DE10011579A1 - Rührwerksmühle - Google Patents

Abstract

Eine Rührwerksmühle mit einem Mahlbehälter (3) weist einen zwischen dessen Innenwand (10) und einem in diesen befindlichen hochtourig drehantreibbaren Rotor (25) begrenzten Mahlraum (9) auf. Am Rotor (25) sind radial nach außen vorstehende Rührwerkzeuge (47) angebracht, denen an der Innenwand (10) angebrachte Gegenwerkzeuge (48) zugeordnet sind. An einem Ende des Mahlraumes (9) ist eine Mahlgut-Zuführung (34) und am anderen Ende des Mahlraumes (9) eine Mahlgut-Abführung (37) mit einer Mahlhilfskörper-Trenneinrichtung (38) zum Zurückhalten der im Mahlraum (9) befindlichen Mahlhilfskörper (42) vorgesehen. Der Abstand der einander benachbarten Rührwerkzeuge (47) und Gegenwerkzeuge (48) verringert sich von der Mahlgut-Zuführung (34) zur Mahlhilfskörper-Trenneinrichtung (38).

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Bei derartigen allgemein bekannten Rührwerksmühlen tritt grundsätzlich das Problem auf, daß die Mahlhilfskörper in Strömungsrichtung des Mahl­ gutes mitgenommen werden und sich vor der Trenneinrichtung aufkonzen­ trieren, was zu einer Beeinträchtigung des Mahl- und Dispergier- Vorganges und - in Extremfällen - zur Blockierung der Rührwerksmühle führen kann.

Aus der EP 0 243 682 B1 (entsprechend US 4,848,676) ist es bei einer der­ artigen Rührwerksmühle bekannt geworden, zur Vermeidung des erwähn­ ten Effektes eine Einrichtung zur Erfassung der Verteilung der Mahlhilfs­ körper im Mahlraum vorzusehen, die eine den Mahlgutdruck unmittelbar vor dem Mahlraum erfassende Meßstelle zur Erfassung des Druckabfalls im Mahlraum gegen Atmosphärendruck aufweist, wobei das Überschreiten eines vorgegebenen Druckabfalls ein Maß für eine Konzentration von Mahlhilfskörpern am Mahlgut-Einlaß bzw. vor der Trenneinrichtung ist. Weiterhin ist eine Einrichtung zur gleichmäßigen Verteilung der Mahl­ hilfskörper im Mahlraum vorgesehen, die dahingehend wirkt, daß bei Kon­ zentration der Mahlhilfskörper vor der Trenneinrichtung der Mahlgut- Massenstrom abgesenkt wird. Diese Ausgestaltung hat sich sehr bewährt, erfordert aber einigen Meß- und Regelungs-Aufwand.

Aus der DE 32 45 825 A1 ist es bekannt, in einer Rührwerksmühle eine Einrichtung vorzusehen, die selektiv zumindest im wesentlichen nur auf die Mahlhilfskörper eine Kraft in Gegenrichtung zum Mahlgutstrom ausübt. Hiermit soll verhindert werden, daß die Mahlhilfskörper vor die Trennein­ richtung wandern. Um vor die Trenneinrichtung gelangende Mahlhilfskör­ per zu erfassen, ist dort ein Drucksensor vorgesehen, mittels dessen der Druck der Mahlhilfskörper in diesem Bereich erfaßt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmühle der gat­ tungsgemäßen Art so auszugestalten, daß mit einfachen Mitteln eine Auf­ konzentration von Mahlhilfskörpern vor der Trenneinrichtung zumindest weitgehend unterbunden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeich­ nungsteil des Anspruches 1 gelöst. Aufgrund der Reduktion des Abstandes von Rührwerkzeugen und benachbarten Gegenwerkzeugen zur Trennein­ richtung hin wird mit abnehmendem Abstand eine höhere örtliche Scherintensität und damit eine höhere Leistungsdichte erreicht. Da die Mahlhilfskörper das Bestreben haben, sich dem Zustand höherer Lei­ stungsdichte zu entziehen, wandern sie in den Bereich geringerer Lei­ stungsdichte, das heißt in den Bereich größerer Abstände der Rührwerk­ zeuge von den benachbarten Gegenwerkzeugen. Dieser Effekt ist besonders bedeutsam, wenn sehr zähes, also sehr viskoses Mahlgut gemahlen wird. Durch das Mahlen, das heißt das Zerkleinern der Mahlgutpartikel, nimmt deren Oberfläche - bezogen auf ihre Masse - zu. Dadurch erhöht sich die Zähigkeit des Mahlgutes in Strömungsrichtung. Aufgrund der zunehmenden Zähigkeit ergeben sich in Strömungsrichtung zunehmend höhere Schleppkräfte, aufgrund derer an sich eine Aufkonzentration von Mahl­ hilfskörpern vor der Trenneinrichtung auftreten würde. Diesem Effekt wird durch die geschilderten Maßnahmen entgegengewirkt. Mit zunehmendem Mahlfortschritt beim Durchfluß des Mahlgutes durch den Mahlraum wird auch der Zerkleinerungseffekt intensiviert.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Rührwerksmühle und einer Seitenansicht und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Mahlbehälter der Rührwerksmühle.

