DD242352A5 - Schwingmuehle mit einer symmetrischen mahlkammer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schwingmuehle mit einer im wesentlichen symmetrischen Mahlkammer mit dem Ziel eine rationelle Mahlung bei einem minimalen Wartungsaufwand zu ermoeglichen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schwingmuehle zu schaffen, die mit einer kleinen Schwingmasse und damit verbundenen kleinen Momenten arbeitet und dabei grosse Durchsatzmengen gewaehrleistet sind. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Schwingmuehle eine Anordnung mit a) einer Mahlkammer mit nahezu kreisfoermigem Querschnitt bezueglich einer Symmetrieachse, die dahingehend eingeschraenkt ist, dass sie eine Nutationsbewegung um eine relativ stationaere Achse aufweist;b)Lagermitteln zur Lageraufnahme der Mahlkammer;c)einem Beschickungsdurchgang zur Verbindung mit der Mahlkammer;d)Antriebsmittel zum Antrieb der Mahlkammer um die relativ stationaere Achse;e)Zwangsmitteln zur Bestimmung der Form der Nutationsbewegung der Achse der Mahlkammererhaelt.

Description

Hierzu 9 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schwingmühle zur Größenreduzierung fester Teilchen durch die Einwirkung loser Mahlkörper.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist ein Verfahren zum Zerkleinern fester Teilchen, beispielsweise von Mineralerzen bekannt, das eine Mahlkammer zylindrischer oder zylindrisch-kegelförmiger Gestalt aufweist, die sich um eine horizontale Achse dreht und teilweise mit losen Mahlkörpern gefüllt ist, die die Teilchen zermahlen, wenn sie die Kammer passieren. Mahlanlagen dieser Art werden im allgemeinen als „Stutzmühlen" bezeichnet. Die Mahlkörper können aus Stahl oder anderem Material hergestellte Körper oder können ein grober Bestandteil des Beschickungsmaterials sein, wenn der Prozeß als autogenes Mahlen abläuft. Es ist ein Kennzeichen der Sturzmühlen, daß die spezifische verfügbare Leistungsaufnahme selbst durch die Gravitationsbeschleunigung begrenzt ist. Sie beträgt weniger als 20 Kilowatt pro Kubikmeter des Mahlkammervolumens. Die Mahlkapazität pro Mahlkammervolumeneinheit ist folglich gering.

Im Vergleich zur Leistungsfähigkeit der Sturzmühle können die spezifische Leistungsaufnahme und die Mahlgeschwindigkeit im wesentlichen durch eine Kreiselbewegung der Mahlkammer, üblicherweise in einer Kreisbahn um eine Festachse, erhöht werden. Auf diese Art und Weise können die Mahlkammer und ihr Inhalt Beschleunigungen ausgesetzt werden, die viel größer sind als die Gravitation gemäß der Relativbeschleunigung aw²r. Dabei ist w die Winkelgeschwindigkeit und r der Radius der Kreiselbewegung. Die nach diesem Prinzip arbeitenden Mahlanlagen werden als „Schwingmühle" und „Schleudermühle" bezeichnet, wobei der Begriff Schwingung im allgemeinen dort angewendet wird, wo der Radius „r" sehr klein ist im Vergleich zum Durchmesser der Mahlkammer. Beim Zusammenwirken ist das Verhältnis des Drehungsradius zum Mahlkammer-Durchmesser geringer als 0,05 für Schwingmühlen und liegt in dem Bereich von 0,15 bis 0,5 für Schleudermühlen. Spezifisch zugeführte Leistungen bis zu 500 Kilowatt pro Kubikmeter des Mahlkammervolumens sind mit Schleudermühlen erreicht worden, wobei die Mahlkapazität pro Volumeneinheit erhöht ist. Solche Mahlanlagen haben jedoch keine ausgedehnte industrielle Anwendung, häuptsächlich deshalb, weil sie mechanische, geometrische sowie Beschickungs- und/oder Entlademerkmale aufweisen, welche die Vorteile ihrer Anwendung kompensieren.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Schwingmühle zur Anwendung zu bringen, die einen rationellen Mahlvorgang gewährleistet und einen minimalen Wartungsaufwand benötigt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwingmühle zu schaffen, die bei dem Vorhandensein einer kleinen Schwingmasse und dem damit verbundenen kleinen Moment große Durchsatzmengen gewährleistet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Schwingmühle mit folgender Anordnung gelöst:

a) einer Mahlkammer mit nahezu kreisförmigem Querschnitt bezüglich einer Symmetrieachse, die dahingehend eingeschränkt ist, daß sie eine Nutationsbewegung um eine relativ stationäre Achse aufweist;

b) Lagermitteln zur Lageraufnahme der Mahlkammer;

c) einem Beschickungsdurchgang zur Verbindung mit der Mahlkammer;

d) Antriebsmitteln zum Antrieb der Mahlkammerum die relativ stationäre Achse;

e) Zwangsmitteln zur Bestimmung der Form der Nutationsbewegung der Achse der Mahlkammer.

Es ist im Sinne der Erfindung, daß die relativ stationäre Achse vertikal ist und der Beschickungsdurchgang abwärts zu der Mahlkammer gerichtet ist, wobei die Mahlkammer im wesentlichen kegelstumpfförmig in der Form mit einer geometrischen Spitze am oder in der Nähe des Nutationspunktes ist.

