Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schneidmühle zum schneidenden Zerkleinern von Proben im

Labormaßstab mit einem um eine horizontal verlaufende Achse rotierenden Schneidrotor.

Hintergrund der Erfindung

Labor-Schneidmühlen zerkleinern die Proben durch einen scherenartigen Schneideffekt, typischerweise zwischen einem rotierenden Schneidrotor mit einer oder mehreren sich im Wesentlichen axial erstreckenden Schneiden und einer oder mehrerer sich ebenfalls im

Wesentlichen axial erstreckenden stationären Gegenschneiden. Solche Labor-Schneidmühlen sind insbesondere geeignet zur Zerkleinerung von zähen oder faserigen Proben, z.B.

biologischen Proben wie Stroh aber z.B. auch Kunststofffolien, um nur einige Beispiele zu nennen. Beispiele für solche Labor-Schneidmühlen sind z.B. die PULVERISETTE® 19 und die PULVERISETTE® 25 der Anmelderin, auf deren grundsätzliche Konstruktion hiermit verwiesen wird. Entsprechende Produktbeschreibungen der PULVERISETTE® 19 und der

PULVERISETTE® 25 finden sich z.B. unter www.fritsch.de.

Bei diesen Labor-Schneidmühlen wird typischerweise mehr oder weniger rieselfähiges Schüttgut z.B. über einen Einfülltrichter in die Mahlkammer eingefüllt, in welcher der Schneidrotor horizontal rotiert. Der Schneidrotor kann unterschiedliche Geometrien, z.B. mit geraden Schneiden oder sogenannten V-Schneiden aufweisen. Letztere weisen einen Drall auf und erzielen dadurch eine gute Schneidwirkung vor allem bei der Zerkleinerung von zäh-elastischen Materialien und Folien. Hieran wird deutlich, dass die Definition einer im Wesentlichen axial verlaufenden Schneide nicht darauf beschränkt ist, dass die Schneide streng parallel zur Rotationsachse verläuft, sondern auch schräg verlaufende Schneiden mit einer achsparallelen Komponente umfassen soll. Im Wesentlichen axial verlaufende Schneiden können also auch schräg zur Rotationsachse verlaufen, was im Prinzip einer Schraubenlinie entspricht. Unterhalb des Schneidrotors befindet sich typischerweise ein Sieb, z.B. eine Siebkassette, durch welche dasjenige Probenmaterial, welches bereits hinreichend stark zerkleinert wurde, hindurchrieseln kann, um in einem darunterliegenden Auffanggefäß aufgefangen zu werden. Hinsichtlich weiterer konstruktive Details, die dem Fachmann auf diesem Gebiet grundsätzlich bekannt sind, wird auf die Produktbeschreibungen zu den Labor-Schneidmühlen

PULVERISETTE® 19 und PULVERISETTE® 25 der Anmelderin verwiesen, welche zum

Zeitpunkt der Anmeldung und deren Offenlegung unter www.fritsch.de herunterladbar sind, und welche in Bezug auf die grundsätzliche Konstruktion einer solchen Labor-Schneidmühle hiermit durch Referenz inkorporiert werden. Ferner beschreibt die Anmeldung DE 10 2018 1 13 751.6, welche hiermit durch Referenz inkorporiert wird, eine solche Labor-Schneidmühle.

Solche Labor-Schneidmühlen haben sich grundsätzlich ausgezeichnet bewährt, können aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung, insbesondere für manche Probenmaterialien weiter verbessert werden. Bei einigen speziellen Probenmaterialien, wie beispielsweise elastischen oder faserigen Proben können nämlich unter Umständen die Probenbestandteile gequetscht werden oder müssen mehrfach den Mahlraum passieren, insbesondere wenn die Schneidgeometrie bei diesen Proben nicht stimmen sollte. Dies kann zur Folge haben, dass sich die Probe in unerwünschtem Maße erwärmt oder es können ggf. in unerwünschter Weise Probensubstanzen austreten. Dies kann unter Umständen Feucht- und/oder Substanzverluste der Probe zur Folge haben.

Unter anderem soll eine solche unerwünschte Erwärmung oder ein unerwünschter

Substanzaustritt aus dem Probenmaterial im Mahlraum durch die hierin offenbarte Erfindung verringert werden.

Ferner kann bei herkömmlichen Labor-Schneidmühlen beim Passieren der rotierenden

Schneidmesser und der Gegenschneidmesser der Raum nahezu verschlossen werden, wenn sich viel Probenmaterial im Mahlraum bzw. am Schneidrotor befindet, sodass kaum noch Luft hindurch strömen kann.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Labor-Schneidmühle der eingangs genannten Art bereit zu stellen, welche ein gutes Zerkleinerungsergebnis, insbesondere bei elastischen und faserigen Proben liefert.

Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, eine Labor-Schneidmühle bereit zu stellen, welche eine Erwärmung sowie Feuchte- und Substanzverluste der Proben geringhält und ggf. die Quetschung von Probenbestandteilen mindert.

Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, eine Labor-Schneidmühle bereit zu stellen, welche eine verbesserte Kühlung der Probe, insbesondere bei starker Füllung des Mahlraums und/oder bei Verwendung einer Absaugeinrichtung ermöglicht.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen

Patentansprüche.

