DE102011051041A1

DE102011051041A1 - Rührwerkskugelmühle mit Verschleißschutz

Info

Publication number: DE102011051041A1
Application number: DE102011051041A
Authority: DE
Inventors: Andreas Seiler; Klaus Ahke
Original assignee: Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2012-12-20
Also published as: ES2559291T3; US20140097281A1; WO2012171825A2; RU2565729C2; JP5928924B2; KR20140051233A; KR101921904B1; MX2013012737A; EP2720796B1; BR112013031253A2; AU2012269212A1; CN103596693A; CN103596693B; EP2720796A2; US9517470B2; WO2012171825A3; CA2833519A1; RU2014100901A; ZA201308081B; PL2720796T3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle mit einem vertikal angeordneten Behälter, in dem ein um eine vertikale Achse drehbares Rührwerk angeordnet ist, und mindestens einem mit Hilfe eines Befestigungssystems an der Behälterinnenwand anbringbaren Verschleißschutzelement, wobei das Befestigungssystem aus einem Befestigungszapfen und einer Befestigungsausnehmung bestehen, die derart an der Behälterinnenwand und/oder der Rückseite des Verschleißschutzelementes angeordnet sind, dass das Verschleißschutzelement durch eine Bewegung des Verschleißschutzelementes in eine Richtung, welche mit der vertikalen Achse des drehbaren Rührwerks einen Winkel α > 0° einschließt, an der Behälterwand befestigt werden kann, in dem der Befestigungszapfen in die Befestigungsausnehmung geführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle mit einem vertikal angeordneten Behälter, in dem ein um eine vertikale Achse drehbares Rührwerk angeordnet ist. Eine solche Rührwerkskugelmühle wird mit Mahlkörpern, die beispielsweise aus Stahl oder verschleißfesten keramischen Materialien bestehen, gefüllt. Das Rührwerk führt zu einer Bewegung der Mahlkörper im Behälter. Das zu verarbeitende Mahlgut wird kontinuierlich durch den Behälter geführt, sodass das Mahlgut durch Prall- und Scherkräfte zwischen den Mahlkörpern zerkleinert wird.
Die verwendeten Mahlkörper führen zu einem Verschleiß des meist zylindrischen Behälters. Daher ist es bereits bekannt, die Behälterinnenwand mit Verschleißschutzelementen auszustatten, die bei Bedarf ausgetauscht werden können oder die ihrerseits entsprechende austauschbare Schutzelemente aufnehmen können. Dadurch werden nur die Schutzelemente nicht aber der Behälter verschlissen.
So ist beispielsweise in der US 5,630,558 eine Rührwerkskugelmühle der genannten Art gezeigt, an deren Behälterinnenwand ein regalartiges Verschleißschutzelement montiert ist. Dieses Element weist eine Vielzahl von Regalfächern, die häufig auch Kassetten genannt werden, auf. In diese Regalfächer werden im Betrieb der Rührwerkskugelmühle Mahlkörper aufgenommen, die nicht mehr am Mahlvorgang teilnehmen und daher die Behälterinnenwand vor Verschließ schützen. Die Regal- bzw. Kassettenstruktur führt dazu, dass sich die aufgenommenen Mahlkörper im Betrieb nicht bewegen, sodass es zu keiner Relativgeschwindigkeit zwischen Wand und Mahlkörper kommt und die Behälterinnenwand geschützt wird.
Solche Verschleißschutzelemente werden in der Regel aus Stahl hergestellt und sind daher korrosionsanfällig. Es wurden bereits Ausführungen in Edelstahl vorgeschlagen, die jedoch den Verschleißschutz extrem verteuern.
Die Verschleißwände haben insbesondere dann, wenn sich die Mahlkörper in den Regalfächern bzw. Kassetten festgesetzt haben, ein sehr hohes Gewicht, was den Austausch deutlich erschwert. Daher ist in der US 5,630,558 bereits vorgeschlagen worden, die Regalstruktur aus einzelnen Modulen aufzubauen, die miteinander verschraubt sind. Dennoch erfordert ein Austausch des Verschleißschutzelements sehr viel Zeit, da die Verschraubung häufig stark korrodiert ist und durch Schleifen getrennt werden muss. Es ist daher nicht ungewöhnlich, wenn das Tauschen des Verschleißschutzes einer durchaus mehrere Meter hohen Rührwerkskugelmühle zwei volle Tage in Anspruch nimmt, während denen die Rührwerkskugelmühle nicht verwendet werden kann.
