DE10020850A1 - Mühlenkühlung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mühle mit einem an einer Halterung austauschbar befestigten Mahlbahn-Verschleißelement und einer Fluidführungsanordnung zur Mahlwärmeabfuhr. Hierbei ist vorgesehen, dass die Fluidführungsanordnung als Fluidleitung und zwischen Halterung und Verschleißelement eine hierzu allgemein komplementäre Ausnehmung gebildet ist, um die Fluidleitung zwischen diesen aufzunehmen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mühle nach dem Ober­ begriff des unabhängigen Anspruchs. Damit befasst sich die Anmeldung allgemein mit einer Mühle, in welcher Mahlwärme ab­ geführt wird.

Das Zermahlen von Substanzen führt angesichts der steigenden Mahlleistungen zu immer höheren thermischen Belastungen des Mahlgutes. Bei einer Reihe von zu zerkleinernden Produkten, insbesondere Kunststoffen oder wärmeempfindlichen Substanzen wie Medikamenten kann dies zu beachtlichen Problemen führen. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, die Mahlwärme mit­ tels eines Kühlfluids von den Mahlbahn-Verschleißelementen abzuführen. Dazu wurde im Stand der Technik ein Fluidkanal auf der von den Mahlbahn-Verschleißelementen abgewandten Sei­ te in den Stator gefräst, der dann mit einer Abdeckung fluid­ dicht verschlossen wurde.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Müh­ le, insbesondere eine Scheibenmühle anzugeben, die bei erhöh­ ter Mahlleistung insbesondere wärmeempfindliche Substanzen mit besserem Mahlergebnis zerkleinert.

Die Lösung dieser Aufgabe wird unabhängig beansprucht. Bevor­ zugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprü­ chen.

Ein erster wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist somit darin zu sehen, dass bei einer Mühle mit an einer Hal­ terung austauschbar befestigtem Mahlbahn-Verschleißelement und einer Fluidführungsanordnung zur Mahlwärmeabfuhr vorgese­ hen ist, dass die Fluidführungsanordnung als Fluidleitung und zwischen Halterung und Verschleißelement eine zu dieser all­ gemein komplementäre Ausnehmung gebildet ist, um die Fluid­ leitung zwischen Halterung und Verschleißelement aufzunehmen.

Die Erfindung erzielt eine merkliche Verbesserung des Mahler­ gebnisses insbesondere bei Hochleistungs-Mühlen mit über 100 ­ KW Leistung, indem die Mahlwärme vom Ort ihrer Entstehung so abgeführt wird, dass nur geringe Temperaturunterschiede zwi­ schen dem Mahlbahn-Verschleißelement, in welchem die eigent­ liche Mahlwärme deponiert wird, und ihrer Halterung zugelas­ sen werden. Dabei wurde von der Erkenntnis ausgegangen, dass bereits die im Stand der Technik gekühlter Hochleistungs- Mühlen entstehenden Temperaturunterschiede ausreichen können, um das Mahlergebnis schon auf Grund von Spaltgrößenverände­ rungen negativ zu beeinflussen. Die Erfindung setzt diese Er­ kenntnis auf eine Weise um, auf welcher unter signifikanter Vereinfachung ein verbessertes Mahlergebnis erzielt wird.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Halterung durch oder am Stator gebildet, das heißt, das durch die Fluidführungsanordnung gekühlte Mahlbahn-Verschleißelement ist am Stator vorgesehen. Dies ermöglicht nicht nur eine be­ sonders einfache bauliche Umsetzung, sondern nutzt zugleich, dass eine Kühlung des Rotors schon durch dessen Bewegung und die induzierten Luftströmungen stärker als beim Stator ist, so dass eine Kühlung vor allem des Stators von Bedeutung ist.

Die Mühle kann eine Vielzahl von Mahlbahn-Verschleißelementen umfassen, die insbesondere lückenfrei aneinander angrenzen, um so den Mahlbereich zu bilden.

Es ist bevorzugt, die Fluidleitung aus gut wärmeleitfähigem und duktilem Material zu bilden. Ein bevorzugtes Material ist Kupfer.

