegende Luftwelle wieder aufgewirbelt und aus dem direkten Mahlprozess entfernt. Um diesen Effekt zu vergrößern, kann der Mahlkörper im erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Flüssigkeit und/oder einem Zuschlagstoff, vorzugsweise Borkarbid, gefüllt werden. Bei der Verwendung eines Zuschlagstoffes wird erfindungsgemäß das Mahlgut vom Zuschlagsstoff zentrifugal und/oder mittels eines Magnetfeldes getrennt. Bei der Verwendung einer Flüssigkeit wird das Mahlgut nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einem Trocknungsprozess zugeführt.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Mahlgut während des Mahlvorgangs mit Schall, vorzugsweise Ultraschall, Vibrationen, elektromagnetischen Wellen, Hitze, Kälte durch Berippung und/oder Wasserkühlung, Dämpfe, Gase sowie Über- oder Unterdruck behandelt.
Die Änderungen des Luft- oder Flüssigkeitsdrucks und/oder der Temperatur erfolgt vorzugsweise impulsartig. Insbesondere diese impulsartigen Änderungen oder die Verwendung von Schall, vorzugsweise Ultraschall, Vibrationen oder elektromagnetischen Wellen kann verschiedene mechanochemische Prozesse stark beschleunigen und thermodynamisch untersagte Reaktionen durchführen. Vorzugsweise geht eine Mischung von Metallen während des Mahlvorgangs in die Legierung über.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut kann gleichzeitig zur feinkörnigen Separation des Mahlproduktes eingesetzt werden. Daher umfasst das erfindungsgemäße Verfahren auch, dass das die gewünschte Partikelgröße aufweisende Mahlgut während des Mahlvorgangs separiert und aus dem Mahlkörper abgesaugt wird.
Aufgrund der Zentrifugalkraft werden größere Partikel in die Randbereiche des Mahlelements beschleunigt, wohingegen sich kleinste Partikel nahe der zentralen Antriebswelle auf konzentrieren. Dort können die Partikel mittels einer Absaugvorrichtung abgesaugt oder über eine dort angeordnete Schnecke abtransportiert werden. Eine entsprechende Absaugvorrichtung wird vorzugsweise durch längsverlaufende Kanäle in der zentralen Antriebswelle geführt. Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mindestens zwei verschiedene Mahlelemente zur Zerkleinerung eingesetzt, wobei die verschiedenen Mahlelemente gleichzeitig nebeneinander und/oder nacheinander entlang der Mahlkörperachse zum Mahlen verwendet werden.
Durch eine Variation der Drehzahl, der verwendeten Radien und der Ausgestaltung der axialsymmethschen Mahlelemente kann die erfindungsgemäße Walzenmahlmaschine sehr variabel, präzise und leicht steuerbar eingesetzt werden. Insbesondere kann aufgrund der hohen Geschwindigkeiten ein gleichmäßig großer Mahldruck erreicht werden, was eine Vermahlung zu kleinen Partikeln mit hoher Gleichmäßigkeit des Partikelumfangs ermöglicht, wie es beispielsweise in der Nanotechnologie von Nöten ist. Insbesondere kann die intensive Vermahlung, gleichzeitige Homogenisierung und das sehr starke Zusammenpressen der Mahlgutpartikel zu einer physikalischchemischen Aktivierung des Mahlguts führen. Erfindungsgemäß wird mit dem Verfahren zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut während des Mahlvorgangs eine physisch-chemische, vorzugsweise mechano-chemische Aktivierung und/oder Reaktionen ausgelöst. Vorteilhafterweise können während des erfindungsgemäßen Mahlvorgangs auch chemisch gar nicht oder nur mäßig reaktive Materialien zu chemischen Reaktionen, vorzugsweise zu mechanischchemischer Synthese, aktiviert werden.
