DE102018122395A1 - Agitator shaft for an agitator ball mill, agitator ball mill and method for producing an agitator shaft for an agitator ball mill - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle, wobei die Rührwelle eine Längsachse und eine mit Rührelementen ausgestattete Außenmantelfläche aufweist, wobei die Rührwelle mit den Rührelementen einstückig ausgebildet ist und aus einem Keramikmaterial bestehtDie Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle.The invention relates to an agitator shaft for an agitator ball mill, the agitator shaft having a longitudinal axis and an outer circumferential surface equipped with agitator elements, the agitator shaft being formed in one piece with the agitator elements and consisting of a ceramic material.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle, eine Rührwerkskugelmühle und ein Verfahren zum Herstellen einer Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.The present invention relates to an agitator shaft for an agitator ball mill, an agitator ball mill and a method for producing an agitator shaft for an agitator ball mill according to the features of the independent claims.
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle, insbesondere ein Rührwerk für eine Rührwerkskugelmühle. Die Rührwerkskugelmühle ist ein Gerät zur Grob-, Fein- und Feinstzerkleinerung oder Homogenisierung von Mahlgut. Eine Rührwerkskugelmühle besteht aus einem vertikal oder horizontal angeordneten, meist annähernd zylindrischen Mahlbehälter, der zu 70% bis 90 % mit Mahlhilfskörpern gefüllt ist. Der Mahlbehälter ist bei Rührwerkskugelmühlen in der Regel stationär gelagert. Viele herkömmlich bekannte Mühlen werden durch eine zentrale Öffnung in einer der Stirnwände befüllt. Das Einfüllen kann alternativ auch direkt über den Mahlzylinder erfolgen. Das zu vermahlende Produkt strömt beim Mahlvorgang kontinuierlich von einem Produkteinlass axial durch den Mahlraum bis zu einem Produktauslass. Dabei werden die suspendierten Feststoffe durch Prall- und Scherkräfte zwischen den Mahlkörpern zerkleinert bzw. dispergiert. In einem Auslassbereich erfolgt dann die Trennung der Mahlhilfskörper vom Produktstrom. Der Austrag ist von der Bauform abhängig und erfolgt beispielsweise durch ein Sieb am Mühlenende.The invention relates to an agitator ball mill, in particular an agitator for an agitator ball mill. The agitator ball mill is a device for coarse, fine and very fine comminution or homogenization of regrind. An agitator ball mill consists of a vertically or horizontally arranged, mostly approximately cylindrical grinding container, which is filled to 70% to 90% with auxiliary grinding media. In the case of agitator ball mills, the grinding container is usually stored stationary. Many conventionally known mills are filled through a central opening in one of the end walls. Alternatively, the filling can also be done directly via the grinding cylinder. The product to be ground flows continuously during the grinding process from a product inlet axially through the grinding chamber to a product outlet. The suspended solids are crushed or dispersed between the grinding media by impact and shear forces. The grinding auxiliary bodies are then separated from the product stream in an outlet area. The discharge depends on the design and is carried out, for example, through a sieve at the end of the mill.
Das Rührwerk ist in der Regel durch eine Rührwerkswelle gebildet, die dazu dient, Rührelemente in Form von Scheiben oder radial abstehenden Stiften zu drehen, insbesondere um in Flüssigkeit verteilte Feststoffe des Mahlgutes zu deagglomerieren und zu zerkleinern. Die Rührwerkswelle wird in der Regel motorisch angetrieben. Als geeignete Rührelemente finden insbesondere Scheibenrührer mit einer Mehrzahl von an einer Rührwelle angeordneten Mahlscheiben Verwendung. Die Mahlscheiben sind meist kreisförmig und können mit Durchlassöffnungen versehen sein. Über die Durchlassöffnung wird insbesondere die Produktströmung sichergestellt.The agitator is usually formed by an agitator shaft which serves to rotate agitator elements in the form of disks or radially protruding pins, in particular to deagglomerate and comminute solids of the material to be ground, which are distributed in liquid. The agitator shaft is usually driven by a motor. Disk stirrers with a plurality of grinding disks arranged on a stirrer shaft are used in particular as suitable stirring elements. The grinding disks are usually circular and can be provided with through openings. The product flow is ensured in particular via the passage opening.
Zwischen der Innenseite des Mahlzylinders und dem Rührwerk ist ein ringförmiger Mahlspalt ausgebildet, in dem sich im Betrieb der Rührwerkskugelmühle das zu zerkleinernde Mahlgut befindet. Das Rührwerk wird drehend angetrieben und beansprucht derart das Mahlgut innerhalb des Mahlspaltes, wodurch dieses zerkleinert wird, was zum einen durch die Mahlhilfskörper und zum anderen durch die Rührelemente des Rührwerks unterstützt wird. Insbesondere werden mittels einer Rührwelle das Mahlgut und die Mahlhilfskörper intensiv bewegt. Dabei werden die Feststoffpartikel des Mahlguts durch Prall, Druck, Scherung und Reibung zerkleinert.An annular grinding gap is formed between the inside of the grinding cylinder and the agitator, in which the grinding stock to be comminuted is located when the agitator ball mill is in operation. The agitator is driven in rotation and thus loads the material to be ground within the grinding gap, as a result of which it is comminuted, which is supported on the one hand by the auxiliary grinding bodies and on the other hand by the stirring elements of the agitator. In particular, the material to be ground and the auxiliary grinding bodies are moved intensively by means of a stirring shaft. The solid particles of the ground material are crushed by impact, pressure, shear and friction.
Die Rührwellen bzw. Rührwerke bestehen vorzugsweise aus einem abriebfesten Material, insbesondere aus einem Metall oder einem keramischen Werkstoff, beispielsweise beschreibt
Viele Prozesse, chemische, mechanische oder andere, laufen unter Erzeugung von Prozesswärme ab, welche den Prozessablauf selbst beziehungsweise die eingesetzten Ausgangsstoffe negativ beeinflussen kann, weil beispielsweise die am Prozess beteiligten Stoffe temperaturempfindlich sind oder die Temperaturänderung sich auf die Prozessgeschwindigkeit auswirkt und damit eine geordnete Prozessführung erschwert. Aus diesem Grund ist es üblich, einen Prozessablauf zu stabilisieren, indem beispielsweise die erzeugte Prozesswärme mittels geeigneter Kühlvorrichtungen beziehungsweise -verfahren abgeleitet wird. In Behältern ablaufende Prozesse werden dabei meist über die Behälterwand temperiert, zum Beispiel durch an der Wand verlaufende Kühl- oder Warmwasserrohre oder indem ein weiterer, vom ersten Behälter radial beabstandet angeordneter Außenbehälter um den ersten Behälter herumgeführt wird, so dass sich zwischen den beiden Behältern ein Hohlraum bildet, durch welchen ein Fluidstrom, welcher ein Warmwasserstrom beziehungsweise ein Kühlmittelstrom sein kann, zum Transport der Prozesswärme geführt werden kann.Many processes, chemical, mechanical or other, run with the generation of process heat, which can have a negative impact on the process itself or the raw materials used, for example because the substances involved in the process are temperature-sensitive or the temperature change affects the process speed and thus orderly process control difficult. For this reason, it is common to stabilize a process flow, for example by dissipating the process heat generated by means of suitable cooling devices or processes. Processes running in containers are usually tempered via the container wall, for example by cooling or hot water pipes running on the wall or by guiding a further outer container that is radially spaced from the first container so that there is a gap between the two containers Forms a cavity through which a fluid flow, which can be a hot water flow or a coolant flow, can be conducted to transport the process heat.
