DE102009013214B3

DE102009013214B3 - Tauchmühle mit Mahlraumabdichtung

Info

Publication number: DE102009013214B3
Application number: DE102009013214A
Authority: DE
Inventors: Henrik Schröder
Original assignee: Wilhelm Niemann & Co GmbH
Current assignee: Wilhelm Niemann & Co GmbH
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2029-03-18

Abstract

Tauchmühle, die um eine Rührwelle eines Dissolvers angeordnet ist, umfassend eine Mahlraumabdichtung zwischen der Rührwelle und einem Mahlraum, der durch ein Mahlraumgehäuse gebildet wird, gekennzeichnet durch einen verschleißfesten Kunststoff-Dichtring, der um die Welle angeordnet ist und auf eine Gegenlauffläche drückt, wobei entweder die Gegenlauffläche oder der Kunststoff-Dichtring mit der Welle mitrotiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tauchmühle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Mischvorrichtungen oder auch Dissolver weisen einen Antrieb auf, der eine senkrecht in das Mischgut tauchende Dispergierwelle antreibt, an der ein Mischwerkzeug angeordnet ist, das vorzugsweise als kreisrunde Scheibe ausgebildet ist an deren Ende Zähne angeordnet sind. Durch diese Scheibe entsteht ein laminarer Sog, der zum Umwälzen des Gutes führt. Unter Dispergieren versteht man im vorliegenden Falle das allseitige Benetzen von Primärteilchen pulveriger Stoffe wie z. B. Farbpigmente, Füllstoffe und dergleichen, die in der Regel beim Einschütten in die Flüssigkeit Agglomerate bilden.
Zur Erreichung einer gleichmäßigen Primärteilchenbenetzung ist die Übertragung einer hohen Leistung auf das Mischgut erforderlich. Aus diesem Grund sollte eine hohe Feststoffkonzentration gewählt werden, um beim Dispergierprozess ein Verspritzen zu vermeiden. Erst nach Erreichen einer homogenen Benetzung darf auf die Gebrauchskonsistenz verdünnt werden. Hierdurch wird verständlicherweise das Benetzen der pulverigen Stoffe, die oftmals verschiedener Art und Dichte sind, problematisch und zeitaufwendig.
Dispergieren, in der vorher beschriebenen Form, unterscheidet sich stark von einem vielfach in der Chemie vorkommenden einfachen Rührvorgang, bei dem oftmals nur Flüssigkeiten untereinander oder Flüssigkeiten mit geringem Anteil von pulverigen Stoffen vermischt oder hergestellt werden.
Vorrichtung aus diesem Bereich sind aus den DE 7138140 U , DE 101 13 451 A1 , DE 2208443 A , DE 36 16 203 A1 , DE 34 38 766 A1 , DE DE 26 44 326 A1 , DE 1 941 831 C , DE 18 14 506 A , US 44 51 155 A , DE 82 34 623 U1 , US 36 30 636 A , US 30 30 083 A , US 48 13 787 A , DD 42 040 A5 und US 24 64 588 A bekannt.
Diese Dissolver wurden in der letzten Zeit um eine sogannte Tauchmühle (Korbmühle, Basket-Mill) erweitert. Diese Mühle ist auf der Welle oftmals zusätzlich zur Rührscheibe angeordnet, weist eine Mahlkammer bzw. Mahlraum auf, in der Mahlkörper (Perlen) angeordnet sind, die durch eine Mahlscheibe in Bewegung gesetzt werden. Dabei wird das mahlende Mischgut in der Regel von oben durch den Mahlraum gesaugt, die durch die Mahlscheibe bewegten Perlen mahlen dabei das Mischgut. Ein Trennsieb, das vorzugsweise im Bodenbereich des Mahlraums angeordnet ist, trennt die Perlen vom Mahlgut, so dass diese sich nicht in den Behälter ergießen (Siehe 1).
Die Rührscheibe, die vorzugsweise unterhalb des Mahlkorbs angeordnet ist, saugt hierbei das Mischgut durch die Tauchmühle.
Aufgrund des Umstandes, dass der Mahlraum durch ein nicht rotierendes Gehäuse definiert wird, in dessen Mitte eine rotierende Welle angeordnet ist, deren Erstreckungen in den Mahlraum die Perlen in Bewegung setzen, bedarf es einer Dichtung zwischen Mahlraumgehäuse und Welle. Bei diesen Dichtungen handelt es sich nicht um eine Dichtung im klassischen Sinn, sondern sie dienen dazu die Mahlkörper (Perlen mit 0,7–1,7 mm Durchmesser je nach Sortierung) in dem sogenannten Mahlraum zurückzuhalten. Man spricht auch von Mahlkörperseparation.
Standardmäßige Abdichtungen bestehen aus 2 parallel zu einander stehenden Hartmetallringen (natürlich samt Halter) von denen das obere Teil mit der Rührwelle rotiert und das untere Teil fest steht (Siehe 2).
Der Vorteil hieran ist, dass Hartmetall sehr verschleißbeständig und daher sehr gut beständig gegen abrasive Einflüsse verursacht durch die umlaufenden Mahlperlen ist.