Im weiteren Sinne der Erfindung ist es, daß das Ende der Mahlkammer sich am entferntesten von dem Nutationspunkt befindet, der mit einer Öffnung oder Öffnungen versehen ist, die so angelegt sind, daß das gemahlene Material aus der Mahlkammer entladen werden kann und daß die Innenfläche des Entladungsendes der Mahlkammer mit der Mitte der Krümmung an oder in

Eine Ausübungsform der Erfindung ist es, daß der Beschickungsdurchgang nach oben divergent und so ausgelegt ist, daß das Beschickungsmaterial aus einem einzelnen stationären Beschickungsdurchgang aufgenommen wird, wobei in den Beschickungsanlagen ein flexibler Abschnitt eingebaut und so ausgelegt ist, daß eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen einem stationären Element und der Mahlkammer vorhanden ist und in den Beschickungsdurchgang ein nicht verschiebbares stationäres Rohr eingebaut ist, welches eine gleitende, dichtende Einstellung mit einem zweiten Teil des Durchgangs über den kugelförmigen Oberflächen, die auf den IMutationspunkt zentriert sind, gewährleistet.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die Rotation der Mahlkammer um ihre Symmetrieachse durch eine Drehmomentbeschränkungsvorrichtung verhindetwird, die die Mahlkammer mit dem Lagerverbindet, wobei die Antriebsmittel ein Getriebe, einen Riemen oder ein anderweitig geeignetes Antriebselement enthalten, das in dem Lagermittel zur Rotation um die relativ stationäre Achse montiert ist und mit einem Lager ausgerüstet ist, das koaxial mit der Nutationsachse verläuft und so angepaßt ist, um die Mahlkammer anzutreiben oder sie einzustellen und anzutreiben und weiterhin die Antriebsmittel eine Reihe hydraulischer Zylinder- und Kolbenanordnungen enthalten, die symmetrisch um den Nutationspunkt angeordnet sind und aufeinanderfolgend betätigt werden, um die gewünschte Nutationsbewegung zu bewirken.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es ein Vorzug, daß die Antriebszylinder und -kolben mit Hilfe einer alternierenden hydraulischen Strömungspumpe aufeinanderfolgend betätigt werden.

Eine sinnvolle Form ist es erfindungsgemäß, daß die Beschränkungsmittel ringförmige Lagerflächen umfassen, die mit der Mahlkammer verbunden sind und mit komplementären entgegengesetzten Lagerflächen auf den Lagermitteln im Eingriff sind, um ein Kugellager, das symmetrisch um den Nutationsmittelpunkt verläuft und diesen bestimmt, und ein kegelförmiges oder totoidales Lager zu schaffen, das symmetrisch um die Nutationsachse verläuft, und zwar mit einer Roll- und Gleitbewegung zwischen den entgegengesetzten Flächen, die so ausgelegt sind, daß die Amplitude der Nutationsbewegung begrenzt ist und weiterhin vorteilhaft, daß die Masse des Antriebselementes und dessen Mittelpunktslage derart ausgelegt sind, daß die zentrifugalen Kräfte und Momente, die durch die jeweiligen Nutations- und Rotationsmassen erzeugt werden, selbstausgleichend sind sowie die zentrifugalen Kräfte und Momente, die von der Nutationsbewegung herrühren, im wesentlichen durch die Masse der Lagermittel und deren Anordnung versetzt sind und die von der Nutationsbewegung herrühren, im wesentlichen durch eine Ausgleichsmasse mit entgegengesetzter Nutationsbewegung ausgeglichen ist. Nun ist die Erfindung ausgestaltet, wenn zum Mahlen des im wesentlichen trockenen Beschickungsmaterials die Mahlkammer mit Öffnungen für den Lufteinlaß oder den Eintritt eines anderes Gases versehen ist, wobei die Öffnungen so angeordnet und ausgerichtet sind, daß erreichtwird, daß die eingetretene Luft oder das andere Gas sich mit der Mahlfüllung vermischt oder diese überstreicht, und das gemahlene Material im Gegenstrom zu dem eintretenden Beschickungsmaterial zu einem Durchgang befördert wird, der so ausgelegt ist, daß dessen Entladung getrennt von dem eintretenden Beschickungsmaterial erleichtert ist und die Mahlkammer an dem Beschickungsdurchgang durch eine einfache Verbindung befestigt ist.

Weiterhin ausgestaltet ist die Erfindung, wenn die Mahlkammer einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit Bezug auf eine Symmetrieachse aufweist; und die Mahlkammer, wenn sie in der Mahlanlage einsatzfähig positioniert ist, so angeordnet ist, daß die Symmetrieachse bei der Benutzung eingeschränkt ist, um eine Nutationsbewegung um eine relativ stationäre Achse aufzuweisen, wobei weiterführend die festen Teilchen durch den Beschickungsdurchgang in die Mahlkammer eingeführt werden, der Nutationsbewegung an die Mahlkammer vermittelt wird, um eine Mahlwirkung innerhalb der Mahlkammer zu bewirken, und die gemahlenen Teilchen, die durch die Öffnung entladen werden, wiedergewonnen werden. Die Erfindung ist ausgestaltet, wenn ein Fluid durch die Öffnung, um die Mahlkammer zu überstreichen und die gemahlenen Teilchen in einer Gegenstromrichtung zu den Teilchen zu befördern, die in die Mahlkammer eingelassen werden, zugeführt wird, und die so bewegten gemahlenen Teilchen wiedergewonnen werden.

