CH622441A5

CH622441A5 -

Info

Publication number: CH622441A5
Application number: CH666277A
Authority: CH
Inventors: Kaspar Engels; Karl-Heinz Wilhelm
Original assignee: Draiswerke Gmbh
Priority date: 1976-06-30
Filing date: 1977-05-31
Publication date: 1981-04-15
Also published as: FR2356456B1; NL185134C; BE855663A; DE2629251C2; GB1532913A; NL7706438A; AT349288B; US4129261A; BR7704262A; DE2629251A1; ATA467677A; FR2356456A1; NL185134B

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle mit einem zylindrischen Mahlbehälter, dessen Mahlraum teilweise mit Mahlhilfskörpern gefüllt ist, und mit einem konzentrisch in diesem angeordneten, aus einer hohlen Rührwelle und an dieser etwa radial abstehend angebrachten Rührstäben bestehenden, drehend antreibbaren Rührwerk, wobei der Mahlbehälter einen Mahlguteinlass und einen Mahlgutauslass aufweist.

Eine derartige Rührwerksmühle ist aus der CH-PS 132 086 bekannt, bei der die Rührstäbe dazu dienen, dem im Mahlbehälter befindlichen Mahlhilfskörper entsprechende Bewegungsimpulse zu erteilen. Die ständige Beschleunigung und Abbremsung der Mahlhilfskörper führt dazu, dass die Mahlgutpartikelchen, die in Form einer Suspension oder einer Dispersion vorliegen, zwischen den Mahlhilfskörpern gemahlen werden. Die bei der bekannten Rührwerksmühle hohl ausgebildete Rührwerkswelle dient zur Zufuhr des flüssigen Mahlgutes. Der Zerkleinerungs- und Dispergiereffekt ist bei dieser bekannten Rührwerksmühle nicht optimal, d. h. insbesondere bei kontinuierlichem Betrieb, der regelmässig auch bei der erfindungsgemässen Rührwerksmühle vorgesehen sein wird, müssen die nicht ausreichend zerkleinerten Mahlgutpartikel durch Sedimentation abgeschieden und dem Mahlraum erneut zugeführt werden.

Aus der DE-PS 1 214 516 ist es bereits bekanntgeworden, im Mahlbehälter einen sich über die gesamte Behälterlänge erstreckenden, geschlossenen Zylinder anzuordnen und Rührstäbe in dem von der Aussenwand des Zylinders und der Innenwand des Mahlbehälters gebildeten Ringraum vorzusehen. Der hohl ausgebildete Zylinder ist hierbei kühlbar. Zweck dieser Ausbildung ist es, durch eine möglichst gleichmässige, über das ganze System erfolgende Bewegung von Mahlgut und Mahlkörpern ein gleichmässiges Mahlprodukt zu erzielen. In dem schmalen Ringraum sollen sich die Mahlkörper ohne wesentliche Geschwindigkeitsunterschiede bewegen. Insbesondere das Anfahren dieser Rührwerksmühle hat sich als schwierig erwiesen.

Aus der DE-AS 1 211 905 ist eine Rührwerksmühle bekannt, an deren Rührwerkswelle als Vollscheiben ausgebildete Rührelemente angeordnet sind, bei denen die Aussenrandge-staltung der Rührscheiben eine vom Kreisquerschnitt abweichende Unrundform aufweist. Eine derartige Rührwerksmühle ist gut geeignet zum Herstellen von Feststoffdispersionen in Flüssigkeiten mit annähernd Newtonschem Verhalten für Flüssigkeiten, mit stark hiervon abweichendem Verhalten ist diese Rührwerksmühle weniger geeignet. Ausserdem bildet sich bei dieser Rührwerksmühle eine relativ schlechte Zellularströmung in den Bereichen zwischen benachbarten Rührscheiben aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmühle der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass eine gute Spitzenlastverteilung und insbesondere eine höhere Mahlleistung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass an der kühlbaren Rührwerkswelle etwa radial abstehende Scheiben angebracht sind, an denen die Rührstäbe befestigt sind. Durch diese Kombination von an der relativ schlanken Rührwerkswelle angebrachten Scheiben mit Rührstäben wird ein dreidimensionaler Mahlvorgang erreicht. Die Mahlhilfskörper haben nicht nur eine axiale und eine tangentiale Bewegungsmöglichkeit, sondern sie haben zusätzlich eine radiale Bewegungsmöglichkeit, d.h. sie können aus dem radial aussen liegenden Bereich des Mahlraums, wo sie in hohem Masse durch die Rührstäbe mit positiven Beschleunigungsimpulsen beaufschlagt werden, in die Räume zwischen axial benachbarten Scheiben ausweichen. Hierdurch wird eine bessere Verteilung der Spitzenlast erreicht, was sich auch vorteilhaft auf das Anfahren der Rührwerksmühle auswirkt. Ein Blockieren der Rührwerksmühle beim Anfahren ist somit ausgeschlossen. Es bildet sich in der erfindungsgemässen Rührwerksmühle eine Zopfströmung aus wie bei einer reinen Scheibenmühle. Es tritt keine konstante Geschwindigkeitsverteilung über den Radius des Mahlraumes auf, so dass auch kein konstanter Geschwindigkeitsgradient, also kein konstantes Schergefälle, auftritt. Dies führt zu einer höheren hydrodynamischen Scherbeanspruchung des Mahlgutes, die wiederum eine höhere Mahlleistung im Hinblick auf die Mahlfeinheit und/oder den Mahlgutdurchsatz pro Zeiteinheit zur Folge hat. Die erfindungsge-mässe Rührwerksmühle ist also besonders für Flüssigkeiten geeignet, die stark vom Newtonschen Verhalten abweichen.

