DE202017104764U1

DE202017104764U1 - Rührwerk für eine Rührwerkskugelmühle

Info

Publication number: DE202017104764U1
Application number: DE202017104764.4U
Authority: DE
Original assignee: Netzsch Feinmahltechnik GmbH
Current assignee: Netzsch Feinmahltechnik GmbH
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2027-08-10
Also published as: CN208627061U

Abstract

Rührwerk (3) für eine Rührwerkskugelmühle (1), umfassend
– einen Antrieb,
– eine am Antrieb angeordnete und in einer Drehrichtung (D) rotierende Rührwelle (5) mit einer Längsachse (L) und einem Radius (r);
– wenigstens ein an der Rührwelle (5) angeordnetes Rührelement (8);
– wobei das Rührelement (8) eine der Rührwelle (5) zugewandte Unterseite (15), eine Oberseite (16), eine in Drehrichtung (D) vorauseilende Seite (27) und eine in Drehrichtung (D) nachlaufende Seite (28) und zwei zwischen der vorauseilenden Seite (27) und der nachlaufenden Seite (28) angeordnete Seitenflächen aufweist;
– wobei mindestens eine der sich zwischen der Unterseite (15) und der Oberseite (16) der nachlaufenden Seite (28) erstreckenden hinteren Kanten (38) mindestens eine Modifikation durch mindestens eine Fase (48) oder mindestens einen Radius (50) aufweist/aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rührwerk für eine Rührwerkskugelmühle.
Stand der Technik
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 Mahlkörpern gefüllt ist. Der Mahlbehälter ist bei Rührwerkskugelmühlen in der Regel stationär gelagert. Ein Rührwerk mit geeigneten Rührelementen sorgt für die intensive Bewegung der Mahlkörper. Viele herkömmlich bekannte Mühlen werden durch eine zentrale Öffnung in einer der Stirnwände befüllt. Das Einfüllen kann alternativ auch direkt über den Mahlzylinder erfolgen. Die Mahlgutsuspension wird kontinuierlich durch den Mahlraum gepumpt. Dabei werden die suspendierten Feststoffe durch Prall- und Scherkräfte zwischen den Mahlkörpern zerkleinert bzw. dispergiert. Der Austrag ist von der Bauform abhängig und erfolgt beispielsweise durch ein Sieb am Mühlenende.
Das Rührwerk ist in der Regel durch eine Rührwerkswelle gebildet, die dazu dient, Scheiben oder radial abstehende Stifte zu drehen, insbesondere um in Flüssigkeit verteilte Feststoffe 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. Zur Zerkleinerung des im Mahlbehälter befindlichen Mahlgutes ist eine Rührwelle mit einer Vielzahl darauf angeordneter Rührelementen vorgesehen.
Im Stand der Technik sind zahlreiche Lösungen bekannt, welche eine Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle offenbaren. Insbesondere sind Rührwellen mit Mahlscheiben bekannt. Beispielsweise beschreibt die Patentschrift DE 60115392 T2 beschreibt eine Feinmühle mit Mahlscheiben, wobei mindestens eine der Mahlscheiben einen sich axial erstreckenden Stift aufweist, der nach außen radial versetzt zur Welle und nach innen radial versetzt zur äußeren Kante der Mahlscheibe angebracht ist und ein distales Ende aufweist, das einem glatten Oberflächenteil einer nächsten benachbarten Mahlscheibe zugewandt ist. Der Stift wirkt als Aktivierungselement positiv auf die Mahlkörperbewegung.
Weitere bekannte Rührwellen umfassen jeweils Rührelemente, welche als runde oder quadratische Rührstäbe ausgebildet sind, die sich radial von der Rührwelle weg erstrecken. Eine Rührwelle mit runden Rührstäben offenbart beispielsweise die DE 41 00 879 C1 . Gemäß dem Offenbarungsgehalt ist das Rührelement als Rührstab ausgebildet. Der Rührstab weist einen Einschraubabschnitt zum Einschrauben in eine Gewindebohrung einer Rührwelle oder zum Einschrauben in eine Gewindebohrung einer Mahlbehälterwand einer Rührwerkskugelmühle auf.
Der Einsatz von runden und/oder quaderförmigen, radial an einer Rührwelle angeordneten Rührelementen hat sich als nachteilig erwiesen, da diese beim Zerkleinerungsprozess einem hohen Verschleiß unterliegen und während des Zerkleinerungsprozesses leicht abbrechen können. Folglich ist ein regelmäßiger Austausch der Rührelemente erforderlich, wodurch die Wartungs- und Instandhaltungskosten einer Zerkleinerungseinrichtung, insbesondere des Rührwerks aus Rührwelle und Rührelementen, steigen.
Beschreibung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rührwerk für eine Rührwerkskugelmühle zur Verfügung zu stellen, welche die Verschleißerscheinungen an den Rührelementen, die Kosten und den Montageaufwand reduziert. Zugleich soll ein Rührwerk mit verbesserter Leistungsfähigkeit umgesetzt werden.
Die obige Aufgabe wird durch ein Rührwerk für eine Rührwerkskugelmühle gelöst, das die Merkmale des unabhängigen Anspruchs umfasst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
Die Erfindung bezieht sich auf das Rührwerk für eine Rührwerkskugelmühle und eine entsprechende Rührwerkskugelmühle. Die Rührwerkskugelmühle dient der Bearbeitung und insbesondere Zerkleinerung von Mahlgut mit Hilfe von Mahlkörpern und weist einen zylindrischen Mahlbehälter mit einem Mahlguteinlass und einem Mahlgutauslass auf, dem ein Rührwerk zugeordnet ist, das zumindest teilweise innerhalb des Mahlbehälters angeordnet ist.
Das Rührwerk umfasst einen Antrieb, eine am Antrieb angeordnete und in einer Drehrichtung rotierende Rührwelle und wenigstens ein an der Rührwelle angeordnetes Rührelement. Die vorzugsweise zylindrische Rührwelle weist eine Längsachse und einen Radius 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.
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. Das Rührelement weist eine der Rührwelle zugewandte Unterseite, 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.
Hierbei ist vorgesehen, dass mindestens eine der sich zwischen der Unterseite und der Oberseite der in Drehrichtung nachlaufenden Seite erstreckenden hinteren Kanten mit mindestens einer Fase oder mit mindestens einem Radius modifiziert ist/sind.
Durch die geeignete Modifikation des Rührelementes können die Strömungseigenschaften eines Mahlgut-Mahlkörper-Gemisches innerhalb eines Mahlbehälters einer Rührwerkskugelmühle, in der das Rührwerk entsprechend eingesetzt wird, beeinflusst, angepasst und/oder geändert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass beide hintere Kanten mit mindestens einer Fase oder mit mindestens einem Radius modifiziert sind. Dabei können die Fasen und/oder Radien der hinteren Kanten spiegelsymmetrisch ausgebildet sein. Es sind jedoch auch Anwendungsbeispiele möglich, bei denen die beiden hinteren Kanten jeweils unterschiedlich modifiziert sind, beispielsweise durch unterschiedlich stark ausgebildete Fasen und/oder Radien. Oder aber eine der hinteren Kante ist durch mindestens eine Fase modifiziert, während die andere hintere Kante durch mindestens einen Radius abgerundet ist.
