DE102014117188B3

DE102014117188B3 - Verfahren zum Regulieren der Förderleistung eines Rotors einer Trenneinrichtung einer Rührwerkskugelmühle und Rührwerkskugelmühle zum Zerkleinern von Mahlgut

Info

Publication number: DE102014117188B3
Application number: DE102014117188.8A
Authority: DE
Inventors: Udo Enderle
Original assignee: Netzsch Feinmahltechnik GmbH
Current assignee: Netzsch Feinmahltechnik GmbH
Priority date: 2014-11-24
Filing date: 2014-11-24
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2034-11-25
Also published as: WO2016082812A1; EP3223950B1; ES2693062T3; EP3223950A1; AU2015353141B2; AU2015353141A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regulieren der Förderleistung eines Rotors einer Trenneinrichtung einer Rührwerkskugelmühle zum Zerkleinern von Mahlgut mit Hilfe von Mahlkörpern. Die Rührwerkskugelmühle weist einen vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten, liegend angeordneten Mahlbehälter, mindestens ein mittels eines Antriebs angetriebenes Rührwerk, einen Materialeinlass und einen Feingutauslass auf. Zumindest dem Feingutauslass ist eine Trenneinrichtung mit einem Rotor zum Zurückhalten der Mahlkörper zugeordnet. Das Mahlgut wird mittels einer externen Pumpe über den Materialeinlass in die Rührwerkskugelmühle gepumpt. Erfindungsgemäß kann das Innenvolumen des Mahlraums im Bereich der Trenneinrichtung und/oder der Strömungsquerschnitt im Bereich der Trenneinrichtung anhand des Durchsatzes an Mahlgut durch die Rührwerkskugelmühle, d. h. insbesondere in Abhängigkeit von einer Pumpgeschwindigkeit der externen Pumpe eingestellt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Rührwerkskugelmühle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regulieren der Förderleistung eines Rotors einer Trenneinrichtung einer Rührwerkskugelmühle und eine Rührwerkskugelmühle zum Zerkleinern von Mahlgut gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 10.
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle mit Trennbeziehungsweise Klassiereinrichtung. Derartige Rührwerkskugelmühlen sind beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannt und dienen zur Grob-, Fein- und Feinstzerkleinerung oder Homogenisierung von Mahlgut. Sie bestehen aus einem Mahlraum, in dem Mahlgut durch Mahlkörper zerkleinert wird. In der Regel ist der Mahlraum durch einen horizontal gelagerten annähernd kreiszylindrischen Mahlbehälter aufgebaut. Befüllt werden die Mühlen meist durch eine Öffnung in einer der Stirnwände. Der Austrag ist von der Bauform abhängig und erfolgt beispielsweise durch Schlitze in der Mahlraumwand am Mühlenende, wobei die Mahlkörper durch eine Trenneinrichtung zurückgehalten werden. Diese Trenneinrichtung wird auch als Klassiereinrichtung bezeichnet. Unter Klassieren versteht man das Trennen eines dispersen Feststoffgemisches in Fraktionen, vorzugsweise nach den Kriterien Partikelgröße oder Partikeldichte. Im vorliegenden Fall betrifft dies die Trennung in Mahlkörper und ausreichend fein gemahlenes Produkt beziehungsweise Mahlgut. Da in diesem Fall die geometrische Partikelgröße das Trennkriterium ist, erfolgt das Klassieren beispielsweise mittels Sieben oder siebähnlichen Trenneinrichtungen. Das Ergebnis sind mindestens zwei Fraktionen, die sich dadurch unterscheiden, dass die Mindestgrenze der einen Fraktion zugleich die Höchstgrenze der anderen Fraktion ist.
Rührwerkskugelmühlen bestehen in der Regel aus einem vertikal oder horizontal angeordneten, meist annähernd zylindrischen Mahlbehälter, der zu 70–90% mit Mahlkörpern gefüllt ist. Der Mahlbehälter ist bei Rührwerkskugelmühlen in der Regel stationär, nicht drehend gelagert. Ein Rührwerk mit geeigneten Rührelementen sorgt für die intensive Bewegung der Mahlkörper zusammen mit dem Mahlgut. Die Mahlkörper bestehen beispielsweise aus Stahl oder verschleißfesten keramischen Materialien. Das Mahlgut, beispielsweise eine Mahlgutsuspension, wird kontinuierlich durch den Mahlraum gepumpt. Dabei werden die suspendierten Feststoffe durch Prall- und Scherkräfte zwischen den Mahlkörpern zerkleinert beziehungsweise dispergiert. Am Austrag der Mühle erfolgt die Trennung von Mahlgut und Mahlkörpern mittels einer geeigneten Trenneinrichtung.
DE 3245825 A1 beschreibt eine Rührwerksmühle mit einer Einrichtung zur Erzielung einer selektiv im Wesentlichen nur auf die Mahlkörper in Gegenrichtung zum Mahlgutstrom wirkenden Kraft. Diese Kraft kann die im Wesentlichen nur auf die relativ zu den Produktteilchen große Masse der Mahlkörper wirkende Fliehkraft oder eine auf Stahlkugeln oder dergleichen wirkende magnetische Kraft sein. Insbesondere ist eine Druckmesseinrichtung für den Mahlkörperdruck vorgesehen. Das dabei entstehende Signal dient den Regulierung eines Scheibenabstands und/oder der Drehzahl der Rührwerkswelle.