Bevorzugte Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Walzenmahlmaschine sind Pulvermetallurgie, Nanotechnologie, elektronische und optische Industrie, Medizin, chemische Industrie, Nahrungsmittelindustrie, Pharmazie und Kosmetik. Insbesondere ist die Produktion von Kompositmaterialien, Kombinationsmaterialien, Schleifmaterialien, Baumaterialien, vorzugsweise Zement oder Gips, zu nennen. Weitere bevorzugte Anwendungsgebiete sind die Produktion verschiedener Pulver für Mahl- und Homogenisierungsmittel, Produktion verschiedener Pulverkomposita, wie Ferrokeramiken mit erhöhter Hitzebeständigkeit, großer Feuerfestigkeit, Stoßfestigkeit oder geringer Brüchigkeit.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut miteinander kombiniert werden. Dabei werden zumindest zwei Vorrichtungen miteinander modulartig verbunden. Dies ermöglicht es, verschiedene Mahlprozesse hintereinander auszuführen. Dabei können beispielsweise kontinuierlich kleinere Korngrößen erreicht werden. Ferner ist es auch möglich nach einem ersten Mahlprozess eine physisch-chemische, vorzugsweise mechano-chemische Aktivierung und/oder Reaktion anzuschließen und somit mehrere Reaktionsschritte einer Prozesstrecke in einer einzigen erfindungsgemäßen Vorrichtung durchzuführen.
Die zum Antrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut verwendeten Motoren, Getriebe und Steuereinrichtungen entsprechen den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und müssen auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmt werden.
Tabelle 1 zeigt beispielhaft die Sand-Partikelgrößen vor und nach dem Mahlvorgang in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut in Verbindung mit dem benötigten Energiebedarf pro 1 Tonne Mahlgut.
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Tabelle 1 : Vergleich der Sand-Partikelgrößen vor und nach dem Mahlvorgang in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut in Verbindung mit dem Energiebedarf
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut sowie das erfindungsgemäße Mahlverfahren besitzen demnach eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Mahlmaschinen, insbesondere:
1. Ein breites Spektrum an Mahlgut, Dispersionsregelmäßigkeit, sowie die Möglichkeit zur Einstellung der Partikelgröße.
2. Eine fraktionierte Entnahme bei laufendem Betrieb. 3. Eine erhöhte Reinheit des Mahlguts nach der Vermahlung, einschließlich bei der Vermahlung fester Materialien. 4. Eine geringe Erwärmung des Mahlguts bei der Zermahlung, was insbesondere in der Lebensmittelindustrie, Pharmazie, Biotechnologie ein wichtiger Vorteil ist.
5. Eine hohe Leistung, bei geringem Energiebedarf sowie ein geringer Verschleiß und ein geringer Materialbedarf auf Grund der Kompaktheit der
Vorrichtung.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 a in einer geschnittenen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern,
Fig. 1 b in einer Ansicht der Schnittebene A-A die Vorrichtung gemäß Fig. 1 a,
Fig. 2a in einer geschnittenen Seitenansicht eine erfindungsgemäße
Vorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 2b in einer Ansicht der Schnittebene A-A die Vorrichtung gemäß Fig. 2a,
Fig. 3a in einer geschnittenen Seitenansicht eine erfindungsgemäße
Vorrichtung nach einer dritten Ausführungsform,
Fig. 3b in einer Ansicht der Schnittebene A-A die Vorrichtung gemäß Fig. 3a,
Fig. 4a in einer geschnittenen Teilseitenansicht eine erfindungsgemäße
Vorrichtung nach einer vierten Ausführungsform,
Fig. 4b in einer geschnittenen Teilseitenansicht einer Variation der
Vorrichtung nach Fig. 4a,
Fig. 4c in einer Ansicht der Schnittebene A-A die Vorrichtung gemäß Fig. 4b,
Fig. 5a in einer geschnittenen Seitenansicht eine erfindungsgemäße
Vorrichtung nach einer fünften Ausführungsform,
Fig. 5b in einer Ansicht der Schnittebene A-A die Vorrichtung gemäß Fig. 5a, Fig. 6a in einer geschnittenen Aufsicht ein Mahlelements einer besonders bevorzugten sechsten Ausführungsform der Vorrichtung,
Fig. 6b in einer Ansicht der Schnittebene B-B des Mahlelements gemäß Fig.
6a,
Fig. 6c in einer geschnittenen Seitenansicht eine Buchse des Mahlelements gemäß Fig. 6a,
Fig. 7a in einer geschnittenen Seitenansicht eine erfindungsgemäße
Vorrichtung nach einer siebenten Ausführungsform,
Fig. 7b in einer Ansicht der Schnittebene A-A die Vorrichtung gemäß Fig. 7a,
Fig. 8a in einer schematisierten Seitenansicht die Befüllungs- und
Entnahmeöffnungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 8b in einer schematisierten Aufsicht die Befüllungs- und
Entnahmeöffnungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 9a in zwei geschnittenen Seitenansichten eine achte Ausführungsform der Vorrichtung,
Fig. 9b in zwei geschnittenen Seitenansichten eine neunte Ausführungsform der Vorrichtung, und
Fig. 9c in zwei geschnittenen Seitenansichten eine zehnte Ausführungsform der Vorrichtung.
