[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Kugelrohrmühle mit wenigstens zwei, vorzugsweise
an einer gemeinsamen Achse angeordneten, Kammern, von welchen wenigstens eine massive
Mahlkugeln aus Stahl enthält, die sich an der rotierbaren Innenwandung der Kammer
abwälzen, wobei das Mahlgut durch eine Aufgabeöffnung der ersten Kammer zugefuhrt
wird und von dieser nach entsprechender Zerkleinerung in die in Richtung des Materialflusses
folgende Kammer gelangt. Solche Kugelrohrmühlen dienen beispielsweise zum Mahlen
von verschiedenen Mineralien und Sinterprodukten, insbesondere von Zementklinker.
Mit solchen Kugelmühlen kann die Vermahlung in feinste Form erfolgen. Mit den bekannten
Kugelrohrmühlen dieser Art können aber nur Materialien bis zu einer Korngröße von
etwa 10 bis 20 mm gemahlen werden. Es muß daher eine Vorzerkleinerung im Brecher auf
solche Korngröße erfolgen, bevor die Mahlung in der Kugelmühle erfolgt.
[0002] Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Vorzerkleinerung des Mahlgutes in wirtschaftlicher
und energiesparender Weise zu ermöglichen, und besteht im wesentlichen darin, daß
die in Richtung des Materialflusses erste Mahlkammer als Vorkammer ausgebildet ist,
welche wenigstens einen Kreisring oder eine Kreisscheibe aus Stahl als Mahlkörper
enthält, dessen bzw. deren Außendurchmesser kleiner als der lichte Innendurchmesser
der Innenauskleidung der Mahlkammer ist und wenigstens einem Viertel, vorzugsweise
wenigstens der Hälfte, des lichten Durchmessers der Innenauskleidung der Mahlkammer
entspricht und welcher bzw. welche in einer in Umfangsrichtung verlaufenden Rille
der Innenauskleidung der Mahlkammer geführt ist. Das Mahlgut soll zwischen dem Rillenboden
und der Lauffläche des Ringes oder der Scheibe eingezogen werden. Je größer der Radius
des Mahlkörpers ist, desto größere Korngrößen konnen zwischen Rille und Lauffläche
der Scheibe eingezogen werden. Die Zerkleinerung des aufgegebenen Materiales ist davon
abhängig, daß das Material von dem in der Rille abrollenden Ring oder der Scheibe
erfaßt wird, und hiefür ist der Einzugswinkel maßgebend. Es muß die Bedingung ρ größer
als β erfüllt werden, wobei ρ der Reibungswinkel bei einer Reibungszahl für Stein
auf Stahl von µ = 0,3 ist. β ist der Winkel, bei welchem Materialien in der betreffenden
Korngröße von dem Ring oder der Scheibe eingezogen werden. Der Einzugswinkel 2β ist
mit ungefähr 30° angenommen. Bei einem Durchmesser des Ringes oder der Scheibe von
1000 mm ergibt sich beispielsweise die Möglichkeit, Materialien mit einer maximalen
Korngröße von 100 mm zwischen Ring oder Scheibe und Rillenlauffläche zu zerkleinern,
wobei es sich um eine Druckzerkleinerung zwischen Ring oder Scheibe und Rillenlauffläche
handelt. Bei noch größerem Durchmesser des Ringes oder der Scheibe kann auch Material
mit noch größerer Korngröße zwischen Ring oder Scheibe und der Rille vorzerkleinert
werden. Die Erfindung ermöglicht somit, Mahlgut mit einer wesentlich größeren Korngröße
der Kugelrohrmühle zuzuführen und die Vorzerkleinerung in der Kugelmühle zu bewältigen
und kostspielige gesonderte Brecher zu ersparen. Bei üblichen Kugelmühlen mußte die
Zerkleinerung durch ein Brecheraggregat bis zu einer Korngröße von höchstens 10 bis
15 mm erfolgen, was aber einen größeren Aufwand erfordert. Die Vorschaltung einer
