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EP3247499B1 - Koaxialmühle und zufuhreinheit für eine mühle - Google Patents

Koaxialmühle und zufuhreinheit für eine mühle Download PDF

Info

Publication number
EP3247499B1
EP3247499B1 EP15797297.7A EP15797297A EP3247499B1 EP 3247499 B1 EP3247499 B1 EP 3247499B1 EP 15797297 A EP15797297 A EP 15797297A EP 3247499 B1 EP3247499 B1 EP 3247499B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
mill
interface
stator
mounting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP15797297.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3247499A1 (de
Inventor
Martin Gross
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3247499A1 publication Critical patent/EP3247499A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3247499B1 publication Critical patent/EP3247499B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/02—Feeding devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C18/00—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments
    • B02C18/06—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments with rotating knives
    • B02C18/062—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments with rotating knives with rotor elements extending axially in close radial proximity of a concentrically arranged slotted or perforated ring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C18/00—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments
    • B02C18/06—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments with rotating knives
    • B02C18/16—Details
    • B02C18/22—Feed or discharge means
    • B02C18/2225—Feed means
    • B02C18/2291—Feed chute arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B02C23/16—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating with separator defining termination of crushing or disintegrating zone, e.g. screen denying egress of oversize material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B02C23/16—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating with separator defining termination of crushing or disintegrating zone, e.g. screen denying egress of oversize material
    • B02C2023/165—Screen denying egress of oversize material

Definitions

  • the present invention relates to a mill and a feed unit for a mill.
  • the present invention relates to a coaxial mill in which set-up and maintenance operations can be carried out in a particularly simple and time-saving manner.
  • mills are regularly used to eliminate irregularities in the particle size distribution with respect to maximum grain size and / or to structure wet granules.
  • follow-up processes can be optimized or made possible in the first place.
  • these are for dry granulates grain size reduction for the tabletting process or particle size reduction for wet granules in order to dry them faster or to give this structure to improve the drying, flowability and / or meterability.
  • the mills known in the art are grown as ancillary equipment to machinery and apparatus (e.g., manufacturing and / or production technology) for producing granules. Since these machines were designed and built for closed batch operation, they are provided with lockable emptying and filling openings. These apparatuses are designed and operated in such a way that the risks of explosion are minimized and their effects do not pose a risk to the persons in the environment of the machines due to the material properties and the process requirements.
  • US 5,405,094 shows a multi-stage mill, in which two screening units by means of rotationally driven stirring elements for the comminution of regrind be used.
  • the stirring elements are driven by a shaft, which is supplied by means of a belt with kinetic energy.
  • US 5,863,004 shows a mill in which a arranged on a sieve element stirring element is moved by a downstream drive unit to press ground material through the sieve unit.
  • the mills known in the prior art is common that in case of a required replacement of the screening units or in case of opening of the grinder to remove clogging large parts of the mill must be taken apart, which is time-consuming and therefore expensive. Sometimes an increased set-up time can adversely affect the process reliability of an entire system. Sometimes, prior art mills require additional brackets and pushers to bring the mills into working position, to equip (eg screen change, rotor screen tool), to clean and service. In addition, in the known solutions, the material to be ground (product) flows from above at a flow direction upstream mill drive from above the drive rod, which therefore hinders the product flow on the input side.
  • WO 2004/050249 A1 discloses a crushing mill having a rotor, a stator and a supply unit according to the preamble of claim 1.
  • a supply pipe is arranged to feed ground material into the mill of the mill through a rotary bearing, by means of which a relative movement between the rotor and the stator is ensured.
  • the above-identified object is achieved by a feed unit for a mill according to claim 1 and by a mill according to claim 8.
  • the feed unit is used to supply regrind in the direction of the grinder. It is provided a first interface for mounting a rotor of a grinder. The rotor forms the moving component of the grinder.
  • a second interface is provided for mounting a stator of the grinder, which in Supply pipe provided, which is adapted to guide ground material in the grinder.
  • An annular rotary bearing is provided on the feed tube which permits relative rotation between the feed tube and another component of the mill. Due to the ring shape, the rotary bearing can be arranged on the feed pipe such that the grinding material passes through the rotary bearing into the grinder during operation.
  • the annular rotary bearing encloses at least a portion of a free pipe cross-section of the feed pipe so that the millbase is conveyed through the "eye" of the rotary bearing and through the feed pipe.
  • all regrind is brought by the rotary bearing in the grinder.
  • the geometry of the grinder as well as its attachment and accessibility for set-up and maintenance purposes can be made extremely low, whereby the downtime of a mill equipped according to the invention can be reduced.
  • the rotary bearing can be configured for example as a rolling bearing or as a sliding bearing.
  • rolling elements can roll between an inner and an outer or an upper and a lower ring of the bearing to allow a particularly low frictional force at high pressure forces to be transmitted.
  • a roller bearing can be configured as a roller bearing or as a ball bearing.
  • the sliding bearing may have material combinations with a particularly low sliding friction coefficient (for example nylon and metal), whereby the sliding friction coefficient can be further reduced by the use of lubricants.
  • the rotary bearing can be arranged, for example, between the first interface for mounting the rotor of the grinder and the feed pipe.
  • the supply tube can be stored statically and the rotor can be arranged to rotate about the supply tube.