Zusätzlich kann mindestens eine der sich zwischen der Unterseite und der Oberseite der in Drehrichtung vorauseilenden Seite erstreckenden vorderen Kanten mit mindestens einer Fase oder mit mindestens einem Radius ausgebildet ist/sein. Analog zu den vorbeschriebenen Modifikationen der hinteren Kanten und in Abhängigkeit von den Produktspezifikationen können die beiden vorderen Kanten spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sein oder aber unterschiedliche Modifikationen aufweisen.
Insbesondere kann die mindestens eine Fase zur Modifikation einer Kante eine sogenannte gleichmäßige Fase sein, d. h. insbesondere eine Fase, die über die gesamte Kantenlänge gleichmäßig ausgebildet ist. Alternativ können die Fasen auch als sogenannte variable Fasen ausgebildet sein, insbesondere solche, die sich in einer Richtung hin vergrößern. Bevorzugterweise handelt es sich um variable Fasen, die sich von der Rührwelle weg, d. h. von der Unterseite des Rührelementes zur Oberseite des Rührelementes hin vergrößern. Alternativ kann es bei einigen Ausführungsformen bzw. Anwendungsbeispielen sinnvoll und vorteilhaft sein, wenn sich die variable Fase von der Unterseite in Richtung Oberseite verkleinert.
Auch die Radien können über die gesamte Kantenlänge gleich oder variabel ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine variable Abrundung der Kante durch eine Mehrzahl unterschiedlicher Radien gebildet werden, insbesondere durch eine Vielzahl von kontinuierlich entlang der Kantenlänge in eine Richtung zunehmende oder abnehmende Radien. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Radien kontinuierlich von der Unterseite des Rührelementes in Richtung Oberseite zunehmen oder aber abnehmen.
Wie nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird, ist die vorauseilende Seite ist in einem ersten Winkel α gegenüber einer ersten radialen Verlängerung angeordnet. Die erste radiale Verlängerung erstreckt sich durch einen ersten Sattelpunkt durch eine zwischen der Außenmantelfläche der Rührwelle und der vorauseilenden, angeströmten Seite ausgebildeten Kante. Insbesondere ist der erste Sattelpunkt der Schnittpunkt einer ersten radialen Verlängerung durch einen mit der Außenmantelfläche der Rührwelle in Berührung stehenden Eckpunkt der Fläche der vorauseilenden Seite. Die nachlaufende Seite ist in einem zweiten Winkel β gegenüber einer zweiten radialen Verlängerung angeordnet. Die zweite radiale Verlängerung erstreckt sich durch einen zweiten Sattelpunkt durch eine zwischen der Außenmantelfläche der Rührwelle und der nachlaufenden, von der Strömung abgewandten Seite ausgebildeten Kante. Insbesondere ist der zweite Sattelpunkt der Schnittpunkt einer zweiten radialen Verlängerung durch einen mit der Außenmantelfläche der Rührwelle in Berührung stehenden Eckpunkt der Fläche der nachlaufenden Seite. Bevorzugt sind eine variable Fase oder ein variable Radius derart ausgebildet, dass sie in einem Sattelpunkt spitz zulaufen.
Insbesondere ist vorgesehen, dass bei vorbeschriebenen Modifikationen beider hinterer Kanten, ggfl ergänzt durch Modifikationen beider vorderer Kanten, diese symmetrisch gegenüber einer sich durch eine Symmetrieachse und den Mittelpunkt der Unterseite des Rührelementes erstreckenden Symmetrieebene ausgebildet sind. D. h., das Rührelement ist spiegelsymmetrisch zu einer entsprechenden Symmetrieebene ausgebildet, zu welcher die Längsachse der Rührwelle senkrecht, also als Lot, angeordnet ist.
Insbesondere sind in diesem Fall beide sich zwischen der Unterseite und der Oberseite der nachlaufenden Seite erstreckenden hinteren Kanten und ggfl. beide sich zwischen der Unterseite und der Oberseite der vorauseilenden Seite erstreckenden vorderen Kanten mit jeweils mindestens einer Fase oder jeweils einem Radius modifiziert, wobei die mindestens eine Fase oder der mindestens eine Radius jeweils gleich, aber spiegelsymmetrisch angeordnet ausgebildet ist/sind.
Die vorbeschriebenen Möglichkeiten lassen sich beliebig kombinieren, beispielsweise umfasst die Erfindung auch Varianten, bei denen beispielsweise nur eine sich zwischen der Unterseite und der Oberseite der nachlaufenden Seite erstreckende hinteren Kante und zusätzlich beide sich zwischen der Unterseite und der Oberseite der vorauseilenden Seite erstreckenden vorderen Kanten durch eine Fase oder einen Radius modifiziert sind usw.
Die Rührelemente sind vorzugsweise zumindest bereichsweise allumfänglich an der Rührwelle angeordnet. Hierbei kann je nach Produktanforderungen eine Anordnung in einem regelmäßigen Muster oder in einem unregelmäßigen Muster gewählt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können an einer Rührwelle lauter identische Rührelemente angeordnet werden. Beispielsweise werden an einer Rührwelle lauter identische Rührelemente mit einer modifizierten hinteren Kante der von der Strömung abgewandten, nachlaufenden Seite in einem regelmäßigen oder unregelmäßigen Muster angeordnet, um eine gerichtete Förderwirkung zum Mahlguteinlass hin oder zum Produktauslass hin zu bewirken.
In einer weiteren Ausführungsform werden an der Rührwelle im Bereich des Mahlguteinlass erste Rührelemente angeordnet, die eine entsprechende Modifikation mindestens einer hinteren Kante auf einer Seite der von der axialen Strömung abgewandten Seitenfläche haben. Im Bereich des Produktauslass werden dagegen zweite Rührelemente an der Rührwelle angeordnet, die eine entsprechende Modifikation auf der jeweils anderen Seite der von der axialen Strömung abgewandten Seitenfläche haben. Dadurch ergibt sich eine bevorzugte Förderrichtung der Mahlkörper zur Mitte des Mahlraums hin oder von der Mitte weg zum Produkteinlass und dem Produktauslass hin. Durch die gezielte Anordnung unterschiedlicher asymmetrisch modifizierter Rührelemente an der Rührwelle kann der Zerkleinerungsprozess produktspezifisch angepasst und optimiert werden.
Zum besseren Verständnis werden nunmehr Verlängerungen von Radien definiert, die sich von der Längsachse der Rührwelle in Richtung des mindestens einen Rührelementes erstreckend. Eine Verlängerung eines sich zwischen der Längsachse der Rührwelle und dem Mittelpunkt der Unterseite des Rührelementes erstreckenden Radius wird im Weiteren als mittlere Verlängerung bezeichnet. Eine Verlängerung eines Radius, der sich durch eine zwischen der an die Rührwelle angrenzenden Unterseite des Rührelementes und der vorauseilenden, angeströmten Seite ausgebildeten Kante erstreckt, bildet eine gedachte erste Verlängerung. Eine Verlängerung eines Radius, der sich zwischen der an die Rührwelle angrenzenden Unterseite des Rührelementes und der nachlaufenden, von der Strömung abgewandten Seite ausgebildeten Kante erstreckt, bildet in der Flucht eine gedachte zweite Verlängerung.
Zwischen der ersten Verlängerung und der vorauseilenden Seite ist ein erster Winkel α ausgebildet. Zwischen der zweiten Verlängerung und der nachlaufenden Seite ist ein zweiter Winkel β ausgebildet.