Auch bei dem Mahlprozess entsteht Wärme. In Abhängigkeit vom Produkt muss diese Wärme abgeführt werden bzw. es muss eine Wärmebildung verhindert werden. Die Problematik besteht insbesondere bei Rührwerkskugelmühlen mit einem großen Mahlvolumen oder wenn ein höherer Leistungseintrag erwünscht wird. Zur Kühlung während des Mahlprozesses ist beispielsweise vorgesehen, den Mahlzylinder kühlbar auszugestalten. Beispielsweise beschreibt die Offenlegungsschrift
Wie bereits im Zusammenhang mit der
Eine weitere kühlbare Rührwelle wird in der Patentschrift
Ab einer gewissen Baugröße müssen Rührwellen bzw. Rührwerke aus Keramik aus mehreren Bauteilen aufgebaut sein. Um die Einzelteile passend zueinander herzustellen, ist viel Schleifarbeit notwendig, wodurch die Kosten aufgrund der notwendigen Arbeitszeit sehr hoch sind. Zudem entstehen beim Zusammensetzen der Rührwelle aus einer Mehrzahl an Teilen sogenannte Toträume, in denen sich Mahlgut und/oder Mahlhilfskörper festsetzen können und somit den Maschinenraum verschmutzen. Solche mehrteiligen Keramikrührwellen sind zudem sehr bruchempfindlich, insbesondere bei der Montage, Demontage, Reinigung und Wartung. Zudem ist es bisher nicht möglich, Keramikrotoren mit einer Kühlung herzustellen.From a certain size, stirrer shafts or ceramic stirrers must be made up of several components. A lot of grinding work is necessary to produce the individual parts to each other, which means that the costs are very high due to the necessary working time. In addition, when the agitator shaft is assembled from a plurality of parts, so-called dead spaces arise, in which ground material and / or auxiliary grinding bodies can become lodged and thus contaminate the machine room. Such multi-part ceramic stirrer shafts are also very sensitive to breakage, especially during assembly, disassembly, cleaning and maintenance. In addition, it has so far not been possible to produce ceramic rotors with cooling.
Beschreibungdescription
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle einfach und kostengünstig herzustellen, insbesondere eine kühlbare Rührwelle für den Einsatz in Hochleistungs- Rührwerkskugelmühlen.The object of the invention is to produce an agitator shaft for an agitator ball mill easily and inexpensively, in particular a coolable agitator shaft for use in high-performance agitator ball mills.
Die obige Aufgabe wird durch eine Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle, eine Rührwerkskugelmühle und ein Verfahren zum Herstellen einer Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle gelöst, die die Merkmale in den unabhängigen Patentansprüchen umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.The above object is achieved by an agitator shaft for an agitator ball mill, an agitator ball mill and a method for producing an agitator shaft for an agitator ball mill, which comprise the features in the independent patent claims. Further advantageous configurations are described by the subclaims.
Die Rührwerkskugelmühle dient der Bearbeitung und insbesondere Zerkleinerung von Mahlgut mit Hilfe von Mahlhilfskörpern und weist einen Mahlbehälter mit einem Mahlguteinlass und einem Produktauslass auf, dem ein Rührwerk zugeordnet ist, das zumindest teilweise innerhalb des Mahlbehälters angeordnet ist.The agitator ball mill is used for processing and in particular comminuting regrind with the aid of auxiliary grinding bodies and has a grinding container with a grinding material inlet and a product outlet, to which an agitator is assigned, which is arranged at least partially within the grinding container.
Das Rührwerk umfasst einen Antrieb, eine am Antrieb angeordnete und in einer Drehrichtung rotierende Rührwelle und wenigstens ein an der Rührwelle angeordnetes Rührelement. Die Rührwelle weist einen vorzugsweise zylindrischen Grundkörper mit einer Längsachse auf, wobei an dem Grundkörper mindestens ein Rührelement, vorzugsweise eine Mehrzahl an Rührelementen, angeordnet ist/sind. Insbesondere weist die Rührwelle eine mit Rührelementen ausgestattete Außenmantelfläche auf. Die Längsachse der Rührwelle fällt in der Regel mit der Längsachse des Mahlbehälters zusammen. Der Antrieb ist in der Regel außerhalb des Mahlbehälters angeordnet und über eine die Behälterwandung durchdringende Antriebswelle mit der innerhalb des Mahlbehälters angeordneten Rührwelle verbunden.The agitator comprises a drive, an agitator shaft arranged on the drive and rotating in one direction of rotation and at least one agitator element arranged on the agitator shaft. The stirring shaft has a preferably cylindrical base body with a longitudinal axis, at least one stirring element, preferably a plurality of stirring elements, being / are arranged on the base body. In particular, the agitator shaft has an outer lateral surface equipped with agitating elements. The longitudinal axis of the agitator shaft usually coincides with the longitudinal axis of the grinding container. The drive is usually arranged outside the grinding container and connected to the stirring shaft arranged inside the grinding container via a drive shaft penetrating the container wall.
Der Mahlbehälter ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und liegend oder stehend angeordnet, so dass die Rührwelle entsprechend liegend oder stehend angeordnet ist. Der Mahlbehälter kann auch eine andere Gestalt aufweisen und beispielsweise kegelstumpfförmig ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Rührwelle vorzugsweise dazu korrespondierend ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet.The grinding container is preferably cylindrical and arranged lying or standing, so that the agitator shaft is arranged lying or standing accordingly. The grinding container can also have a different shape and, for example, be designed in the shape of a truncated cone. In this case, the agitator shaft is preferably also frustoconical.
Das mindestens eine Rührelement ist beispielsweise als Nocke ausgebildet, die sich vorzugsweise annähernd radial von der Rührwelle weg in Richtung einer Innenseite des Mahlbehälters der Rührwerkskugelmühle erstreckt.The at least one stirring element is designed, for example, as a cam, which preferably extends approximately radially away from the stirring shaft in the direction of an inner side of the grinding container of the stirred ball mill.
Zwischen der Außenmantelfläche der Rührwelle und der Innenmantelfläche des Mahlbehälters ist ein ringförmiger Mahlspalt ausgebildet, in dem sich ein Gemisch aus Mahlgut und Mahlhilfskörpern befindet. Aufgrund der Rotation der Rührwelle wird das Mahlgut innerhalb des Mahlspaltes aufgrund der Beanspruchung beispielsweise durch Aufeinanderprallen von Partikeln untereinander, durch Scherkräfte etc. zerkleinert. Die Rührelemente unterstützen dies, indem durch die Rührelemente ein zusätzlicher Energieeintrag insbesondere auf die Mahlhilfskörper bewirkt wird.An annular grinding gap is formed between the outer lateral surface of the agitator shaft and the inner lateral surface of the grinding container, in which there is a mixture of grinding stock and auxiliary grinding bodies. Due to the rotation of the agitator shaft, the ground material is crushed within the grinding gap due to the stress, for example, by particles colliding with one another, by shear forces, etc. The stirring elements support this by causing an additional energy input, in particular on the auxiliary grinding bodies, through the stirring elements.
Die Rührwelle mit den Rührelementen ist einstückig ausgebildet und hergestellt und besteht vorzugsweise aus einem Keramikmaterial. Besonders bevorzugt wird die Rührwelle aus Siliziumcarbid (SiC), aus Siliziumcarbid mit freiem Silizium (SiSiC), aus Siliziumnitrid, aus Zirkonoxid oder aus Mischkeramiken hergestellt. Siliziumcarbid- Keramiken weisen eine hohe Verschleißbeständigkeit, niedrige Thermoschockempfindlichkeit, niedrige Wärmedehnung, eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine gute Beständigkeit gegen Säuren und Laugen auf und sind darüber hinaus noch leicht und behalten ihre positiven Eigenschaften bis zu Temperaturen oberhalb von 1400°C. Zudem ist Siliziumcarbid toxikologisch unbedenklich und kann somit auch im Nahrungsmittelbereich verwendet werden. Siliziumnitrid weist zwar im Vergleich zu Siliziumcarbid eine reduzierte Härte auf, jedoch kann durch einen Sintervorgang eine stängelige Umkristallisation der β-Siliziumnitridkristalle bewirkt werden, was zu einer erhöhten Bruchzähigkeit des Materials führt. Die hohe Bruchzähigkeit in Kombination mit kleinen Defektgrößen verleiht Siliciumnitrid eine der höchsten Festigkeiten unter den ingenieurkeramischen Werkstoffen. Durch die Kombination von hoher Festigkeit, niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und relativ kleinem Elastizitätsmodul eignet sich Siliziumnitrid-Keramik besonders für thermoschockbeanspruchte Bauteile. Im Unterschied zu anderen keramischen Werkstoffen weist Zirkonoxid einen sehr hohen Widerstand gegen die Ausbreitung von Rissen auf. Außerdem besitzt Zirkonoxid-Keramik eine sehr hohe Wärmedehnung und wird deshalb gerne bei der Realisierung von Verbindungen zwischen Keramik und Stahl gewählt.The agitator shaft with the agitator elements is formed and manufactured in one piece and preferably consists of a ceramic material. The stirrer shaft is particularly preferably made from silicon carbide (SiC), from silicon carbide with free silicon (SiSiC), from silicon nitride, from zirconium oxide or from mixed ceramics. Silicon carbide ceramics have a high wear resistance, low thermal shock sensitivity, low Thermal expansion, high thermal conductivity, good resistance to acids and alkalis and are also easy and keep their positive properties up to temperatures above 1400 ° C. In addition, silicon carbide is toxicologically safe and can therefore also be used in the food sector. Silicon nitride has a reduced hardness in comparison to silicon carbide, but a sintering process can cause a recrystallization of the β-silicon nitride crystals, which leads to increased fracture toughness of the material. The high fracture toughness in combination with small defect sizes gives silicon nitride one of the highest strengths among the engineering ceramic materials. The combination of high strength, low coefficient of thermal expansion and a relatively small modulus of elasticity make silicon nitride ceramic particularly suitable for components subject to thermal shock. In contrast to other ceramic materials, zirconium oxide has a very high resistance to the spread of cracks. In addition, zirconium oxide ceramic has a very high thermal expansion and is therefore often chosen when realizing connections between ceramic and steel.
Besonders bevorzugt wird die Rührwelle mit den Rührelementen vermittels eines 3D- Druckverfahrens hergestellt. Auf diese Weise ist es möglich ein Bauteil mit inneren Hohlräumen herzustellen, das mit herkömmlichen Methoden wie beispielsweise Spritzgießen o.ä. ohne weitere Nachbearbeitung, beispielsweise ohne ein nachträgliches Einbringen von Bohrungen o.ä., nicht in einem Verfahrensschritt herstellbar wäre. Nunmehr ist es jedoch möglich, einfach und kostengünstig mindestens einen integrierten Kühlkanal innerhalb der Rührwelle auszubilden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich der Kühlkanal zumindest bereichsweise parallel zu der Längsachse der Rührwelle erstreckt. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Kühlkanal mäanderförmig ausgebildet ist, beispielsweise erstrecken sich mindestens zwei Bereiche des Kühlkanals jeweils parallel zur Längsachse der Rührwelle, wobei zwischen den zwei parallel verlaufenden Bereichen ein Umlenkbereich ausgebildet ist.The stirrer shaft with the stirrer elements is particularly preferably produced by means of a 3D printing process. In this way it is possible to produce a component with internal cavities that can be manufactured using conventional methods such as injection molding or the like. would not be producible in one process step without further post-processing, for example without subsequent drilling of holes or the like. However, it is now possible to easily and inexpensively form at least one integrated cooling channel within the agitator shaft. It is preferably provided that the cooling channel extends at least in regions parallel to the longitudinal axis of the agitator shaft. According to one embodiment, it is provided that the at least one cooling duct is meandering, for example at least two regions of the cooling duct each extend parallel to the longitudinal axis of the agitator shaft, a deflection region being formed between the two regions running in parallel.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung befinden sich jeweils zwei parallel verlaufende Bereiche, die von Kühlmittel in entgegengesetzten Strömungsrichtungen durchströmt werden, auf einer gemeinsamen Radialen der Rührwelle. Dadurch wird eine Gegenstromkühlung der Rührwelle erreicht. Insbesondere wird das Kühlmittel jeweils nahe der Längsachse der Rührwelle von der Mahlguteinlass- Seite zur Produktauslass- Seite geführt. Die Rückführung des Kühlmittels von der Produktauslass- Seite zur Mahlguteinlass- Seite erfolgt innerhalb der Rührwelle in einem Bereich benachbart zur Außenmantelfläche der Rührwelle. Damit wird erreicht, dass das frischeste und somit kühlste Kühlmittel zuerst in den Bereich der Rührwerkskugelmühle geführt wird, in dem das Mahlgut am wärmsten ist. Dies ist insbesondere der Bereich nahe dem Produktauslass, nachdem das Mahlgut die Rührwerkskugelmühle in Förderrichtung von der Mahlguteinlass- Seite her durchströmt hat. Insbesondere durchströmt das Kühlmittel die Rührwelle an der Oberfläche der Rührwelle somit in Gegenrichtung zur Förderrichtung des Mahlguts durch die Rührwerkskugelmühle. Mithilfe dieser Gegenstromkühlung kann der Kühlprozess weiter optimiert werden.According to one embodiment of the invention, two parallel areas, through which coolant flows in opposite flow directions, are located on a common radial of the agitator shaft. Countercurrent cooling of the agitator shaft is thereby achieved. In particular, the coolant is guided near the longitudinal axis of the agitator shaft from the regrind inlet side to the product outlet side. The coolant is returned from the product outlet side to the regrind inlet side within the agitator shaft in a region adjacent to the outer surface of the agitator shaft. This ensures that the freshest and therefore coolest coolant is first led into the area of the agitator ball mill in which the ground material is the warmest. This is in particular the area near the product outlet after the millbase has flowed through the agitator ball mill in the conveying direction from the millbase inlet side. In particular, the coolant flows through the agitator shaft on the surface of the agitator shaft in the opposite direction to the conveying direction of the ground material through the agitator ball mill. With the help of this counterflow cooling, the cooling process can be further optimized.
Eine Ausführungsform der Rührwelle sieht vor, dass diese mindestens zwei Teil- Abschnitte umfasst, insbesondere einen ersten endständigen Teil- Abschnitt an dem die Rührwelle mit der Antriebswelle des Rührwerks verbunden ist. Beispielsweise weist der erste endständige Teil- Abschnitt einen Aufnahmebereich, insbesondere eine Wellenaufnahme, auf, in der das freie Ende der Antriebswelle angeordnet und drehfest mit der Rührwelle verbunden werden kann. Weiterhin ist mindestens ein zweiter Teil- Abschnitt vorgesehen. Der zweite Teil- Abschnitt ist vorzugsweise innen hohl ausgebildet. Zudem sind in dem zweiten Teil- Abschnitt vorzugsweise zwischen der Außenmantelfläche und dem hohlen Innenraum bzw. Innenraumbereich Durchtrittsöffnungen ausgebildet. Insbesondere sind eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen vorgesehen, die sich parallel zur Längsachse der Rührwelle erstrecken. Innerhalb des zweiten Teil- Abschnitts kann vorzugsweise eine Trenneinrichtung ausgebildet sein. Das den Mahlspalt durchströmende Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch wird am offenen Ende des zweiten Teil- Abschnitts umgelenkt und strömt über die Trenneinrichtung in den hohlen Innenraum des zweiten Teil- Abschnitts. Die Trenneinrichtung, die beispielsweise als Trennsieb oder Klassierrotor ausgebildet sein kann, hält insbesondere die Mahlhilfskörper zurück und befördert diese zusammen mit gegebenenfalls noch nicht ausreichend zerkleinertem Mahlgut durch die Durchtrittsöffnungen zurück in den Mahlspalt. Das ausreichend zerkleinerte Mahlgut wird dagegen über den hohlen Innenraum zu einem Produktauslass der Rührwerkskugelmühle geleitet und kann dort entnommen werden.One embodiment of the agitator shaft provides that it comprises at least two partial sections, in particular a first terminal partial section, on which the agitator shaft is connected to the drive shaft of the agitator. For example, the first end section has a receiving area, in particular a shaft receiving device, in which the free end of the drive shaft can be arranged and connected to the agitator shaft in a rotationally fixed manner. Furthermore, at least one second section is provided. The second section is preferably hollow on the inside. In addition, passage openings are preferably formed in the second partial section between the outer lateral surface and the hollow interior or interior area. In particular, a plurality of passage openings are provided which extend parallel to the longitudinal axis of the agitator shaft. A separating device can preferably be formed within the second section. The ground material / auxiliary grinding medium mixture flowing through the grinding gap is deflected at the open end of the second section and flows via the separating device into the hollow interior of the second section. The separating device, which can be designed, for example, as a separating sieve or classifying rotor, in particular holds back the auxiliary grinding bodies and conveys them back together with possibly not yet sufficiently comminuted regrind through the passage openings into the grinding gap. The ground material, which has been comminuted sufficiently, is conducted through the hollow interior to a product outlet of the agitator ball mill and can be removed there.
