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Rührwerksmühle Die Erfindung bezieht sich auf eine Rührwerksmühle
zum Mahlen und Dispergieren von Festkörpern vorwiegend in Flüssigkeiten, bestehend
aus einem mit Mahlhilfskörpern, z. B. Sand oder Perlen, gefüllten, in eine Mahlzone
und eine daran anschließende Siebzone unterteilten Behälter, in dem eine mit mehreren
Rührelementen versehene Welle umläuft und dem das Behandlungsgut an einem Ende zu-
und am anderen Ende durch ein Sieb abgeführt wird.
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Der Innenraum des Behälters kann bei dieser Mühle beispielsweise bis
zu 50019 seines Volumens mit Mahlhilfskörpern gefüllt sein. Zwischen dem
Außenrand der Rührelemente und der Behälterinnenwand befindet sich ein ausreichender
Ringspalt, so daß das im allgemeinen am unteren Ende des Behälters unter Druck zugeführte
Mahlgut im wesentlichen durch diese Spaltöffnungen im Höhenbereich eines jeden Rührelementes
nach oben steigen kann, um schließlich durch die Öffnungen eines Siebkopfes am oberen
Ende des Mahlbehälters die Mühle zu verlassen. Das Rührwerk wird dabei mehr oder
weniger hochtourig angetrieben.
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Rührwerksmühlen dieser Art sind bekannt. So gibt es einige Ausführungen
mit senkrecht angeordnetem Mahlbehälter, die entsprechend mit Sand als Mahlhilfskörper
gefüllt sind und deren Rührwerke als Vollscheiben oder Ringscheiben ausgebildet
sind. Weiterhin wird auch mit anderen Materialien als Mahlhilfskörper gearbeitet,
wie z. B. Glasperlen, Keramikperlen, kleinen Kieselsteinen, Kunststoff u. ä. Dabei
werden die Mahlhilfskörper durch Rührwerke in Bewegung gehalten.
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Bei Mühlen dieser Art ist es praktisch unvermeidbar, daß insbesondere
bei kleinen Mahlhilfskörpern, diese durch den durchgehenden Materialgutstrom mit
zum Auslaß der Rührwerksmühle gefördert werden. Es wäre theoretisch möglich, hier
das Mahlgut mit den Mahlhilfskörpern gemeinsam auslaufen zu lassen, um in einem
anschließenden Arbeitsvorgang die Mahlhilfskörper vom Materialgut zu trennen. Die
Mahlhilfskörper könnten sodann dem frisch der Mühle zuzuführenden Material wieder
zugegeben werden. Bei diesen Rührwerksmühlen ist es jedoch üblich, am Auslaß ein
Sieb vorzusehen, das die Mahlhilfskörper zurückhält und nur das Mahlgut durchtreten
läßt. Dabei arbeiten diese Rührwerksmühlen im Siebbereich in der Weise, daß die
nach oben gerichteten Schleppkräfte durch die Schwerkraft ausgeglichen werden, wobei
dieser Ausgleich geradezu ein Kriterium für die maximale Durchsatzleistung der Mühle
darstellt. übersteigen die Schleppkräfte die Schwerkraft, beispielsweise bedingt
durch sehr kleine Mahlhilfskörper oder infolge einer hohen Durchlaufgeschwindigkeit
oder durch Erhöhung der Viskosität des Mahlgutes, so laufen diese Rührwerksmühlen
über.
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Es sind andererseits Einrichtungen bekannt, deren besonders ausgebildetes
Rührwerk zum Auslaß geförderte Perlen wieder zurückbefördert. So wurde eine Spezial-Ringscheibe
mit nach unten gehenden Armen bekannt, die Perlen und Mahlgut, welche bis zum inneren
Freiraum dieses Scheibenringes gelangen, jeweils von der Ober- zur Unterseite befördern.
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Ferner wurde eine Ausführung bekannt, bei der das Rührwerk von vornherein
als unterbrochener Schneckenförderer ausgebildet ist. Diese Bemühungen sind in ihrem
Ergebnis unbefriedigend, da durch diese Maßnahmen, die sich über den gesamten Bereich
des Behälters erstrecken, nicht nur die zum Auslaß beförderten Perlen zurückbefördert
werden, sondern insbesondere im gesamten Behälterbereich auch das Mahlgut. Dieses
zurückbeförderte Mahlgut erhöht nun in anderen Zonen des Mahlbehälters die Fließgeschwindigkeit
in Richtung zum Auslaß. Die stärkere Strömung in diesen Zonen fördert zwangläufig
auch noch nicht genügend gemahlenes Mahlgut näher zum Auslaß, wodurch das Verweilzeitspektrum,
das für den Mahlvorgang möglichst eng sein sollte, erheblich auseinandergezogen
wird. Schon nach einem Bruchteil der Sollverweilzeit gelangen die ersten Mahlgutbestandteile
in den Auslaß.