Der erste Winkel α kann zwischen –50° (in Drehrichtung von der ersten Verlängerung weg geneigt) und 75° (entgegen der Drehrichtung von der ersten Verlängerung weg geneigt) betragen, vorzugsweise zwischen –30° und 45°. Der zweite Winkel β kann zwischen –75° (in Drehrichtung von der zweiten Verlängerung weg geneigt) und 50° (entgegen der Drehrichtung von der zweiten Verlängerung weg geneigt) betragen, vorzugsweise zwischen –45° und 30°.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die angeströmte Seite gegenüber der ersten Verlängerung entgegen der Drehrichtung weggeneigt ausgebildet ist. Alternativ und/oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die nachlaufende Seite gegenüber der zweiten Verlängerung in Drehrichtung weggeneigt ausgebildet ist.
Die vorauseilende Seite kann sich gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beispielsweise parallel zu der mittleren Verlängerung erstrecken. Alternativ kann die vorauseilende Seite der mittleren Verlängerung zugeneigt ausgebildet sein. Dies ist insbesondere aus strömungstechnischen Gründen vorteilhaft, da die dem Mahlgut durch das Rührelement entgegengesetzte Fläche strömungstechnisch optimiert ist. Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Winkel α und der zweite Winkel β derart gewählt, dass die vorauseilende Seite die nachlaufende Seite des Rührelementes zur mittleren Verlängerung hin geneigt und somit zueinander geneigt angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die angeströmte Seite gegenüber der ersten Verlängerung in Drehrichtung weggeneigt ausgebildet ist. Alternativ und/oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die nachlaufende Seite gegenüber der zweiten Verlängerung entgegen der Drehrichtung weggeneigt ausgebildet ist. Weitere Ausführungsformen können vorsehen, dass sowohl die angeströmte, vorauseilende Seite als auch die von der Strömung abgewandte, nachlaufende Seite jeweils in oder entgegen der Drehrichtung weggeneigt zur jeweiligen Verlängerung hin ausgebildet sind.
Die Oberseite des mindestens einen Rührelementes kann plan ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Oberseite mindestens eine Krümmung aufweist. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine konstante Krümmung handeln, die durch einen Radius definiert wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass der die Krümmung der Nockenoberseite definierende Radius R₁₆ größer bzw. gleich dem Produkt aus 0,1 mal dem Radius Rr ist, der die Krümmung der Rührwelle definiert. Weist die Rührwelle beispielsweise eine durch einen Radius von 150 mm definierte Krümmung auf, dann würde die Oberseite mindestens eine durch einen Radius von 15 mm definierte Krümmung aufweisen. Insbesondere gilt somit R₁₆ ≥ 0,1·Rr. Weiterhin kann die Oberseite eine sich verändernde Krümmung aufweisen, die durch mindestens zwei unterschiedliche Radien definiert sind. Auch hierbei hat sich gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die mindestens zwei unterschiedlichen Radien größer bzw. gleich dem Produkt aus 0,1 mal dem Radius ist, der die Krümmung der Rührwelle definiert. Die Krümmung der Oberseite kann dabei sowohl als konkave als auch als konvexe Krümmung zur Rührwelle ausgebildet sein.
Die Unterseite des Rührelementes ist derart ausgebildet, dass das Rührelement auf die Rührwelle aufgesetzt werden und sicher an dieser befestigt werden kann. Beispielsweise kann die Unterseite des Rührelementes eine Krümmung aufweisen, die der durch den Radius der Rührwelle definierten Krümmung einer Außenmantelfläche der Rührwelle entspricht. Das Rührelement kann somit formschlüssig auf die Rührwelle aufgesetzt werden und mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel an dieser fixiert werden. Alternativ kann die Unterseite auch durch zwei, vorzugsweise in einem stumpfen Winkel zueinander angeordneten Flächen gebildet werden. Der zwischen den beiden Flächen eingeschlossene, insbesondere stumpfe, Winkel sollte derart auf die Krümmung der Rührwelle abgestimmt sein, dass das Rührelement gut auf der Rührwelle aufgesetzt und an dieser befestigt werden kann.
Zur Befestigung der Rührelemente an der Rührwelle kann vorgesehen sein, dass das Rührelement an der Unterseite eine geeignete Aufnahme für einen an der Rührwelle ausgebildeten Aufsatz vorsieht, so dass das Rührelement auf den Aufsatz an der Rührwelle aufgesteckt werden kann. Alternativ kann auch das Rührelement an der Unterseite einen Aufsatz vorsehen, der in geeignete Aufnahmen an der Rührwelle einführbar ist. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Aufsätze und korrespondierenden Aufnahmen eine Richtung zum Einsetzen bzw. Aufsetzen der Rührelemente vorgeben, so dass diese nur in einer Ausrichtung an der Rührwelle angeordnet werden können. Dadurch können Fehler beim Montieren der Rührelemente an der Rührwelle verhindert werden. Auch bei diesen Ausführungsformen können zusätzliche Befestigungsmittel zur sicheren Fixierung verwendet werden.
Die vorauseilende Seite und/oder die nachlaufende Seite kann insbesondere plan ausgebildet sein. Alternativ kann die vorauseilende Seite und/oder die nachlaufende Seite auch mindestens eine Krümmung aufweisen. Die vorauseilende Seite und/oder die nachlaufende Seite kann dabei eine konstante Krümmung aufweisen, die durch einen Radius definiert wird. Es kann aber auch eine verändernde Krümmung ausgebildet sein, die durch mindestens zwei unterschiedliche Radien definiert wird. Die Krümmung kann dabei sowohl als konkave als auch als konvexe Krümmung gegenüber der mittleren Verlängerung des Rührelementes ausgebildet sein. Beispielsweise kann die angeströmte Seite der mittleren Verlängerung zugeneigt und eine konkave Krümmung aufweisend ausgebildet sein.
Die zwei zwischen der vorauseilenden Seite und der nachlaufenden Seite sowie zwischen der Oberseite und der Unterseite ausgebildeten Seiten der Rührelemente sind gemäß einer Ausführungsform vorzugsweise parallel oder annähernd parallel zueinander angeordnet. Alternative Ausführungsformen können vorsehen, dass diese Seiten in Richtung der Oberseite des Rührelementes einander zugeneigt angeordnet sind oder aber dass die Seiten in Richtung der Unterseite einander zugeneigt angeordnet sind. Eine weitere Ausführungsform kann vorsehen, dass die beiden Seiten alternativ oder zusätzlich zu einer der vorbeschriebenen Neigungen zwischen Oberseite und Unterseite in Richtung der nachlaufenden Seite einander zugeneigt angeordnet sind oder aber in Richtung der vorauseilenden Seite einander zugeneigt angeordnet sind.
Weiterhin können diese zwischen der Oberseite und der Unterseite ausgebildeten Seiten der Rührelemente eine konkave oder konvexe Krümmung aufweisen. Vorzugsweise können die beiden Seiten jeweils eine symmetrisch zur Symmetrieebene ausgebildete Neigung und/oder Krümmung aufweisen.
Das mindestens eine an der Rührwelle angeordnete Rührelement kann aus demselben Material oder Werkstoff bestehen wie die Rührwelle, beispielsweise aus einem keramischen Werkstoff, einem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer oder einem Polymer, oder aus einem Metall. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass die Rührwelle mit den Rührelementen als Einheit, insbesondere einstückig, hergestellt wird. Dies kann beispielsweise mittels einer geeigneten, mindestens zweiteiligen Gussform geschehen o. ä.. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Rührwelle und die Rührelemente jeweils einzeln gefertigt werden und dass die Rührelemente anschließend an der Rührwelle angeordnet und befestigt werden.