Druckzerkleinerungskammer in der Kugelmühle erfordert hingegen nur eine geringfügige
Verlängerung der Kugelrohrmühle. Da ein solcher Ring oder eine Scheibe infolge seiner
bzw. ihrer Größe ein sehr großes Gewicht aufweisen kann, ergibt sich auch die nötige
Druckkomponente, um die Druckzerkleinerung des Kornes zwischen Rille und Lauffläche
des Ringes bzw. der Scheibe zu ermöglichen. Es ist daher gemäß der Erfindung wesentlich,
daß der Durchmesser des Ringes oder der Scheibe wenigstens einem Viertel, vorzugsweise
wenigstens der Hälfte, des lichten Durchmessers der Innenauskleidung der Mahlkammer
entspricht. Der Außendurchmesser des Ringes oder der Scheibe muß aber kleiner sein
als der Innendurchmesser der Innenauskleidung der Mahlkammer, damit die Bedingung
erfüllt ist, daß der Ring oder die Scheibe in der Rille der Mahlkammer abrollen kann,
und damit ein Spalt für die Aufnahme des Mahlgutes zwischen der Lauffläche des Ringes
oder der Scheibe und der Rille verbleibt. Gemäß der Erfindung ist vorzugsweise der
Außendurchmesser der Scheibe oder des Ringes um 20 - 40 %, vorzugsweise um etwa
25 %, kleiner als der Durchmesser des Rillengrundes der Innenauskleidung. Dadurch,
daß der Mahlkörper von einem Ring oder einer Scheide gebildet ist, kann trotz des
Durchmessers des Ringes oder der Scheibe und des hohen Gewichtes desselben bzw. derselben
die axiale Erstreckung der Vorkammer verhältnismäßig gering sein, so daß die Länge
der Kugelrohrmühle in Grenzen gehalten werden kann.
[0003] Gemäß der Erfindung ist zweckmäßig der Querschnitt der Rille größer als der Querschnitt
der Lauffläche des Ringes oder der Scheibe, wobei die Lauffläche des Ringes oder der
Scheibe und die Rille ähnliche Querschnittsform aufweisen. Hiedurch wird erreicht,
daß sich eine Zwischenschicht des Mahlgutes zwischen Rille und Lauffläche des Ringes
bzw. der Scheibe bildet. Vorzugsweise ist hiebei gemäß der Erfindung der Querschnitt
der Lauffläche des Ringes oder der Scheibe halbkreisförmig. Es kann aber auch der
Querschnitt der Lauffläche des Ringes oder der Scheibe gegenüber einer Halbkreisform
verbreitert und/oder im Mittelbereich abgeflacht sein. Hiebei ist zweckmäßig auch
der Querschnitt der Rille im Mittelbereich abgeflacht. Wenn die Lauffläche des Ringes
oder der Scheibe bzw. der Grund der Rille im Mittelbereich eine solche Abflachung
aufweist, so wird die Mahlfläche verbreitert und damit die Druckzerkleinerung wirksamer
gestaltet.
[0004] Vorzugsweise sind gemäß der Erfindung die Seitenränder der Rille wenigstens an einer
Seite derselben zur Achse der Mühle weg eingezogen. Dadurch wird eine bessere Führung
des Ringes oder der Scheibe in der Rille gewährleistet.
[0005] Es ist wesentlich, daß der Ring oder die Scheibe ein großes Gewicht aufweist. Gemäß
der Erfindung kann daher der Ring oder die Scheibe aus Stahl hohl ausgebildet und
mit schwererem Material, wie beispielsweise Blei, ganz oder teilweise gefüllt sein.
Es kann gemäß der Erfindung auch die Anordnung so getroffen sein, daß ein Belastungsgewicht
in der Achse des Ringes oder der Scheibe in der Ring- oder Scheibenebene schwenkbar
aufgehängt ist. Dadurch kann der Schwerpunkt des Ringes oder der Scheibe tief angeordnet
werden, so daß ein besserer Lauf des Ringes oder der Scheibe in der Rille erreicht
wird.