Die Erfindung betrifft eine Schneidmühle zum schneidenden Zerkleinern von Proben im

Labormaßstab. Solche Labor-Schneidmühlen zum schneidenden Zerkleinern von Proben arbeiten nach dem Scherenprinzip. Die Schneiden des Schneidrotors und die Gegenschneiden verlaufen dabei im Wesentlichen axial und radial versetzt zu der Rotationsachse des

Schneidrotors. Die Mahlkammerweist also vorzugsweise umfangsseitig axial versetzte und vorzugsweise im Wesentlichen axial verlaufende Gegenschneidmesser auf, welche mit den Schneidmessern des Schneidrotors Zusammenwirken, derart, dass die Proben zwischen den Schneidmessern des Schneidrotors und den Gegenschneidmessern nach dem Scherenprinzip zerschnitten werden, wenn die Schneiden des Schneidrotors und die stationären Schneiden aneinander vorbeigleiten.

Die Schneiden des Schneidrotors sind vorzugsweise gerade Schneiden und/oder verlaufen vorzugsweise parallel zur Rotationsachse. Die Schneiden des Schneidrotors können aber bei manchen Schneidrotor-Geometrien auch schräg oder entlang einer Schraubenlinie verlaufen bzw. Drall aufweisen. Z.B. können Schneidrotoren mit sogenannten V-Schneiden verwendet werden, bei welchen die Schneiden zwar axial versetzt zur Rotationsachse und im Wesentlichen axial, aber schräg entlang einer Schraubenlinie verlaufen, so dass die Schneiden einen Drall aufweisen.

Die Labor-Schneidmühle umfasst zunächst ein Gerätegehäuse, einen Schneidrotor mit zumindest einem Schneidmesser mit einer vorzugsweise scharfen Schneide, wobei die Schneide parallel oder schräg zur Rotationsachse des Schneidrotors verlaufen kann.

Die Labor-Schneidmühle umfasst ferner einen Antriebsmotor zum rotierenden Antreiben des Schneidrotors und eine Mahlkammer in welcher der vom Antriebsmotor angetriebene

Schneidrotor rotiert, um die Proben in der Mahlkammer schneidend zu zerkleinern. Der von der Antriebswelle drehend angetriebene Schneidrotor rotiert also um eine Rotationsachse innerhalb der Mahlkammer.

Am Umfang des Mahlraums ist zumindest ein stationäres Gegenschneidmesser, oder sind mehrere, z.B. zwei, insbesondere gegenüberliegende Gegenschneidmesser, angeordnet. Das bzw. die stationären Gegenschneidmesser weisen jeweils eine Schneide auf, derart, dass die Schneiden des bzw. der rotierenden Schneidmesser(s) und des bzw. der stationären

Gegenschneidmesser(s) Schneidenpaare bzw. ein Schneidenpaar bilden und durch die Rotation des Schneidrotors parallel oder schräg zueinander verlaufend aneinander vorbeigeführt werden, um zwischen den Schneiden des bzw. der rotierenden Schneidmesser(s) und des bzw. der stationären Gegenschneidmesser(s) die Probe schneidend zu zerkleinern.

Zumindest eine der Schneiden des bzw. der rotierenden Schneidmesser(s) des Schneidrotors und/oder des bzw. der stationären Gegenschneidmesser(s) weist nun zumindest eine Einkerbung in der Schneide auf, derart, dass Luft durch die Einkerbung strömen kann, wenn die beiden Schneiden sich unmittelbar schneidend gegenüberstehen.

Der erfindungsgemäße Schneidrotor weist demnach Einkerbungen, z.B. Einfräsungen auf, so dass weitere Kanten und ggf. Ecken entstehen, welche als weitere Brech- und/oder

Schneidefläche wirken können. Ferner entstehen durch die Erkerbungen bzw. Einfräsungen Hohlräume, welche abhängig von der Anzahl und Größe der Einkerbungen sind. Größe und Anzahl der Einkerbungen können je nach Aufgabenstellung variiert werden.

Vorzugsweise ist die zumindest eine bzw. sind die Einkerbungen in der bzw. den Schneiden des Schneidrotors vorgesehen. Es soll jedoch zunächst nicht ausgeschlossen sein, entweder alternativ oder zusätzlich derartige Einkerbungen in der oder den Schneiden des oder der stationären Gegenschneidmesser vorzusehen.

Es hat sich gezeigt, dass bei Verwendung zumindest einer oder mehrerer solcher Einkerbungen in den Schneiden des Schneidrotors die Luftförderung durch den Mahlraum, insbesondere bei starker Füllung des Mahlraums, verbessert werden kann. Dies kann eine verbesserte Kühlung der Probe bewirken. Dieser besondere Kühleffekt kann durch den optionalen Einsatz einer Absaugeinrichtung, ggf. mit Zyklonabscheider, synergistisch weiter verbessert werden.

Dadurch können eine übermäßige Erwärmung und/oder Feuchte- und Substanzverluste der Probe geringgehalten werden und ggf. eine unerwünschte Quetschung von Probenbestandteilen gemindert werden.

Insgesamt kann ein gutes Zerkleinerungsergebnis, insbesondere bei elastischen und faserigen Proben erzielt werden.

Je nach Probenbeschaffenheit und Probenmenge können mit dem Einsatz dieses Schneidrotors Erwärmungen und damit Feucht-und Substanzverluste an der Probe ggf. um bis zu 20% gegenüber herkömmlichen Schneidrotoren verringert werden.