Nachteilig ist jedoch, dass eine Gefahr der Mahlkörperzerstörung durch unsachgemäß eingestelltes Spaltmaß besteht. Die so zerstörten Mahlkörper (Perlen) verunreinigen dann das Mahlgut. Ferner sind diese Abdichtungen teuer in der Herstellung, und sehr empfindlich gegen Stöße verursacht durch eine vibrierende Rührwelle.
Aus den DE 2312109 A , DE 1915158 A , DE 4307083 A1 , CH 525028 B , DE 3614721 A1 , DE 2908154 A1 , DE 2044895 A , JP 4322751 A , DE 2618728 A1 , DE 2650439 A1 sind eine Reihe von Dichtungen im Bereich von Rührmaschinen und Rührwellen bekannt. Keine dieser Druckschriften offenbart jedoch einen alternativen Dichtungseinsatz im Bereich von Tauchmühlen.
Aus der DE 20 2004 013 056 U1 ist eine Tauchmühle bekannt, bei der keinerlei Dichtung zwischen Welle und Mahlkorb ausgebildet ist. Vielmehr wird das Spaltmaß so klein gewählt, dass eine Dichtung nicht notwendig ist.
Aus der DE 7023251 U ist eine Dichtung aus Kunststoff bekannt, die zwischen einem Behälter und einer Welle angeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Tauchmühle eine Dichtung bereitzustellen, die einfacher in der Unterhaltung und kostengünstiger ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Tauchmühle mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen können den Unteransprüchen entnommen werden.
Im Einzelnen handelt es sich um eine Tauchmühle, die um eine Rührwelle eines Dissolvers angeordnet ist. Diese Tauchmühle wird in einen Behälter geführt und befindet sich somit im Mischgut. Die Tauchmühle umfasst eine Mahlraumabdichtung zwischen der Rührwelle und einem Mahlraum, der durch ein Mahlraumgehäuse gebildet wird.
Um eine effiziente Dichtung bereitzustellen wird ein verschleißfester Kunststoff-Dichtring eingesetzt, der um die Welle angeordnet ist und der auf eine Gegenlauffläche drückt, wobei entweder die Gegenlauffläche oder der Kunststoff-Dichtring mit der Welle mitrotiert. Die Eigenschaften des Kunststoff-Dichtrings sind bezüglich Dichte, Härte und Reißdehnung in der Tabelle der 4 beschrieben. Der Kunststoff-Dichtring darf nicht zu weich ausgebildet sein, wie z. B. eine Gummidichtung, da die Malperlen, sich ansonsten zu leicht unter die Gummidichtungen schieben würden. Jedoch muss der Kunststoff-Dichtring ausreichend flexibel sein, um einen Druck gegen die Gegenlauffläche auszuüben.
Die Gegenlauffläche muss sehr glatt ausgebildet sein, um möglichst wenig Reibungsfläche zu bilden. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Gegenlauffläche ein Metallring, der um die Welle angeordnet ist, und der vorzugsweise gehärtet ist, so dass er eine glatte Oberfläche und nur geringe Abnutzung aufweist.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der Metallring fest auf der Rührwelle angeordnet ist und dreht sich mit dieser. In einer möglichen Ausführungsform kann der Metallring als Vorsprung oder Rücksprung integral mit der Rührwelle ausgebildet sein. Hierbei wird die Welle in diesem Bereich entsprechend kleiner gedreht.
Damit genügend Druck auf die Lauffläche ausgeübt wird, weist der Kunststoff-Dichtring einen L-förmigen Querschnitt entlang des Radius auf. Ein Ende eines Schenkels wird unter Druck an den Metallring gedrückt. Hierfür ist ausreichend Flexibilität des Kunststoffs gefordert. Der weitere Schenkel dient zur Befestigung des Kunststoff-Dichtrings am Mahlraumgehäuse. Augrund des Vorsprungs des Metallrings kann der eine Schenkel des Kunststoff-Dichtringes von unten an den Metallring gedrückt werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform weist der Kunststoff-Dichtring einen Z-förmigen Querschnitt entlang des Radius auf, wobei das eine Ende des Z-Schenkels unter Druck an den Metallring gedrückt wird und das andere Ende im Mahlraumgehäuse befestigt ist. Hierdurch wird ein sicherer Halt der Dichtung gewährleistet.
Bei beiden Ausgestaltungen wird das obere Ende des Kunststoff-Dichtrings von unten an den Metallring gedrückt, wobei der Schenkel in einem leichten Neigungswinkel angeordnet ist, und sich von der Gegenlauffläche nach unten in Richtung der Welle erstreckt.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften des Kunststoff-Dichtrings werden durch die Tabelle in 4 definiert, wobei nicht alle Merkmale zwangsweise erfüllt werden müssen. Wichtige Parameter sind die Härte und die Flexibilität, des Materials. Auf der einen Seite muss der Kunststoff ausreichend hart sein, damit er mehreren hundert Umdrehungen in der Minute ohne große Abnutzung standhält, ferner muss er ausreichend flexibel sein, um sich gegen die Gegenlauffläche zu pressen und gleichzeitig eine große chemische Beständigkeit gegenüber Lösemitteln aufweisen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden anhand der Figuren beschrieben.