Die in Fig. 1 dargestellte Rührwerksmühle weist in üblicher Weise einen Ständer 1 auf, der auf dem Boden 2 abgestützt ist und an dem ein zylindri­ scher, vertikal angeordneter Mahlbehälter 3 anbringbar ist. In dem Ständer 1 ist ein elektrischer Antriebsmotor 4 untergebracht, der mit einer Keilrie­ menscheibe 5 versehen ist, von der über Keilriemen 6 eine mit einer An­ triebs-Welle 7 drehfest verbundene Keilriemenscheibe 8 hochtourig dre­ hend antreibbar ist.

Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, besteht der Mahlbehälter 3 aus einer zylindrischen, einen Mahlraum 9 umgebenden Innenwand 10, die von einem im wesentlichen zylindrischen Außenmantel 11 umgeben ist. Der Innenzylinder 10 und der Außenmantel 11 begrenzen zwischen sich einen Kühlraum 12, der an einen Kühlwasser-Zufluß 13 und einen Kühlwasser- Abfluß 14 angeschlossen ist. Der untere Abschluß des Mahlraumes 9 ist durch eine kreisförmige Bodenplatte 15 gebildet, die am Mahlbehälter 3 mittels nur angedeuteter Schrauben 16 befestigt ist.

Der Mahlbehälter 3 weist einen oberen Ringflansch 17 auf, mittels dessen er an der Unterseite eines Traggehäuses 18 über ebenfalls nur angedeutete Schrauben 19 befestigt ist, das am Ständer 1 der Rührwerksmühle ange­ bracht ist. Der Mahlraum 9 ist mittels eines Deckels 20 verschlossen, der mittels ebenfalls nur angedeuteter Schrauben 21 befestigt ist.

Das Traggehäuse 18 weist ein mittleres Lager- und Dichtungsgehäuse 22 auf, das koaxial zur vertikal verlaufenden Mittel-Längs-Achse 23 des Mahlbehälters 3 angeordnet ist. Dieses Lager- und Dichtungsgehäuse 22 wird von der ebenfalls koaxial zur Achse 23 verlaufenden Antriebs-Welle 7 durchsetzt, an der ein Rührwerk 24 angebracht ist.

Das Rührwerk 24 weist einen zylindrischen Rotor 25 auf, der eine zylindri­ sche Außenwand 26 und eine koaxial hierzu angeordnete Innenwand 27 aufweist, die einen ringzylindrischen Kühlmantel 28 zwischen sich begren­ zen. Der Rotor 25 ist an seiner der Antriebs-Welle 7 abgewandten unteren Seite mit einem Rotorboden 29 verschlossen, der auch den Kühlmantel 28 nach unten abschließt. An seiner der Welle 7 benachbarten oberen Seite ist der Rotor 25 mit einem Rotordeckel 30 verschlossen, an dem auch die Welle 7 befestigt ist.

Dem Kühlmantel 28 wird Kühlwasser durch ein in der Welle 7 angeordne­ tes Kühlwasser-Zuführrohr 31 zugeführt. Die Kühlwasserabfuhr erfolgt durch einen ringförmigen Kühlwasser-Abführkanal 32, der zwischen der Welle 7 und dem Zuführrohr 31 ausgebildet ist. Zur Kühlwasser-Zufuhr und -Abfuhr ist an dem oberen Ende der Antriebs-Welle 7 eine Drehkupp­ lung 33 angebracht.