  • the supply pipe can be designed to rotate automatically and be connected in a rotationally fixed manner to the rotor of the grinding mechanism.
  • the annular rotary bearing between the feed tube and a fixed part of the mill or other fixed structure may be arranged.
  • the material to be ground is transported through the rotary bearing in the grinder.
  • the rotary bearing between the second interface for holding the stator of the grinder and the supply pipe may be arranged.
  • the supply pipe of the feed unit according to the invention can perform a rotational movement relative to the stator of the grinder while it is non-rotatably mounted on the rotor of the grinder.
  • the second interface for mounting the stator of the grinder can be arranged mechanically non-rotatable and coaxial with a stator of an electric machine, via which the grinder (for example, electrically) is driven.
  • the power transmission can be omitted by means of a belt or a chain, whereby energy losses and additional space for power transmission can be saved.
  • the first interface for holding the rotor of the grinder can be connected via a belt drive or a chain with a rotor of an electric machine, whose shaft is arranged substantially parallel to the axis of the grinder.
  • a hydraulic or pneumatic drive mode for the machine can be provided.
  • the actual supply unit can be designed to be particularly compact and volume-optimized, while the electric drive can be arranged at a different position in the production space. In this way, a maintenance or replacement of the electrical machine can be favored.
  • the supply pipe has a channel extending in the axial direction, by means of which a fluid can be guided to outlets arranged in the region of the grinding mechanism.
  • the feed pipe can be designed as a double-walled hollow wall pipe, so that the fluid can be guided between an inner and an outer wall in the grinder.
  • the fluid may include, for example, a gas and / or a liquid.
  • a fluid can also be introduced between the feed tube and the first interface for holding the rotor of the grinding mechanism, for which purpose a connection can be arranged in a front region of the feed unit with respect to the ground material flow.
  • a fluid supply (a hose or similar) can be connected or a permanently connected hose can be supplied with pressurized fluid. In this way it can be prevented, for example, that grinding stock penetrates between the feed tube and a rotating part of the feed unit and leads to contamination or mechanical problems.
  • mixing, dispersing, loosening, conveying elements may be attached to the rotor / stator system in the feeder unit, e.g. To break lumps of raw material or product bridges or to improve the product flow (regrind).
  • fluid e.g., a gas
  • fluid may be employed to assist, for example, product transport when using the mill in pneumatic conveying.
  • a fluid e.g., an inert gas
  • an inert gas may be used to, for example, aerate the mill interior to reduce the oxygen content such that an explosion hazard can be reduced.
  • a fluid e.g., a liquid
  • a fluid may be used to wet the product to be ground before it is fed into the grinder. This can for example improve the flow capabilities and / or the service life of the grinder.
  • a mill which may be configured, for example, as a process mill in production technology.
  • the mill may alternatively or additionally be configured as a wet mill or as a wet and dry mill for processing granules.
  • the mill may be configured to process three phases (solid, liquid and gas). It comprises a rotor of a grinder and a stator of a grinder, which effect a predetermined comminution of material to be ground in cooperation with each other.
  • the rotor is at the first interface and the stator is arranged at the second interface of a supply unit, as have been described in detail in connection with the first-mentioned aspect of the invention.
  • a mill according to the invention is constructed by mounting a rotor and a stator of a grinder on a feed unit according to the invention.
  • additional parts eg for closing a feed opening for ground material and / or for closing a discharge opening for ground material and / or other elements (eg dispersing elements for breaking lumps, product bridges) or conveying elements may be included.
  • the first interface for holding the rotor of the grinder for example, allow a screw connection between the rotor and another component of the supply unit.
  • a bayonet closure may be provided between the rotor and the additional component of the supply unit.
  • a snap / locking connection, a clamping connection or even an opening of the feed unit rotating thread in the rotor of the grinder may be provided to allow a reversible, yet fixed mounting of the rotor to the supply unit.
  • the rotor and the stator of the grinder can be provided as correspondingly designed sieve elements with openings and / or cutting.
  • its envelope surface can be configured in the shape of a truncated cone. Due to the assembly according to the invention in particular the possibility arises to use the entire vertically oriented to the longitudinal axis of the feed tube screen surface of the grinder also for the comminution, since no drive shaft o.ä. must be provided.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a mill 1, which has a supply unit 2.
  • the supply unit 2 has a first bayonet closure 3 as the first interface for mounting a rotor 4 of a grinder 46.
  • the first bayonet closure 3 is arranged on a rotor 10 of an electric machine 12, which is surrounded by a stator 11 of the electric machine.
  • a second bayonet lock 5 is arranged as a second interface for mounting the stator 6 of the grinder 46.
  • Both between the rotor 10 and the stator 11 and between the supply pipe 7 and the rotor 10 seals 22, 23 are arranged in the region of the grinder, which prevent penetration of ground material 8 in the spaces above the seals 22, 23.
  • the material to be ground 8 passes via a statically arranged filling pipe 18 into the supply pipe 7 of the supply unit 2.
  • the supply pipe 7 is provided with a flange which has an annular rolling bearing 9b between itself and the filler pipe 18. In this way, the supply pipe 7 can rotate with respect to the filler pipe 18.
  • a guide 19 is provided for the supply pipe 7, which is on the other hand attached to the stator 11 of the electric machine 12. The guide 19 may slidably abut the supply pipe 7.