Es ist als Alternative daher bereits eine Rührwerkskugelmühle bekannt, bei der die Behälterinnenwand magnetisch ausgebildet ist, wodurch die ferromagnetischen Mahlkörper durch die Magnetkräfte an der Innenwand festgehalten werden. Da die magnetischen Kräfte nicht allzu stark sind, muss der Wandabstand zum Rührwerk größer gewählt werden, um sicherzustellen, dass es zu keiner Relativgeschwindigkeit zwischen Wand und Mahlkörpern kommt. Die magnetische Innenwand ist vor Korrosion zu schützen. Hierzu werden häufig Gummibeschichtungen verwendet, die jedoch wiederum die magnetischen Kräfte reduzieren. Eine solche Ausführungsform ist relativ teuer und setzt die Verwendung von ferromagnetischen Mahlkörpern voraus, was nicht für alle Anwendungen erwünscht ist.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Rührwerkskugelmühle mit einem Verschleißschutzsystem bereitzustellen, welches preisgünstig ist, einfach austauschbar ist und ein möglichst geringes Gewicht bei hoher Verschleißbeständigkeit und höchster Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Rührwerkskugelmühle der eingangs genannten Art gelöst mit mindestens einem mit Hilfe eines Befestigungssystems an der Behälterinnenwand anbringbaren Verschleißschutzelement, wobei das Befestigungssystem aus einem Befestigungszapfen und einer Befestigungsausnehmung besteht, die derart an der Behälterinnenwand und/oder der Rückseite des Verschleißschutzelementes angeordnet sind, dass das Verschleißschutzelement durch eine Bewegung des Verschleißschutzelementes in eine Richtung, welche mit der vertikalen Achse des drehbaren Rührwerks einen Winkel α > 0° einschließt, an der Behälterwand befestigt werden kann, in dem der Befestigungszapfen in die Befestigungsausnehmung geführt wird.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei vertikalen Rührwerkskugelmühlen, die während des Mahlvorgangs durch die Mahlkörper auf das Verschleißschutzelement aufgebrachten Kräfte im Wesentlichen in Richtung Behälterwand wirken. Mit anderen Worten wird das Verschleißschutzelement im Betrieb an die Behälterwand gedrückt, so dass es keiner hohe Kräfte aufnehmenden Befestigungseinrichtung bedarf.
Das Verschleißschutzelement muss somit von der Behälterwand wegbewegt werden, um von der Wand gelöst zu werden. Da aber im Mahlbetrieb die Mahlkörper eine Kraft auf das Verschleißschutzelement in Richtung der Behälterwand ausüben, ist durch die erfindungsgemäße Anordnung sicher gestellt, dass das Verschleißschutzelement im Betrieb sich nicht von der Behälterwand lösen kann. Die Befestigung des Verschleißschutzelements an der Wand kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ohne Werkzeug erfolgen.
Erfindungsgemäß kann daher, wenn das Verschleißschutzelement an seiner Rückseite eine entsprechende Befestigungsausnehmung aufweist, das Verschleißschutzelement einfach auf den an dem Behälter befestigten Befestigungszapfen gehängt werden. Falls das Verschleißschutzelement den Befestigungszapfen aufweist, kann dieser in die entsprechende in oder am Behälter angeordnete Befestigungsausnehmung gedrückt werden. Das Verschleißschutzelement kann somit ohne Werkzeug an der Wand befestigt oder wieder abgenommen werden. Im Gegensatz zu den Ausführungsformen des Standes der Technik wird das Verschleißschutzelement oder die Verschleißschutzelemente lediglich in die Befestigungszapfen eingehängt. Der Winkel α beträgt vorzugsweise mehr als 45° und am besten etwa 90°.
Unter einer Befestigungsausnehmung wird jedes Element verstanden, welches den Befestigungszapfen aufnehmen und halten kann. Die Befestigungsausnehmung muss daher nicht notwendigerweise innerhalb einer Fläche, z. B. der Rückseite des Verschleißschutzelementes, angeordnet sein, sondern kann auch in Form eines rohrschellenartigen Elementes an der Rückseite des Verschleißschutzelementes oder an der Behälterinnenwand angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen Befestigungsausnehmung oder Befestigungszapfen ein elastisches Element auf, welches derart ausgestalten ist, dass die Dicke des Befestigungszapfen größer als die Breite der Befestigungsausnehmung ist, sodass der Befestigungszapfen nur unter Aufbringung einer Lösekraft, die größer als die Rückstellkraft des elastischen Elementes ist, aus der Befestigungsausnehmung entfernt werden kann. Mit anderen Worten muss das elastische Element beim Befestigen und beim Lösen elastisch verformt werden.