DE 3839780 A1 offenbart eine Rührwerksmühle und ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer Rührwerksmühle, wobei die Mahlkörperverteilung bzw. der von den Mahlkörpern ausgeübte Druck mit Hilfe eines Drucksensors gemessen wird. Weiterhin wird über einen weiteren Drucksensor mindestens ein weiterer Druckwert ermittelt. Die Differenz der Druckwerte wird verwendet um die Vergleichmäßigung der Mahlkörperverteilung in an sich bekannter Weise vorzunehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es Verfahren und eine Rührwerkskugelmühle zur Verfügung zu stellen, bei der der Verschleiß der Trenneinrichtung beziehungsweise Klassiereinrichtung durch Kontakt mit den Mahlkörpern reduziert werden kann und/oder die für das jeweilige Produkt und/oder die jeweilig gewünschte Durchsatzmenge optimal eingestellt werden kann.
Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Rührwerkskugelmühle gelöst, welche die Merkmale in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 10 aufweisen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regulieren und/oder Optimieren der Förderleistung eines Rotors einer Trenneinrichtung einer Rührwerkskugelmühle. Eine solche Rührwerkskugelmühle dient dem Zerkleinern von Mahlgut mit Hilfe von Mahlkörpern in einem vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten, liegend angeordneten Mahlbehälter. Dem Mahlbehälter ist mindesten ein Antrieb zum Antreiben eines Rührwerks innerhalb des Mahlbehälters zugeordnet. Die mindestens eine Antriebswelle des Rührwerks ist vorzugsweise außerhalb des Mahlraums gelagert und mittels einer Gleitringdichtung in einer Stirnwand des liegenden Mahlbehälters gegen diesen abgedichtet. Bei Rührwerkskugelmühlen mit zwei angetriebenen Rührwerken sind die beiden Antriebswellen der beiden vorzugsweise voneinander unabhängigen Antriebe beispielsweise in den gegenüberliegenden Stirnwänden des liegenden Mahlbehälters gelagert.
Die Rührwerkskugelmühle umfasst einen Materialeinlass und einen Feingutauslass für fertig gemahlenes Produkt. Über den Feingutauslass wird im laufenden Betrieb der Rührwerkskugelmühle fertig zerkleinertes Mahlgut ausgetragen, während die Mahlkörper mittels einer Trenneinrichtung beziehungsweise Klassiereinrichtung im Mahlraum zurückgehalten werden. Die Rührwerkskugelmühle kann weiterhin einen Grobgutauslass aufweisen. Der Grobgutauslass ist im laufenden Betrieb der Rührwerkskugelmühle vorzugsweise verschlossen. Er kann zum Entleeren des Mahlraums geöffnet werden, damit der Innenraum des Mahlbehälters beispielsweise im Rahmen eines Produktwechsels gereinigt werden kann.
Das Mahlgut wird mittels einer externen Pumpe über den Materialeinlass in die Rührwerkskugelmühle gepumpt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Materialeinlass bei Rührwerkskugelmühlen mit einem angetriebenen Rührwerk vorzugsweise als zentrale Öffnung in der zweiten Stirnwand ausgebildet, die der ersten Stirnwand mit der Lagerung der Antriebswelle gegenüber liegt. Der Feingutauslass ist häufig im Bereich der Lagerung der Antriebswelle an der ersten Stirnwand ausgebildet. Dem Feingutauslass ist eine Trenneinrichtung beziehungsweise Klassiereinrichtung mit Rotor zum Abtrennen und Zurückhalten der Mahlkörper im Mahlraum zugeordnet. Der Grobgutauslass ist vorzugsweise in einem Bereich der zylindrischen Mantelfläche des Mahlgutbehälters angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Materialeinlass bei Rührwerkskugelmühlen mit zwei angetriebenen Rührwerken vorzugsweise in einem zentralen, oberen Bereich der zylindrischen Mantelfläche des Mahlgutbehälters angeordnet. Der Feingutauslass ist in der Regel im Bereich der Lagerung der einen Antriebswelle ausgebildet und der Grobgutauslass ist im Bereich der Lagerung der anderen, in der gegenüberliegenden Stirnwand gelagerten Antriebswelle ausgebildet. Der jeweilige Materialausgang für Feingut und Grobgut weist jeweils eine separate Trenneinrichtung mit jeweils einem separaten Antrieb auf. Die Trenneinrichtung beziehungsweise Klassiereinrichtung dient dem Zurückhalten der Mahlkörper im Mahlraum beim Austrag von gemahlenem Produkt aus dem Mahlraum. Bei dieser Ausführungsform einer Rührwerkskugelmühle mit zwei angetriebenen Rührwerken kann bei Verwendung von Antriebswellen mit unterschiedlicher Geometrie und Drehzahl die Möglichkeit genutzt werden, mittels der Rührwerkskugelmühle zwei Fraktionen, insbesondere eine feineres und ein gröberes Produkt zu trennen, wobei die Mahlkörper in der Regel im Mahlraum verbleiben.