  • the guide 19 can also be fixedly connected to the feed tube 7 and the input-side annular rotary bearing 9b can be dispensed with, since now the feed tube 7 can be designed to be fixed .
  • the mill 1 On the output side, the mill 1 is provided with an outlet tube 20, which is fixedly connected to the stator 11 of the electric machine 12.
  • An outlet 21 is explosion proof designed to protect human and material when needed. Via a control unit 24 and a control line 25, the electric machine 12 can be supplied with electrical energy as needed.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the in FIG. 1 shown mill 1, so that below only the main differences of the mill 1 shown here will be discussed.
  • a supply control in the form of an actuator 27 and 27 ' is provided.
  • the actuator 27 is arranged as a pivotable flap similar to a throttle valve in the filler pipe 18 and driven by a control line 26 via a control line 24.
  • the control unit 24 is also (as described above) connected to the electric machine 12 by a control line 25. If the control unit 24 detects that an energy requirement of the electric machine 12 is increasing, it can bring the actuator 27 into the position of the actuator 27 'via the control line 26, thereby reducing the amount of ground material 8 flowing in and reducing the load on the electric machine 12. Accordingly, at a reduced load condition of the electric machine 12, the actuator 27 'are brought back into the position of the actuator 27 to increase the flow of the material to be ground 8 again and adjust the processed per unit time Mahlgutmenge to the capacity of the electric machine.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment for the in FIG. 2
  • an alternative embodiment of the actuator 27 can be seen, which is arranged as a cellular wheel or rotary valve 27 within a circular envelope structure. If the cell wheel or the cellular wheel sluice 27 rotates faster, more grinding stock 8 is conveyed out of the filling opening 18 into the supply pipe 7. The regulation results in accordance with in connection with FIG. 2 Described.
  • FIG. 4 shows a modified with respect to the Mahlgutdostechnik (actuator 27) embodiment of the in the FIGS. 1 to 3 1.
  • the actuator 27 is designed as an annular membrane which can cause hydraulic or pneumatic rejuvenation of the free cross section of the filler pipe 18. If the fluid pressure behind the membrane 27 is reduced, the membrane assumes the position of the membrane 27 '. If the fluid pressure behind the membrane 27 'subsequently increased again, the position of the membrane 27 is again given.
  • the illustrated embodiment allows for the use of pulsating fluid pressures to move the membrane 27, 27' an additional advantage, which is as follows. Without changing the free cross-section within the filler pipe 18, pulsating fluid pressures can counteract blockage of the filler pipe 18 without being controlled by a control unit 24 (corresponding to FIG Figures 2 and 3 ) is required.
  • FIG. 5 shows an embodiment of a mill 1, in which the electric machine 12 is arranged radially offset from the axis of the feed tube 7.
  • a belt drive 13th used, which rotatably drives the first interface 3 for holding the rotor 4 of the grinder 46.
  • the stator (not shown) of the electric machine 12 is in turn mechanically non-rotatably connected via the second interface 5 for holding the stator 6 of the grinder 46 to the stator 6.
  • FIG. 6 shows a based on the embodiments of the FIGS. 1 to 4 , Modified embodiment of the invention, in which the supply pipe 7 is designed as a hollow-walled double tube. In this way results between an inner and an outer wall extending parallel to the flow direction of the material to be grounded 8 fluid channel with annular cross-section. Ports 17 are provided for introducing fluid into the fluid passage 14 and into the space between the rotor 10 of the electric machine 12 and the outer wall of the supply pipe 7. In the latter intermediate space thus an overpressure is generated, which prevents unintentional penetration of grinding material 8.
  • the use of the fluid channel 14 will be described in connection with the detail view in FIG FIG. 7 explained, which illustrates the dash-dotted highlighted area A enlarged.
  • FIG. 7 shows an enlarged view of the in FIG. 6 marked area A, in which the first and second interface 3, 5 are provided for holding the grinder 46 in the form of screw.
  • two outlets 16 are provided for fluid 15, by means of which the grinder 46 can be rinsed.
  • the path of the fluid 15 flowing between the supply tube 7 and the rotor 10 of the electric machine 12 along the seal 22 is illustrated by an arrow.
  • the present invention enables a particularly compact design and thereby savings in terms of height and required mechanical interfaces.
  • a significant cost reduction of the structure, the parts and the maintenance / armor of the mill according to the invention over arrangements known in the art can be achieved.
  • It can be a torque drive with almost constant torque over the speed used to drive the grinder.
  • the insert can be optimized by transmitting vibrations to the housing, the sieve insert and the sieve rotor (grinder).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mühle sowie eine Zufuhreinheit für eine Mühle. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Koaxialmühle, bei welcher Rüst- und Wartungsvorgänge besonders einfach und zeitsparend ausgeführt werden können.
  • In derzeitigen Prozessen zur Herstellung von Granulaten werden regelmäßig Mühlen eingesetzt, um Ungleichmäßigkeiten in der Partikelgrößenverteilung bezüglich maximaler Korngröße zu eliminieren und/oder um Feuchtgranulaten eine Struktur zu geben. Dadurch können Folgeprozesse optimiert oder erst ermöglicht werden. Beispielhaft sind das für Trockengranulate Korngrößenreduzierung für den Tablettierungsvorgang oder Korngrößenreduzierung für Feuchtgranulate, um diese schneller trocknen zu können oder diesen Struktur zur Verbesserung der Trocknungs-, Fließ- und/oder Dosierbarkeit zu geben.