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Für eine möglichst gleichmäßige Beanspruchung aller Mahlgutbestandteile
eignet sich daher am besten eine möglichst konstante sogenannte Pfropfenströmung,
bei der das Mahlgut mit fast einheitlicher Geschwindigkeit strömt, während an der
Behälterwand ein Geschwindigkeitssprung auftritt.
Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, diese für die Mahlung besonders vorteilhafte Pfropfenströmung
weitgehend zu erreichen und trotzdem den Austritt von Mahlhilfskörpern bei zu hohen
Strömungsgeschwindigkeiten zu vermeiden bzw. weitestgehend zu erschweren.
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Demzufolge besteht die Erfindung in erster Linie darin, daß im Bereich
der Mahlzone in an sich bekannter Weise Rührelemente mit geringer Förderwirkung
in Durchlaufrichtung des Gutes und in der Siebzone Rührelemente mit kräftiger Förderwirkung
entgegen der Durchlaufrichtung des Gutes vorgesehen sind.
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In der Mahlzone werden dabei vorzugsweise an sich bekannte, glatte,
planparallele Rührscheiben angeordnet. Lediglich in der Siebzone sollen Rührelemente
mit vom Auslaß zum Behälter hin gerichteter Schubkomponente vorgesehen werden. In
den Fällen, in denen die leichte Dispergierbarkeit des Gutes einen hohen Materialdurchsatz
erlaubt und wobei die Mahlhilfskörper in größerem Umfang in den Siebbereich gefördert
würden, treten die erfindungsgemäß in der Siebzone angeordneten Rührelemente in
Tätigkeit und räumen oder drücken diese überschüssigen Mahlhilfskörper wieder in
die Mahlzone zurück.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß in der Mahlzone
die Pfropfenströmung und die Mahlgut-Mahlhilfskörper-Mischung für den Gesamtbehälter
gesehen im richtigen Verhältnis aufrechterhalten wird. Es ergibt sich daher eine
neue überraschende Wirkung, daß nämlich diese Bauart einer Rührwerksmühle gemäß
der Erfindung eine Steigerung der Mahlhilfskörperdichte vom unteren Ende des Behälters
bis zu seinem oberen Ende ergibt. Dies wirkt sich auf den fortlaufenden Mahl- und
Dispergierprozeß insofern besonders vorteilhaft aus, als die in den Behälter von
unten zugeführten Rohansätze in erheblichem Umfang Pigment- und Festkörper-Aggregate
und -Agglomerate enthalten, die bei dichter Verteilung der Mahlhilfskörper im unteren
Behälterbereich nicht einwandfrei in die für den Mahlvorgang bestimmten Berührungszonen
zwischen den Mahlhilfskörpern gelangen können.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden die mittleren Entfernungen
der Mahlhilfskörper vom Einlaß am unteren Ende des Behälters bis zum Auslaß ständig
kleiner, so daß die Rohansätze im unteren Behälterbereich zwischen die Berührungszonen
der Mahlhilfskörper gelangen können, jedoch die schon aufgebrochenen Agglomerate
und Aggregate in höheren Bereichen des Behälters auch dann noch beansprucht werden,
wenn sie schon weitgehend zerkleinert sind.
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Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß die Rührelemente
in der Siebzone propellerartig ausgebildet sind. Diese Rührelemente weisen eine
gegen die Durchlaufrichtung des Mahlgutes gerichtete Förderwirkung auf. Gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Rührelemente in der Siebzone als
schräggestellte, beispielsweise abhebend wirkende Schaber oder Räumer ausgebildet.
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In vorteilhafter Weise können als Rührelemente mit gegen die Durchlaufrichtung
des Mahlgutes gerichteter Förderwirkung auch durchgehende Schnekkenbänder oder von
der Antriebswelle abgesetzt angeordnete Schneckenbänder, die mittels Speichen und
Naben mit radialem Abstand auf der Antriebswelle gehalten werden, in der Siebzone
der Rührwerksmühle vorgesehen werden.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Durchmesser
der Siebzone dem Durchmesser der in ihr angeordneten Rührelemente angepaßt ist,
beispielsweise einem durchgehenden Band, das über Stäbe und Naben mit der Antriebswelle
verbunden ist und einen kleineren Durchmesser bestreicht als die in der Mahlzone
angeordneten Rührelemente. Diese erfindungsgemäße Ausführungsart hat den Vorteil,
daß bei gleicher Drehzahl des Rührwerkes die Zentrifugalkräfte und die Umfangsgeschwindigkeiten
in der Siebzone kleiner sind, wodurch eine Schonung von Mahlhilfskörpern, Sieb und
Rührelementen erzielbar ist.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
wiedergegeben, und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Rührwerksmühle, bei welcher der Siebdurchmesser ungefähr dem Behälterdurchmesser
entspricht, und F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine andere Aus= führungsform
einer Rührwerksmühle nach der Erfindung, wobei der Durchmesser der Siebzone kleiner
als der Durchmesser der Mahlzone ist, dafür aber die Länge der Siebzone vergrößert
wurde.
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Bei beiden Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 1 und 2 ist der Mahlbehälter
1 mit einem Doppelmantel 2 versehen, dem ein Heiz- bzw. Kühlmedium bei 3 zuläuft
und bei 4 wieder austritt. Am oberen Ende des Mahlbehälters ist ein Siebkorb 5 mit
einer zugehörigen Fangtasse 6, die eine Auslauftülle 7 aufweist, angeordnet. In
dem Mahlbehälter 1 läuft ein Rührwerk, das aus einer Welle 8 mit Rührscheiben 9
besteht, um.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 sind im Bereich der Siebzone
auf der Antriebswelle 8 als Räumer 10 ausgebildete Rührelemente angeordnet, die
mittels Stäben 11 und Naben 12 auf der Welle 8 befestigt sind. Die Welle 8 ist in
einer Lagerung 13 gehalten und wird mit beliebigen, nicht dargestellten Mitteln
angetrieben. Die Steigung und der von den Rührelementen 10 bestrichene Durchmesser,
d. h. der Abstand vom Sieb 5, kann den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden.
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Bei den beiden Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 1 und 2 ist ein
Stutzen 14 vorgesehen, über den das Mahlgut unter Druck in den Innenraum
des Mahlbehälters 1 mittels einer Pumpe 15 zugeführt wird. Erreicht die Durchsatzleistung
so hohe Werte, daß die Mahlhilfskörper vom Mahlgutstrom zum Sieb 5 mitgerissen werden,
dann wirken die Räumer 10 in der Weise, daß sie den Mahlhilfskörpern und auch einem
bestimmten Teil des Mahlgutes einen Staudruck nach unten verleihen. Gemäß der Erfindung
ergibt sich dadurch im Behälter 1 in seiner oberen Hälfte eine Anreicherung von
Mahlhilfskörpern, während im unteren Behälterbereich die Mahlhilfskörper weniger
zahlreich vorhanden sind. Folglich ergeben sich in besonders vorteilhafter Weise
über den gesamten Behälterbereich unterschiedliche, und zwar von unten nach oben
abnehmende Entfernungen zwischen den einzelnen Mahlhilfskörpern.
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Ein weiteres sehr wesentliches Ausführungsbeispiel nach der Erfindung
ist in F i g. 2 dargestellt, wobei im Siebbereich der Rührwerksmühle ein durchgehendes
Band 16, das über Stäbe 17 und Naben 18 mit
der
Antriebswelle 8 fest verbunden ist, als Rührelement mit gegen die Durchlaufrichtung
des Mahlgutes gerichteter Förderwirkung vorgesehen ist. Dabei ist das Band 16 so
ausgebildet, daß es einen kleineren Durchmesser bestreicht als die im Behälter 1
angeordneten Rührelemente 9. Hierbei ist ebenfalls ein Sieb 5a mit geringerem
Durchmesser als der Behälterdurchmesser vorgesehen, und um die Sieboberfläche nicht
zu verkleinern, kann gemäß der Erfindung die Länge der Siebzone sowie beispielsweise
auch die Länge des Schneckenbandes 16 vergrößert werden. Da bei dieser erfindungsgemäßen
Ausführungsform bei gleicher Drehzahl des Rührwerkes die Zentrifugalkräfte und die
Umlaufgeschwindigkeiten kleiner sind als bei der Ausführung nach F i g. 1, ergibt
sich eine wesentliche Schonung von Mahlhilfskörpern, Sieb und Rührelementen.
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Natürlich kann die Rührwerksmühle unter Beibehaltung des Grundgedankens
der Erfindung in ihrer Ausbildung auch noch weiter abgewandelt werden. So können
z. B. die in der Siebzone angeordneten Rührelemente 10,16 auch beliebig abgewandelt
werden, solange sie eine Förderwirkung zum Behälter 1 hin auf die Mahlhilfskörper
und teilweise auch auf das Mahlgut ausüben. Es ist jedoch auch möglich, die Rührscheiben
9 durch andere Rührelemente mit geringer Schubwirkung in Förderrichtung des Mahlgutes
zu ersetzen. Die Erfindung ist daher nicht auf die dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt.