DE102015107789B3

DE102015107789B3 - Rührwerkskugelmühle und Verfahren zum Betreiben einer Rührwerkskugelmühle

Info

Publication number: DE102015107789B3
Application number: DE102015107789.2A
Authority: DE
Inventors: Klaus Ott
Original assignee: Netzsch Feinmahltechnik GmbH
Current assignee: Netzsch Feinmahltechnik GmbH
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2016-07-07
Anticipated expiration: 2035-05-20
Also published as: EP3297761A1; EP3297761B1; WO2016184445A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle mit einem zylindrischen Mahlbehälter. An einem ersten Endbereich des Mahlbehälters ist mindestens ein Mahlguteinlass und an einem gegenüberliegenden Endbereich des Mahlbehälters ist mindestens einen Mahlgutauslass ausgebildet. Vor dem Mahlgutauslass ist eine Trenneinrichtung angeordnet. Innerhalb des Mahlbehälters ist eine über eine Antriebswelle mit einem Antrieb verbundene Rührwelle angeordnet. Auf einer Außenmantelfläche der Rührwelle sind Stifte als Rührelemente ausgebildet, die die Antriebsenergie der Rührwelle zumindest teilweise auf innerhalb des Mahlbehälters lose angeordnete Mahlkörper übertragen. Die Rührwelle ist zumindest teilweise hohlzylindrisch ausgebildet. Ein dem Antrieb gegenüberliegendes Ende der Rührwelle ist zumindest teilweise offen. Im hohlzylindrischen Innenraum der Rührwelle ist eine Innenwelle ausgebildet, wobei ein erstes Ende der Innenwelle innerhalb des hohlzylindrischen Innenraums der Rührwelle koaxial an der Antriebswelle und/oder koaxial an der Rührwelle befestigt ist und wobei das gegenüberliegende zweite Ende der Innenwelle aus dem hohlzylindrischen Innenraum der Rührwelle herausragt. An dem herausragenden, zweiten Ende der Innenwelle ist die Trenneinrichtung angeordnet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Rührwerkskugelmühle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle und ein Verfahren zum Betreiben einer Rührwerkskugelmühle gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 14.
Stand der Technik
Rührwerkskugelmühlen werden verwendet, um Produkte mit Hilfe von Mahlkörpern zu zerkleinern. Beim Ausleiten von Produkt aus der Rührwerkskugelmühle sollen die Mahlkörper im Mahlraum der Rührwerkskugelmühle verbleiben. Dies wird insbesondere durch eine gezielte Abtrennung der Mahlkörper innerhalb der Rührwerkskugelmühle erreicht. Hierfür sind verschiedenste Systeme bekannt. Um eventuell im austretenden Produktstrom vorhandene Mahlkörper zu entfernen, sind beispielsweise Siebanordnungen vorgesehen. Gerade beim Einsatz kleinster Mahlkörper kommt es häufig zu einer Blockade des Siebes, was wiederum zu einem Druckanstieg innerhalb der Rührwerkskugelmühle und zur Abschaltung der Rührwerkskugelmühle führt.
Eine mögliche Ursache für die Blockade des Siebes sind unzureichend dispergierte Partikel, die als Agglomerate mit einer Größe vorliegen, die die Spaltweite des Filters/Siebes übersteigen. Eine weitere Ursache besteht darin, dass die Mahlkörper durch die Produktströmung an das Sieb geschwemmt werden und in Kombination mit dem Produkt einen sogenannten Filterkuchen auf dem Sieb bilden, der einen Druckanstieg bewirkt.
EP 370022 B1 beschreibt eine Stift-Rührwerkskugelmühle, bei der eine weitgehend ausschließliche Rückführung der Mahlkörper bei gleichzeitig möglichst gleichmäßiger Verteilung der Mahlkörper im Mahlraum erfolgt. Die Stiftrührwelle ist zumindest teilweise hohlzylindrisch ausgebildet und bildet einen Außen-Mahlraum und einen Innen-Mahlraum. Hierbei sind der Außen-Mahlraum und der Innen-Mahlraum im Wesentlichen ringzylindrisch ausgebildet. Der Außen-Mahlraum befindet sich zwischen der Innenwandung des Mahlbehälters und der Außenmantelfläche des mit Stiften versehenen Rotors. Der Rotor weist zusätzlich an seiner Innenmantelfläche ebenfalls Stifte als Rührelemente auf. In den Innenraum des Rotors ragt ein zylindrischer Innenstator hinein, an dessen Außenmantelfläche ebenfalls Stifte als Rührelemente angeordnet sind. Der Innen-Mahlraum ist zwischen der Innenmantelfläche des Rotors und der Außenmantelfläche des zylindrischen Innenstators ausgebildet. Durch die Durchströmung des Mahlraums von außen nach innen wird eine Rückführung der Mahlkörper von innen nach außen aufgrund von Zentrifugalkräften erzielt.