  • Die im Stand der Technik bekannten Mühlen werden als Zusatzausrüstung an Maschinen und Apparaten (z.B. der Fertigungs- und/oder Produktionstechnik) zur Herstellung von Granulaten angebaut. Da diese Maschinen für geschlossenen Chargenbetrieb entwickelt und aufgebaut wurden, sind diese mit verschließbaren Entleer- und Befüllöffnungen versehen. Diese Apparate sind aufgrund der Stoffeigenschaften und der Prozessanforderungen so konstruiert und so zu betreiben, dass Explosionsrisiken auf ein Minimum reduziert werden und deren Auswirkungen kein Risiko für die Personen im Umfeld der Maschinen darstellen.
  • US 5,405,094 zeigt eine mehrstufige Mühle, bei welcher zwei Siebeinheiten mittels rotatorisch angetriebener Rührelemente zur Zerkleinerung von Mahlgut verwendet werden. Die Rührelemente werden über eine Welle angetrieben, welche mittels eines Riemens mit kinetischer Energie versorgt wird.
  • US 5,863,004 zeigt eine Mühle, bei welcher ein an einem Siebelement angeordnetes Rührelement von einer stromabwärts angeordneten Antriebseinheit bewegt wird, um Mahlgut durch die Siebeinheit zu drücken.
  • Den im Stand der Technik bekannten Mühlen ist dabei gemeinsam, dass im Falle eines erforderlichen Austausches der Siebeinheiten bzw. im Falle einer Öffnung des Mahlwerkes zur Beseitigung von Verstopfungen große Teile der Mühle auseinandergenommen werden müssen, was zeit- und damit kostenaufwendig ist. Mitunter kann eine erhöhte Rüstzeit auch die Prozesssicherheit einer gesamten Anlage nachteilig beeinflussen. Mitunter erfordern Mühlen des Standes der Technik zusätzliche Konsolen und Schiebe- bzw. Schwenkvorrichtungen, um die Mühlen in Arbeitsposition zu bringen, zu rüsten (z.B. Siebwechsel, Rotor-Siebwerkzeug), zu reinigen und zu warten. Zudem fließt bei den bekannten Lösungen das Mahlgut (Produkt) bei einem in Flussrichtung stromaufwärts angeordneten Mühlenantrieb von oben über die Antriebsstange, welche daher den Produktfluss auf der Eingangsseite behindert. Zudem wird bei Lösungen mit einem Antrieb mit einem in Flussrichtung nachgeschalteten Antrieb der Produktabfluss nach unten durch das Winkelgetriebe behindert und Sieb und Rotor können nur von oben (nach Demontage der Produktzuführung) gewartet oder gewechselt werden. Entsprechendes gilt für den Beseitigungsvorgang einer Verstopfung der Mühle sowie für Reinigungs- und Inspektionsvorgänge. WO 2004/050249 A1 offenbart eine Zerkleinerungsmühle mit einem Rotor, einem Stator sowie mit einer Zufuhreinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Zufuhrrohr ist eingerichtet, Mahlgut in das Mahlwerk der Mühle durch ein Rotationslager, mittels dessen eine Relativbewegung zwischen dem Rotor und dem Stator gewährleistet wird, einzuleiten.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorstehend identifizierte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Zufuhreinheit für eine Mühle gemäß Anspruch 1 und durch eine Mühle gemäß Anspruch 8 gelöst. Die Zufuhreinheit dient der Zufuhr von Mahlgut in Richtung des Mahlwerkes. Es ist eine erste Schnittstelle zur Halterung eines Rotors eines Mahlwerkes vorgesehen. Der Rotor bildet die bewegte Komponente des Mahlwerkes. Eine zweite Schnittstelle ist zur Halterung eines Stators des Mahlwerkes vorgesehen, welcher im Zufuhrrohr vorgesehen, welches eingerichtet ist, Mahlgut in das Mahlwerk zu führen. Es ist ein ringförmiges Rotationslager am Zufuhrrohr vorgesehen, welches eine relative Rotation zwischen dem Zufuhrrohr und einer weiteren Komponente der Mühle ermöglicht. Durch die Ringform kann das Rotationslager derart am Zufuhrrohr angeordnet werden, dass im Betrieb das Mahlgut durch das Rotationslager in das Mahlwerk gelangt. Mit anderen Worten umschließt das ringförmige Rotationslager zumindest einen Teil eines freien Rohrquerschnittes des Zufuhrrohres, so dass das Mahlgut durch das "Auge" des Rotationslagers und durch das Zufuhrrohr gefördert wird. Insbesondere wird sämtliches Mahlgut durch das Rotationslager in das Mahlwerk gebracht. Auf diese Weise kann die Geometrie des Mahlwerkes ebenso wie seine Anbringung und Zugänglichkeit für Rüst- und Wartungszwecke äußerst günstig gestaltet werden, wodurch die Stillstandzeiten einer erfindungsgemäß ausgestatteten Mühle verringert werden können.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Das Rotationslager kann beispielsweise als Wälzlager oder als Gleitlager ausgestaltet sein. Mit anderen Worten können Rollkörper zwischen einem inneren und einem äußeren bzw. einem oberen und einem unteren Ring des Lagers abrollen, um eine besonders geringe Reibkraft bei hohen zu übertragenden Druckkräften zu ermöglichen. Ein solches Wälzlager kann als Rollenlager oder als Kugellager ausgestaltet sein. Das Gleitlager kann Materialkombinationen mit besonders geringem Gleitreibungskoeffizient aufweisen (z.B. Nylon und Metall), wobei der Gleitreibungskoeffizient weiter durch den Einsatz von Schmierstoffen verringert werden kann.