Eine weitere Erhöhung der Geschwindigkeitsgradienten und damit eine Erhöhung der hydrodynamischen Scherbeanspruchung wird erreicht, wenn in an sich bekannter Weise an der Behälterwand etwa radial in den Mahlraum vorstehende Gegenstäbe angebracht sind, die jeweils negative Beschleunigungsimpulse auf die Mahlhilfskörper ausüben. Ausserdem wird eine Optimierung der Kühlung möglich, und zwar insbesondere, wenn gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Scheiben als kühlbare Hohlscheiben ausgebildet sind. Wenn hierbei die Gegenstäbe sich radial mit den Scheiben überlappen, also in den Raum zwischen zwei benachbarten Scheiben hineinragen, dann wird das Schergefälle besonders gross, da die Kühlung zwischen den Scheiben und an der Welle besonders intensiv ist, was zu einer Erhöhung der Viskosität des Mahlgutes führt.

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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Rührwerksmühle und

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Mahlbehälter der Rührwerksmühle nach Fig. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Rührwerksmühle weist in üblicher Weise einen Ständer 1 auf, an dessen Oberseite ein vorkragender Tragarm 2 angebracht ist, an dem wiederum ein zylindrischer Mahlbehälter 3 befestigt ist. In dem Ständer 1 ist ein elektrischer Antriebsmotor 4 untergebracht, der mit einer Keilriemenscheibe 5 versehen ist, von der über Keilriemen 6 eine mit einem Rührwerk 7 drehfest verbundene Keilriemenscheibe 8 drehend antreibbar ist.

Der Mahlbehälter 3 besteht aus einem zylindrischen, einen Mahlraum 9 umgebenden, gleichzeitig die Mahlbehälterwand bildenden Innenzylinder 10, der von einem ebenfalls im wesentlichen zylindrischen Kühlmantel 11 umgeben ist. Der untere Abschluss des Mahlraumes 9 und des Kühlmantels 11 ist durch eine Bodenplatte 12 gegeben, die am Innenzylinder 10 und am Kühlmantel 11 beispielsweise durch Anschweissen befestigt ist. An der Bodenplatte 12 ist ein Mahlgutzuführstutzen 13 angebracht, durch den Mahlgut von unten in den Mahlraum 9 hineingepumpt werden kann.

Das konzentrisch im Mahlbehälter 3 angeordnete Rührwerk 7 besteht aus einem eine Rührwerkswelle 14 bildenden Rohr, auf dem konzentrisch und drehfest radial abstehende, als Hohlscheiben ausgebildete Scheiben 15 angebracht sind. Diese Scheiben bestehen aus einer oberen, ringförmigen, dünnen Platte 16, an der ein nach unten vorstehender, ringzy-linderförmiger Aussenring 17 und eine ebenfalls nach unten vorspringende, die Rührwerkswelle 14 dicht umgebende Nabe 18 angebracht sind. Die obere Platte 16 mit Aussenring 17 und Nabe 18 kann einstückig ausgebildet sein. Die Platte ist mittels einer Passfederverbindung 19 drehfest mit der Rührwerkswelle 14 verbunden. Der durch den Aussenring 17, die Nabe 18 und die obere Platte 16 umgrenzte Hohlraum 20 wird nach unten durch eine untere Platte 21 abgeschlossen, an der ein rohrförmiges Distanzstück 22 angebracht ist, das die Rührwerkswelle 14 mit Abstand umgibt und mit seinem freien Ende auf der Oberseite der nächstunteren oberen Platte 16 aufliegt. Durch diese Ausbildung können die Hohlscheiben 15 durch einfaches Aufstecken auf die Rührwerkswelle 14 montiert werden. Zwischen den freiliegenden Stirnseiten der Distanzstücke 22 und einer zugeordneten oberen Platte 16 und zwischen dem freien Rand der Aussenringe 17 und der zugeordneten Seite einer unteren Platte 21 sind jeweils Dichtungsringe 23, 24 angebracht. Der von jedem Distanzstück 22 und dem zugeordneten Abschnitt der Rührwerkswelle 14 umschlossene Ringraum 25 ist jeweils über eine oder mehrere Bohrungen 26 in der oberen Platte 16 mit dem Hohlraum 20 der nächstunteren Scheibe 15 verbunden, wobei diese Bohrung 26 im Bereich der Nabe 18 angeordnet ist. Weiterhin ist an jeder Nabe 18 eine radial nach aussen abstehende, sich bis in die Nähe des Aussenrings 17 ersteckende Leitscheibe 27 abgebracht. An der untersten Scheibe 15' des Rührwerks 7 ist kein Distanzstück angebracht. Hier ist die Bohrung 28 der Rührwerkswelle 14 direkt mit dem Hohlraum der Scheibe über eine Querbohrung 28' verbunden.