Zusammenfassend ist die vorliegende Schneidmühle wie vorstehend ausgeführt wurde, eine Schneidmühle im Labormaßstab, d.h. eine sogenannte Labor-Schneidmühle. Mit einer solchen Labor-Schneidmühle sollen unter anderem elastische oder faserige Proben, insbesondere biologische Proben zerkleinert werden. Speziell bei diesen Proben haben sich jedoch die in der Einleitung beschriebenen spezielle Probleme ergeben. Mit der vorliegenden Erfindung können diese speziellen Probleme gelöst werden. Insbesondere kann die Quetschung von Probenbestandteilen gemindert werden und die Wahrscheinlichkeit, dass Proben mehrfach den Mahlraum passieren müssen kann ggf. gemindert werden. Dadurch kann eine übermäßige unerwünschte Erwärmung der Probe vermieden oder zumindest gemindert werden. Ferner können ggf. Feucht- und/oder Substanzverluste der Probe vermindert werden. Greifen und Einziehen der Proben ist bei solchen Labor-Schneidmühlen typischerweise nicht von

entscheidender Bedeutung. Der Durchmesser des Schneidrotors bei einer Labor-Schneidmühle liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 50 mm und 200 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 80 mm und 150 mm. Die Länge des Schneidrotors liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 40 mm und 200 mm, vorzugsweise zwischen 60 mm und 150 mm.

Vorzugsweise weist die Labor-Schneidmühle ein Sieb, insbesondere als Teil einer Siebkassette auf, welche sich vorzugsweise unter dem Mahlraum befindet. Die Siebkassette kann ein rund geformtes Sieb entsprechend dem Umfang des Schneidrotors umfassen, so dass der

Schneidrotor an dem teilkreisförmigen Sieb entlanggleitet und dabei diejenigen Probenpartikel durch die Sieböffnungen in ein Auffanggefäß gelangen, welches unter dem Mahlraum angeordnet sein kann.

Vorzugsweise weist zumindest eine der Schneiden des rotierenden Schneidmessers des Schneidrotors und/oder des stationären Gegenschneidmessers mehrere entlang der Schneide in die Schneide eingebrachte Einkerbungen auf. Durch die mehreren Einkerbungen entstehen gewissermaßen Zähne zwischen den Einkerbungen an der entsprechenden Schneide, so dass von einer gezahnten Schneide gesprochen werden kann. Dadurch entstehen zusätzliche Schneidkanten an jeder Einkerbung bzw. an jedem der Zähne, welche bei manchen

Probenmaterialen zu einer Verbesserung der Zerkleinerungswirkung beitragen können.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die zumindest eine oder mehrere, vorzugsweise spitzeren Schneiden des Schneidrotors gezahnt ausgebildet sind, wohingegen die vorzugsweise stumpferen Schneiden des bzw. der Gegenschneidmesser glatt, also ungezahnt, ausgebildet sind.

Vorzugsweise weist zumindest eine der Schneiden des rotierenden Schneidmessers des Schneidrotors und/oder des stationären Gegenschneidmessers eine Anzahl von 2 bis 15, bevorzugt 3 bis 10, weiter bevorzugt 5 oder 6 +/- 2 oder 5 oder 6 +/- 1 in die Schneide eingebrachte Einkerbungen entlang der Schneide auf. Dies hat sich insbesondere bei elastischen und faserigen Proben als vorteilhaft gezeigt.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind die Schneide bzw. die Schneiden des oder der rotierenden Schneidmesser des Schneidrotors als spitzwinklige Schneiden mit einem

Schneidenwinkel von kleiner als 60°, vorzugsweise im Bereich von 40°+/- 20, bevorzugt 40°+/- 10° ausgebildet. Alternativ oder ergänzend können die Schneide des stationären

Gegenschneidmessers bzw. die Schneiden der stationären Gegenschneidmesser einen

Schneidenwinkel zwischen 45° und 135°, vorzugsweise im Bereich von 60°bis 90°, bevorzugt im Bereich von 80° +/- 10° aufweisen. Allgemein haben demnach die Schneide(n) des

Schneidrotors einen spitzeren Schneidenwinkel als die Schneide(n) des bzw. der

Gegenschneidmesser. Die Schneide(n) des Schneidrotors sind demnach vorzugsweise scharfe Schneiden, während die stationäre(n) Schneide(n) eher stumpf sind. Dabei ist es bevorzugt, dass zwar die rotierende(n) Schneide(n) des Schneidrotors mit Einkerbungen versehen bzw. gezahnt sind, die stationäre(n) Schneide(n) aber vorzugsweise glatte bzw. ungezahnte Schneide(n) sind.

Vorzugsweise ist die zumindest eine bzw. sind die die mehreren Einkerbungen demnach in der spitzwinkligen Schneide des rotierenden Schneidmessers des Schneidrotors eingebracht.

Diese Geometrien bzw. Anordnungen haben sich als vorteilhaft in Bezug auf die Zerkleinerungsund/oder Kühlwirkung gezeigt.

Gemäß vorteilhafter Ausführungsformen beträgt die axiale Breite der Einkerbung oder der Einkerbungen zwischen 2 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 8 mm, bevorzugt zwischen 4 mm und 6 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 5 mm +/- 1 mm.

Alternativ oder ergänzend beträgt die tangentiale Tiefe der Einkerbung oder Einkerbungen zwischen 2 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 8 mm, bevorzugt zwischen 4 mm und 6 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 5 mm +/- 1 mm. Alternativ oder ergänzend beträgt der axiale Abstand zwischen den Einkerbungen zwischen 5 mm und 40 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 30 mm, bevorzugt zwischen 12 mm und 25 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 17,5 mm +/- 5 mm oder 17,5 mm +/- 3 mm.

Insbesondere sind die Einkerbungen bzw. Zähne äquidistant über die Schneide(n) verteilt.

Diese Geometrien bzw. Anordnung haben sich als vorteilhaft in Bezug auf die Zerkleinerungsund/oder Kühlwirkung gezeigt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Einkerbung bzw. die Einkerbungen die Form eines halbierten Langlochs auf. Z.B. verlaufen die Einkerbung bzw. die Einkerbungen proximal zur Schneide geradlinig tangential und enden distal zur Schneide halbrund bzw. halbkreisförmig.

Vorzugsweise weist der Schneidrotor mehrere Schneidmesser, vorzugsweise eine Anzahl von 2 bis 8, bevorzugt 3 bis 6, weiter bevorzugt 4 Schneidmesser, auf und mehrere bzw. alle der Schneidmesser des Schneidrotors weisen jeweils zumindest eine oder mehrere in die jeweilige Schneide eingebrachte Einkerbungen auf.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das bzw. die rotierenden Schneidmesser lösbar an dem Schneidrotor befestigt, z.B. festgeschraubt.

Das hat den Vorteil, dass ggf. nicht der gesamte Schneidrotor ausgetauscht werden braucht, sondern einzelne Schneidmesser ausgetauscht werden können. Ferner können das bzw. die Schneidmesser ggf. auch gewendet werden, wenn es bzw. sie jeweils mehrere Schneiden aufweisen.

Vorzugsweise weisen das oder die rotierenden Schneidmesser demnach jeweils eine erste Schneide und eine der ersten Schneide gegenüberliegende zweite Schneide auf, derart, dass das oder die Schneidmesser von dem Schneidrotor gelöst, gewendet und gewendet wieder befestigt werden können, um anschließend mit der zweiten Schneide schneiden zu können. Dadurch kann die Lebensdauer des Schneidrotors verlängert, bzw. können die Verschleißkosten reduziert werden.

Es hat sich hierbei als zweckmäßig erwiesen, wenn die die rotierenden Schneidmesser einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn jeweils nur die erste Schneide eine oder mehrere Einkerbungen aufweist bzw. gezahnt ist, die zweite Schneide jedoch als eine glatte Schneide ausgebildet ist, also keine derartigen Einkerbungen oder Zähne aufweist, so dass mit der jeweils ersten Schneide mit Einkerbungen oder alternativ mit der jeweils zweiten glatten Schneide ohne Einkerbungen geschnitten werden kann, je nachdem welche der beiden Schneiden in Rotationsrichtung vorwärts angeordnet ist.

Dies hat den Vorteil, dass der Nutzer mit ein und demselben Schneidrotor sowohl mit glatten Schneiden als auch mit gezahnten Schneiden arbeiten kann, je nachdem in welcher Orientierung die Schneiden befestigt werden.

Das Gerätegehäuse umfasst einen axial stirnseitigen Verschlussdeckel, welcher öffenbar ist, um die Mahlkammer zu öffnen, und in welchem der Schneidrotor auf der dem Antriebsmotor gegenüberliegenden Axialseite drehbar gelagert ist, wenn der Verschlussdeckel geschlossen ist.

Dadurch kann die Mahlkammer einfach geöffnet und der Schneidrotor von Hand, ggf.

werkzeuglos entfernt bzw. ausgetauscht werden.

Hierzu ist der Schneidrotor vorzugsweise koaxial händisch auf die Antriebswelle aufsteckbar und abnehmbar, wenn die Mahlkammer geöffnet ist, so dass der Schneidrotor einfach ausgewechselt werden kann. Z.B. weist die Antriebswelle Mitnehmerelemente auf, welche formschlüssig in den Schneidrotor eingreifen, wenn der Schneidrotor auf die Antriebswelle aufgesetzt ist, um das Drehmoment mittels der Mitnehmerelemente auf den Schneidrotor zu übertragen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat die Mahlkammer eine zylindrische Form und umgibt den Schneidrotor entlang des gesamten Umfangs, um Toträume zu reduzieren. Somit hat der verbleibende Zwischenraum zwischen dem Schneidrotor und dem inneren Umfang der zylindrischen Mahlkammer die Form eines Zylindermantels. Vorzugsweise ist die radiale Breite des zylindermantelförmigen Zwischenraums im Bereich zwischen dem Schneidrotor und der Innenwand der Mahlkammer kleiner als 30 mm, vorzugsweise kleiner als 20 mm. Unterhalb der Mahlkammer wird der innere Umfang der Mahlkammer durch ein rund geformtes Sieb, z.B. einer Siebkassette gebildet.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Mahlkammer also radial umlaufend von der Innenseite einer Gehäusewand und im unteren Bereich durch das rund geformte Sieb begrenzt. In der radialen Gehäusewand verläuft eine radiale Einführöffnung, vorzugsweise vertikal oder schräg von oben, zum Einführen des Mahlguts in den Zwischenraum zwischen dem Schneidrotor und der Innenseite der Gehäusewand. Die radiale Einführöffnung hat vorzugsweise einen

Durchmesser von kleiner als 120 mm, vorzugsweise kleiner als 90 mm. Vorzugsweise verläuft die radiale Einführöffnung geradlinig direkt auf den Schneidrotor zu, so dass das Mahlgut direkt auf die Schneide(n) geführt und ggf. gestopft werden kann.

Die Mahlraumgeometrie, insbesondere in Kombination mit einer geeigneten Luftführung kann zu einem verstopfungsfreien Arbeiten beitragen. Das Mahlgut kann in vorteilhafter Weise während der Zerkleinerung aktiv weiter transportiert werden und die Gefahr, dass sich das Mahlgut festsetzt kann reduziert werden.