Die Fluidleitung kann als Rundrohr gebildet sein, wobei die Ausnehmung in Halterung und Verschleißelement jeweils halb­ kreisförmig ist. Dies erlaubt eine besonders einfache Her­ stellung. Einleuchtenderweise sind andere Fluidleitungsquer­ schnitte, zum Beispiel viereckig, gleichfalls möglich. Es ist bevorzugt, zwischen Fluidleitung und Ausnehmungsinnenwand ein gut wärmeleitendes Material, insbesondere Wärmeleitpaste vor­ zusehen.

Die Anordnung ist besonders bevorzugt für Scheibenmühlen, insbesondere Scheibenmühlen hoher Leistung für die Vermahlung von Kunststoffen.

Die Erfindung wird im folgenden nur beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine Scheibenmühle gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die isolierte Fluidführungsan­ ordnung von der Maschinenaußenseite her.

Nach Fig. 1 umfasst eine allgemein mit 1 bezeichnete Schei­ benmühle 1 einen Rotor 2 und einen an der Maschinentüre 3 be­ festigten Stator 4.

Der Rotor 2 ist um eine Achse 5 drehbar und weist einen zur Achse konzentrischen Ring aus verschleißfesten Vormahlzonen­ verschleißelementen 6a und, radial auswärts davon, Mahlbahn- Verschleißelementen 7a auf. Die Vormahlzonenelemente 6 und die Mahlbahn-Verschleißelemente 7 sind jeweils mittels Bolzen 8 am Rotor befestigt.

Am Stator 4 sind Vormahlzonenverschleißelemente 6b und Mahl­ bahn-Verschleißelemente 7b angebracht. Die Vormahlzonenver­ schleißelemente 6b liegen den Vormahlzonenelementen 6a des Rotors 2 gegenüber und die Mahlbahn-Verschleißelemente 7b liegen den am Rotor 2 befestigten Mahlbahn-Verschleiß­ elementen 7a gegenüber. Die Vormahlzonenelemente 6b und die Mahlbahn-Verschleißelemente 7b sind mit Bolzen 8 lösbar am Stator 4 befestigt.

Der Stator 4 weist eine nahe der Achse 5 vorgesehene Mate­ rialeinspeisungsöffnung 9 auf, über welche durch eine trich­ terförmige Erweiterung 10 Material in die Scheibenmühle 1 ge­ speist werden kann.

Die Vormahlzonenelemente 6 und Mahlbahn-Verschleißelemente 7 sind segmentartig nebeneinander gesetzt und decken so einen ringförmigen Bereich praktisch vollständig ab.

Die Vormahlzonenelemente 6a, 6b und die Mahlbahn- Verschleißelemente 7a, 7b bilden gemeinsam einen radial nach außen sich verjüngenden Spalt 11. Die zum Spalt 11 hinweisen­ den Flächen der Mahlbahn-Verschleißelemente 7a, 7b sind mit einer hochverschleißfesten Mahlstrukturierung 12 versehen.

Erfindungsgemäß weist nun der Stator 4 eine um seinen Umfang bis auf dessen Endbereiche ringförmig umlaufende, im Schnitt halbkreisförmige Ausnehmung 13 auf, die gegenüberliegend ei­ ner gleichgeformten halbkreisförmigen Ausnehmung 14 im Mahl­ bahn-Verschleißelement 7b und nahe dem radial äußeren Bereich des Spaltes 11 vorgesehen ist. Die Ausnehmungen 13 und 14 um­ schließen ein Kupferrohr 15, welches eng an die Ausnehmungen angepasst ist und mit Wärmeleitpaste 16 in wärmeleitender Verbindung zum Stator 4 und dem jeweils überdeckenden Mahl­ bahn-Verschleißelement 7b steht.

Nach Fig. 2 weist die Rohrleitung an ihren unteren Enden je einen Zu- und Ablauf 17, 18 auf und ist, entsprechend der Mahlbahn, allgemein kreisförmig ausgeformt. Es wird einzu­ schätzen sein, dass die Rohrleitung 15 auf ihrer zum Maschi­ neninneren hingewandten Seite vollumfänglich mit Mahlbahn­ bahn-Verschleißelementen 7b abgedeckt ist.

