CH618893A5 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle zum kontinuierlichen Feinmahlen und Dispergieren von in einer Flüssigkeit suspendiertem Mahlgut, mit einem drehbar angeordneten Rotor mit radial nach aussen ragenden Rotor-Rührorganen, einem den Rotor umgebenden, feststehend angeordneten Stator mit radial nach innen ragenden Stator-Rührorganen, einem zwischen dem Rotor und dem Stator angeordneten, mindestens teilweise mit Mahlkörpern gefüllten Mahlraum, einer Rotor-Kühlvorrichtung zur Kühlung des Rotors und einer Stator-Kühlvorrichtung zur Kühlung des Stators. Derartige Rührwerkskugelmühlen werden insbesondere zur Aufbereitung viskoser, fliessfähiger Massen in der Lebensmittelindustrie, der chemischen und der Farbindustrie verwendet. Solche Rührwerkskugelmühlen sind bekannt und bestehen im allgemeinen aus einem stehenden, mit Mahlkörpern gefüllten, nachstehend als Stator bezeichneten Mahlbehälter und einem in diesem sich drehenden Rotor, versehen mit zweckmässig geformten Rührorganen, die die meist kugelförmigen Mahlkörper aus Stahl, Glas, Porzellan, Keramik oder

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ähnlichen Werkstoffen in Umlauf versetzen. Einem zwischen dem Stator und dem Rotor vorgesehenen Mahlraum wird Mahlgut zugepumpt, das während des Durchlaufes durch die rotierende Mahlkörperfüllung Scher- und Druckbeanspruchungen ausgesetzt wird, die eine hohe Zerkleinerungsarbeit auf die Festteilchen der Suspension ausüben. Die entstehende Reibungswärme muss durch Kühlung von Stator und Rotor abgeführt werden.

Am Austritt der Mahlgutes aus dem Mahlraum sind Trennvorrichtungen vorgesehen, die einerseits das Mahlgut durchtreten lassen, anderseits aber die Mahlkörper zurückhalten.

Die Zerkleinerungskräfte wirken sich selbstverständlich nicht nur auf das Mahlgut aus, sondern setzen auch die aktiven Teile der Mühle, wie Mahlkörper, Rührorgane und Wände, einem starken Verschleiss aus. Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, die Mahlkörper aus besonders hochverschleissfe-sten Materialien, wie Wolframcarbid oder ähnlichen Hartmetallen, herzustellen, damit sie eine möglichst lange Standzeit aufweisen.

Dabei muss aber andererseits in Kauf genommen werden, dass die weicheren Stähle, aus denen Stator, Rotor und Rührorgane im allgemeinen hergestellt sind, einem erhöhten Verschleiss, einer Abrasion und Dauer-Schlagbeanspruchung durch die im Störungsmittel eingebetteten harten Mahlkörper ausgesetzt sind.

Für die gewünschte Mahlleistung bezüglich Feinheitsgrad, angestrebte Dispergierung und Durchsatzleistung sind zahlreiche Parameter massgebend, wie Wahl der Mühlengrösse, Mahlkörperfüllung in Menge und Kugeldurchmesser, Drehzahl des Rotors, Form und gegenseitiger Abstand der Rührorgane, Durck und Verweilzeit des Mahlgutes im Mahlbehälter.

In den bisher bekannten Mühlenkonstruktionen war den Möglichkeiten der Leistungsverbesserung durch beliebige Veränderung der oben erwähnten massgebenden Faktoren infolge des Verschleiss Verhaltens von Wänden, Rührorganen und Mahlkörper eine enge Grenze gesetzt, um nicht einen unwirtschaftlichen Betrieb durch zu geringe Standzeiten der Mühle zu riskieren.

Bei Rührwerkskugelmühlen der vorerwähnten Gattung ist es bekannt, zur Erzielung möglichst gleichmässiger Geschwin-digkeits- und Druckverhältnisse einen ringförmigen Mahlraumquerschnitt zu schaffen, indem der zylinderförmige Rührwerksrotor einen Durchmesser von wenigstens einem Drittel des Statordurchmessers erhält. Gleichzeitig wird durch diese Massnahme auch eine wesentliche Vergrösserung der Kühlfläche zur Wärmeabfuhr über den gekühlten Rotor erreicht (DE-AS 1 214 516, DE-AS 1 233 237, DE-OS 2 443 799, CH-PS 459 724, CH-PS 400 734).

Rührorgane, die die Bewegungsenergie des Rotors auf die Mahlkörperfüllung übertragen, werden allgemein als finger-, flügel- oder zahnförmige Werkzeuge am Rotorkörper so angebracht, dass sie leicht ausgewechselt werden können.

Zur Verbesserung der Mahl- und Dispergierwirkung trägt auch die Innenwand des Stators ähnlich geformte Werkzeuge, welche die Aufgabe haben, die Relativbewegung zwischen Rührorgan und Mahlkörperfüllung zu fördern.