Alternativ kann das mindestens eine Rührelement aus einem anderen Werkstoff wie die Rührwelle bestehen. Beispielsweise besteht die Rührwelle aus einem ersten Metall und die Rührelemente sind aus einem keramischen Werkstoff, einem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer oder einem Polymer, oder aus einem anderen Metall gebildet.
Sofern die Rührwelle und die Rührelemente einzeln hergestellt werden, kann vorgesehen sein, dass die Rührelemente lösbar an der Rührwelle angeordnet sind, um diese einfach austauschen zu können. Beispielsweise können einzelne beschädigte Rührelemente ausgetauscht werden oder aber im Falle eines Produktwechsels können alle Rührelemente an der Rührwelle gegen andere Rührelemente ausgetauscht werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Rührwerkskugelmühle zur Bearbeitung und insbesondere Zerkleinerung von Mahlgut mit Hilfe von Mahlkörpern, mit einem zylindrischen Mahlbehälter, der einen Mahlguteinlass und einen Mahlgutauslass umfasst. Die Rührwerkskugelmühle umfasst weiterhin ein Rührwerk, das oben beschriebene Merkmale aufweist und insbesondere mindestens ein Rührelement mit oben beschriebenen Merkmalen. Gemäß einer Ausführungsform weist das mindestens eine Rührelement eine maximale Höhe auf, die geringer ist als ein zwischen der Außenmantelfläche der Rührwelle und der Innenmantelfläche des Mahlbehälters ausgebildeter Mahlspalt. Aufgrund der oben beschriebenen Ausführung des mindestens einen Rührelementes kann mit einer solchen Rührwerkskugelmühle eine besonders effiziente und schonende Zerkleinerung bewirkt werden, wobei insbesondere der Verschleiß des mindestens einen Rührelementes durch die gewählte Form gegenüber herkömmlich bekannten Rührelementen reduziert ist.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines oben detailliert beschriebenen Rührwerks beschrieben. Hierbei wird in Abhängigkeit einer Größe des Mahlbehälters, insbesondere in Abhängigkeit eines Innenumfangs des Mahlbehälters, die Anordnung und/oder Ausbildung der mindestens einen modifizierten hinteren Kante ermittelt. Die Ermittlung erfolgt insbesondere über Berechnungen, die das Innenvolumen des Mahlbehälters und/oder den Umfang der Rührwelle und/oder das zu bearbeitende Produkt und/oder weitere Parameter berücksichtigen. Anschließend wird das mindestens eine Rührelement entsprechend gefertigt und an der Rührwelle befestigt oder aber es wird die Rührwelle mit dem mindestens einen Rührelement entsprechend gefertigt. Beispielhaft kann dem Verfahren die Formel arctan(Rr) ≤ α ≤ 2 × arctan(Rr) zu Grunde gelegt werden, wobei als Richtwert der Radius Rr der Rührwelle herangezogen wird.
Das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich zu den beschriebenen Merkmalen ein oder mehrere Merkmale und/oder Eigenschaften der zuvor beschriebenen Vorrichtung umfassen. Ebenfalls kann die Vorrichtung alternativ oder zusätzlich einzelne oder mehrere Merkmale und/oder Eigenschaften des beschriebenen Verfahrens aufweisen.
Figurenbeschreibung
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 schematische Darstellung einer Rührwerkskugelmühle.
2 zeigt einen Teil-Querschnitt durch eine Rührwerkskugelmühle gemäß 1 entlang der Schnittlinie A-A mit einer ersten Ausführungsform von Rührelementen.
3A bis 3D zeigen unterschiedliche Ausführungsformen mit einer ersten Art der Modifikation eines Rührelementes gemäß 2.
4A bis 4C zeigen unterschiedliche Ausführungsformen mit einer zweiten Art der Modifikation eines Rührelementes.
5A bis 5D zeigen unterschiedliche Ausführungsformen mit einer dritten Art der Modifikation eines Rührelementes.
6A bis 6C zeigen unterschiedliche Ausführungsformen mit einer vierten Art der Modifikation eines Rührelementes.
7A bis 7G zeigen unterschiedliche Ausführungsformen mit einer fünften Art der Modifikation eines Rührelementes.
8 zeigt einen Teil-Querschnitt durch eine Rührwerkskugelmühle gemäß 1 entlang der Schnittlinie A-A mit einer sechsten Ausführungsform von Rührelementen.
9 und 10 zeigen jeweils einen Detailausschnitt einer Rührwerkskugelmühle mit einer ersten Ausführungsform eines Rührelementes gemäß 2.
11 und 12 zeigen jeweils einen Detailausschnitt einer Rührwerkskugelmühle mit weiteren Ausführungsformen eines Rührelementes.
13 und 16 zeigen jeweils weiteren Ausführungsformen von Rührelementen.
17A bis 17G zeigen unterschiedliche Ausführungsformen mit einer vierten Art der Modifikation eines Rührelementes vergleichbar mit 6.
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 ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Rührwerkskugelmühle 1 und 2 zeigt einen Teil-Querschnitt durch eine Rührwerkskugelmühle 1 gemäß 1 mit einer ersten Ausführungsform von Rührelementen 8 entlang der Schnittlinie A-A.
Die Rührwerkskugelmühle 1 umfasst einen Mahlbehälter 2 mit einem zumindest teilweise darin angeordneten Rührwerk 3, dass über einen Antrieb (nicht dargestellt) und einer zugeordneten Antriebswelle 4 rotatorisch angetrieben wird. Der Mahlbehälter 2 begrenzt einen Innenraum 2*. Das in der Figur linksseitig angeordnete Ende des Mahlbehälters 2 stellt die Mühleneinlassseite dar, an der ein Mahlguteinlass 19 angeordnet ist. An dem gegenüberliegenden Ende des Mahlbehälters 2 ist ein Produktauslass 20 angeordnet. Vor dem Produktauslass 20 ist eine Trennvorrichtung 22 ausgebildet, vermittels derer bei der Produktentnahme die Mahlkörper (nicht dargestellt) und/oder nicht (ausreichend) vermahlenes Grobmaterial im Mahlbehälter 2 zurückgehalten wird/werden.
Das Rührwerk 3 umfasst eine Rührwelle 5. Diese weist zumindest abschnittsweise eine zylindrische Form mit einem kreisförmigen Querschnitt, einem Radius r und einer Krümmung K6 auf (vergleiche 2). Die Krümmung K6 ergibt sich definitionsgemäß aus dem Radius r der Rührwelle 5, und zwar ist K6 = 1/r. Auf der Außenmantelfläche 6 der sich koaxial zu der Antriebswelle 4 erstreckenden Rührwelle 5 sind als Rührelemente 8 sogenannte Nocken 10 angeordnet. Zwischen der Außenmantelfläche 6 der Rührwelle 5, insbesondere in einem Bereich ohne Nocken 10, und der Innenmantelfläche des Mahlbehälters 2 ist ein Mahlspalt MS ausgebildet.
Die Nocken 10 sind mit ihrer Unterseite 15 vorzugsweise lösbar an der Rührwelle 5 angeordnet, beispielsweise über eine Schraubverbindung 11 oder andere geeignete Befestigungsmittel 12 oder Befestigungsmethoden, beispielsweise über Formschluss, Kraftschluss o. ä. (2). Dies ermöglicht es, einzelne Nocken 10 bei Verschleiß oder Beschädigung austauschen zu können und/oder bei einem Produktwechsel andere Nocken 10 an der Rührwelle 5 anzuordnen und/oder zu befestigen. Alternativ kann das Rührwerk 3 auch einstückig gefertigt werden, wobei die Nocken 10 gemeinsam mit der Rührwelle 5 hergestellt werden, beispielsweise durch Formgießen oder eine andere geeignete Methode.