  • Das Rotationslager kann beispielsweise zwischen der ersten Schnittstelle zur Halterung des Rotors des Mahlwerkes und dem Zufuhrrohr angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Zufuhrrohr statisch gelagert und der Rotor um das Zufuhrrohr rotierend angeordnet werden.
  • Alternativ kann das Zufuhrrohr selbstständig rotierend ausgelegt und drehfest mit dem Rotor des Mahlwerks verbunden sein. In diesem Falle ist das ringförmige Rotationslager zwischen dem Zufuhrrohr und einem feststehenden Bestandteil der Mühle oder einer anderen feststehenden Struktur (beispielsweise ein stromaufwärts angeordnetes Zufuhrrohr) angeordnet sein. Auch in diesem Fall wird das Mahlgut durch das Rotationslager in das Mahlwerk befördert.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Rotationslager zwischen der zweiten Schnittstelle zur Halterung des Stators des Mahlwerkes und dem Zufuhrrohr angeordnet sein. Auch in diesem Fall kann das Zufuhrrohr der erfindungsgemäßen Zufuhreinheit eine Drehbewegung gegenüber dem Stator des Mahlwerks ausführen, während es drehfest am Rotor des Mahlwerks angeordnet ist.
  • Die zweite Schnittstelle zur Halterung des Stators des Mahlwerkes kann mechanisch drehfest und koaxial zu einem Stator einer elektrischen Maschine angeordnet sein, über welche das Mahlwerk (beispielsweise elektrisch) angetrieben wird. Auf diese Weise kann die Kraftübertragung mittels eines Riemens oder einer Kette entfallen, wodurch energetische Verluste und zusätzlicher Bauraum für die Kraftübertragung eingespart werden können.
  • Die erste Schnittstelle zur Halterung des Rotors des Mahlwerkes kann über einen Riementrieb oder eine Kette mit einem Rotor einer elektrischen Maschine verbunden sein, deren Welle im Wesentlichen achsparallel zum Mahlwerk angeordnet ist. Alternativ zu einer elektrischen Maschine kann eine hydraulische oder pneumatische Antriebsweise für die Maschine vorgesehen werden. Auf diese Weise kann die eigentliche Zufuhreinheit besonders kompakt und volumenoptimiert ausgestaltet sein, während der elektrische Antrieb an einer anderen Position im Fertigungsraum angeordnet sein kann. Auf diese Weise kann auch eine Wartung bzw. ein Austausch der elektrischen Maschine begünstigt werden.
  • Gemäß der Erfindung weist das Zufuhrrohr einen in axialer Richtung erstreckten Kanal auf, mittels welchem ein Fluid an im Bereich des Mahlwerkes angeordnete Auslässe geführt werden kann. Beispielsweise kann das Zufuhrrohr als doppelwandiges Hohlwandrohr ausgestaltet sein, so dass das Fluid zwischen einer inneren und einer äußeren Wandung in das Mahlwerk geführt werden kann. Das Fluid kann beispielsweise ein Gas und/oder eine Flüssigkeit umfassen. Auf diese Weise vereinfacht sich eine Reinigung der erfindungsgemäß ausgestatteten Mühle, indem zur Spülung keine Demontage von Teilen der Zufuhreinheit erforderlich ist.
  • Alternativ oder zusätzlich kann auch zwischen das Zufuhrrohr und die erste Schnittstelle zur Halterung des Rotors des Mahlwerkes ein Fluid eingebracht werden, wozu ein Anschluss in einem bezüglich des Mahlgutstroms vorderen Bereich der Zufuhreinheit angeordnet sein kann. Hier kann bei Bedarf eine Fluidzufuhr (ein Schlauch o.ä.) angeschlossen werden oder ein dauerhaft angeschlossener Schlauch mit unter Druck stehendem Fluid versorgt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise verhindert werden, dass zwischen das Zufuhrrohr und einem rotierenden Teil der Zufuhreinheit Mahlgut dringt und zu Verschmutzungen bzw. mechanischen Problemen führt.
  • Zusätzlich können Misch-, Dispergier-, Auflockerungs-, Förderelemente am Rotor-/Stator-System in der Zufuhreinheit befestigt sein, um z.B. Klumpen des Rohmaterials oder Produktbrücken zu brechen oder den Produktfluss (Mahlgut) zu verbessern.
  • Optional kann Fluid (z.B. ein Gas) eingesetzt werden, um beispielsweise den Produkttransport beim Einsatz der Mühle in einer pneumatischen Förderung zu unterstützen.
  • Weiter kann optional ein Fluid (z.B. ein Inertgas) eingesetzt werden, um beispielsweise den Mühleninnenraum zu begasen und so den Sauerstoffanteil so zu reduzieren, dass eine Explosionsgefahr verringert werden kann.