Der Rotorboden 29 ist im Bereich der Achse 23 in den Rotor 25 einge­ wölbt. In diesem Bereich mündet - koaxial zur Achse 23 - eine Mahlgut- Zuführung 34 in den unteren, im wesentlich ringscheibenförmigen Mahl­ gut-Zuführ-Bereich 35 des Mahlraums 9 ein. Der Mahlraum 9 weist wei­ terhin zwischen der Innenwand 10 und der Außenwand 26 einen zylinder­ ringförmigen Mahl-Bereich 36, in dem im wesentlichen der Mahlvorgang stattfindet. Aus diesem Mahl-Bereich 36 mündet durch den Deckel 20 des Mahlbehälters 3 eine Mahlgut-Abführung 37 aus. Zwischen dem Mahl- Bereich 36 und der Mahlgut-Abführung 37 ist eine Mahlhilfskörper- Trenneinrichtung 38 angeordnet, bei der es sich um eine sogenannte Ring­ spalt-Trenneinrichtung handelt. Diese weist eine am Deckel 20 angebrachte feststehende Ringscheibe 39 und eine am Rotordeckel 30 angebrachte, sich mit dem Rotor 25 drehende Ringscheibe 40 auf, wobei diese beiden Ringscheiben 39, 40 zwischen sich einen den Mahl-Bereich 36 mit der Mahlgut-Abführung 37 verbindenden Trennspalt 41 begrenzen, der in be­ kannter Weise eine Weite hat, die höchstens dem halben Durchmesser a der im Mahlraum 9 vorhandenen Mahlhilfskörper 42 entspricht. Im Deckel 20 ist eine mittels eines Verschlußstopfens 43 verschließbare Mahlhilfskörper- Einfüllöffnung 44 ausgebildet. In der Bodenplatte 15 ist eine ebenfalls durch einen Verschlußstopfen 45 verschließbare Mahlhilfskörper- Entleerungsöffnung 46 ausgebildet. Für das Verhältnis des Durchmessers D der Innenwand 10 zum Durchmesser d des Rotors gilt d ≧ 0,5D.

Die Außenwand 26 des Rotors 25 ist mit radial von diesem zur Innenwand 10 hin abstehenden kreiszylindrischen stift- oder stabförmigen Rührwerk­ zeugen 47 versehen. Es sind jeweils auf dem Umfang des Rotors 25 mehre­ re Rührwerkzeuge 47 in einer Radialebene zur Achse 23, also in einer Ho­ rizontalebene, angeordnet, wobei in Richtung der Achse 23 jeweils Rühr­ werkzeuge 47 in mehreren derartigen Radialebenen angeordnet sind. An der Innenwand 10 des Mahlbehälters 3 sind in gleicher Weise zum Rotor 25 hinragende, gleichartig zu den Rührwerkzeugen 47 ausgebildete Ge­ genwerkzeuge 48 angebracht, die ebenfalls in Radialebenen, also Horizon­ talebenen, angeordnet sind, wobei jeweils die Gegenwerkzeuge 48 einer Radialebene mittig zwischen den benachbarten Rührwerkzeugen 47 in den benachbarten Radialebenen angeordnet sind. Die stabförmigen Rührwerk­ zeuge 47 und Gegenwerkzeuge 48 überlappen sich in radialer Richtung erheblich. Grundsätzlich können die Rührwerkzeuge und die Gegenwerk­ zeuge jede beliebige in der Praxis vorkommende Form aufweisen.

Wie Fig. 2 entnehmbar ist, nimmt der axiale Abstand der Rührwerkzeuge 47 einerseits und damit auch der Gegenwerkzeuge 48 andererseits im Mahl-Bereich 36 in Strömungsrichtung 49, also vom Mahlgut-Zuführ- Bereich 35 zur Mahlhilfskörper-Trenneinrichtung 38 hin, ab. Der kleinste Abstand b in Strömungsrichtung 49 bzw. in Richtung der Achse 23 der in einer horizontalen Radialebene angeordneten letzten Rührwerkzeuge 47 vor der Trenneinrichtung 38 zu den letzten benachbarten Gegenwerkzeugen 48 ist nicht kleiner als der dreifache Durchmesser a der verwendeten Mahl­ hilfskörper 42. Es gilt also b ≧ 3a. Der größte Abstand c der untersten, dem Mahlgut-Zuführ-Bereich 35 benachbarten Rührwerkzeuge 47 von den ebenfalls untersten, also benachbarten Gegenwerkzeugen 48 sollte minde­ stes um das 1,5fache größer sein als b. Es gilt insoweit also c ≧ 1,5b. Für ein praxisorientiertes Verhältnis sollte gelten c ≦ 3b. Die Abstandsverhält­ nisse sind in Fig. 2 zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. Für den Durchmesser a der Mahlhilfskörper 42 gilt 0,1 mm ≦ a ≦ 6 mm. Insbeson­ dere bei Vorhandensein einer Ringspalt-Trenneinrichtung 38 gilt bevorzugt 0,5 mm ≦ a. Insbesondere in diesem Durchmesserbereich der Mahlhilfs­ körper 42 haben die Mahlhilfskörper 42 einer Füllung eines Mahlraumes 9 im wesentlichen gleichen Durchmesser.

Die Abstandsabnahme von c nach b kann - wie in Fig. 2 dargestellt - konti­ nuierlich sein. Der ringzylindrische Mahl-Bereich 36 kann aber auch da­ durch in etwa drei hintereinander angeordnete Zonen aufgeteilt werden, daß in dem untersten, dem Mahlgut-Zuführ-Bereich 35 benachbarten Abschnitt die Rührwerkzeuge 47 und die Gegenwerkzeuge 48 jeweils gleichen Ab­ stand c voneinander haben. Im dritten, der Trenneinrichtung 38 benach­ barten Abschnitt haben sie ebenfalls gleichen Abstand b, der dem gering­ sten bzw. kleinsten Abstand entspricht. In einem mittleren Abschnitt haben sie einen zwischen dem größten Abstand c und dem kleinsten Abstand b liegenden mittleren Abstand. Die geschilderten Abstände b und c sind je­ weils - wie in Fig. 2 erkennbar - als lichter Abstand eines Rührwerkzeuges 47 von einem axial benachbarten Gegenwerkzeug 48 dargestellt.

Das Rührwerk 24 wird vom Antriebsmotor 4 hochtourig angetrieben, so daß in bekannter Weise die Mahlhilfskörper 42 von den Rührwerkzeugen 47 intensiv mit Beschleunigungsimpulsen beaufschlagt werden. Die Mahl­ hilfskörper werden von den Gegenwerkzeugen 48 wieder abgebremst, so daß intensive Relativbewegungen der Mahlhilfskörper 42 gegeneinander und gegenüber den einzelnen Mahlgutpartikeln erfolgen. Dies führt zu in­ tensiven Mahl- und Dispergier-Effekten. Durch die Reduktion des Abstan­ des von Rührwerkzeugen 47 und Gegenwerkzeugen 48 zur Trenneinrich­ tung 38, also zur Mahlgut-Abführung 37 hin, wird mit abnehmendem Ab­ stand von c nach b eine höhere örtliche Scherintensität und damit eine hö­ here Leistungsdichte erreicht. Die Mahlhilfskörper 42 haben das Bestreben, sich dem Zustand höherer Leistungsdichte zu entziehen, sie wandern also in den Bereich geringerer Leistungsdichte, das heißt in den Bereich größe­ rer Abstände c der Rührwerkzeuge 47 von den benachbarten Gegenwerk­ zeugen 48. Dieser Effekt ist besonders bedeutsam, wenn sehr zähes, also sehr viskoses Mahlgut gemahlen wird. Durch das Mahlen, das heißt das Zerkleinern der Mahlgutpartikel, nimmt deren Oberfläche bezogen auf ihre Masse zu. Dadurch erhöht sich die Zähigkeit des Mahlgutes in Strömungs­ richtung 49 vom Mahlgut-Zuführ-Bereich 35 zur Mahlgut-Abführung 37. Aufgrund der zunehmenden Zähigkeit ergeben sich in Strömungsrichtung 49 zunehmend höhere Schleppkräfte, aufgrund derer an sich eine Aufkon­ zentration von Mahlhilfskörpern 42 vor der Trenneinrichtung 38 auftreten würde. Aufgrund der geschilderten Effekte durch die Veränderung der Ab­ stände der Rührwerkzeuge 47 von den Gegenwerkzeugen 48 wird diesem Effekt entgegengewirkt; er wird kompensiert.

Claims (14)

1. Rührwerksmühle

• - mit einem Mahlbehälter (3), der
• - eine zylindrische Wand (Innenwand 10),
• - einen Boden (Bodenplatte 15) und
• - einen Deckel (20)

aufweist,

• - mit einem im Mahlbehälter (3) ausgebildeten Mahlraum (9),
• - mit einem Rührwerk (24), das
• - eine im wesentlichen außerhalb des Mahlraumes (9) angeordne­ te, drehantreibbare Antriebswelle (7) und
• - einen mit der Antriebs-Welle (7) drehfest verbundenen, im Mahlraum (9) befindlichen Rotor (25)

aufweist,

• - mit am Rotor (25) angebrachten Rührwerkzeugen (47), die
• - jeweils in Radialebenen radial zur Mittel-Längs-Achse (23) an geordnet sind und
• - radial zur Mittel-Längs-Achse (23) zur Wand (Innenwand 10) des Mahlbehälters (3) in den Mahlraum (9) vorragen,
• - mit an der Wand (Innenwand 10) des Mahlbehälters (3) angebrachten Gegenwerkzeugen (48), die
• - in Radialebenen radial zur Mittel-Längs-Achse (23) angeordnet sind und
• - zum Rotor (25) hin in den Mahlraum (9) vorragen,
• - mit einer im Boden (Bodenplatte 15) in den Mahlraum (9) einmün­ denden Mahlgut-Zuführung (34),
• - mit einer im Bereich des Deckels (20) angeordneten Mahlhilfskörper- Trenneinrichtung (38), die
• - einer Mahlgut-Abführung (37) vorgeordnet ist und
• - mit einer Füllung aus Mahlhilfskörpern (42) im Mahlraum (9),

dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand voneinander benachbarter Rührwerkzeuge (47) und Gegenwerkzeuge (48) in Richtung der Mittel-Längs-Achse (23) von der Mahlgut-Zuführung (34) zur Mahlhilfskörper-Trenneinrichtung (38) abnimmt.

2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen in Richtung der Mittel-Längs-Achse (23) benachbarten Rührwerkzeugen (47) und Gegenwerkzeugen (48) vom Bereich der Mahlgut-Zuführung (34) bis zur Mahlhilfskörper- Trenneinrichtung (38) stetig abnimmt.

3. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen in Richtung der Mittel-Längs-Achse (23) benachbarten Rührwerkzeugen (47) und Gegenwerkzeugen (48) von der Mahlgut-Zuführung (34) bis zur Mahlgut-Trenneinrichtung (38) abschnittsweise abnimmt.

4. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für das Verhältnis des größten Abstandes c im Verhältnis zum kleinsten Abstand b gilt: c ≦ 3b.

5. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für das Verhältnis des größten Abstandes c im Verhältnis zum kleinsten Abstand b gilt: c ≧ 1,5b.

6. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für das Verhältnis von kleinstem Abstand b zum größten Durch­ messer a der Mahlhilfskörper (42) gilt: b ≧ 3a.

7. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für den Durchmesser a der Mahlhilfskörper (42) gilt: 0,1 mm ≦ a ≦ 6 mm.

8. Rührwerksmühle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für den Durchmesser a der Mahlhilfskörper (42) gilt: 0,5 mm ≦ a.

9. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, und insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlhilfskörper (42) einer Füllung des Mahlraumes (9) im wesentlichen gleichen Durchmesser aufweisen.

10. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rührwerkzeuge (47) und die Gegenwerkzeuge (48) als zylin­ drische Stäbe ausgebildet sind.

11. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rührwerkzeuge (47) und die Gegenwerkzeuge (48) jeweils gleiche Länge aufweisen.

12. Rührwerksmühle nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rührwerkzeuge (47) und die Gegenwerkzeuge (48) einander radial zur Mittel-Längs-Achse (23) überlappen.

13. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zahl der Rührwerkzeuge (47) und der Gegenwerkzeuge (48) in allen Radialebenen gleich ist.

14. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zahl der Rührwerkzeuge (47) und/oder der Gegenwerkzeuge (48) in den einzelnen Radialebenen von der Mahlgut-Zuführung (34) zur Mahlhilfskörper-Trenneinrichtung (38) zunimmt.