Die erfindungsgemäße Maschine wird betrieben und verwendet wie folgt:
Zunächst wird eine Kühlfluidquelle an die Zulaufleitung 17 angeschlossen und für einen ordnungsgemäßen Ablauf des in der Maschine von der Mahlwärme zu erwärmenden Kühlfluids in der Ablaufleitung 19 gesorgt. Es wird dann ein geeigneter Kühl­ mittelfluß eingestellt. Bei dem Kühlmittelfluid kann es sich für herkömmliche Anwendungen wie Kunststoffvermahlung um Was­ ser mit einer Flußmenge bis etwa 15 l/min. handeln; für Spe­ zialanwendungen ist auch eine Kühlung mit Flüssigstickstoff möglich, um dann insbesondere eine Kaltversprödung zu bewir­ ken. Für eine Kaltversprödung wird die Maschine zunächst auf Versprödungstemperatur abgekühlt, bevor der Mahlbetrieb auf­ genommen wird. Andere Kühlfluide sind gleichfalls einsetzbar, wobei die chemische Beständigkeit der Gesamtanordnung gegen eventuell aggressive Kühlmittel nur durch die Fluidleitung bestimmt ist.

Es wird dann der Rotor 2 in Bewegung gesetzt und Material über den Einfülltrichter 10 in die Materialeinspeisungsöff­ nung 9 gespeist. Das Material prallt auf den schnell drehen­ den Rotor und wird von diesem radial nach außen geschleudert, wo es zunächst in die Vormahlzone und gegen die Vormahlzonen­ verschleißelemente 6a, 6b gelangt und von dort weiter in den Spalt 11 vordringt. Mit einer durch die Zentrifugalkraft un­ terstützten Bewegung nach außen wird das Material in dem sich verjüngenden Spalt 11 zwischen den Mahlbahn-Verschleißele­ menten 7a, 7b zermahlen. Ein Teil der über den Rotorantrieb eingespeisten Energie wird hierbei als Wärme in den Mahlbahn- Verschleißelementen 7a, 7b deponiert.

In den Mahlbahn-Verschleißelementen 7a des Rotors bewirkt die durch starke Luftbewegung bewirkte Kühlung des bewegten Ro­ tors von hinten eine Abfuhr der Mahlwärme.

In den Mahlbahn-Verschleißelementen 7b am Stator 4 wird die Wärme dort, wo die Mahlwärmeentwicklung am stärksten ist, nämlich nahe der jüngsten Spaltstelle und somit weit radial außen, zu einer Erwärmung des Mahlbahn-Verschleißelementes 7b und des Stators 4 sowie des in der Rohrleitung 15 geführten Kühlmittelfluids führen.

Der Kühlmittelfluidfluss durch Rohrleitung 15 bewirkt dabei zugleich eine Kühlung und eine wesentlich verbesserte Ver­ gleichmäßigung der Temperatur von Stator 4 und Mahlbahnver­ schleißelement 7b. Damit sind thermische Expansionen der An­ ordnung und die damit einhergehende Veränderung des Mahlspal­ tes deutlich verringert. Auch besteht keine Gefahr, dass niedrig schmelzende Kunststoffe in der Mahlwärme elastisch werden und das Material die Mahlbahn-Verschleißelemente ver­ kleben könnte. Es ist insgesamt ein höherer Durchsatz möglich als ohne Kühlung und der Verschleiß ist zugleich reduziert.

Claims (9)

1. Mühle mit einem an einer Halterung austauschbar befe­ stigten Mahlbahn-Verschleißelement und einer Fluidfüh­ rungsanordnung zur Mahlwärmeabfuhr, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidführungsanordnung als Fluidleitung und zwischen Halterung und Verschleißelement eine hierzu allgemein komplementäre Ausnehmung gebildet ist, um die Fluidlei­ tung zwischen diesen aufzunehmen.

2. Mühle nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung am oder durch den Stator gebildet.

3. Mühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Verschleißelementen vorgesehen ist.

4. Mühle nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißelemente zumindest im wesentlichen lücken­ frei aneinander grenzen.

5. Mühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung aus Kupfer gebildet ist.

6. Mühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung als Rundrohr gebildet ist.

7. Mühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Fluidleitung und Ausnehmungsinnenwand wärmelei­ tendendes Material, insbesondere Wärmeleitpaste vorgese­ hen ist.

8. Scheibenmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

9. Mahlbahnverschleißelement mit einer Ausnehmung auf der von der Mahlbahn abgewandten Seite.