Einen ähnliche Stift-Rührwerkskugelmühle wird in der EP 1943022 B1 beschrieben. Hierbei ist vorgesehen, dass die Stifte auf der Außenmantelfläche des Rotors einander überlappend auf einer Schraubenlinie derart angeordnet sind, dass sie beim Drehantrieb des Rotors in einer Drehrichtung auf die Mahlkörper in einer Drehrichtung auf die Mahlkörper einen der Durchströmrichtung entgegen gerichteten Impuls ausüben und somit einen Übertritt der Mahlkörper in den Innenraum zwischen Innenmantelfläche des Rotors und Innenstator verhindern. Im Mahlgut-Abführkanal, der sich innerhalb des Rotors befindet und durch den Rotor und den Stator begrenzt wird, befinden sich daher keine oder nur sehr wenige Mahlkörper.
Die DE 10 2007 043 670 beschreibt eine Rührwerkskugelmühle mit einer vor dem Mahlgutauslass innerhalb der Rührwelle angeordneten Trenneinrichtung, die mindestens eine Spirale aufweist. Nachdem sie Spirale auch bei wenigen Umdrehungen eine sichere Abtrennung der Mahlkörper vom Mahlgut erzielt, kann es vorteilhaft sein, die Trenneinrichtung über einen eigenen Antrieb anzutreiben.
Die DE 10 2010 053 484 A1 offenbart ebenfalls eine Rührwerkskugelmühle mit einem hohlen Stiftrotor. Innerhalb des Hohlraums des Stiftrotors ist eine Trenneinrichtung angeordnet, die zusätzlich ein dynamisches Element zum Erzeugen eines Materialstroms umfasst.
Bei den Rührwerkskugelmühlen mit Stiftrotoren und Trenneinrichtungen, die innerhalb des hohlzylindrisch ausgebildeten Stiftrotors angeordnet sind, strömen die Mahlkörper im äußeren Mahlraum zwischen der Außenmantelfläche der Rührwelle und der Innenmantelfläche des Mahlbehälters entlang und treten gemäß den Druckschriften EP 370022 B1 und DE 10 2010 053 484 A1 um das offene Rührwellenende jeweils in einen Trennraum im Inneren der Rührwelle ein. Die rotierende Rührwelle bewirkt über Fliehkräfte eine Vortrennung von Mahlkörpern und Produktsuspension. Die Mahlkörper werden durch Schlitze in der Rührwelle nach außen in die Mahlzone zurückgeschleudert. Probleme ergeben sich hierbei, wenn ein Teil der Mahlkörper nicht erfasst wird und zusammen mit der Produktströmung zur Siebfläche der Trenneinrichtung gelangt. Die Mahlkörper bilden auf der Siebfläche einen Belag und die Rührwerkskugelmühle schaltet wegen Überdrucks ab. Durch eine Minimierung des Spaltes der Trenneinrichtung kann der Anteil an abgetrennten Mahlkörpern erhöht werden. Da die Spaltbreite bautechnisch nicht kleiner als 3 mm bis 5 mm ausgeführt werden kann, ist insbesondere eine vollständige Abtrennung von Mahlkörpern mit einem Durchmesser von kleiner/gleich 0,2 mm schwierig, beziehungsweise nicht möglich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine sichere Abtrennung von kleinsten Mahlkörpern zu erzielen.
Die obige Aufgabe wird durch eine Rührwerkskugelmühle und ein Verfahren zum Betreiben einer Rührwerkskugelmühle gelöst, die die Merkmale in den Patentansprüchen 1 und 14 umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle mit einem zylindrischen Mahlbehälter. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Rührwerkskugelmühle.
Die Rührwerkskugelmühle weist einen Mahlguteinlass und einen Mahlgutauslass auf. Insbesondere ist an einem ersten Endbereich des Mahlbehälters der Mahlguteinlass ausgebildet und an einem gegenüberliegenden zweiten Endbereich des Mahlbehälters ist der Mahlgutauslass ausgebildet. Vor dem Mahlgutauslass ist eine Trenneinrichtung angeordnet.
Innerhalb des Mahlbehälters ist eine über eine Antriebswelle mit einem Antrieb verbundene Rührwelle angeordnet. Auf einer Außenmantelfläche der Rührwelle sind Stifte als Rührelemente ausgebildet, die die Antriebsenergie der Rührwelle zumindest teilweise auf innerhalb des Mahlbehälters lose angeordnete Mahlkörper übertragen. Die Rührwelle ist zumindest teilweise hohlzylindrisch ausgebildet. Ein dem Antrieb gegenüberliegendes Ende der Rührwelle ist zumindest teilweise offen.
Bei der erfindungsgemäßen Rührwerkskugelmühle ist die Trenneinrichtung im Gegensatz zum Stand der Technik nicht innerhalb, sondern außerhalb der Rührwelle angeordnet. Die Trenneinrichtung verwendet jedoch ebenfalls denselben Antrieb wie die Rührwelle. Insbesondere ist im hohlzylindrischen Innenraum der Rührwelle eine Innenwelle ausgebildet, die ebenfalls durch den Antrieb von Trenneinrichtung und Rührwelle angetrieben wird. Ein erstes Ende der Innenwelle ist innerhalb des hohlzylindrischen Innenraums der Rührwelle koaxial an der Antriebswelle und/oder koaxial an der Rührwelle befestigt. Das gegenüberliegende zweite Ende der Innenwelle ragt aus dem hohlzylindrischen Innenraum der Rührwelle heraus. An dem herausragenden, zweiten Ende der Innenwelle ist die Trenneinrichtung angeordnet.
Durch die Anordnung der Trenneinrichtung außerhalb der Rührwelle kann dieses mit einem größeren Durchmesser ausgebildet werden als bei einer entsprechenden Anordnung innerhalb einer hohlzylindrischen Rührwelle. Aufgrund des größeren Durchmessers weist eine solche Trenneinrichtung eine höhere Umfangsgeschwindigkeit auf und erzeugt somit höhere, auf die Mahlkörper wirkende Fliehkräfte.
Die erfindungsgemäße Rührwerkskugelmühle weist innerhalb des Mahlbehälters, insbesondere im Bereich zwischen der Rührwelle und der Innenmantelfläche des Mahlbehälters eine Mahlzone auf. Weiterhin ist im Bereich der Trenneinrichtung beziehungsweise im Bereich des Mahlgutauslasses eine räumlich von der Mahlzone getrennte Trennzone ausgebildet, in der die Mahlkörper vom Mahlgut abgetrennt werden.
Zwischen dem Innendurchmesser beziehungsweise einer Innenmantelfläche der Rührwelle und dem Außendurchmesser beziehungsweise einer Außenmantelfläche der Innenwelle ist ein Strömungsausgleichsraum für Mahlkörper ausgebildet. Die durch die Trenneinrichtung aus einem Mahlgutauslassbereich verdrängten Mahlkörper können zumindest teilweise in den Strömungsausgleichsraum zwischen Innenwelle und Rührwelle ausweichen.
Die Mahlkörper werden aus der Trennzone in die Mahlzone zurückgeführt. Wenn die Strömungskräfte in der Mahlzone zu hoch sind, können die Mahlkörper in einen Strömungsausgleichsraum innerhalb der Rührwelle ausweichen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Innenwelle innerhalb der Rührwelle konisch ausgebildet. Vorzugsweise nimmt der Außendurchmesser der Innenwelle in Richtung des Mahlguteinlass zu beziehungsweise in Richtung der Trenneinrichtung ab. Dadurch erhalten die Mahlkörper innerhalb des Strömungsausgleichsraums eine zusätzliche Strömungskomponente in Richtung des Mahlguteinlasses.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Rührwelle Durchlassöffnungen für die Mahlkörper und/oder das Mahlgut. Durch diese Durchlassöffnungen können Mahlkörper, die sich in dem Strömungsausgleichsraum befinden, wieder nach außen gelangen, insbesondere in die Mahlzone der Rührwerkskugelmühle.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt das Volumen des Strömungsausgleichsraums zwischen 10% bis 90% des Volumens des Mahlraums, besonders bevorzugt beträgt das Volumen des Strömungsausgleichsraum zwischen 10% bis 40% des Volumens des Mahlraums.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird den Mahlkörpern durch die Trenneinrichtung eine zweite Strömung in Richtung der Mahlzone aufgebracht. Insbesondere ist zwischen der Mahlzone und der Trennzone ein Übergangsbereich ausgebildet. In dem Übergangsbereich trifft eine erste Strömung von Mahlgut und Mahlkörpern in einer ersten vom Mahlguteinlass zum Mahlgutauslass gerichteten Strömungsrichtung auf eine zweite Strömung von Mahlkörpern in einer zweiten vom Mahlgutauslass zum Mahlguteinlass gerichteten Gegenrichtung.
Die Mahlkörper der zweiten Strömung werden von der ersten Mahlgut-Mahlkörper-Produktströmung zumindest teilweise in Richtung des Strömungsausgleichsraums gedrängt, wodurch innerhalb des Übergangsbereichs eine Druckentlastung erfolgt. Über die Länge des Strömungsausgleichsraums kommt es dann je nach Druck- und Strömungsverhältnissen zu einer Rückströmung der Mahlkörper in den Bereich der Mahlzone, der sich außerhalb der Rührwelle befindet, insbesondere in einen Bereich der Mahlzone, der zwischen der Rührwelle und einer Innenmantelfläche des Mahlbehälters ausgebildet ist. Am einfachsten kann dies im Bereich des Mahlguteintrittes in die Rührwerkskugelmühle erfolgen, da dort die Konzentration an Mahlkörpern am geringsten ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Trenneinrichtung aus einem zylindrischen Rotor. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung besteht die Trenneinrichtung aus einer an der Innenwelle angeordneten Rotorscheibe. Am äußeren Rand der Rotorscheibe sind Rotorfinger angeordnet. Die Rotorfinger sind insbesondere in Richtung des Mahlgutauslasses, das heißt entgegen der Rührwelle, ausgerichtet. Die Rotorscheibe weist Durchtrittsöffnungen für die Mahlkörper auf, die dadurch in einen durch die Rotorscheibe und die Rotorfinger ausgebildeten Rotorkäfig eintreten können. Vorzugsweise ist innerhalb des Rotorkäfigs weiterhin ein Trennsieb angeordnet.
Der Rotor der Trenneinrichtung saugt das Mahlgut-Mahlkörper-Gemisch auf der Mühleneinlassseite an, klassiert die Mahlkörper und drängt sie in die Mahlzone zurück, wobei die Mahlkörper wie bereits beschrieben vorteilhafterweise in den Strömungsausgleichsraum im Inneren des Stiftrotors ausweichen können und vorzugsweise erst in einem antriebsnahen Bereich mit geringerer Mahlkörperkonzentration in die Mahlzone überführt werden.
Aufgrund der Anordnung der Trenneinrichtung außerhalb der Rührwelle kann diese mit einem größeren Durchmesser ausgeführt werden als eine innerhalb einer Rührwelle angeordnete Trenneinrichtung. Die Vergrößerung des Durchmessers der Trenneinrichtung bewirkt bei gleichbleibender Drehzahl der Rührwelle eine vorteilhafte Erhöhung der auf die Mahlkörper wirkenden Fliehkräfte, so dass auch kleine Mahlkörper mit ausreichender Sicherheit durch die Trenneinrichtung klassiert werden können. Besonders bevorzugt kann die Trenneinrichtung einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als der Außendurchmesser der Rührwelle.
Das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich zu den beschriebenen Merkmalen ein oder mehrere Merkmale und/oder Eigenschaften der zuvor beschriebenen Vorrichtung umfassen. Ebenfalls kann die Vorrichtung alternativ oder zusätzlich einzelne oder mehrere Merkmale und/oder Eigenschaften des beschriebenen Verfahrens aufweisen.
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 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rührwerkskugelmühle.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rührwerkskugelmühle.
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 oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rührwerkskugelmühle 1a. Die Rührwerkskugelmühle 1a umfasst einen Mahlbehälter 2 mit einem darin angeordneten Rührwerk 3, dass über eine Antriebswelle 4 rotatorisch angetrieben wird. Der Mahlbehälter 2 begrenzt einen Innenraum 2*. Das in der Figur linksseitig angeordnete Ende des Mahlbehälters 2 stellt die Mühleneinlassseite 14 dar, an der ein Mahlguteinlass (nicht dargestellt) angeordnet ist. An dem gegenüberliegenden Ende des Mahlbehälters 2 ist ein Produktauslass 20 angeordnet. Als Rührelemente 5 sind auf der Außenmantelfläche des sich koaxial zur Antriebswelle 4 erstreckenden Rührwerks 3 Stifte 6 angeordnet. Das Rührwerk 3 ist hohlzylindrisch ausgebildet und umfasst in seinem Zylindermantel 7 Durchtrittsöffnungen 8. Im Innenraum 9a des Rührwerks 3 ist koaxial und in Verlängerung der Antriebswelle 4 eine Innenwelle 10a ausgebildet, an deren freiem, dem Antrieb gegenüberliegenden Ende 11 außerhalb des Rührwerks 3 eine Trennvorrichtung 12 angeordnet ist.
Der Innenraum 2* des Mahlbehälters 2 wird durch diese Anordnung insbesondere in eine Mahlzone MZ und eine Trennzone TZ aufgeteilt. Der Innenraum 9a des Rührwerks 3, insbesondere der Raum zwischen dem Zylindermantel 7 des Rührwerks 3 und der Innenwelle 10a dient als Strömungsausgleichsraum 13a für die Mahlkörper MK.
Die Mahlkörper MK werden von der Produktströmung beziehungsweise der Strömung der Mahlkörper-Mahlgut-Suspension S in Richtung Trennzone TZ gedrängt. Die Trennvorrichtung 12 drängt die Mahlkörper MK aus der Trennzone TZ zurück in die Mahlzone MZ. Im Übergangsbereich UB zwischen Trennzone TZ und Mahlzone MZ treffen somit zwei weitgehend entgegengesetzte Strömungen aufeinander. Damit sich diese nicht gegenseitig stören, können die Mahlkörper MK aus diesem verdichteten Übergangsbereich UB in die Ausgleichszone in dem Strömungsausgleichsraum 13a innerhalb des Innenraums 9a des Rührwerks 3 ausweichen. Dies bewirkt insbesondere eine Druckentlastung in dem Übergangsbereich UB. Über die Länge der Ausgleichszone im Strömungsausgleichsraum 13a kommt es je nach Druck- und Strömungsverhältnissen zu einer Rückströmung der Mahlkörpern MK in die Mahlzone MZ beziehungsweise den Mahlraum MR zwischen der Außenmantelfläche des Rührwerks 3 und der Innenmantelfläche des Mahlbehälters 2. Am einfachsten kann dies im Bereich des Produkteintrittes in die Rührwerkskugelmühle 1a erfolgen, das heißt an dem der Trennvorrichtung 12 gegenüberliegenden Ende des Rührwerks 3, da dort die Konzentration an Mahlkörpern MK am geringsten ist.
Die Trennvorrichtung 12 ist insbesondere als Rotorscheibe 15 mit Öffnungen 16 und an der Rotorscheibe 15 angeordneten, zum Produktauslass 20 weisenden Rotorfingern 17, die zusammen mit der Rotorscheibe 15 einen so genannten einseitig offenen Rotorkäfig bzw. Trennrotor 18 bilden, wobei der Rotorkäfig insbesondere eine zylindrische Form aufweist. Durch die Öffnungen 16 in der Rotorscheibe 15 kann die Mahlkörper-Mahlgut-Suspension S von der Mühleneinlass-Seite 14 in einen Trennbereich TB der Trennvorrichtung 12 strömen und muss nicht außen am Trennrotor 18 der Trennvorrichtung 12 vorbei strömen. Damit die Mahlkörper MK ungehindert aus dem Trennbereich TB ausströmen können, wird die Trennzone TZ nicht als Mahlraum betrachtet. Die Menge an Mahlkörpern MK wird nach dem Volumen der Mahlzone berechnet. Das Volumen der Mahlzone entspricht 100% Üblicherweise werden bis zu 95% an Mahlkörpern eingefüllt. Der Trennrotor 18 der Trennvorrichtung 12 saugt auf der Mühleneinlassseite 14 an, klassiert die Mahlkörper MK und drängt sie in die Mahlzone MZ zurück, wobei die Mahlkörpern MK in den Strömungsausgleichsraum 13a innerhalb der Rührwerkswelle 3 ausweichen können.
Das Mahlgut P wird über ein innerhalb des Rotorkäfigs 18 angeordnetes Sieb 19 über den Produktauslass 20 aus der Rührwerkskugelmühle 1a ausgeleitet.
Bei der erfindungsgemäßen Rührwerkskugelmühle 1a erfolgt zuerst ein Vermahlen des Mahlguts P innerhalb der Mahlgut-Mahlkörper-Suspension S mit Hilfe von Mahlkörpern MK und eines Rührwerks 3 mit Stiften 6 in einer Mahlzone MZ. Die Stifte 6 an der Rührwerkswelle 3 dienen insbesondere der Aktivierung der Mahlkörper MK. Vorzugsweise werden die Mahlkörper durch die Stifte 6 beschleunigt, so dass das zwischen den Mahlkörpern MK befindliche Mahlgut P zerkleinert und/oder dispergiert wird.
Der Mahlzone MZ ist in Strömungsrichtung R eine Trennzone TZ nachgeschaltet. Die Trennung wird durch eine Trennvorrichtung 12 erzielt, die eine Rotorkäfig-Anordnung umfasst. Der so genannte Trennrotor 18 ist an einer Innenwelle 10a angeordnet und befestigt. Die Innenwelle 10a stellt eine Verlängerung der Antriebswelle 4 für die Rührwerkswelle 3 innerhalb der Rührwerkswelle 3 dar. Diese Anordnung ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft. Der Trennrotor 18 kann mit einem großen Durchmesser ausgeführt werden, beispielsweise mit einem Durchmesser der größer ist als der Durchmesser der Rührwerkswelle 3. Dadurch erhöht sich gegenüber der Rührwerkswelle 3 die Umfangsgeschwindigkeit und somit die Fliehkraft, wodurch eine bessere Abtrennung der Mahlkörper MK aufgrund von Zentrifugalkräften erfolgt. Der Trennrotor erzeugt eine der Strömungsrichtung R der Mahlgut-Mahlkörper-Suspension S entgegen gerichtete Gegenströmung. Diese führt dazu, dass die Mahlkörper MK aus dem Trennbereich TB innerhalb des Trennrotors 18 herausgeschleudert und in die Mahlzone MZ zurückgedrängt werden.
Da der Trennbereich der Mahlzone nachgeschaltet ist, kann kein Kurzschluss der Mahlgut-Mahlkörper-Suspension S erfolgen wir beispielsweise bei einem gemäß dem Stand der Technik innerhalb der Rührwelle angeordneten Trennbereich. Die Partikel gelangen nunmehr weitgehend dispergiert zum Sieb. Eine Verstopfung des Siebs 19 durch grobe Partikel ist dadurch nicht mehr möglich.
In der Mahlzone MZ baut sich über den Innenraum 9a der Rührwerkswelle 3 eine Zirkulationsströmung auf, über den insbesondere Mahlkörper MK wieder in den Mahlraum MR zwischen der Außenmantelfläche des Rührwerks 3 und der Innenmantelfläche des Mahlbehälters 2 zurückgeleitet werden. Der Innenraum 9a der Rührwerkswelle 3 stellt einen Strömungsausgleichsraum 13a beziehungsweise ein Puffervolumen für die Mahlkörper MK dar. Die Mahlkörper MK werden durch die Trennvorrichtung 12 in den Übergangsbereich UB gedrängt, durch Ausweichen der Mahlkörper MK in den Strömungsausgleichsraum 13a innerhalb der Rührwerkswelle 3 wird die Trennzone TZ zusätzlich von Mahlkörpern MK entlastet.
Damit Mahlkörper MK über den Strömungsausgleichsraum 13a effektiv in den Mahlraum MR zurückgeführt werden können, weist die Rührwerkswelle 3 Auslassschlitze beziehungsweise Durchtrittsöffnungen 8 auf, die sich weitgehend bis zum Einlassbereich 14 der Rührwerkskugelmühle 1a erstrecken, so dass die innere Zirkulation der Mahlkörper MK über die gesamte Mahlzone MZ bis zur Mühleneinlassseite 14 erfolgen kann.
Durch den großen Durchmesser des Trennrotors 18 kann auch ein verhältnismäßig großer Durchmesser für das Sieb 19 gewählt werden, wodurch sich wiederum die Filterfläche erhöht.
Die erfindungsgemäße Anordnung verwendet vorteilhaft nur einen einzigen Antrieb für die Rührwerkswelle 3 und zum Antrieb des Trennrotors 18 der Trennvorrichtung 12. Weiterhin erfolgt kein Ausleiten des Produktes P durch die drehende Antriebswelle, wie bei vielen der bekannten Systeme, wodurch spezielle Abdichtungen entfallen können. Mit der erfindungsgemäßen, kostengünstigen und technisch vereinfachten Ausgestaltung können auch kleinste Mahlkörper MK sicher und effektiv aus einer Mahlgut-Mahlkörper-Suspension S abgetrennt werden.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rührwerkskugelmühle 1b. Diese entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rührwerkskugelmühle 1a, so dass auf die Beschreibung zu 1 verwiesen wird.
Der wesentlichen Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen besteht darin, dass bei der Rührwerkskugelmühle 1b gemäß 2 die Innenwelle 10b zumindest bereichsweise konisch ausgebildet ist. Insbesondere verjüngt sich der Konus der Innenwelle 10b von der Antriebsseite beziehungsweise Einlassseite 14 in Richtung des Trennrotors 18 und dem Produktauslass 20.
Der Zylindermantel 7 der Rührwerkswelle 3 weist dagegen wie im Ausführungsbeispiel 1a gemäß 1 eine zylindrische Form auf. Dies bewirkt, dass der Querschnitt des Innenraums 9b zwischen der Innenwelle 10b und der Rührwerkswelle 3 in einem ersten, antriebsnahen Bereich B_A geringer ist als in einem zweiten Bereich B_E am offenen Ende der Rührwerkswelle 3 in unmittelbarer Nachbarschaft zum Trennrotor 18.
Durch die Veringerung des Querschnitts des Innenraums 9b beziehungsweise Strömungsausgleichsraums 13b erhöht sich die Geschwindigkeit der Mahlkörper MK, je weiter sich diese der Antriebsseite beziehungsweise dem ersten antriebsnahen Bereich B_A annähern. Über die Länge der Ausgleichszone im Strömungsausgleichsraum 13b kommt es je nach Druck- und Strömungsverhältnissen zu einer Rückströmung der Mahlkörpern MK in die Mahlzone MZ beziehungsweise den Mahlraum MR zwischen der Außenmantelfläche des Rührwerks 3 und der Innenmantelfläche des Mahlbehälters 2. Am einfachsten kann dies im Bereich des Produkteintrittes in die Rührwerkskugelmühle 1b erfolgen, das heißt an dem der Trennvorrichtung 12 gegenüberliegenden Ende des Rührwerks 3, da dort die Konzentration an Mahlkörpern MK am geringsten und die Geschwindigkeit der Mahlkörper MK innerhalb des Innenraums 9b beziehungsweise Strömungsausgleichsraums 13b am höchsten ist.
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

1a, 1b: Rührwerkskugelmühle
2: Mahlbehälter
2*: Innenraum
3: Rührwerk/Rührwerkswelle
4: Antriebswelle
5: Rührelement
6: Stift
7: Zylindermantel
8: Durchtrittsöffnung
9a, 9b: Innenraum
10a, 10b: Innenwelle
11: freies Ende
12: Trennvorrichtung
13a, 13b: Strömungsausgleichsraum
14: Mühleneinlassseite/Einlassbereich
15: Rotorscheibe
16: Öffnung
17: Rotorfinger
18: Trennrotor/Rotorkäfig
19: Sieb
20: Produktauslass
B_A, B_E: Bereich
MK: Mahlkörper
MZ: Mahlzone
MR: Mahlraum
P: Mahlgut/Mahlgut-Teilchen
R: Strömungsrichtung
S: Mahlkörper-Mahlgut-Suspension
TB: Trennbereich
TZ: Trennzone
UB: Übergangsbereich

Claims

Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) mit einem zylindrischen Mahlbehälter (2), der einen Mahlguteinlass und einen Mahlgutauslass (20) aufweist, mit einer vor dem Mahlgutauslass (20) angeordneten Trenneinrichtung (12), wobei im Mahlbehälter (2) eine über eine Antriebswelle (4) mit einem Antrieb verbundene Rührwelle (3) angeordnet ist, wobei auf einer Außenmantelfläche der Rührwelle (3) Stifte (6) als Rührelemente (5) ausgebildet sind, die die Antriebsenergie der Rührwelle (3) zumindest teilweise auf innerhalb des Mahlbehälters (2) lose angeordnete Mahlkörper (MK) übertragen, wobei die Rührwelle (3) zumindest teilweise hohlzylindrisch ausgebildet ist und wobei ein dem Antrieb gegenüberliegendes Ende der Rührwelle (3) zumindest teilweise offen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im hohlzylindrischen Innenraum (9a, 9b) der Rührwelle (3) eine Innenwelle (10a, 10b) ausgebildet ist, wobei ein erstes Ende der Innenwelle (10a, 10b) innerhalb des hohlzylindrischen Innenraums (9a, 9b) der Rührwelle (3) koaxial an der Antriebswelle (4) und/oder koaxial an der Rührwelle (3) befestigt ist, wobei das gegenüberliegende zweite Ende (11) der Innenwelle (10a, 10b) aus dem hohlzylindrischen Innenraum (9a, 9b) der Rührwelle (3) herausragt und wobei die Trenneinrichtung (12) an dem herausragenden, zweiten Ende (11) der Innenwelle (10a, 10b) angeordnet ist.
Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) nach Anspruch 1, wobei die Rührwelle (3) im hohlzylindrischen Bereich einen Innendurchmesser aufweist und wobei die Innenwelle (10a, 10b) einen Außendurchmesser aufweist, wobei der Innendurchmesser der Rührwelle (3) größer ist als der Außendurchmesser der Innenwelle (10a, 10b).
Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) nach Anspruch 2, wobei die Innenwelle (10a, 10b) konisch ausgebildet ist, insbesondere wobei der Außendurchmesser der Innenwelle (10a, 10b) in Richtung Mahlguteinlass zunimmt.
Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Rührwelle (3) Durchlassöffnungen (8) für die Mahlkörper (MK) und/oder das Mahlgut (P) umfasst.
Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei zwischen dem Innendurchmesser der Rührwelle (3) und dem Außendurchmesser der Innenwelle (10a, 10b) ein Strömungsausgleichsraum (13a, 13b) für die Mahlkörper (MK) ausgebildet ist.
Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei innerhalb des Mahlbehälters (2) im Bereich der Rührwelle (3) eine Mahlzone (MZ) ausgebildet ist und wobei im Bereich der Trenneinrichtung (12) eine Trennzone (TZ) ausgebildet ist.
Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) nach Anspruch 6, wobei den Mahlkörpern (MK) vermittels der Trenneinrichtung (12) eine Strömung in Richtung der Mahlzone (MZ) aufbringbar ist.
Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) nach Anspruch 7, wobei der Strömungsausgleichsraum (13a, 13b) innerhalb der Rührwelle (3) zur Aufnahme von zumindest einem Teil der in Richtung Mahlzone (MZ) rückströmenden Mahlkörper (MK) dient.
Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) nach Anspruch 8, wobei die im Strömungsausgleichsraum (13a, 13b) befindlichen Mahlkörper (MK) über die Durchlassöffnungen (8) der Rührwelle (3) in einen Bereich der Mahlzone (MZ) im Innenraum des Mahlbehälters (2) außerhalb der Rührwelle (3) bringbar sind.
Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Trenneinrichtung (12) einen zylindrischen Rotor oder eine Rotorscheibe (15) mit Rotorfingern (17) umfasst, wobei die Rotorfinger (17) von der Rotorscheibe (15) weg, entgegen der Rührwelle (3), ausgerichtet sind.
Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) nach Anspruch 10, wobei in der Rotorscheibe (15) Durchtrittsöffnungen (16) für Mahlkörper (MK) ausgebildet sind.
Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) nach Anspruch 10 oder 11, wobei innerhalb eines aus der Rotorscheibe (15) und den Rotorfingern (17) gebildeten Rotorkäfigs (18) ein Trennsieb (19) angeordnet ist.
Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Trenneinrichtung (12) einen Außendurchmesser aufweist, der mindestens einem Außendurchmesser der Rührwelle (3) entspricht, insbesondere wobei die Trenneinrichtung (12) einen Außendurchmesser aufweist, der größer als ein Außendurchmesser der Rührwelle (3) ist.
Verfahren zum Betreiben einer Rührwerkskugelmühle (1a, 1b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die durch die Trenneinrichtung (12) aus einem Bereich des Mahlgutauslass (20) verdrängten Mahlkörper (MK) zumindest teilweise in einen Innenraum (9a, 9b) der Rührwelle (3) ausweichen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei zwischen der Mahlzone (MZ) und der Trennzone (TZ) ein Übergangsbereich (UB) ausgebildet ist, in dem eine erste Strömung von Mahlgut (P) und Mahlkörpern (MK) in einer ersten vom Mahlguteinlass zum Mahlgutauslass (20) gerichteten Strömungsrichtung (R) auf eine zweite Strömung von Mahlkörpern (MK) in einer zweiten vom Mahlgutauslass (20) zum Mahlguteinlass gerichteten Gegenrichtung trifft, wobei eine Druckentlastung innerhalb des Übergangsbereichs (UB) erfolgt, indem die Mahlkörper (MK) der zweiten Gegenrichtung zumindest teilweise in den zwischen der Innenwelle (10a, 10b) und dem Innendurchmesser der Rührwelle (3) gebildeten Strömungsausgleichsraum (13a, 13b) ausweichen.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Mahlkörper (MK) über die Durchlassöffnungen (8) der Rührwelle (3) in die Mahlzone (MZ) außerhalb der Rührwelle (3) überführt werden, insbesondere wobei die Mahlkörper (MK) in einem antriebsnahen Bereich der Rührwelle (3) in die Mahlzone (MZ) überführt werden.