Der Schneidrotor ist vorzugsweise axial beidseitig gelagert, z.B. mittels Konuslagern. Axial stirnseitig läuft der Schneidrotor vorzugsweise mit kurzem Abstand (vorzugsweise kleiner als 10 mm) zwischen zwei Stirnwänden der Mahlkammer, so dass auch hier kaum Totraum vorhanden ist. Eine der beiden Stirnwände bildet die Mahlkammerrückwand. Hinter der

Mahlkammerrückwand ist vorzugsweise der Antriebsmotor angeordnet und treibt den

Schneidrotor über eine zum Schneidrotor koaxiale Antriebswelle an, welche sich durch eine zentrale Öffnung in der Mahlkammerrückwand erstreckt. Der vorzugsweise koaxial angeordnete Antriebsmotor ist bevorzugt ein wartungsfreier Drehstrommotor mit einer Leistung im Bereich von 2 kW bis 8 kW, vorzugsweise 3 bis 6 kW, insbesondere mit Frequenzumrichter. Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist eine Luftstromerzeugungseinrichtung, z.B. eine Luftabsaugeinrichtung enthalten, welche einen Luftstrom durch die Mahlkammer erzeugt, um den Abtransport der zerkleinerten Probenpartikel mittels des Luftstroms zu befördern.

Dadurch kann nicht nur in herkömmlicher Weise grundsätzlich der Probendurchsatz erhöht werden, sondern es kann in synergistischer Kombination mit dem erfindungsgemäßen

Schneidrotor die Luftströmung in besonderer Weise verbessert werden, indem durch die Einkerbungen hindurch, insbesondere bei stark beladenem Mahlraum und wenn sich die rotierenden und die stationären Schneidmesser unmittelbar gegenüberstehen, eine verbesserte Luftströmung erzeugt werden kann, was sich positiv auf die Kühlung der Probe und damit das Zerkleinerungsergebnis auswirken kann.

Vorzugsweise weist die Luftstromerzeugungseinrichtung bzw. Luftabsaugeinrichtung einen Zyklonabscheider auf, in welchem die zerkleinerten Probenpartikel aus dem Luftstrom in ein Auffanggefäß abgeschieden werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch der Schneidrotor mit den vorstehend offenbarten Merkmalen hergerichtet für eine Labor-Schneidmühle.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen

Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.

Kurzbeschreibunq der Figuren

Es zeigen:

Fig. 1 eine dreidimensionale Darstellung einer Labor-Schneidmühle gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 die Labor-Schneidmühle aus Fig. 1 mit geöffnetem Gehäuseoberteil und geöffnetem Mahlkammer-Verschlussdeckel,

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 , Fig. 4 eine dreidimensionale Darstellung der Labor-Schneidmühle wie Fig. 2, aber mit abgezogenem Schneidrotor,

Fig. 5 eine Explosionsdarstellung der Labor-Schneidmühle aus Fig. 1 ,

Fig. 6 eine dreidimensionale Darstellung des Schneidrotors und der Siebkassette,

Fig. 7 eine dreidimensionale Darstellung des Schneidrotors mit einem gelösten Schneidmesser, Fig. 8 eine dreidimensionale Darstellung des Schneidmessers,

Fig. 9 eine Draufsicht auf das Schneidmesser aus Fig. 8,

Fig. 10 eine Querschnittsdarstellung des Schneidmessers entlang der Schnittlinie 10-10 in Fig. 9. Fig. 1 1 eine dreidimensionale Darstellung einer Labor-Schneidmühle mit Absaugeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bezugnehmend auf die Fig. 1 -5 weist die Labor-Schneidmühle 10 ein Gerätegehäuse 12 auf, von welchem die Teile der Labor-Schneidmühle beherbergt werden. Das Gerätegehäuse 12 der Schneidmühle im Labormaßstab kann z.B. auf ein Stativ 8 (Fig. 1 ) oder auf einen Tisch (nicht dargestellt) gestellt werden. In dem rechten Teil 12a des Gerätegehäuses 12 befindet sich ein handelsüblicher elektrischer Antriebsmotor 14 in Form eines Drehstrommotors mit einer Leistung von 5 kW und einem Frequenzumrichter (Fig. 5). Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Antriebsmotor 14 um einen Getriebemotor für eine Labor-Schneidmühle 10 mit einem Drehzahlbereich von 50 bis 700 U/min. Eine weitere Ausführungsform der Labor-Schneidmühle 10 arbeitet mit einem Antriebsmotor 14 ohne Getriebe (nicht dargestellt) für einen

Drehzahlbereich von 300 bis 3000 min- ¹ .

Im linken Teil 12b des Gerätegehäuses 12 befindet sich die Mahlkammer 16 (Fig. 2-5), in welche über einen optionalen Einfülltrichter 18 und durch eine insbesondere radiale Einfüllöffnung 19 (Fig. 3, 5) die zu zerkleinernden Proben bzw. das Mahlgut eingefüllt werden können.

Der seitliche oder axiale Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 ist öffenbar, was dazu führt, dass die Mahlkammer 16 bei geöffnetem Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 seitlich bzw. axial zur Entnahme des Schneidrotors 30 zugänglich ist. Ein optionales Wegklappen des

Mahlkammeroberteils 21 verbessert zusätzlich die Zugänglichkeit der geöffneten Mahlkammer 16. Bei zumindest axial geöffneter Mahlkammer 16 kann der Schneidrotor 30 händisch horizontal oder axial von der Antriebswelle 26 abgezogen werden. Hierzu ist der Schneidrotor 30 auf die Antriebswelle 26 lediglich axial aufgesteckt und außer durch die axiale Fixierung mittels eines Konuslagers 54 bei geschlossenem Mahlkammer-Verschlussdeckel 20 nicht axial befestigt. Der Schneidrotor 30 ist demnach nach Öffnen des axialen Mahlkammer-Verschlussdeckels 20 ohne Werkzeug von der Antriebswelle 26 abziehbar.