Fig. 1 a zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt senkrecht zur zentralen Antriebswelle 4 entlang der Schnittebene B (Fig. 1 b). Fig. 1 b zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt parallel zur Antriebswelle 4 entlang der Schnittebene A (Fig. 1 a). Im zylindrischen Mahlkörper 1 ist auf der Symmetrieachse die zentrale Antriebswelle 4 angeordnet. Die zentrale Antriebswelle 4 treibt mindestens zwei koaxiale Drehscheiben 3 an, die vorzugsweise im vorderen und hinteren Teil des Mahlkörpers 1 angeordnet sind. Die Drehscheiben 3 sind mit jeweils vier radialen angeordneten Schlitzen 7 ausgestattet, in denen Mahlelemente 2 flexibel gelagert sind. Die Achsen 5 der Mahlelemente 2 sind durch die flexible Lagerung in definierten Grenzen radial verschiebbar zur zentralen Antriebswelle 4 angeordnet, wobei auch Abweichungen von der Parallelität möglich sind. Beidseitig ist der Mahlkörper 1 mit je einer Abschlussplatte 8 verschlossen. Der gesamte Mahlkörper 1 liegt auf einem Sockel 6 auf, wobei auch vibrationshemmende Dämpfungselemente Verwendung finden können.
Bei den Fig. 2 bis 9 wird zur Erklärung der Konstruktionsteile der Grundkonstruktion auf Fig. 1 a,b verwiesen. Bezugszeichen und Begriffsbestimmungen gelten analog. Schnittebenen werden wie in Fig. 1 a,b verwendet. Abweichungen werden bei den einzelnen Fig. separat erläutert.
Fig. 2a, b zeigen eine alternative Ausgestaltung der flexiblen Lagerung der Mahlelemente 2. Die Drehscheiben 3 sind ohne Schlitze 7 ausgearbeitet. Die Mahlelemente 2 liegen als Hohlkörper vor. Dabei ist der Durchmesser der durchgehenden Achse 5 der Mahlelemente 2 kleiner als der Innendurchmesser des Mahlelements 2, so dass zwischen der Mahlelementwand und der Achse 5 ein Zwischenraum 9 vorhanden ist. Die Achse 5 ist selbst frei drehbar, da diese mittels Lagern 10 auf den Drehscheiben 3 befestigt ist.
Fig. 3a, b zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung der flexiblen Befestigung der Mahlelemente 2. An den Enden der Mahlelemente 2 sind Lager 10 montiert, die über eine Zugstange 11 mit Befestigungselementen 12 auf den Drehscheiben 3 verbunden sind. Daher sind die Drehscheiben 3 ohne Schlitze 7 ausgestaltet.
Zwischen Befestigungselementen 12 und Zugstange 11 befindet sich eine radiale
Bewegungslücke, so dass sich die Zugstangen in einem kleinen Winkelintervall um das Befestigungselement 12 drehen können. Die Mahlelemente 2 sind um ihre
Achse ebenfalls drehbar.
Fig. 4a zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung der flexiblen Befestigung der Mahlelemente 2. Anstelle der Drehscheibe 3 dient eine Teleskopverbindung 13a/13b zur Befestigung der Mahlelemente 2. Die Teleskopverbindung 13a/13b verbindet die zentrale Antriebswelle 4 mit den Mahlzylinderachsen 5 und ist radial in ihrer Länge variabel. Zur Erhöhung des zentrifugalen Drucks kann auf der Teleskopverbindung 13a/13b zusätzlich ein symmetrisches Gewicht 14 montiert werden (Fig. 4b). Alternativ wird eine symmetrische Beschwerstange 15 zwischen Mahlelement 2 und zentraler Antriebswelle 4 angeordnet (Fig. 4c).
Fig. 5a, b zeigen eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung. Die flexible Befestigung der Mahlelemente 2 erfolgt wie in Fig. 1 a, b dargestellt. Zusätzlich ist jedoch ein weiteres Mahlelement 2* mit einer zusätzlichen Achse 5* im radial angeordneten Schlitz 7 angeordnet. Die Achsen 5* der zusätzlichen Mahlelemente 2* sind in den radial angeordneten Schlitzen 7 frei verschiebbar. Alle Mahlelemente 2, 2* drehen sich mit identischer
Winkelgeschwindigkeit um die zentrale Antriebswelle 4. Dabei rollen die zusätzlichen Mahlelemente 2* frei auf den äußeren Mahlelementen 2, verstärken deren zentrifugalen Druck mahlen zusätzlich das Mahlgut.