Die Erfindung zielt insbesondere darauf ab, die mahlrauminterne Zirkulation von Produkt und Mahlhilfskörpern, insbesondere im Bereich des Rotors der Trenneinrichtung, einstellen und anpassen zu können. Erfindungsgemäß wird das Innenvolumen des Mahlraums im Bereich der Trenneinrichtung und/oder der Strömungsquerschnitt innerhalb des Mahlraums im Bereich der Trenneinrichtung anhand des Durchsatzes von Mahlgut durch die Rührwerkskugelmühle und/oder anhand anderer physikalischer Parameter von Mahlgut und/oder Rührwerkskugelmühle eingestellt. Insbesondere erfolgt die Einstellung in Abhängigkeit von der Pumpgeschwindigkeit der externen Pumpe für das Mahlgut.
Die Einstellung erfolgt vorzugsweise mittels einer innerhalb des Mahlbehälters angeordneten Einstellvorrichtung, die mindestens ein volumenvariables und/oder positionsvariables Element umfasst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Einstellvorrichtung ein elastisches Element, dessen Raumvolumen einstellbar ist. Insbesondere kann das durch das elastische Element eingenommene Raumvolumen durch Befüllen mit einem Fluid und/oder durch Entleeren eingestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das elastische Element einen inneren Hohlraum auf, der mit einem geeigneten Fluid befüllt werden kann, um das von dem elastischen Element eingenommene Raumvolumen zu verändern. Beim Befüllen des inneren Hohlraums mit Fluid dehnt sich das elastische Element aus und weist somit ein erhöhtes Raumvolumen auf. Das elastische Element nimmt somit mehr Raum innerhalb des Mahlraums ein, wodurch das Innenvolumen des Mahlraums für das Mahlgut verkleinert wird. Wird dagegen Fluid aus dem inneren Hohlraum des elastischen Elements entnommen, verkleinert sich das elastische Element dementsprechend. Zum Einstellen der Größe des elastischen Elements werden vorzugsweise inkompressible Medien verwendet, beispielsweise Wasser oder geeignete Öle. Durch die Änderung des von dem elastischen Element eingenommenen Raumvolumen ändert sich das Innenvolumen des Mahlraums im Bereich der Trenneinrichtung und/oder es ändert sich der Strömungsquerschnitt innerhalb des Mahlraums im Bereich der Trenneinrichtung Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst die Einstellvorrichtung ein positionsvariables Element, das gegenüber der Trenneinrichtung verschieblich gelagert ist. Der Abstand zwischen dem positionsvariablen Element und der Trenneinrichtung kann verstellt werden, wobei durch ein Annähern des positionsvariablen Elements an die Trenneinrichtung das Innenvolumen des Mahlraums im Bereich der Trenneinrichtung und/oder der Strömungsquerschnitt innerhalb des Mahlraums im Bereich der Trenneinrichtung verringert wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Einstellung des Innenvolumens des Mahlraums und/oder die Einstellung des Strömungsquerschnitts innerhalb des Mahlraums im Bereich der Trenneinrichtung aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Feingutauslass und dem Materialeinlass der Rührwerkskugelmühle. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass an dem Feingutauslass und dem Materialeinlass jeweils ein Drucksensor angebracht ist und dass die Rührwerkskugelmühle eine Steuereinheit umfasst. Die Drucksensoren sind an die Steuereinheit gekoppelt. Die Drucksensoren ermitteln den Druck an dem jeweiligen Messpunkt und übermitteln diese Werte an die Steuereinheit. Diese berechnet die aktuelle Druckdifferenz zwischen dem Feingutauslass und dem Materialeinlass der Rührwerkskugelmühle, vergleicht den ermittelten Wert mit einem vorbekannten Sollwert und kontrolliert aufgrund der ermittelten Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert die Einstellvorrichtung und somit die korrekte Einstellung des Innenvolumens des Mahlraums im Bereich der Trenneinrichtung und/oder die korrekte Einstellung des Strömungsquerschnitts innerhalb des Mahlraums im Bereich der Trenneinrichtung.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Einstellung der Einstellvorrichtung aufgrund der Leistungsaufnahme der Rührwerkskugelmühle. Insbesondere wird die Änderung der Leistungsaufnahme der Rührwerkskugelmühle bei Änderung der Fördermenge gemessen und daraufhin die Einstellung der Einstellvorrichtung reguliert und kontrolliert. Aus dem Wert der Leistungsaufnahme der Rührwerkskugelmühle kann insbesondere geschlossen werden, ob sich die Mahlkörper im Trennbereich befinden oder nicht. Wird beispielsweise bei einer Erhöhung der Fördermenge eine Erhöhung der Leistungsaufnahme gemessen, so wird das Innenvolumen des Mahlraums im Bereich der Trenneinrichtung und/oder der Strömungsquerschnitt innerhalb des Mahlraums im Bereich der Trenneinrichtung vergrößert, beispielsweise indem Fluid aus dem inneren Hohlraum des elastischen Elements entfernt wird oder indem der Abstand zwischen dem positionsvariablen Element und der Trenneinrichtung vergrößert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erzeugt der Rotor der Trenneinrichtung einen von der Antriebswelle des Rührwerks weg gerichteten Produktstrom. Dieser Produktstrom teilt sich außerhalb des Rotors in einen ersten zu einer antriebsseitigen Stirnwand des Mahlbehälters gerichteten Teilstrom, dem sogenannten Kurzschlussstrom, und einem zweiten, zu mindestens einer Rührscheibe des Rührwerks gerichteten Teilstrom, dem sogenannten Rückflussstrom, auf. Mittels der Einstellvorrichtung kann die mengenmäßige Aufteilung des Produktstroms in ersten Teilstrom beziehungsweise zweiten Teilstrom gezielt eingestellt und an die Pumpgeschwindigkeit der externen Pumpe angepasst werden. Das heißt, in Abhängigkeit vom dem durch die externe Pumpe erzeugten Materialzufluss kann eingestellt werden, ob der durch den Rotor erzeugte Produktstrom zu einem größeren oder zu einem geringeren Teil in Richtung der Rührscheibe oder in Richtung der antriebsseitigen Stirnwand geleitet wird.