Es wird darauf hingewiesen, dass sich Begriffe wie„vorne“,„hinten“ oder„unten“,„oben“ etc. auf die gewöhnliche Orientierung der Labor-Schneidmühle bezogen sind und daher nicht absolut zu verstehen sind.

Der Schneidrotor 30 weist eine Mehrzahl von parallel zur Rotationsachse A verlaufenden und um die Rotationsachse A rotierenden Schneiden 34 auf. Am Umfang der Mahlkammer 16 sind parallel zur Rotationsachse A verlaufende stationäre Gegenschneidmesser 62 mit

(Gegen-)Schneiden 64 angeordnet, welche mit rotierenden Schneiden 34 des Schneidrotors 30 scherenartig oder schneidend Zusammenwirken.

Während der Schneidrotor 30 in der Mahlkammer 16 rotiert, wird die Probe über den

Einfülltrichter 18 und die Einfüllöffnung 19 in die Mahlkammer 16 eingefüllt und kann ggf. mit einem Stößel 68 gestopft werden. Wenn die rotierenden Schneiden 34 an den stationären Schneiden 64 der Gegenschneidmesser 62 vorbei laufen, wird das zu zerkleinernde

Probenmaterial zwischen den rotierenden Schneiden 34 und den stationären Schneiden 64 nach dem Scherenprinzip schneidend zerkleinert.

Die geschlossene Mahlkammer 16 hat eine im Großen und Ganzen eine zylindrische Form und wird im oberen Bereich umlaufend durch eine Innenseite 102 einer radialen Gehäusewand 104 und an ihrer Unterseite durch eine Siebkassette 80 begrenzt. Die Siebkassette 80 weist ein gebogenes etwa halbkreisförmiges oberes Sieb 82 auf, welches an den Umfang des

Schneidrotors 30 angepasst ist, sodass der Schneidrotor 30 an der Innenseite des Siebes 82 entlang gleitet und das zerkleinerte Probenmaterial, befördert durch die Rotation des

Schneidrotors 30, durch die Öffnungen 84 (Fig. 6) in dem Sieb 82 hindurch treten kann, sobald ein hinreichender Zerkleinerungsgrad erreicht ist. Das dementsprechend hinreichend fein zerkleinerte Probenmaterial kann somit durch die Siebkassette 80 hindurch in einen Auffangbehälter 86 herausrieseln. Es wird also zwischen der zylindrischen Innenseite 102 und dem gebogenen Sieb 82 als Umfang der Mahlkammer 16 einerseits und dem Schneidrotor 30 andererseits ein zylindermantelförmiger Zwischenraum 106 gebildet, welcher radial relativ schmal ist, um den Totraum zu minimieren. Die radiale Breite des Zwischenraums 106 beträgt in diesem Beispiel nur einige Millimeter. Insbesondere wird die Mahlkammer 16 auch im oberen Bereich von der Innenseite 102 der radialen Gehäusewand 104 bzw. dem Gehäuseoberteil 21 begrenzt, so dass die Mahlkammer 16 radial umlaufend geschlossen ist, bis auf die relativ kleine

Einfüllöffnung 19. Die Einfüllöffnung 19 verläuft im geschlossenen Zustand der Mahlkammer 16 (Fig. 3) leicht schräg vertikal durch die radiale Gehäusewand 104. Dadurch hat das durch die Einfüllöffnung 19 eingeführte Mahlgut relativ wenig Bewegungsfreiheit zwischen dem

Schneidrotor 30 und der radialen Gehäusewand 104 und wird daher gut von dem Schneidrotor 30 erfasst und mitgenommen. Dies kann weiter unterstützt werden durch den in die

Einführöffnung 19 passenden Stößel 68, mit dem das Mahlgut auf den Umfang des Schneidrotors 30 und damit gegen die rotierenden Schneiden 34 gestopft werden kann. Vorzugsweise kann das Mahlgut mit dem Stößel 68 also direkt auf die eingekerbte Schneide 34 gestopft werden.

Axial wird die Mahlkammer 16 von einer ersten und zweiten Mahlkammerstirnwand 23, 24 begrenzt, wobei die zweite Mahlkammerstirnwand 24 die Mahlkammerrückwand bildet, hinter welcher der Antriebsmotor 14 angeordnet ist, um den Schneidrotor 30 über die Antriebswelle 26 koaxial anzutreiben. Die erste Mahlkammerstirnwand 23 wird von dem in diesem Beispiel öffenbaren axialen Verschlussdeckel 20 gebildet.

Mit anderen Worten ist im Betriebszustand der Labor-Schneidmühle 10 das

Mahlkammergehäuse 17 allseits, insbesondere auch am radialen Umfang ringförmig, geschlossen, bis auf die geradlinig auf den Schneidrotor 30 verlaufende Einfüllöffnung 19, durch welche das Mahlgut, z.B. faserige biologische Proben, die ggf. auch länglich sein können wie z.B. Pflanzenstiele, geradlinig direkt auf die eingekerbten Schneiden 34 des Schneidrotors 30 gestopft werden können. Konstruktiv ist das Mahlkammergehäuse 17, welches den linken Gehäuseteil 12b bildet, axial an das Motorgehäuse, welches den rechten Gehäuseteil 12a bildet,

angeflanscht. Bezug nehmend auf die Fig. 6-10 weist der Schneidrotor 30 mehrere, in diesem

