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Scheibe, mühle
In der Zerkleinerungstechnik ist die Verwendung von Rippenscheibenmühlen oder Zahnscheibenmühlen seit Jahrzehnten bekannt. Ihre Verwendung ist jedoch bisher auf weichsprödes oder zähes und faseriges Material beschränkt gewesen. Für die Zerkleinerung harten Materials, wie insbesondere von Koks, kamen ausschliesslich Hartzerkleinerungsmaschinen in Betracht, zu denen vor allem Walzenmühlen, Kugelmühlen, Schwingmühlen, Scheibenmühlen mit massiven Korundscheiben und in zweiter Linie Hammermühlen oder Stiftmühlen zu rechnen sind. Die Durchsatzleistungen der Hartzerkleinerungsmtlh1en sind aber verhältnismässig gering, da sie relativ niedrige Umlaufzahlen haben. Ferner haben diese Mühlen einen sehr erheblichen Kraftbedarf.
Es ist ein Hauptzweck der Erfindung, die an sich bekannten, jedoch nur für Weichzerkleinerung oder Zerfaserung benutzten Scheibenmühlen nunmehr auch für Hartzerkleinerung einzusetzen, da sie als Schnelläufer eine ausserordentlich hohe Stundenleistung besitzen. Die bisher bekannten Scheibenmühlen sind aber für eine solche Verwendung nicht geeignet, weil die Schneidrippen trotz Herstellung aus einem Hartstahl, wie er im Mühlenbau üblich ist. einem viel zu raschen Verschleiss unterliegen. Auch Versuche mit Scheibenmühlen, deren Scheiben mit Rippenplatte aus verschiedenen, sehr harten Werkzeugstahllegierungen besetzt waren, schlugen bisher fehl.
Überraschenderweise hat sich ergeben, dass sich die bestehenden Schwierigkeiten dadurch überwinden lassen und eine Scheibenmühle für die Zerkleinerung ausgesprochen harter Materialien eingesetzt werden kann, wenn zu deren Ausrüstung ein Material herangezogen wird, das zur Ausrüstung von mit relativ niedriger Drehzahl stossend und schlagend arbeitenden Werkzeugen, wie Erdbohrer, als Hartmetallbelag mit eingebettetem Splitt bereits bekannt ist, im Scheibenmühlenbau offenbar wegen fachmännischer Vorurteile bisher noch nicht verwendet wurde.
Die Erfindung betrifft eine Scheibenmühle mit mindestens am äusseren Umfang der Mahlscheiben angeordneten und an den dem Verschleiss am stärksten unterworfenen Stellen mit Teilen aus Hartmetall belegten Mahlzonen und besteht im wesentlichen darin, dass die Hartmetallbelegungen der Mahlscheiben aus einer an sich bekannten Schicht aus Hartmetallegierungen mit eingebetteten, vom Hartmetall benetzten und teilweise über die Schichtoberfläche vorstehenden Splittern aus noch härterem Material (hochschmelzendes Metallkarbid und Kobalt) bestehen und am äusseren Umfang bei ungefähr gleicher Spaltbreite eine Hauptmahlzone und bei gegen die Richtung der Mahlgutzufuhr nach innen zunehmender Spaltbreite eine Vormahlzone bilden.
Die bisher üblichen, aus Hartstahl gefertigten Mahlplatten nehmen beim regulären Gebrauch der Scheibenmühle bald eine sehr glatte Beschaffenheit der Oberfläche an, wodurch der Durchgang des Mahlgutes durch die Mahlzone beschleunigt und die Verweilzeit abgekürzt wird. Dieser, den Planscheibemühlen grundsätzlich anhaftende Missstand wird durch die Erfindung vollständig behoben. Das die Mahlzone durchsetzende harte Gut ist nämlich bestrebt, die zwischen den einzelnen harten Splittern liegende Hartmeta1legierung auszuscheuern, wodurch die Mahlzone ständig durch die stehenbleibenden harten
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des zur Verarbeitung kommenden Gutes in weiten Grenzen zu verändern, was z.
B. durch die Wahl der Korngrösse der in die Hartmeta1legierung eingebetteten Splitter von Pulverform bis 7 mm Maximalgrösse
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oder durch geeignete Wahl des als Bindemittel dienenden verschweissbaren Hartmetalls und gegebenenfalls durch geeignete Formgebung der Mahlzonen geschehen kann.
Bei einer Scheibenmühle nach der Erfindung, die insbesondere zum Zerkleinern von trockenem Gut oder mit sehr viel Flüssigkeit versetztem Mahlgut vorgesehen ist, kann beispielsweise die Hauptmahlzone eben ausgebildet sein.
Um zu vermeiden, dass das Hartmetall zwischen verhältnismässig groben eingebetteten Splittern zu schnell ausgescheuert wird und deshalb die groben vorstehenden Splitter in ihrer Wirksamkeit nicht voll ausgenutzt werden, weil sie vor dem Stumpfwerden ihren Halt in der Hartmetallschicht verlieren, können neben grobkörnigen Splittern aus härterem Material einer Grösse bis 4 mm, vorzugsweise 1,5 mm, auch pulverförmig feine Splitter im Hartmetall der Mahlzone eingebettet sein.
Hiedurch wird das Ausscheuern des Hartmetalls zwischen den groben Arbeitsplittern so weit verzögert, dass die groben vorstehenden Splitter erst dann den Halt mit dem Hartmetall verlieren, wenn sie weitgehend abgearbeitet sind. Die Hartmetallbe1egungen der Mahlscheiben sind erfindungsgemäss auf segmentförmig ausgebildeten Trägern angebracht, die mittels Schraubenbolzen od. dgl. mit den Mahlscheiben lösbar verbunden sind.
Durch die Erneuerung des Arbeitsbelages sich ergebende Schwierigkeiten werden durch den besonderen Aufbau der Mühle behoben. Es hat sich bei Planscheibenmühlen mit aufgesetzten Mahlsegmenten herausgestellt, dass sich die schnellumlaufenden Scheiben bei hohen Tourenzahlen am Rande etwas verformen, u. zw. in der Weise, dass der Abstand zwischen den beiden Scheiben in der Hauptmahlzone erhöht wird.
Um trotzdem das Gut fein zu vermahlen, wird der Scheibenabstand nachgestellt, was aber die Gefahr in sich schliesst, dass beim Abschalten oder unbeabsichtigten Stehenbleiben der Mühle die sich gegen- überstehenden Teile der Mahlzone der beiden Scheiben aneinander reiben, wodurch die Belegungen oder die sie tragenden Segmente aus der Scheibe losgerissen werden oder zumindest die vorstehenden harten Splitter abblättern. Um dies zu vermeiden, bildet nach der Erfindung die feste Mahlscheiben gleichzeitig die Decke und Wandung des Mühlengehäuses, an deren Unterseite der Träger der Hartmetallbelegung lösbar befestigt ist, wogegen auf der angetriebenen Mahlscheibe auf einer Seite der Träger der Hartmetallbelegung und auf der andern Seite ein Gegengewichtsring gemeinsam befestigbar angeordnet sind.
Hiedurch wird erreicht, dass auch die Scheibe bei sehr hohen Tourenzahlen sich an ihrem Rande nicht verformt, so dass der Abstand zwischen den Mahlzonen auch bei sehr grossen Umdrehungsgeschwindigkeiten der Scheibe unverändert bleibt. Der Gegengewichtsring trägt in Ausgestaltung der Erfindung über den Rand der Mahlscheibe vorstehende Räumschaufeln mit einer Bewehrung aus einer Hartmetallegierung und eingebetteten Splittern, wobei gegebenenfalls auch die die Hauptmahlzone umschliessende, als ringförmige Prallwand wirkende Wandung des Mühlengehäuses in gleicher Art bewehrt ist.
Die Räumschaufeln können auch auf einer unterhalb der MahLcheibe gelagerten und mit geringerer Umlaufgeschwindigkeit angetriebenen Scheibe befestigt sein, die bis an die Wandung des Mühlengehäuses heranreichen, wodurch die Mahlscheibe entlastet und ein Verziehen und ungleichmässiges Beaufschlagen durch das Mahlgut vermieden wird, gleichzeitig aber auch die Möglichkeit geschaffen ist, dass die Räumschaufeln dicht an den Wänden der Mühle entlangschaben und ; omit auch zähes Gut restlos in die Austragöffnung fördern.
In der Zeichnung sind mehrere Planscheibenmühlen gemäss der Erfindung in beispielsweisen Aus- führungsformen dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Planscheibenmühle nach der Erfindung, die sich besonders zum Zerkleinern von nichtplastischen, wenig klebrigen, trcckenen oder nassen Stoffen eignet, im Schnitt, Fig. 2 in gleicher Darstellung eine Abänderung der Planscheibenmühle gemäss Fig. 1. Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt durch eine etwas abgeänderte Ausführungsform. Die Fig. 4 und 5 zeigen Ausschnitte aus der Mahlscheibe, dem Prallraum und der Gehäusewardung der Planscheibenmühle gemäss Fig. 3. Die in den Fig. 6 und 7 in Seitenansicht bzw. im Vertikalschnitt dargestellte Ausführungsform der Planscheiben- mahle eignet sich besonders zum Zerkleinern von plastischem und klebrigem Gut.
Die Scheibenmühle nach Fig. 1 weist ein zylindrisches Gehäuse 1 auf. das in der Mitte nach oben hin zu einem Einfüllstutzen 2 ausgebildet ist. Nach unten hin schliesst sich an das Gehäuse 1 ein gleichfalls zylindrisch ausgebildetes Lagergehäuse 6 an, das zugleich zur Anbringung des Antriebsmotors für die Planscheibenmühle dient. Der Antriebsmotor ist über die senkrecht stehende Antriebswelle 9 unmittelbar mit der waagrecht angeordneten schnell umlaufenden Mahlscheibe 10 verbunden. Das Lagergehäuse 6 nimmt ausserdem die Einstellvorrichtung für den Abstand zwischen der umlaufenden und der feststehenden Mahlscheibe auf.
Der Einlauftrichter 2 befindet sich oberhalb der schnell umlaufenden Mahlscheibe 10. Er ist in etwas Abstand oberhalb der Mahlscheibe doppelkegelförmig eingezogen, damit eine genaue zentrale Beschickung gewährleistet wird. Dies hat zur Folge, dass die Tangential- wie Radialbeschleunigung im Anfang klein ist
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und dann bis zur maximalen Umfangsgeschwindigkeit anwächst. Es findet also kein starker Aufprall des eingeführten Gutes auf die schnell umlaufende Mahlscheibe statt. Die schnell umlaufende Mahlscheibe selbst ist aus einer Trägerscheibe 10, einem auf diese aufgesetzten Mahlbelagsträger 11 und einem Gegengewichtsring 12 mit Räumschaufeln 13, einem Bewehrungsring 14 und einem Einzugskegel 15 zusammengesetzt. Die Scheibe 10 ist vorteilhaft aus zähem Stahl hergestellt und fest auf die Antriebswelle 9 gesetzt.
Am äusseren Rand der Scheibe 10 ist nach oben hin der ringförmige Mahlbelagträger 11 und nach unten hin der Gegengewichtsring 12 angesetzt. Der Mahlbelagträger 11 und der Gegengewichtsring können auch aus einzelnen Sektoren bestehen, die zusammen jeweils den vollen Ring ergeben. An der Trägerscheibe 10 sind der Mahlbelagträger 11 und der Gegengewichtsring 12 durch Schraubenbolzen 16 befestigt, die beispielsweise im Mahlbelagträger 11 festsitzen und von oben nach unten durch die Scheibe 10 und den Gegengewichtsring 12 greifen. In bestimmten Abständen besitzt der Gegengewichtsring 12 über den Umfang der Scheibe 10 hinausgreifende Arme, an welchen die Räumschaufeln 13 befestigt sind. Gegenüber der schnell umlaufenden Mahlscheibe ist im Gehäuse 1 im Bereich des Mahlbelagträgers 11 ein Mahlbelagträger 17 mittels Schraubenbolzen 18 am Gehäuse 1 angebracht.
Die MahlbeIagträger 11 und 17 sind so gestaltet, dass sie gegen die Richtung der Mahlgutzufuhr mit nach innen hin zunehmender Spaltbreite eine Vormahlzone und am andern Umfang bei ungefähr gleicher Spaltbreite eine Hauptmahlzone bilden. In der inneren Vormahlzone können auf den Mahlbelagträgern 11 und 17 Mahlrippen aufgebracht, beispielsweise aufgeschweisst, sein. Diese Rippen sind nicht radial, sondern in leichter Schrägstellung aufgeschweisst, u. zw. entgegen der Drehrichtung der Mahlscheibe, so dass die Schrägstellung hemmend auf den Durchgang des Materials wirkt. Die Mahlbelagträger 11 und 17 sind auf ihrer gesamten Fläche mit einem Mahlbelag versehen, der aus Stahl mit eingebetteten Splittern aus Metallkarbid und Kobalt in einer Grösse bis zu 3 - 4 mm besteht. Eine günstige Splittergrösse liegt bei etwa 1, 5 rnm.
Es ist auch durchaus möglich, Splitter dieser Grösse zu benutzen und gleichzeitig dem Stahl pulverförmig feine Splitterchen aus dem gleichen Material beizugeben, um ein Ausscheuern des Stahles zwischen den gröberen Splittern zu verhindern. Die Hauptmahlzone zwischen den Mahlbelagträgern 11 und 17 kann völlig eben ausgebildet sein, da die Rauhigkeit, die durch die aus dem Mahlbelag vorstehenden Splitter gegeben ist, ausreicht, um einen sehr günstigen Mahleffekt, insbesondere bei trockenem oder mit viel Flüssigkeit versetztem Mahlgut zu erzielen.
Für andere Zwecke ist es möglich, auch in der Hauptmahlzone Mahlrippen anzubringen. Die Lücken zwischen den dort aufgeschweissten Mahlrippen können verhältnismässig gross sein, beispielsweise 17 mm betragen, ohne dass der Feinheitsgrad des gemahlenen Gutes beeinträchtigt wird. Auch diese Rippen können mit leichter Schrägstellung gegenüber dem Scheibenradius aufgeschweisst sein. Die Rippen können auch in der Weise auf den Mahlbelagträger 11,17 aufgebracht sein, dass sie zunächst als Rippen im Wärmverfahren geprägt und dann auf eine vorausgehende Auftragsschweissung aufgesetzt werden.
Der Gegengewichtsring 12 ist in seinen Ausmassen und in seinem Gewicht so bemessen, dass die Schwerebene der schnell umlaufenden Mahlscheibe auch im Bereich des Mahlbelagträgers 11 in der Mitte der Trägerscheibe 10 liegt. Hiedurch wird erreicht, dass durch die Rotation der Mahlscheibe keinerlei Verformung der Scheibe eintritt. Der Abstand zwischen den beiden Scheiben wird dadurch von der Umdrehungsgeschwindigkeit der umlaufenden Scheibe unabhängig.
Innerhalb des Mahlbelagträgers 11 ist auf die Trägerscheibe 10 aus zähem Stahl die ringförmige Bewehrungsplatte 14 aus Hartmetall aufgelegt, die an ihrem Aussenrand eine ringförmige, schräg nach aussen ansteigende Anlauffläche 20 besitzt. Diese Anlauffläche bewirkt, dass das durch die Zentrifugalkraft radial über die Platte 14 gleitende Gut gegen die stillstehende obere Mahlplatte, d. h. den Mahlbelagträger 17, geschleudert wird. Der Zähigkeit des Materials entsprechend prallt das Material von dort wiederum auf die schnell rotierende Scheibe bzw. auf die darunterliegende Vormahlzone. Dieser Vorgang wiederholt sich bei rasch fortschreitender Zerkleinerung so oft, wie es das Mahlgut zulässt.
Um den Verschleiss des Milhiengehäuses 1 herabzusetzen, ist dieses mit Platten 27 ausgelegt, die selbst wiederum einen Belag aus Hartmetall mit eingebetteten Splittern tragen können. Desgleichen können auch die Räumschaufeln 13 mit einem derartigen Belag aus Hartmetall und eingebetteten Splittern versehen sein. Es wird hiedurch erreicht, dass auch noch in dem ringförmigen Prallraum ausserhalb der Mahlscheiben ein Zerreiben und Mahlen der aus dem Mahlspalt kommenden behandelten Materialteilchen vonstatten geht.
Da in dem Mahlspalt zwischen der beiden Scheiben eine erhebliche Zerkleinerungsarbeit stattfindet, die beispielsweise einer Motorleistung von 100 Kilowatt entspricht, muss mit einer verhältnismässig starken Erwärmung, insbesondere der schnell umlaufenden Mahlscheibe 10 gerechnet werden. Zur Kühlung der Scheibe 10 kann beispielsweise durch ein Rohr 21 Frischluft in das Mühlengehäuse unter die Scheibe 10
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das Gehäuse 28 in einem kegelstumpfförmig nach unten verjungen Lagergehäuse 32 fort, das wiederum an seinem unteren Rand den Antriebsmotor 33 (Fig. 6) für die Scheibenmühle trägt.
Im Inneren des Gehäuses 32 ist neben der Lagerung der'Antriebswelle für die Scheibenmühle der Antrieb für die Austragvorrichtung des behandelten Gutes und die Einstellvorrichtung für den Scheibenabstand untergebracht, die mittels des Handrades 34 (Fig. 6) betätigt wird.
Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 besteht die Scheibenmühle nach der Ausführungsform gemäss Fig. 6 und 7 aus einer feststehenden und einer schnell umlaufenden Mahlscheibe, die beide waagrecht liegend angeordnet sind. Die feststehende Mahlscheibe trägt den Mahlbelagträger 17, der jedoch auf eine feststehende Futterscheibe 35 aufgesetzt ist, die am oberen Teil der Mühlenwandung 28 befestigt ist. Der Einzugskegel 15 ist im vorliegenden Fall steiler ausgebildet als im Beispiel der Fig. 1 und 2.
Am Einzugskegel 15 sitzen Einzugsflügel 36, die auf die Bewehrungsplatte 14 übergreifen und mit ihrem äusseren Teil in einer Ausnehmung der Futterscheibe 35 laufen, die der Form der Flügel 36 angepasst ist.
Die Ausbildung der Mahlbelagträger 11 und 17 und der auf ihnen angebrachten Rippen ist im wesentlichen gleich jener der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2.
Der Zuführungsstutzen 29 für das zu verarbeitende Material ist zylindrisch ausgebildet und mit einem glatten Futter 37, vorzugsweise aus Hartmetall, ausgekleidet. Zwischen Futter 37 und dem Stutzen 29 ist eine Elektroheizung 38 vorgesehen. Diese Ausgestaltung des Zuführungsstutzens 29 bewirkt, dass das plastische Material den Zuführungsstutzen weder ganz noch teilweise verlegt. Wird nämlich plastisches Material unter Beimengung von Flüssigkeit verarbeitet, so tritt ein Teil der durch die Leitung 30 zugeführten Flüssigkeit unter der Wirkung der Einzugflügel 36 auch in den Einfüllstutzen 29 ein und bildet auf der Innenseite des Futters 37 einen Flüssigkeitsfilm, der das Ansetzen von plastischem Material verhindert. Im Falle des Mahlens ohne Flüssigkeitszusatz wird das Futter 37 durch die Elektroheizung 38 erwärmt.
Wenn sich Teile des plastischen Materials am Futter 37 ansetzen, werden sie an der Berührungsfläche mit der Futterwandung 37 getrocknet, lösen sich von dieser ab und fallen in den Bereich der Ein- zugflügel 36. Um auch am unteren Teil des Futters 37 ein Ansetzen von plastischem Material zu verhindern, sind auf der Bewehrungsplatte 14 Finger 23 angeordnet, die messerartig, aber genügend fest ausgebildet sind und einen Belag 24 aus Hartmetall mit eingebetteten Splittern tragen. Die Finger 23 verhindern das Entstehen ringförmiger gewölbeartiger Ansätze plastischen Materials, die auch durch einen Flüssigkeitsfilm oder durch Wärme nicht entfernt werden könnten.
In der beschriebenen Ausführungsform der Scheibenmühle nach der Erfindung kann beispielsweise Ton mit sehr steifplastischer Konsistenz bearbeitet werden. Selbst hochplastischer Bindeton mit weniger als zo Wassergehalt wird ohne Verstopfungsgefahr feinst aufgeschlossen. Der hoch verschleissfeste Plattenbelag und die griffigen Rippen der Mahlzone geben sogar die Möglichkeit, mit Magerungsmitteln versetzten Ton durch die Scheibenmühle nach der Erfindung zu schicken.
Bei den bekannten Scheibenmühlen war es möglich, Bindetone mit einem Wassergehalt bis herab zu etwa 33% zu verarbeiten. Durch die nach der Erfindung erreichte Verarbeitbarkeit von Tonen noch geringeren Wassergehaltes muss jetzt darauf geachtet werden, dass keine Verstopfungen in der Räumzone, also dem Raum zwischen den Mahlplatten und dem Maschinengehäuse, eintreten.
Die Räumung des behandelten Gutes erfolgt bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform auf folgende Weise :
Die Grundplatte 39 des Gehäuses 28 wird durch einen kleinen Getriebemotor 40 in langsame Drehung versetzt, beispielsweise etwa 4 Umdr/min. Auf der Grundplatte 39 sind Deckenabstreifer 41 und Seitenabstreifer 42 befestigt, die mit der Drehbewegung der Grundplatte 39 die Decke bzw. die Seitenwand des Gehäuses 28 von behandeltem Gut frei halten. Das behandelte Gut gelangt dadurch in den ringförmigen Raum 43, der durch die Bodenplatte 39, eine auf der Bodenplatte 39 befestigte Ringwand 44 und die Wandungen des Gehäuses 28 gebildet wird.
An der Austragstelle bzw. den Austragstellen greift ein stillstehender Abstreifer 45 in den Raum 43 und erfasst das auf der rotierenden Bodenplatte 39 liegende Gut und fördert es kontinuierlich nach aussen.
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