DE112013007132T5

DE112013007132T5 - Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät

Info

Publication number: DE112013007132T5
Application number: DE112013007132.0T
Authority: DE
Inventors: Jiro Onuki; Yoshinori Ueno; Hiroyuki Ito
Original assignee: Ashizawa Finetech Ltd
Current assignee: Ashizawa Finetech Ltd
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2016-03-10
Also published as: US9895697B2; KR101743381B1; WO2014196101A1; US20160114332A1; JP2014233673A; CN105246597A; TWI604891B; TW201446328A; CN105246597B; JP5404955B1; KR20150122228A; CH709952B1

Abstract

Beheben des Abscheidens eines Mahlmediums, um dabei einen Betrieb mit hoher Umwälzleistung und gleichzeitiger Verschleißminderung an einem Rührmittel und einem Mahlmedien-Abscheideelement zu erzielen. [Problemlösung] In einem Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät umfasst das Rührmittel Folgendes: ein kreisförmiges und tellerförmiges Nabenelement (26), das an einem Ende einer sich drehenden Antriebswelle befestigt ist, das sich im Inneren der Mahlkammer befindet, wobei die sich drehende Antriebswelle sich von der Seite eines Endes der Mahlkammer in das Innere der Mahlkammer erstreckt; eine ringförmige Endplatte (28), die axial in Richtung der sich drehenden Antriebswelle vom Nabenelement beabstandet angeordnet ist; mehrere Rührelemente (30), die am Umfang verteilt zwischen dem Nabenelement und der Endplatte in einer Anordnung befestigt sind, bei der jedes der Rührelemente gegenüber jeweiligen äußeren Rändern des Nabenelements und der Endplatte radial vorsteht; und mehrere Mahlmedien-Abstreifelemente (31), die sich jeweils gegenüber den äußeren Rändern des Nabenelements und der Endplatte nach innen erstrecken, wobei ein offener Bereich als Teil eines äußeren Rands des Rührmittels mit Ausnahme der Dicken der Rührelemente und der Mahlmedien-Abstreifelemente als eine Mahlmedien-Umwälzöffnung (22a) zum Umwälzen der Mahlmedien von der Innenseite zur Außenseite des Rührmittels ausgebildet ist, und wobei ein Öffnungsverhältnis der Mahlmedien-Umwälzöffnung zu einer Umfangsebene zwischen sich gegenüberliegenden Oberflächen des Nabenelements und der Endplatte des Rührmittels auf 50 bis 90% eingestellt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät zur Verwendung bei der Nasspulverisierung eines Pulvers. Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät der vorliegenden Erfindung eignet sich insbesondere für die Verwendung zum Mischen eines Materials wie Drucktinte, Farbe, Pigment, Keramik, Metall, anorganisches Material, dielektrisches Material, Ferrit, Toner, Glas- oder Papierbeschichtung mit Mahlmedien, um das Material in feine Partikel zu pulverisieren, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
STAND DER TECHNIK
Ein Beispiel herkömmlicher Medien-Rührwerk-Pulverisiergeräte zur Verwendung bei der Nasspulverisierung ist u.a. ein Rührwerkmahlgerät, das in der japanischen Patentschrift JP 2-10699B (Patentdokument 1) beschrieben wird. Das im Patentdokument 1 beschriebene Rührwerkmahlgerät umfasst: einen Mahlkörper, der eine Mahlkammer aufweist, die zumindest teilweise mit Mahlmedien und einem Mahlgut zu befüllen ist und einen Einlass für das Mahlgut und einen Auslass für das gemahlene Gut aufweist, eine Rührwerkwelle mit einem inneren Wellenende im Inneren der Mahlkammer, und ein Abscheidemittel, das dem fertigen pulverisierten Material den Ausfluss aus der Mahlkammer zum Auslass erlaubt aber Mahlmedien zurückhält, wobei die Rührwerkwelle eine Endabschnitt mit einem darin ausgebildeten Hohlraum aufweist, der am inneren Wellenende offen ist und der Endabschnitt der Rührwerkwelle Ausnehmungen aufweist, die um den Hohlraum verteilt und vom inneren Wellenende beabstandet sind, durch welche die Mahlmedien aus der Mahlkammer axial in den Hohlraum fließen und durch das innere Wellenende wieder in die Mahlkammer zurückfließen können, und das Abscheidemittel mindestens im Wesentlichen im Hohlraum angeordnet ist.
Unabhängig von der Art der besonderen Konstruktion der Abscheidevorrichtung ist in dem im Patentdokument 1 offenbarten Rührmahlwerk die Abscheidevorrichtung in dem im Endabschnitt der Rührwerkwelle ausgebildeten Hohlraum angeordnet und an einem Ende offen, um geschützt zu sein. Dies bietet einen Vorteil, indem praktisch keine Möglichkeit besteht, dass die Mahlmedien aufgrund der Drehung der Rührwerkwelle mit der Abscheidevorrichtung kollidieren können. Zudem kann die Drehung der Rührwerkwelle ein Blockieren der Abscheidevorrichtung, d.h. ein Verstopfungsrisiko der Abscheidevorrichtung verhindern.
Wenn jedoch in diesem Rührmahlwerk eine Umwälzdurchflussrate des halbflüssigen Materials erhöht wird, oder wenn das halbflüssige Material eine hohe Viskosität und eine hohe Konzentration aufweist, werden die Mahlmedien auf unerwünschte Art und Weise in einem Bereich, der die distalen Enden von Rührelementen (bei denen es sich nicht um die Rührwerkwelle handelt) umgibt und einen Endbereich eines Stroms innerhalb der Mahlkammer darstellt, und in einem Bereich um ein Sieb, das als Abscheidevorrichtung dient, voneinander getrennt, so dass ein Anstieg des inneren Drucks der Mahlkammer bewirkt wird, so dass ein ausgeglichener Betrieb unmöglich ist. Zudem bewirkt die Trennung der Mahlmedien eine Verschlechterung der Fließfähigkeit in einem äußeren Randbereich der als Rührelemente wirkenden Rührwerkwelle. Dies führt zu dem Problem, dass sich ein fester Bestandteil des halbflüssigen Materials in Ausnehmungen im Bereich der Rührwerkwelle festsetzt, die als Rührelement wirkt, oder dass äußere Ränder der distalen Enden der Rührelemente aufgrund der sich trennenden Mahlmedien ungleichmäßigem Verschleiß unterliegen.
Um dieses Problem zu lösen, ist deshalb ein Pulverisiergerät, das in der Lage ist, eine hohe Durchflussrate zu bewältigen, entwickelt worden, wie dies in der japanischen Patentschrift JP 3663010B (Patentdokument 2) offenbart wird. Das im Patentdokument 2 offenbarte Pulverisiergerät umfasst: eine hohlzylindrisch geformte Mahlkammer mit geschlossenen, gegenüberliegenden Enden; einen hohlzylindrischen Abscheider, der koaxial innerhalb der Mahlkammer vorgesehen ist, um einen Innenraum der Mahlkammer in zwei Kammern, d.h. eine innere Kammer und eine äußere Kammer, radial zu unterteilen, wobei der Abscheider mehrere Schlitze aufweist, die jeweils um dessen gesamten Umfang ausgebildet sind, um zwischen den zwei Kammern eine Fluidverbindung bereitzustellen; eine Rührwerkeinheit, die innerhalb der inneren Kammer vorgesehen ist und zur Mahlkammer koaxial angeordnet ist; eine Materialzufuhröffnung, die eine Fluidverbindung zwischen einer Innenseite und einer Außenseite der inneren Kammer bereitstellt; und eine Materialauslassöffnung, die eine Fluidverbindung zwischen einer Innenseite und einer Außenseite der äußeren Kammer bereitstellt, wobei das Rührelement hohlzylindrisch geformt ist, und wobei das Rührelement eine Ausnehmung und einen Vorsprung aufweist, die sich gegenseitig abwechselnd auf seiner äußeren Randoberfläche davon vorgesehen sind, und eine Öffnung, die in einem hohlzylindrischen Abschnitt des Rührelements vorgesehen ist, um dieses in einer Richtung von dessen Innenseite zu dessen Außenseite zu durchdringen, und wobei das Pulverisiergerät dazu ausgebildet ist, zu bewirken, dass ein Material und Mahlmedien gemeinsam durch die Öffnung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Rührelements fließen. Das Pulverisiergerät ist auch so ausgebildet, dass ein Verhältnis einer Axiallänge (L) zu einem Durchmesser (D) der Mahlkammer (Verhältnis L/D) 1,0 oder weniger beträgt.
Beim im Patentdokument 2 offenbarten Pulverisiergerät ist das Verhältnis L/D auf 1,0 oder weniger eingestellt, so dass das Abscheiden der Mahlmedien um distale Enden des Rührelements überwunden werden kann. Ferner wird eine Wand des hohlzylindrischen Rührelements mit einer sie in der Richtung von dessen Innenseite zu dessen Außenseite durchdringenden Öffnung vorgesehen, und das Sieb, das zum Trennen des halbflüssigen Materials von den Mahlmedien ausgebildet ist, wird um das Rührelement herum ausgebildet, so dass das Bereitstellen einer Konstruktion ermöglicht wird, die in Lage ist, einen Fluss von der Innenseite des Rührelements zum Sieb hin zu behindern, d.h. eine Durchflussrate zu erhöhen, ohne dass ein Druckanstieg erfolgt und somit ein ausgeglichener Betrieb erreicht wird.
Jedoch ist der Fluss von der Innenseite des Rührelements zum Sieb hin beim im Patentdokument 2 offenbarten Pulverisiergerät gleich gerichtet wie ein Abfluss des von den Mahlmedien getrennten halbflüssigen Materials. Somit werden die Mahlmedien zwangsläufig gegen das Sieb gedrückt, womit ein Problem hinsichtlich eines erheblichen Verschleißes einer Sieboberfläche verursacht wird.
Deshalb wird in JP 5046557B (Patentdokument 3) ein Medien-Rührwerk-Nasszerstäuber vorgeschlagen, der dazu ausgebildet ist, Mahlmedien ein einfaches Fließen im Inneren eines Rührelements zu ermöglichen, so dass das oben erwähnte Problem gelöst wird. Der im Patentdokument 3 offenbarte Medien-Rührwerk-Nasszerstäuber umfasst: eine zylinderförmige Kammer; einen hohlzylindrischen Abscheider, der einen Innenraum der Kammer in eine innere Kammer und eine äußere Kammer radial unterteilt und mehrere Schlitze aufweist, die jeweils eine Fluidverbindung zwischen den zwei Kammern bereitstellen; eine sich drehende Welle, die so drehbar bereitgestellt ist, dass sie ein Ende der Kammer durchdringt; einen Rotor, der an der sich drehenden Welle befestigt und drehbar ausgebildet ist; eine Materialzufuhröffnung, die am anderen Ende der Kammer vorgesehen ist, um Fluidverbindung zwischen einer Innenseite und einer Außenseite der inneren Kammer bereitzustellen; und eine Materialauslassöffnung, die an einem äußeren Rand der Kammer vorgesehen ist, um Fluidverbindung zwischen einer Innenseite und einer Außenseite der äußeren Kammer bereitzustellen, wobei der Rotor aus mehreren kleinen Rotoren besteht, die jeweils einen zylinderförmigen Rührteilabschnitt und einen scheibenförmigen Rückhalteabschnitt umfassen, und wobei der Rührteilabschnitt mehrere Durchgangslöcher aufweist, die jeweils Fluidverbindung zwischen dessen Innenseite und dessen Außenseite bereitstellen. Diese Struktur stellt eine verbesserte Fließfähigkeit der Mahlmedien bereit. Allerdings ist ein Fluss von einer Innenseite des Rührelements zum Sieb hin gleich gerichtet wie ein Abfluss des von den Mahlmedien getrennten halbflüssigen Materials. Wenn somit eine Umwälzrate erhöht wird, reicht eine Kraft, die zum Rückfließen der Mahlmedien zur Innenseite des Rührelements hin wirkt, nicht mehr aus, um dem Abfluss des halbflüssigen Materials zu widerstehen, was einen erheblichen Verschleiß des Siebs zur Folge hat.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[Technisches Problem]
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät bereitzustellen, das in der Lage ist, die Trennung der Mahlmedien zu überwinden, was in herkömmlichen Medien-Rührwerk-Pulverisiergeräten als Problem anerkannt ist, um somit im Betrieb eine hohe Umwälzleistung bei gleichzeitiger Verschleißminderung eines Rührelements und eines Mahlmedien-Abscheideelements zu ermöglichen.
[Lösung des technischen Problems]
Die oben erwähnte Aufgabe wird mit einem Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst, das die folgenden Merkmale (1) bis (13) aufweist.

(1) Ein Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät umfasst: eine zylinderförmige Mahlkammer; ein zylinderförmiges Rührmittel, das innerhalb der Mahlkammer angeordnet und gegenüber dieser koaxial drehbar ist; ein Mahlmedien-Abscheidemittel, das innerhalb des Rührmittels diesem gegenüber koaxial angeordnet ist; einen Mahlraum, der zwischen einem äußeren Rand des Rührmittels und einem inneren Rand der Mahlkammer angeordnet ist; im Mahlraum enthaltene Mahlmedien; eine Materialzuführung zum Zuführen eines halbflüssigen Materials in die Mahlkammer; und eine Materialabführung zum Abführen eines feinverteilten und/oder pulverisierten Materials aus der Mahlkammer hinaus, wobei das Rührmittel Folgendes umfasst: ein kreisförmiges und tellerförmiges Nabenelement, das an einem Ende einer sich drehenden Antriebswelle befestigt ist, das sich im Inneren der Mahlkammer befindet, wobei die sich drehende Antriebswelle sich von der Seite eines Endes der Mahlkammer in das Innere der Mahlkammer erstreckt; eine ringförmige Endplatte, die axial in Richtung der sich drehenden Antriebswelle vom Nabenelement beabstandet angeordnet ist; mehrere Rührelemente, die am Umfang verteilt zwischen dem Nabenelement und der Endplatte in einer Anordnung befestigt sind, bei der jedes der Rührelemente gegenüber jeweiligen äußeren Rändern des Nabenelements und der Endplatte radial vorsteht; und mehrere Mahlmedien-Abstreifelemente zum Abstreifen der sich im Rührmittel ansammelnden Mahlmedien zu einer Außenseite des Rührmittels hin, wobei die Mahlmedien-Abstreifelemente am Umfang verteilt zwischen dem Nabenelement und der Endplatte in einer Anordnung befestigt sind, bei der sich jedes der Mahlmedien-Abstreifelemente gegenüber den äußeren Rändern des Nabenelements und der Endplatte nach innen erstreckt, und wobei ein offener Bereich als Teil eines äußeren Rands des Rührmittels mit Ausnahme der Dicken der Rührelemente und der Mahlmedien-Abstreifelemente als eine Mahlmedien-Umwälzöffnung zum Umwälzen der Mahlmedien von der Innenseite zur Außenseite des Rührmittels ausgebildet ist, und wobei ein Öffnungsverhältnis als Flächenverhältnis der Mahlmedien-Umwälzöffnung zu einer Umfangsebene zwischen sich gegenüberliegenden Oberflächen des Nabenelements und der Endplatte des Rührmittels 50 bis 90% beträgt.
(2) Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät wie in (1) erläutert, wobei das Öffnungsverhältnis der Mahlmedien-Umwälzöffnung zur Umfangsebene zwischen sich gegenüberliegenden Oberflächen des Nabenelements und der Endplatte des Rührmittels 70 bis 90% beträgt.
(3) Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät wie in (1) oder (2) erläutert, wobei das Verhältnis einer radialen Länge einer Bearbeitungsoberfläche eines jeden Mahlmedien-Abstreifelements zu einer radialen Länge einer Bearbeitungsoberfläche des Rührmittels 3:7 bis 7:3 beträgt.
(4) Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät wie in (3) erläutert, wobei das Verhältnis der radialen Länge der Bearbeitungsoberfläche eines jeden Mahlmedien-Abstreifelements zur radialen Länge der Bearbeitungsoberfläche des Rührmittels 4:6 bis 6:4 beträgt.
(5) Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät wie in (1), (2), (3) und/oder (4) erläutert, wobei ein Winkel, der zwischen einer Bearbeitungsoberfläche eines jeden Mahlmedien-Abstreifelements und einer Radialachse des Rührmittels definiert wird, 0 bis 45 Grad beträgt.
(6) Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät wie in (5) erläutert, wobei ein Winkel, der zwischen einer Bearbeitungsoberfläche eines jeden Mahlmedien-Abstreifelements und einer Radialachse des Rührmittels definiert wird, 10 bis 40 Grad beträgt.
(7) Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät wie in (1), (2), (3), (4), (5) und/oder (6) erläutert, wobei jeder der mehreren Rührelementsätze und Mahlmedien-Abstreifelementsätze einstückig ausgebildet ist.
(8) Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät wie in (1) bis (7) erläutert, wobei das Mahlmedien-Abscheidemittel einen Abscheidemittelkörper und ein Trägerelement, das den Abscheidemittelkörper trägt, umfasst, und wobei der Abscheidemittelkörper einen Außendurchmesser aufweist, der 80% oder mehr des Durchmessers eines Kreises beträgt, der jeweilige Innenkanten der Mahlmedien-Abstreifelemente verbindet, und ein Spalt zwischen dem Durchmesser des Kreises, der die Innenkanten der Mahlmedien-Abstreifelemente verbindet und dem Außendurchmesser des Abscheidemittelkörpers dreimal größer oder viermal größer ist als ein Durchmesser eines jeden Mahlmediums.
(9) Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät wie in (8) erläutert, wobei das Mahlmedien-Abscheidemittel an der Seite des anderen Endes der Mahlkammer befestigt ist, und wobei der Abscheidemittelkörper von der Seite des anderen Endes in einen Innenraum des Rührmittels eingesetzt ist.
(10) Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät wie in (1) bis (9) erläutert, wobei es sich beim Mahlmedien-Abscheidemittel um ein siebartiges, pulverisierendes Medium-Abscheidemittel handelt.
(11) Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät wie in (8) oder (9) erläutert, wobei der Abscheidemittelkörper vollständig in einem Innenraum des Rührmittels aufgenommen ist.
(12) Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät wie in (9) oder (11), wobei der Abscheidemittelkörper eine Gesamtlänge aufweist, die 20 bis 80% einer Gesamtlänge des Innenraums des Rührmittels beträgt.
(13) Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät wie in (8) erläutert, wobei das Trägerelement einen Außendurchmesser aufweist, der 50% oder mehr eines Innendurchmesser des Rührmittels beträgt, und der Spalt zwischen dem Innendurchmesser des Rührmittels und dem Außendurchmesser des Trägerelements gegenüber einem Innendurchmesser der Endplatte des Rührmittels dreimal größer oder noch größer ist als der Durchmesser eines jeden Mahlmediums.

[Funktionsweise der Erfindung]
Im Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät der vorliegenden Erfindung, das die oben erwähnten Merkmale aufweist, wird durch eine Zentrifugalkraftwirkung des Rührmittels ein Fluss gebildet, der dazu führt, dass die Mahlmedien und das halbflüssige Material im Innern des Rührmittels zur Außenseite des Rührmittels gelenkt werden. Weiterhin ist das Öffnungsverhältnis der Mahlmedien-Umwälzöffnung des Rührmittels auf 50 bis 90% eingestellt, d.h. dass die Mahlmedien-Umwälzöffnung in einer Umfangsebene des Rührmittels weit geöffnet ist, so dass es möglich wird, das Anhaften eines festen Bestandteils an einer Innenseite des Rührmittels zu verhindern und einen Fluss der Mahlmedien zur Innenseite und zur Außenseite des Rührmittels ausreichend zu regeln, ohne dass der Durchfluss auch bei halbflüssigem Material mit hoher Viskosität und hoher Konzentration behindert wird. Im Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät der vorliegenden Erfindung kann der Außendurchmesser des Abscheidemittelkörpers auf 80% oder mehr des Durchmessers des Kreises eingestellt werden, der die Innenkanten der Mahlmedien-Abstreifelemente 31 verbindet, und der Spalt zwischen dem Durchmesser des Kreises, der die Innenkanten der Mahlmedien-Abstreifelemente verbindet, und dem Außendurchmesser des Abscheidemittelkörpers kann so eingestellt werden, dass er dreimal größer oder noch größer als der Durchmesser eines jeden Mahlmediums ist, d.h. jedes der Mahlmedien-Abstreifelemente und der Abscheidekörper kann benachbart zueinander angeordnet werden. Dies ermöglicht, dass die Mahlmedien, die sich um einen äußeren Rand des Abscheidemittelkörpers ansammeln leicht außerhalb des Rührmittels fließen können, wodurch das Trennen der Mahlmedien um den Abscheidemittelkörper herum und Verschleiß durch Mahlmedien vermindert wird.
Weiterhin kann im Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät der vorliegenden Erfindung der Außendurchmesser des Trägerelements des Mahlmedien-Abscheidemittels auf 50% oder mehr des Innendurchmessers der ringförmigen Endplatte des Rührmittels eingestellt werden, und der Spalt zwischen dem Innendurchmesser der ringförmigen Endplatte des Rührmittels und dem Außendurchmesser des Trägerelements kann so eingestellt werden, dass er dreimal größer oder noch größer als der Durchmesser eines jeden Mahlmediums ist. In diesem Fall wird es möglich, das Behindern des Einfließens einer Mischung von Mahlmedien und dem halbflüssigen Material zu einem Innenraum des Rührmittels zu verhindern und das Trennen der Mahlmedien um ein offenes Ende des Rührmittels herum und ungleichmäßigen Verschleiß durch die Mahlmedien zu vermindern. Dies ermöglicht einen ausgeglichenen Betrieb ohne einen erhöhten internen Betriebsdruck der Mahlkammer und damit einen Betrieb mit hoher Durchflussrate.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Medien-Rührwerk-Pulverisiergeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Hauptbestandteil des in 1 dargestellten Medien-Rührwerk-Pulverisiergeräts darstellt.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht, die lediglich ein Rührmittel im in 2 dargestellten Hauptbestandteil darstellt.
4 zeigt eine Schnittansicht in Querrichtung des in 1 dargestellten Medien-Rührwerk-Pulverisiergeräts, wobei der Querschnitt so gewählt ist, dass eine Konfiguration eines Elements oder Bauteils in angemessener Weise gezeigt wird, wobei eine Trommel ausgelassen worden ist.
5 zeigt eine Ansicht, die 4 entspricht und eine Abwandlung einer Konstruktion eines Rührmittels und eines Mahlmedien-Abstreifelements darstellt.
6 zeigt ein Diagramm mit Resultaten einer Leistungsprüfung eines Medien-Rührwerk-Pulverisiergeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie eines Medien-Rührwerk-Pulverisiergeräts im Vergleich.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein erfindungsgemäßes Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 stellt ein Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Das Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät 10 weist eine Mahlkammer 20 auf, die Folgendes umfasst: eine zylinderförmige Trommel 12; eine Endplatte 14, die an einem Ende der Trommel 12 befestigt ist; und ein nicht dargestelltes Gestell, das am anderen Ende der Trommel 12 durch einen Materialzuführungsflansch 16 hindurch befestigt ist. Die Mahlkammer 20 ist so konstruiert, dass darin ein hermetisch verschlossener Mahlraum C1 gebildet wird. Wie bekannt ist, sind beim Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät im Mahlraum C1 nicht dargestellte Mahlmedien in der Form von Kügelchen enthalten.
Die Trommel 12 weist einen Innenraum auf, in dem ein Rührmittel 22 drehbar angeordnet ist. Das Rührmittel 22 ist gegenüber der Trommel 12 und somit der Mahlkammer 20 koaxial angeordnet. Das Rührmittel 22 umfasst: ein kreisförmiges und tellerförmiges Nabenelement 26, das an einem Ende einer sich drehenden Antriebswelle 24 befestigt, ist, die sich innerhalb der Mahlkammer 20 befindet, wobei die sich drehende Antriebswelle 24 sich von der Seite eines Endes der Mahlkammer 20 in die Mahlkammer erstreckt; eine ringförmige Endplatte 28, die axial in Richtung der sich drehenden Antriebswelle 24 vom Nabenelement 26 beabstandet angeordnet ist; mehrere Rührelemente 30, die am Umfang verteilt zwischen dem Nabenelement 26 und der Endplatte 28 in einer Anordnung befestigt sind, bei der jedes der Rührelemente 30 gegenüber jeweiligen äußeren Rändern des Nabenelements 26 und der Endplatte 28 radial vorsteht; und mehrere Mahlmedien-Abstreifelemente 31 zum Abstreifen der sich im Rührmittel 22 ansammelnden Mahlmedien zu einer Außenseite des Rührmittels 22 hin, wobei die Mahlmedien-Abstreifelemente 31 am Umfang verteilt zwischen dem Nabenelement 26 und der Endplatte 28 in einer Anordnung befestigt sind, bei der sich jedes der Mahlmedien-Abstreifelemente gegenüber den äußeren Rändern des Nabenelements und der Endplatte nach innen erstreckt.
Ein offener Bereich als Teil eines äußeren Rands des Rührmittels 22 mit Ausnahme der Dicken der Rührelemente 30 und der Mahlmedien-Abstreifelemente 31 ist als eine Mahlmedien-Umwälzöffnung 22a zum Umwälzen der Mahlmedien von der Innenseite zur Außenseite des Rührmittels ausgebildet, wobei ein Öffnungsverhältnis als Flächenverhältnis der Mahlmedien-Umwälzöffnung 22a zu einer Umfangsebene zwischen sich gegenüberliegenden Oberflächen des Nabenelements 26 und der Endplatte 28 des Rührmittels 22 auf 50 bis 90%, besonders bevorzugt auf 70 bis 90% eingestellt wird. Diese Ausführungsform offenbart ein Beispiel, in dem jeder der mehreren Sätze von Rührelementen 30 und Mahlmedien-Abstreifelementen 31 einstückig ausgebildet ist. Alternativ dazu kann es sich wie in 5 dargestellt um separate Elemente handeln. Jedoch ermöglichen die einstückig ausgebildeten Rührmittel das Einstellen des Öffnungsverhältnisses auf einen größeren Wert. Falls das Öffnungsverhältnis über den Bereich hinausgeht, verringern sich die Dicken der Rührelemente 30 and der Mahlmedien-Abstreifelemente 31 relativ dazu. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit eines Festigkeitsverlusts und somit einer bruchanfälligen Konstruktion.
Die sich drehende Antriebswelle 24 erstreckt sich so, dass sie in axialer Richtung das Gestell durchdringt und ihr anderes Ende über einen nicht dargestellten und bekannten Antriebsmechanismus mit einer Antriebsquelle verbunden werden kann, so dass sie in einer vorgegebenen Richtung drehend angetrieben werden kann. Die sich drehende Antriebswelle 24 ist mit einem nicht dargestellten Wellendichtungselement (mechanische Dichtung o.ä.) versehen. Der Materialzuführungsflansch 16a ist für die Zufuhr eines halbflüssigen Materials in den Mahlraum C1 hinein mit einer Materialzuführung 16a ausgebildet. Die Materialzuführung 16a weist eine Materialzuführungsöffnung 16b zur eigentlichen Einleitung von Material in den Mahlraum C1 auf, wobei die Materialzuführungsöffnung 16b bevorzugt seitlich an einer hinteren Oberfläche des Rührmittels 22, d.h. einer hinteren Oberfläche des Nabenelements 26, positioniert ist. Wie bekannt ist, sind beim Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät im Mahlraum C1 nicht dargestellte Mahlmedien in der Form von Kügelchen enthalten.
Das Rührmittel 22 weist einen Innenraum auf, in dem eine Mahlmedien-Abscheideelement 32 so bereitgestellt ist, dass es gegenüber der sich drehenden Antriebswelle 24 angeordnet ist, damit das Rührmittel 22 die im halbflüssigen Material verteilten Mahlmedien vom Material abscheiden kann. Der Innenraum des Rührmittels 22, insbesondere ein Raum zwischen dem Mahlmedien-Abscheidemittel 22 und einer zylindrischen Wand 22a des Rührmittels 22 wird nachfolgend als Medienabscheideraum C2 bezeichnet. Als Mahlmedien-Abscheidemittel 32 kann eine Art von Sieb (siehe 1) oder eine (nicht dargestellte) Art von Zentrifugalmesser verwendet werden. Insbesondere ist in der vorliegenden Erfindung ein siebförmiges Mahlmedien-Abscheidemittel verwendbar.
Das siebförmige Mahlmedien-Abscheidemittel 32 umfasst: einen Abscheidemittelkörper 34, der im Innern des Rührmittels 22 angeordnet und mit einem umlaufenden Siebabscheider 34a versehen ist; sowie ein Trägerelement 32, das den Abscheidemittelkörper trägt. Das Mahlmedien-Abscheidemittel 32 ist an der Seite des anderen Endes der Mahlkammer, d.h. an der Endplatte 14, befestigt, und der Abscheidemittelkörper 34 wird von der Seite des anderen Endes aus in den Innenraum des Rührmittels eingesetzt. Das bedeutet, dass das Trägerelement 36 ein Bodenende aufweist, das an der Endplatte 14 befestigt ist, und sich vom Bodenende in den Innenraum des Rührmittels 22 erstreckt und somit ein distales Ende aufweist, an welchem der Abscheidemittelkörper 34 befestigt ist.
Der Abscheidemittelkörper 34 ist bevorzugt vollständig im Innenraum des Rührmittels 22 aufgenommen. Besonders bevorzugt weist dieser Abscheidemittelkörper eine Gesamtlänge auf, die 20 bis 80% der Gesamtlänge des Innenraums des Rührmittels 22 beträgt. Der Abscheidemittelkörper 34 ist bevorzugt nahe dem Nabenelement 26 im Innenraum des Rührmittels 22 angeordnet.
Der Abscheidemittelkörper 34 weist bevorzugt einen Außendurchmesser auf, der 80% oder mehr eines Durchmesser eines Kreises beträgt, der die jeweiligen Innenkanten der Mahlmedien-Abstreifelemente 31 verbindet, und ein Spalt zwischen dem Durchmesser des Kreises, der die Innenkanten der Mahlmedien-Abstreifelemente verbindet, und dem Außendurchmesser des Abscheidemittelkörpers ist dreimal größer oder noch größer als ein Durchmesser eines jeden Mahlmediums. Dadurch soll die Wirkung der Mahlmedien-Abstreifelemente 31 erhöht werden.
Das Trägerelement 36 weist bevorzugt einen Außendurchmesser auf, der 50% oder mehr eines Innendurchmessers der ringförmigen Endplatte 28 des Rührmittels 22 beträgt, und ein Spalt zwischen dem Innendurchmesser des Rührmittels und dem Außendurchmesser des Trägerelements ist dreimal größer oder noch größer als der Durchmesser eines jeden Mahlmediums. In diesem Fall ist der Außendurchmesser des Trägerelements 36 höchstens gleich einem Außendurchmesser des Abscheidemittelkörpers 34 und bevorzugt kleiner als der Außendurchmesser des Abscheidemittelkörpers 34. Dies soll das unbehinderte Einfließen einer Mischung aus dem halbflüssigen Material und den Mahlmedien in den Abscheideraum C2 ermöglichen.
Ein Verhältnis einer Radiallänge einer Bearbeitungsoberfläche eines jeden Mahlmedien-Abstreifelements 31 zu einer Radiallänge einer Bearbeitungsoberfläche eines der jeweiligen Rührelemente 30 beträgt 3:7 bis 7:3, bevorzugt 4:6 bis 6:4, besonders wenn die zwei Elemente einstückig ausgebildet sind. Obschon sich die Bearbeitungsoberfläche des Mahlmedien-Abstreifelements 31 wie in der Zeichnung dargestellt von einer äußeren Randkante der ringförmigen Endplatte 28 des Rührmittels 22 erstrecken und dann von einer inneren Randkante der ringförmigen Endplatte 28 einwärts vorstehen kann, endet diese bevorzugt an der inneren Randkante.
In dieser Ausführungsform beträgt ein Winkel α, der zwischen der Bearbeitungsoberfläche eines jeden Mahlmedien-Abstreifelements und einer Radialachse des Rührmittels 22 definiert wird, 0 bis 45 Grad, bevorzugt 10 bis 40 Grad. Ein Abstreifende eines jeden Mahlmedien-Abstreifelements 31 ist bevorzugt als eine Oberfläche ausgebildet, die in einem spitzen Winkel von einer Oberfläche des Abscheidemittelkörpers 34 in Richtung einer in Drehrichtung nachgelagerten Seite davon verläuft, wie dies in 4 dargestellt ist.
Das Mahlmedien-Abscheidemittel 32 ist mit einer Materialabführung 38 versehen, die sich wie in 1 dargestellt von einer Außenseite der Mahlkammer 12 zu einer Innenseite des Abscheidemittelkörpers 34 erstreckt. Ein Ende der Materialabführung 38, das zur Innenseite des Abscheidemittelkörpers 34 hin offen ist, ist als Materialabführungsöffnung 40 ausgebildet.
Bei Betriebsbeginn wird das Rührmittel 22 drehend angetrieben, während halbflüssiges Material, das zu pulverisierende Zielpartikel enthält, als Material durch die Materialzuführung 16a eingeleitet wird. Das in den Mahlraum C1 eingeleitete halbflüssige Material wird zum Durchführen einer Drehbewegung innerhalb des Mahlraums C1 zusammen mit den Mahlmedien gerührt. Je nach der Drehbewegung der Mahlmedien werden die Partikel im halbflüssigen Material pulverisiert oder verteilt. Zusammen mit den Mahlmedien tritt das halbflüssige Material hauptsächlich durch eine Öffnung eines Endes der Rührmittels 22 in den Innenhohlraum, d.h. den Abscheideraum C2, des Rührmittels ein. Je nach dem Mahlmedien-Abscheidemittel 32 werden dann die Mahlmedien vom halbflüssigen Material abgeschieden, und es wird nur das halbflüssige Material durch die Materialabführung 38 nach außen geführt.
Während des oben beschriebenen Betriebs werden die Mahlmedien, die hauptsächlich am Abscheidesieb 34a des Abscheidemittelkörpers 34 des Mahlmedien-Abscheidemittels 32 anhaften, durch Drehung der Mahlmedien-Abstreifelemente 31 des Rührmittels 22 abgestreift und durch die Mahlmedien-Umwälzöffnung 22a an die Außenseite des Rührmittels 22 gelenkt, wonach die Mahlmedien zum Pulverisieren oder Verteilen von Zielpartikeln in einem halbflüssigen Material wiederverwendet werden.
Eine momentane elektrische Leistung wurde unter Verwendung des in den 1 bis 4 dargestellten Medien-Rührwerk-Pulverisiergeräts 10 unter den folgenden Bedingungen gemessen: Glyzerin (Viskosität: 800 mP·S (25°C), 200 mP·S (45°C)) wurde als halbflüssiges Material verwendet; eine Befüllungsleistung der Mahlmedien im Mahlraum wurde auf 80% festgelegt, und das Öffnungsverhältnis der Mahlmedien-Umwälzöffnung 22a wurde stufenweise auf 30%, 45%, 55%, 65%, 75%, 85% und 95% eingestellt, während eine Zuführdurchflussrate des halbflüssigen Materials laufend verändert wurde. Ein Ergebnis der Messung fiel wie im Diagramm der 5 vorgestellt aus. Wenn das Öffnungsverhältnis auf 95% eingestellt wurde, nimmt aufgrund der Verringerung der Dicke der Rührelemente und des Mahlmedien-Abstreifelements deren Festigkeit ab, so dass während der Messung bei Elementen Brüche auftraten. Dies wurde als unbrauchbar bewertet. Aus diesem Diagramm geht hervor, dass die vorliegende Erfindung vorteilhafte Wirkungen erzielt.
Bezugszeichenliste

10: Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät
12: Trommel
14: Endplatte
16: Materialzuführungsflansch
16a: Materialzuführung
16b: Materialabführung
18: Gestell
20: Mahlkammer
22: Rührmittel
22a: Mahlmedien-Umwälzöffnung
24: sich drehende Antriebswelle
25: Wellendichtungselement
26: kreisförmiges und tellerförmiges Nabenelement
28: ringförmige Endplatte
30: Rührmittel
31: Mahlmedien-Abstreifelement
32: Mahlmedien-Abscheidemittel
34: Abscheidemittelkörper
34a: Abscheidesieb
36: Trägerelement

Claims

Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät umfassend: eine zylinderförmige Mahlkammer; ein zylinderförmiges Rührmittel, das innerhalb der Mahlkammer angeordnet und gegenüber dieser koaxial drehbar ist; ein Mahlmedien-Abscheidemittel, das innerhalb des Rührmittels diesem gegenüber koaxial angeordnet ist; einen Mahlraum, der zwischen einem äußeren Rand des Rührmittels und einem inneren Rand der Mahlkammer angeordnet ist; im Mahlraum enthaltene Mahlmedien; eine Materialzuführung zum Zuführen eines halbflüssigen Materials in die Mahlkammer; und eine Materialabführung zum Abführen eines feinverteilten und/oder pulverisierten Materials aus der Mahlkammer hinaus, wobei das Rührmittel Folgendes umfasst: ein kreisförmiges und tellerförmiges Nabenelement, das an einem Ende einer sich drehenden Antriebswelle befestigt ist, das sich im Inneren der Mahlkammer befindet, wobei die sich drehende Antriebswelle sich von der Seite eines Endes der Mahlkammer in das Innere der Mahlkammer erstreckt; eine ringförmige Endplatte, die axial in Richtung der sich drehenden Antriebswelle vom Nabenelement beabstandet angeordnet ist; mehrere Rührelemente, die am Umfang verteilt zwischen dem Nabenelement und der Endplatte in einer Anordnung befestigt sind, bei der jedes der Rührelemente gegenüber jeweiligen äußeren Rändern des Nabenelements und der Endplatte radial vorsteht; und mehrere Mahlmedien-Abstreifelemente zum Abstreifen der sich im Rührmittel ansammelnden Mahlmedien zu einer Außenseite des Rührmittels hin, wobei die Mahlmedien-Abstreifelemente am Umfang verteilt zwischen dem Nabenelement und der Endplatte in einer Anordnung befestigt sind, bei der sich jedes der Mahlmedien-Abstreifelemente gegenüber den äußeren Rändern des Nabenelements und der Endplatte nach innen erstreckt, und wobei ein offener Bereich als Teil eines äußeren Rands des Rührmittels mit Ausnahme der Dicken der Rührelemente und der Mahlmedien-Abstreifelemente als eine Mahlmedien-Umwälzöffnung zum Umwälzen der Mahlmedien von der Innenseite zur Außenseite des Rührmittels ausgebildet ist, und wobei ein Öffnungsverhältnis als Flächenverhältnis der Mahlmedien-Umwälzöffnung zu einer Umfangsebene zwischen sich gegenüberliegenden Oberflächen des Nabenelements und der Endplatte des Rührmittels 50 bis 90% beträgt.
Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät nach Anspruch 1, wobei das Öffnungsverhältnis der Mahlmedien-Umwälzöffnung zur Umfangsebene zwischen sich gegenüberliegenden Oberflächen des Nabenelements und der Endplatte des Rührmittels 70 bis 90% beträgt.
Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verhältnis einer radialen Länge einer Bearbeitungsoberfläche eines jeden Mahlmedien-Abstreifelements zu einer radialen Länge einer Bearbeitungsoberfläche des Rührmittels 3:7 bis 7:3 beträgt.
Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät nach Anspruch 3, wobei das Verhältnis der radialen Länge der Bearbeitungsoberfläche eines jeden Mahlmedien-Abstreifelements zur radialen Länge der Bearbeitungsoberfläche des Rührmittels 4:6 bis 6:4 beträgt.
Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Winkel, der zwischen einer Bearbeitungsoberfläche eines jeden Mahlmedien-Abstreifelements und einer Radialachse des Rührmittels definiert wird, 0 bis 45 Grad beträgt.
Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät nach Anspruch 5, wobei ein Winkel, der zwischen einer Bearbeitungsoberfläche eines jeden Mahlmedien-Abstreifelements und einer Radialachse des Rührmittels definiert wird, 10 bis 40 Grad beträgt.
Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jeder der mehreren Rührelementsätze und Mahlmedien-Abstreifelementsätze einstückig ausgebildet ist.
Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Mahlmedien-Abscheidemittel einen Abscheidemittelkörper und ein Trägerelement, das den Abscheidemittelkörper trägt, umfasst, und wobei der Abscheidemittelkörper einen Außendurchmesser aufweist, der 80% mehr oder des Durchmessers eines Kreises beträgt, der jeweilige Innenkanten der Mahlmedien-Abstreifelemente verbindet, und ein Spalt zwischen dem Durchmesser des Kreises, der die Innenkanten der Mahlmedien-Abstreifelemente verbindet und dem Außendurchmesser des Abscheidemittelkörpers dreimal größer oder viermal größer ist als ein Durchmesser eines jeden Mahlmediums.
Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät nach Anspruch 8, wobei das Mahlmedien-Abscheidemittel an der Seite des anderen Endes der Mahlkammer befestigt ist, und wobei der Abscheidemittelkörper von der Seite des anderen Endes in einen Innenraum des Rührmittels eingesetzt ist.
Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei es sich beim Mahlmedien-Abscheidemittel um ein siebartiges, pulverisierendes Medium-Abscheidemittel handelt.
Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Abscheidemittelkörper vollständig in einem Innenraum des Rührmittels aufgenommen ist.
Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät nach Anspruch 9 oder 11, wobei der Abscheidemittelkörper eine Gesamtlänge aufweist, die 20 bis 80% einer Gesamtlänge des Innenraums des Rührmittels beträgt.
Medien-Rührwerk-Pulverisiergerät nach Anspruch 8, wobei das Trägerelement einen Außendurchmesser aufweist, der 50% oder mehr eines Innendurchmesser des Rührmittels beträgt, und ein Spalt zwischen dem Innendurchmesser des Rührmittels und dem Außendurchmesser des Trägerelements gegenüber einem Innendurchmesser der Endplatte des Rührmittels dreimal größer oder noch größer ist als der Durchmesser eines jeden Mahlmediums.