So kann beispielsweise das elastische Element an der Befestigungsausnehmung angeordnet sein und kann diese zumindest teilweise verschließen.
Um daher das Verschleißschutzelement von der Behälterinnenwand zu lösen, muss der Befestigungszapfen aus der Befestigungsausnehmung gezogen werden und dabei das elastische Element aus seiner Ruheposition verdrängt werden. Somit muss die Rückstellkraft des elastischen Elementes überwunden werden. Genauso muss auch beim Einbringen des Befestigungszapfens in die Befestigungsausnehmung das elastische Element aus seiner Ruheposition gebracht werden.
Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass der Winkel α < 90° ist und die Bewegungsrichtung mit der Richtung der Gewichtskraft des Verschleißschutzelementes einen Winkel β > 90° einschließt. Dies hat zur Folge, dass zum Lösen des Verschleißschutzelementes dieses ein wenig angehoben werden muss. Dadurch wird ein ungewolltes Ablösen des Verschleißschutzelementes von der Behälterwand, z. B. beim Öffnen des Behälters verhindert.
Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, dass das Verschleißschutzelement zum Lösen und Befestigen ein wenig zur Seite bewegt werden muss.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen Verschleißschutzelement und Behälterinnenwand Rastmittel auf, mit deren Hilfe das Verschleißschutzelement mit der Behälterinnenwand verrastet werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Behälterinnenwand eine Mehrzahl von stegartigen Vorsprüngen auf, wobei die stegartigen Vorsprünge mindestens einen Befestigungszapfen aufweisen. Dabei verlaufen die stegartigen Vorsprünge vorzugsweise vertikal oder horizontal und am besten vertikal und horizontal. Durch die stegartigen Vorsprünge ist es möglich, den Befestigungszapfen in seiner Längsausrichtung parallel zur Behälterinnenwand auszurichten.
Besonders bevorzugt haben die stegartigen Vorsprünge eine Höhe, die kleiner als die Dicke des Verschleißschutzelementes ist, wobei vorzugsweise die stegartigen Vorsprünge derart angeordnet sind, dass das Verschleißschutzelement in der befestigten Position, d.h. wenn der Befestigungszapfen in der Befestigungsausnehmung angeordnet ist, mit einem stegartigen Vorsprung in Kontakt tritt.
Durch diese Ausbildung stellen die stegartigen Vorsprünge eine Anschlagsfläche für das Verschleißschutzelement bereit, was eine Relativbewegung des Verschleißschutzelementes gegenüber der Behälterinnenwand verhindert.
Das elastische Element ist am besten derart ausgebildet, dass die Kraft, die nötig ist, das Verschleißschutzelement an der Behälterwand zu befestigen, kleiner ist als die Kraft, die nötig ist, das Verschleißschutzelement von der Behälterwand zu lösen.
Vorzugsweise weist das elastische Element mindestens eine oder am besten zwei sich vom Rand der Befestigungsausnehmung über einen Teil der Ausnehmung erstreckendes Zungenelement auf, wobei das Zungenelement gegenüber der Rückseite des Verschleißschutzelementes in Richtung der Befestigungsausnehmung abgewinkelt ist oder einen entsprechend abgewinkelten Abschnitt aufweist. Durch diese Anordnung kann der Befestigungszapfen mit einer vergleichsweise geringen Kraft in die Befestigungsausnehmung gedrückt werden. Der umgekehrte Weg erfordert jedoch eine größere Kraft, da das Zungenelement nun viel weiter aus seiner Ruheposition ausgelenkt werden muss.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine Zungenelement, die Befestigungsausnehmung und der Befestigungszapfen derart dimensioniert, dass in der Position, in welcher der Befestigungszapfen in der Befestigungsausnehmung aufgenommen ist, der Befestigungszapfen sowohl mit der Bodenfläche der Befestigungsausnehmung als auch mit der Stirnfläche des zumindest einen Zungenelement in Kontakt steht.
Alternativ wären auch elastische Rampenmittel denkbar, deren Rampenwinkel in der Befestigungsrichtung kleiner ist als in der Löserichtung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht das Verschleißschutzelement im Wesentlichen aus Kunststoff oder Gummi. Grundsätzlich kann es auch vollständig aus Kunststoff oder Gummi bestehen, wobei jedoch metallische Verstärkungselemente von Vorteil sein können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Verschleißschutzelement eine Mehrzahl von offenen Kammern bzw. Kassetten zur Aufnahme von Mahlkörpern auf.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Verschleißschutzelement von vorne,
2 eine perspektivische Ansicht auf das Element von 1 von hinten,
3 eine Ansicht von vorne auf die Haltekonstruktion des Verschleißschutzelementes,
4 eine Ansicht von hinten auf die Konstruktion von 3,
5 eine Ansicht eines Verschleißschutzelementes unmittelbar vor dem einsetzen in die Haltekonstruktion,
6 die Haltekonstruktion mit eingesetztem Verschleißschutzelement und
7 eine Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Befestigungssystem.
In 1 ist ein Verschleißschutzelement 1 dargestellt. Das Verschleißschutzelement 1 ist aus Kunststoff hergestellt. Es zeigt eine Vorderseite, in welcher eine Vielzahl von Kammern 2 eingebracht ist. Das Verschleißschutzelement 1 ist gekrümmt ausgeführt, wobei die Krümmung der Krümmung der Behälterinnenwand entspricht, an der das Verschleißschutzelement befestigt wird.
In 2 ist eine Ansicht von hinten auf das Verschleißschutzelement 1 zu sehen. In der Rückseite 3 des Verschleißschutzelementes sind insgesamt vier Befestigungsausnehmungen 4 angeordnet. Diese Befestigungsausnehmungen 4 werden teilweise durch elastisch verformbare Zungenelemente 5 überdeckt, wobei die elastisch verformbaren Zungenelemente 5 einen geraden Abschnitt, der im Wesentlichen der Rückseitenfläche folgt und einen abgewinkelten Abschnitt 6 aufweisen, der in Richtung des Bodens der Befestigungsausnehmung 4 abgewinkelt ist.
In den 3 und 4 ist die Haltekonstruktion 7 gezeigt, welche an der Behälterinnenwand befestigt wird. Die Haltekonstruktion 7 weist eine Reihe von waagerecht verlaufenden stegartigen Vorsprüngen 8 auf, in denen in vertikaler Richtung parallel zur Behälterinnenwand verlaufende Befestigungszapfen 9 sich sowohl nach oben als auch nach unten erstrecken. An den beiden stirnseitigen Enden der Haltekonstruktion 7 sind stegartige Vorsprünge 10 angeordnet, welche Befestigungslöcher 11 aufweisen, mit denen die Haltekonstruktion 7 an dem Behälter befestigt werden kann. Zudem sind auch hier Befestigungszapfen 9 vorgesehen, die sich jedoch nur in einer Richtung erstrecken.
Weiterhin sind vertikal verlaufende stegartige Vorsprünge 12 vorgesehen, die ebenfalls Befestigungslöcher 11 aufweisen, mit denen die Befestigungsstruktur 7 an benachbarten Befestigungsstrukturen befestigt werden kann.
In 5 ist das Verschleißschutzelement 1 aus 1 vor der Befestigungsstruktur dargestellt. Man erkennt, dass die Befestigungszapfen 9 derart angeordnet sind, dass sie in den Befestigungsausnehmungen 4 platziert werden können. Die Verschleißschutzelemente 1 können somit einfach an die Tragstruktur eingeklickt werden.
Ein solcher eingeklickter Zustand ist in 6 zu sehen.
7 zeigt eine Schnittansicht, welche die Situation bei in die Befestigungsstruktur 7 eingeklicktem Verschleißschutzelement darstellt. Die Befestigungszapfen 9 sind in dieser Situation in der Befestigungsausnehmung 4 angeordnet. Das elastische Element mit seinen Zungenabschnitten 6 ist derart angeordnet, dass die Stirnflächen des Zungenelementes 6 mit dem Befestigungszapfen 9 in Kontakt stehen. Man erkennt deutlich, dass das Verschleißschutzelement 1 mit relativ wenig Kraft in die Haltekonstruktion 7 eingeklickt werden kann, da die Zungenabschnitte 6 nur wenig aus ihrer Ruheposition herausbewegt werden müssen. Sobald jedoch der in 7 gezeigte Zustand erreicht ist, d.h. sobald das Verschleißschutzelement 1 eingeklickt worden ist, kann es nur unter Aufbringung einer größeren Lösekraft wieder entfernt werden, da nun die Zungenabschnitte 6 gestaucht und nach außen gebogen werden müssen.
Die erfindungsgemäße Konstruktion ist sehr leicht und kann von einer Person in sehr kurzer Zeit in die Haltekonstruktion 7 eingeklickt bzw. wieder aus ihr herausgenommen werden. Die üblichen Standzeiten zum Austausch der Verschleißschutzelemente können somit drastisch reduziert werden.
Bezugszeichenliste

1: Verschleißschutzelement
2: Kammern
3: Rückseite
4: Befestigungsausnehmungen
5: Zungenelemente
6: Zungenabschnitte
7: Haltekonstruktion
8: stegartige Vorsprünge
9: Befestigungszapfen
10: stegartige Vorsprünge
11: Befestigungslöcher
12: stegartige Vorsprünge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5630558 [0003, 0005]

Claims

Rührwerkskugelmühle mit einem vertikal angeordneten Behälter, in dem ein um eine vertikale Achse drehbares Rührwerk angeordnet ist, und mindestens einem mit Hilfe eines Befestigungssystems an der Behälterinnenwand anbringbaren Verschleißschutzelement, wobei das Befestigungssystem aus einem Befestigungszapfen und einer Befestigungsausnehmung bestehen, die derart an der Behälterinnenwand und/oder der Rückseite des Verschleißschutzelementes angeordnet sind, dass das Verschleißschutzelement durch eine Bewegung des Verschleißschutzelementes in eine Richtung, welche mit der vertikalen Achse des drehbaren Rührwerks einen Winkel α > 0° einschließt, an der Behälterwand befestigt werden kann, in dem der Befestigungszapfen in die Befestigungsausnehmung geführt wird.
Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Element vorgesehen ist, welches an der Befestigungsausnehmung angeordnet ist und diese zumindest teilweise verschließt, so dass der Befestigungszapfen nur unter Aufbringung einer Lösekraft, die größer als die Rückstellkraft des elastischen Elementes ist, aus der Befestigungsausnehmung entfernt werden kann.
Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungszapfen zumindest abschnittsweise elastisch ausgebildet ist und eine Dicke hat, die größer als die Breite der Befestigungsausnehmung ist, so dass der Befestigungszapfen nur unter Aufbringung einer Lösekraft, die größer als die Rückstellkraft des elastischen Abschnitts des Befestigungszapfens, aus der Befestigungsausnehmung entfernt werden kann.
Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α < 90° ist und die Bewegungsrichtung mit der Richtung der Gewichtskraft einen Winkel β > 90° einschließt.
Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterinnenwand eine Mehrzahl von stegartigen Vorsprüngen aufweist, wobei die stegartigen Vorsprünge mindestens einen Befestigungszapfen aufweisen, wobei die stegartigen Vorsprünge vorzugsweise vertikal oder am besten horizontal verlaufen.
Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die stegartigen Vorsprünge eine Höhe haben, die kleiner als die Dicke des Verschleißschutzelementes ist, wobei vorzugsweise die stegartigen Vorsprünge derart angeordnet sind, dass das Verschleißschutzelement in der befestigten Position, d.h. wenn der Befestigungszapfen in der Befestigungsausnehmung angeordnet ist, mit einem stegartigen Vorsprung in Kontakt tritt.
Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungszapfen parallel zur Behälterinnenwand und am besten vertikal ausgerichtet sind.
Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element mindestens eine und vorzugsweise zwei sich vom Rand der Befestigungsausnehmung über einen Teil der Ausnehmung erstreckendes Zungenelement aufweist, wobei das Zungenelement gegenüber der Rückseite des Verschleißschutzelementes in Richtung der Befestigungsausnehmung abgewinkelt ist oder einen entsprechend abgewinkelten Abschnitt aufweist.
Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Zungenelement, die Befestigungsausnehmung und der Befestigungszapfen derart dimensioniert sind, dass in der Position, in welcher der Befestigungszapfen in der Befestigungsausnehmung aufgenommen ist, der Befestigungszapfen sowohl mit der Bodenfläche der Befestigungsausnehmung als auch mit der Stirnfläche des zumindest einen Zungenelement in Kontakt steht.
Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleißschutzelement aus Kunststoff oder Gummi besteht.
Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleißschutzelement eine Mehrzahl von offenen Kammern zur Aufnahme von Mahlkörpern aufweist.
Verschleißschutzelement zur Befestigung an der Behälterinnenwand einer Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleißschutzelement auf seiner Rückseite eine Befestigungsausnehmung aufweist, die derart ausgebildet sind, dass ein zerstörungsfreies Lösen des Befestigungszapfens von der Befestigungsausnehmung nur unter Aufbringung einer Lösekraft möglich ist.