Aufgrund dieser Ausbildung kann durch die Bohrung 28 nach unten strömendes Kühlwasser durch die Querbohrung 28' in den Hohlraum 20 der untersten Scheibe 15' und von dort nach oben strömen, wobei es durch eine Bohrung 26 in einem Ringraum 25 und von dort durch ein oder mehrere Bohrungen 26' in einer unteren Platte 21 in einen Hohlraum 20 und dort um die Leitscheibe 27 zur nächsthöheren Bohrung 26 fliesst. Durch diese Ausbildung ist eine ausserordentlich intensive Kühlung der Scheiben 15 und der die Rührwerkswelle 14 umgebenden Distanzstücke 22 gewährleistet. Am Aussenring 17 jeder Scheibe 15 sind radial abstehend mehrere Rührstäbe 29, beispielsweise durch Einschrauben, Anschweissen od. dgl. befestigt, die eine zum Hohlraum 20 hin offene Bohrung 30 aufweisen können, wodurch die Kühlung dieser Rührstäbe 29 noch verbessert wird.

An dem Innenzylinder 10 sind radial in den Mahlraum 9 hineinragende Gegenstäbe 31 angebracht, die axial so angeordnet sind, dass sie immer zwischen zwei axial benachbarten Rührstäben 29 liegen. Bei der in Fig. 2 links dargestellten üblichen Ausführungen sind die Gegenstäbe 31 nur so lang, dass sie sich radial nicht mit den Scheiben 15 überlappen. Auch die Gegenstäbe 31 können mit einer Bohrung 32 versehen sein, die zum Kühlmantel 11 hin offen ist. Am Kühlmantel 11 sind ein unterer Kühlwassereinlassstutzen 33 und ein oberer Kühlwasseraustrittsstutzen 34 vorgesehen.

Wenn - wie in Fig. 2 auf der rechten Seite angedeutet - die Gegenstäbe 31' so lang ausgebildet sind, dass sie radial mit den benachbarten Scheiben 15 überlappen, dann ist es zweckmässig, den Kühlmantel 11 jeweils an der Befestigungsstelle eines solchen Gegenstabes 31' mit einer bis an den Innenzylinder 10 heranreichenden Einsickung 35 zu versehen, so dass der Kopf 36 des Gegenstabes 31' nach aussen freiliegt, so dass ein Gegenstab 31' in einfacher Weise vom Mahlbehälter 3 gelöst werden kann, wenn beispielsweise das Rührwerk 7 aus diesem herausgenommen werden soll. Anhand der unteren Scheiben 15' in Fig. 2 ist gezeigt, dass die Scheiben 15' sehr flach ausgebildet werden können. Der Aussendurchmesser der Scheiben 15 bzw. 15' beträgt etwa das 0,5- bis 0,6fache des Mahlraumdurchmessers. Die Länge der Rührstäbe 29 beträgt dementsprechend das 0,12- bis 0,18fache des Mahlraumdurchmessers. Die freie Länge der Gegenstäbe 31 beträgt das 0,15- bis 0,24fache des Mahlraumdurchmessers, während die freie Länge der Gegenstäbe 31' das 0,25- bis 0,35fache des Mahlraumdurchmessers beträgt.