Fig. 6a, b, c zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Ausgestaltung der Mahlelemente 2 und ihre flexible Lagerung erfolgt wie in Fig. 2a, b dargestellt. Allerdings wird die Achse 5 mit einer Buchse 16 befestigt und ist nicht mehr frei drehbar. Die Buchse 16 verfügt seitlich auf gegenüberliegenden Seiten über eine Nut 16a, so dass die Buchse in den radial angeordneten Schlitz 7 eingeschoben werden kann, in Zur Erzeugung der Eigenrotation wird ein Zwischenrohr 17 mit beidseitig angeordnetem Lagergehäuse 18 und darin befindlichen Lagern 10 zwischen dem Mahlelement 2 und der Achse 5 montiert. Die Rotation der Mahlelemente 2 erfolgt um das Zwischenrohr 17.
Fig. 7 zeigt eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Ausgestaltung der Mahlelemente 2 und ihre flexible Befestigung erfolgt wie in Fig. 2a, b. Allerdings sind die Mahlelemente 2 keine Hohlkörper mit gleichmäßigem Durchmesser, sondern besitzen seitliche, runde axialsymmetrische Ausstülpungen. Alternativ kann das Mahlelement 2 entlang der Ausstülpungen in Mahlelementsegmente 19 unterteilt werden (Fig. 7b, rechts). Die Mahlelementsegmente 19 sind unabhängig voneinander drehbar. Dabei besitzt auch der Mahlkörper 1 eine korrespondierend ausgebildete innere Oberfläche mit muldenartigen axialsymmetrischen Vertiefungen.
Fig. 8a, b zeigt die Anordnung der Befüllungsöffnung 20 und der Entnahmeöffnung 21 der Vorrichtung in der Aufsicht (Fig. 8b) und entlang zweier Schnittebenen senkrecht zur Antriebswelle (Fig. 8a). Schnittebene A liegt in Höhe der Entnahmeöffnung 21 und Schnittebene B liegt in Höhe der Befüllungsöffnung 20. Die Befüllungsöffnung 20 ist an einem Ende auf der Oberseite des Mahlkörpers 1 positioniert. Das Mahlgut wird dadurch automatisch auf die Mahlelemente 2 aufgebracht Die Entnahmeöffnung 21 ist am anderen Ende auf der Unterseite des Mahlkörpers 1 angeordnet, wo das Mahlprodukt kontinuierlich entnommen werden kann.
Fig. 9a, b, c zeigen Ausführungsformen der Mahlelemente 2, die einen minimalen Abstand 23 zwischen einem Mahlkörper 1 und Mahlelement 2 dadurch gewährleisten, dass an den Enden des Mahlelements zylindrische Abschnitte 24 mit einem größeren Durchmesser als der des Mahlelements 2 befindlich sind. Die Differenz der Durchmesser ergibt den minimalen Abstand 23. Dabei zeigt Fig. 9a eine Ausführungsform mit glatter Oberfläche von Mahlkörper 1 und Mahlelement 2. Hingegen zeigt Fig. 9b eine Vorrichtung, bei der die Wandung des Mahlkörpers 1 mit scharfen Rippen 23 versehen ist, die einen Zerkleinerungsprozess bewirken. Das Mahlelement 2 ist glatt ausgeführt. In Fig. 9c ist eine entgegengesetzte Variante gezeigt, d. h. in diesem Fall ist das Mahlelement mit den scharfen Rippen 23 versehen und der Mahlkörper 1 ist glatt.
Bezugszeichenliste
A Schnittebene parallel zur Antriebswelle
B Schnittebene senkrecht zur Antriebswelle
I zylindrischer Mahlkörper 2, 2* Mahlelement
3 Drehscheibe
4 zentrale Antriebswelle 5, 5* Mahlelementachse
6 Sockel 7 radialer Schlitz
8 Abschlussplatte
9 Zwischenraum
10 Lager
I 1 Zugstange 12 Befestigungselemente 13a/13b Teleskopverbindung
14 Gewicht
15 symmetrische Beschwerstange
16 Buchse 16a Nut
17 Zwischenrohr
18 Lagergehäuse
19 Mahlelementsegmente
20 Befüllungsöffnung 21 Entnahmeöffnung
22 minimaler Abstand zwischen Mahlkörper und Mahlelement
23 scharfe Rippen
24 zylindrischer Abschnitt

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Mahlkörper (1 ) mit einem axialsymmetrischen Hohlraum umfasst, in dem auf der Symmetrieachse eine drehbare Antriebswelle (4) angeordnet ist, die mit mindestens einer Halterung mit mindestens einem axialsymmetrischen Mahlelement (2) verbunden ist, das in dem axialsymmetrischen Hohlraum angeordnet ist und dessen Symmetrieachse parallel zur Symmetrieachse des Mahlkörpers (1 ) ausgerichtet ist, wobei das mindestens eine Mahlelement (2) frei um die eigene Symmetrieachse drehbar und ausschließlich radial flexibel in den Halterungen gelagert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Lagerung des Mahlelements (2) in den Halterungen eine Änderung des radialen Abstandes ausschließlich in einer Ebene, die sich von der
Symmetrieachse des Mahlkörpers (1 ) erstreckt, zulässt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens zwei Mahlelemente (2) aufweist und dass sich der Gesamtmassenschwerpunkt der Mahlelemente (2) auf der Symmetrieachse des Mahlkörpers (1 ) befindet oder radial zur Symmetrieachse des Mahlkörpers (1 ) verschoben ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass mindestens ein Mahlelement (1 ) zylindrisch ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Halterungen vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen als Drehscheiben (3) und/oder Stangen ausgestaltet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen in Radialrichtung ausgerichtete Schlitze (7) aufweisen, in denen die Mahlelemente (2) radial-flexibel gelagert sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen radial teleskopisch oder in anderer Weise längenveränderlich sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlelemente (2) Zusatzgewichte im Bereich der Halterungen aufweisen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen Lager (10) und/oder radial bewegliche Buchsen (16) zur Lagerung der Mahlelemente (2) aufweisen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen mit den Mahlelementen (2) über feste oder flexible Zugelemente, vorzugsweise Zugstangen (11 ), Zugtrossen oder Zugfedern, verbunden sind, wobei die Zugelemente an der Halterung drehbar festgelegt sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlelement (2) auf einer Achse (5), die durch das Mahlelement (2) geführt ist, gelagert ist, die radial flexibel, jedoch nicht drehbar mit den Halterungen verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Achse (5) ein Zwischenrohr (17) angeordnet ist, wobei das Mahlelement (2) einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der
Außendurchmesser des Zwischenrohres (17), und das Mahlelement (2) auf das Zwischenrohr (17) aufgesteckt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenrohr (17) zur Aufnahme von Lagern (10) Lagergehäuse (18) besitzt, deren Außendurchmesser im wesentlichen den Außendurchmesser des Mahlelements (2) aufweisen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlkörper (1 ) an beiden Enden durch Abschlusselemente verschlossen ist, durch die die Antriebswelle (4) mittels Lager (10) geführt ist und die verschließbare Öffnungen (20, 21 ) zum Einbringen oder Ableiten des Mahlgutes aufweisen kann.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusselemente drehbar sind und gleichzeitig als Drehscheiben (3) verwendet werden.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehscheiben (3) außerhalb des verschlossenen Mahlkörpers (1 ) angeordnet sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlkörper (1 ) drehbar oder nicht drehbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlkörper (1 ) mindestens je eine Öffnung (20, 21 ) zum Befüllen mit Mahlgut und zur Entnahme von Mahlprodukt aufweist, wobei die
Öffnungen (20, 21 ) an den gegenüberliegenden Enden des Mahlkörpers (1 ) angeordnet sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrieachse des Mahlkörpers (1 ) waagerecht ausgerichtet ist oder eine einstellbare Neigung aufweist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrieachse derart geneigt ist, dass sich das Mahlprodukt während des
Mahlvorgangs in Richtung der Entnahmeöffnung (20) bewegt.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlkörper (1 ) und die Mahlelemente (2) aus bekannten harten Werkstoffen, vorzugsweise legiertem Werkzeugstahl, Achat,
Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Fluorplast und/oder Kaprolon hergestellt sind und/oder mit harten Werkstoffen, vorzugsweise Wolfram karbid, Borkarbid und/oder synthetischen Diamanten ummantelt sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlkörper (1 ) axialsymmetrische Vertiefungen und die Mahlelemente (2) den Vertiefungen entsprechende axialsymmetrische Erhöhungen aufweisen.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlkörper (1 ) und/oder die Mahlelemente (2) teilweise oder vollständig perforiert sind und/oder mit messerartigen Rippen (23) ausgerüstet sind, wobei die Schneidenspitzen einen regulierbaren Schutzabstand (22) zum Mahlkörper (1 ) besitzen.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlkörper (1 ) oder Teile des Mahlkörpers (1 ) gekühlt sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25 dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zur Antriebswelle (4) eine Schnecke, ein Ventilator oder parallele oder leicht angewinkelte Schaufeln angeordnet sind.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln gleichzeitig zur zentrifugalen Beschleunigung und Verteilung des
Mahlguts und/oder als Zusatzgewichte ausgearbeitet sind.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mahlkörper (1 ) und den Mahlelementen (2) ein radialer Abstand (22) im rotierenden Zustand mittels einer Einstellvorrichtung einstellbar ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlelemente (2) entlang ihrer Symmetrieachse verschiedene Eigenschaften hinsichtlich Länge, Masse, axiale Schnittprofil, Querschnitt,
Form, Drehzahl besitzen, wobei der Mahlkörper (1 ) korrespondierend ausgebildet ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Vorrichtungen miteinander modulartig verbunden sind.
