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Die
Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Eine
aus der
EP 0 369 149
B1 (entsprechend
US
4,998,678 ) bekannte Rührwerksmühle der
gattungsgemäßen Art
weist einen drehantreibbaren Mahlbehälter auf, zwischen dem und
der insoweit als Deckel dienenden, undrehbar am Maschinen-Ständer angeordneten
Abdeckung eine Dichtung vorgesehen ist, die als Spritzschutz dient.
Mit Überdruck können diese
Rührwerksmühlen nicht
betrieben werden. Die Mahlgut-Abführung arbeitet hierbei drucklos,
d. h. gegen Atmosphärendruck.
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In
der Praxis sind zahlreiche Lösungen
bekannt und veröffentlicht
worden, die Mahlhilfskörper nach
dem Mahlvorgang von dem Mahlgut zu trennen. Es ist hierbei bekannt
geworden, Siebe bzw. Siebpatronen einzusetzen; diese weisen die
Gefahr auf, sich zuzusetzen; außerdem
ist die Siebfläche
begrenzt. Außerdem
ist es bekannt geworden, rotierende Trenneinrichtungen vorzusehen,
die verhältnismäßig aufwändig sind
und insbesondere bei abrasivem Mahlgut zum Verschleißen neigen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmühle der gattungsgemäßen Art
so auszugestalten, dass die Abtrennung der Mahlhilfskörper mit
geringem konstruktiven Aufwand und in sehr robuster Ausführung möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Der
Kern der Erfindung liegt darin, dass das Mahlgut-Mahlhilfskörper-Gemisch
nach dem Mahlprozess aus der Rührwerksmühle über eine
Absaug-Leitung abgesaugt wird und die Abtrennung der Mahlhilfskörper vom
Mahlgut in einem Mahlhilfskörper-Abscheider erfolgt.
Die Mahlhilfskörper
bewegen sich aufgrund der Schwerkraft und aufgrund der Mitnahme
durch das unter dem Tauchrohr hindurchbewegte Mahlhilfskörper-Bett
direkt wieder in den Mahlraum zurück. Die Realisierung ist sehr einfach
und kostengünstig.
Die einzusetzenden Bauteile können
sehr einfach und mit geringem Aufwand gegen Verschleiß geschützt werden.
Es können
auch kleine Mahlhilfskörper
abgetrennt werden.
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Die
Erfindung ist besonders vorteilhaft einsetzbar, wenn gemäß Anspruch
2 dem Abscheider eine Schleuse nachgeordnet ist, mittels derer jeweils diskontinuierlich,
d. h. chargenweise, Mahlhilfskörper in
das Mahlhilfskörper-Bett
zurückgegeben
werden.
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Weiterhin
ist es besonders vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 3 auch der Mahlbehälter drehantreibbar
ist, so dass eine Mahlhilfskörperströmung im Mahlraum
erzwungen wird. Die exzentrische Anordnung des Tauchrohres nach
Anspruch 4 führt
dazu, dass die im Tauchrohr nach unten sinkenden Mahlhilfskörper von
dem sich drehenden Mahlhilfskörper-Bett
mitgenommen werden, da das Tauchrohr in dem Bereich in den Mahlraum
einmündet,
wo das Mahlhilfskörper-Bett
eine Bewegung ausführt.
Die exzentrische Anordnung des mindestens einen Rührwerks
nach Anspruch 5 unterstützt
dies.
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Die
weiteren Unteransprüche
enthalten zahlreiche zum Teil erfinderische Weiterbildungen der
Erfindung.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der
Zeichnung. Es zeigt
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1 einen vertikalen Mittel-Längs-Schnitt durch
ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Rührwerksmühle,
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2 einen horizontalen Querschnitt
durch die Rührwerksmühle nach 1,
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3 einen vertikalen Mittel-Längs-Schnitt durch
ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Rührwerksmühle und
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4 einen vertikalen Mittel-Längs-Schnitt durch
ein drittes Ausführungsbeispiel
einer Rührwerksmühle.
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Die
in den 1 und 2 dargestellte Rührwerksmühle weist
einen im Wesentlichen zylindrischen Mahlbehälter 1 auf, dessen
Mittel-Längs-Achse 2 vertikal
verläuft,
d. h. der Mahlbehälter 1 steht vertikal.
Er ist unten durch einen quer zur Achse 2 verlaufenden
Boden 3 verschlossen. Er stützt sich über ein konzentrisch zur Achse 2 angeordnetes Drehlager 4 gegenüber einem
nur angedeuteten Maschinen-Ständer 5 ab,
d. h. der Mahlbehälter 1 ist
um seine Mittel-Längs-Achse 2 drehbar.
Als Drehantrieb für
den Mahlbehälter 1 ist
ein gegenüber
dem Maschinen-Ständer 5 abgestützter Mahlbehälter-Antriebsmotor 6 vorgesehen,
dessen Welle 7 parallel zur Achse 2 verläuft und über einen
Zahntrieb 8 und einen am unteren äußeren Umfang des Mahlbehälters 1 angebrachten
Zahnkranz 9 den Mahlbehälter 1 in
Drehrichtung 10 antreibt. Aufgrund eines entsprechenden
Untersetzungsverhältnisses
des Zahntriebes 8 relativ zum Zahnkranz 9 kann
der Antrieb des Mahlbehälters 1 mit
einer relativ niedrigen Drehzahl erfolgen. Anstelle eines Zahntriebes 8 kann
naturgemäß auch ein
Reibrad-Antrieb eingesetzt werden.
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Im
Mahlbehälter 1 ist
ein Rührwerk 11 angeordnet,
das im Wesentlichen und insoweit in üblicher Weise aus einer Rührwerkswelle 12 und
an dieser angeordneten und von ihr radial abstehenden Rührwerkzeugen 13 besteht.
Bei den Rührwerkzeugen 13 handelt
es sich im vorliegenden Fall um Rührscheiben mit Durchtrittsöffnungen 14.
Die Rührwerkswelle 12 ist
in ihrem dem Boden 3 entgegengesetzten oberen Bereich in
einem Rührwellen-Lager 15 liegend gelagert.
Dieses Lager 15 ist an einer nicht drehbaren in nicht dargestellter
Weise gegenüber
dem Maschinen-Ständer 5 abgestützten, stirnseitigen
Abdeckung 16 gehalten. Zwischen der Abdeckung 16 und dem
oberen Rand 17 des Mahlbehälters 1 befindet sich
eine Dichtung 18, die also konzentrisch zur Mittel-Längs-Achse 2 des
Mahlbehälters 1 angeordnet ist.
Die Dichtung 18 ist mit dem Rand 17 des Mahlbehälters 1 nicht
verbunden, da letzterer drehbar ist und da die als Deckel dienende
Abdeckung 16 ortsfest, wenn auch abnehmbar am Maschinen-Ständer 5 angeordnet
ist. Die Abdeckung 16 mit der Dichtung 18 dienen
als Spritzschutz; der Mahlbehälter 1 ist
aber nicht druckfest verschlossen, d. h. im Mahlbehälter 1 herrscht
etwa Atmosphärendruck.
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Das
Rührwerk 11 wird
mittels eines mit dem Maschinen-Ständer 5 verbundenen
Rührwerk-Antriebsmotors 19 angetrieben,
dessen Welle 20 parallel zur Rührwerks-Achse 21 verläuft, gegenüber letzterer
aber um eine Exzentrizität
e versetzt ist. Der Antrieb wird mittels eines Riementriebes 22 auf
die Rührwerkswelle 12 übertragen.
Der Antriebsmotor 19 treibt das Rührwerk 11 in Drehrichtung 23 an,
die mit der Drehrichtung 10 gleichge richtet sein kann;
die Drehrichtungen 10 und 23 können aber auch gegeneinander
gerichtet sein.
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Durch
die nicht drehbare Abdeckung 16 ist eine Mahlgut-Zuführ-Leitung 24 hindurchgeführt und gehalten,
deren Austrittsöffnung 25 sich
in der Nähe des
Bodens 3 des Mahlbehälters 1 befindet.
Diese Leitung 24 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als
Strömungs-Umlenker 26 ausgebildet.
Dieser Umlenker 26 kann eine Umlenkfläche 27 aufweisen,
was zur Folge hat, dass eine auftreffende Mahlgut-Mahlhilfskörper-Strömung radial
nach innen umgelenkt wird. Die Leitung 24 ist in der Nähe der Mahlraumwand 28 angeordnet.
Selbstverständlich
kann die Leitung 24 auch nur als Rohr ausgebildet sein.
Ihre wesentliche Funktion ist die Mahlgut-Zuführung. Der Mahlgut-Zuführ-Leitung 24 wird
Mahlgut mittels einer Mahlgut-Zuführ-Pumpe 31 zugeführt, das
durch die Austrittsöffnung 25 im
unteren Bereich des Mahlbehälters 1,
also in der Nähe
des Bodens 3, in diesen eintritt.
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Durch
die Abdeckung 16 ist weiterhin eine druckdicht ausgebildete
Mahlgut-Mahlhilfskörper-Absaug-
und Trenn-Einrichtung 32 von außen hindurchgeführt. Diese
Einrichtung 32 weist eine als Tauchrohr ausgebildete Mahlgut-Mahlhilfskörper-Absaug-Leitung 33 auf,
die in den im Mahlbehälter 1 ausgebildeten
Mahlraum 34 hineinragt. An ihrem unteren, im Mahlraum 34 befindlichen
Ende weist sie eine Eintrittsöffnung 35 auf.
Diese Eintrittsöffnung 35 befindet
sich geringfügig
unterhalb des Spiegels 36, der durch die Füllung des
Mahlraums 34 mit Mahlgut und Mahlhilfskörpern 37 gebildet
wird. Die Leitung 33 ragt also nur geringfügig in das
durch den Spiegel 36 nach oben begrenzte Mahlhilfskörper-Bett
hinein. Die Eintrittsöffnung 35 befindet
sich nicht erheblich unterhalb des Spiegels 36; es muss
nur sichergestellt sein, dass sie sich vollständig in der Mahlgut-Mahlhilfskörper-Füllung des
Mahlraums 34 befindet. Am oberen, außer halb des Mahlraums 34 befindlichen
Ende mündet
die Absaug-Leitung 34 in einen Mahlhilfskörper-Abscheider 38 ein.
Der in 1 dargestellte
Abscheider 38 ist als Zentrifugalkraft-Abscheider ausgebildet,
d. h. die Absaugleitung 33 mündet etwa tangential in den
oberen zylindrischen erweiterten Abscheide-Bereich 39 des
Abscheiders 38 ein, wie die Darstellung ihrer Eintrittsöffnung 40 in
den Abscheide-Bereich 39 erkennen lässt. Dieser Abscheide-Bereich 39 ist
in seinem oberen Bereich mit konstantem Ausschnitt ausgebildet und
verjüngt
sich nach unten und geht dann in einen Ausschleus-Bereich 41 über. Dieser
Ausschleus-Bereich 41 weist eine Schleuse 42 auf,
die zum Abscheide-Bereich 39 einerseits und zu einer Mahlhilfskörper-Rückführ-Leitung 43 andererseits
mittels Schiebern 44, 45 dicht verschließbar ist.
Die Schieber 44, 45 sind mittels jeweils eines
Linear-Antriebes 46 betätigbar.
Aus dem druckdicht verschlossenen bzw. verschließbaren Abscheider 38 ist
eine Mahlgut-Abführ-Leitung 47 herausgeführt, in der
sich eine Mahlgut-Saug-Pumpe 48 befindet. Die Mahlgut-Abführ-Leitung 47 ragt
etwa bis in den Übergang
zwischen dem oberen Bereich und dem sich verjüngenden unteren Bereich in
den Abscheider 38. Die Leitung 43 mündet unterhalb
des Spiegels 36 in das Mahlgut-Mahlhilfskörper-Bett im Mahlraum 34.
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Die
Arbeitsweise ist wie folgt:
Durch die Mahlgut-Zuführ-Leitung 24 wird
mittels der Mahlgut-Zuführ-Pumpe 31 Mahlgut
in pumpfähigem Zustand,
in der Regel also als Suspension, zugeführt. Es findet also eine sogenannte
Nassmahlung statt. Im Mahlraum 34 befindet sich ein Bett
von Mahlhilfskörpern 37 in
Form einer Teil-Füllung
des Mahlrams 34 mit Mahlhilfskörpern 37, das nach
oben durch den Spiegel 36 begrenzt wird. Das Rührwerk 11 wird
in Drehrichtung 23 angetrieben; der Mahlbehälter 1 wird
in Drehrichtung 10 angetrie ben. Die Drehzahlen werden so
gewählt,
dass das Bett aus Mahlhilfskörpern 37 als
kompaktes Bett erhalten wird; die Mahlhilfskörper 37 werden also
nicht im Mahlgut fluidisiert. Es stellt sich im Mahlraum 34 eine
Mahlgut-Mahlhilfskörper-Strömung 49 ein,
die zu einer intensiven Beanspruchung des Mahlgutes unter gleichzeitiger
Zerkleinerung und Dispergierung des Mahlguts führt. In stationärem Zustand
der Rührwerksmühle wird über die
Mahlgut-Mahlhilfskörper-Absaug-
und Trenn-Einrichtung 32 Mahlgut abgesaugt, d. h. in der
Einrichtung 32 wird durch die Saug-Pumpe 48 Unterdruck gegenüber Atmosphärendruck
erzeugt. Hierbei steigen außer
dem Mahlgut auch Mahlhilfskörper 37 in der
Absaug-Leitung 33 auf, und zwar bis in den Abscheide-Bereich 39.
Durch die tangentiale Einspeisung des Mahlgut-Mahlhilfskörper-Gemisches
in den Abscheide-Bereich 39 erfolgt eine Drall-Abscheidung der
Mahlhilfskörper 37 nach
dem System eines Hydrozyklons durch Zentrifugalkräfte. Die
abgeschiedenen Mahlhilfskörper 37 gleiten
entlang der Wand des Abscheide-Bereichs 39 in den Ausschleus-Bereich 41,
wie 1 erkennen lässt. Da
der obere Schieber 44 der Schleuse geöffnet ist, gleiten die Mahlhilfskörper 37 in
die Schleuse 42. Wenn diese gefüllt ist, wird zuerst der obere
Schieber 44 dicht geschlossen und der an sich ebenfalls
dicht schließende
untere Schieber 45 geöffnet.
Die in der Schleuse 42 befindlichen Mahlhilfskörper 37 gleiten
durch die bis unterhalb des unteren Schiebers 45 weitgehend
mit Mahlgut gefüllte
Mahlhilfskörper-Rückführ-Leitung 43 zurück in den Mahlraum.
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Das
im oberen Bereich des Abscheiders 38 befindliche, weitestgehend
von Mahlhilfskörpern 37 freie
Mahlgut wird mittels der Saug-Pumpe 38 durch die Leitung 47 abgefördert.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach 3 unterscheidet
sich von dem nach 1 und 2 durch die Ausgestaltung
des Abscheide-Bereichs 39a des Mahl hilfskörper-Abscheiders 38a.
Der Abscheide-Bereich 39a weist benachbart zur Eintritts-Öffnung 40a der
Absaug-Leitung 33 in dem Abscheide-Bereich 39a ein Prall- bzw.
Umlenk-Platte 50 auf, die nach unten gerichtet ist. Da
hierbei die Absaug-Leitung 33 nicht tangential, sondern
radial in den Abscheide-Bereich 39a einmündet, prallt
das Mahlgut-Mahlhilfskörper-Gemisch
unmittelbar auf die Prall-Platte 50 und wird nach unten
in den sich verjüngenden
Bereich 40 umgelenkt. Im sich verjüngenden unteren Abscheide-Bereich 39a,
also im Bereich der Schleuse 42, lagern sich die Mahlhilfskörper 37 ab,
während
das Mahlgut auf der der Eintritts-Öffnung 40a abgewandten
Seite der Platte 50 nach oben strömt und durch ein Schutz-Sieb 51 abströmt. Hierbei
taucht die Mahlhilfskörper-Rückführ-Leitung 43a nicht
in den Abscheide-Bereich 39a ein, sondern mündet oben
aus dem Abscheider 38a aus. Da sich der der Eintrittsöffnung 40a nachgeordnete
Abström-Bereich 52 für das Mahlgut-Mahlhilfskörper-Gemisch nach unten
verjüngt,
wird das Mahlgut-Mahlhilfskörper-Gemisch
auf seinem Weg nach unten in Richtung zur Schleuse 42 beschleunigt
und dann an der unteren Kante 53 der Platte 50 scharf umgelenkt,
wodurch die Mahlhilfskörper 37 bevorzugt
nach unten in Richtung zur Schleuse 42 ausgetragen werden.
Da sich der nachfolgende Aufström-Bereich 54 stark
erweitert, und zwar beispielsweise um das Zwei- bis Dreifache im
Vergleich zum Querschnitt im Bereich der Kante 53, verlangsamt sich
die Aufwärts-Strömung des
Mahlgutes stark, so dass die auf die Mahlhilfskörper 37 wirkenden
Strömungskräfte stark
abnehmen. Mahlhilfskörper 37 werden
daher nicht oder höchstens
in äußerst geringem
Umfang mit nach oben genommen und am Schutz-Sieb 51 abgeschieden.
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Das
dritte Ausführungsbeispiel
nach 4 betrifft wieder
eine Rührwerksmühle in der
oben nach den 1 bis 3 beschriebenen Grundausführung. Hierbei
erfolgt allerdings die Mahlgut-Zufuhr durch einen in der Abdeckung 16 befindlichen
Mahlgut-Einlass 55. Während
bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
das Mahlgut im pumpfähiger Form,
also in der Regel als Suspension, zugeführt wird, kann hierbei die
Zuführung
von trockenem Mahlgut und Flüssigkeit
getrennt durch den Mahlgut-Einlass 55 erfolgen.
Der Umlenker 26b ist hierbei als Absaug-Leitung 33b ausgebildet.
An deren unterem, benachbart zum Boden 3 des Mahlbehälters 1 befindlichen
Ende ist also eine Eintrittsöffnung 56 ausgebildet.
Die Ausgestaltung des Mahlhilfskörper-Abscheiders 38b entspricht
weitgehend der Ausgestaltung nach 3.
Lediglich im Aufström-Bereich 54b ist
ein Füllkörper 57 an
der Prall- bzw. Umlenk-Platte 50 angebracht, so dass der
Querschnitt des Aufström-Bereichs 54b sich
von der Kante 53 der Prall-Platte 50 an nach oben nicht
oder nicht nennenswert erweitert. In dem Aufström-Bereich 54b befinden
sich parallel zueinander und gegenüber der Vertikalen schräg angeordnete
Lamellen 58, die ähnlich
einem Lamellen-Abscheider
ausgebildet sind. An ihnen werden auch sehr kleine Mahlhilfskörper 37 durch
Sedimentation abgeschieden und wandern zurück in die im Bereich der Schleuse 42 befindliche Füllung aus
Mahlhilfskörpern 37,
wo sie dann dem bereits geschilderten Rückführ-Prozess unterworfen werden.
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Bei
allen Ausführungsbeispielen
sind die Mahlhilfskörper-Rückführ-Leitungen 43 mit
einer deutlichen Exzentrizität
e2 zur Mittel-Längs-Achse 2 des
Mahlbehälters 1 angeordnet
ist, wie sich insbesondere aus 2 ergibt.
Aufgrund der Exzentrizität e2
ist die Strömung 49 der
Mahlhilfskörper 37 in
diesem Bereich besonders intensiv und nimmt die Mahlhilfskörper 37 aus
der Rückführ-Leitung 43 mit.
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Wie
nur in den 1 und 2 dargestellt ist, weist
die Rückführ-Leitung 43 an
ihrem unteren in das Bett aus Mahlhilfskörpern 37 eintauchenden Ende
eine Ausnehmung 59 auf, die sich im Strömungsweg der Mahlhilfskörper- Strömung 29 befindet,
die lediglich in 2 dargestellt
ist. Dort ist auch die Ausnehmung 59 in ihrer zur Strömung 49 richtigen
Lage dargestellt. Die Ausnehmung 59 befindet sich – bezogen
auf die Richtung der Strömung 49 – auf der
stromabwärtigen
Seite der Rückführ-Leitung 43,
so dass die im unteren Bereich der Leitung 43 befindlichen
Mahlhilfskörper 37 besonders
leicht von dem sich vorbeibewegenden Bett aus Mahlhilfskörpern 37 mitgenommen
werden.
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Die
Mahlhilfskörper-Rückführ-Leitung 43 wird
an ihrem in das Bett aus Mahlhilfskörpern 37 eintauchenden
Ende durch eine – bezogen
auf die Strömung 49 – zur Ausnehmung 59 ansteigende
Kante 60 begrenzt. Hierdurch wird im Bett aus Mahlhilfskörpern 37 unterhalb
des Spiegels 36 eine gewisse Freizone oder Entlastungszone
geschaffen, so dass die Mahlhilfskörper 37 besonders
leicht wieder aus der Leitung 43 austreten können.
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Der
Durchmesser der unverbrauchten, also nicht abgenutzten neuen Mahlhilfskörper 37 liegt
im Bereich von 1 bis 10 mm, bevorzugt von 4 bis 7 mm.
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In
allen Fällen
kann die Rückströmung bzw. Rückfließbewegung
der Mahlhilfskörper 37 in
der Schleuse 42 durch einen Schwingungserreger 61 unterstützt werden.
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Die
zuvor geschilderten Abwandlungen können naturgemäß auch jeweils
wechselweise bei anderen Ausführungsbeispielen
eingesetzt werden.