DE19919486A1 - Scheibenrührwerk mit zur Rührerwelle geneigten Rührscheiben - Google Patents

Abstract

Ein Scheibenrührwerk mit zur Rührwelle geneigten Rührscheiben stellt für den Einsatz in Rührwerkskugelmühlen in der Naßfeinzerkleinerung eine Verbesserung des Energieeintrages in den Mahlraum dar, denn die Bewegungsenergie des Rührers wird effektiver auf die Mahlkörper im Mahlraum der Rührwerkskugelmühle als mit einem Standardlochscheibenrührwerk übertragen. Damit ist ein erhöhter Energieeintrag in die Rührwerkskugelmühle erzielt und die Zerkleinerung findet schneller statt. Des weiteren findet eine intensive axiale Vermischung von Mahlgut und Mahlkörpern durch die Schrägstellung der Rührscheiben statt, so dass eine gleichmäßige Verteilung von Mahlkörpern und Produkt im Mahlraum der Rührwerkskugelmühle vorliegen. Dieser Effekt begünstigt den Zerkleinerungsprozeß.

Description

Rührwerkskugelmühlen (RWKM) werden zur Naßfeinzerkleinerung sowie zum Dispergieren eingesetzt (siehe Fig. 1). Die in den Mahlraum ragende Rührwelle wird durch einen Motor angetrieben. Der Mahlraum wird oft mit einer Mahlkörperschüttung bis zu 80% seines Volumens gefüllt. Außerdem wird eine Mahlgutsuspension hinzugegeben. Die Bewegung des Rührers versetzt die Mahlgut-Mahlkörperschüttung im Mahlraum in Bewegung. Durch die eingetragene Bewegung werden die Mahlgutpartikeln aufgrund der Kontakte mit den Mahlkörpern zerkleinert.

Es gibt sehr unterschiedliche Ausführungen von Rührorganen. Eine Standardversion ist ein Lochscheibenrührwerk, das auch in Fig. 1 und Fig. 2 abgebildet ist. Für diesen Typ von Rührwerken ist ein neues Rührwerk entwickelt worden, durch das der Energieeintrag in die RWKM gesteigert wird. Die Schrägstellung der Rührscheiben ist aber prinzipiell auch für andere Rührer anzuwenden.

Das Lochscheibenrührwerk mit zur Rührerachse geneigten Rührscheiben ist modular aufgebaut. Ein Modul besteht aus einer zweigeteilten Hülse und einer Rührscheibe, die um ψ Grad zur Hülsenachse geneigt ist und auf diese aufgeschoben wird. Die Rührscheibe hat für den beschriebenen Fall 6 kreisförmig angeordnete Bohrungen sowie ein zentrales Aufsteckloch, vergleichbar mit der Standardausführung.

Mehrere baugleiche Module werden auf der Rührscheibe der RWKM aufgesetzt und axial verspannt (siehe Fig. 2 und Fig. 3). Um eine intensive Bewegungsbeeinflussung der Mahlkörper im Betrieb der RWKM zu erreichen, sind die Module versetzt angeordnet (siehe Fig. 3), so dass eine einseitige Verengung zwischen zwei Rührscheiben entsteht. Somit werden bei der Rotation des Rührwerkes in einem Bereich die Mahlkörper und die Suspension verdichtet und auf der gegenüberliegenden Seite der Rührerwelle aufgelockert. Um einen ruhigen Lauf des Rührorgans mit schrägen Rührscheiben zu gewährleisten, werden die aneinandergesetzten Module um den Winkel ϕ zum ersten Modul im Uhrzeigersinn um die Rührachse gedreht. In Gl. 1 ist für i die jeweilige Nummer des Moduls einzusetzen. D. h., daß bei drei Modulen das zweite Modul zum ersten um 120° und das dritte zum ersten um 240° gedreht wird.

Durch das Neigen und Drehen der Rührscheiben zueinander wird der Energieeintrag deutlich gesteigert, obwohl die Anzahl der Rührscheiben verringert wird. Die Anzahl der Rührscheiben muß im Vergleich zur Standardausführung verringert werden, da durch die Schrägstellung mehr Platz benötigt wird.

Der Vergleich der Ergebnisse von kontinuierlichen Zerkleinerungsversuchen in einer RWKM mit Kalkstein zeigt, daß mit dem Rührer, der mit drei geneigten und zueinander verdrehten Rührscheiben ausgestattet ist, 50% mehr Energie in den Mahlraum eingetragen wird als mit einem konventionellen Lochscheibenrührwerk mit vier Lochscheiben. Bei den Versuchen sind die geometrischen Abmessungen der Rührscheiben beider Rührer konstant

gehalten worden.

In Fig. 4 ist über der spezifischen Energie [1] das Zerkleinerungsergebnis aufgetragen worden. Damit ist zu erkennen, daß sich das Zerkleinerungsergebnis bei gleicher spezifischer Energie zwar nicht verbessert, jedoch mit dem neuen Rührer deutlich schneller erreicht wird. D. h., daß die Verweilzeit eines Produktes verringert werden kann und so z. B. höhere Durchsätze bei kontinuierlicher Betriebsweise in gleicher Zeit erreicht werden können. Ferner ist der Einbau dieses neuen Rührwerkes in vorhandene RWKM durch den modularen Aufbau einfach. Bei anderen Mahlraumgeometrien kann z. B. für längere Rührerwellen die Anzahl der Module erhöht werden. Symbole:
x Mahlgutpartikeldurchmesser [µm]
E_M Spezifische Energie [kJ/kg]
i ites Modul [-]
V_u Umfangsgeschwindigkeit der Rührscheibe [ms^-1]
d_mk Durchmesser Mahlkörper [mm]
ϕ Drehwinkel der Module zueinander [-]
ψ Neigungswinkel der Rührscheiben [°]
Indizes:
50 Medianwert
90 90% kleiner
M Masse des Mahlgutes
mk Mahlkörper
Literatur:
[1] Joost, Berndt, Zerkleinerung von Schmelzkorund und Mahlkörperverschleiß in Rührwerkskugelmühlen, Dissertation, TU Braunschweig, 1995.

Claims (1)

1. Patentanspruch auf die Verwendung von Rührscheiben, die nicht rechtwinklig zur Rührscheibenachse auf Rührwerken in Rührwerkskugelmühlen angeordnet, sondern zueinander geneigt sowie rotationssymmetrisch verdreht sind. Gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   • - Rührelemente, die zueinander geneigt sind, so dass eine wechselseitige Verengung entsteht.
   • - Rührelemente, sind auf der Rührerachse so zueinander verdreht sind, dass eine Rotationssymmetrie der Rührscheiben auf der Rührerachse gebildet wird.
   • - Die Rührelemente sind aus zwei Abstandshülsen und einer Rührscheibe zusammengesetzt (modular), wobei die Neigung der Abstandshülsen die Neigung der Rührscheibe zur Rührerwelle festlegt.
   • - Die einzelnen Komponenten der Module sind miteinander fest verbunden, gegebenenfalls verschweißt, so dass eine einfache und funktionstüchtige Montage der Elemente sichergestellt ist.