WO2009026990A1

WO2009026990A1 - Laborschwingmühle mit schräggestellten mahlbechern

Info

Publication number: WO2009026990A1
Application number: PCT/EP2008/005707
Authority: WO
Inventors: Stefan MÄHLER; Jürgen PANKRATZ
Original assignee: Retsch Gmbh
Priority date: 2007-07-14
Filing date: 2008-07-12
Publication date: 2009-03-05
Also published as: US20100181402A1; CN101743066A; RU2010100348A; JP2010533577A; CN101743066B; EP2170518B1; RU2477660C2; US8042754B2; JP5464499B2; EP2170518A1

Abstract

Laborschwingmühle mit einem wenigstens zweidimensional wirkenden Kreisschwingantrieb und mit wenigstens einer Halterung für einen darin eingespannten, eine Füllung von Mahlkörpern aufweisenden längserstreckten und mit stirnseitigen Mahlbecherböden versehenen Mahlbecher, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (9) für den Mahlbecher (8) derart ausgebildet ist, dass die Längsachse (L) des Mahlbechers (8) einen Winkel mit einer Bewegungsebene (20) des Kreisschwingantriebes (10) einschließt, der kleiner als 90° ist, derart, dass aufgrund der durch die Schrägstellung des Mahlbechers (8) im Verhältnis zur Bewegungsebene des Kreisschwingantriebes (10) bedingten Bewegungsbahnen der Mahlkörper im Mahlbecher (8) die stirnseitigen Mahlbecherböden als Anschlag- und Mahlfläche in den Zerkleinerungsvorgang mit einbezogen sind.

Description

Laborschwingmühle mit schräggestellten Mahlbechern

B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft eine Laborschwingmühle mit einem wenigstens zweidimensional wirkenden Kreisschwingantrieb und mit wenigstens einer Halterung für einen darin eingespannten, eine Füllung von Mahlkörpern aufweisenden längserstreckten und mit stirnseitigen Mahlbecherböden versehenen Mahlbecher.

Eine Laborschwingmühle mit den vorgenannten Merkmalen ist in einer Bauweise als eine ein Drehzahlverhältnis k = 1 : -1 aufweisende Planetenkugelmühle aus dem Firmenprospekt „Fliehkraft-Kugelmühlen" der F. Kurt Retsch GmbH & Co. KG, Haan, aus 4/1988 bekannt. Bei derartigen, einen zweidimensional wirkenden Kreisschwingantrieb aufweisenden Laborschwingmühlen werden die vorzugsweise als Kugeln ausgebildeten Mahlkörper durch die einwirkenden hohen Fliehkräfte gegen die Außenwand der Mahlbecher gepresst und zerkleinern hier durch abrollende Druck- und Reibwirkung das Mahlgut zwischen sich und der Mahlbecherwandung. Als Mahlbecher kommen zylindrische Mahlbecher zum Einsatz, die mittels der an der Laborschwingmühle vorgesehenen Mahlbecherhalterung in einer senkrechten Ausrichtung ihrer Längsachse zur Ebene der zweidimensionalen Kreisschwingbewegung in die Laborschwingmühle eingespannt sind. Zur Verbesserung des Mahlergebnisses ist es zusätzlich bekannt, das Drehzahlverhältnis einer Planetenkugelmühle auf k > 1 auszulegen, so dass sich die Mahlkörper während des Mahlvorgangs von der Wand des Mahlbechers ablösen und längs einer sekantenförmigen Bewegungslinie durch den Mahlbecher fliegen und auf einen dem Ablösepunkt gegenüberliegenden Wandbereich des Mahlbechers auftreffen, so dass die Zerkleinerung durch Prall- oder Schlagbeanspruchung zusätzlich verbessert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Laborschwingmühle mit den gattungsgemäßen Merkmalen den Energieeintrag beim Mahlvorgang zu vergrößern und somit das Mahlergebnis insgesamt zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass die Halterung für den Mahlbecher derart ausgebildet ist, dass die Längsachse des Mahlbechers einen Winkel mit einer Bewegungsebene des Kreisschwingantriebes einschließt, der kleiner als 90° ist, derart, dass aufgrund der durch die Schrägstellung des Mahlbechers im Verhältnis zur Bewegungsebene des Kreisschwingantriebes bedingten Bewegungsbahnen der Mahlkörper im Mahlbecher die stirnseitigen Mahlbecherböden als Anschlag- und Mahlfläche in den

Zerkleinerungsvorgang mit einbezogen sind. Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass einerseits während des Mahlvorganges eine periodische Bewegungskomponente auf die Mahlkörper in Richtung der Außenwand des Mahlbechers einwirkt, während anderseits aufgrund der Schrägstellung des Mahlbechers zur Bewegungsebene des Kreisschwingantriebes eine andere, weitere Bewegungskomponente in Richtung der Längsachse des Mahlbechers auf die Mahlkörper wirkt. Dadurch wird erreicht, dass während der Bewegung der Mahlkörper an der Außenwand des Mahlbechers eine vorwiegend reibende Beanspruchung und beim Auftreffen der Mahlkörper auf die stirnseitigen Mahlbecherböden eine Prallbeanspruchung des Mahlgutes erfolgt. Gleichzeitig wird aufgrund der Bewegung der Mahlkörper in Längsrichtung des Mahlraumes auch das Mahlgut besser durchmischt, so dass alle Partikel des Mahlgutes gleichzeitig beansprucht werden und so die Zerkleinerungseffizienz gesteigert wird.

Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der zwischen der Längsachse des Mahlbechers und der Bewegungsebene des Kreisschwingantriebes bestehende Winkel kleiner als 80°, vorzugsweise kleiner als 60° sein; der Winkel kann sich dabei auch bis auf 0° verringern, so dass die Längsachse des Mahlbechers mit der Bewegungsebene des Kreisschwingantriebes zusammenfallen kann.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur weiteren Verbesserung der Zerkleinerungseffizienz ein dreidimensional wirkender Antrieb mit einer zusätzlichen, senkrecht zur Ebene der Kreisschwingbewegung auf den Mahlbecher einwirkenden Bewegungskomponente vorgesehen. Hierdurch wird die auf die Mahlkörper einwirkende Bewegungskomponente in Richtung auf die Mahlbecherböden zu verstärkt. Soweit vorgesehen ist, dass die Längsachse des Mahlbechers einen Winkel mit der Bewegungsebene des Kreisschwingantriebes einschließen soll, können bei einem dreidimensional wirkenden Antrieb jeweils zwei Bewegungsrichtungen der dreidimensionalen Anregung eine Bewegungsebene als Bezug für die Schrägstellung des Mahlbechers bilden.

Um ein optimales Mahlergebnis mit möglichst hoher Endfeinheit des Mahlgutes zu erhalten, ist nach einem Ausführungsbeispiel die Länge des Mahlbechers auf die Schwingintensität abzustimmen, die durch die jeweils eingestellte Schwingweite des Antriebs und dessen Frequenz definiert ist, wobei die Länge des Mahlbechers im einzelnen so zu bemessen ist, dass die kinetische Energie der auf die stirnseitigen Mahlbecherböden auftreffenden Mahlkörper maximal ist. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der Schwingweite des Antriebes zur Länge des Mahlbechers je nach der Größe der verwendeten Mahlkörper zwischen 0,3 und 1 ,6. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der Antrieb verstellbare Schwingungsfrequenzen aufweist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Antrieb verstellbare Schwingungsamplituden aufweist.

Hinsichtlich der Ausbildung eines Kreisschwingantriebes ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass der Antrieb als Planetenantrieb mit einem Übersetzungsverhältnis k = 1 : - 1 ausgebildet ist, wie ein solcher Antrieb aus dem gattungsbildenden Stand der Technik bekannt ist.

Die Erfindung lässt sich jedoch auch bei anderen Arten von Kreisschwingantrieben einsetzen. So ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass der Antrieb als unwuchterregter Schwingantrieb ausgerichtet ist.

Weiterhin kann nach alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung der Antrieb als zyklisch arbeitender oder auch als nicht zyklisch arbeitender Schwingantrieb ausgebildet sein.

In an sich bekannter Weise kann vorgesehen sein, dass die Mahlkörper als Kugeln ausgebildet sind.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der den Querschnitt des Mahlbechers festlegende größte Abstand zwischen zwei einander gegenüberliegenden Wandbereichen kleiner als die senkrecht zur Querschnittsfläche bestimmte Länge des Mahlbechers ist.

Soweit die Erfindung sich auf den Einsatz von längserstreckten Mahlbechern mit jeweils angeordneten stirnseitigen Mahlbecherböden bezieht, ist die Anwendung der Erfindung auf allseits rotationssymetrische Mahlbecher nicht sinnvoll. So muss die bei der Längserstreckung des Mahlbechers gegebene Länge und damit der Abstand zwischen den Mahlbecherböden jedenfalls größer sein als der Durchmesser des zwischen den Mahlbecherböden liegenden Bereichs. In diesem Rahmen lässt sich die Erfindung bei unterschiedlichen Mahlbecherformen verwirklichen. So kann vorgesehen sein, dass der Mahlbecher einen kreisförmigen Querschnitt oder einen elliptischen Querschnitt oder einen eckigen Querschnitt mit abgerundeten Eckbereichen hat, wobei bei letztgenanntem Ausführungsbeispiel die abgerundeten Eckbereiche des Mahlbechers einen Radius entsprechend dem Radius der Mahlkörper aufweisen. Andere Mahlbecherformen sind ebenfalls möglich.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die stirnseitigen Mahlbecherböden des Mahlbechers eben ausgebildet sind, so dass sich beispielsweise bei einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Mahlbechern eine zylindrische Ausbildung der Mahlbecher ergibt.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die stirnseitigen Mahlbecherböden des Mahlbechers kalottenförmig ausgebildet sind.

Es versteht sich, dass in einer Laborschwingmühle bei Verwirklichung der Erfindung mehrere Mahlbecher in an sich bekannter Weise eingespannt sein können.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:

Fig. 1 Eine mit einem Planetenantrieb versehene Laborschwingmühle mit schräg gestelltem Mahlbecher in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht,

Fig. 2 eine einen unwuchterregten Antrieb aufweisende

Laborschwingmühle in einer Darstellung gemäß Figur 1.

Bei der in Figur 1 schematisiert und in einer auf den Antrieb 10 mit Mahlbecherhalterung beschränkten Darstellung wiedergegebenen Laborschwingmühle bewirkt die Drehbewegung des auf der Sonnenradachse 1 drehbar gelagerten Sonnenrades 2 über den Riemenantrieb 3 eine Rotation der Zwischenwelle 4. Mit dieser Zwischenwelle 4 ist das Zahnrad 5 fest verbunden und treibt über das weitere Zahnrad 6 die Planetenwelle 7 an. In die mit der Planetenwelle verbundene Mahlbecherhalterung 9 ist ein Mahlbecher 8 schräg zu der durch die Sonnenradebene definierten Bewegungsebene 20 des Kreisschwingantriebes eingespannt. Der Mahlbecher 8 rotiert im Verhältnis 1 : - 1 zur Drehung des Sonnenrades 2, so dass sich eine umlaufende Kreisbewegung einstellt. Aufgrund der Schrägstellung des Mahlbechers 8 im Verhältnis zur Bewegungsebene 20 des Kreisschwingantriebes werden die stirnseitigen Mahlbecherböden des Mahlbechers 8 als Anschlag- bzw. Mahlflächen mit in den Zerkleinerungsvorgang einbezogen.

Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die Laborschwingmühle mit einem als unwuchterregter Antrieb ausgebildeten Antrieb 10. Der Antrieb 10 stützt sich über Federn 1 1 auf einer ortsfesten Grundplatte 15 ab. Der Antrieb 10 besteht aus dem Antriebsmotor 12, der Antriebswelle 13 und der Unwucht 14 und erzeugt eine drehzahlabhängige, umlaufende Horizontalkraft. Diese erregt den Federmasseschwinger bestehend aus dem Antrieb 10 mit der Montageplatte 16, der darauf angebrachten Nutzlast in Form von zwei Mahlbecherhalterungen 9 mit darin eingespannten Mahlbechern 8 sowie den Federn 1 1 in zwei Dimensionen, so dass sich eine in der Bewegungsebene 20 umlaufende Kreisbewegung ergibt. Die beiden Mahlbecherhalterungen 9 bewegen sich gemeinsam mit den darin eingespannten Mahlbechern 8 auf dieser Kreisbahn.

Wie nicht weiter dargstellt, kann auch vorgesehen sein, dass der Antrieb eine zusätzliche, senkrecht zur Ebene 20 der Kreisschwingbewegung auf den Mahlbecher 8 einwirkende Bewegungskomponente erzeugt, so dass der Antrieb entsprechend mit einer dreidimensionalen Einwirkung ausgelegt ist. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Laborschwingmühle mit einem wenigstens zweidimensional wirkenden Kreisschwingantrieb und mit wenigstens einer Halterung für einen darin eingespannten, eine Füllung von Mahlkörpern aufweisenden längserstreckten und mit stirnseitigen Mahlbecherböden versehenen Mahlbecher, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (9) für den Mahlbecher (8) derart ausgebildet ist, dass die Längsachse (L) des Mahlbechers (8) einen Winkel mit einer Bewegungsebene (20) des Kreisschwingantriebes (10) einschließt, der kleiner als 90° ist, derart, dass aufgrund der durch die Schrägstellung des Mahlbechers (8) im Verhältnis zur Bewegungsebene des Kreisschwingantriebes (10) bedingten Bewegungsbahnen der Mahlkörper im Mahlbecher (8) die stirnseitigen Mahlbecherböden als Anschlag- und Mahlfläche in den Zerkleinerungsvorgang mit einbezogen sind.

2. Laborschwingmühle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der von der Längsachse (L) des Mahlbechers (8) mit der Bewegungsebene (20) des Kreisschwingantriebes ( 10) eingeschlossene Winkel nicht mehr als 80° beträgt.

3. Laborschwingmühle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der von der Längsachse (L) des Mahlbechers (8) mit der Bewegungsebene (20) des Kreisschwingantriebes ( 10) eingeschlossene Winkel nicht mehr als 60° beträgt.

4. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass ein dreidimensional wirkender Antrieb mit einer zusätzlichen senkrecht zur Ebene (20) der Kreisschwingbewegung auf den Mahlbecher (8) einwirkenden Bewegungskomponente vorgesehen ist.

5. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Mahlbechers (8) durch Einstellung der in Abhängigkeit von der Schwingweite des Antriebs (10) und dessen Frequenz bestimmten Schwingintensität so bemessen ist, dass die kinetische Energie der auf die stirnseitigen Mahlbecherböden auftreffenden Mahlkörper maximal ist.

6. Laborschwingmühle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Schwingweite des Antriebes (10) zur Länge des Mahlbechers (8) zwischen 0,3 und 1 ,6 beträgt.

7. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ( 10) verstellbare Schwingungsfrequenzen aufweist.

8. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ( 10) verstellbare Schwingungsamplituden aufweist.

9. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (10) als Planetenantrieb mit einem Übersetzungsverhältnis k = 1 : - 1 ausgebildet ist.

10. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ( 10) als unwuchterregter Schwingantrieb ausgerichtet ist.

1 1. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ( 10) als zyklisch arbeitender Schwingantrieb ausgebildet ist.

12. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ( 10) als nichtzyklisch arbeitender Schwingantrieb ausgebildet ist.

13. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlkörper als Kugeln ausgebildet sind.

14. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, dass der den Querschnitt des Mahlbechers (8) festlegende größte Abstand zwischen zwei einander gegenüberliegenden Wandbereichen kleiner als die senkrecht zur Querschnittsfläche bestimmte Länge des Mahlbechers (8) ist.

15. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlbecher (8) einen kreisförmigen Querschnitt hat.

16. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlbecher (8) einen elliptischen Querschnitt hat.

17. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlbecher (8) einen eckigen Querschnitt mit abgerundeten Eckbereichen hat.

18. Laborschwingmühle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die abgerundeten Eckbereiche des Mahlbechers (8) einen Radius entsprechend dem Radius der Mahlkörper aufweisen.

19. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitigen Mahlbecherböden des Mahlbechers (8) eben ausgebildet sind.

20. Laborschwingmühle nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitigen Mahlbecherböden des Mahlbechers (9) kalottenförmig ausgebildet sind.