Vorzugsweise werden die Mahlhilfskörper aufgrund des nur geringen Mahlspalts zwischen Rührwelle und Innenwand des Mahlbehälters in diesem sogenannten Mahlraum aufkonzentriert. Nur ein geringer Teil der Mahlhilfskörper wird zusammen mit dem Mahlgut umgelenkt und strömt über die Trenneinrichtung in den hohlen Innenraum des zweiten Teil- Abschnitts.The auxiliary grinding bodies are preferably concentrated in this so-called grinding chamber due to the only small grinding gap between the stirring shaft and the inner wall of the grinding container. Only a small part of the auxiliary grinding bodies is deflected together with the regrind and flows through the separating device into the hollow interior of the second section.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Teil- Abschnitt ein mittlerer TeilAbschnitt, an den ein weiterer dritter endständiger Teil- Abschnitt anschließt. Dieser dritte Teil- Abschnitt weist ebenfalls einen hohlen Innenraum auf. Im Falle eines zylindrischen Grundkörpers der Rührwelle sind die Innenräume des zweiten und gegebenenfalls dritten Teil- Abschnitts vorzugsweise ebenfalls zylindrisch ausgebildet und weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei der Radius des Querschnitts des Innenraums im dritten Teil- Abschnitt größer oder gleich dem Radius des Querschnitts des Innenraums im zweiten Teil- Abschnitt ist. Zudem weisen die zylindrisch ausgebildeten inneren Hohlräume jeweils eine Längsachse auf, die deckungsgleich zur Längsachse der Rührwelle ausgebildet ist.According to one embodiment, the second partial section is a central partial section to which another third terminal section follows. This third section also has a hollow interior. In the case of a cylindrical base body of the agitator shaft, the interior spaces of the second and optionally third section are preferably likewise cylindrical and have a circular cross section, the radius of the cross section of the interior in the third section being greater than or equal to the radius of the cross section of the interior is in the second section. In addition, the cylindrical inner cavities each have a longitudinal axis which is congruent to the longitudinal axis of the agitator shaft.
Im dritten Teil- Abschnitt sind vorzugsweise keine Durchtrittsöffnungen zwischen dem Innenraum und der Außenmantelfläche der Rührwelle vorgesehen. Stattdessen kann im Innenraum des dritten Teilabschnitts eine Verschleißschutzhülse angeordnet sein, die vorzugsweise ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist. Insbesondere ist die Verschleißschutzhülse zwischen einem Behälterboden des Mahlbehälters und der Trenneinrichtung im zweiten Innenraumbereich angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wird das den Mahlspalt durchströmende Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch am offenen Ende des dritten Teil- Abschnitts umgelenkt innerhalb des zwischen der Verschleißschutzhülse und der Rührwelle ausgebildeten Ringspalts in Richtung des zweiten Teil-Abschnitts geführt, indem die Abtrennung des Mahlguts von den Mahlhilfskörpern erfolgt, wie es bereits oben beschrieben worden ist.In the third section there are preferably no passage openings between the interior and the outer surface of the agitator shaft. Instead, a wear protection sleeve can be arranged in the interior of the third section, which is preferably also cylindrical. In particular, the wear protection sleeve is arranged between a container bottom of the grinding container and the separating device in the second interior area. In this embodiment, the regrind / grinding aid mixture flowing through the grinding gap is deflected at the open end of the third section within the annular gap formed between the wear protection sleeve and the stirring shaft in the direction of the second section by separating the regrind from the grinding aids, as is the case with it has already been described above.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich der mindestens eine Kühlkanal innerhalb des ersten endständigen Teil- Abschnitts und zumindest bereichsweise innerhalb des zweiten, mittleren Teil- Abschnitts erstreckt. Bei einer Ausführungsform einer Rührwelle umfassend drei Teil- Abschnitte kann vorgesehen sein, dass sich der mindestens eine Kühlkanal durch alle drei Teil- Abschnitte hindurch erstreckt. Ein mäanderförmiger Kühlkanal kann beispielsweise Parallel- Abschnitte umfassen, die innerhalb des zweiten Teil- Abschnitts der Rührwelle jeweils zwischen Durchtrittsöffnungen ausgebildet sind. Die Parallel- Abschnitte können sich zumindest teilweise in den ersten und/oder dritten Teil- Abschnitt der Rührwelle erstrecken. Insbesondere an den endständigen Bereichen des ersten und dritten Teil- Abschnitts der Rührwelle sind entsprechende Umlenkbereiche ausgebildet, die das Kühlmittel von einem Parallel-Abschnitt in den nächsten Parallel- Abschnitt umlenken, so dass das Kühlmittel einander direkt benachbart angeordnete Parallel- Abschnitte vorzugsweise jeweils gegenläufig durchfließt.It is preferably provided that the at least one cooling channel extends within the first terminal section and at least in regions within the second, central section. In one embodiment of a stirrer shaft comprising three sections, it can be provided that the at least one cooling channel extends through all three sections. A meandering cooling channel can, for example, comprise parallel sections which are each formed between passage openings within the second section of the agitator shaft. The parallel sections can extend at least partially into the first and / or third section of the agitator shaft. Corresponding deflection regions are formed in particular at the terminal regions of the first and third sub-sections of the agitator shaft, which deflect the coolant from one parallel section into the next parallel section, so that the coolant flows through parallel sections arranged directly adjacent to one another, in each case preferably in opposite directions .
Insbesondere ist vorgesehen, dass ein solcher Kühlkanal eine gerade Anzahl an Parallel- Abschnitten umfasst, so sich der Kühlmitteleingang und der Kühlmittelausgang jeweils am gleichen Ende der Rührwelle befinden. In diesem Fall durchströmt das Kühlmittel beispielsweise den ersten, dritten und fünften Parallel-Abschnitt etc. in einer ersten Strömungsrichtung und den zweiten, vierten und sechsten Parallel- Abschnitt etc. in einer entgegengesetzten zweiten Strömungsrichtung. Das Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch durchströmt den Mahlspalt in einer ersten Förderrichtung, die beispielsweise der ersten Strömungsrichtung entspricht und wird innerhalb der zweiten und/oder dritten Teil- Abschnitts der Rührwelle insbesondere in eine zweite Förderrichtung umgeleitet, die der zweiten Strömungsrichtung entspricht. Die Kühlwasserführung, insbesondere die Kühlwasserzu- und -ableitung kann durch ein Einschubteil gebildet sein, das beispielsweise gemeinsam mit der Antriebswelle am ersten Teil- Abschnitt der Rührwelle angeordnet und befestigt sein kann; beispielsweise kann das Einschubteil auf das Ende der Antriebswelle aufgesetzt werden und gemeinsam mit dieser in der Wellendurchführung angeordnet und befestigt werden, wobei die Kühlwasserzu- und - ableitung mit dem mindestens einen Kühlkanal der Rührwelle verbunden wird.In particular, it is provided that such a cooling duct comprises an even number of parallel sections, so that the coolant inlet and the coolant outlet are each located at the same end of the agitator shaft. In this case, the coolant flows through, for example, the first, third and fifth parallel section etc. in a first flow direction and the second, fourth and sixth parallel section etc. in an opposite second flow direction. The material to be ground / auxiliary grinding material flows through the grinding gap in a first conveying direction, which corresponds, for example, to the first flow direction, and is redirected within the second and / or third section of the agitator shaft, in particular to a second conveying direction, which corresponds to the second flow direction. The cooling water guide, in particular the cooling water inlet and outlet, can be formed by an insertion part which can be arranged and fastened, for example, together with the drive shaft on the first section of the agitator shaft; For example, the insert part can be placed on the end of the drive shaft and arranged and fastened together with it in the shaft bushing, the cooling water supply and drain line being connected to the at least one cooling channel of the agitator shaft.
An der Rührwelle ist vorzugsweise eine Mehrzahl an Rührelementen angeordnet. Insbesondere ist eine regelmäßige Anordnung von in Reihen parallel zur Längsachse der Rührwelle und/oder in Reihe aufeinanderfolgend angeordneter Rührelemente entlang einer Umfangslinie des Grundkörpers der Rührwelle vorgesehen. Dabei können alle Rührelemente identisch ausgebildet sein oder auch unterschiedliche Formen aufweisen. Zudem können Bereiche an der Rührwelle vorgesehen sein, in der mehr Nocken als in anderen Bereichen ausgebildet sind etc.A plurality of stirring elements are preferably arranged on the stirring shaft. In particular, a regular arrangement of stirring elements arranged in rows parallel to the longitudinal axis of the stirring shaft and / or in a row in succession along a circumferential line of the base body of the stirring shaft is provided. All stirring elements can be of identical design or can also have different shapes. In addition, areas can be provided on the agitator shaft in which more cams are formed than in other areas, etc.
Vorzugsweise sind die Rührelemente als vom Grundkörper der Rührwelle abstehende Nocken ausgebildet, wobei die am Grundkörper ausgebildete Verbindungsfläche der Nocken verhältnismäßig groß ist, insbesondere im Vergleich zur Höhe der Nocken, mit der diese radial über den Grundkörper hinausstehen.The stirring elements are preferably designed as cams protruding from the base body of the agitator shaft, the connecting surface of the cams formed on the base body being relatively large, in particular in comparison to the height of the cams with which they project radially beyond the base body.
Die Nocke weist eine am Grundkörper der Rührwelle ausgebildete Verbindungsfläche, eine der Innenseite des Mahlbehälters zugewandte Oberseite, eine in Drehrichtung der Rührwelle vorauseilende Seite, eine in Drehrichtung der Rührwelle nachlaufende Seite und zwei zwischen der vorauseilenden Seite und der nachlaufenden Seite angeordnete Seiten auf. Die vorauseilende Seite wird auch als angeströmte Seite bezeichnet und die nachlaufende Seite wird auch als von der Strömung abgewandte Seite bezeichnet. Der Abstand zwischen der Verbindungsfläche und der Oberseite wird als Höhe der Nocken bezeichnet.The cam has a connecting surface formed on the base body of the agitator shaft, an upper side facing the inside of the grinding container, a side leading in the direction of rotation of the agitator shaft, a side trailing in the direction of rotation of the agitator shaft and two sides arranged between the leading side and the trailing side. The leading side is also referred to as the flow side and the trailing side is also referred to as the side facing away from the flow. The distance between the connection surface and the top is called the height of the cams.
Über die verhältnismäßig große Verbindungsfläche der Nocken kann vorteilhaft Wärme aus dem Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch in die Rührwelle und insbesondere in das Kühlmittel innerhalb des mindestens einen Kühlkanals der Rührwelle abgeführt werden. Die nachfolgend näher beschriebene Form der Nocken verringert die Empfindlichkeit des Keramikmaterials gegen Ab- oder Ausbrechen. Grundkörper und Nocken werden gemeinsam als monolithisches Bauteil aus einem keramischen Werkstoff hergestellt, insbesondere vermittels eines 3D- Druckverfahrens, so dass eine direkte stoffliche Verbindung zwischen dem Grundkörper der Rührwelle und den Nocken besteht. Die einstückige Ausführung der Rührwelle fördert sowohl Stabilität als auch Wärmeleitung, da potenzielle Bruchstellen und Wärmeleitungsbarrieren entfallen. Heat can advantageously be dissipated from the material to be ground / grinding aid mixture into the stirrer shaft and in particular into the coolant within the at least one cooling channel of the stirrer shaft via the relatively large connecting surface of the cams. The shape of the cams, described in more detail below, reduces the sensitivity of the ceramic material to breaking off or breaking off. The base body and cams are manufactured together as a monolithic component from a ceramic material, in particular by means of a 3D printing process, so that there is a direct material connection between the base body of the agitator shaft and the cams. The one-piece design of the agitator shaft promotes both stability and heat conduction, as there are no potential breakages and heat conduction barriers.
Für eine gute Stabilität der Nocken und zur Erzielung eines gleichmäßig guten Mahlergebnisses ist es vorteilhaft, wenn jeder Nocken eine Verbindungsfläche zum Grundkörper der Rührwelle und eine vorauseilenden Seite aufweist, wobei ein Verhältnis aus der Projektion der vorauseilenden Seite auf eine normal zum Grundkörper der Rührwelle stehende Ebene und der Größe der Verbindungsfläche kleiner als 1 ist.For a good stability of the cams and to achieve a consistently good grinding result, it is advantageous if each cam has a connection surface to the base body of the agitator shaft and a leading side, a ratio of the projection of the leading side to a plane normal to the base body of the agitator shaft and the size of the connection area is less than 1.
Die vorauseilende Seite wird nachfolgend als stirnseitige Anströmfläche bezeichnet. Vorzugsweise kann ein Neigungswinkel der stirnseitigen Anströmfläche bezüglich der rechtwinklig zum Grundkörper stehenden Ebene in einem Bereich von - 45° bis 85° liegen. Ein Winkel von 0° entspricht dabei einer rechtwinklig zum Grundkörper angeordneten Anströmfläche, wohingegen ein Winkel mit negativem Vorzeichen eine hinterschnittene Anströmfläche bezeichnet, d. h. eine Anströmfläche, die so geneigt ist, dass sie einen gewissen Bereich der Verbindungsfläche quasi überdachen. Neigungswinkel mit positivem Vorzeichen kennzeichnen demnach eine stirnseitige Anströmfläche, die umgekehrt geneigt ist, d. h. bei der das an dem Grundkörper befindliche Ende der Anströmfläche zuerst angeströmt wird.The leading side is referred to below as the face-side inflow surface. Preferably, an angle of inclination of the face-side inflow surface with respect to the plane perpendicular to the base body can be in a range from -45 ° to 85 °. An angle of 0 ° corresponds to an inflow surface arranged at right angles to the base body, whereas an angle with a negative sign denotes an undercut inflow surface, i. H. an inflow surface that is inclined so that they virtually cover a certain area of the connecting surface. Tilt angles with a positive sign therefore characterize a face-side inflow surface that is tilted in reverse, ie. H. in which the end of the inflow surface located on the base body is flowed to first.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn jeder Nocken eine Verbindungsfläche zur Rührwelle mit einer größten Breite hat und das Verhältnis aus der Höhe jedes Nockens normal zur Rührwelle und der größten Breite größer als 0,2 ist. Die soeben erwähnte Verbindungsfläche entspricht insbesondere einer Grundfläche eines jeden Nockens und meint diejenige Fläche, mit der jeder Nocken in Kontakt mit der Rührwelle steht. Auch hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn jeder Nocken eine Verbindungsfläche zur Rührwelle mit einer größten Länge hat und das Verhältnis aus der Höhe jedes Nockens und der größten Länge kleiner als 1 ist.Furthermore, it has turned out to be advantageous if each cam has a connecting surface to the agitator shaft with a greatest width and the ratio of the height of each cam to the agitator shaft and the greatest width is greater than 0.2. The connection surface just mentioned corresponds in particular to a base surface of each cam and means the surface with which each cam is in contact with the agitator shaft. It has also proven to be advantageous if each cam has a connecting surface to the agitator shaft with a greatest length and the ratio of the height of each cam and the greatest length is less than 1.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn jeder Nocken eine Verbindungsfläche zur Rührwelle mit einer größten Länge und einer größten Breite hat, wobei das Verhältnis aus der größten Breite und der größten Länge kleiner als 1 ist.It is also advantageous if each cam has a connecting surface to the agitator shaft with a greatest length and a greatest width, the ratio of the greatest width and the greatest length being less than 1.
