Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein damit durchführbares Verfahren zum Zerkleinern, auch als Mahlen bezeichnet, von Feststoffen. Bevorzugt ist die Vorrichtung mit einer Zuführleitung für zu zerkleinernde Feststoffe und einem Auslass verbunden, um das Verfahren kontinuierlich durchzuführen.

Die Vorrichtung hat den Vorteil, Feststoffe, die unterschiedliche Größen bzw. eine breite Größenverteilung aufweisen, zu zerkleinern. In einer Ausführungsform hat die Vorrichtung den Vorteil, dass sie für relativ zueinander bewegliche Elemente keine Lager aufweist, die mit Feststoffen oder Mahlgut in Kontakt kommen.

Die US 2 433 872 A beschreibt eine Kugelmühle mit ringförmigem Innenraum, der umlaufend um eine geneigte vertikale Achse gekippt wird, aber nicht rotieren soll. Die US 2 982 485 A beschreibt eine Kugelmühle mit zylindrischem Behälter, dessen Längsachse vertikal angeordnet ist und der in einer horizontalen Ebene mittels eines Exzenterantriebs auf einer Kreisbahn bewegt wird. Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine alternative Vorrichtung und ein damit durchführbares Verfahren bereitzustellen, die insbesondere eingerichtet sind, die Intensität der Vermahlung einzustellen.

Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche und insbesondere mittels einer Vorrichtung, die zur Aufnahme zu zerkleinernder Feststoffe einen Behälter aufweist, der entlang einer Bahnkurve, die durch Überlagerung der Bewegung entlang zumindest zwei Achsen, die in einem Winkel zueinander liegen, zu einer Hin- und Herbewegung bei verschiedenen Frequenzen und/oder verschiedenen Geschwindigkeiten entlang jeder der Achsen erzeugbar ist, angetrieben ist, mit zumindest einem, optional genau einem, in dem Behälter lose enthaltenen Mahlkörper. Der Behälter ist zur Hin- und Herbewegung entlang zumindest einer Bahnkurve angetrieben, die durch Überlagerung der Hin- und Herbewegung entlang zumindest zwei Achsen, die in einem Winkel zueinander, wobei bevorzugt zwei der Achsen in der Ebene des Querschnitts des Behälters liegen, erzeugbar ist, wobei die Hin- und Herbewegung entlang jeder Achse bei verschiedenen Frequenzen und/oder mit Phasenversatz erfolgt. Die Bahnkurve ist durch die Überlagerung der Hin- und Herbewegung entlang zweier oder dreier Achsen mit verschiedenen Frequenzen und/oder mit Phasenversatz erzeugbar und weist eine Abfolge von Bahnsegmenten auf, von denen zumindest eines, bevorzugt jedes, genau eine vollständige Hin- und Herbewegung entlang der Achse, entlang derer die Hin- und Herbewegung mit der niedrigeren Frequenz erfolgt, umfasst oder daraus besteht, wobei die überlagerten Hin- und Herbewegungen mit der höheren Frequenz oder der gleichen Frequenz, jeweils optional mit Phasenversatz, entlang der anderen Achse oder Achsen umfasst wird. Dabei bildet die niedrigere Frequenz der vollständigen Hin- und Herbewegung die Frequenz der Abfolge der Bahnsegmente. Für jedes Bahnsegment ist ein Frequenzverhältnis der Hin- und Herbewegung entlang zweier Achsen von maximal 1 :20 oder maximal 1 : 15 oder maximal 1 : 10, maximal 1 :4 oder maximal 1 :3 bevorzugt, bevorzugter zwischen 1 : 1 bis 1 :2, noch bevorzugter größer als 1 : 1 bis 1 :2 oder bis 1 : 1,5, z.B. mit einem Frequenzverhältnis von 1 : 1,001 bis 1 :2 oder bis 1 : 1,5. Bei einer Bahnkurve, die durch Überlagerung der Hin- und Herbewegung entlang zweier Achsen bei unterschiedlichen Frequenzen und/oder mit Phasenversatz erzeugbar ist, liegen die Achsen bevorzugt in der Ebene des Querschnitts des Behälters. Bei einer Bahnkurve, die durch Überlagerung der Hin- und Herbewegung entlang drei Achsen gebildet wird, liegen bevorzugt zwei der Achsen in der Querschnittsebene des Behälters und die dritte Achse steht in einem Winkel zu dieser Querschnittsebene. Dabei bildet die niedrigste Frequenz der vollständigen Hin- und Herbewegung entlang einer der drei Achsen die Frequenz der Abfolge der Bahnsegmente.

Generell stehen die linearen Bewegungsachsen bevorzugt im rechten Winkel aufeinander. Der in dem Behälter enthaltene zumindest eine lose Mahlkörper kann auch ein Wälzkörper sein, der sich bei der Hin- und Herbewegung entlang der zumindest einen Bahnkurve entlang der Wand des Behälters ab wälzt.

Generell ist die Vorrichtung eingerichtet, den Behälter entlang einer Bahnkurve anzutreiben, die durch Überlagerung der Hin- und Herbewegung zumindest zweier sich überlagernder linearer Achsen gebildet wird, die in einem Winkel aufeinander stehen, wobei die Hin- und Herbewegung entlang der linearen Achsen bei unterschiedlichen Frequenzen und/oder mit Phasenversatz erfolgt. Die linearen Achsen, entlang derer die sich überlagernden Hin- und Herbewegungen bei unterschiedlicher Frequenz und/oder mit Phasenversatz verlaufen, bilden die Bahnkurve entlang derer die Hin- und Herbewegung des Behälters erfolgt, zu der die Vorrichtung eingerichtet ist.