[0006] Um die Standdauer des Ringes oder der Scheibe zu verbessern, kann gemäß der Erfindung
der Ring oder die Scheibe eine auswechselbare Panzerung aufweisen. Es kann auch gemäß
der Erfindung der Ring oder die Scheibe aus Segmenten lösbar zusammengesetzt sein.
Dies ermöglicht auch die Auswechslung schadhafter Teile der Ringe oder der Scheibe
und vor allem wird dadurch ermöglicht, den Ring oder die Scheibe in eine bestehende
Kugelrohrmühle einzubauen, wobei die erste Kammer derselben als Vorkammer mit einer
entsprechenden Innenauskleidung ausgebildet wird. Die Auswechslung der Innenauskleidung
stellt kein Problem dar, da, wie es an sich bekannt ist, die die Innenauskleidung
bildende Panzerung aus entsprechenden Elementen zusammengesetzt werden kann.
[0007] Gemäß der Erfindung können auch in der selben Vorkammer mehrere Ringe oder Scheiben
axial hintereinander angeordnet sein, welche in gesonderten Rillen laufen. Es stellt
dies eine Vervielfältigung der Wirkung der Druckzerkleinerung dar.
[0008] Die Trennwand zwischen der Vorkammer und der nachfolgenden Mahlkammer kann doppelwandig
ausgebildet sein, wobei die der Vorkammer benachbarte Wandung als Sieb und die der
nachfolgenden Mahlkammer benachbarte Wandung vollwandig mit einer zentralen Durchtrittsöffnung
ausgebildet ist. Die doppel wandige Trennwand begrenzt somit einen Zwischenraum,
der für den Weitertransport des Mahlgutes mit radialen Hubschaufeln ausgerüstet ist.
Aus diesem Zwischenraum gelangt das vorzerkleinerte Material über die zentrale Austrittsöffnung
in die nachfolgende Mahlkammer.
[0009] In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch
erläutert.
[0010] Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch eine mit der Vorkammer ausgestattete Kugelmühle.
Fig. 2 zeigt das Schema des Prinzips der Anordnung eines Ringes oder einer Scheibe
in der Vorkammer. Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Formgebung der Rille und der Lauffläche
der Scheibe. Fig. 4 zeigt das Schema eines Ringes oder einer Scheibe mit der die Laufbahn
bildenden Rille der Vorkammer, wobei die Verhältnisse beim Einzug des Mahlgutes zwischen
Ring oder Scheibe und Rille erläutert sind.
[0011] Die Kugelmühle 1 weist eine oder mehrere mit Kugeln 2 teilweise gefüllte Mahlkammern
auf. Die Lauffläche der Kugeln 2 ist von einer Rillenpanzerung 4 gebildet. Das bereits
vorzerkleinerte Mahlgut wird im Kugelhaufen 3 grob und zwischen den Kugeln 2 und
der Rillenpanzerung 4 fein gemahlen. Die Materialaufgabe erfolgt in der Achse 5 der
Kugelmühle über einen Aufgabetrichter 6. Vom Aufgabetrichter 6 gelangt das aufgegebene
Material in die Vorkammer 7, in welcher ein Ring oder eine Scheibe 8 angeordnet ist,
die in einer Rille 9 der Innenauskleidung 10 dieser Vorkammer 7 läuft.
[0012] Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 weist der Ring 8 eine halbkreisförmige Lauffläche
auf. Anstelle des Ringes kann naturgemäß auch eine volle Scheibe eingesetzt werden.