  • Weiter bevorzugt kann ein Fluid (z.B. eine Flüssigkeit) zum Einsatz gelangen, um das zu mahlende Produkt vor dessen Zufuhr in das Mahlwerk zu benetzen. Dies kann beispielsweise die Fließfähigkeiten und/oder die Standzeiten des Mahlwerkes verbessern.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Mühle vorgeschlagen, welche beispielsweise als Prozessmühle in der Produktionstechnik ausgestaltet sein kann. Die Mühle kann alternativ oder zusätzlich als Feuchtmühle oder als Feucht- und Trockenmühle zur Verarbeitung von Granulaten ausgestaltet sein. Mit anderen Worten kann die Mühle zur Verarbeitung von drei Phasengemengen (Feststoff, Flüssigkeit und Gas) eingerichtet sein. Sie umfasst einen Rotor eines Mahlwerkes und einen Stator eines Mahlwerkes, welche im Zusammenwirken miteinander eine vorbestimmte Zerkleinerung von Mahlgut bewirken. Der Rotor ist an der erste Schnittstelle und der Stator an der zweiten Schnittstelle einer Zufuhreinheit angeordnet, wie sie in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt im Detail beschrieben worden sind. Entsprechend wird eine erfindungsgemäße Mühle durch eine Montage eines Rotors und eines Stators eines Mahlwerkes an einer erfindungsgemäßen Zufuhreinheit aufgebaut. Selbstverständlich können zusätzliche Teile (z.B. zum Verschließen einer Zufuhröffnung für Mahlgut und/oder zum Verschließen einer Abfuhröffnung für Mahlgut und/oder andere Elemente (z.B. Dispergierelemente zum Brechen von Klumpen, Produktbrücken) oder Förderelemente enthalten sein.
  • Die erste Schnittstelle zur Halterung des Rotors des Mahlwerkes kann beispielsweise eine Schraubverbindung zwischen dem Rotor und einer weiteren Komponente der Zufuhreinheit ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Bajonettverschluss zwischen dem Rotor und der zusätzlichen Komponente der Zufuhreinheit vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Schnapp-/Rastverbindung, eine Klemmverbindung oder gar ein eine Öffnung der Zufuhreinheit umlaufendes Gewinde im Rotor des Mahlwerks vorgesehen sein, um eine reversible und dennoch feste Montage des Rotors an der Zufuhreinheit zu ermöglichen. Entsprechendes gilt für den Stator des Mahlwerkes und seine Verbindung zu einer zweiten Komponente der erfindungsgemäßen Zufuhreinheit.
  • Der Rotor und der Stator des Mahlwerkes können als korrespondierend ausgeführte Siebelemente mit Öffnungen und/oder Schneiden vorgesehen sein. Beispielsweise kann ihre Hüllfläche kegelstumpfförmig ausgestaltet sein. Durch die erfindungsgemäße Montage ergibt sich insbesondere die Möglichkeit, die gesamte vertikal zur Längsachse des Zufuhrrohrs orientierte Siebfläche des Mahlwerkes ebenfalls für die Gemengezerkleinerung zu verwenden, da hier keine Antriebswelle o.ä. vorgesehen werden muss.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen In den Zeichnungen ist:
    • Figur 1
    eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Mühle mit einem Zufuhreinheit, die kein Teil der Erfindung bildet;
    Figur 2
    eine schematische Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Mühle mit einem alternativen Ausführungsbeispiel einer Zufuhreinheit, die kein Teil der Erfindung bildet;
    Figur 3
    eine schematische Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Mühle mit einem alternativen Ausführungsbeispiel einer Zufuhreinheit, die kein Teil der Erfindung bildet;
    Figur 4
    eine schematische Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Mühle mit einem alternativen Ausführungsbeispiel einer Zufuhreinheit, die kein Teil der Erfindung bildet;
    Figur 5
    eine schematische Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Mühle mit einem alternativen Ausführungsbeispiel einer Zufuhreinheit, die kein Teil der Erfindung bildet, umfassend einen Riementrieb und eine separate elektrische Maschine zum Antrieb der Mühle;
    Figur 6
    eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestatteten Mühle mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Zufuhreinheit; und
    Figur 7
    eine Detailansicht veranschaulichend mögliche Ausgestaltungen der ersten und zweiten Schnittstelle sowie Dichtungen und Fluidkanäle.
  • Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Mühle 1, welche eine Zufuhreinheit 2 aufweist. Die Zufuhreinheit 2 weist einen ersten Bajonettverschluss 3 als erste Schnittstelle zur Halterung eines Rotors 4 eines Mahlwerkes 46 auf. Der erste Bajonettverschluss 3 ist an einem Rotor 10 einer elektrischen Maschine 12 angeordnet, welcher von einem Stator 11 der elektrischen Maschine umgeben ist. Am Stator 11 der elektrischen Maschine 12 ist ein zweiter Bajonettverschluss 5 als zweite Schnittstelle zur Halterung des Stators 6 des Mahlwerkes 46 angeordnet. Sowohl zwischen dem Rotor 10 und dem Stator 11 als auch zwischen dem Zufuhrrohr 7 und dem Rotor 10 sind im Bereich des Mahlwerkes Dichtungen 22, 23 angeordnet, welche ein Eindringen von Mahlgut 8 in die Zwischenräume oberhalb der Dichtungen 22, 23 verhindern. Das Mahlgut 8 gelangt über ein statisch angeordnetes Einfüllrohr 18 in das Zufuhrrohr 7 der Zufuhreinheit 2. Eingangsseitig ist das Zufuhrrohr 7 mit einem Flansch versehen, welcher ein ringförmiges Wälzlager 9b zwischen sich und dem Einfüllrohr 18 aufweist. Auf diese Weise kann das Zufuhrrohr 7 gegenüber dem Einfüllrohr 18 rotieren. Ebenfalls eingangsseitig ist eine Führung 19 für das Zufuhrrohr 7 vorgesehen, welche andererseits am Stator 11 der elektrischen Maschine 12 befestigt ist. Die Führung 19 kann gleitfähig am Zufuhrrohr 7 anliegen. Sofern ein ringförmiges Rotationslager 9a zwischen dem Zufuhrrohr 7 und dem Rotor 10 der elektrischen Maschine 12 angeordnet ist, kann die Führung 19 auch fest mit dem Zufuhrrohr 7 verbunden werden und das eingangsseitige ringförmige Rotationslager 9b kann entfallen, da nun das Zufuhrrohr 7 feststehend ausgestaltet sein kann. Ausgangsseitig ist die Mühle 1 mit einem Auslassrohr 20 versehen, welches fest mit dem Stator 11 der elektrischen Maschine 12 verbunden ist. Eine Auslassöffnung 21 ist explosionssicher ausgeführt, um im Bedarfsfalle Mensch und Material zu schützen. Über eine Steuereinheit 24 und eine Steuerleitung 25 kann die elektrische Maschine 12 bedarfsgerecht mit elektrischer Energie versorgt werden.
  • Figur 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der in Figur 1 dargestellten Mühle 1, so dass nachfolgend lediglich auf die wesentlichen Unterschiede der hier gezeigten Mühle 1 eingegangen wird. Um Verstopfungen und einer Überlastung der elektrischen Maschine 12 vorzubeugen, ist eine Zufuhrregelung in Form eines Stellgliedes 27 bzw. 27' vorgesehen. Das Stellglied 27 ist als schwenkbare Klappe ähnlich einer Drosselklappe im Einfüllrohr 18 angeordnet und motorisch über eine Steuerleitung 26 durch eine Steuereinheit 24 antreibbar.
  • Die Steuereinheit 24 ist zudem (wie oben beschrieben) mit der elektrischen Maschine 12 durch eine Steuerleitung 25 verbunden. Erkennt die Steuereinheit 24, dass ein Energiebedarf der elektrischen Maschine 12 ansteigt, kann sie über die Steuerleitung 26 das Stellglied 27 in die Stellung des Stellgliedes 27' bringen, wodurch die Menge des einströmenden Mahlgutes 8 verringert und die Belastung der elektrischen Maschine 12 verringert wird. Entsprechend kann bei einem verringerten Belastungszustand der elektrischen Maschine 12 das Stellglied 27' zurück in die Stellung des Stellgliedes 27 gebracht werden, um den Strom des Mahlgutes 8 wieder zu erhöhen und die pro Zeiteinheit verarbeitete Mahlgutmenge an die Kapazität der elektrischen Maschine anzupassen.
  • Figur 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel für die in Figur 2 gezeigte Mühle 1. Hierbei ist eine alternative Ausgestaltung des Stellgliedes 27 zu erkennen, welches als Zellrad oder Zellradschleuse 27 innerhalb einer kreisrunden Hüllstruktur angeordnet ist. Dreht sich das Zellrad oder die Zellradschleuse 27 schneller, wird mehr Mahlgut 8 aus der Einfüllöffnung 18 in das Zufuhrrohr 7 gefördert. Die Regelung ergibt sich entsprechend der in Verbindung mit Figur 2 Beschriebenen.
  • Figur 4 zeigt eine bezüglich der Mahlgutdosierung (Stellglied 27) geänderte Ausführungsform der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Mühle 1. Das Stellglied 27 ist als kreisringförmige Membran ausgestaltet, welche hydraulisch oder pneumatisch eine Verjüngung des freien Querschnittes des Einfüllrohres 18 bewirken kann. Wird der Fluiddruck hinter der Membran 27 verringert, nimmt die Membran die Position der Membran 27' ein. Wird der Fluiddruck hinter der Membran 27' anschließend wieder erhöht, ergibt sich erneut die Position der Membran 27. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ermöglicht bei der Verwendung pulsierender Fluiddrücke zur Bewegung der Membran 27, 27' einen zusätzlichen Vorteil, der sich wie folgt darstellt. Ohne den freien Querschnitt innerhalb des Einfüllrohres 18 zu verändern, können pulsierende Fluiddrücke einer Verstopfung des Einfüllrohrs 18 entgegenwirken, ohne dass eine Ansteuerung durch eine Steuereinheit 24 (entsprechend Figuren 2 und 3) erforderlich ist.
  • Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Mühle 1, bei welchem die elektrische Maschine 12 radial versetzt zur Achse des Zufuhrrohrs 7 angeordnet ist. Zur mechanischen Energieübertragung wird ein Riementrieb 13 eingesetzt, welcher die erste Schnittstelle 3 zur Halterung des Rotors 4 des Mahlwerkes 46 rotatorisch antreibt. Der Stator (nicht dargestellt) der elektrischen Maschine 12 ist seinerseits über die zweite Schnittstelle 5 zur Halterung des Stators 6 des Mahlwerkes 46 mit dem Stator 6 mechanisch drehfest verbunden.