Die Nocken 10 weisen zwischen der zwischen der Außenmantelfläche 6 der Rührwelle 5 und der Oberseite 16 der Nocken 10 eine Höhe h auf.
Weist die Unterseite 15 der Nocke 10 beispielsweise eine gekrümmte Form auf, insbesondere eine konkave Krümmung K15, die korrespondierend zur konvexen Krümmung K6 der Außenmantelfläche 6 der Rührwelle 5 ausgebildet ist, dann kann die Nocke 10 formschlüssig auf die Rührwelle 5 aufgesetzt werden. In diesem Fall definiert sich die Höhe h der Nocke durch den Abstand zwischen einem radial am weitesten von der Längsachse L der Rührwelle 5 entfernten Punkt der Oberseite 16 und dem auf demselben Radius r zugeordneten Schnittpunkt der Unterseite 15. Diese Höhe h ist insbesondere kleiner als eine Breite B des Mahlspalt MS zwischen der Außenmantelfläche 6 der Rührwelle 5 und der Innenmantelfläche des Mahlbehälters 2.
Weiterhin weisen die Nocken 10 – wie insbesondere in 2 dargestellt – eine angeströmte Seite 17 und eine der Strömung abgewandte Seite 18 auf. Die angeströmte Seite 17 ist insbesondere die in Drehrichtung D der Rührwelle 5 vorauseilende Seite 27 der Nocke 10 und die von der Strömung abgewandte Seite 18 ist insbesondere die in Drehrichtung D der Rührwelle 5 nachlaufende Seite 28. Vorzugsweise sind die angeströmte Seite 17 und die von der Strömung abgewandte Seite 18 nicht parallel zueinander angeordnet.
Zwischen der Unterseitenkante und der Oberseitenkante der angeströmten, vorauseilenden Seite 17, 27 erstrecken sich zwei sogenannte vordere Kanten 37. Zwischen der Unterseitenkante und der Oberseitenkante der von der Strömung abgewandten, nachlaufenden Seite 18, 28 erstrecken sich zwei sogenannte hintere Kanten 38. Mindestens eine der hinteren Kanten 38 ist mit mindestens einer Fase 48 oder mit einem Radius 50 modifiziert und wird nachfolgen auch als modifizierte hintere Kante 38* gekennzeichnet.
Insbesondere kann die mindestens eine Fase 48 zur Modifikation mindestens einer hinteren Kante 38 eine sogenannte gleichmäßige Fase 58 (vergleiche 17A und 17B) sein, d. h. insbesondere eine Fase, die über die gesamte Kantenlänge gleichmäßig ausgebildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine sogenannte variable Fase 49, die sich in Richtung der Oberseite 16 hin vergrößert. Analog dazu könnte eine Modifikation in Form eines über die Kantenlänge gleichmäßigen Radius 52 (vergleiche 17A und 17D) oder eines über die Kantenlänge variablen Radius 51 (vergleiche 3D) ausgebildet sein.
Durch die geeignete Modifikation mindestens einer hinteren Kante 38 des Rührelementes 8 können die Strömungseigenschaften eines Mahlgut-Mahlkörper-Gemisches innerhalb eines Mahlbehälters 2 einer Rührwerkskugelmühle 1 (vergleiche 1), in der das Rührwerk 3 entsprechend eingesetzt wird, entsprechend beeinflusst, angepasst und/oder geändert werden.
Die Oberseite 16 der Nocken 10 kann plan ausgebildet sein (2). Besonders bevorzugt weist die Oberseite 16 der Nocken 10 jedoch eine Krümmung K16 auf, die kleiner bzw. gleich dem Produkt aus 10 mal der Krümmung K6 der Rührwelle 5 ist. Weist die Rührwelle 5 beispielsweise eine durch einen Radius r = 150 mm definierte Krümmung K6 auf, dann würde die Oberseite 16 mindestens eine durch einen Radius von 15 mm definierte Krümmung K16 aufweisen. 3A bis 3D zeigen unterschiedliche Ausführungsformen eines Rührelementes 8. Insbesondere zeigt 3A eine Seitenansicht einer Nocke 10a und die 3B bis 3D zeigen jeweils eine Draufsicht auf unterschiedliche Ausführungsformen einer Nocke 10 gemäß 3A. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist eine hintere Kante 38 modifiziert, wodurch sich in der Draufsicht gemäß den 3B bis 3D unterschiedliche Ausbildungen der durch eine Schraffur gekennzeichneten Oberseite 16 ergeben. Insbesondere ist bei der Nocke 10b gemäß 3B eine erste variable Fase 49 ausgebildet, die sich entsprechend auf die Länge der oberen hinteren Kante 39 auswirkt. Bei der Nocke 10c gemäß 3C wurde die hintere Kante 38 durch eine variable Fase 49 modifiziert, die zur Oberseite 16 hin stärker zunimmt als bei der Nocke 10b, so dass die Länge der oberen hinteren Kante 39 stärker verkürzt wird. Dagegen wurde die hintere Kante 38 der Nocke 10d gemäß 3D mit von der Unterseite 15 zur Oberseite hin kontinuierlich zunehmenden, variablen Radien 50, 51 modifiziert.
Da jeweils nur eine hintere Kante 38 vermittels einer Fase 48, 49 oder Radius 50, 51 modifiziert wurde, sind die Nocken 10a bis 10d asymmetrisch gegenüber einer Nockenachse A10 ausgebildet. Insbesondere sind die Nocken 10a bis 10d im Bereich der angeströmten, vorauseilenden Seite 17, 27 symmetrisch, insbesondere spiegelsymmetrisch, gegenüber der Nockenachse A10 ausgebildet, aber im Bereich der von der Strömung abgewandten, nachlaufenden Seite 18, 28 sind die Nocken 10a bis 10d asymmetrisch gegenüber der Nockenachse A10 ausgebildet. Dies bewirkt unterschiedliche Druckverhältnisse des Mahlguts am Nocken 10a bis 10d und wirkt sich vorteilhaft auf, da dadurch eine besonders gute axiale Förderwirkung erzielt wird.
4A bis 4C zeigen unterschiedliche Ausführungsformen mit einer zweiten Art der Modifikation eines Rührelementes 8, die in der Seitenansicht der Ausführungsform in 3A entsprechen. Bei den hier dargestellten Nocken 10e bis 10g sind jeweils beide hintere Kanten 38 modifiziert. Nocke 10e gemäß 4A weist zwei gegensinnige variable Fasen 49 mit einer ersten Steigung auf. Dagegen weist Nocke 10f gemäß 4B weist ebenfalls zwei gegensinnige Fasen variable 49-1, 49-2 auf, die unterschiedlich starke Steigungen besitzen, insbesondere ist die Steigung der variablen Fase 49-2 zwischen der Unterseite (nicht sichtbar) und der Oberseite 16 der Nocke 10f geringer als die Steigung der anderen variablen Fase 49-1. Die beiden hinteren Kanten 38 der Nocke 10g gemäß 4C sind mit zwei unterschiedlichen, zur Oberseite 16 hin zunehmenden, variablen Radien 51-1, 51-2 modifiziert. Auch in diesem Fall ist die Steigung des variablen Radius 51-2 zwischen der Unterseite (nicht sichtbar) und der Oberseite 16 der Nocke 10g geringer als die Steigung des anderen variablen Radius 51-1. Dadurch ergeben sich in der Draufsicht gemäß den 4A bis 4C unterschiedliche Ausbildungen der durch eine Schraffur gekennzeichneten Oberseite 16. Insbesondere sind die beiden modifizierten Kanten 38* der Nocke 10e spiegelsymmetrisch zu der Nockenachse A10 ausgebildet, wohingegen die Nocken 10f, 10g im Bereich der hinteren modifizierten Kanten 38* keine Symmetrie aufweisen. Für weitere (nicht dargestellte) Ausführungsformen wäre denkbar, beispielsweise eine hintere Kante 38 mit einer ersten gleichmäßigen Fase 58 und die andere hintere Kante mit einer zweiten variablen Fase 49 etc. auszustatten. Auch denkbar wäre eine Ausgestaltung einer Nocke bei welcher eine Kante mit einer variablen Fase und eine andere Kante mit einem variablen Radius modifiziert ist usw.