1 zeigt schematisch das Grundprinzip der Tauchmühle nach dem Stand der Technik;
2 zeigt einen Schnitt durch die Tauchmühle mit einer Dichtung gemäß dem Stand der Technik;
3 zeigt einen Schnitt durch die Tauchmühle mit einer Kunststoff-Dichtung
4 zeigt eine Tabelle mit den Eigenschaften der Kunststoffdichtung
1 zeigt einen Schnitt durch einen Behälter 1, in dem zu mischendes und zu mahlendes Gut 2 angeordnet ist. Eine Rührscheibe 3, die einen Sog erzeugt ist, ist am Ende einer rotierenden Welle 4 angeordnet. Diese Rührscheibe erzeugt einen laminaren Sog, der dazu führt, dass das Mischgut von oben in einen Mahlraum gesogen und durch diesen nach unten herausgezogen wird. Der Einlass 5 in den Mahlraum ist um die Welle angeordnet. Innerhalb des Mahlraums sind Mahlkörper 6 in Form von Kugeln bzw. Perlen angeordnet. Diese Kugeln werden durch eine weitere Scheibe/Stator 7 innerhalb des Mahlraums in Bewegung gebracht und zermahlen, was darauf zurückzuführen ist, dass sich Mischgut innerhalb des Mahlraumes befindet. Damit die Kugeln nicht in den Behälter gesogen werden, gib es einen Mahlkörperseparator 8, der als feines Sieb ausgebildet ist und der die Kugeln vom Mischgut trennt, bevor das Mischgut wieder in den Behälter gelangt. Um den Mahlraum bzw. um das Mahlraumgehäuse herum ist eine Kühlung 9 angeordnet, die sicherstellt, dass das Mischgut innerhalb des Mahlraumes nicht zu stark erhitzt wird. Der Behälter weist ebenfalls eine Kühlung auf, so dass zu hohe Temperaturen für das Mahlgut vermieden werden. Der Mahlraum selbst ist nicht rotierend innerhalb des Behälters angeordnet und wird durch Stangen 10 am Gehäuse (nicht dargestellt) der Rührmaschine außerhalb des Behälters befestigt. In einer möglichen Ausführungsform kann eine Befestigung am Behälterdeckel erfolgen.
Die 2 zeigt nun im Detail den Mahlraum mit seinem Gehäuse wobei der Mahlraum samt seines Gehäuses 11 gegenüber der sich rotierenden Welle, die sich durch den Mahlraum erstreckt, abzudichten ist. Aufgrund des Umstandes, dass das Mischgut beziehungsweise Mahlgut von oben entlang der Welle in den Mahlraum fließt, bedarf es keiner Abdichtung nach oben.
Jedoch muss der Mahlraum nach unten gegenüber der Welle abgedichtet werden, damit die Kugeln beziehungsweise Perlen, die innerhalb des Mahlraums angeordnet sind, nicht in das Produkt gespült bzw. zwischen Rotor (Welle) und Stator (Dichtung) zerstört werden. Die 2 zeigt eine Abdichtung 12, wie sie im Stand der Technik beschrieben wurde. Hierbei handelt es sich um zwei parallel zueinander stehende Hartmetallringe, von denen der obere mit der Welle rotiert und der untere fest mit dem Mahlraumgehäuse verbunden ist. Die Nachteile dieses Ansatzes wurden bereits oben beschrieben.
Die 3 hingegen zeigt die erfindungsgemäße Mahlraumabdichtung durch einen Kunststoff-Dichtring 13, der z-förmig ausgebildet ist. Dieser ist mit seinem unteren Schenkel am Mahlraumgehäuse befestigt und drückt mit seinem oberen Schenkel gegen die Unterseite eines Metallrings, der eine stark geglättete Oberfläche aufweist. Der Metallring wurde um die Welle angeordnet beziehungsweise auf diese aufgeschoben und an dieser fixiert. Der obere Schenkel der Kunststoffdichtung wird leicht nach unten gedrückt, so dass eine Press-Abdichtung (ein Einlaufen der Dichtung kann ebenfalls erfolgen, so dass die Pressung nicht gegeben ist) zwischen der Kunststoffdichtung und dem Hartmetallring entsteht. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Perlen innerhalb des Mahlraums sich nicht zwischen Welle und Mahlraumgehäuse erstrecken können. Es ist deutlich zu erkennen, dass der obere Schenkel der Dichtung leicht geneigt ist, wobei sich die Neigung von unten von der Welle nach oben zur äußeren Kante des Hartmetallringes erstreckt. Die Neigung ist vorzugsweise zwischen 45 und 85 Grad. Dichtung und Gehäuse sind formschlüssig miteinander verbunden, wodurch eine Mitnahme der Dichtung/Rotation der Dichtung, verursacht durch die Drehbewegung der Rührwelle, verhindert wird.

Claims

Tauchmühle, die um eine Rührwelle (4) eines Dissolvers (1) angeordnet ist, umfassend eine Mahlraumabdichtung zwischen der Rührwelle (4) und einem Mahlraum, der durch ein Mahlraumgehäuse (11) gebildet wird, gekennzeichnet durch einen verschleißfesten Kunststoff-Dichtring (13), der um die Welle (4) angeordnet ist und auf eine Gegenlauffläche drückt, wobei entweder die Gegenlauffläche oder der Kunststoff-Dichtring (13) mit der Welle (4) mitrotiert, wobei die Dichte des Kunststoffdichtringes (13) nach ASTM D 4894 in g/cm³ im Bereich von 1–3 liegt, wobei die Härte nach DIN 53505 in Shore D bei 45 bis 85 liegt, und wobei die Reißdehnung nach ASTM D 4894 in bei 120 bis 260 liegt.
Tauchmühle nach dem vorgehenden Anspruch, wobei die Gegenlauffläche ein Metallring (12) ist, der um die Welle (4) angeordnet ist, und der vorzugsweise gehärtet ist.
Tauchmühle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Metallring (12) fest auf der Rührwelle (4) angeordnet ist und sich mitdreht.
Tauchmühle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kunststoff-Dichtring (13) einen L-förmigen Querschnitt entlang des Radius aufweist, wobei das Ende eines Schenkels unter Druck an den Metallring (12) gedrückt wird.
Tauchmühle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kunststoff-Dichtring (13) einen Z-förmigen Querschnitt entlang des Radius aufweist, wobei das eine Ende des Z-Schenkels unter Druck an den Metallring (12) gedrückt wird und das andere Ende im Mahlraumgehäuse (11) befestigt ist.
Tauchmühle nach Anspruch 4 oder 5, wobei das obere Ende des Kunststoff-Dichtrings (13) von unten an den Metallring (12) gedrückt wird, wobei der Schenkel in einem Winkel angestellt ist, und sich von der Gegenlauffläche nach unten in Richtung der Welle (4) erstreckt.
Tauchmühle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eigenschaft des Kunststoff-Dichtrings (13) durch ein oder mehrere der folgenden Merkmale definiert wird: die Reißfestigkeit nach ASTM D 4894 in N/mm² liegt im Bereich von 10–20, und/oder die Kugeldruckhärte nach DIN ISO 2039 Teil 1 in N/mm² liegt im Bereich von 25 bis 45, und/oder die Deformation unter Last (15 N/mm², 100 h) ähnlich ASTM D 621 in % liegt bei 6 bis 11.