Die GSG-Kugelmühle - Wenn´s noch etwas feiner sein soll
Ein bekanntes Problem: Man(n) hat einen Feststoff, den man zerkleinern möchte. Eigentlich keine nennenswerte Problemstellung. Solange es nicht super fein sein muss, hilft an dieser Stelle z.B. ein Hammer weiter.
Aber was machen, wenn der Feststoff extrem fein zermahlen sein muss, weil man z.B. mit Kohlestaub Vergussmasse einfärben will o.ä.?
An dieser Stelle hilft eine Kugelmühle weiter. Sie eignet sich zwar nicht ganz so gut zum Stressabbau wie der Hammer, liefert allerdings mit wenig Aufwand ein perfektes Ergebnis.
Und das Beste: Die Materialkosten für eine solche Kugelmühle halten sich stark in Grenzen (zumindest solange man genügend geeigneten E-Schrott auf Lager hat).
Nach nur wenigen Stunden Arbeit war sie (fast) fertig. Klein und laut, äh ich meine natürlich klein aber oho:
Das Mahlwerk besteht aus
- einem Stücken Rohr mit geeignetem Durchmesser
- einem dort rein geschraubtem Holzkeil um die Kugeln zu heben
- zwei passenden Deckeln und
- zwei billigen Rädern für Möbel aus dem nächstgelegenem Baumarkt als Lager.
Das umgebende Holzgehäuse dient als Schallschutz. Es stammt aus dem Fundus und wurde mal eben schnell zusammen gespaxt. Wie man sieht, hat es nicht ganz gereicht - Der Deckel (und somit die Schallschutzfunktion) wird bei Gelegenheit nachgerüstet...
Auf dem folgenden Bild sieht man nochmal genauer, wie der Antriebsmotor mit dem Riemen aus Isolierband die Trommel antreibt. Der Riemen läuft hierbei über eine Konvexe Rolle, damit er nicht abhaut.
Man beachte besonders den TO-247-IGBT, welcher eine tragende Rolle bezüglich des Motors spielt.
Okay, das mit dem Antrieb hat jetzt hoffentlich keiner geglaubt ;) Dieser Winzmotor dient als Drehzahlmesser - Der Antrieb ist ein fetter, alter 12VDC Motor von Bosch aus dem Automobilbereich mit einer Nenndrehzahl von schätzungsweise 3000-4000 RPM.
Dieser Motor ist somit ideal geeignet, um die Trommel mit einer Drehzahl von 10-70 RPM direkt anzutreiben. (Und dieses Mal meine ich es ernst!)
Der Direktantrieb spart zudem zusätzliche Lager, Getriebe und sonstiges unnötiges Gedöhns. Die Trommel ist mit Schrauben an einem auf die Motorachse geschweißten Blech befestigt, wodurch die Motorachse auch gleichzeitig als Halterung für die Trommel dient. Die beiden Räder unter der Trommel dienen nur als Stützlager.
An dieser Stelle dürfte so mancher Theoretiker aufschreien, da es ja niemalsnicht möglich ist, einen für eine derartig hohe Drehzahl ausgelegten Motor mit ausreichendem Drehmoment so langsam laufen zu lassen. Wir machen es trotzdem. Es funktioniert. Es funktioniert gut. Sehr gut sogar.
Über dem Motor befindet sich der Trafo zum versorgen des Motors, unten drunter ein kleiner Hilfstrafo für die Steuerelektronik. An der Rückseite neben der Steuerelektronik befindet sich noch ein Poti um die Drehzahl einzustellen.
Alle Leistungshalbleiter sind auf einem Ausreichend dimensioniertem Kühlkörper montiert, trotzdem wurden nachträglich noch zwei Lüfter installiert (Hier noch nicht zu sehen). Die Lüfter sind in erster Linie für den Motor, da dieser wohl nicht für Dauerbetrieb ausgelegt ist, und das Mahlen durchaus mal 1-2 Tage dauern kann. (Naja, ehrlich gesagt kühlen die Lüfter vor allem die Gewindestange, über die der Motor mit Strom versorgt wird, welche sich aufgrund der überaus ausgezeichnet bescheidenen Kontaktgabe doch recht stark erwärmt hat...)
Zu guter Letzt noch das wichtigste: Der Schaltplan der Motorregelung:
Wie man sieht, ist die Regelung recht primitiv aufgebaut: Das Signal vom Drehzahlmesser wird mit einem Opamp verstärkt, mit dem über ein Poti eingestellten Sollwert verglichen und mit einem weiteren Opamp + Dreieck-Oszillator in ein PWM-Signal umgewandelt. Damit wird dann der nächstbeste, ausreichend leistungsfähige MOSFET angesteuert um den Antriebsmotor zu regeln.
Ganz wichtig: Nachbauinteressierten sei gesagt, dass die verplante LED eine blaue LED sein muss (Weiß geht auch), da sie als Referenzspannungsquelle dient!
Die Drehzahlerfassung mit dem kleinen Hilfsmotor funktioniert erstaunlich gut - ein Video hierzu wird demnächst nachgereicht ;)