5A bis 5D zeigen unterschiedliche Ausführungsformen mit einer dritten Art der Modifikation eines Rührelementes 8 mit unterschiedlich modifizierten hinteren Kanten 38* und zusätzlich einer modifizierten vorderen Kante 37*• Bei den Nocken 10h und 101 gemäß den 5A bis 5D ist jeweils nur eine der beiden vorderen, Kanten 37 und nur eine der beiden hinteren Kanten 38 mit einer variablen Fase 49 oder einem variablen Radius 51 modifiziert, wobei bei den Beispielen in 5A und 5B jeweils die beiden eine gemeinsamen Seitenfläche des Nocken 10 begrenzenden Kanten 37, 38 modifiziert sind. Dagegen sind bei den Beispielen in den 5C und 5D jeweils die beiden eine gegenüberliegende Seitenfläche der Nocken begrenzenden Kanten 37, 38 entsprechend modifiziert. Es sind nur einige Möglichkeiten dargestellt, für den Fachmann sind viele weitere Varianten ableitbar.
6A bis 6G zeigen unterschiedliche Ausführungsformen mit einer vierten Art der Modifikation eines Rührelementes 8 mit unterschiedlich modifizierten hinteren Kanten 38* und vorderen Kanten 37*. Insbesondere zeigt 6A eine Seitenansicht einer Nocke 10, 10m (vergleiche auch 6B). Insbesondere sind bei diesen Ausführungsbeispielen jeweils beide vorderen Kanten 37 und nur eine der beiden hinteren Kanten 38 mit einer variablen Fase 49 oder einem variablen Radius 51 modifiziert. Bei allen dargestellten Nocken 10 sind die beiden vorderen Kanten 37 jeweils gleichartig, spiegelsymmetrisch zur Nockenachse A10 modifiziert.
Da jeweils nur eine hintere Kante 38 vermittels einer Fase 48, 49 oder einem Radius 50, 51 modifiziert wurde, sind die Nocken 10m bis 10o (gemäß 6B bis 6D) und 10-1 bis 10-3 (gemäß 6E bis 6G) asymmetrisch gegenüber der Nockenachse A10 ausgebildet. Insbesondere sind die Nocken 10m bis 10o und 10-1 bis 10-3 im Bereich der angeströmten, vorauseilenden Seite 17, 27 symmetrisch gegenüber der Nockenachse A10 ausgebildet, aber im Bereich der von der Strömung abgewandten, nachlaufenden Seite 18, 28 sind die Nocken 10m bis 10o und 10-1 bis 10-3 asymmetrisch gegenüber der Nockenachse A10 ausgebildet. Dies bewirkt unterschiedliche Druckverhältnisse des Mahlguts am Nocken 10m bis 10o und 10-1 bis 10-3 und wirkt sich vorteilhaft aus, da dadurch ebenfalls eine besonders gute axiale Förderwirkung erzielt wird.
7A bis 7G zeigen unterschiedliche Ausführungsformen mit einer fünften Art der Modifikation eines Rührelementes. Insbesondere zeigt 7A eine Seitenansicht einer Nocke 10, die ebenso eine Seitenansicht einer Nocke gemäß den 6A bis 6C darstellen kann. Bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen sind jeweils beide vordere Kanten 37 und beide hintere Kanten 38 durch Fasen 48, 49 oder Radien 50 modifiziert (Bezugszeichen nur in 7B dargestellt), wobei die Modifikationen symmetrisch zu der Nockenachse A10 ausgebildet sind. Auch in diesem Fall wären asymmetrische Modifikationen denkbar, beispielsweise indem eine vordere Kante 37 vermittels einer Fase 48, 49 und die andere vordere Kante 37 vermittels eines Radius 50 modifiziert ist etc.
8 zeigt einen Teil-Querschnitt durch eine Rührwerkskugelmühle gemäß 1 mit einer sechsten Ausführungsform von Rührelementen 8 entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1. Die in 8 dargestellten Nocken 10 weisen eine starke Krümmung K16* auf. Durch eine Änderung der Krümmung K16, K16* der Oberseite 16 der Nocken 10 kann die Effizienz des Zerkleinerungsprozesses in der Rührwerkskugelmühle 1 (vergleiche 1) gezielt verändert werden. Die in 8 verwendeten Bezugszeichen entsprechen den in 2 verwendeten Bezugszeichen, so dass auf die Beschreibung zu 2 verwiesen wird.
9 und 10 zeigen jeweils einen Detailausschnitt einer Rührwerkskugelmühle mit einer ersten Ausführungsform eines Rührelementes gemäß 2. Die angeströmte Seite 17 ist in einem ersten Winkel α gegenüber einer ersten radialen Verlängerung V1 angeordnet. Die erste radiale Verlängerung V1 erstreckt sich durch eine zwischen der Rührwelle 5 und der vorauseilenden, angeströmten Seite 17, 27 ausgebildeten Kante. Insbesondere erstreckt sich die erste radiale Verlängerung V1 durch einen ersten Sattelpunkt S1, der einen Schnittpunkt der vorauseilenden Seite 27 mit der Außenmantelfläche 6 der Rührwelle 5 darstellt (vergleiche auch 9). Insbesondere ist die angeströmte Seite 17 im dargestellten Ausführungsbeispiel entgegen der Drehrichtung D weggeneigt von der ersten radialen Verlängerung V1 ausgebildet.
Die nachlaufende, von der Strömung abgewandte Seite 18, 28 ist in einem zweiten Winkel β gegenüber einer zweiten radialen Verlängerung V2 angeordnet. Die zweite radiale Verlängerung V2 erstreckt sich durch eine zwischen der Rührwelle 5 und der nachlaufenden, von der Strömung abgewandten Seite 18, 28 ausgebildeten Kante. Insbesondere erstreckt sich die zweite radiale Verlängerung V2 durch einen zweiten Sattelpunkt S2, der einen Schnittpunkt der nachlaufenden Seite 28 mit der Außenmantelfläche 6 der Rührwelle 5 darstellt (10). Insbesondere ist die von der Strömung abgewandte Seite 18 im dargestellten Ausführungsbeispiel in Drehrichtung D weggeneigt von der zweiten radialen Verlängerung V2 ausgebildet.
Weitere nicht dargestellte Ausführungsformen können vorsehen, dass die vorauseilende, angeströmte Seite 17, 27 mit der ersten radialen Verlängerung V1 zusammenfällt oder in Drehrichtung D weggeneigt von der ersten radialen Verlängerung V1 ausgebildet ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die nachlaufende, von der Strömung abgewandte Seite 18, 28 mit der zweiten radialen Verlängerung V2 zusammenfällt oder entgegen der Drehrichtung D weggeneigt von der zweiten radialen Verlängerung V2 ausgebildet ist.