Der Kern der Erfindung ist also eine Einstellvorrichtung zum Einstellen der mahlrauminternen Zirkulation einer Rührwerkskugelmühle. Die Einstellvorrichtung ist im Bereich der Trenneinrichtung am Materialausgang der Rührwerkskugelmühle vorzugsweise an einem nicht drehenden Bauteil angeordnet.
Das funktionelle Bauteil der Einstellvorrichtung ist ein variables Element im Bereich der jeweiligen Trenneinrichtung das über den Differenzdruck zwischen dem Feingutauslass und dem Materialeinlass der Rührwerkskugelmühle oder die Leistungsaufnahme der Rührwerkskugelmühle geregelt wird. Die Änderung an dem variablen Element führen zu Änderungen des Abstandes zwischen drehenden und stehenden Teilen der Rührwerkskugelmühle und führen somit zu Änderungen an Strömungsquerschnitten und/oder den mühleninternen Produktströmungen.
Um die Einstellvorrichtung an den Durchsatz in der Rührwerkskugelmühle anpassen zu können, wird auf diese in einer Ausführung Druck aufgegeben oder es wird Druck verringert. Der größte interne Produktdurchsatz ist möglich, wenn der Druck auf die Vorrichtung nahezu Null ist und die Vorrichtung den maximalen Strömungsquerschnitt innerhalb des Mahlraums freigibt. Bei einer Ausführung mit einem elastischen Element, das nahezu vollständig an der Behälterwandung anliegt, wird bei einem geringeren Durchsatz in der Rührwerkskugelmühle die Einstellvorrichtung von hinten, also von der Behälterseite aus, mit Druck beaufschlagt. Dadurch vergrößert sich das elastische Element und verringert so den Querschnitt der Rührwerkskugelmühle im Bereich der Trenneinrichtung, insbesondere wird der Raum beziehungsweise Abstand zwischen dem Mahlbehälter und der Trenneinrichtung verringert.
Mit Hilfe der Einstellvorrichtung und mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens können die Förderleistung und Strömungen um die Trenneinrichtung, insbesondere also im Auslassbereich der Rührwerkskugelmühle, angepasst und eingestellt werden. Somit kann das Verweilzeitspektrum des Produktes im Mahlraum ohne Änderung des Pumpendurchsatzes variiert werden. Damit kann der Verschleiß der Trenneinrichtung reduziert werden. Insbesondere kann damit eine Baugröße einer Rührwerkskugelmühle für verschiedene Durchsatzmengen optimal eingesetzt werden.
Figurenbeschreibung
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Kugelmühle mit einem angetriebenen Rührwerk gemäß dem Stand der Technik.
2 bis 4 zeigen jeweils einen Querschnitt durch verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Kugelmühle.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Kugelmühle 1 mit einem durch einen Antrieb 3 angeriebenen Rührwerk 5 gemäß dem Stand der Technik. Insbesondere handelt es sich hierbei um eine Rührwerkskugelmühle 2 mit einem liegend angeordneten zylindrischen Mahlbehälter 7. Über einen Antrieb 3 und eine zugeordnete Antriebswelle 4 wird das Rührwerk 5, das im gezeigten Ausführungsbeispiel vier Rührscheiben 5* umfasst, in Rotation versetzt und sorgt somit innerhalb des Mahlraums 8 für die intensive Bewegung der Mahlkörper zusammen mit dem Mahlgut. Die Antriebswelle 4 ist über eine Gleitringdichtung 6 abgedichtet und außerhalb in einer ersten Stirnwand 15a des liegenden Mahlbehälters 7 gelagert.
In der gegenüberliegenden zweiten Stirnwand 15b ist eine zentrale Öffnung als Materialeinlass 13 ausgebildet, über den das zu zerkleinernde Material und/oder die Mahlkörper in den Mahlraum 8 eingefüllt werden. Der Austrag des gemahlenen Produkts erfolgt im gezeigten Beispiel über einen Feingutauslass 11 in der ersten Stirnwand 15a. Die Mahlkörper werden durch eine Trenneinrichtung 10 beziehungsweise Klassiereinrichtung 10* zurückgehalten. Das Feingut strömt radial durch Löcher in einem Sieb der Trenneinrichtung 10. Das Sieb ist so an der Stirnwand 15a befestigt dass ausströmendes Produkt nur durch die Sieböffnungen den Mahlraum 8 verlassen kann.
Zwischen einer antriebsseitigen ersten Rührscheibe 5* des Rührwerks 5 und der antriebsseitigen ersten Stirnwand 15a ist ein Rotor 50 angeordnet. Dieser umfasst insbesondere eine Rotorscheibe 52 mit Öffnungen 53 für das zu zerkleinernde Material und die Mahlkörper. Am äußeren Rand der Rotorscheibe 52 sind sogenannte Rotorfinger 55 angeordnet, die sich in Richtung der antriebsseitigen ersten Stirnwand 15a erstrecken. Die Rotorfinger 55 sind insbesondere gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet. Die Rotorfinger 55 sind an ihrem antriebsseitigen Ende über einen Rotorring 57 miteinander verbunden. Der Rotor 50 bildet somit einen antriebsseitig offenen Käfig um die Achse der Antriebswelle 4.
Das zu zerkleinernde Material wird mit Hilfe einer externen Pumpe über den Materialeinlass 13 in Fließrichtung F_A in einem Volumenstrom v_A in den Mahlraum 8 des Mahlbehälters 7 eingepumpt. Insbesondere gelangt es durch Öffnungen 60 in den Rührscheiben 5* und den Öffnungen 53 der Rotorscheibe 52 in den Zwischenraum zwischen Rotorkäfig und Sieb der Trenneinrichtung 10. Bei Rotation der Antriebswelle 4 wirkt der Rotor 50 als Pumpe und baut einen nach außen in den Mahlraum 8 gerichteten Produktstrom aus zu zerkleinerndem bzw. zumindest teilweise bereits zerkleinertem Material in Fließrichtung F_B auf. Der Rotor 50 saugt den Produktstrom nahe an der Antriebswelle 4 an. Die Mahlkörper weisen eine höhere Dichte auf als das zu zerkleinernde Material. Aus diesem Grund finden sich aufgrund der Fliehkräfte innerhalb der Rührwerkskugelmühle 2 keine bzw. nur eine geringe Anzahl von Mahlkörpern an der Antriebswelle 4. Somit besteht der durch den Rotor 50 erzeugte Produktstrom zumindest weitgehend nur aus zu zerkleinerndem bzw. zumindest teilweise bereits zerkleinertem Material.
Der durch den Rotor 50 aufgebaute Produktstrom weist insbesondere einen höheren Volumenstrom v_B auf als der Materialzufluss über den Materialeinlass 13. Der Produktstrom teilt sich außerhalb des Rotorkäfigs in einen Teilstrom F_C in Richtung Rührscheibe 5* und in einen Teilstrom F_D in Richtung der antriebsseitigen ersten Stirnwand 15a. Dieser Teilstrom F_D fließt um den Rotorring herum und das zerkleinerte Material verlässt die Rührwerkskugelmühle 2 über das Sieb der Trenneinrichtung 10 am Feingutauslass 11. Der in Richtung der Rührscheibe 5* gerichtete Teilstrom F_C wirkt der externen Pumpe und somit dem Materialzufluss in Fließrichtung F_A entgegen. Durch den Teilstrom F_C werden die an der Behälterinnenwandung des Mahlbehälters 7 befindlichen Mahlkörper in Richtung der Rührscheibe 5* mitgerissen.
Bei einem Rotor 50 mit einer konstanten Geometrie und einer konstanten Drehzahl ist die Rückfördergeschwindigkeit des Produktstromes definiert. Der Durchsatz der Rührwerkskugelmühle 2 wird durch Änderung der Pumpgeschwindigkeit der externen Pumpe angepasst. Dabei verschiebt sich innerhalb der Rührwerkskugelmühle 2 der Punkt, an dem sich die Kräfte der externen Pumpe (Fließrichtung F_A) und die Rückförderkraft in Fließrichtung F_C aufheben.
Weiterhin ist in 1 angedeutet, dass die Innenmantelfläche des Mahlbehälters 7 zum Schutz gegen Verschleiß mit Verschleißschutzelementen 12 ausgestattet ist. Die Rührwerkskugelmühle 2 mit nur einem Antrieb 3 weist somit einen Materialeinlass 13, einen Auslass für Feingut 11 und eine Klassiereinrichtung 10* auf.
2 bis 4 zeigen jeweils einen Querschnitt durch verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Kugelmühle 20. Es handelt sich jeweils um Rührwerkskugelmühlen 22 mit einem Antrieb 3 analog zu 1. Für die aus dem Stand der Technik bekannten Bauteile der Kugelmühlen 20 werden dieselben Bezugszeichen wie in der Beschreibung zu 1 verwendet. Für die Beschreibung dieser Bestandteile wird hiermit auf die Beschreibung zu 1 verwiesen.
Kern der Erfindung ist eine Einstellvorrichtung 30 zum Einstellen der mahlrauminternen Zirkulation einer Rührwerkskugelmühle 22. Insbesondere dient die Einstellvorrichtung 30 der Anpassung der Rückförderleistung des Rotors 50 Die Einstellvorrichtung 30 ist im Bereich der Trenneinrichtung 10 (vergleiche 1) am Materialausgang 11 der Rührwerkskugelmühle 2 vorzugsweise an einem nicht drehenden Bauteil angeordnet.
Die 2 bis 4 zeigen beispielhaft die Anordnung von Einstellvorrichtungen 30 bei einer Rührwerkskugelmühle 22 mit einem Antrieb 3. Die Einstellvorrichtung 30 umfasst ein variables Element 32 im Bereich der jeweiligen Trenneinrichtung 10. Dabei handelt es sich beispielsweise um ein elastisches Element 33, das volumenvariabel ist. Beispielsweise kann das Raumvolumen des elastischen Elements 33 durch Aufblasen bzw. Befüllen mit einem geeigneten Fluid vergrößert werden kann. Durch Ablassen von Fluid wird das von dem elastischen Element 33 eingenommene Raumvolumen wieder verringert.
Alternativ kann als variables Element 32 ein so genannter Verdrängerkörper eingesetzt werden, der verschoben werden kann, wodurch sich das Innenvolumen des Mahlraums 8 beziehungsweise der Strömungsquerschnitt innerhalb des Mahlraums 8 im Bereich der Trenneinrichtung 10 vergrößert oder verkleinert.
Innerhalb des Mahlbehälters 7 besteht zwischen dem Feingutauslass 11 und dem Materialeinlass 13 ein Druckunterschied. Der Druck am Feingutauslass 11 und dem Materialeinlass 13 wird jeweils über geeignete Sensoren 40-13, 40-11 ermittelt. Die gemessenen Daten für den Druck werden an eine Steuereinheit (nicht dargestellt) übermittelt. Diese berechnet den Differenzdruck Δp und steuert daraufhin auch in Abhängigkeit des aktuellen Volumenstroms v_A ein Einstellmittel 42 an, zur Anpassung des variablen Elements 32. Die Änderung an dem variablen Element 32, d. h. entweder die Änderung des von dem elastischen Element eingenommenen Raumvolumens oder die Änderung der Position des Verdrängerkörpers führen zu Änderungen des Abstandes zwischen drehenden und stehenden Teilen der Rührwerkskugelmühle 22. Dies bewirkt eine Änderung der Strömungsquerschnitte innerhalb des Mahlraums und somit eine Änderung der mühleninternen Produktströmungen.
Um die Einstellvorrichtung 30 an den Durchsatz in der Rührwerkskugelmühle 22 anpassen zu können, wird auf diese in den gemäß 2 bis 4 dargestellten Ausführungsformen durch das Einstellmittel 42 jeweils Druck aufgegeben oder es wird Druck verringert, so dass sich das Raumvolumen der Einstellvorrichtung 30 entsprechend ändert. Der größte interne Produktdurchsatz ist möglich, wenn der Druck auf die Einstellvorrichtung 30 nahezu Null ist und die Einstellvorrichtung 30 den maximalen Strömungsquerschnitt innerhalb des Mahlraums freigibt.
Mit der Einstellvorrichtung 30 gemäß 2 kann der Abstand zwischen dem Rotorring 57 und der antriebsseitigen ersten Stirnwand 15a des Mahlbehälters 7 verändert werden. Geht der Spalt zwischen dem Rotorring 57 und der antriebsseitigen ersten Stirnwand 15a gegen Null, so wird der sogenannte Kurzschlussstrom in Fließrichtung F_D aufgehoben und der gesamte durch den Rotor 50 geförderte Produktstrom weist nur die Fließrichtung F_C in Richtung der Rührscheiben 5* auf.
3 zeigt eine Ausführungsform mit einem elastischen Element 33, das nahezu vollständig an der Behälterwandung des Mahlbehälters 7 anliegt. Mit der Einstellvorrichtung 30 gemäß 3 kann der Abstand zwischen der Rotorscheibe 52 und der Mahlbehälterinnenwandung verändert werden. Geht der Spalt zwischen der Rotorscheibe 52 und der Mahlbehälterinnenwandung gegen Null, so wird der Materialstrom in Fließrichtung F_C in Richtung der Rührscheibe 5* aufgehoben und der gesamte durch den Rotor 50 geförderte Produktstrom weist nur die Fließrichtung F_D in Richtung der antriebsseitigen ersten Stirnwand 15a auf. Somit erfolgt keine Rückförderung von Material in Richtung der Mahlscheiben. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der durch die externe Pumpe erzeugte Volumenstrom v_A der durch den Rotor 50 erzeugten Geschwindigkeit des Produkt-Volumenstroms v_B entspricht (vergleiche 1).
Ist der Durchsatz in der Rührwerkskugelmühle 22 nun geringer, wird die Einstellvorrichtung 30 durch das Einstellmittel 42 von hinten, also von der Behälterseite aus, mit Druck beaufschlagt und verringert so den Querschnitt des Mahlraums 8 im Bereich der Trenneinrichtung 10. Insbesondere wird der Raum zwischen dem Mahlbehälter 7 und der Trenneinrichtung 10 verringert. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Einstellvorrichtung 30 aus einzelnen Segmenten besteht und dass vorgesehen ist, den Druck jeweils gezielt in einzelne Segmente aufzubringen, um somit eine ganz gezielte Einstellung des Strömungsquerschnitts in definierten Bereichen des Mahlraumes 8 zu erzielen.
Mit Hilfe der Einstellvorrichtung 30 kann die Rückförderleistung des Rotors 30 der Trenneinrichtung 10 im Auslassbereich der Rührwerkskugelmühle 22 eingestellt werden. Insbesondere kann angepasst werden, ob mehr von dem durch den Rotor 50 gepumpten Produktstrom zurück in Richtung Rührscheibe 5* oder aber in Richtung der antriebsseitigen ersten Stirnwand 15a gepumpt wird. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Verteilung der Mahlkörper im Mahlraum 8. Die Mahlkörper müssen insbesondere breit um die Rührscheibe 5* verteilt sein, um eine gute Vermahlung des zu zerkleinernden Produktes zu erreichen. Damit kann das Verweilzeitspektrum des Produktes im Mahlraum 8 ohne Änderung des Pumpendurchsatzes variiert werden. Weiterhin kann mit Hilfe des Einstellmittels 42 und der Einstellvorrichtung 30 die Austragsmenge an Fein- und/oder Grobgut eingestellt werden. Somit kann eine Baugröße einer Rührwerkskugelmühle 22 optimal für verschiedene Durchsatzmengen an Mahlgut eingesetzt werden.
Durch die Einstellung des Verweilzeitspektrums des Produktes im Mahlraum 8 kann die Kontaktzeit zwischen Mahlgut beziehungsweise Mahlkörpern und Trenneinrichtung 10 optimiert, insbesondere minimiert werden. Kürzere Kontaktzeiten bewirken einen geringeren Verschleiß und erhöhen somit die Lebensdauer der Trenneinrichtungen 10.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Kugelmühle
2: Rührwerkskugelmühle
3: Antrieb
4: Antriebswelle
5: Rührwerk
5*: Rührscheibe
6: Gleitringrichtung
7: Mahlbehälter
8: Mahlraum
10: Trenneinrichtung
10*: Klassiereinrichtung
11: Feingutauslass
12: Verschleißschutz
13: Materialeinlass
15: Stirnwand
20: Kugelmühle
22: Rührwerkskugelmühle
30: Einstellvorrichtung
32: variables Element
33: elastisches Element
40: Drucksensor
42: Einstellmittel
50: Rotor
52: Rotorscheibe
53: Öffnung
55: Rotorfinger
57: Rotorring
60: Öffnung
F: Fließrichtung
v: Volumenstrom

Claims

Verfahren zum Regulieren der Förderleistung eines Rotors (50) einer Trenneinrichtung (10) einer Rührwerkskugelmühle (20, 22) zum Zerkleinern von Mahlgut mit Hilfe von Mahlkörpern, wobei die Rührwerkskugelmühle (20, 22) einen vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten, liegend angeordneten Mahlbehälter (7), mindestens ein mittels eines Antriebs (3) angetriebenes Rührwerk (5), einen Materialeinlass (13) und einen Feingutauslass (11) aufweist, wobei zumindest dem Feingutauslass (11) eine Trenneinrichtung (10) mit einem Rotor (50) zum Zurückhalten der Mahlkörper zugeordnet ist, wobei das Mahlgut mittels einer externen Pumpe über den Materialeinlass (13) in die Rührwerkskugelmühle (20, 22) gepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenvolumen des Mahlraums (8) im Bereich der mindestens einen Trenneinrichtung (10) und/oder dass ein Strömungsquerschnitt innerhalb des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) der Rührwerkskugelmühle (22) in Abhängigkeit von einer Pumpgeschwindigkeit der externen Pumpe eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Einstellung des Innenvolumens des Mahlraums (8) im Bereich der mindestens einen Trenneinrichtung (10) und/oder die Einstellung des Strömungsquerschnitts innerhalb des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) mittels einer Einstellvorrichtung (30) erfolgt, die mindestens ein volumenvariables und/oder positionsvariables Element (32) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Einstellvorrichtung (30) ein elastisches Element (33) umfasst, dessen Raumvolumen einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Raumvolumen durch Befüllen eines inneren Hohlraums des elastischen Elements (33) mit einem Fluid und/oder durch Entleeren des inneren Hohlraums des elastischen Elements (33) einstellbar ist, wobei durch Einfüllen von Fluid das durch das elastische Element (33) eingenommene Raumvolumen vergrößert und somit das Innenvolumen des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) und/oder der Strömungsquerschnitt innerhalb des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Einstellung des Innenvolumens des Mahlraums (8) im Bereich der mindestens einen Trenneinrichtung (10) und/oder die Einstellung des Strömungsquerschnitts innerhalb des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) mittels einer Einstellvorrichtung (30) erfolgt, die ein positionsvariables Element umfasst, das gegenüber der Trenneinrichtung verschieblich gelagert ist, und wobei der Abstand zwischen dem positionsvariablen Element und der Trenneinrichtung (10) einstellbar ist, wobei durch Annähern des positionsvariablen Elements an die Trenneinrichtung (10) das Innenvolumen des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) und/oder der Strömungsquerschnitt innerhalb des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) verringert wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Einstellung des Innenvolumens des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) und/oder die Einstellung des Strömungsquerschnitts innerhalb des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) aufgrund einer Druckdifferenz (Δp) zwischen dem Feingutauslass (11) und dem Materialeinlass (13) der Rührwerkskugelmühle (20, 22) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Druckdifferenz (Δp) sensorisch ermittelt wird und wobei die Einstellung des Innenvolumens des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) und/oder die Einstellung des Strömungsquerschnitts innerhalb des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) durch eine Steuereinheit kontrolliert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Einstellung des Innenvolumens des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) und/oder die Einstellung des Strömungsquerschnitts innerhalb des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) anhand der Änderung der Leistungsaufnahme der Rührwerkskugelmühle (20, 22) bei Änderung der Fördermenge berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei der Rotor (50) der Trenneinrichtung (10) einen von einer Antriebswelle (4) des Rührwerks (5) weg gerichteten Produktstrom (F_B) erzeugt, wobei sich der Produktstrom (F_B) in einen ersten zu einer antriebsseitigen Stirnwand (15a) des Mahlbehälters (7) gerichteten Teilstrom (F_D) und einen zweiten zu mindestens einer Rührscheibe (5*) des Rührwerks gerichteten Teilstrom (F_C) aufteilt, wobei mittels der Einstellvorrichtung (30) die mengenmäßige Aufteilung des Produktstrom (F_B) in ersten Teilstrom (F_D) und zweiten Teilstrom (F_C) gezielt eingestellt und an die Pumpgeschwindigkeit der externen Pumpe angepasst wird.
Rührwerkskugelmühle (20, 22) zum Zerkleinern von Mahlgut mit Hilfe von Mahlkörpern, mit einem vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten, liegend angeordneten Mahlbehälter (7), mit mindestens einem mittels eines Antriebs (3) angetriebenen Rührwerk (5), wobei die mindestens eine Antriebswelle (4) des Rührwerks (5) beweglich in einer Stirnwand (15) des Mahlbehälters (7) gelagert ist, wobei die Rührwerkskugelmühle (20, 22) einen Materialeinlass (13) und einen Feingutauslass (11) aufweist, wobei zumindest dem Feingutauslass (11) eine Trenneinrichtung (10) mit einem Rotor (50) zum Zurückhalten der Mahlkörper zugeordnet ist, wobei der Rührwerkskugelmühle (20, 22) eine externe Pumpe zum Einpumpen von Mahlgut über den Materialeinlass (13) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührwerkskugelmühle (20, 22) eine Einstellvorrichtung (30) umfasst, mittels derer das Innenvolumen des Mahlraums (8) und/oder ein Strömungsquerschnitt innerhalb des Mahlraums (8) im Bereich der Trenneinrichtung (10) in Abhängigkeit von einer Pumpgeschwindigkeit der externen Pumpe einstellbar ist.
Rührwerkskugelmühle (20, 22) nach Anspruch 10, wobei die Einstellvorrichtung im Bereich einer Trenneinrichtung (10) an einem Materialausgang (11) an einem nicht drehenden Bauteil der Rührwerkskugelmühle (20, 22) angeordnet ist.
Rührwerkskugelmühle (20, 22) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Einstellvorrichtung (30) mindestens ein volumenvariables und/oder positionsvariables Element (32) umfasst.
Rührwerkskugelmühle (20, 22) nach Anspruch 12, wobei die Einstellvorrichtung (30) ein elastisches Element (33) mit einem inneren Hohlraum umfasst, wobei das Volumen des elastischen Elements (33) durch Befüllen des inneren Hohlraums mit einem Fluid und/oder durch zumindest teilweises Entleeren des mit einem Fluid zumindest teilweise gefüllten Hohlraumes einstellbar ist.
Rührwerkskugelmühle (20, 22) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Einstellvorrichtung (30) ein positionsvariables Element (32) ist, das gegenüber der Trenneinrichtung verschieblich angeordnet ist, und wobei der Abstand zwischen dem positionsvariablen Element (32) und der Trenneinrichtung (10) einstellbar ist.
Rührwerkskugelmühle (20, 22) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei dem Feingutauslass (11) und dem Materialeinlass (13) jeweils ein Drucksensor (40) zugeordnet ist und wobei die Rührwerkskugelmühle eine Steuereinheit umfasst.