Sind in Umfangsrichtung des Grundkörpers der Rührwelle mehrere Nocken in einer Reihe entlang einer Umfangslinie des Grundkörpers der Rührwelle aufeinanderfolgend angeordnet, dann kann es beispielsweise vorteilhaft sein, einen Abstand zwischen den in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Nocken einer Reihe auszuwählen, der gleich oder grösser ist als die größte Länge eines Nockens in Umfangsrichtung. Sind eine Vielzahl von Nocken entlang mehrerer in Axialrichtung voneinander beabstandeter Umfangslinien jeweils in einer Reihe aufeinanderfolgend angeordnet, dann kann vorteilhaft ein axialer Abstand zwischen jeweils zwei axial benachbarten Nockenreihen grösser oder gleich dem 1,1-fachen der größten Breite eines Nockens gewählt werden. Bei Anordnung von in Axialrichtung voneinander beabstandeten Nocken an dem Grundkörper der Rührwelle, kann vorgesehen sein, die Nocken axial fluchtend oder aber versetzt zueinander anzuordnen.If several cams are arranged in succession in the circumferential direction of the main body of the agitator shaft in a row along a circumferential line of the main body of the agitator shaft, then it can be advantageous, for example, to select a distance between the cams of a row which are successive in the circumferential direction, which is equal to or greater than the greatest length of a cam in the circumferential direction. If a plurality of cams are successively arranged in a row along a plurality of circumferentially spaced circumferential lines, then an axial distance between two axially adjacent rows of cams can advantageously be selected to be greater than or equal to 1.1 times the greatest width of a cam. If cams spaced apart from one another in the axial direction are arranged on the base body of the agitator shaft, provision can be made for the cams to be arranged axially in line with one another or offset.
Wie bereits oben beschrieben kann im dritten endständigen Teil- Abschnitt der Rührwelle, insbesondere im dritten Innenraumbereich, eine Verschleißschutzhülse angeordnet und derart innerhalb der Rührwerkskugelmühle verbaut sein, dass diese einfach ausgetauscht werden kann.As already described above, a wear protection sleeve can be arranged in the third terminal partial section of the agitator shaft, in particular in the third interior area, and can be installed inside the agitator ball mill in such a way that it can be easily replaced.
Die Verschleißschutzhülse ist zumindest bereichsweise zylindrisch ausgebildet, insbesondere als Hohlzylinder. Der Hohlzylinder weist einen Außendurchmesser auf, der geringer ist als der Innendurchmesser des dritten Innenraumbereichs. An einem Endbereich der Verschleißschutzhülse kann ein Befestigungsbereich, beispielsweise ein Flansch, vorgesehen sein, um die Verschleißschutzhülse in oder an der Rührwerkskugelmühle zu positionieren und zu befestigen.The wear protection sleeve is at least partially cylindrical, in particular as a hollow cylinder. The hollow cylinder has an outer diameter that is smaller than the inner diameter of the third interior area. A fastening region, for example a flange, can be provided on an end region of the wear protection sleeve in order to position and fasten the wear protection sleeve in or on the agitator ball mill.
Insbesondere ist zwischen der Innenmantelfläche der Rührwelle im dritten Innenraum bzw. Innenraumbereich und der Außenmantelfläche der vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten Verschleißschutzhülse wiederum ein Mahlspalt ausgebildet, in dem das Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch in Richtung des zweiten Innenraumbereichs des zweiten Teil- Abschnitts geführt wird. Die Verschleißschutzhülse ist vorzugsweise ebenfalls einstückig und insbesondere aus einem Keramikmaterial gefertigt und kann analog zur Rührwelle beispielsweise im 3D-Druckverfahren hergestellt werden.In particular, a grinding gap is again formed between the inner circumferential surface of the agitator shaft in the third interior or interior region and the outer circumferential surface of the preferably cylindrical wear protection sleeve, in which the material to be ground / auxiliary grinding body mixture is guided in the direction of the second interior region of the second partial section. The wear protection sleeve is preferably also made in one piece and in particular made of a ceramic material and can be produced analogously to the stirrer shaft, for example in a 3D printing process.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Verschleißschutzhülse mindestens einen Kühlkanal umfasst, der beispielsweise ebenfalls mäanderförmig ausgebildet ist und somit eine große Kühlfläche ausbildet. Die Außenmantelfläche der Verschleißschutzhülse kann ebenfalls mit nockenförmigen Erhebungen ausgebildet sein. Die Form der Erhebungen kann beispielsweise der Form der an der Rührwelle angeordneten, vorbeschriebenen Nocken entsprechen. Die Erhebungen verringern den Spalt zwischen der Innenmantelfläche der Rührwelle im dritten Innenraumbereich und der Außenmantelfläche der Verschleißschutzhülse. Die Erhebungen dienen insbesondere als Abstreifer, um zu verhindern, dass sich Mahlgut und/oder Mahlhilfskörper an der Innenmantelfläche der Rührwelle anhaften. Stattdessen wird durch die Erhebungen sichergestellt, dass das Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch in der Strömung in Richtung den Durchtrittsöffnungen zur Rückführung der Mahlhilfskörper in Richtung des zwischen der Außenmantelfläche der Rührwelle und der Innenwand des Mahlbehälters ausgebildeten Mahlraums.Furthermore, it can be provided that the wear protection sleeve comprises at least one cooling channel, which, for example, is also meandering is formed and thus forms a large cooling surface. The outer circumferential surface of the wear protection sleeve can also be designed with cam-shaped elevations. The shape of the elevations can correspond, for example, to the shape of the above-described cams arranged on the agitator shaft. The elevations reduce the gap between the inner surface of the agitator shaft in the third interior area and the outer surface of the wear protection sleeve. The elevations serve in particular as wipers in order to prevent ground material and / or auxiliary grinding bodies from adhering to the inner surface of the agitator shaft. Instead, the surveys ensure that the material to be ground / auxiliary grinding body mixture flows in the direction of the passage openings for returning the auxiliary grinding bodies in the direction of the grinding chamber formed between the outer surface of the stirring shaft and the inner wall of the grinding container.
Die Verschleißschutzhülse kann vorzugsweise in einer Rührwerkskugelmühle im Zusammenhang mit der vorbeschriebenen Rührwelle verwendet werden. Die Verschleißschutzhülse kann aber auch im Zusammenhang mit einer nach herkömmlichen Methoden hergestellten Rührwelle verwendet werden. Insofern ist hervorzuheben, dass die monolithische Ausbildung der Verschleißschutzhülse mit oder ohne an der Außenmantelfläche ausgebildeten Erhebungen und/oder mit oder ohne mindestens einem Kühlkanal eine eigenständige Erfindung darstellt.The wear protection sleeve can preferably be used in an agitator ball mill in connection with the above-described agitator shaft. The wear protection sleeve can also be used in connection with a stirrer shaft manufactured according to conventional methods. In this respect, it should be emphasized that the monolithic design of the wear protection sleeve with or without elevations formed on the outer lateral surface and / or with or without at least one cooling channel constitutes an independent invention.
Eine vorbeschriebene, monolithisch mit Nocken o.ä. und mindestens einem Kühlkanal ausgebildete Rührwelle kombiniert die Vorteile einer optimalen Kühlung mit höchster Verschleißbeständigkeit und eignet sich somit insbesondere für den Einsatz in Hochleistungsmühlen.A previously described, monolithic with cams or the like. and at least one cooling channel designed agitator shaft combines the advantages of optimal cooling with maximum wear resistance and is therefore particularly suitable for use in high-performance mills.
Die Anmeldung umfasst auch insbesondere einstückig ausgebildete und insbesondere aus einem Keramikmaterial gefertigte Rührwellen, die ohne Kühlkanal ausgebildet sind. Vorzugsweise weisen diese Rührwellen ebenfalls mindestens zwei unterschiedlich ausgebildete Teil- Abschnitte auf, insbesondere mindestens einen ersten endständigen Teil- Abschnitt zur Befestigung der Rührwelle an einer Antriebswelle und mindestens einen zweiten Teil- Abschnitt mit einem hohl ausgebildeten Innenraumbereich und Durchtrittsöffnungen zwischen dem Innenraumbereich und der Außenmantelfläche der Rührwelle im zweiten TeilAbschnitt.The application also includes in particular one-piece stirrer shafts, in particular made of a ceramic material, which are designed without a cooling channel. These agitator shafts also preferably have at least two differently designed partial sections, in particular at least one first terminal partial section for fastening the agitator shaft to a drive shaft and at least one second partial section with a hollow inner area and through openings between the inner area and the outer surface of the Stirrer shaft in the second section.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für das erfindungsgemäße Verfahren. In umgekehrter Weise gilt dasselbe, so dass auch alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte der erfindungsgemäßen Vorrichtung betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zum erfindungsgemäßen Verfahren von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für die erfindungsgemäße Vorrichtung.At this point, it should be expressly mentioned that all aspects and design variants which were explained in connection with the device according to the invention equally relate to or may be partial aspects of the method according to the invention. Therefore, if there are certain aspects and / or relationships and / or effects at a point in the description or also in the definition of claims for the device according to the invention, then this applies equally to the method according to the invention. The reverse applies, so that all aspects and design variants that have been explained in connection with the method according to the invention also relate to or may be partial aspects of the device according to the invention. If, therefore, at one point in the description or also in the definition of claims for the method according to the invention, certain aspects and / or relationships and / or effects are mentioned, this applies equally to the device according to the invention.
FigurenlisteFigure list
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 perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäß einstückig ausgebildeten Rührwelle. -
2 zeigt eine technische Darstellung einer Seitenansicht der Rührwelle gemäß1 . -
3 zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwelle entlang der SchnittlinieA-A gemäß2 . -
4 zeigt eine weitere Schnittdarstellung der Rührwelle entlang der SchnittlinieB-B gemäß3 . -
5 zeigt eine technische Darstellung einer perspektivischen Ansicht der Rührwelle. -
6 zeigt eine aufgeschnittene Rührwelle mit freigelegten mäanderförmigen Kühlkanälen. -
7 zeigt eine seitliche Darstellung einer Verschleißschutzhülse. -
8 zeigt eine perspektivische Darstellung der Verschleißschutzhülse. -
9 zeigt eine Vorderansicht einer Rührwerkskugelmühle. -
10 zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle entlang der SchnittlinieA-A gemäß9 . -
11 zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle entlang der SchnittlinieB-B gemäß10 . -
12 zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle entlang der SchnittlinieC-C gemäß11 . -
13 zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle entlang der SchnittlinieD-D gemäß12 . -
14 zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle gemäß den SchnittlinienE-E gemäß9 . -
15 zeigt eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäß einstückig ausgebildeten Rührwelle mit Gegenstromkühlung. -
16 zeigt einen Längsschnitt einer Rührwerkskugelmühle mit einem als Gegenstromkühlung ausgebildeten Kühlkanal. -
17 zeigt einen Querschnitt einer Rührwerkskugelmühle mit Rührwelle gemäß16 entlang einer SchnittlinieA-A . -
18A bis18E zeigen jeweils weitere Ausführungsformen von Rührwellen.
-
1 shows a perspective view of an embodiment of an integrally formed stirrer shaft according to the invention. -
2nd shows a technical representation of a side view of the agitator shaft according to1 . -
3rd shows a sectional view of the agitator shaft along the section lineAA according to2nd . -
4th shows a further sectional view of the agitator shaft along the section lineBB according to3rd . -
5 shows a technical representation of a perspective view of the agitator shaft. -
6 shows a cut agitator shaft with exposed meandering cooling channels. -
7 shows a side view of a wear protection sleeve. -
8th shows a perspective view of the wear protection sleeve. -
9 shows a front view of an agitator ball mill. -
10th shows a sectional view of the agitator ball mill along the section lineAA according to9 . -
11 shows a sectional view of the agitator ball mill along the section lineBB according to10th . -
12th shows a sectional view of the agitator ball mill along the section lineCC according to11 . -
13 shows a sectional view of the agitator ball mill along the section lineDD according to12th . -
14 shows a sectional view of the agitator ball mill according to the cutting linesEE according to9 . -
15 shows a perspective view of a further embodiment of a stirrer shaft with countercurrent cooling designed in one piece according to the invention. -
16 shows a longitudinal section of an agitator ball mill with a cooling channel designed as a countercurrent cooling. -
17th shows a cross section of an agitator ball mill with agitator shaft according to16 along a cutting lineAA . -
18A to18E each show further embodiments of agitator shafts.
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.Identical reference numerals are used for identical or identically acting elements of the invention. Furthermore, for the sake of clarity, only reference numerals are shown in the individual figures which are necessary for the description of the respective figure. The illustrated embodiments merely represent examples of how the device according to the invention or the method according to the invention can be designed and do not constitute a final limitation.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Rührwelle
Bei dem Keramikmaterial kann es sich beispielsweise um Siliziumcarbid (SiC), insbesondere gesintertes Siliziumcarbit (SSiC), Siliziumcarbid mit freiem Silizium (SiSiC), Siliziumnitrid, Zirkonoxid oder um Mischkeramiken handeln. Siliziumcarbid-Keramiken weisen eine hohe Verschleißbeständigkeit, niedrige Thermoschockempfindlichkeit, niedrige Wärmedehnung, eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine gute Beständigkeit gegen Säuren und Laugen auf und sind darüber hinaus noch leicht und behalten ihre positiven Eigenschaften bis zu Temperaturen oberhalb von 1400°C. Zudem ist Siliziumcarbid toxikologisch unbedenklich und kann somit auch im Nahrungsmittelbereich verwendet werden. Siliziumnitrid weist zwar im Vergleich zu Siliziumcarbid eine reduzierte Härte auf. Jedoch kann durch einen Sintervorgang eine stängelige Umkristallisation der β-Siliziumnitridkristalle bewirkt werden, was zu einer erhöhten Bruchzähigkeit des Materials führt. Die hohe Bruchzähigkeit in Kombination mit kleinen Defektgrößen verleiht Siliciumnitrid eine der höchsten Festigkeiten unter den ingenieurkeramischen Werkstoffen. Durch die Kombination von hoher Festigkeit, niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und relativ kleinem Elastizitätsmodul eignet sich Siliziumnitrid-Keramik besonders für thermoschockbeanspruchte Bauteile. Im Unterschied zu anderen keramischen Werkstoffen weist Zirkonoxid einen sehr hohen Widerstand gegen die Ausbreitung von Rissen auf. Außerdem besitzt Zirkonoxid-Keramik eine sehr hohe Wärmedehnung und wird deshalb gerne bei der Realisierung von Verbindungen zwischen Keramik und Stahl gewählt.The ceramic material can be, for example, silicon carbide (SiC), in particular sintered silicon carbide (SSiC), silicon carbide with free silicon (SiSiC), silicon nitride, zirconium oxide or mixed ceramics. Silicon carbide ceramics have high wear resistance, low thermal shock sensitivity, low thermal expansion, high thermal conductivity, good resistance to acids and alkalis and are also light and retain their positive properties up to temperatures above 1400 ° C. In addition, silicon carbide is toxicologically safe and can therefore also be used in the food sector. Silicon nitride has a reduced hardness compared to silicon carbide. However, a stalk recrystallization of the β-silicon nitride crystals can be brought about by a sintering process, which leads to an increased fracture toughness of the material. The high fracture toughness in combination with small defect sizes gives silicon nitride one of the highest strengths among the engineering ceramic materials. The combination of high strength, low coefficient of thermal expansion and a relatively low modulus of elasticity make silicon nitride ceramic particularly suitable for components subject to thermal shock. In contrast to other ceramic materials, zirconium oxide has a very high resistance to the spread of cracks. In addition, zirconium oxide ceramic has a very high thermal expansion and is therefore often chosen when realizing connections between ceramic and steel.
In der technischen Darstellung einer Seitenansicht der Rührwelle
Ein den ersten Parallel- Abschnitt
Die in
Die Rührwelle
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass im zweiten mittleren Teil- Abschnitt
Wie beispielsweise anhand der
Die Verschleißschutzhülse
Die Verschleißschutzhülse
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Verschleißschutzhülse
Die Verschleißschutzhülse
Die Rührwerkskugelmühle
Innerhalb des Mahlbehälters
Durch den Mahlbehälterdeckel
Zwischen der Innenmantelfläche
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Produktauslass
Der in
In diesem Zusammenhang soll näher auf die Form der Nocken
Da im dargestellten Ausführungsbeispiel der Kühlkanal
Für eine gute Stabilität der Nocken
Vorteilhaft ist beispielsweise, wenn jeder Nocken
In diesem Zusammenhang wird auch auf die
Dabei kann ein Neigungswinkel der stirnseitigen Anströmfläche
Grundsätzlich ist es vorteilhaft, zur Förderung der gewünschten Wechselwirkung mit dem Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch eine Vielzahl von Nocken
Wie insbesondere anhand der
Sind eine Vielzahl von Nocken
Anhand der Schnittdarstellung
Innerhalb des zweiten Innenraumbereichs
Innerhalb des ersten hohlen Innenraumbereichs
Der hier dargestellte Kühlkanal
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Kühlmittel
Im Endbereich des dritten Teil- Abschnitts
Auch bei dieser Art der Gegenstromkühlung befinden sich jeweils zwei parallel verlaufende Parallel- Abschnitt
In
Weiterhin sind Ausführungsformen denkbar, bei denen im ersten Teilbereich
Die Ausführungsformen, Beispiele und Varianten der vorhergehenden Absätze, die Ansprüche oder die folgende Beschreibung und die Figuren, einschließlich ihrer verschiedenen Ansichten oder jeweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination verwendet werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, sind für alle Ausführungsformen anwendbar, sofern die Merkmale nicht unvereinbar sind.The embodiments, examples and variants of the preceding paragraphs, the claims or the following description and the figures, including their different views or respective individual features, can be used independently of one another or in any combination. Features described in connection with an embodiment are applicable to all embodiments unless the features are inconsistent.
Wenn auch im Zusammenhang der Figuren generell von „schematischen“ Darstellungen und Ansichten die Rede ist, so ist damit keineswegs gemeint, dass die Figurendarstellungen und deren Beschreibung hinsichtlich der Offenbarung der Erfindung von untergeordneter Bedeutung sein sollen. Der Fachmann ist durchaus in der Lage, aus den schematisch und abstrakt gezeichneten Darstellungen genug an Informationen zu entnehmen, die ihm das Verständnis der Erfindung erleichtern, ohne dass er etwa aus den gezeichneten und möglicherweise nicht exakt maßstabsgerechten Größenverhältnissen der Stückgüter und/oder Teilen der Vorrichtung oder anderer gezeichneter Elemente in irgendeiner Weise in seinem Verständnis beeinträchtigt wäre. Die Figuren ermöglichen es dem Fachmann als Leser somit, anhand der konkreter erläuterten Umsetzungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der konkreter erläuterten Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein besseres Verständnis für den in den Ansprüchen sowie im allgemeinen Teil der Beschreibung allgemeiner und/oder abstrakter formulierten Erfindungsgedanken abzuleiten.Although “schematic” representations and views are generally referred to in the context of the figures, this does not mean in any way that the figure representations and their description should be of secondary importance with regard to the disclosure of the invention. The person skilled in the art is quite capable of extracting enough information from the schematically and abstractly drawn representations that facilitate his understanding of the invention, without having to draw from the drawn and possibly not to scale proportions of the piece goods and / or parts of the device or other drawn elements would be impaired in any way. The figures thus enable the person skilled in the art as a reader to derive a better understanding of the general and / or abstract concept of the invention formulated in the claims and in the general part of the description on the basis of the specifically explained implementations of the method according to the invention and the specifically explained mode of operation of the device according to the invention.
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.The invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, it is conceivable for a person skilled in the art that modifications or changes of the invention can be made without leaving the scope of the following claims.
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- RührwelleAgitator shaft
- 22nd
- zylindrischer Grundkörpercylindrical body
- 33rd
- RührelementStirring element
- 44th
- NockeCam
- 55
- AußenmantelflächeOuter surface
- 6,6*6.6 *
- KühlkanalCooling channel
- 7 7
- WellenaufnahmeWave recording
- 1212th
- erster Innenraumbereichfirst interior area
- 1313
- zweiter Innenraumbereichsecond interior area
- 1515
- DurchtrittsöffnungPassage opening
- 2020th
- VerbindungsflächeInterface
- 2121
- stirnseitige Anströmflächeface face
- 3030th
- VerschleißschutzhülseWear protection sleeve
- 3232
- zylindrischer Grundkörpercylindrical body
- 3333
- HohlzylinderHollow cylinder
- 3434
- ErhebungSurvey
- 3535
- NockeCam
- 3636
- Flanschflange
- 4040
- TrennsiebSeparating sieve
- 4141
- KlassierrotorClassifying rotor
- 5050
- RührwerkskugelmühleAgitator ball mill
- 5151
- MahlbehälterGrinding bowl
- 5252
- InnenmantelflächeInner surface
- 5353
- AußenzylinderOuter cylinder
- 5454
- InnenzylinderInner cylinder
- 5555
- KühlraumCold room
- 5656
- KühlmitteleingangCoolant inlet
- 5757
- KühlmittelausgangCoolant outlet
- 5858
- MahlbehälterdeckelGrinding container lid
- 5959
- MahlbehälterbodenGrinding container bottom
- 6161
- (erster) Parallel- Abschnitt des Kühlkanals(First) parallel section of the cooling channel
- 6262
- (zweiter) Parallel- Abschnitt des Kühlkanals(Second) parallel section of the cooling channel
- 6363
- (dritter) Parallel- Abschnitt des Kühlkanals(Third) parallel section of the cooling channel
- 6464
- (vierter) Parallel- Abschnitt des Kühlkanals(Fourth) parallel section of the cooling channel
- 6565
- (fünfter) Parallel- Abschnitt des Kühlkanals(fifth) parallel section of the cooling channel
- 6666
- (sechster) Parallel- Abschnitt des Kühlkanals(Sixth) parallel section of the cooling channel
- 6767
- (erster) Umlenkbereich des Kühlkanals(First) deflection area of the cooling channel
- 6868
- (zweiter) Umlenkbereich des Kühlkanals(Second) deflection area of the cooling channel
- 6969
- (fünfter) Umlenkbereich des Kühlkanals(fifth) deflection area of the cooling channel
- 7070
- Antriebswelledrive shaft
- 7171
- MahlguteinlassGrist inlet
- 7272
- ProduktauslassProduct outlet
- 7575
- AufnahmeteilRecording part
- 7676
- KühlkanalCooling channel
- 8181
- (erster) Parallel- Abschnitt(first) parallel section
- 8282
- (zweiter) Parallel- Abschnitt(second) parallel section
- 8383
- (dritter) Parallel- Abschnitt(third) parallel section
- 8484
- (vierter) Parallel- Abschnitt(fourth) parallel section
- 8585
- (fünfter) Parallel- Abschnitt(fifth) parallel section
- 8686
- (sechster) Parallel- Abschnitt(sixth) parallel section
- 8787
- (siebter) Parallel- Abschnitt(Seventh) parallel section
- 8888
- (achter / letzter) Parallel- Abschnitt(eighth / last) parallel section
- 9191
- UmlenkbereichDeflection area
- 9292
- RingspaltAnnular gap
- 9393
- KühlmittelzufuhrleitungCoolant supply line
- 9494
- innerer Strömungskanalinner flow channel
- 9595
- UmlenkbereichDeflection area
- 9696
- äußerer Strömungskanalouter flow channel
- 9797
- Kühlmittelabfuhrleitung Coolant discharge line
- d30d30
- Außendurchmesser VerschleißschutzhülseOutside diameter wear protection sleeve
- dllldlll
- Innendurchmesser dritter TeilabschnittInner diameter of third section
- DD
- DrehrichtungDirection of rotation
- FR1FR1
- erste Förderrichtungfirst direction of funding
- FR2FR2
- zweite Förderrichtungsecond funding direction
- GG
- Mahlgut/MahlhilfskörpergemischGrist / auxiliary grinding mixture
- hH
- Höhe der NockenHeight of the cams
- II.
- erster endständiger Teil- Abschnittfirst terminal section
- IIII
- zweiter mittlerer Teil- Abschnittsecond middle section
- IIIIII
- dritter endständiger Teil- Abschnittthird terminal section
- KK
- KühlmittelCoolant
- LL
- Längsachse der RührwelleLongitudinal axis of the agitator shaft
- L50L50
- Achse des Mahlbehälters der RührwerkskugelmühleAxis of the grinding bowl of the agitator ball mill
- MM
- MahlgutRegrind
- MSMS
- MahlspaltGrinding gap
- PP
- Produktproduct
- RR
- RadialeRadial
- R1R1
- erste Radialefirst radial
- R2R2
- zweite Radialesecond radial
- R3 R3
- dritte Radialethird radial
- SR1SR1
- erste Strömungsrichtungfirst flow direction
- SR2SR2
- zweite Strömungsrichtungsecond flow direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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