Es ist ein Vorzug der Erfindung, daß alle Querschnitte der Mahikammer senkrecht zu ihrer Symmetrieachse verlaufen, im wesentlichen kreisförmig unter typischer Vergrößerung des Radius von der Zuführungsöffnung (im dichtesten Abstand zum Schnittpunkt der Kammerachse mit der Rotationsachse angeordnet) zum Entladerost, das vom Schnittpunkt am entferntesten angeordnet ist. Typischerweise bilden die Seiten der Kammer zwischen der Zuführungsöffnung und dem Entladungsrost den Stumpfeines Kegels mit der Spitze in der Nähe des Schnittpunktes der Kammerachse mit der Umdrehungsachse. Die innere Oberfläche des Entladungsrostes ist konkav und peripher senkrecht zur kegelförmigen Oberfläche der Kammer. Typischerweise ist die Innenfläche des Entladungsrostes konkav und verläuft peripher senkrecht zur kegelförmigen Oberfläche der Kammer. Die Bewegung der beschriebenen Mahlkammer wird überall in dieser Beschreibung darauf bezogen, wie sich beispielsweise eine Nutationsbewegung im Gegensatz zu der Kreiselbewegung der Schleudermühlen des Standes der Technik verhält, bei denen die Achse der Mahlkammer darauf beschränkt ist, parallel zur Umdrehungsachse zu verlaufen. Während die Umdrehungsachse der Nutationsmahlanlage irgendeine virtuelle Orientierung von horizontal nach vertikal haben könnte, erwachsen signifikante Vorteile bei der Zuführung und Entladung der Mahlanlage daraus, daß die Umdrehungsachse vertikal mit dem Beschickungsmaterial verläuft, das vertikal nach unten in die Mahlanlage eintritt. Sämtliche beschriebenen Ausführungsformen weisen eine solche Orientierung auf

Die oben beschriebene Nutationsbewegung verleiht über die Kreiselbewegung den Schleudermühlen signifikante Vorteile.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1; 3; 4: Die Ausführung einer Mühlenkonstruktion für die Montage auf einem starren Fundament im Schnitt; Fig.2: Die Mühle in einer Ausführung mit einem Geschwindigkeitsgelenk im Schnitt; Fig. 5; 6; 7: Die Mühle in einer Ausführung für die Montage auf einem schwingenden Fundamentim Schnitt; Fig. 8: Die Mühle in einer Ausführung zur Naßmahlung;

Fig. 9: Eine weitere Ausführungsvariante zur Naßmahlung.

Um die Arbeitsweise der verschiedenen Komponententeile verständlich wiederzugeben, sind in den Fig. 1 bis 7 rotierende Elemente dicht schraffiert dargestellt, Nutationselemente sind mit breiten Abständen schraffiert und stationäre Elemente sind kreuzweise schraffiert.

