Die Erfindung betrifft eine Scheibenschwingmühle und ein Verfahren zum Betreiben einer Scheibenschwingmühle.

Eine herkömmliche Scheibenschwingmühle ist beispielsweise aus der DE 43 43 742 C2 bekannt, bei der ein Mühlengefäß schwingbeweglich in einem Mühlengehäuse angeordnet ist und innerhalb des Mühlengefäßes ein loser darin beweglicher Mahlstein vorgesehen ist. Über eine Exzenter-Antriebseinrichtung wird das Mahlgefäß in eine Schwingbewegung versetzt, wobei es zu einer Relativbewegung zwischen Mahlgefäß und Mahlstein kommt. Das zu zerkleinernde Material wird dabei zwischen dem Mahlstein und der Wandung des Mahlgefäßes zerkleinert. Die Antriebseinrichtung benötigt aber mehrere Lager und Riemen für die Kopplung zum Antrieb, die regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Außerdem benötigt der für den Antrieb erforderliche Drehstrommotor relativ viel Platz. Des Weiteren kann ein verminderter Reibkoeffizienten zwischen dem Mahlstein und dem Mahlgefäß dazu führen, dass dir Relativbewegung des Mahlsteins auf dem Mahlgefäß aussetzt oder es zu einem Schleifen des Mahlsteins auf dem Mahlgefäß kommt, wodurch dieser einen erhöhten Verschleiß und eine geringere Lebensdauer erfährt.

In der DD 148 189 wird eine Vorrichtung zur Roh- und Werkstoffaufbereitung beschrieben, bei der das zu zerkleinernde Material durch einen Hohlkörper geleitet wird, der auf gegenüberliegende Seiten je einen positiven und einen negativen Magnetpol oder eine Reihe oder Kette derartige Pole aufweist. Im Inneren des Hohlkörpers befinden sich magnetisierbare Formkörper, vorzugsweise Kugeln, die freibeweglich sind. Durch eine Wechselschaltung des Magnetfeldes kann ein Auf- und Abschwingen oder ein Hin- und Herschwingen der Kugel im Hohlkörper erzwungen werden, wobei das zu zerkleinernde Material von den Kugeln zertrümmert wird. Diese Art der Zerkleinerung ist jedoch mit einer hohen Geräuschentwicklung verbunden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen neuen Antrieb für eine Schwingmühle anzugeben, der sich durch einen geringen Raumbedarf auszeichnet und die Geräuschentwicklung der Schwingmühle im Mahlbereich reduziert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst.

Die erfindungsgemäße Schwingmühle weist ein Mahlgefäß, wenigstens ein im Mahlgefäß bewegliches Mahlwerkzeug mit einem magnetischen oder magnetisierbaren Bestandteil und ein Erregersystem zur Erzeugung eines Magnetfelds auf, wobei das Magnetfeld eine Bewegung des wenigstens einen Mahlwerkzeuges hervorruft. Das Erregersystem ist dabei um das Mahlgefäß angeordnet und zur Erzeugung eines umlaufenden Magnetfeldes ausgebildet, wobei eine magnetische Anpresseinrichtung zur Einstellung des Anpressdrucks zwischen Mahlwerkzeug und einem Boden des Mahlgefäßes vorgesehen ist.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Scheibenschwingmühle wird ein Mahlwerkzeug mit einem magnetischen oder magnetisierbaren Bestandteil durch ein Magnetfeld in einem Mahlgefäß bewegt, wobei das Magnetfeld als ein umlaufendes Magnetfeld erzeugt wird. Weiterhin wird der Anpressdruck zwischen dem Mahlwerkzeug und dem Boden des Mahlgefäßes mittels einer magnetischen Anpresseinrichtung eingestellt.

Mit dem erfindungsgemäßen Erregersystem kann auf bewegte Elemente im Antriebssystem verzichtet werden, sodass verschleißanfällige Bauteile, wie Lager und Antriebsriemen, entfallen. Es ist daher mit deutlich niedrigeren Kosten bei der Wartung der Scheibenschwingmühle zu rechnen. Darüber hinaus kann die Scheibenschwingmühle kompakter gebaut werden, sodass der Mahlraum und damit auch das Mahlwerkzeug bei gleichem Platzangebot größer ausgeführt werden kann. Dies führt zu einer höheren Horizontalkraft bei der Zerkleinerung. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Scheibenschwingmühle bei Bedarf mit höheren Drehzahlen zu betreiben als dies bei herkömmlichen Scheibenschwingmühlen mit Exzenterantrieb möglich war. Mittels der magnetischen Anpresseinrichtung kann die Mahlkraft individuell an die Zerkleinerungsaufgabe angepasst werden. Der Anpressdruck kann dabei über die Stärke des wirksamen Magnetfeldes verändert werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Mahlgefäß eine Decke, einen Boden und eine Umfangswand auf, wobei das Erregersystem im Bereich der Umfangswand und/oder im Bereich von Decke und/oder Boden des Mahlgefäßes angeordnet ist. Das Mahlgefäß weist vorzugsweise eine zylindrische Umfangswand auf und das Mahlwerkzeug kann als Mahlscheibe ausgebildet sein. Das Erregersystem zur Erzeugung des umlaufenden Magnetfelds weist vorzugsweise eine Vielzahl von separat ansteuerbaren Erregerspulen auf, die durch eine Steuereinrichtung angesteuert werden. Das Mahlwerkzeug umfasst ein, vorzugsweise zwei bis vier oder mehrere Polpaare. Das Mahlwerkzeug kann weiterhin einen Kern und zumindest eine, den Kern umgebende Ummantelung aus einem verschleißfesten Material aufweisen. Zweckmäßigerweise wird das Mühlengefäß starr angeordnet, sodass auf Lager und Ausgleichsgewichte verzichtet werden kann.

Das umlaufende Magnetfeld wird beispielsweise mittels mehrerer um das Mahlgefäß angeordneter Erregerspulen dadurch erzeugt, dass aufeinanderfolgende Erregerspulen mit in ihrer Phase verschobenen Strömen beaufschlagt werden. Ist das Mahlwerkzeug scheibenförmig ausgebildet, rollt es durch das umlaufende Magnetfeld an der Umfangswand des Mahlgefäßes ab. Die Zerkleinerung findet dabei sowohl zwischen der Umfangswand des Mühlengehäuses und der Mahlscheibe als auch unterhalb der Mahlscheibe statt, wobei im Spalt zwischen Umfangswand und Mahlscheibe die Grobzerkleinerung des Mahlgutes erfolgt, bis das Material Partikelgrößen erreicht, die fein genug sind, um unter die Mahlscheibe zu gelangen. Dort werden die feinen Partikel durch eine Kombination aus Gewichtskraft und Scherung weiter zerkleinert. Während bei herkömmlichen Scheibenschwingmühlen, in diesem Bereich nur die Gewichtskraft der Mahlscheibe wirkt, kann gemäß der Erfindung der Mahldruck durch ein magnetisches Feld verändert und an das Mahlgut angepasst werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Scheibenschwingmühle eine Einrichtung zum Bestimmen der Position des Mahl Werkzeuges in dem Mahlgefäß. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise auf der Innenseite des Mahlgefäßes, zwischen dem Mahlgefäß und dem Mahlwerkzeug angeordnet sein. Die Einrichtung zum Bestimmen der Position des Mahlwerkzeuges in dem Mahlgefäß kann beispielsweise eine Messeinrichtung zum Messen des Magnetflusses und / oder des Magnetrückfluss und / oder der Induktionsspannung des Erregersystems umfassen, wie beispielsweise eine Hallsonde oder eine in dem Magnetfeld des Erregersystems angeordnete Induktionsspule. Die Bewegung des Mahlwerkzeuges in dem Mahlgefäß erzeugt eine Änderung des Magnetfeldes des Erregersystems. Eine Messung des Magnetflusses und / oder des Magnetrückflusses und / oder der Induktionsspannung ermöglicht daher einen Rückschluss auf die Position des Mahlwerkzeuges in dem Mahlgefäß. Es ist des Weiteren denkbar, aus den ermittelten Positionen des Mahlwerkzeuges in dem Mahlgefäß die Drehzahl des Mahlwerkzeuges in dem Mahlgefäß zu ermitteln.

Die Einrichtung zum Bestimmen der Position des Mahlwerkzeuges in dem Mahlgefäß ist beispielsweise derart ausgebildet, dass sie mit der Steuereinrichtung des Erregersystems in Verbindung steht. Vorzugsweise übermittelt die Einrichtung zum Bestimmen der Position des Mahlwerkzeuges die Position und / oder die Drehzahl des Mahlwerkzeuges in dem Mahlgefäß an die Steuereinrichtung des Erregersystems. Dies ermöglicht eine Steuerung des Erregersystems in Abhängigkeit der Drehzahl des Mahlwerkzeuges in dem Mahlgefäß.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine Scheibenschwingmühle mit einem im Bereich der Umfangswand angeordneten Erregersystem,

Fig. 2a eine schematische Darstellung des Erregersystems und des

Mahlwerkzeugs zum Zeitpunkt A,

Fig. 2b eine schematische Darstellung des Erregersystems und des

Mahlwerkzeugs zum Zeitpunkt B,

Fig. 2c ein Stromzeitdiagramm zur Ansteuerung der Spulen der Fig. 2a, 2b,

Fig. 3 eine Scheibenschwingmühle mit einem im Bereich der Decke und des

Bodens angeordneten Erregersystem,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Erregersystems und des

Mahlwerkzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3,

Fig. 5a schematische Seitenansicht einer Scheibenschwingmühle mit einer magnetischen Anpresseinrichtung und

Fig. 5b eine Unteransicht der Scheibenschwingmühle gemäß Fig. 5a.

Die in Fig. 1 dargestellte Scheibenschwingmühle weist ein Mahlgehäuse 1 auf, in dem ein Mahlgefäß 2 mittels einer Halterung 3 gehaltert ist. Das Mahlgefäß 2 ist zylindrisch ausgebildet, wobei der Durchmesser im dargestellten Ausführungsbeispiel wenigstens das 3-fache seiner Höhe beträgt. Das Mahlgefäß wird durch eine zylindrische Umfangswand 2a, eine Decke 2b und einen Boden 2c begrenzt. In der Decke 2b mündet eine Mahlgutzuleitung 4 zur Zuführung von Mahlgut, während im Bereich des Bodens 2c ein Auslassventil 5 für das gemahlene Mahlgut vorgesehen ist. Das Auslassventil 5 wirkt mit einem pneumatisch gesteuerten Austragssystem 6 und eine sich daran anschließenden Mahlgut- Austragsleitung 7 zusammen. Im Inneren des Mahlgefäßes 2 ist ein scheibenförmiges Mahlwerkzeug 8 angeordnet, dass einen Kern 8a und eine den Kern umgebende Ummantelung 8b aus einem verschleißfesten Material aufweist. Das Mahlgefäß 1 stützt sich über Dämpfungselemente 9 auf einem Fundament 10 ab.

Damit das Mahlwerkzeug 8 in bekannter Art und Weise während des Mahlvorganges an der Umfangswand 2a des Mahlgefäßes 2 abrollt, ist ein Erregersystem 1 1 vorgesehen, das eine Vielzahl von Spulen I Ia, I I b, 1 1c, l ld, ... aufweist, die gleichmäßig verteilt auf der Außenseite des Mahlgefäßes im Bereich der Umfangswand 2a angeordnet sind (siehe Fig. 2a, 2b). Das Mahlwerkzeug 8, insbesondere sein Kern, weist einen magnetischen oder magnetisierbaren Bestandteil auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel durch vier Pohlpaare 8a, 8b, 8c, 8d gebildet wird. Über eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung können die

Erregerspulen I Ia, I Ib, separat angesteuert werden. Durch eine geschickt gewählte Phasenverschiebung der Ströme in den jeweiligen Wicklungen (siehe Fig. 2c) entsteht ein umlaufendes Magnetfeld, dass eine Abrollbewegung des Mahlwerkzeuges 8 an der Umfangswand 2a des Mahlgefäßes 2 bewirkt, wie das aus den Fig. 2a und 2b ersichtlich ist. Fig. 2a und 2b zeigen dabei die Situationen zu den

Zeitpunkten A bzw. B. Das über die Mahlgutzuleitung 4 zugeführte Mahlgut wird dabei zwischen Mahlwerkzeug 8 und Umfangswand 2a zunächst grob zerkleinert, bis das Material Partikelgrößen erreicht, die fein genug sind, um in den Bereich zwischen Mahlwerkzeug 8 und Boden 2c zu gelangen. Dort werden die feinen Partikel durch eine Kombination aus Gewichtskraft und Scherung weiter zerkleinert, bevor das Material über das Auslassventil 5 und das pneumatisch gesteuerte Austragssystem 6 und die Mahlgutaustragsleitung 7 ausgeschleust wird. Gegenüber herkömmlichen Scheibenschwingmühlen, bei denen sowohl das Mahlgefäß als auch das Mahlwerkzeug in Bewegung ist, wird das Mahlgefäß hier fest angeordnet. Durch die starre Anordnung des Mahlgefäßes werden höhere Drehzahlen des Malwerkzeugs ermöglicht, da keine die Drehzahl begrenzenden Axiallager vorgesehen werden müssen.

Das Antriebskonzept der Scheibenschwingmühle basiert im Wesentlichen auf dem Prinzip eines Permanentmagnet-Motors, der zu den Synchronmaschinen gehört. Der Unterschied liegt lediglich darin, dass der Läufer (in diesem Fall das Mahlwerkzeug 8) nicht in der Mittelachse fixiert ist, sondern sich frei im Mahlraum bewegen kann. Außerdem werden bei dem hier offenbarten Antriebskonzept die einzelnen Segmente der äußeren Erregerwicklungen in der Art aktiviert, dass ein umlaufendes Magnetfeld entsteht, das durch abwechselnde Polarisierung das Mahlwerkzeug in Rotation versetzt. Insgesamt führt die Anregung dazu, dass das scheibenförmige Mahlwerkzeug an der Umfangswand 2c des Mahlgefäßes 2 abrollt.

Das in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Fig. 1 lediglich durch sein Erregersystem 11 ', das wiederum durch eine Vielzahl von separat ansteuerbaren Erregerspulen l l 'a, 1 1 'b, 11 'c, l l 'd, ... gebildet wird, die aber im Bereich der Decke 2b und Boden 2c des Mahlgefäßes 2 angeordnet sind.

Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 beschriebenen radialen Antriebskonzept ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ein axiales Antriebskonzept verwirklicht. Hierfür befinden sich Blechpakete der Erregerspulen als Segmente eines Kreisrings im Boden 2c und Decke 2b des Mahlgefäßes 2. Auch hier erfolgt die Ansteuerung sequenziell, sodass ein um die Mittelachse des Mahlgefäßes rotierendes Magnetfeld entsteht, sodass das scheibenförmige Mahlwerkzeug 8 als rotierende Masse auf einer Kreisbahn bewegt wird (siehe Fig. 4).

Gemäß der Erfindung ist eine magnetische Anpresseinrichtung 12 zur Einstellung des Anpressdruckes zwischen Mahlwerkzeug 8 und Boden 2c des Mahlgefäßes 2 vorgesehen (Fig. 5a, 5b). Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Inneren des Mahlwerkzeugs 8 ein magnetisierbarer Kern oder Permanentmagnet 8g vorgesehen, der mit einem Ringmagneten 12a zusammenwirkt. Der Ringmagnet ist dabei genau auf der Kreisbahn angeordnet, die der Mittelpunkt des scheibenförmigen Mahlwerkzeugs 8 bei seiner Rotation im Mahlgefäß 2 ausführt. Zweckmäßigerweise lässt sich die Stärke des wirksamen Magnetfelds der Anpresseinrichtung 12 an die Zerkleinerungsaufgabe anpassen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Abstand des Ringmagneten 12 zum Boden 2c des Mahlgefäßes verändert wird oder die Stärke des Magnetfeldes elektrisch einstellbar ist. Die in den Fig. 5a und 5b dargestellte Ausbildung ist insbesondere für das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel geeignet. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 kann die Erzeugung des zusätzlichen Anpressdruckes zusätzlich durch das schon vorhandene Erregersystem 1 1 ' realisiert werden, indem die Erregerspulen im Bereich der Decke 2b mit unterschiedlicher Stärke zu den Spulen im Bereich des

Bodens 2c angesteuert werden.