Durch die Bewegung des Behälters entlang der Bahnkurve ist die Vorrichtung eingerichtet, den Mahlkörper und zu zerkleinernde Feststoffe relativ zum Behälter zu beschleunigen, so dass im Behälter enthaltene Feststoffe durch die Beschleunigung gegen die Behälterwand und durch die Bewegung des Mahlkörpers entlang oder gegen die Behälterwand zerkleinert werden.

Dadurch, dass die Bahnkurve durch die unterschiedlichen Frequenzen und/oder den Phasenversatz der sich überlagernden Bewegungen entlang der linearen Achsen einstellbar oder vorbestimmt sein können, ist die Vorrichtung zur Hin- und Herbewegung des Behälters entlang der Bahnkurve und zur Relativbewegung des Mahlkörpers gegenüber dem Behälter eingerichtet.

Die durch die verschiedenen Frequenzen und/oder den Phasenversatz der sich überlagernden Bewegungen entlang zumindest zweier linearer Achsen einstellbare oder vorbestimmte Bahnkurve beschleunigt den zumindest einen, frei im Behälter beweglichen Mahlkörper relativ zum Behälter. Durch die Hin- und Herbewegung des Behälters wird der Mahlkörper zur Bewegung gegen die Behälterinnenwand angetrieben. Generell bevorzugt ist der Behälter nicht drehangetrieben und weiter bevorzugt nicht oder nicht vollständig drehbar, z.B. um maximal 30° oder um maximal 20° oder 10° um seine Mittelachse drehbar geführt. Generell bevorzugt ist der Behälter ausschließlich zu einer Hin- und Herbewegung entlang einer Bahnkurve angetrieben.

Durch die Bahnkurve können der Einfalls- und Ausfall swinkel des Mahlkörpers gegen die Behälterwand bestimmt werden. Überdies ist die Vorrichtung optional eingerichtet, den Behälter mit einstellbarer oder vorbestimmter Beschleunigung und Geschwindigkeit entlang der Bahnkurve zu bewegen. Dadurch, dass die Vorrichtung für eine einstellbare oder vorbestimmte Bahnkurve und/oder eine einstellbare oder vorbestimmte Beschleunigung und/oder eine einstellbare oder vorbestimmte Geschwindigkeit entlang der Bahnkurve der Hin- und Herbewegung des Behälters eingerichtet ist, wird der Mahlkörper mit einstellbarer oder vorbestimmter Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit relativ gegen den Behälter angetrieben und erlaubt eine vorbestimmte oder kontinuierliche Anpassung des Verfahrens an den zu zerkleinernden Feststoff.

Generell kann eine Bahnkurve von zumindest zwei überlagerten Einzel Schwingungen gebildet sein, bevorzugt gleicht eine Bahnkurve der durch Überlagerung von Hin- und Herbewegungen entlang zumindest zweier linearer Bewegungsachsen bei jeweils unterschiedlichen Frequenzen und/oder durch Phasenversatz erzeugbaren Bahnkurve. Eine Hin- und Herbewegung entlang einer Bahnkurve, die der Hin- und Herbewegung entlang aufeinanderstehender linearer Bewegungsachsen gleicht, die sich überlagern, weisen unterschiedliche Frequenzen auf und/oder haben einen Phasenversatz zueinander. Generell ist daher eine Bahnkurve keine Kreisbahn.

Der Unterschied der Frequenzen kann z.B. zumindest 0,01 Hz und/oder 0,01 % bis 900% betragen. Der Phasenversatz der Hin- und Herbewegungen entlang der linearen Achsen kann z.B. von 0,01° bis 180°, bevorzugt 1 bis 179° von 360°, die einer vollständigen Hin- und Herbewegung entspricht, betragen. Dabei sind 0,01 bis 180° einer vollständigen Hin- und Herbewegung von 360° gleich 0,0028 % bis 50% einer vollständigen Hin- und Herbewegung, 1 bis 179° von 360° sind gleich 0,28% bis 49,7% einer vollständigen Hin- und Herbewegung. Dabei stehen die linearen Bewegungsachsen z.B. senkrecht oder in einem anderen Winkel, z.B. 5° bis 85° zueinander, insbesondere in der Ebene des Querschnitts des Behälters und/oder senkrecht zu einer Mittelachse des Behälters. Optional enthält die Bahnkurve zumindest einen gradlinigen Abschnitt, dessen Ende z.B. ein Scheitelpunkt der Bahnkurve ist, an dem der zumindest ein Mahlkörper und der zu zerkleinernde Feststoff von der Behälterwand bzw. gegen die Behälterwand beschleunigt werden.

Zur Einstellung unterschiedlicher Frequenzen und/oder eines Phasenversatzes der überlagerten Hin- und Herbewegungen entlang zumindest zweier linearer Bewegungsachsen können diese Hin- und Herbewegungen durch ein Getriebe oder eine Kulissenführung miteinander gekoppelt sein und von einem Motor angetrieben sein. Dabei kann ein von einem Motor angetriebenes Getriebe, das die Hin- und Herbewegung entlang der Bahnkurve einstellt, ein festes Übersetzungsverhältnis zwischen den sich überlagernden Bewegungen entlang jeder Achse aufweisen, oder ein einstellbares Übersetzungsverhältnis, z.B. ein kontinuierlich oder stufenweise schaltbares Getriebe sein. Optional kann das Getriebe schlupfbehaftet sein, z.B. einen Riemenantrieb aufweisen oder ein Reibradgetriebe sein.

Die Abtriebsdrehzahl des Getriebes, das die Hin- und Herbewegung des Behälters antreibt, beträgt bevorzugt zumindest 1 Hz, bevorzugter zumindest 5 Hz, z.B. bis 50 Hz, bis 40 Hz, bis 30 Hz, bis 20 Hz oder bis 10 Hz. Dabei ist die Abtriebsdrehzahl des Getriebes gleich der Frequenz der Hin- und Herbewegung.

Alternativ kann die Hin- und Herbewegung entlang jeder der linearen Bewegungsachsen von einem separaten Motor angetrieben sein, wobei für die Zwecke der Erfindung die niedrigere Abtriebsdrehzahl die Frequenz der Hin- und Herbewegung ist und die Frequenz der Abfolge der Bahnsegmente bildet. In jeder Ausführungsform kann die Drehzahl jedes Antriebsmotors gesteuert sein, fest eingestellt oder über die Dauer des Verfahrens veränderlich.

Dabei erlaubt die Vorrichtung, dass die Bahnkurve den zumindest einen Mahlkörper in einer definierten Richtung auf einen gezielten Ort der Behälterinnenwandung gezielt beschleunigt. Dabei kann die Geometrie des Behälters in Verbindung mit der Bahnkurve den Mahlvorgang unterstützen, so dass die Bahnkurve abhängig von Form und Größe des Behälter quer Schnitts eingestellt werden kann. Optional ist die Vorrichtung eingerichtet, die Bahnkurve der Hin- und Herbewegung und/oder die Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung während des Verfahrens zu ändern, z.B. in einer ersten Phase die Hin- und Herbewegung entlang einer ersten Bahnkurve und mit einer ersten Beschleunigung und Geschwindigkeit einzustellen und die Hin- und Herbewegung in einer anschließenden zweiten Phase entlang einer geänderten Bahnkurve und/oder geänderten Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit einzustellen.

Weiter optional ist die Hin- und Herbewegung in einer ersten Phase eine lineare Hin- und Herbewegung und in einer zweiten Phase eine Hin- und Herbewegung entlang ineinander übergehender Bahnkurven. Dabei kann die Bahnkurve z.B. durch ein Getriebe bestimmt sein, das die Bewegung des Behälters antreibt.

Die Vorrichtung erlaubt durch die Einstellung der Bahnkurve und Beschleunigung der Hin- und Herbewegung des Behälters eine vorbestimmte oder dynamisch veränderbare und gerichtete Beschleunigung des Mahlkörpers relativ zum Behälter. Feststoffe, die zwischen Behälterwand und Mahlkörper vorliegen, werden zwischen dem Mahlkörper und der Behälterwand, oder bei mehreren Mahlköpern zwischen diesen belastet und zerkleinert.

In einer Ausführungsform, in der der Behälter in einer ersten Phase zu einer linearen Hin- und Herbewegung gesteuert angetrieben sein kann, ist die Vorrichtung eingerichtet, Partikel und Mahlkörper mit einem steuerbaren Beschleunigungsmaximum senkrecht gegen die Behälterwand zu bewegen, das signifikant größer als die Erdbeschleunigung und daher im Wesentlichen unabhängig von der Erdbeschleunigung ist, z.B. mit einem Beschleunigungsmaximum von zumindest 15 m/s ² , bevorzugt 25 m/s ² , bevorzugt zumindest 50 m/s ² oder zumindest 100 m/s ² oder zumindest 200 m/s ² oder zumindest 350 m/s ² z.B. jeweils bis 500 m/s ² .

Generell kann die Vorrichtung eingerichtet sein, den Behälter mit einem Beschleunigungsmaximum von zumindest 20 m/s ² oder mit zumindest 200 m/s ² , z.B. zumindest 300 m/s ² , bevorzugt bis zu 1000 m/s ² entlang der Bahnkurve, z.B. in einem Scheitelpunkt der Bahnkurve, zu beschleunigen.

Der Behälter ist bevorzugt zu einer Hin- und Herbewegung mit einem

Beschleunigungsmaximum von zumindest 0,5 m/s ² oder zumindest 1 m/s ² oder zumindest 2 m/s ² zumindest 3,5 m/s ² , bevorzugt zumindest 60 m/s ² , bevorzugter zumindest 100 m/s ² , zumindest 150 m/s ² , zumindest 160 m/s ² , zumindest 200 m/s ² , z.B. jeweils bis zu 300 m/s ² oder 450 m/s ² , bis zu 260 m/s ² oder bis zu 250 m/s ² entlang jeder von zwei Achsen angetrieben. Generell bevorzugt ist der Behälter in Kombination mit dem Beschleunigungsmaximum zu einer mittleren Geschwindigkeit von zumindest 0,5 m/s, bevorzugt zumindest 2 m/s, bevorzugter zumindest 3,5 m/s, z.B. bis 10 m/s oder bis 20m/s oder bis 6 m/s, z.B. 3 bis 4 m/s, jeweils entlang einer der Achsen, bevorzugt entlang jeder Achse angetrieben. Dabei ist der Weg der Bewegung entlang zumindest einer Achse, bevorzugt entlang jeder Achse z.B. 0,1 cm bis 24 cm.

Der Behälter kann z.B. zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben sein, die sich entlang jeder Achse über einen Weg von zumindest 1 mm oder zumindest 2,5 mm, zumindest 1 cm, bevorzugter zumindest 2 cm oder zumindest 5 cm, zumindest 10 cm oder zumindest 15 cm, z.B. jeweils bis 100 cm, bis 50 cm, bis 30 cm oder bis 20 cm erstreckt. Weiter bevorzugt ist die Hin- und Herbewegung des Behälters harmonisch. Die Hin- und Herbewegung des Behälters kann in einer ersten Phase linear sein, generell ist die Bahnkurve nicht-linear und kann z.B. sinusförmig, dreiecksförmig oder bogenförmig sein, optional entlang einer sogenannten Lissajous-Figur oder Hypozykloiden verlaufen, die bevorzugt in der Ebene liegt, bzw. zweidimensional, optional dreidimensional ist. Bevorzugt ist die Hin- und Herbewegung in einer ersten Phase linear und in einer zweiten Phase entlang zumindest zweier ineinander übergehender, nicht-linearer Bahnsegmente, die jeweils zumindest einen Scheitelpunkt enthalten, zu einer Bahnkurve ausgebildet. Generell fördert eine nicht-lineare Bahnkurve, z.B. eine Bewegung entlang einer Bahnkurve deren Bahnsegmente zumindest jeweils einen Scheitelpunkt aufweisen, ein Aufprallen von Mahlkörper und zu vermahlenden Feststoffen, z.B. senkrecht auf die Behälterwand, sowie ein zumindest abschnittweises gleichmäßiges und intensives Abrollen des Mahlkörpers entlang der Behälterwand, wobei der Mahlkörper und die zu vermahlenden Feststoffe entlang der Behälterwand bewegt werden.

Bevorzugt umfasst die Hin- und Herbewegung die Hin- und Herbewegung entlang einer Bahnkurve, die zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei, bevorzugter zumindest vier Bahnsegmente umfasst, die jeweils zumindest einen Scheitelpunkt aufweisen. Jede der Bewegungsachsen, entlang derer sich die Bewegungen zu einer Bahnkurve überlagern, für sich kann generell linear oder bogenförmig verlaufen, so dass die nicht-lineare Bewegung des Behälters entlang einer Abfolge von Bahnsegmenten aus der Überlagerung der Bewegungen entlang zweier Bewegungsachsen erzeugt wird. Die Scheitelpunkte und zwischenliegenden Abschnitte eines Bahnsegments werden durch den Frequenzunterschied und/oder die Phasenlage der überlagerten Hin- und Herbewegungen entlang zumindest zweier Achsen bestimmt. Generell kann die Vorrichtung eingerichtet sein, den Frequenzunterschied und/oder die Phasenlage während der Hin- und Herbewegung zu verändern.

Generell bevorzugt ist die Behälterwand die umfänglich geschlossene Wand des Behälters, die sich um eine Mittelachse und zwischen jeweils endständigen gegenüberliegenden Querschnitten bzw. daran angebrachten Deckeln erstreckt. Der Behälter hat einen optional kreisförmigen Querschnitt, der sich um eine Mittelachse erstreckt und von der Behälterwand aufgespannt wird. Generell bevorzugt werden die endständigen Querschnittsflächen des Behälters von jeweils einem Deckel überdeckt, von denen optional zumindest einer eine Durchgangsöffnung aufweist.

Generell ist bevorzugt, dass zumindest ein Bahnsegment einen Scheitelpunkt aufweist, in dem sich die Richtung des Bahnsegments um zumindest 90°, bevorzugter um zumindest 120°, noch bevorzugter um zumindest 180° oder zumindest 210° ändert, z.B. innerhalb von maximal 24,5%, maximal 24%, maximal 23%, maximal 22%, maximal 21%, maximal 20%, maximal 15% oder maximal 10%, bevorzugter maximal 5% oder maximal 3%, maximal 2% oder maximal 1% der Länge eines Bahnsegments. Denn ein Scheitelpunkt des Bahnsegments führt zu einer starken Relativbeschleunigung des Mahlkörpers gegen den Behälter.

In dem Behälter ist zumindest ein, optional genau ein Mahlkörper, oder es sind zumindest zwei Mahlkörper enthalten. Der zumindest eine Mahlkörper ist frei beweglich im Behälter angeordnet.

Die Vorrichtung und das Verfahren können zum Gleitschleifen verwendet werden.

Der Mahlkörper kann einen Querschnitt aufweisen, der bei Anordnung des Mahlkörpers in mit seinem Querschnitt parallel zum Querschnitt des Behälters kreisförmig, oval oder zumindest dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig, bevorzugt zumindest 8-eckig oder zumindest 12-eckig ist, optional mit senkrecht zum Querschnitt des Mahlkörpers angeordneten Nuten und/oder vorstehenden Stegen, um den Mahlkörper bei Bewegung entlang der zwei Bewegungsachsen entlang der Behälterwand abrollen zu lassen. Optional kann der Behälter einen Innenquerschnitt aufweisen, der dem Querschnitt des zumindest einen Mahlkörpers entspricht und der den Mahlkörper mit Abstand umfasst. Dabei kann der Mahlkörper, insbesondere angetrieben durch die Bewegung des Behälters entlang einer Bahnkurve, gegen jeweils gegenüberliegende Flächen des Behälters und parallel zu den Flächen des Behälters bewegt werden. Z.B. kann der Mahlkörper einen dreieckigen Querschnitt aufweisen und der Behälter einen zumindest dreieckigen Innenquerschnitt, oder der Mahlkörper kann einen viereckigen Querschnitt aufweisen und der Behälter einen zumindest viereckigen Innenquerschnitt, oder der Mahlkörper kann einen fünfeckigen Querschnitt aufweisen und der Behälter einen zumindest fünfeckigen Innenquerschnitt, oder der Mahlkörper kann einen sechseckigen Querschnitt aufweisen und der Behälter einen zumindest sechseckigen Innenquerschnitt. Generell, bevorzugt bei einem Behälter, der einen zumindest dreieckigem Querschnitt oder mehreckigem Querschnitt aufweist, kann die Bewegung entlang einer Abfolge von Bahnsegmenten erfolgen, die jeweils zumindest einen Scheitelpunkt aufweisen, bevorzugt jedes Bahnsegment mit einer Anzahl von Scheitelpunkten, die gleich der Anzahl der Ecken des Querschnitts des Behälters ist.

Alternativ oder zusätzlich kann die Anzahl der Scheitelpunkte jedes Bahnsegments gleich der Anzahl der Ecken des Querschnitts des Behälters. Die Scheitelpunkte können z.B. einen Winkel umfassen, der zumindest doppelt so groß, bevorzugt zumindest dreimal so groß ist, wie der Winkel, der von einer der angrenzenden Bahnkurven umfasst ist.

Optional kann der Mahlkörper einen Querschnitt aufweisen, der entlang seiner Mittelachse kontinuierlich versetzt ist, so dass der Querschnitt z.B. spiralförmig um die Mittelachse verdreht ist. Dabei ist bevorzugt, dass der Innenquerschnitt des Behälters mit Abstand zum Mahlkörper dieselbe Querschnittsform aufweist, die entlang der Mittelachse des Behälters kontinuierlich versetzt ist, so das der Innenquerschnitt z.B. spiralförmig um die Mittelachse verdreht ist. In dieser Ausführungsform kann die Bewegung des Mahlkörpers im Behälter eine Förderwirkung in Richtung der Mittelachse von Behälter und Mahlkörper erzeugen und/oder den Mahlkörper gegen einen Deckel pressen, der eine Querschnittsöffnung des Behälters überdeckt.

Insbesondere bei einem Mahlkörper, der einen Querschnitt mit zumindest drei Ecken aufweist, der in einem Behälter mit einem Innenquerschnitt angeordnet ist, der dem Querschnitt des zumindest einen Mahlkörpers entspricht und der den Mahlkörper mit Abstand umfasst, kann der Mahlkörper hohl sein und zumindest eine Durchgangsöffnung aufweisen, die seinen inneren Hohlraum mit seiner Außenfläche verbindet. Ein Mahlkörper, der eine Durchgangsöffnung zu seinem inneren Hohlraum aufweist, erlaubt das Eintreten von feinen Partikeln in diesen Hohlraum und optional das Abfördem von Partikeln aus dem Hohlraum des Mahlkörpers, z.B. mittels einer Öffnung in einem Deckel, der den Querschnitt des Behälters überdeckt, wobei weiter bevorzugt der Mahlkörper einen Querschnitt aufweist, der entlang seiner Mittelachse kontinuierlich versetzt ist. Die Öffnung im Deckel ist bevorzugt mittig darin angebracht, so dass sie vom inneren Hohlraum des Mahlkörpers überdeckt wird, wenn sich der Mahlkörper am Deckel anliegend entlang des Deckels bewegt.

Generell, bevorzugt bei einem Behälter, der einen zumindest dreieckigem Querschnitt oder mehreckigem Querschnitt aufweist, kann die Bewegung entlang einer Abfolge von Bahnsegmenten erfolgen, die jeweils zumindest einen Scheitelpunkt aufweisen, bevorzugt jedes Bahnsegment mit einer Anzahl von Scheitelpunkten, die gleich der Anzahl der Ecken des Querschnitts des Behälters ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Anzahl der Bahnsegmente gleich der Anzahl der Ecken des Querschnitts des Behälters und/oder gleich der Anzahl der Scheitelpunkte jedes Bahnsegments sein. Die Scheitelpunkte können z.B. einen Winkel umfassen, der zumindest doppelt so groß, bevorzugt zumindest dreimal so groß ist, wie der Winkel, der von einer der angrenzenden Bahnkurven umfasst ist.

Die Mahlkörper können auch als Gleitschleifkörper dienen, z.B. Nussschalen sein, und das Verfahren kann zum Gleitschleifen eingesetzt werden.

Alternativ kann der Mahlkörper einen Querschnitt aufweisen, der eine breite Fläche aufweist, die zumindest um einen Faktor von 1,5, bevorzugt von zumindest 2, bevorzugter von zumindest 2,5 oder zumindest 3 breiter ist, als die zur breiten Fläche senkrechte Dicke des Mahlkörpers. Dabei wird der Mahlkörper z.B. mit seiner breiten Fläche angrenzend an die Behälterwand angeordnet, so dass sich seine zur breiten Fläche senkrechte Dicke von der Behälterwand in den lichten Querschnitt des Behälters, z.B. entlang dessen Radiale, erstreckt. Ein solcher Mahlkörper weist einen Querschnitt auf, der bei Bewegung des Behälters entlang der zwei Bewegungsachsen zu einem Rutschen entlang der Behälterwand führt. Die an die breite Fläche angrenzenden Seitenflächen des Mahlkörpers können einen vierkantigen, dreikantigen oder ovalen Querschnitt umfassen, der sich senkrecht zur Längserstreckung erstreckt. Die breite Fläche und die Seitenflächen des Mahlkörpers können sich entlang seiner Längserstreckung erstrecken. Für die Zwecke der Erfindung wird auch ein Körper dieser Form, der entlang der Behälterwand schiebt und einen Reibkörper bildet, als Mahlkörper bezeichnet.

Die breite Fläche kann konvex sein, z.B. mit einem Radius der gleich dem oder kleiner als der Radius der Behälterwand ist. Alternativ kann die breite Fläche eben sein. Generell bevorzugt hat die breite Fläche entlang zumindest einer Längskante, bevorzugter entlang beider Längskanten, in denen eine Seitenfläche angrenzt, eine Fase. Eine Fase entlang zumindest einer oder beider der Längskanten der breiten Fläche des Mahlkörpers hat die Wirkung, das Partikel leichter zwischen die Behälterwand und den daran entlang schiebenden Mahlkörper gelangen.

Generell bevorzugt ist der Querschnitt des Mahlkörpers entlang seiner Längserstreckung in Form und Abmaßen konstant.

Generell bevorzugt weist der Mahlkörper senkrecht zu seinem Querschnitt eine Längserstreckung auf, die um einen Faktor von zumindest 1,2, bevorzugt zumindest 1,5, bevorzugter zumindest 2 größer ist als der Durchmesser seines Querschnitts. Dabei kann der Mahlkörper eine Längserstreckung aufweisen, die zumindest 80%, bevorzugt zumindest 90% oder zumindest 95% der Höhe des Behälters, senkrecht zum Querschnitt des Behälters, umfasst.

Bevorzugt weist der Mahlkörper eine geringere Dichte auf als die zu vermahlenden Feststoffe, bzw. der Mahlkörper wird ausgewählt, dass er eine geringere Dichte als die zu vermahlenden Feststoffe aufweist. Bevorzugt ist die Vorrichtung dabei und generell eingerichtet, den Behälter mit hohem Beschleunigungsmaximum zur Hin- und Herbewegung anzutreiben, z.B. zu einem Beschleunigungsmaximum von zumindest 50 m/s ² , bevorzugter zumindest 100 m/s ² oder zumindest 200 m/s ² , z.B. bis 1000 m/s ² . Diese Ausführungsform ist für ein Verfahren zur Zerkleinerung von Feststoffen bevorzugt, die in einer Flüssigkeit enthalten sind.

In einer Ausführungsform kann die Behälterwand zylindrisch sein, bevorzugt in Kombination mit einem Mahlkörper, der einen über seine Längserstreckung konstanten Querschnitt hat. In einer weiteren Ausführungsform kann die Behälterwand entlang der Mittelachse des Behälters bzw. zwischen dessen endständigen Querschnitten, gebogen sein, wobei die Behälterwand bevorzugt einen Innenraum aufspannt, der zur Mittelachse des Behälters konkav ist und/oder symmetrisch entlang der Mittelachse des Behälters ist.

Optional weist die Wand des Behälters, die sich entlang seiner Mittelachse erstreckt und die gegenüberliegenden endständigen Querschnittsöffnungen aufspannt, Durchbrechungen auf und diese Wand ist in einem Abstand von einer äußeren Wand umfasst. In dieser Ausführungsform hat der Behälter eine Doppelwand, von denen die innere Durchbrechungen zum Durchtritt von Partikeln aufweist und als Sieb dient, während die äußere, diese umfassende Wand Partikel einsammelt. Die Durchbrechungen können zylindrisch oder konisch sein, weiter optional können die Durchbrechungen radial zur Mittelachse der Wand angeordnet sein oder in einem Winkel von z.B. 10 bis 45° zu Radialen die von der Längsachse des von der Wand aufgespannten Querschnitts ausgehen, erstrecken, bzw. zu Radialen der Mittelachse. Die Durchbrechungen können runde Bohrungen sein oder Langlöcher, die sich parallel oder senkrecht zum Querschnitt des Innenraums erstrecken, oder die sich in einem Winkel >0° bis <90° zum Querschnitt des Innenraums erstrecken. Optional haben die Durchgangslöcher einen konstanten Querschnitt oder einen Querschnitt, der sich mit zunehmendem Abstand von der Längsachse aufweitet. Optional weisen die Durchgangslöcher eine Fase auf, bevorzugt bogenförmig, um an den Querschnitt angrenzende scharfe Kanten zu vermeiden. Alternativ weisen die Durchgangslöcher keine Fase auf und grenzen in einer Kante, z.B. von 90° oder mit Hinterschnei dung im Falle sich aufweitender Durchgangslöcher, an die Innenwand an. In einer einfachen Ausführungsform kann die Innenwand ein Gitter sein, dessen Stege zwischen sich die Durchgangslöcher bilden. Bevorzugt ist der Spalt, der durch die Beabstandung der äußeren von der inneren Wand gebildet wird, an einer oder an beiden endständigen offenen Querschnitte oder an der äußeren Wand mit einer angeschlossenen Leitung versehen, die z.B. mit Unterdrück oder Überdruck beaufschlagt sein kann.

Der Behälter kann einen Antrieb für die Hin- und Herbewegung entlang zweier oder dreier Bewegungsachsen aufweisen, der mittels einer Steuerung eingerichtet ist, in einer ersten Phase die Hin- und Herbewegung im Wesentlichen oder ausschließlich nur linear auszuführen, z.B. entlang genau einer der Bewegungsachsen, und in einer anschließenden zweiten Phase, die sich bevorzugt unmittelbar an die erste Phase anschließt, die Hin- und Herbewegung entlang ineinander übergehender Bahnsegmente, die optional Lissajous-Kurven oder Hypozykloide sind, auszuführen. In der ersten Phase werden die zu zerkleinernden Partikel und der zumindest eine Mahlkörper linear beschleunigt und gegen einen Abschnitt der Behälterwand prallen gelassen, um eine grobe Zerkleinerung zu erreichen, was auch als Schlageinwirkung auf die Partikel bezeichnet werden kann. In der zweiten Phase werden Partikel und der zumindest eine Mahlkörper entlang der Behälterwand bewegt, um eine feinere Zerkleinerung zu erreichen. Abhängig von der Form des Mahlkörpers und der Größe des Beschleunigungsmaximums und Amplitude der Hin- und Herbewegung werden Partikel in der zweiten Phase einer Reib- und/oder Presswirkung unterworfen. Bei Steuerung der Hin- und Herbewegung des Behälters entlang ineinander übergehender Bahnkurven und/oder in zumindest einer ersten Phase und einer folgenden zweiten Phase kann der zumindest eine Mahlkörper Kugelform aufweisen. Die erste Phase der Hin- und Herbewegung kann z.B. 10 bis 50%, bevorzugt bis 30 oder bis 20% der gesamten Dauer der Hin- und Herbewegungen ausmachen, und die zweite Phase den verbleibenden Anteil zu 100%,

Die Steuerung des Antriebs des Behälters ist optional abhängig vom Signal eines Sensors, bevorzugt eines akustischen Sensors gesteuert, der Schwingungen, insbesondere Geräusche des Behälters während der Hin- und Herbewegung, insbesondere während der ersten und/oder während der zweiten Phase, aufnimmt. Der akustische Sensor kann z.B. an der Außenoberfläche des Behälters angebracht sein oder in einem Abstand vom Behälter in einer Stellung festgelegt sein, an der die Hin- und Herbewegung des Behälters vorbeiläuft. Bevorzugt ist der akustische Sensor in geringem Abstand, z.B. von 0,5 bis 5 cm, vom Scheitelpunkt der Hin- und Herbewegung festgelegt, z.B. an einem Gestell festgelegt, gegenüber dem der Behälter entlang der Bahnkurve bewegt wird. Der akustische Sensor kann ein Vibrationssensor, z.B. ein Mikrophon sein. In dieser Ausführungsform kann die Steuerung der Hin- und Herbewegung eingerichtet sein, bei Änderung des Signals, das der akustische Sensor abgibt, um eine vorbestimmte Abweichung innerhalb einer vorbestimmten Zeit der Hin- und Herbewegung, und/oder bei Erreichen eines vorbestimmten Signals, das der akustische Sensor abgibt, die Hin- und Herbewegung mit einer geänderten Geschwindigkeit und/oder mit geändertem Phasenversatz ablaufen zu lassen und/oder von einer linearen Bewegung in eine Bahnkurve zu steuern, insbesondere von einer ersten Phase zu einer zweiten Phase der Hin- und Herbewegung zu steuern.

Der Sensor kann auch ein am Behälter angebrachter optischer Sensor sein, z.B. ein Trübungssensor. Optional ist am Behälter eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Spannung angebracht, insbesondere eine Einrichtung mit einem Magneten und einer relativ zum Magneten beweglich angeordneten Spule, die eingerichtet sind, bei Relativbewegung zueinander elektrische Spannung zu erzeugen. Diese Einrichtung ist bevorzugt mittels einer elektrischen Leitung mit einem am Behälter angebrachten Sender verbunden, um den Sender mit elektrischer Spannung zu beaufschlagen. Der Sender ist bevorzugt mittels einer Datenleitung mit zumindest einem der Sensoren verbunden, um Sensorsignale zu empfangen. Dabei ist der Sender z.B. eingerichtet, empfangene Sensorsignale zu senden. Weiterhin kann der Sensor mittels einer elektrischen Leitung mit der Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Spannung verbunden sein. In dieser Ausführungsform ist die Vorrichtung eingerichtet, dass ein am Behälter angebrachter Sensor und ein Sender durch die Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Spannung beaufschlagt werden können, sobald der Behälter entlang der Bahnkurve bewegt wird. Entsprechend kann die Vorrichtung ohne ein elektrisches Kabel ausgebildet sein, das sich zwischen einem Gestell, gegenüber dem der Behälter bewegt wird, und dem Behälter erstreckt.

Das Verfahren kann z.B. zur Herstellung von pulverförmigen Chemikalien, z.B. Ruß oder mineralischen Farbpigmenten, auch aus groben Mineralien, oder zur Herstellung von Puderzucker eingesetzt werden.

Die zu zerkleinernden Partikel können mit einer flüssigen Phase in einer Emulsion oder Suspension enthalten sein, z.B. bei der Herstellung feiner Emulsionen oder Conchieren bei der Schokoladeherstellung mit dem Verfahren.

Die Vorrichtung kann in einer Rohrleitung oder Schlauchleitung integriert sein, die jeweils an einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung des Behälters fest oder reversibel lösbar angeschlossen ist, um das Verfahren kontinuierlich oder satzweise durchzuführen.

Die Erfindung wird nun genauer anhand von Figuren beschrieben, die schematisch in

- Fig. 1 eine zylindrische Ausführungsform des Behälters,

Fig. 2 eine Ausführungsform des Behälters mit konkavem Innenraum,

- Fig. Seine Ausführungsform des Behälters mit fünfeckigem Innenquerschnitt und mit Abstand darin enthaltenem Mahlkörper gleicher Querschnittsform,

- Fig. 4 eine Ausführungsform des Behälters mit fünfeckigem Innenquerschnitt und darin enthaltenen kugelförmigen Mahlkörpem, - Fig. 5 eine Ausführungsform des Behälters mit Doppelwand,

- Fig. 6 eine Ausführungsform des Behälters mit sechseckigem Innenquerschnitt und mit Abstand darin enthaltenem Mahlkörper gleicher Querschnittsform, der hohl ist, und in

- Fig. 7A in perspektivischer Ansicht und in Fig. 7B in Aufsicht auf den Querschnitt eines Behälters eine Ausführungsform des Behälters mit einem eckigen Innenquerschnitt, der entlang seiner Mittelachse kontinuierlich versetzt ist, und einen mit Abstand darin enthaltenem Mahlkörper gleicher Querschnittsform zeigen.

Die Fig. 1 zeigt einen zylindrischen Behälter 1, in dem als Mahlkörper 20 mehrere frei bewegliche Kugeln enthalten sind. Die endständigen Querschnitte des Behälters 1 sind mit jeweils einem Deckel 2, 2A überdeckt, von denen zumindest einer eine Durchgangsöffnung 3 aufweisen kann, z.B. zur Zuführung zu zerkleinernden Partikeln und/oder Entnahme von zerkleinerten Partikeln.

Die Achsen 4, 5, entlang derer sich die Bewegungen des Behälters 1 zu einer Abfolge von Bahnsegmenten, die eine Bahnkurve bilden, überlagern und der Behälter 1 zur Hin- und Herbewegung angetrieben ist, sind bevorzugt senkrecht zur Längsmittelachse 6 des Behälters 1 angeordnet.

Ein Sensor 30, der am Behälter 1 angebracht ist, ist mittels einer elektrischen Leitung 31 mit einer am Behälter 1 angebrachten Einrichtung 32 zur Erzeugung elektrischer Spannung verbunden, die einen relativ zu einer Spule beweglichen Magneten aufweist. Ein Sender 33 ist mittels einer Datenleitung 34 mit dem Sensor 30 verbunden und mittels einer elektrischen Leitung 35 mit der Einrichtung 32 zur Erzeugung elektrischer Spannung.

Die Fig. 2 zeigt einen Behälter 1, dessen Innenraum zu seiner Längsmittelachse 6 konkav ausgebildet ist. Der beispielhaft gezeigte Mahlkörper 20 weist eine konvexe Außenfläche 21 auf, die bei Hin- und Herbewegung des Behälters 1 entlang der Bewegungsachsen 4, 5 in einer Ebene, die senkrecht zu seiner Längsmittelachse 6 liegt, erlaubt die Hin- und Herbewegung in Bahnkurven, die eine Bewegung der konvexen Außenfläche 21 entlang der konkaven Wand des Behälters 1 bewirkt. Die Fig. 3 zeigt als Beispiel für einen Behälter 1 mit zumindest dreieckigem Querschnitt einen Behälter 1 mit fünfeckigem Querschnitt. In dem Behälter 1 ist mit Abstand vom Behälter 1 ein Mahlkörper 20 enthalten, der denselben Querschnitt wie der Behälter 1 aufweist, jedoch mit kleineren Abmessungen, um einen Abstand zum Behälter 1 , über den sich der Mahlkörper 20 bei der Hin- und Herbewegung des Behälters 1 innerhalb des Behälters 1 bewegt.

Die Fig. 4 zeigt einen Behälter 1 mit fünfeckigem Querschnitt, in dem kugelförmige Mahlkörper 20 enthalten sind.

Die Fig. 5 zeigt einen Behälter 1, dessen Wand 7 Durchbrechungen 8 aufweist, die kleiner als die enthaltenen Mahlkörper 20 sind. Die Wand 7 ist mit Abstand von einer äußeren Wand 9 umfasst, die die Durchbrechungen 8 überdeckt. Die Wand 7, die eine innere Wand bildet, bildet mit der äußeren Wand 9 eine Doppelwand. Der Innenquerschnitt des Behälters 1, der von der Wand 7 aufgespannt wird, ist bevorzugt jeweils endständig von einem Deckel 2 überdeckt. Der Spalt 10, der durch die Beabstandung der äußeren Wand 9 von der inneren Wand 7 zwischen diesen gebildet ist, ist bevorzugt an seinen endständigen Querschnitten von einem Deckel 12, der abschnittsweise dargestellt ist, und/oder einer am Deckel 12 angeschlossenen Leitung 13 überdeckt.

Die Fig. 6 zeigt als Beispiel für einen Mahlkörper 20 mit zumindest dreieckigem Querschnitt einen Mahlkörper 20 mit sternförmigem Querschnitt mit 6 Strahlen. Dieser Mahlkörper ist mit einem Abstand in einem Behälter 1 enthalten, der dieselbe Querschnittsform wie der Mahlkörper 20 in größeren Abmessungen aufweist. Der Mahlkörper 20 mit zumindest dreieckigem Querschnitt ist hohl und weist einen inneren Hohlraum 22 auf, der mittels einer Durchgangsöffnung 23 mit seiner Außenfläche 21 verbunden ist. Die Durchgangsöffnung 23 verbindet daher auch den Raum, der zwischen dem Mahlkörper 20 und dem Behälter 1 gebildet ist und in dem Partikel zwischen dem Mahlkörper 20 und dem Behälter 1 belastet und zerkleinert werden.

Die Fig. 7A und 7B zeigt am Beispiel eines sternförmigen Mahlkörpers 20 einen Mahlkörper 20 mit zumindest dreieckigem Querschnitt, der entlang seiner Mittelachse kontinuierlich versetzt ist, so dass der Querschnitt z.B. spiralförmig um die Mittelachse verdreht ist. Wie bevorzugt weist der Innenquerschnitt des Behälters 1 mit Abstand zum Mahlkörper dieselbe Querschnittsform auf, die entlang der Mittelachse 6 des Behälters kontinuierlich versetzt ist, so das der Innenquerschnitt spiralförmig um die Mittelachse 6 verdreht ist. In dieser Ausführungsform kann die Bewegung des Mahlkörpers 20 im Behälter eine Förderwirkung in Richtung der Mittelachse von Behälter und Mahlkörper erzeugen und/oder den Mahlkörper 20 gegen einen Deckel 2 pressen, der eine Querschnittsöffnung des Behälters 1 überdeckt.

Bezugsziffern:

1 Behälter 20 Mahlkörper

2, 2A Deckel 21 Außenfläche des Mahlkörpers

3 Durchgangsöffnung 22 Hohlraum des Mahlkörpers

4, 5 Achse 23 Durchgangsöffnung

6 Längsmittelachse 30 Sensor

7 innere Wand 31 elektrische Leitung

8 Durchbrechung 32 Einrichtung zur Erzeugung elektrischer

9 äußere Wand Spannung

10 Spalt 33 Sender

12 Deckel 34 Datenleitung

13 Leitung 35 elektrische Leitung

2 Behälterwand