Jede der verschiedenen Formen, die in der Zeichnung dargestellt sind, zeigt eine vertikale Umdrehungsachse 1,eine Nutationsachse 2, die die Achse 1 bei einem Nutationspunkt 3 schneidet, eine taumelnde Mahlkammer 4 und einen taumelnden Beschickungsdurchgang 5, der symmetrisch zur Achse 2 verläuft. Es sind weiterhin ein Entladungsrost 6 und Lagermittel, die ein Rahmenteil oder Rahmenteile 7 umfassen, die geeignet sind, die Mühle zu tragen und/oder sie zu sichern, und Kräfte und Momente, die durch ihre Arbeitsweise erzeugt werden, auf geeignete Fundamente zu übertragen, angeordnet. Jede der in den Fig. 1,2 und 3 dargestellten verschiedenen Formen ist gekennzeichnet durch ein Elemente. Das Element 8 ist in dem Rahmenteil 7 für die Rotation um die vertikale Achse 1 durch ein Lager 9 angeordnet. Das Element 8 sitzt auf einem Lager 10, das auf dem Element 8 symmetrisch um die Nutationsachse 2 montiert ist, wobei das Element 8 durch ein geeignetes Mittel in Umdrehung versetzt wird, beispielsweise ein Kegelradgetriebe und ein riemengetriebenes Vorgelege 11. In der abweichenden Form der Fig.2 sind am Lager 10 in Verbindung mit dem Lager 9 auch die Elemente 8 angeordnet und ihre Achse 2 ist eingespannt, um die gewünschte Nutationsbewegung um die Drehachse 1 auszuführen. In der anderen Form der Fig. 1 sind die Elemente 8 so angeordnet und eingespannt, um die gewünschte Nutationsbewegung in den ringförmigen Nutationslagerflächen 12; 13 auszuführen, die an ihren entgegengesetzten ringförmigen Lagerflächen 14; 15 und dem Gleit-und/oder Rollenlager der peripheren Oberfläche 16 mit der entgegengesetzten Oberfläche 17 den Rahmenteilen 7 abrollen. In der abweichenden Form der Fig. 5 wird die Einschränkung der Nutationsbewegung durch die ringförmige Nutationslagerfläche 18 vorgesehen, die auf dem entgegengesetzten ringförmigen Lager 19 sowie auf dem Rahmenteil 7 abrollt. Bei den abweichenden Formen der Fig.3 und 4 sind die Lage und die Nutationsbeschränkung der Elemente 8 durch nicht weniger als drei Kugeln 20 bestimmt, die bei gleichen Radien um den Nutationspunkt 3 angeordnet sind, wobei jede Kugel 20 durch gleichartige, zusammengehörende, eingepaßte Kugelführungshohlräume 21; 22 in dem kugelig geformten Element 23 und in der komplementären kugelförmigen Oberfläche 24 des Rahmenelementes 7 jeweils in einer solchen Weise aufgenommen ist, daß die Kugeln 20 rollen können, um die geforderte Bewegung zu ermöglichen und die Zwangskräfte zwischen den Nutations- und Rahmenelementen zu übertragen. In den Ausführungsformen der Fig. 2,3,4,6 und 7 verbindet ein flexibles röhrenförmiges Element 25 den taumelnden Beschickungsdurchgang 5 mit der Beschickungsöffnung 26 und dient dazu, das Beschickungsmaterial in die Mahlkammer 4 zu leiten und dieses von dem Raum zu isolieren, der den Antrieb und die Lager enthält. In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das flexible röhrenförmige Element 25 durch eine konisch nach oben verlaufende divergierende Nutationszuführungsöffnung 27 ersetzt, die geeignet ist, das Beschickungsmaterial aus dem stationären Beschickungsrohr 28 aufzunehmen. Nach Fig. 5 ist das flexible röhrenförmige Element 25 durch ein starres röhrenförmiges Element 29 ersetzt, das in dem Rahmenteil 7 so angeordnet ist, daß sich dessen unteres Ende in einem gleitenden Eingriff mit einer kugelig geformten Oberfläche 30 am Eintritt zu dem Beschickungsdurchgang 5 befindet. Die Verwendung des flexiblen Elementes 25 zur Verbindung der Nutations- und Rahmenelemente erfordert entweder, daß es ausreichend stark ist, um dem Drehmoment zu widerstehen, welcher von dem Reibungswiderstand des Nutationslagers 10 herrührt, oder das irgendeine separate Einrichtung, die dem Drehmoment widersteht, zwischen die Rahmen- und Nutationselemente montiert wird. Solche Einrichtungen wie das konstante Geschwindigkeitsgelenk 31 in Fig. 2, oder die ineinandergreifenden Kegelräder 32, die in den Fig. 6 und 7 dargestellt sind, können zu diesem Zwecke benutzt werden. Der Torsionszwang ist der Kugeltyplage und dem Nutationszwang eigen, wie in der Fig. 3 und 4 dargestellt. Wenn dort kein das Drehmoment hindernder Mechanismus zwischen dem Rahmenteil und den Elementen 8, wie in Fig. 1 und 5 wiedergegeben, vorhanden ist, dann wird die Drehmomentbeschränkung durch den Reibungswiderstand hervorgerufen, um auf den Wälzkontakten zwischen den Lagerflächen 12; 13 und 18 und den entsprechenden Lagerflächen 14; 15 und 19 zu gleiten, wobei der sehr kleine periphere Unterschied in der Länge dieser entgegengesetzten Lagerflächen eine langsame Drehung der Mahlkammer 4 um ihre Nutationsachse 2 bewirkt, wenn die Mühle in Betrieb ist. Durch die Nutationsbewegung der Mühle werden große zentrifugale Kräfte und Momente erzeugt. Die aufgenommene Mahlfüllung und die Mittel, die verwendet werden, um solchen zentrifugalen Wirkungen entgegenzuwirken oder diese ins Gleichgewicht zu bringen, sind von Bedeutung für den Betrieb der Mühle.

Welche Mittel für diesen Zweck auch vorgesehen sind, es ist ein primäres Erfordernis und ein wichtiges Ziel dieser Erfindung, die Nutationsmasse zu minimieren und sie für das kleinste Moment um den Nutationspunkt 3 anzuordnen. Wenn die zu montierende Mühle fest auf die Fundamente mit einer Masse aufgestellt und verschraubt wird, die die Masse der Nutationsteile der Mühle außerordentlich übersteigt, und sicher in den Boden gesetzt ist, dann ist eine Mühlenkonstruktion vorzusehen, welche die dynamischen Kräfte, die über Lager und Rahmen direkt auf die Fundamente übertragen werden, ohne daß die Mühle mit dynamischen Ausgleichsmitteln ausgerüstet ist. Derartige Mühlenkonstruktionen sind in den Fig. 1,3 und 4 dargestellt.

Wenn die Mühle alternativ dazu auf elastischen Unterlagen nach Fig. 5 zu montieren ist, können die zentrifugalen Kräfte und Momente, die durch die Nutationsteile erzeugt werden, durch die Anordnung von Rahmenteile 7 mit einer Masse, die die Masse der Nutationsteile außerordentlich übersteigt, in starkem Maße gegeneinander arbeiten. Dabei liegt der Schwerpunkt 33 der genannten Rahmenteile 7 auf oder dicht an der Achsel und der Bewegungsebene des Mittelpunktes 34der Nutationsmasse. Die Bewegung der Mühle relativ zu ihrem Fundament als Ergebnis der restlichen Zentrifugalkräfte wird durch federnde Stützelemente 35 egalisiert.