Der erste Winkel α kann insbesondere zwischen –50° (in Drehrichtung von der ersten radialen Verlängerung V1 weggeneigt) und 75° (entgegen der Drehrichtung von der ersten radialen Verlängerung V1 weggeneigt) betragen, vorzugsweise zwischen –30° und 45°. Der zweite Winkel β kann zwischen –75° (in Drehrichtung von der zweiten radialen Verlängerung V2 weggeneigt) und 50° (entgegen der Drehrichtung von der zweiten radialen Verlängerung V2 weggeneigt) betragen, vorzugsweise zwischen –45° und 30°.
11 und 12 zeigen jeweils einen Detailausschnitt einer Rührwerkskugelmühle mit weiteren Ausführungsformen eines Rührelementes 8. Zur Beschreibung der bereits vorgenannten Bezugszeichen wird im Wesentlichen auf die Figurenbeschreibung der 9 und 10 verwiesen. Bei der in 11 dargestellten Ausführungsform eines Rührelementes 8 ist die angeströmte Seite 17 deckungsgleich mit der ersten radialen Verlängerung V1 der Rührwelle 5 ausgebildet. Der erste Winkel α zwischen der angeströmten Seite 17 und der ersten Verlängerung V1 beträgt somit 0°. Bei der in 12 dargestellten Ausführungsform eines breiteren Rührelementes 8 beträgt dagegen der erste Winkel α ca. 5°, wobei die angeströmte Seite 17 von der ersten Verlängerung V1 entgegen der Drehrichtung D weggeneigt ist. Die Oberseite 16 des Rührelementes 8 ist mit einer konvexen Krümmung versehen, die in etwa der Krümmung der Außenmantelfläche der Rührwelle 5 entspricht.
13 bis 16 zeigen weitere Ausführungsformen von Rührelementen 8 bzw. Nocken 10, 10w bis 10z. Die angeströmte bzw. vorauseilende Seite 17, 27 kann plan ausgebildet sein (vergleiche Ausführungsbeispiel in 2). Alternativ kann die angeströmte, vorauseilende Seite 17, 27 auch eine Krümmung K27, K27* gegenüber der sich durch einen Mittelpunkt M der Unterseite 15 erstreckenden mittleren Verlängerung V0 aufweisen. Die in 13 dargestellte Nocke 10w weist insbesondere eine konvexe Krümmung K27 gegenüber der mittleren Verlängerung V0 auf. Dagegen zeigt die in 14 dargestellte Nocke 10x eine konkave Krümmung K27* gegenüber der mittleren Verlängerung V0.
Die nachlaufende bzw. von der Strömung abgewandte Seite 18, 28 ist bei den Ausführungsbeispielen der 13 und 14 insbesondere der sich durch den Mittelpunkt M der Unterseite 15 erstreckenden mittleren Verlängerung V0 zugeneigt und kann plan ausgebildet sein. Alternativ kann die nachlaufende Seite 28 auch eine Krümmung K28 gegenüber der sich durch den Mittelpunkt M der Unterseite 15 erstreckenden mittleren Verlängerung V0 aufweisen. Die Krümmung K28 der nachlaufenden Seite 28 kann dabei sowohl als konkave als auch als konvexe Krümmung zur mittleren Verlängerung V0 ausgebildet sein. 15 stellt beispielhaft eine Ausführungsform einer Nocke 10y dar, bei der die vorauseilende Seite 27 der mittleren Verlängerung V0 zugeneigt und eine konkave Krümmung K27* aufweisend ausgebildet ist, während die nachlaufende Seite 28 ebenfalls der mittleren Verlängerung V0 zugeneigt und eine konkave Krümmung K28 aufweisend ausgebildet ist.
Wie bereits beschrieben können die angeströmte, vorauseilende Seite 17, 27 und/oder die nachlaufende bzw. von der Strömung abgewandte Seite 18, 28 auch von der Außenmantelfläche 6 der Rührwelle 5 ausgehend (vgl. 2) von der mittleren Verlängerung V0 weggeneigt ausgebildet sein.
16 zeigt eine Ausführungsform einer Nocke 10z, bei der die Unterseite 15 durch zwei in einem stumpfen Winkel γ zueinander angeordneten plane Flächen 40, 41 gebildet wird. Der zwischen den beiden Flächen 40, 41 eingeschlossene stumpfe Winkel γ ist auf die Krümmung K6 der Rührwelle 5 abgestimmt, so dass die Nocke 10z gut auf der Rührwelle 5 aufgesetzt und an dieser befestigt werden kann, beispielsweise über geeignete Befestigungsmittel 12, insbesondere eine Schraubverbindung 11 o. ä.
17A bis 17G zeigen unterschiedliche Ausführungsformen mit einer vierten Art der Modifikation eines Rührelementes vergleichbar mit 6. Insbesondere zeigt 17A eine Seitenansicht einer Nocke 10, 10-4. Wie bei den Ausführungsbeispielen der 6 sind jeweils beide vorderen Kanten 37 und nur eine der beiden hinteren Kanten 38 modifiziert. Bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen von Nocken 10-4 bis 10-10 sind die beiden vorderen Kanten 37 jeweils mit einer variablen Fase 49 (17B, 17C, 17E, 17G) oder einem variablen Radius 51 (17D, 17F) ausgestattet. Die modifizierte hintere Kante 38* weist dagegen eine Modifikation in Form einer gleichmäßigen Fase 58 (17B, 17C, 17F) oder einen gleichmäßigen Radius 52 (17D, 17E, 17G) auf. Eine gleichmäßige Fase 58 bzw. ein gleichmäßiger Radius 52 weisen sich dadurch aus, dass die Fase 48 bzw. der Radius 50 über die gesamte Länge der modifizierten Kante 38* gleichmäßig ausgebildet ist.
Auch bei diesen Ausführungsbeispielen sind die beiden vorderen Kanten 37 aller dargestellten Nocken 10-4 bis 10-10 jeweils gleichartig, spiegelsymmetrisch zur Nockenachse A10 modifiziert. Insgesamt sind die Nocken 10-4 bis 10-10 jedoch asymmetrisch gegenüber der Nockenachse A10 ausgebildet, da jeweils nur eine hintere Kante 38 vermittels einer Fase 48, 58 oder einem Radius 50, 52 modifiziert ist.
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.
Für den Fachmann ist es naheliegend, das durch eine Veränderung der Fasen und/oder eine Veränderung der Radien der hinteren und/oder vorderen Kanten eine Vielzahl weiterer Ausführungsformen möglich ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden an einer Rührwelle 5 lauter identische Nocken 10 angeordnet. Beispielsweise werden an einer Rührwelle 5 lauter identische Nocken 10 gemäß 3 mit nur einer modifizierten hinteren Kante 38* der von der Strömung abgewandten, nachlaufenden Seite 18, 28 in einem regelmäßigen oder unregelmäßigen Muster angeordnet, um eine gerichtete Förderwirkung zum Mahlguteinlass 19 hin oder zum Produktauslass 20 hin (vgl. 1) zu bewirken.