Der Mahlbehälter 3 ist an seiner Oberseite mit einem angeflanschten Deckel 37 verschlossen, an dem ein Mahlgutaus-trittsrohr 38 angebracht ist. Dem Mahlgutaustrittsrohr 38 ist eine Trenneinrichtung 39 vorgeschaltet, die aus einem an der Innenseite des Deckels 37 angebrachten Ring 40 und einer mittels einer Passfederverbindung 41 an der Rührwerkswelle 14 angebrachten Ringscheibe 42 besteht, wobei im Uberlap-pungsbereich zwischen Ring 40 und Ringscheibe 42 ein sich zumindest teilweise radial erstreckender Ringspalt 43 gebildet wird, durch den zum einen im Mahlraum 9 befindliche, in der Zeichnung lediglich angedeutete Mahlhilfskörper 44, die den Mahlraum 9 zu 50 bis 70% füllen, zurückgehalten werden. Gleichzeitig wird das austretende flüssige Mahlgut noch einer Reib- und Scherbehandlung unterworfen, was noch zu einer weiteren Verbesserung des Mahleffektes führt. Eine solche Trenneinrichtung, die den zusätzlichen erwähnten Effekt bewirkt, ist im einzelnen in der DE-PS 1 482 391 beschrieben.

Die Rührwerkswelle 14 ist nach oben in üblicher Weise durch eine Rohrwelle 45 verlängert, die in Lagern 46 gelagert ist, die wiederum in einem am Tragarm 2 angebrachten Lagerbock 47 abgestützt sind. Die Rührwerkswelle 14 ist also fliegend gelagert. Die Rohrwelle 45 ist gegenüber dem Deckel 37 mittels einer Stopfbuchsdichtung 48 abgedichtet. An ihrem oberen Ende ist die Keilriemenscheibe 8 angebracht. Durch die Rohrwelle 45 läuft konzentrisch ein Kühlwasserzuführrohr 49, das an das die Rührwerkswelle 14 bildende Rohr angeschlossen ist. Der Kühlwasserrücklauf erfolgt durch den Ringkanal 50 zwischen dem Kühlwasserzuführrohr 49 und der Rohrwelle 45. Am oberen Ende der Rohrwelle 45, also oberhalb der Keilriemenscheibe 8, ist eine handelsübliche Rohrkupplung 51 zur Zufuhr bzw. Ableitung des Kühlwassers angebracht.

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Der gesamte Mahlbehälter 3 ist hängend an dem Tragarm

2 befestigt.

In der Bodenplatte 12 des Mahlbehälters 3 ist ein ver-schliessbarer Ablassstutzen 52 für die Mahlhilfskörper 44 vorgesehen. Im Bereich des oberen Endes des Mahlbehälters

3 ist ein Nachfüllstutzen 53 für diese Mahlhilfskörper 44 angebracht.

Alternativ zu den sich radial mit zwei benachbarten Scheiben 15 überdeckenden Gegenstäben 31' können auch Gegenstäbe 31" vorgesehen sein, die durch den Kühlmantel 11 und den Innenzylinder 10 hindurch in den Mahlraum 9 so weit eingeschoben sind, dass ihre freien Enden sich mit den Scheiben 15 bzw. 15' überlappen. Sie sind bei dieser Art der lösba-5 ren Anbringung mittels Dichtung 31'" gegenüber dem Innenzylinder 10 abgedichtet.

Die eingangs erwähnte, sich zwischen den Scheiben 15 bzw. 15' einstellende Zopfströmung ist durch Strömungsrichtungspfeile 54, 55 in Fig. 2 angedeutet.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Rührwerksmühle mit einem zylindrischen Mahlbehälter, dessen Mahlraum teilweise mit Mahlhilfskörpern gefüllt ist, und mit einem konzentrisch in diesem angeordneten, aus einer hohlen Rührwelle und an dieser etwa radial abstehend angebrachten Rührstäben bestehenden, drehend antreibbaren Rührwerk, wobei der Mahlbehälter einen Mahlguteinlass und einen Mahlgutauslass aufweisst, dadurch gekennzeichnet, dass an der kühlbaren Rührwerkswelle (14) etwa radial abstehende Scheiben (15, 15') angebracht sind, an denen die Rührstäbe (29) befestigt sind.

2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Behälterwand etwa radial in den Mahlraum (9) vorstehende Gegenstäbe (31,31', 31") angebracht sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Rührwerksmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (15,15') als kühlbare Hohlscheiben ausgebildet sind.

4. Rührwerksmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum (20) der kühlbaren Scheiben (15, 15') Leitscheiben (27) angeordnet sind.

5. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstäbe (31', 31") sich radial mit den Scheiben (15, 15') überlappen.

6. Rührwerksmühle nach Anspruch 5 mit einem mit einem Kühlmantel versehenen Mahlbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel (11) im Bereich der Befestigung der Gegenstäbe (31') bis an die Mahlbehälterwand eingesickt ist.

7. Rührwerksmühle nach Anspruch 2, mit einem mit einem Kühlmantel versehenen Mahlbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstäbe (31) hohl ausgebildet und zum Kühlmantel (11) hin offen sind.

8. Rührwerksmühle nach Anspruch 5 mit einem mit einem Kühlmantel versehenen Mahlbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstäbe (31") den Kühlmantel (11) von aussen durchdringen.