Es hat sich nun gezeigt, dass bei steigender Relativbewegung im Mahlraum die Zerkleinerungsleistung wohl zunimmt, dass aber auch der Verschleiss von Rührorganen und Wänden sowie die Erhitzung des Mahlgutes enorm zunehmen. Dadurch werden die Grenzen der Wirtschaftlichkeit des Aufbereitungsprozesses und die Temperaturempfindlichkeit des Mahlgutes oft überschritten.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, durch geeignete Konstruktion der Rührwerkskugelmühle, ihrer Komponenten und insbesondere der der Abführung der anfallenden Wärme dienenden Kühlvorrichtungen sowie durch zweckmässige

Wahl der Werkstoffe für die aktiven Elemente der Rührwerkskugelmühle, wie Stator, Rotor und Rührorgane, ein Ver-schleissverhalten zu schaffen, das bisher weder bezüglich Standzeit noch bezüglich Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit erreicht wurde.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Rotor Rotor-Rührorgane tragende Rotor-Ringelemente aufweist, welche aufeinandergereiht und auswechselbar sind und an ihren mit der Mahlkörperfüllung und dem Mahlgut in Berührung stehenden Flächen besonders hochverschleissfeste Werkstoffe aufweisen, und dass die Rotor-Kühlvorrichtung Rotor-Kühlrippen aufweist, die Rotor-Kühlkanäle begrenzen und zur Übertragung auf das Kühlmittel der zufolge hoher Mahlleistung vermehrt anfallenden Wärme vorgesehen, sind.

Im bisherigen Bemühen um Verschleissfestigkeit wurden beispielsweise hochlegierte Mangan- und Nickelstähle für Rotor und Stator angewendet. Naturgemäss sind solchen Materialien jedoch bezüglich ihrer Oberflächenhärte relativ enge Grenzen gesetzt, da sie entsprechend ihrer bisherigen Anwendungstechnik bearbeitbar sein mussten (Bohren, Drehen, Gewindeschneiden) und andere als nur Reib- und Druckkräfte auszuhalten hatten.

Bei der Erfindung hingegen werden diese Nebenbedingungen der Bearbeitbarkeit und Beanspruchungsart vermieden und der Materialwahl wird ein viel breiterer Spielraum gelassen. Ferner wird durch Anwendung der Kühlrippen zur Vergrösserung der Flächen, über welche die Rotorwärme auf das Kühlmittel übertragen wird, die Abführung grösserer Wärmemengen möglich, so dass die höherwertigen Werkstoffe bis zu ihren zulässigen Grenzen beansprucht werden können und die Mahlleistung in beträchtlichem Masse gesteigert werden kann. Die Ringelemente sind zudem auswechselbar, so dass auch im Falle einer Rotorüberlastung mit sich daraus ergebendem übermässigen Verschleiss nur einfache Massnahmen zur Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft der Kugelmühle notwendig sind.

Diese erfindungsgemässen Merkmale können in eine Reihe von verschiedenen Ausführungsvarianten eingebaut werden, von denen die wichtigsten nachstehend aufgeführt sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante sind die Ro-tor-Ringelemente, die angegossene Rotor-Rührorgane tragen, auf einem zylindrischen Rotor-Rührungsrohr aufgereiht, welches die Rotor-Kühlkanäle an deren Innenseite begrenzt. Ein zentrales Zugorgan, welches auch als Kühlmittelrückleitung dient, steht unter Zugspannung und liefert die zur Zusammenpressung der Rotor-Ringelemente notwendige Druckkraft. In einer anderen Version werden die Rotor-Ringelemente durch Zugbolzen zwischen zwei an den beiden Endseiten des Rotor-Führungsrohres angebrachten Flanschen zusammenge-presst. Die Zugbolzen stehen unter hoher Zugspannung, um Wärmedehnungen der Rotorringe bei möglichst geringer Veränderung der Fugenpressung aufzunehmen. Die aneinander stossenden stirnseitigen Flächen der Ringelemente werden durch Dichtungen oder Dichtungsmasse gegen Kühlmittelaustritt geschützt. Die Flächen können auch miteinander verlötet oder geklebt sein.

Die zur Unterteilung des zwischen dem Rotor-Führungsrohr und den Rotor-Ringelementen angeordneten, vom Kühlmittel durchflossenen Ringraumes vorgesehenen Rotor-Kühl-rippen können schraubenlinienförmig verlaufen, so dass sie einen fortlaufenden, vom Kühlungsstandpunkt günstigen, schraubenlinienförmig verlaufenden Rotor-Kühlkanal bilden. Sie können unmittelbar mit dem Ringelement oder dem Führungsrohr zusammen gegossen sein oder durch Aufschweissen eines Profilstabes beliebigen Querschnittes auf das Ringelement oder das Führungsrohr gebildet sein oder durch Zerspanen geformt sein.

Der Stator kann ähnlich aus Ringelementen aufgebaut sein,

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die in einem äusseren Führüngsrohr aneinander gereiht sind und mit diesem und radialen Rippen einen schraubenlinienförmig verlaufenden Stator-Kühlkanal bilden. Auch hier tragen die Ringelemente zweckmässig geformte angegossene Rührorgane.

Die Unterteilung des Rotors und des Stators in Ringelemente kann auch so erfolgen, dass abwechslungsweise ein angegossene Rührorgane tragendes Ringelement auf ein solches ohne Rührorgane folgt. Demgemäss ist gegenüber einem Rührorgane tragenden Ringelement des Rotors ein glattes Ringelement des Stators angeordnet und umgekehrt. Beim Austausch der abgenützten Ringelemente lässt sich auf diese Weise deren unterschiedlicher Abnützungsgrad besser berücksichtigen.

Eine solcherart erfindungsgemäss aufgebaute Rührwerkskugelmühle gestattet nun die Wahl von sehr harten Werkstoffen zur Herstellung der Ringelemente mit Rührorganen, die sich nur im Giess- oder Schleifverfahren formen lassen.

Die in Drehrichtung gesehen vordere Kante der Rührorgane ist einer besonders hohen Ermüdungs-Schlagbeanspru-chung durch den dauernden Aufprall und die Verdrängung der Mahlkörper ausgesetzt. In bekannten Konstruktionen wurden solche Rührorgane als austauschbare, in den Rotor- und Statorzylinder eingeschraubte, gehärtete Stahlstifte ausgebildet, wobei die Wahl der Härte des Werkstoffes durch die Bearbeit-barkeit der Befestigung und der auftretenden Beanspruchungskräfte begrenzt war.

Zur Erweiterung dieser Grenzen sieht eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung vor, die Rührorgane mit an die Ringelemente angegossenen Stützzähnen auszubilden, an deren in Drehrichtung vorderen Kanten austauschbare Arbeitselemente befestigt sind, deren Werkstoff härter als derjenige der Stützzähne ist.

Das austauschbare Arbeitselement wird zweckmässigerweise in Form eines Stabes aus Hartmetall von rundem oder anderem Querschnitt auf den Stützzahn aufgesetzt bzw. an diesem befestigt.

Mit Rücksicht auf die bekannt schwierige Bearbeitbarkeit von Hartmetall kommen als Befestigungsmethoden in Frage: Hartlöten, Kleben, Nieten.

Der Stützzahn hat die Aufgabe, dem Hartmetall-Arbeitselement eine auf Druckbeanspruchung geeignete Auflagefläche zu bieten und den spröd harten Werkstoff von Biegebeanspru-chung weitgehend zu entlasten.

Weil Zugbeanspruchungen fehlen, sind insbesondere Löt-und Klebeverbindungen geeignet. Dadurch bieten sich für die Bestückung des Stützzahnes auch oxid-keramische Werkstoffe wie Aluminiumoxid (A1203) oder Zirkondioxid (Zr02) an, die Härten bis zu 2300 Vickers aufweisen. Schliesslich sind auch gesinterte Misch-Werkstoffe, z. B. Aluminiumoxid mit Wolframkarbid, zum Aufkleben als Arbeitselement denkbar.

Am Fuss des Stützzahnes wird in weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens das Hartmetallwerkzeug in eine Ansen-kung eingelassen. Man vermeidet dadurch eine bekannte nachteilige Erscheinung bekannter Konstruktionen, dass Auflagespalten zwischen Rührstiften und zylindrischen Rotorflächen, von Mahlkörpern unterspült, dauernd erweitert werden.

Im Zusammenhang mit möglichst intensiver Kühlung des Mahlvorganges wirkt sich nachteilig aus, dass die hochver-schleissfesten Werkstoffe, insbesondere auch die oxidkeramischen, eine mehrfach schlechtere Wärmeleitfähigkeitsziffer aufweisen als Stahl.

Diesem Umstand wird dadurch begegnet, dass die Wärmeübergangsflächen von Ringelement zum Kühlmedium rotor-und statorseitig durch Anordnung von Radialrippen vergrös-sert wurden. Die Wärmeübergangsflächen zwischen Arbeitselement und Stützzahn einerseits und zwischen Stützzahn und Ringelement andererseits sind ebenfalls wesentlich vergrössert gegenüber den bekannten Berührungsflächen von einfachen Radialstiften.

Der Stator kann zusätzlich zur Flüssigkeits-Kühlvorrich-tung, oder anstelle dieser, mit einem Gaskühler, vorzugsweise einem Luftkühler, ausgerüstet sein. Ein solcher Luftkühler weist einen zwischen einem Innenmantel und einem Aussen-mantel vorgesehenen, von Luft durchströmten Kühlraum auf, welcher durch Kühlrippen in mehrere, beispielsweise axiale, Kühlkanäle unterteilt ist. Der Luftkühler kann auf den wassergekühlten Stator aufsteckbar und von diesem entfernbar ausgebildet sein. Ferner kann der die Kühlluft liefernde Ventilator mit dem diesen antreibenden Motor direkt auf dem Luftkühler montiert sein. Dabei können der Luftkühler und die mit Flüssigkeit kühlende Stator-Kühlvorrichtung gleichzeitig oder wahlweise betreibbar sein.

Die Vorteile der dargelegten Erfindungsmerkmale gegenüber bisher bekanntgewordenen Rührwerkskugelmühlen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

a) Verwendungsmöglichkeit von besonders hochver-schleissfestem, hartem Werkstoff für Wandelemente, Rührorgane und Arbeitselemente.

b) Grosse Festigkeit der Arbeitselementbefestigung. Befestigungsmittel vorwiegend nur Druckbeanspruchungen ausgesetzt.

c) Keine Unterspülgefahr der Arbeitselementbefestigung wegen Versenkung der Auflageflächen.

d) Einfacher leichter Austausch der Ringelemente.

e) Guter Wärmedurchgang von Arbeitselement auf Stützzahn, von Stützzahn auf Ringelement und von Ringelement auf Kühlfläche.

f) Möglichkeit der mechanischen Reinigung der Kühleroberfläche nach Ausbau der Ringelemente.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand diverser Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Rührwerkskugelmühle mit der Darstellung von Rotor und Stator in einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsvariante,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Rotor- und ein Stator-Ringelement der Variante nach Fig. 1 und 2 mit angegossenen Rührorganen;

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Rotor-Rührorgan mit Stützzahn und auf diesem befestigtem Arbeitselement,

Fig. 5 einen Schnitt durch das Rotor-Rührorgan nach Fig. 4 entlang der Linie V—V,

Fig. 6 den Schnitt nach Fig. 4 in grösserem Massstab, wobei das Arbeitselement mit dem Stützzahn vernietet ist,

Fig. 7 einen Teil eines Querschnittes durch ein Rotor- und ein Stator-Ringelement der Varianten nach Fig. 1 und 2 mit symmetrischen Rührorganen,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen Stator einer dritten Ausführungsvariante,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen mit gasförmigem Kühlmittel kühlenden Kühler,

Fig. 10 einen Schnitt durch eine erste Variante des Kühlers nach Fig. 9 mit von radialen Kühlrippen begrenzten Kühlkanä-.len,

Fig. 11 einen Schnitt durch eine zweite Variante des Kühlers nach Fig. 9 mit von einem welligen Blech begrenzten Kühlkanälen und

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer luftgekühlten Rührwerkskugelmühle.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Rührwerkskugelmühle nach der Fig. 1 besteht aus einem drehbar angeordneten Rotor 1 mit nach aussen ragenden Rotor-Rührorganen 2 und einem den Rotor 1 umgebenden,

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feststehend angeordneten Stator 3 mit nach innen ragenden Stator-Rührorganen 4. Der Rotor 1 weist auf einem Rotor-Führungsrohr 5 aufgereihte, die Rotor-Rührorgane 2 tragende Rotor-Ringelement 6 auf, welche zwischen dem Rotor-Endstück 7 und der Büchse 8 zusammengepresst und gegen den Antriebswellenstummel 9 gedrückt sind. Die zu diesem Zweck notwendige Druckkraft wird beispielsweise durch das als Zugorgan ausgebildete, mit dem Antriebswellenstummel 9 fest verbundene Rotor-Führungsrohr 5 geliefert, dessen Endplatte 10 über die Schrauben 11 mit dem Rotor-Endstück 7 verbunden ist. Durch Anziehen der Schrauben 11 wird das Rotor-Führungsrohr 5 unter Zugspannung gesetzt und die Rotor-Ringelemente 6 werden zusammengepresst. Das Rotor-End-stück 7 ist im unteren Lagerdeckel 12 drehbar gelagert, welcher über den Endring 13 mittels durch strichpunktierte Linien angedeuteten Schrauben mit dem Stator 3 fest verbunden ist. Der Rotor 1 wird über den im oberen Lagerdeckel 14 gelagerten Antriebswellenstummel 9 von einem nichtdargestellten Motor-Getriebe-Aggregat in Umdrehung gesetzt. Der obere Lagerdeckel 14 ist über den oberen Endring 15 mittels durch strichpunktierte Linien angedeuteten Schrauben mit dem Stator 3 fest verbunden.

Zwischen dem Rotor 1 und dem Stator 3 befindet sich der Mahlraum 16 mit Mahlkörperfüllung (nicht gezeigt). Der untere Lagerdeckel 12 weist eine Einlassöffnung 17 für das Mahlgut auf. Ein zwischen dem Rotor-Endstück 7 und einer Bohrung einer zwischen dem unteren Lagerdeckel 12 und dem unteren Endring 13 fest angeordneten Platte 19 zweckmässig ausgebildeter Trennspalt 18 hat zur Aufgabe, die Mahlkugeln am Austritt aus dem Mahlraum 16 zu hindern, aber das Mahlgut praktisch ungehindert durchtreten zu lassen.

Am oberen Ende des Mahlraumes 16 ist eine Trennvorrichtung 20 angeordnet, über welche das Mahlgut, jedoch keine Mahlkugel, in den Trennraum 21 hindurchtreten kann. Dieser letztere ist mit einer im oberen Lagerdeckel 14 vorgesehenen Austrittsöffnung 22 für das Mahlgut in Verbindung.

Der Stator 3 weist Stator-Rührorgane 4 tragende, auswechselbare Stator-Ringelemente 24 auf. Diese sind in dem Stator-Führungsrohr 23 aufgereiht, welches an seinen Enden mit diesen fest verbundene, radial nach aussen ragende Flansche besitzt, einen unteren Flansch 25 und einen oberen Flansch 26. Die Stator-Ringelemente 24 sind zwischen dem unteren Endring 13 und dem oberen Endring 15 in Stellung gehalten, wobei einerseits der untere Flansch 25 mit dem unteren Endring 13 und dem unteren Lagerdeckel 12 und andererseits der obere Flansch 26 mit dem oberen Endring 15 und dem oberen Lagerdeckel 14 mit durch strichpunktierte Linien angedeuteten Schrauben verbunden sind.

Die zur Kühlung des Rotors 1 vorgesehene Rotor-Kühl-vorrichtung weist einen Zuführkanal 27, einen Rotor-Kühlkanal 28, eine Mehrzahl von diese verbindenden Verbindungskanälen 29 und einen sich an den Rotor-Kühlkanal 28 anschliessenden Abführkanal 30 auf. Der Rotor-Kühlkanal 28 verläuft schraubenlinienförmig um das Rotor-Führungsrohr 5 herum und ist einerseits durch mit den Rotor-Ringelementen 6 zusammen gegossene, radial nach innen ragende und schraubenlinienförmig verlaufende Rotor-Kühlrippen 31, andererseits durch die Innenflächen der Rotor-Ringelemente 6 begrenzt. Der Abführkanal 30 verläuft zentral in axialer Richtung des Rotors 1 und erstreckt sich durch den Antriebswellenstummel 9 hindurch, wogegen der Zuführkanal 27 im Antriebswellenstummel 9 als den Abführkanal 30 umgebender Ringkanal ausgebildet ist.

Die zur Kühlung des Stators 3 vorgesehene Stator-Kühl-vorrichtung weist eine im oberen Flansch 26 vorgesehene Zuführbohrung 32, eine im unteren Flansch 25 vorgesehene Abführbohrung 33 und einen mit diesen im Verbindung stehenden, um die Stator-Ringelemente 24 herum schraubenlinienförmig verlaufenden Stator-Kühlkanal 34 auf. Dieser ist einerseits durch die mit den Stator-Ringelementen 24 zusammen gegossene, radial nach aussen ragende und schraubenlinienförmig verlaufende Stator-Kühlrippen 35, andererseits durch die Aussenflächen der Stator-Ringelemente 24 und der Innenfläche des Stator-Führungsrohres 23 begrenzt.

Das zur Aufbereitung gelangende Mahlgut wird unter Pumpendruck über die Mahlgut-Einlassöffnung 17 und den Trennspalt 18 in den Mahlraum 16 gefördert, durchfliesst diesen in vertikaler Richtung zur Trennvorrichtung 20 und ver-lässt die Mühle über den Trennraum 21 und die Austrittsöffnung 22.

Während des Durchlaufes des Mahlgutes werden dessen suspendierte Festbestandteile in der aktivierten Mahlkörperfüllung starken Reib- und Scherbeanspruchungen zwischen den mit hohen Geschwindigkeitsdifferenzen umlaufenden Mahlkugeln ausgesetzt. Zur Aktivierung der Mahlkugeln dienen die mit dem Rotor 1 umlaufenden Rotor-Rührorgane 2 und die entsprechenden, statorseitigen Stator-Rührorgane 4.

Die den ringförmigen Mahlraum 16 umschliessenden Ringelemente 6 und 24 sind aus besonders hochverschleissfesten Werkstoffen. Mittels den Kühlrippen 31 und 35 werden die Wärmeübertragungsflächen zwischen dem Kühlmittel und dem Rotor 1 bzw. dem Stator 3 vergrössert, damit Rotor- und Statorkühlung trotz der zufolge hoher Mahlleistung vermehrt anfallenden Wärme und des schlechteren Wärmeleitungsvermögens der hochverschleissfesten Werkstoffe intensiv genug wird. Die Ringelemente 6 und 24 lassen sich leicht montieren und ebenso leicht demontieren. Sie können gegenseitig durch Dichtungsmasse auf ihren Stirnflächen oder durch Verlöten abgedichtet sein, um Kühlflüssigkeitsaustritt in den Mahlraum 16 zu verhindern.

In der Fig. 2 ist eine andere Variante der Ausbildung der Ringelemente 106 und 124 und deren Führung an den Führungsrohren 105 und 123 dargestellt. Die Rotor-Ringelemente 106 haben eine glatte zylindrische Innenfläche und die schraubenlinienförmig ausgebildeten Rotor-Kühlrippen 131 von beispielsweise rundem Querschnitt sind auf das Rotor-Führungs-rohr 105 aufgesetzt, mit diesem verlötet oder verschweisst, und bilden zusammen mit den angrenzenden Flächen der Rotor-Ringelemente 106 den schraubenlinienförmig verlaufenden Rotor-Kühlkanal 128. Auf ähnliche Weise haben die Stator-Ringelemente 124 eine glatte zylindrische Aussenfläche und die schraubenlinienförmig ausgebildeten Stator-Kühlrippen 135 von beispielsweise rechteckigem Querschnitt sind in das Stator-Führungsrohr 123 hineingesetzt, mit diesem verlötet oder verschweisst, und bilden zusammen mit den angrenzenden Flächen der Stator-Ringelemente 124 den schraubenlinienförmig verlaufenden Stator-Kühlkanal 134.

Selbstverständlich können auch die Rotor-Kühlrippen 131 einen rechteckigen Querschnitt und die Stator-Kühlrippen 135 einen runden oder beliebigen anderen, zweckmässig gewählten Querschnitt aufweisen und gegebenenfalls aus einem Stück mit dem betreffenden Führungsrohr ausgebildet sein. Ferner können bei beiden Ausführungsvarianten nach Fig. 1 und 2 mehrere schraubenlinienförmig verlaufende Rotor- und/oder Stator-Kühlkanäle vorgesehen sein, die in der Art einer mehrgängigen Schraube ausgebildet sind.

Im Querschnitt nach Fig. 3 sind die Rotor-Rührorgane 2 und die Stator-Rührorgane 4 nach den Fig. 1 und 2 sichtbar. Dabei ist die Drehrichtung des Rotors durch den Pfeil P angedeutet. Die Rührorgane 2 und 4 sind mit ihren betreffenden Ringelementen aus hochverschleissfesten Werkstoffen einteilig gegossen, wobei ihre Querschnitte und Trägheitsmomente in fussseitiger Richtung zunehmen, derart, dass sie erstens giess-technisch leicht herzustellen sind, zweitens dass die im Betrieb auftretenden Biegespannungen maximal zulässige Werte nicht überschreiten und drittens dass ein gutes Wärmeleitvermögen s

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im Übergang vom Rührorgan zum Ringelement sichergestellt wird.

Da nun die in Drehrichtung gesehen vordere Kante eines Rührorgans einem besonders hohen Verschleiss ausgesetzt ist, ist es vorteilhaft, diese Kante als auswechselbares Arbeitselement aus noch härterem Werkstoff auszuführen. Ein solches Rotor-Rührorgan 2 ist in der Fig. 4 gezeigt und besteht aus einem Stützzahn 36 und einem auswechselbaren Arbeitselement 37, welch letzteres in radialer Richtung des Rotors verläuft. Die vordere Kante des Stützzahnes 36 weist eine in den Fig. 5 und 6 sichtbare Hohlkehle 38 als Auflage- bzw. Befestigungsfläche für das Arbeitselement 37 auf, welches die Form eines geraden Stabes von beispielsweise rundem Querschnitt mit abgerundeter Spitze besitzt. Bei diesem Arbeitselement 37, welches selbstverständlich auch für die Stator-Rührorgane 4 vorgesehen sein kann, handelt es sich um besonders sprödharte Werkstoffe, wie Wolframcarbid- oder Molybdäncarbid-Hart-metalle, oder oxidkeramische und sintermetallische Werkstoffe, die mechanisch nicht bearbeitbar sind und nur auf Druck beansprucht werden können.

Die in den Fig. 4, 5 und 6 angedeutete Befestigungsmethode durch Auflöten oder Kleben in die Hohlkehle 38 des Stützzahnes 36 kommt diesen Bedingungen in idealer Weise entgegen. Im Rotor-Ringelement ist für die Aufnahme des Arbeitselementes 37 eine Ansenkung 39 vorgesehen, damit keine Unterspülung desselben durch Erosionswirkung von Mahlkörpern und Mahlgut an seiner Auflagegrundfläche auftreten kann.

Anstelle der Löt- oder Klebebefestigung kann das Arbeitselement 37 auf dem Stützarm 36 mittels einer oder mehrerer Nieten befestigt sein. In der Fig. 6 ist eine solche lösbare Verbindung dargestellt, bei welcher der in das Arbeitselement 37 eingelötete Nietbolzen 40 durch eine Bohrung des Stützzahnes 36 hindurchragt und am anderen Ende des letzteren vernietet ist. Demnach wird das Arbeitselement 37 bereits bei seiner Herstellung im Sinterverfahren mit dem Sackloch für die Aufnahme des Nietbolzens 40 versehen und dieser im Sackloch eingelötet.

Die Kombination Arbeitselement-Bolzen entspricht dem Anlieferzustand als Ersatzteil zur Neubestückung einer Mühle. Für den Mühlenbenützer ist es alsdann sehr einfach, durch Wegbohren des Nietkopfes das alte, verschlissene Arbeitselement zu entfernen, das neue Arbeitselement mit seinen Bolzen aufzustecken und die Bolzenköpfe im Senkloch des Stützrah-nes anzutauchen.

Der Querschnitt nach der Fig. 7 zeigt, wie auch symmetrisch gebaute Rührorgane mit auswechselbaren Arbeitselementen versehen sein können. Die Arbeitselemente 37 sind dann nicht mehr radial gestellt, sondern in einem spitzen Winkel zur Radialstellung geneigt. Dies ist notwendig, wenn das Rührorgan bei seiner Drehbewegung dem Mahlgut und den Mahlkugeln nicht nur eine tangentiale, sondern auch eine radiale Bewegungskomponente erteilen soll, was für bestimmte Zwecke von Vorteil sein kann.

In der Fig. 8 ist eine weitere Variante des Stators dargestellt, welche ein Ringelement 224 aus einem tragfähigen Stück aufweist, welches beispielsweise in rostfreiem, ver-schleissfestem Material, im Sandgussverfahren hergestellt ist, an seiner Aussenfläche eingegossene, schraubenlinienförmig verlaufende Stator-Kühlrippen 235 besitzt und von einem äusseren Kühlmantel 223 umgeben ist. Das Ringelement 224 um-schliesst mit dem Kühlmantel 223 einen oder mehrere schraubenlinienförmig verlaufende Stator-Kühlkanäle 234, die mit der Eintrittsöffnung 32 und der Austrittsöffnung 33 kommunizieren. Der Kühlmantel 223 ist mit dem Ringelement 224 an beiden Stirnseiten gegen Kühlmittelaustritt dicht verlötet.

Das Ringelement 224 ist mit einer Vielzahl von in radialer s Richtung nach innen ragenden zylindrischen Rührstäben 237 bestückt, von denen zwei gezeigt sind und die zwischen den Rotor-Rührorganen (nicht gezeigt) in verschiedenen Ebenen rechtwinklig zur Statorachse angeordnet sein können. Sie können aus mechanisch bearbeitbaren und härtbaren hochver-10 schleissfesten Stahlsorten hergestellt sein. Für die Aufnahme der Rührstäbe 237 ist auch hier eine Ansenkung 239 im Stator-Ringelement 224 vorgesehen, um eine Unterspülung durch Erosionswirkung von Mahlkörpern und Mahlgut an den Auflagegrundflächen der Rührstäbe 237 zu vermeiden. 15 Gegebenenfalls kann das Ringelement 224 eine glatte Aussenfläche aufweisen und die Kühlrippen 235 von rundem oder rechteckigem Querschnitt mit dem Kühlmantel 223 oder dem Ringelement 224 verlötet oder verschweisst sein, wie dies schon bei der Variante nach der Fig. 2 gezeigt wurde. Ferner können 20 anstelle der Rührstäbe 237 eingegossene Rührorgane wie diejenigen nach der Fig. 3 oder Rührorganen mit Stützzähnen und Arbeitselementen wie diejenigen nach den Fig. 4 bis 7, bezüglich ihrer Konstruktion und ihren Werkstoffen, vorgesehen sein.

25 Die Fig. 9 zeigt einen Gaskühler 324 aus einem einteiligen Stator-Ringelement mit einem zwischen einem Innenmantel und einem Aussenmantel vorgesehenen ringförmigen Kühlraum 325, welcher zur Führung eines gasförmigen Kühlmediums, beispielsweise Luft, bestimmt ist. Der Kühlraum 325 30 kann zur Verbesserung der Kühlwirkung in eine Vielzahl von Kühlkanälen kleineren Querschnittes unterteilt sein. In der Fig. 10 sind in einem Schnitt X-X durch den Gaskühler 324 mit dem Aussenmantel verlötete radiale Kühlrippen 326 sichtbar, die in axialer Richtung oder in einer zu dieser leicht ge-35 neigten Richtung verlaufen können. Zwischen dem Innenmantel und jeder Kühlrippe 326 ist ein Spielraum vorgesehen, über welchem die einzelnen Kühlkanäle 327 miteinander kommunizieren.

In der Fig. 11 ist in einem Schnitt XI-XI durch den Gas-40 kühler 324 die Unterteilung des Kühlraumes 325 in Kühlkanäle 328 mittels eines welligen Bleches 329 gewährleistet. Dieses ist an seinen Kontaktstellen mit dem Innenmantel mit diesem verlötet. Dagegen sind zwischen dem Aussenmantel und dem in radialer Richtung äussersten Flächenelement des welli-45 gen Bleches 329 Spielräume vorgesehen, über welche die einzelnen Kühlkanäle 328 miteinander kommunizieren.

Der Gaskühler 324, vorzugsweise ein Luftkühler 43, kann zusätzlich zu einer mit Flüssigkeit kühlenden Stator-Kühlvor-richtung vorgesehen und diese umgebend angeordnet sein, so wenn die Flüssigkeitskühlung ungenügend ist, wie dies bei hohen Produkt-Temperaturen der Fall sein kann. Eine andere Möglichkeit wäre ein abwechselnder Betrieb, wobei im Sommer nur die Flüssigkeitskühlung wirksam ist, wogegen im Win-• ter die Luftkühlung allein, bei ausgeschalteter Flüssigkeitsküh-55 lung, die Kühlungsfunktion erfüllt.

Der Luftkühler 43 kann auf den wassergekühlten Stator aufsteckbar bzw. von diesem entfernbar ausgebildet sein. Zu diesem Zweck kann die Aussenfläche des Stators eine glatte oder gewellte Oberfläche und die Innenfläche des Luftkühlers 60 eine auf diese Oberfläche abgestimmte Innenfläche aufweisen. In der Fig. 12 ist eine solche Anordnung schematisch dargestellt, wobei der die Kühlluft liefernde Ventilator 41 mit dem Motor 42 direkt auf dem Luftkühler 43 montiert ist.

4 Blatt Zeichnungen

Claims (23)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Rührwerkskugelmühle zum kontinuierlichen Feinmahlen und Dispergieren von in einer Flüssigkeit suspendiertem Mahlgut, mit einem drehbar angeordneten Rotor (1) mit radial nach aussen ragenden Rotor-Rührorganen (2), einem den Rotor (1) umgebenden, feststehend angeordneten Stator (3) mit radial nach innen ragenden Stator-Rührorganen (4), einem zwischen dem Rotor (1) und dem Stator (3) angeordneten, mindestens teilweise mit Mahlkörpern gefüllten Mahlraum (16), einer Rotor-Kühlvorrichtung zur Kühlung des Rotors (1) und einer Stator-Kühlvorrichtung zur Kühlung des Stators (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) Rotor-Rührorgane (2) tragende Rotor-Ringelemente (6,106) aufweist, welche aufeinandergereiht und auswechselbar sind und an ihren mit der Mahlkörperfüllung und dem Mahlgut in Berührung stehenden Flächen besonders hochverschleissfeste Werkstoffe aufweisen, und dass die Rotor-Kühlvorrichtung Kühlrippen (31,131) aufweist, welche mindestens teilweise durch die Oberfläche der Ringelemente begrenzt sind und Rotor-Kühlkanäle (28,128) begrenzen.
2. 2. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotor-Ringelemente (6,106) auf einem zylindrischen Rotor-Führungsrohr (5, 105) aufgereiht sind, welches die Rotor-Kühlkanäle (28, 128) an deren Innenseite begrenzt.
3. 3. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotor-Führungsrohr (5,105) als Zugorgan ausgebildet ist, welches unter Zugbeanspruchung die zur Zusammenpressung der Rotor-Ringelemente (6,106) notwendige Druckkraft liefert.
4. 4. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) Stator-Rührorgane (4) tragende Stator-Ringelemente (24, 124) aufweist, welche aufeinandergereiht und auswechselbar sind.
5. 5. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotor- bzw. Stator-Ringelemente so angeordnet sind, dass abwechslungsweise auf ein Rührorgan tragendes Ringelement ein solches ohne Rührorgane folgt.
6. 6. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stator-Ringelemente (24,124) in einem zylindrischen Stator-Führungsrohr (23,123) aufgereiht sind, welches die Stator-Kühlkanäle (34,134) an deren Aussenseite begrenzt.
7. 7. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) ein die Stator-Rührorgane (4) tragendes, einteilig gegossenes Stator-Ringelement (224) aufweist.
8. 8. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein das einteilig gegossene Stator-Ringelement (224) umgebendes zylindrisches Mantelblech (223), welches die Stator-Kühlkanäle (234) an deren Aussenseite begrenzt.
9. 9. Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stator-Ringelemente (24, 124) bzw. das einteilig gegossene Stator-Ringelement (224) an ihren mit der Mahlkörperfüllung und dem Mahlgut in Berührung stehenden Flächen hochverschleissfeste Armierungen aufweisen.
10. 10. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotor-Ringelemente (6, 106) mit ihren Rotor-Rührorganen (2) aus gegossenen, besonders hochver-schleissfesten Werkstoffen bestehen.
11. 11. Rührwerkskugelmühle nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stator-Ringelemente (24,

    124, 224) mit ihren Stator-Rührorganen (4) aus gegossenen, besonders hochverschleissfesten Werkstoffen bestehen.
12. 12. Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 10 und 11, gekennzeichnet durch Rührorgane (2, 4), deren hochbeanspruchte Teile im Betrieb nur unter geringer Biegebeanspruchung stehen und aus besonders sprödharten Werkstoffen bestehen.
13. 13. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der Rührorgane (2, 4) auf Stützzähnen (36) befestigte Arbeitselemente (37) aufweisen, deren Werkstoff härter als derjenige der Stützzähne (36) ist.
14. 14. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitselemente (37) unter einem spitzen Winkel, der auch null sein kann, gegen die radiale Richtung geneigt sind.
15. 15. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitselemente (37) Rundstäbe sind.
16. 16. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Verbindungsart zwischen den Arbeitselementen (37) und ihren Stützzähnen (36), die aus einer Gruppe gewählt ist, die die gelötete, die geklebte und die mechanische Verbindung umfasst.
17. 17. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitselement (37) in einer Hohlkehle (38) ihres Stützzahnes (36) aufliegend befestigt ist.
18. 18. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Arbeitselemente (37), die zur Vermeidung ihrer Unterspülung an ihrem fussseitigen Ende in eine Ansen-kung (39) ihres Ringelementes eingelassen sind.
19. 19. Rührwerkskugelmühle nach den Ansprüchen 2, 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Kühlvorrichtungen mindestens einen von flüssigem Kühlmittel durchströmten schraubenlinienförmig verlaufenden Kühlkanal (28, 34; 128, 134) aufweist, der durch die Kühlrippen, die Wände der Ringelemente und ein Führungsrohr (5, 23; 105,123) begrenzt ist.
20. 20. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch mit ihren Ringelementen aus einem Stück gegossene Kühlrippen.
21. 21. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch mit ihren Ringelementen verlötete oder ver-schweisste Kühlrippen.
22. 22. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch mit einem Führungsrohr bzw. Mantelrohr aus einem Stück gegossene Kühlrippen.
23. 23. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch mit einem Führungsrohr bzw. Mantelrohr verlötete oder vèrschweisste Kühlrippen.