Wenn ein dynamisches Ausgleichen erforderlich oder wünschenswert ist, dann besteht die Möglichkeit für die Anwendung sowohl der Rotations- als auch der Nutationsmittel. Rotationsausgleichsmittel zeigt Fig. 2. Darin bestimmt das Lager 10 die Lage der Elemente in bezug auf das nicht ausgewuchtete Rotationselement 8. Dieses ist so angeordnet, daß der Mittelpunkt 34 der Nutationsmasse und der Schwerpunkt 36 der Elemente, die um die Achse 1 rotieren, auf solchen Radien auf gegenüberliegenden Seiten einer und in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zu der Achse 1 liegen, daß die Zentrifugalkräfte, die durch die Nutations- und Rotationsmassen erzeugt werden, im wesentlichen gleich und entgegengesetzt sind und sich so nahezu gegenseitig aufheben. Erforderlich ist dabei, daß das Lager 9 den Rest einer nicht ausgewuchteten Kraft oder einer Drehmomentkomponente des Zahnradgetriebeschubs und der Axialstellenbelastung an das Rahmenteil 7 weitergibt. Alternative dynamische Nutationsausgleichsmittel sind in den Fig. 6 und 7 wiedergegeben, worin das Nutations-Ausgleichselement 37 symmetrisch um die Achse 38 angeordnet ist, welche den Punkt der Nutation 3 auf der Umdrehungsachse 1 passiert und um diesen taumelt. Das Nutations-Ausgleichselement 37 weist vorzugsweise solche Proportionen auf, daß die Größe und Anordnung seiner Masse es bewirkt, daß eine Masse und ein Radius vom Nutationspunkt 3 zum Mittelpunkt gleich denen der Mahlkammer, ihrer Stützmittel und Bestandteile ist. Das Element 37 kann um die Achse 38 einen kontinuierlichen ringförmigen Querschnitt aufweisen. Nach Fia.6oderwie in Fia.7 kann es in eine Vielzahl von nach unten rinaförmia verlaufenden Seqmenten 39 mit Zwischenräumen

geteilt sein, welche externe Zugänge zu der Mahlkammer 4 und ihrer Befestigungsverbindung 40 für den Austausch oder die Instandsetzung ermöglichen. Das Nutationsausgleichselement 37 ist mit einem Flansch 41 versehen, der eine ringförmige, konische Oberfläche 42 aufweist, deren Spitze zum Nutationspunkt 3 weist, auf der entgegengesetzten kegelförmigen Rahmenoberfläche 43 rollt der Flansch 41 auf einer peripheren kugelförmigen Oberfläche 44, die auf der entgegengesetzten kugelförmigen Rahmenoberfläche 45 gleitet. Der Flansch 41 ist mit einer ringförmigen, ebenen Lagerfläche 46 versehen, die senkrecht auf und symmetrisch um die Nutationsausgleichs-Achse 38 verläuft. Bei einer gleichartigen entgegengesetzten Lagerfläche 47 des rotierenden Nockenelementes 48 und einer Fläche 49 gleitet die ringförmige, kegelige Nutationsfläche 50. Der rotierende Nocken 48 ist mit einer oberen, ringförmigen, ebenen Lagerfläche 51 versehen und befindet sich mit einer gleichartigen, entgegengesetzten, taumelnden Lagerfläche 52 in gleitendem Eingriff, die sich auf einem Flansch 53 des Nutationsaufbaus befindet und senkrecht zur Nutationsachse 2 verläuft, um auf diese Weise die gewünschte taumelnde Bewegung der um die Achse angeordneten Elemente zu ermöglichen. Der rotierende Nocken 48 ist mit Antriebsmitteln ausgerüstet, beispielsweise einem Kegelrad und des Vorgeleges 11, das als Ritzelantrieb 11 montiert ist. Dieses ist in Fig. 6 gezeigt, wobei eine Riemenantriebsscheibe 54, in Fig.7 wiedergegeben ist. Der Nutationsflansch 53 ist auch mit einer ringförmigen kegeligen Oberfläche 55, die mit der Spitze am Punkt 3 weist, versehen und rollt auf der entgegengesetzten feststehenden Oberfläche 56 und einer peripheren kugelförmigen Oberfläche 57 ab, die auf der entgegengesetzten, kugelförmigen Oberfläche 58 gleitet. Die kontaktierenden, entgegengesetzten, rollenden, kegelförmigen und gleitenden kugelförmigen Oberflächen dienen dazu, die entgegengesetzten Nutationsbewegungen der Mahlkammer und der Ausgleichsvorrichtung zu bestimmen und irgendwelche restliche Rotationskräfte und Momente an das Rahmenelement 7 weiterzugeben.

Die Fig.4 und 5 stellen hydraulische Antriebsmittel dar, die aus nicht weniger als drei Kolbenelementen 59 bestehen, die in Zylindern 60 in dem Rahmenteil 1 gleiten. In Fig.4sind die Kolbenelemente 59 selbstausrichtend und mit dem Element 23 durch Axialrillenkugellager 61 verbunden. Ein hydraulisches Druckfluid, das den Zylindern 60 zugeführt und aus diesen in einer geeigneten Reihenfolge entleert wird, bewirkt, daß das Element 23 und die Mahlkammer4 die gewünschte Nutationsbewegung aufweisen, deren Amplitude durch die tragenden Kugeln 20, die in den Hohlräumen 21; 22 rollen, bestimmt wird. In der Ausführungsform der Fig. 5 sind die Kolbenelemente 59 mit sich selbstausrichtenden Gleitsegmenten 62 in Verbindung mit einer ringförmigen ebenen Lagerfläche 63 des geflanschten Nutationselementes 64 ausgerüstet. Der wechselnde Strom des hydraulischen Druckfluids, der durch eine Pumpe 65 geliefert wird, ist mit jedem der Zylinder 60 in einer entsprechenden Reihenfolge über Rohrleitungen 66 verbunden; dadurch wird bewirkt, daß das Nutationselement 64 und die Mahlkammer 4 die gewünschte Nutationsbewegung ausführen, deren Amplitude durch das rollende Eingreifen der Lagerflächen 13; 18 auf ihren jeweils entgegengesetzten Lagerflächen 15; 19 der Rahmenteile 7 bestimmt wird. Die Arbeitsweise der Mühle ist in Fig. 8 wiedergegeben, und zwar in bezug auf einen geschlossenen Kreislauf der Naßmahlung, und Fig.9 für die typische Lufttrennungstrockenmahlung.

Im folgenden wird auf Fig. 8 Bezug genommen. Die Mahlkörper 67 nehmen annähernd 50% des Volumens der Mahlkammer 4 ein, wenn diese stationär ist und die Mühle mit der gewünschten Geschwindigkeit taumelt. Dabei werden besonders das zu mahlende feste Beschickungsmaterial 68, das Wasser 69 und der geschlossene Kreislauf, der übergroßes Material 70 zurückführt, durch das feststehende Beschickungsrohr 28 auf die taumelnde Beschickungsöffnung 27 gerichtet. Der Eintritt erfolgt durch die Gravitation in einer im wesentlichen vertikalen nach unten verlaufenden Richtung und gelangt durch den taumelnden röhrenförmigen Durchgang 5 in die Mahlkammer 4. Die Strömungsmengen der Komponenten, die in die Mahlkammer eintreten, werden so gesteuert, daß die Dichte der breiigen Masse oder die Viskosität der Aufschlämmung und deren Volumen in der Mahlkammer 4 im wesentlichen konstant sind und für die Mahlung ein Optimum darstellen. Die Wirkung der Nutationsbewegung der Mahlkammer 4 besteht darin, daß sich ihre Füllung ausdehnt und eine stürzende Bewegung ausführt, die im wesentlichen senkrecht zu den kegelförmigen Seiten 71 der Mahlkammer 4 erfolgt. Die Neigung der kegelförmigen Oberfläche 71 der Mahlkammer 4 zur Drehachse 1 bewirkt, daß der Druck auf die Fläche, der aus der Zentrifugalkraft der Füllung resuliert, eine Hauptkomponente aufweist, die radial gegen das konkave Rost 6 gerichtet und damit der Raumdehnung entgegengesetzt ist und eine wirksame Kapselung der Mahlkörper 67 gewährleistet und den Materialdurchgang fördert, wobei das Material durch die Mahlkammer 4 mit einer hohen Geschwindigkeit zermahlen wird. Die Dynamik der Trommelwirkung und die Form und die geschlossene Formgebung der Mahlkammerfüllung fördern insgesamt eine optimale Mahlleistung, wenn das Verhältnis der Nutation zu den Mahlkammerradien annähernd 0,4 ist. Wenn die Spitze der kegelförmigen Oberfläche 71 dicht am Nutationspunkt 3 liegt, ist der Wert des genannten Verhältnisses bei allen Mahlkammerquerschnitten im wesentlichen konstant. Die optimale Leistungsfähigkeit wird durch das aktive Mahlkammervolumen gebildet. Die Funktion des konkav geformten Rostes 6 mit seinen Öffnungen 72 besteht darin, in der Mahlkammer 4 all die lockeren Mahlkörper 67 oberhalb einer gegebenen Größe zurückzuhalten und einen großen Bereich der Öffnung zur Verfügung zu stellen, die für ein schnelles Entladen des gemahlenen Materials aus der Mahlkammer 4 frei ist. Am Boden der Kammer 4 bietet der Entladerost eine maximale Bodenfläche pro Einheit des effektiven Kammervolumens für diesen Zweck. Die Kombination der virtuellen unvermischten Leitung der vertikal abwärts gerichteten Materialzuführung unter Ausnutzung der Schwerkraft zu der Mahlkammer 4, die signifikante, abwärts gerichtete Komponente der kegelförmigen Wandreaktion auf die Zentrifugalkraft, die auf die Füllung wirkt, und die große Rostöffnungsfläche für die Entladung aus der Mahlkammer 4 ermöglichen sehr hohe Durchsatzmengen der ursprünglich auszuführenden Beschickungs- und Umlaufkomponenten, die mit Umlaufbeladungsverhältnissen von mehr als zwanzig zu eins mit entsprechendem Nutzen leicht erreichbar sind.

Das gemahlene Material, das aus der Mahlanlage durch das Rost 6 entladen wird, wird in einem geeigneten Beschickungstrichter 73 gesammelt, von dort mit einer geeigneten Wasserverdünnung zur Pumpe 74 geleitet und durch eine Leitung 75 zu einer Meßsteuereinrichtung gefördert, beispielsweise einem hydraulischen Zyklonabscheider 76, wobei der Überlauf 77 davon das fertige Produkt und der Unterlauf 70 die Umlaufbeladung bildet, die unfertiges Material enthält, welches zu dem stationären Beschickungrohr 28 geleitet wird und zu der Mahlanlage zurückkehrt.