Ausführungsbeispiel vier Schneidmesser 32 auf, welche bei Rotation des Schneidrotors 30 in der Mahlkammer 16 um die Rotationsachse A rotieren. In diesem Beispiel weist jedes der vier rotierenden Schneidmesser 32 gegenüberliegende erste und zweite Schneiden 34, 36 auf. Dabei weist die erste Schneide 34 eine Mehrzahl von Einkerbungen 38, in diesem Beispiel fünf Einkerbungen 38 auf. Die Einkerbungen 38 in der ersten Schneide 34 sind regelmäßig oder äquidistant entlang der ersten Schneide 34 verteilt. Durch die Einkerbungen 38 werden Zähne 40 an der ersten Schneide 34 gebildet, nämlich unter anderem zwischen den Einkerbungen 38. Mit anderen Worten ist die erste Schneide 34 als eine gezahnte Schneide 34 ausgebildet. Die zweite Schneide 36 hingegen ist als eine herkömmliche glatte Schneide 36 ausgebildet, besitzt also keine Einkerbungen.

Im vorliegenden Beispiel besitzt der Schneidrotor 30 auswechselbare Schneidmesser 32. Hierzu weist der Schneidrotor 30 einen Schneidrotorkern 42 auf, welcher auf die Antriebswelle 26 aufsteckbar ist. Die vier Schneidmesser 32 sind, beispielsweise mittels Schrauben 44, lösbar am Umfang des Schneidrotorkerns 42 befestigt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat dies synergistische Vorteile. Zunächst kann jedes Schneidmesser 32 einzelnen gelöst und ausgetauscht werden, z.B. wenn eines oder mehrere der Schneidmesser 32 abgenutzt oder beschädigt sein sollten. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ergibt sich jedoch noch ein weiterer Vorteil dieser besonderen Ausführungsform. Der Benutzer kann nämlich bei ein und demselben Schneidrotor 30 auswählen, ob er mit der gezahnten ersten Schneide 34 oder der glatten zweiten Schneide 36 arbeiten möchte. Hierzu können die Schneidmesser 32 gewendet werden, sodass der Benutzer wahlweise entweder die gezahnte erste Schneide 34 oder die glatte zweite Schneide 36 in Rotationsrichtung voraus an dem Schneidrotorkern 42 befestigen kann, so dass mit der jeweils gewünschten Schneide geschnitten wird, wenn der Schneidrotor rotiert.

Bezugnehmend auf die Fig. 8-10 weisen die rotierenden Schneidmesser 32 an der gezahnten ersten Schneide 34 fünf entlang der ersten Schneide 34 gleichmäßig verteilte Einkerbungen 38 auf. Die Einkerbungen 38 sind proximal der Schneide 34 geradlinig mit parallelen Kanten 39 in die Schneide 34 eingefräst, wobei der geradlinige Teil 46 der Einkerbungen 38 in diesem Beispiel eine Tiefe von 2,5 mm und eine Breite von 5 mm aufweist. Distal zur Schneide 34 terminieren die Einkerbungen bzw. Einfräsungen 38 in einem halbkreisförmigen Ende 48 mit einem Durchmesser von 5 mm, sodass die Einkerbungen bzw. Einfräsungen 38 in diesem Beispiel eine halbe langlochartige oder halb-ovale Form aufweisen. Die tangentiale Tiefe der Einkerbungen bzw. Einfräsungen 38 beträgt demnach 5 mm. Der Mittenabstand der Einkerbungen 38 beträgt in diesem Beispiel 17,5 mm. Die axiale Breite der Zähne 40 zwischen den Einkerbungen beträgt 12,5 mm. Die Gesamtbreite 50 des Schneidmessers beträgt 89 mm.

Bezugnehmend auf Fig. 10 weisen die erste und zweite Schneide 34, 36 der rotierenden Schneidmesser 32 einen spitzen Schneidenwinkel 52 von 40° auf. Die Gegenschneidmesser 62 hingegen weisen einen eher stumpfen Schneidenwinkel 66 von etwas weniger als 90° auf (Fig. 5).

Wieder Bezug nehmend auf die Fig. 6-10 erstrecken sich die Einkerbungen 38 vorzugsweise senkrecht zur Unterseite 32a des rotierenden Schneidmessers 32 durch die Schneide 34 oder quer zur Schräge 35 der spitzwinkligen Schneide 34. Weiter vorzugsweise erstrecken sich die Einkerbungen 38 lediglich im vorderen Teil 34a der spitzwinkligen Schneide 34 und nicht über die gesamte Schräge 35 der Schneide 34. Mit anderen Worten erstrecken sich die Einkerbungen 38 vorzugsweise nicht vollständig bis auf die Oberseite 32b des Schneidmessers 32. Diese

Geometrien können Vorteile in Bezug auf die Standfestigkeit der feinen Schneidmesser 32 bei einer Labor-Schneidmühle haben.

Der Schneidrotor 30 bzw. die Schneidmesser 32 und/oder die Gegenschneidmesser 62 können zum Beispiel aus gehärtetem rostfreiem Stahl oder Hartmetall Wolframkarbid hergestellt sein. Auch wenn dies in dem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt ist, erscheint es grundsätzlich auch möglich, die Schneiden 64 des Gegenschneidmessers 62 mit Einkerbungen 38 zu versehen.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt einen Schneidrotor 30 mit lösbaren oder abnehmbaren Schneidmessern 32, die parallel zu den stationären Gegenschneidmessern 62 verlaufen. Ein solcher Schneidrotor 30 eignet sich gut um schneidfähiges Material, wie Heu,

Stroh, faserige und biologische Materialien schneidend zu zerkleinern. Die Erfindung lässt sich jedoch auch bei anderen Schneidrotorformen anwenden, zum Beispiel bei einem Schneidrotor mit schrägen Schneiden, d.h. Schneiden die einen Drall aufweisen. Ein Beispiel für schräge Schneiden ist ein Schneidrotor mit sogenannten V-Schneiden. Es können also auch Schneidrotoren zum Beispiel mit V-Schneiden mit Einkerbungen 38 bzw. Zähnen 40 versehen werden. Schneidrotoren mit V-Schneiden eignen sich mit ihrem besonders spitzen Schneidenwinkel und der dadurch hohen Schneidwirkung vor allem zur Zerkleinerung von zäh-elastischen Materialien und Folien.

Bezugnehmend auf Fig. 11 kann die Labor-Schneidmühle 10 mit einer

Luftstromerzeugungseinrichtung, z.B. in Form einer Absaugeinrichtung 70 ausgestattet werden. Die Absaugeinrichtung 70 umfasst einen Sauger 72 und einen Zyklonabscheider 74, manchmal auch als Fliehkraftabscheider oder einfach Zyklon bezeichnet, welcher das zerkleinerte Mahlgut von dem Luftstrom trennt. Am unteren Ende des Zyklonabscheiders 74 ist ein Auffanggefäß 76 angebracht, in welchem sich die feinst zerkleinerten Bestandteile, die von dem Luftstrom mitgerissen werden, absetzen können und gesammelt werden. Zweckmäßig kann die

Absaugeinrichtung 70 mit einem Schlauch 78 an die Labor-Schneidmühle 10, ggf. anstatt des Auffangbehälters 86 an die Labor-Schneidmühle 10 unterhalb der Mahlkammer 16 bzw.

unterhalb des Siebs 82 angeschlossen werden.

Je nach Bauart der Labor-Schneidmühle 10 kann die Drehzahl des Schneidrotors 30 etwa zwischen 50 und 5000 min- ¹ liegen. Hierbei ist die Drehzahl der Labor-Schneidmühle 10 gegebenenfalls variabel einstellbar, z.B. je nach Anwendungsgebiet etwa zwischen 300 und 3.000 min- ¹ oder etwa zwischen 50 und 700 min- ¹ . Daraus kann sich eine Schneidrotor- Umfangsgeschwindigkeit etwa im Bereich von 0,2-20 m/s ergeben. Die Aufgabegröße des Probenmaterials kann je nach Ausführung der Labor-Schneidmühle etwa im Bereich zwischen 50 und 150 mm liegen. Mit einer solchen Labor-Schneidmühle kann z.B. eine maximale

Durchsatzmenge etwa im Bereich von 30-100 l/h erreicht werden.

Wieder Bezug nehmend auf die Fig. 2-5 zerkleinert die Labor-Schneidmühle 10 das Mahlgut bzw. die Probe durch Schneidwirkung zwischen den im vorliegenden Beispiel axial verlaufenden Schneiden 34 des Schneidrotors 30 und den ebenfalls axial verlaufenden stationären

Gegenschneiden 64. Die Labor-Schneidmühle 10 arbeitet also nach dem Scherenprinzip, bei welchem die Probe zwischen einem Schneidenpaar zerschniten wird. In dem vorliegenden Beispiel verlaufen die Schneiden 34, 36, 64 des Schneidrotors 30 und der stationären

Gegenschneidmesser 62 parallel versetzt zur Rotationsachse A. Die Schneiden 34, 36, 64 des Schneidrotors 30 und/oder der stationären Gegenschneidmesser 62 können allerdings auch axial schräg (mit Drall) verlaufen, z.B. bei einem Schneidrotor 30 mit sogenannten V-förmigen Schneiden. Im Sinne einer Labor-Schneidmühle 10 verlaufen auch solche Schneiden 34, 36, 64 zwar schräg (mit Drall) aber jedenfalls nicht quer oder senkrecht zur Rotationsachse A. Die V- förmigen Schneiden eines entsprechenden Schneidrotors mit V-förmigen Schneiden verlaufen im Prinzip entlang einer spitzwinkligen Schraubenlinie.

Zusammenfassend weist der erfindungsgemäße Schneidrotor 30 Einkerbungen bzw.

Einfräsungen 38 in den Schneiden auf, welche zusätzliche Schneidkanten an jedem der so gebildeten Zähne 40 erzeugen. Diese zusätzlichen Schneidkanten oder Ecken bilden weitere Brech- und Schneideflächen. Durch die Einkerbungen bzw. Einfräsungen 38 entstehen aber auch Hohlräume, welche abhängig von der Anzahl und Größe der der Einkerbungen bzw.

Einfräsungen 38 sind und an die jeweilige Aufgabenstellung, z.B. das jeweilige Probenmaterial angepasst werden können.

Es hat sich gezeigt, dass bei Verwendung solcher Einkerbungen 38 in oder Zähne 40 an den so gezahnten ersten Schneiden 34 des Schneidrotors 30 die Luftförderung durch den Mahlraum 16 verbessert werden kann. Dies kann die Kühlung der Probe im Betrieb verbessern. Dieser Kühleffekt kann durch den optionalen Einsatz einer Absaugeinrichtung 70, z.B. mit

Zyklonabscheider 74 synergistisch weiter verbessert werden. Je nach Probenbeschaffenheit und Probenmenge können mit dem Einsatz eines solchen Schneidrotors ggf. die Erwärmung sowie Feucht-und Substanzverluste an der Probe um bis zu 20% gegenüber herkömmlichen

Schneidrotoren verringert werden.

Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.