  • Figur 6 zeigt ein basierend auf den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 4, abgeändertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem das Zufuhrrohr 7 als hohlwandiges Doppelrohr ausgestaltet ist. Auf diese Weise ergibt sich zwischen einer inneren und einer äußeren Wandung ein parallel zur Flussrichtung des Mahlgutes 8 erstreckter Fluidkanal mit kreisringförmigem Querschnitt. Anschlüsse 17 sind zur Einbringung von Fluid in den Fluidkanal 14 sowie in den Zwischenraum zwischen dem Rotor 10 der elektrischen Maschine 12 und der äußeren Wandung des Zufuhrrohrs 7 vorgesehen. Im letztgenannten Zwischenraum wird somit ein Überdruck erzeugt, welcher ein unbeabsichtigtes Eindringen von Mahlgut 8 verhindert. Die Verwendung des Fluidkanals 14 wird in Verbindung mit der Detailansicht in Figur 7 erläutert, welche den strichpunktiert hervorgehobenen Bereich A vergrößert darstellt.
  • Figur 7 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in Figur 6 markierten Bereiches A, in welchem die erste und zweite Schnittstelle 3, 5 zur Halterung des Mahlwerks 46 in Form von Schraubverbindungen vorgesehen sind. Am unteren Ende des Zufuhrrohrs 7 sind zwei Auslässe 16 für Fluid 15 vorgesehen, mittels welcher das Mahlwerk 46 gespült werden kann. Ebenfalls ist der Weg des zwischen dem Zufuhrrohr 7 und dem Rotor 10 der elektrischen Maschine 12 fließenden Fluides 15 entlang der Dichtung 22 durch einen Pfeil veranschaulicht.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise und dadurch Einsparungen bezüglich der Bauhöhe und erforderlicher mechanischer Schnittstellen. Hierdurch kann eine erhebliche Kostenreduzierung des Aufbaus, der Teile und der Wartung/Rüstung der erfindungsgemäßen Mühle gegenüber im Stand der Technik bekannten Anordnungen erzielt werden. Es kann ein Torque-Antrieb mit nahezu konstantem Drehmoment über der Drehzahl zum Antrieb des Mahlwerkes verwendet werden. Zudem kann der Einsatz durch eine Übertragung von Vibrationen an das Gehäuse, den Siebeinsatz und den Siebrotor (Mahlwerk) optimiert werden.

Claims (8)

  1. Zufuhreinheit (2) für eine Mühle (1) umfassend
    - eine erste Schnittstelle (3) zur Halterung eines Rotors (4) eines Mahlwerkes (46),
    - eine zweite Schnittstelle (5) zur Halterung eines Stators (6) des Mahlwerkes (46),
    - ein Zufuhrrohr (7) welches eingerichtet ist, Mahlgut (8) in das Mahlwerk (46) zu führen, und
    - ein ringförmiges Rotationslager (9) am Zufuhrrohr (7), welches derart angeordnet ist, dass im Betrieb Mahlgut (8) durch das Rotationslager (9) in das Mahlwerk (46) gelangt, dadurch gekennzeichnet dass
    - das Zufuhrrohr (7) einen in axialer Richtung erstreckten Kanal (14) zur Führung eines Fluides (15) an im Bereich des Mahlwerkes (46) angeordnete Auslässe (16) aufweist und/oder
    - ein Anschluss (17) zur Führung eines Fluides (15) zwischen das Zufuhrrohr (7) und die erste Schnittstelle (3) zur Halterung des Rotors (4) des Mahlwerkes (46) vorgesehen ist.
  2. Zufuhreinheit nach Anspruch 1, wobei
    - das Rotationslager (9) ein Wälzlager oder ein Gleitlager ist, und/oder
    - weiter ein Mischelement und/oder ein Dispergierelement und/oder ein Auflockerungselement und/oder ein Förderelement zur Bearbeitung des Mahlgutes (8) in der Zufuhreinheit (2) vorgesehen sind.
  3. Zufuhreinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Rotationslager (9) zwischen der ersten Schnittstelle (3) zur Halterung des Rotors (4) und dem Zufuhrrohr (7) angeordnet ist.
  4. Zufuhreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Rotationslager (9) zwischen der zweiten Schnittstelle (5) zur Halterung des Stators (6) und dem Zufuhrrohr (7) angeordnet ist.
  5. Zufuhreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Schnittstelle (3) zur Halterung des Rotors (4) des Mahlwerkes (46) mechanisch drehfest und koaxial mit einem Rotor (10) einer elektrischen Maschine (12) verbindbar ist.
  6. Zufuhreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Schnittstelle (5) zur Halterung des Stators (6) des Mahlwerkes (46) mechanisch drehfest und koaxial mit einem Stator (11) einer elektrischen Maschine (12) verbindbar ist.
  7. Zufuhreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Schnittstelle (3) zur Halterung des Rotors (4) des Mahlwerkes (46) über einen Riementrieb (13) oder eine Kette mit einem Rotor (10) einer elektrischen Maschine (12) verbindbar ist.
  8. Mühle umfassend Zufuhreinheit (2) nach einem der vorstehenden Ansprüchen, und
    - einen Rotor (4) eines Mahlwerkes (46), und
    - einen Stator (6) eines Mahlwerkes (46), wobei
    - der Rotor (4) an der ersten Schnittstelle (4) und
    - der Stator (6) an der zweiten Schnittstelle (5) der Zufuhreinheit (2) angeordnet sind.
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