Im folgenden wird auf Fig. 9 Bezug genommen. Durch die Bewegung der Mahlanlage mit der gewünschten Geschwindigkeit und der Mahlkammer 4, die eine geeignete Füllung der in Fig. 8 dargestellten Mahlkörper enthält, wird im wesentlichen trockenes und aus festen Teilchen bestehendes Beschickungsmaterial 68, das größenmäßig zu reduzieren ist, zu der stationären Beschickungsöffnung 26 geleitet, um in das röhrenförmige Element 25 in eine nahezu Abwärtsrichtung einzutreten und den taumelnden röhrenförmigen Beschickungsdurchgang 5 bis zu der Mahlkammer 4 zu passieren, die von einem Gehäuse 78 mit

einem verstärkten Luftstrom umgeben ist, der durch ein Rohr 79 von einem Gebläse 80 zugeführt wird. Der Boden der Mahlkammer 4 ist durch eine Platte 81 verschlossen, deren Innenoberfläche konkav profiliert ist und peripher senkrecht zu der kegelförmigen Fläche 71 der Mahlkammer 4 verläuft. Die genannte Mahlkammer 4 weist in dem unteren Abschnitt der kegelförmigen Wand eine Vielzahl von Öffnungen 82 auf, die evolventenförmig und in der Richtung der Nutationsbewegung nach unten geneigt sind, und erlauben somit das Einströmen eines Luftstromes 83 aus dem Gehäuse 78 in die Mahlkammer4. Unter dem Einfluß eines sich verringernden Druckgradienten zwischen den Öffnungen 82 und dem Beschickungsdurchgang 5 wird ein Aufwärtsluftstrom innerhalb der Mahlkammer 4 und auf Grund der inneren Trommelwirkung der ausgedehnten Medienfüllung erzeugt. Wenn die Mahlanlage in Bewegung ist, wird die nach oben strömende Luft verwirbelt, welche die feineren Anteile der in ihrer Größe zu reduzierenden Feststoffe von der Mahlkammer 4 in den taumelnden Beschickungsdurchgang 5 überstreicht. In der entgegengesetzt fließenden Strömung hingegen wird das sich nach unten bewegende aus Teilchen bestehende, grobe Beschickungsmaterial 68 bewegt. Der Luftstrom 83, der mit aus einzelnen Teilchen bestehendem zermahlenem Material behaftet ist, wird über den ringförmigen Strömungsdurchgang 85 durch indirektes Ansaugen von dem Gebläse 80 abgeleitet und über das Rohr 86 zu einer geeigneten Meßsteuereinrichtung gelenkt, beispielsweise einem Windsichter 87, der feine Anteil daraus wird in typischer Weise von dem Luftstrom durch einen Zyklonkollektor 88 zurückgenommen und stellt das fertige Produkt 89 dar. Der grobe Anteil 90 des unfertigen Materials wird zu der Beschickungsöffnung 26 geleitet und somit zu der Mahlanlage zurückgeführt.

Die Anwendung und Wirkungsweise einer Mahlanlage werden verbessert und erleichtert, wenn jene Teile, die bei dem Mahlprozeß dem Abriebverschleiß ausgesetzt sind, leicht zugänglich sind und leicht und schnell entfernt und ausgewechselt werden können. Die Positionierung der Mahlkammer 4, von außen mit den getrennt aufgenommenen und verschlossenen Antriebs- und Lagermitteln 9; 10 und die Vorsorge außenseitiger wirksamer Mittel für deren Befestigungsverbindung 40 mit dem taumelnden Beschickungsdurchgang 5 sind verschiedenartig wiedergegeben. Als eine verschraubte Flanschverbindung 40 in Fig. 3, eine befestigte Flanschverbindung 40 den in Fig. 1 und 7, eine verschraubte und abgesetzte Verbindung 40 in Fig. 6, eine verschraubte, abgesetzte und verkeilte Verbindung 40 in Fig.4 und eine verschraubte, abgesetzte und Druckmuffenverbindung 40 in Fig.5.

Claims (21)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Schwingmühle mit einer symmetrischen Mahlkammer, die sich zwangsläufig um eine kegelförmige Rotationsfläche und eine relativ stationäre Achse bewegt, gekennzeichnet durch die Anordnung:

   a) einer Mahlkammer (4) mit nahezu kreisförmigem Querschnitt bezüglich einer Symmetrieachse, die dahingehend eingeschränkt ist, daß sie eine Nutationsbewegung um eine relativ stationäre Achse aufweist;

   b) Lagermitteln zur Lageraufnahme der Mahlkammer (4);

   c) einem Beschickungsdurchgang zur Verbindung mit der Mahlkammer (4);

   d) Antriebsmitteln zum Antrieb der Mahlkammer (4) um die relativ stationäre Achse (1);

   e) Zwangsmitteln zur Bestimmung der Form der Nutationsbewegung der Achse (1) der Mahlkammer (4).
2. 2. Schwingmühle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die relativ stationäre Achse (1) vertikal ist und der Beschickungsdurchgang (5) abwärts zu der Mahlkammer (4) gerichtet ist.
3. 3. Schwingmühle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Mahlkammer (4) im wesentlichen kegelstumpfförmig in der Form mit einer geometrischen Spitze am oder in der Nähe des Nutationspunktes (3) ist.
4. 4. Schwingmühle nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Ende der Mahlkammer (4) sich am entferntesten von dem Nutationspunkt (3) befindet, der mit einer Öffnung oder Öffnungen versehen ist, die so angelegt sind, daß das gemahlene Material aus der Mahlkammer (4) entladen werden kann.
5. 5. Schwingmühle nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Innenfläche des Entladungsendes der Mahlkammer (4) mit der Mitte der Krümmung an oder in der Nähe der geometrischen Spitze der Mahlkammer (4) konkav ist.
6. 6. Schwingmühle nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Beschickungsdurchgang (5) nach oben divergent und so ausgelegt ist, daß das Beschickungsmaterial aus einem einzelnen stationären Beschickungsdurchgang aufgenommen wird.
7. 7. Schwingmühle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den Beschickungsanlagen ein flexibler Abschnitt eingebaut und so ausgelegt ist, daß eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen einem stationären Element und der Mahlkammer (4) vorhanden ist.
8. 8. Schwingmühlenach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den Beschickungsdurchgang (5) ein nicht verschiebbares stationäres Rohr eingebaut ist, welches eine gleitende, dichtende Einstellung mit einem zweiten Teil des Durchgangs über den kugelförmigen Oberflächen, die auf den Nutationspunkt (3) zentriert sind, gewährleistet.
9. 9. Schwingmühle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Rotation der Mahlkammer (4) um ihre Symmetrieachse durch eine Drehmomentbeschränkungsvorrichtung verhindert wird, die die Mahlkammer (4) mit den Lagern (9; 10) verbindet.
10. 10. Schwingmühle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebsmittel ein Getriebe, einen Riemen oder ein anderweitig geeignetes Antriebselement enthalten, das in dem Lagermittel zur Rotation um die relativ stationäre Achse (1) montiert ist und mit einem Lager ausgerüstet ist, das koaxial mit der Nutationsachse (2) verläuft und so angepaßt ist, um, die Mahlkammer (4) anzutreiben oder sie einzustellen und anzutreiben.
11. 11. Schwingmühlenach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebsmittel eine Reihe hydraulischer Zylinder- und Kolbenanordnungen (59; 60) enthalten, die symmetrisch um den Nutationspunkt (3) angeordnet sind und aufeinanderfolgend betätigt werden, um die gewünschte Nutationsbewegung zu bewirken.
12. 12. Schwingmühle nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebszylinder und -kolben (58; 60) mit Hilfe einer alternierenden hydraulischen Strömungspumpe (65) aufeinanderfolgend betätigt werden.
13. 13. Schwingmühle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschränkungsmittel ringförmige Lagerflächen (46; 47) umfassen, die mit der Mahlkammer verbunden sind und mit komplementären entgegengesetzten Lagerflächen (51; 52) auf den Lagermitteln im Eingriff sind, um ein Kugellager (20), das symmetrisch um den Nutationsmittelpunkt verläuft und diesen bestimmt, und ein kegelförmiges odertotoidales Lager zu schaffen, das symmetrisch um die Nutationsachse verläuft, und zwar mit einer Roll- und Gleitbewegung zwischen den entgegengesetzten Flächen, die so ausgelegt sind, daß die Amplitude der Nutationsbewegung begrenzt ist.
14. 14. Schwingmühlenach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Masse des Antriebselementes und dessen Mittelpunktlage derart ausgelegt sind, daß die zentrifugalen Kräfte und Momente, die durch die jeweiligen Nutations- und Rotationsmassen erzeugt werden, selbstausgleichend sind.
15. 15. Schwingmühle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zentrifugalen Kräfte und Momente, die von der Nutationsbewegung herrühren, im wesentlichen durch die Masse der Lagermittel und deren Anordnung versetzt sind.
16. 16. Schwingmühlenach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zentrifugalen Kräfte und Momente, die von der Nutationsbewegung herrühren, im wesentlichen durch eine Ausgleichsmasse mit entgegengesetzter Nutationsbewegung ausgeglichen ist.
17. 17. Schwingmühlenach den Punkten 1 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß zum Mahlen des im wesentlichen trockenen Beschickungsmaterials die Mahlkammer (4) mit Öffnungen (82) für den Lufteinlaß oder den Eintritt eines anderen Gases versehen ist, wobei die Öffnungen (82) so angeordnet und ausgerichtet sind, daß erreicht wird, daß die eingetretene Luft oder das andere Gas sich mit der Mahlfüllung vermischt oder diese überstreicht, und das gemahlene Material im Gegenstrom zu dem eintretenden Besckichungsmaterial zu einem Durchgang befördert wird, der so ausgelegt ist, daß dessen Entladung getrennt von dem eintretenden Beschickungsmaterial erleichtert ist.
18. 18. Schwingmühle nach den Punkten 1 bis 17, gekennzeichnet dadurch, daß die Mahlkammer (4) an dem Beschickungsdurchgang durch eine einfache Verbindung befestigt ist.
19. 19. Schwingmühle, gekennzeichnet dadurch, daß eine lösbare Befestigung für die Mahlkammer (4) einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit Bezug auf eine Symmetrieachse aufweist; und die Mahlkammer (4), wenn sie in der Mahlanlage einsatzfähig positioniert ist, so angeordnet ist, daß die Symmetrieachse bei der Benutzung eingeschränkt ist, um eine Nutationsbewegung um eine relativ stationäre Achse (1) aufzuweisen.
20. 20. Verfahren zum Betreiben der Schwingmühle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die festen Teilchen durch den Beschickungsdurchgang (5) in die Mahlkammer (4) eingeführt werden, der Nutationsbewegung an die Mahlkammer vermittelt wird, um eine Mahlwirkung innerhalb der Mahlkammer zu bewirken, und die gemahlenen Teilchen, die durch die Öffnung entladen werden, wiedergewonnen werden.
21. 21. Verfahren zum Betreiben der Schwingmühle nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß ein Fluid durch die Öffnung, um die Mahlkammer zu überstreichen und die gemahlenen Teilchen in einer Gegenstromrichtung zu den Teilchen zu befördern, die in die Mahlkammer eingelassen werden, zugeführt wird und der so bewegten gemahlenen Teilchen wiedergewonnen werden.