Der Außendurchmesser a des Ringes 8 ist ungefähr um 25 % kleiner 35 als der Durchmesser
D des Grundes 11 der Rille 9. Das durch den Aufgabetrichter 6 aufgegebene Mahlgut
kann daher ohne weiteres in die Rille 9 gelangen und wird zwischen Rille 9 und der
Lauffläche 12 des Ringes 8 zerkleinert. Infolge des großen Gewichtes des Ringes 8
erfolgt hier eine Druckzerkleinerung des aufgegebenen körnigen Gutes. Infolge des
großen Durchmessers a des Ringes kann auch Mahlgut mit sehr großer Korngröße zwischen
die Lauffläche 12 des Ringes 8 und die Rille eingezogen werden. Es können beispielsweise
Korngrößen von 150 bis 200 mm auf diese Weise bewältigt werden. Die Wandfläche 13
ist so schräg angeordnet, daß das durch den Aufgabetrichter 6 aufgegebene Gut in die
Rille 9 geleitet wird. Die die Vorkammer 7 begrenzende Wandung 14 weist Schlitze 15,
u.zw. zweckmäßig konzentrische Kreisschlitze auf, durch welche das zerkleinerte Material
aus der Vorkammer 7 in einen Zwischenraum 16 zwischen der Wand 14 und einer Wand 17
gefördert wird. In dem Zwischenraum 16 befinden sich mitrotierende Hubschaufeln, welche
nicht dargestellt sind und welche das vorzerkleinerte Mahlgut einer zentralen Öffnung
18 in der Wand 17 zuführen, durch welche das bereits vorzerkleinerte Mahlgut in die
die Kugel 2 enthaltende Mahlkammer 19 gelangt. Das Material wurde in der Vorkammer
7 bereits so weit vorzerkleinert, daß der Kammer 17 beispielsweise Mahlgut in einer
Korngröße von etwa 10 mm zugeführt wird. Bei dieser Korngröße bietet die Mahlung in
der Kammer 19 keine weiteren Schwierigkeiten. Es können an die Mahlkammer 19 noch
weitere Kammern angeschlossen sein, in welchen das Mahlgut mittels kleinerer Kugeln
noch weiter zerkleinert wird. Infolge des Umstandes, daß in der Vorkammer 7 Material
mit sehr großer Korngröße durch Druckzerkleinerung zerkleinert bzw. gebrochen werden
kann, erübrigt sich unter Umständen die Vorschaltung eines kostspieligen Brechers.
Die erfindungsgemäße Ausbildung erfordert einen geringeren Kostenaufwand, da lediglich
die Kugelrohrmühle 1 länger ausgebildet werden muß.
[0013] In Fig. 1 ist eine Anordnung dargestellt, in welcher in der Vorkammer 7 ein Ring
8 gelagert ist, welcher in einer Rille 9 läuft. Es ist aber auch ohne weiteres möglich,
die Vorkammer länger auszubilden und zwei oder mehr Ringe 8 axial hintereinander
anzuordnen, welche in zwei oder mehr Rillen 9 laufen. Die Druckzerkleinerungswirkung
zwischen der Lauffläche 12 des Ringes 8 und dem Grund 11 der Rille 9 kann auf diese
Weise vervielfältigt werden.
[0014] In Fig. 2 ist schematisch die Anordnung des Ringes 8 oder einer Scheibe und der Rillengrund
11 der Rille 9, in welcher der Ring 8 läuft, dargestellt. Die Pfeile 20 und 21 deuten
die Drehrichtung der Rille 9 und des Ringes 8 bei laufender Kugelrohrmühle 1 an.
[0015] Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Form der Lauffläche des Ringes oder der Scheibe und
des Querschnittes der Rille 9. Es ist hier anstelle des Ringes 8 eine Scheibe 22 dargestellt.
Die Lauffläche 23 der Scheibe 22 ist abgeflacht und daher verbreitert. Der Rillengrund
24 ist gleichfalls abgeflacht. Es wird somit die zur Verfügung stehende Mahlfläche
verbreitert, so daß der Mahleffekt verbessert wird.
[0016] Die an die Rille 9 anschließenden Flanken 13 sind wieder steil gewählt, wodurch diese
Flanken eine Führung des Ringes 8 bzw. der Scheibe 22 in der Rille 9 gewährleisten.
Der Ring 8 oder die Scheibe 22 weisen infolge ihrer Größe ein sehr großes Gewicht
auf. Das Gewicht kann eine oder mehrere Tonnen betragen. Dieses Gewicht ist von wesentlicher
Bedeutung, da durch dieses Gewicht die Druckzerkleinerung erfolgt. Das Gewicht des
Ringes 8 oder der Scheibe 22 kann noch weiter dadurch erhöht werden, daß der Ring
8 oder die Scheibe 22 aus Stahl hohl ausgebildet wird und eine Bleifüllung erhält.
[0017] In Fig. 4 sind die Bemessungsverhältnisse von Lauffläche 12 des Ringes 8 oder der
Scheibe 22 schematisch dargestellt, durch welche ein Einzug des der Druckzerkleinerung
zu unterwerfenden Materials zwischen Rillengrund 11 bzw. 24 und Ring 8 oder Scheibe
22 gewährleistet wird.
[0018] Es sei angenommen, daß der größte Radius R₁ der vom Rillengrund 11, 24 gebildeten
Mahlbahn 2 m betrage und der Ring 8 bzw. die Scheibe 22 einen Radius R₂ von 1,5 m
habe. Der Einfachheit halber wird das Materialkorn 25 als kugelförmig angenommen und
ihm ein Radius R₃ von 0,2 m zugeordnet. Es ergeben sich dann die in Fig. 4 dargestellten
Verhältnisse, wobei das Materialkorn 25 in dem sich verengenden Spalt zwischen dem
Rillengrund 11, 24 und dem Ring 8 bzw. der Scheibe 22 an einer Stelle erfaßt wird,
die bezüglich des Mittelpunktes des Ringes 8 bzw. der Scheibe 22 unter einem Zentriwinkel
α von etwa 85° zur Vertikalen 26 und bezüglich der Achse der Kugelrohrmühle unter
einem Zentriwinkel γ von etwa 68° zur Vertikalen 26 liegt.
[0019] Als Reibungszahl für Stein auf Stahl wird µ = 0,3 entsprechend einem Reibungswinkel
ρ = 16°42ʹ angenommen. Die auf das im Spalt erfaßte Materialkorn 25 wirkende Radialkraft
P läßt sich zerlegen in eine Druckkomponente D und in eine Gegenkomponente G, die
das Materialkorn 25 aus dem Spalt hinauszudrängen sucht. Diese Gegenkomponente muß
durch Reibungskräfte überwunden werden und dies ist durch Beschränkung des zwischen
D und P eingeschlossenen Winkels β auf kleine Werte erzielbar wobei β = (α -γ)/2 ist.
Gegen die Gegenkomponente G P.sinβ wirkt die Einzugskraft E als Komponente der tangentialen
Reibungskraft T =µ.P,also E= T.cosβ =µ.P.cosβ. Damit das Materialkorn 25 eingezogen
wird, muß E>G oder µ.P.cosβ > P.sinβ und folglich µ.cosβ>sinβ bzw. (sinβ/cosβ) bzw.µ>tgβ
oder, wenn man für µ den Tagens des Reibungswinkels ρ einführt, tgρ>tgβ, d.h.ρ>β sein.
[0020] Beim vorliegenden Beispiel beträgt der Winkel 2β etwa 15° und überschreitet an keiner
Stelle des im Querschnitt sichelförmigen Spaltes den für sicheres Einziehen geltenden
Grenzwert von etwa 30°, so daß nicht nur Materialteile mit einer Korngröße von 0,4
m sicher erfaßt werden, sondern theoretisch auch noch Materialteile mit einer Korngröße
bis zu 1 m (Spaltweite an der höchsten Stelle der Kugelrohrmühle) mitgenommen werden.
1. Kugelrohrmühle mit wenigstens zwei, vorzugsweise an einer gemeinsamen Achse (5)
angeordneten, Kammern (7,19), von welchen wenigstens eine massive Mahlkugeln (2) aus
Stahl enthält, die sich an der rotierbaren Innenwandung der Kammer abwälzen, wobei
das Mahlgut durch eine Aufgabeöffnung (6) der ersten Kammer (7) zugeführt wird und
von dieser nach entsprechender Zerkleinerung in die in Richtung des Materialflusses
folgende Kammer (19) gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung des Materialflusses
erste Mahlkammer als Vorkammer (7) ausgebildet ist, welche wenigstens einen Kreisring
(8) oder eine Kreisscheibe (22) aus Stahl als Mahlkörper enthält, dessen bzw. deren
Außendurchmesser (a) kleiner als der lichte Innendurchmesser (D) der Innenauskleidung
(10) der Mahlkammer (7) ist und wenigstens einem Viertel, vorzugsweise wenigstens
der Hälfte, des lichten Durchmessers (D) der Innenauskleidung (10) der Mahlkammer
(7) entspricht und welcher bzw. welche in einer in Umfangsrichtung verlaufenden Rille
(9) der Innenauskleidung (10) der Mahlkammer (7) geführt ist.
2. Kugelrohrmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser
(a) des Ringes (8) oder der Scheibe (22) um etwa 25 % kleiner ist als der Durchmesser
(D) des Rillengrundes (11,24) der Innenauskleidung (10).
3. Kugelrohrmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt
der Rille (9) größer ist als der Querschnitt der Lauffläche (12) des Ringes (8) oder
der Scheibe (22), wobei die Lauffläche (11,22) des Ringes (8) oder der Scheibe (22)
und die Rille (9) ähnliche Querschnittsform aufweisen.
4. Kugelrohrmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt
der Lauffläche (12,23) des Ringes (8) oder der Scheibe halbkreisförmig ist.
5. Kugelrohrmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Krümmungsradius der Rille (9) um ungefähr 10 % größer ist als der Krümmungsradius
der Lauffläche (12) des Ringes (8) oder der Scheibe.
6. Kugelrohrmühle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt
der Lauffläche (24) des Ringes oder der Scheibe (22) gegenüber einer Halbkreisform
verbreitert und/oder im Mittelbereich abgeflacht ist.
7. Kugelrohrmühle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der
Rille (9) im Mittelbereich (24) abgeflacht ist.
8. Kugelrohrmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Seitenränder (13) der Rille (9) wenigstens an einer Seite derselben von der Achse
der Mühle weg eingezogen sind.
9. Kugelrohrmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ring (8) oder die Scheibe (22) aus Stahl hohl ausgebildet und mit schwererem Material,
wie beispielsweise Blei, ganz oder teilweise gefüllt ist.
10. Kugelrohrmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ring (8) oder die Scheibe (22) eine auswechselbare Panzerung aufweist.
11. Kugelrohrmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Belastungsgewicht in der Achse des Ringes (8) oder der Scheibe (22) in der Ring-
oder Scheibenebene schwenkbar aufgehängt ist.
12. Kugelrohrmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ring (8) oder die Scheibe (22) aus Segmenten lösbar zusammengesetzt ist.
13. Kugelrohrmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
in der selben Vorkammer (7) mehrere Ringe (8) oder Scheiben (22) axial hintereinander
angeordnet sind, welche in gesonderten Rillen (9) laufen.
14. Kugelrohrmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorkammer (7) in an sich bekannter Weise durch eine als Sieb (14) ausgebildete
Ringplatte mit der nächstfolgenden Mahlkammer (19) verbunden ist und daß die Maschenweite
des Siebes (14) 1 bis 1,5 % des Durchmessers beträgt.
15. Kugelrohrmühle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (14) von
einer mit Schlitzen (15) ausgebildeten Platte gebildet ist.
16. Kugelrohrmühle nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze
(15) von konzentrischen Kreisschlitzen gebildet sind.