31. Verfahren zum Mahlen und Zerkleinern von Mahlgut, bei dem das Mahlgut durch Krafteinwirkung wenigstens eines rotierenden Mahlelementes (2) auf das Mahlgut realisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die das Mahlen und Zerkleinern realisierenden, vom Mahlelement (2) bewirkten Kräfte lediglich die durch ein auf das Mahlelement wirkendes Antriebsdrehmoment und durch die Zentrifugalkraft des rotierenden, ausschließlich radial flexiblen Mahlelementes bewirkt werden.
32. Verfahren nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, dass durch die Beschleunigung des Mahlgutes auf Grund des auf das Mahlelement (2) wirkenden Antriebsdrehmomentes das Mahlgut selbst eine derartige Zentrifugalkraft erfährt, dass diese zumindest anteilig den Mahl- und
Zerkleinerungsprozess bewirkt.
33. Verfahren nach Anspruch 31 oder 32 dadurch gekennzeichnet, dass die Vermahlung von Mahlgut durch im zeitlichen Mittel gleichbleibenden, dynamischen, zentrifugalen Zermahldruck durch die drehenden
Mahlelemente (2) auf der inneren Oberfläche des Mahlkörpers (1 ) im Kontaktbereich des Mahlelements (2) mit dem Mahlkörper (1 ) im wesentlichen ohne Gleitreibung erfolgt, wobei die rollenden Mahlelemente (2) das in dem Mahlkörper (1 ) vorhandene Mahlgut sowie die im Mahlkörper (1 ) gegebenenfalls befindliche Luft stark beschleunigen, mitreißen und das Mahlgut gleichmäßig auf der inneren Oberfläche des Mahlkörpers (1 ) verteilen.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des zentrifugalen Zermahldrucks von der Mahlelementmasse, dem Innenradius des Mahlkörpers (1 ) und der Drehzahl der Antriebswelle (4) abhängt.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlkörper (1 ) mit einer Flüssigkeit und/oder einem Zuschlagstoff, vorzugsweise Borkarbid, gefüllt ist.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 35 dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlgut vom Zuschlagsstoff zentrifugal und/oder mittels eines Magnetfeldes getrennt wird.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass während des Mahlvorgangs eine physisch-chemische, vorzugsweise mechano-chemische Aktivierung und/oder Reaktionen ausgelöst wird.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 37 dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlgut während des Mahlvorgangs mit Schall, vorzugsweise Ultraschall, Vibrationen, elektromagnetischen Wellen, Hitze, Kälte durch Berippung und/oder Wasserkühlung, Dämpfe, Gase sowie Über- oder Unterdruck behandelt wird.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 38 dadurch gekennzeichnet, dass das die gewünschte Partikelgröße aufweisende Mahlgut während des Mahlvorgangs separiert und aus dem Mahlkörper (1 ) abgesaugt wird.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 39 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei verschiedene Mahlelemente (2) zur Zerkleinerung eingesetzt werden, wobei die verschiedenen Mahlelemente (2) gleichzeitig nebeneinander und/oder nacheinander entlang der Mahlkörperachse zum Mahlen verwendet werden.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30 ausgeführt wird.
42. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30 zum Walzen von Materialien.
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