In einer weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsform werden an der Rührwelle 5 im Bereich des Mahlguteinlass 19 ersten Nocken 10 angeordnet, die den mindestens einen Radius oder die mindestens eine Fase auf einer Seite der von der Strömung abgewandten Seitenfläche 18 haben. Im Bereich des Produktauslass 20 werden dagegen zweite Nocken 10 an der Rührwelle 5 angeordnet, die den Radius oder die Fase auf der jeweils anderen Seite der von der Strömung abgewandten Seitenfläche 18 haben. Dadurch ergibt sich eine bevorzugte erste Förderrichtung F1 des Mahlgutes zur Mitte des Mahlraums hin oder eine bevorzugte zweite Förderrichtung F2 von der Mitte weg zum Produkteinlass 19 und dem Produktauslass 20 hin (vergleiche 1). Durch die gezielte Anordnung unterschiedlicher asymmetrisch modifizierter Nocken 10 an der Rührwelle 5 kann der Zerkleinerungsprozess produktspezifisch angepasst werden.
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. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale eines der Beispiele in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten eines anderen Beispiels anzuwenden.
Bezugszeichenliste

1: Rührwerkskugelmühle
2: Mahlbehälter
2*: Innenraum
3: Rührwerk
4: Antriebswelle
5: Rührwelle
6: Außenmantelfläche
8: Rührelement
10, 10a bis 10z: Nocke
10-1 bis 10-10: Nocke
11: Schraubverbindung
12: Befestigungsmittel
15: Unterseite
16: Oberseite
17: angeströmte Seite
18: der Strömung abgewandte Seite
19: Mahlguteinlass
20: Produktauslass
22: Trennvorrichtung
27: vorauseilende Seite
28: nachlaufende Seite
37: vordere Kante
37*: modifizierte vordere Kante
38: hintere Kante
38*: modifizierte hintere Kante
39: hintere obere Kante
40: Fläche
41: Fläche
48: Fase
49: variable Fase
50: Radius
51: variabler Radius
52: gleichmäßiger Radius
58: gleichmäßige Fase
A10: Nockenachse
α, β, γ: Winkel
B: Breite
D: Drehrichtung
F1/F2: erste/zweite Förderrichtung
h: Höhe
K6, K15, K16, K16*: Krümmung
K27: konvexe Krümmung
K27*; K28: konkave Krümmung
M: Mittelpunkt
MS: Mahlspalt
r: Radius
S1: erster Sattelpunkt
S2: zweiter Sattelpunkt
V0: mittlere radiale Verlängerung
V1: erste radiale Verlängerung
V2: dritte radiale Verlängerung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 60115392 T2 [0004]
DE 4100879 C1 [0005]

Claims

Rührwerk (3) für eine Rührwerkskugelmühle (1), umfassend – einen Antrieb, – eine am Antrieb angeordnete und in einer Drehrichtung (D) rotierende Rührwelle (5) mit einer Längsachse (L) und einem Radius (r); – wenigstens ein an der Rührwelle (5) angeordnetes Rührelement (8); – wobei das Rührelement (8) eine der Rührwelle (5) zugewandte Unterseite (15), eine Oberseite (16), eine in Drehrichtung (D) vorauseilende Seite (27) und eine in Drehrichtung (D) nachlaufende Seite (28) und zwei zwischen der vorauseilenden Seite (27) und der nachlaufenden Seite (28) angeordnete Seitenflächen aufweist; – wobei mindestens eine der sich zwischen der Unterseite (15) und der Oberseite (16) der nachlaufenden Seite (28) erstreckenden hinteren Kanten (38) mindestens eine Modifikation durch mindestens eine Fase (48) oder mindestens einen Radius (50) aufweist/aufweisen.
Rührwerk (3) nach Anspruch 1, wobei beide der sich zwischen der Unterseite (15) und der Oberseite (16) der nachlaufenden Seite (28) erstreckenden hinteren Kanten (38) mit mindestens einer Fase (48) oder mit mindestens einem Radius (50) modifiziert sind.
Rührwerk (3) nach Anspruch 2, wobei die beiden hinteren Kanten (38) durch spiegelsymmetrisch zu einer Achse (A10) des mindestens einen Rührelements (8) ausgebildeten Fasen (48) oder Radien (50) gekennzeichnet sind.
Rührwerk (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei mindesten eine der sich zwischen der Unterseite (15) und der Oberseite (16) der vorauseilenden Seite (27) erstreckenden vorderen Kanten (37) mindestens eine Modifikation durch mindestens eine Fase (48) oder mindestens einen Radius (50) aufweist/aufweisen.
Rührwerk (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Fase (48) eine gleichmäßige Fase ist oder wobei die mindestens eine Fase eine variable Fase ist, insbesondere eine Fase, die sich von der Unterseite (15) in Richtung Oberseite (16) vergrößert oder verkleinert.
Rührwerk (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Fase oder der mindestens eine Radius in der Fläche einen Sattelpunkt (S1, S2) aufweisen, welcher sich auf einem Schnittpunkt der ersten Verlängerung (V1) oder der zweiten Verlängerung (V2) mit einem mit der Außenmantelfläche (6) der Rührwelle (5) in Berührung stehenden Eckpunkt der vorauseilenden Seite (27) oder der nachlaufenden Seite (28) befindet und wobei die mindestens eine Fase oder der mindestens eine Radius auf diesen Sattelpunkt (S1, S2) spitz zuläuft.
Rührwerk (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei eine Gesamtlänge der modifizierten Kante durch einen gleichbleibenden Radius modifiziert ist oder wobei über die Gesamtlänge der modifizierten Kante mindestens zwei Radien ausgebildet sind, insbesondere eine Vielzahl von Radien, die sich von der Unterseite (15) in Richtung Oberseite (16) vergrößern oder verkleinern.
Rührwerk (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die vorauseilende Seite (27) in einem ersten Winkel (α) zu einer ersten Verlängerung (V1) eines Radius (r) der Rührwelle (5) angeordnet ist, welche erste Verlängerung (V1) sich durch eine zwischen der Rührwelle (5) und der vorauseilenden Seite (27) ausgebildeten Kante erstreckt; wobei der erste Winkel (α) einen Betrag zwischen –50° und 75°, bevorzugt zwischen –30° und 45° aufweist.
Rührwerk (3) nach Anspruch 7, wobei die vorauseilende Seite (27) entgegen der Drehrichtung (D) der Rührwelle (5) von der ersten Verlängerung (V1) weg geneigt ausgebildet ist, insbesondere wobei die vorauseilende Seite (27) in einem ersten Winkel (α) zwischen 0° und 60° von der ersten Verlängerung (V1) weg geneigt angeordnet ist.
Rührwerk (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die nachlaufende Seite (28) in einem zweiten Winkel (β) zu einer zweiten Verlängerung (V2) eines Radius (r) der Rührwelle (5) angeordnet ist, welche zweite Verlängerung (V2) sich durch eine zwischen der Rührwelle (5) und der nachlaufenden Seite (28) ausgebildeten Kante erstreckt; wobei der zweite Winkel (β) einen Betrag zwischen –75° und 50°, bevorzugt zwischen –45° und 30° aufweist.
Rührwerk (3) nach Anspruch 9, wobei die nachlaufende Seite (28) in Drehrichtung (D) der Rührwelle (5) von der zweiten Verlängerung (V2) weg geneigt ausgebildet ist, insbesondere wobei die nachlaufende Seite (28) in einem zweiten Winkel (β) zwischen 0° und 60° zur ersten Verlängerung (V1) hin geneigt angeordnet ist.
Rührwerkskugelmühle (1) zur Bearbeitung und insbesondere Zerkleinerung von Mahlgut mit Hilfe von Mahlkörpern, mit einem zylindrischen Mahlbehälter (2), der einen Mahlguteinlass und einen Mahlgutauslass (20) aufweist, mit einem Rührwerk (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche.