DE20320052U1

DE20320052U1 - Scheibenförmige Mahl-Vorrichtung

Info

Publication number: DE20320052U1
Application number: DE20320052U
Authority: DE
Original assignee: Romaco AG FrymaKoruma; FrymaKoruma GmbH
Current assignee: FrymaKoruma AG; Proxes Technology GmbH
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2013-12-25

Abstract

Mühl-Vorrichtung (100) zum Mahlen fester Partikel, Partikelkonglomerate oder flüssiger bis zähflüssiger Substanzen oder Substanzgemische, mit einem Gehäuse (110) mit einer Eingangsöffnung (111) zum Zuführen der zu mahlenden Substanzen und einer Auslassöffnung (112) zum Abgeben der zermahlten Substanzen und einem innerhalb des Gehäuses (110) angeordneten, drehbar gelagerten Rotor (120) und einem fest angeordneten Stator (130), wobei die zu mahlenden Substanzen bei einem Mahlvorgang durch einen Mahlraum (123) zwischen dem Rotor (120) und dem Stator (130) zu leiten sind, dadurch gekennzeichnet, dass Rotor (120) und Stator (130) jeweils als Scheibe mit sich gegenüberliegenden Mahlflächen ausgebildet sind, wobei die zu mahlenden Substanzen während eines Mahlvorgangs in radialer Richtung der sich gegenüberliegenden Rotor- und Stator-Scheiben (120, 130) bewegbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mühl-Vorrichtung zum Mahlen fester Partikel, Partikelkonglomerate oder flüssiger bis zähflüssiger Substanzen oder Substanzgemische, mit einem Gehäuse mit einer Eingangsöffnung zum Zuführen der zu mahlenden Substanzen und einer Auslassöffnung zum Abgeben der zermahlten Substanzen und einem innerhalb des Gehäuses angeordneten, drehbar gelagerten Rotor und einem fest angeordneten Stator, wobei die zu mahlenden Substanzen bei einer Mahlvorgangs durch einen Mahlraum zwischen dem Rotor und dem Stator zu leiten sind.
Mühl-Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden im Stand der Technik verwendet, um die eingangs erwähnten Substanzen auf Einzelpartikel mit einer mittleren Größe von etwa 30 bis 20 Mikrometern zu mahlen. Bei einer Verwendung von Korundscheiben als Rotor und Stator sind dabei mittlere Korngrößen von etwa 30 Mikrometern erzielbar. Bei eineralternativen Mühlen-Bauform, den sogenannten Zahnkolloidmühlen, bei denen als Rotor und Stator mit aneinander angrenzenden Zahnreihen versehen sind, sind mittlere Korngrößen von immerhin etwa 20 Mikrometern erreichbar. Die bekannten Vorrichtungen weisen jedoch insgesamt den Nachteil auf, dass die mittleren Korngrößen der gemahlenen Substanzen für viele Anwendungen immer noch zu groß sind und insbesondere mittlere Korngrößen von etwa 1 bis 5 Mikrometern nicht ermöglicht sind. Zwar werden derartige mittlere Korngrößen mit Hilfe von Dispergier-Vorrichtungen erreicht, bei denen hilfsweise feste Kügelchen in das zu mahlende Gut eingebracht werden, um einen Zerkleinerungsvorgang zu unterstützen. Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind indes zeitaufwendig und kostenintensiv, da die betreffenden Kügelchen nach einem Dispergiervorgang aufwendig wieder aus dem dispergierten Gut zu entfernen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Mühl-Vorrichtung zu schaffen, mittels derer mittlere Korngrößen von etwa 1 bis 5 Mikrometern kostengünstig erzielbar sind.
Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass Rotor und Stator jeweils als Scheibe mit sich gegenüberliegenden Mahlflächen ausgebildet sind, wobei die zu mahlenden Substanzen während eines Mahlvorgangs in radialer Richtung der sich gegenüberliegenden Rotor- und Stator-Scheiben bewegbar sind.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Merkmalskombination, dass Rotor und Stator jeweils als Scheibe mit sich gegenüberliegenden Mahlflächen ausgebildet sind, wobei die zu mahlenden Substanzen während eines Mahlvorgangs in radialer Richtung der sich gegenüberliegenden Rotor- und Stator-Scheiben bewegbar sind, erreicht, dass eine Vorrichtung geschaffen ist, bei der eine Verweildauer einer in den Mahlraum eingebrachten Substanz einerseits über eine Regelung der Drehgeschwindigkeit der Rotors und andererseits über eine Regelung des Druckes, mit dem ein Substanz in den Mahlraum eingeleitet wird, einstellbar ist. Je nach gewünschter mittlerer Korngröße der gemahlenen Substanz ist dabei die Drehgeschwindigkeit der Rotors an des Druckes, mit dem die Substanz in den Mahlraum eingeleitet wird, anpassbar, wobei eine längere Verweildauer kleinere mittlere Korngrößen mit sich bringt und eine kürzere Verweildauer entsprechend größere mittlere Korngrößen mit sich bringt.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Scheiben des Rotors und Stators aus einem Keramikmaterial, insbesondere aus Siliziumkarbid oder aus Aluminiumoxid hergestellt sind.
Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass mindestens eine der Scheiben mit mindestens einer spiralförmigen (schneckenförmig, englisch „coil-shaped" im Gegensatz zu „helically-shaped") Nut versehen ist. Vorzugsweise sind zwei bis sechs Nute, insbesondere vier Nute vorgesehen, und vorzugsweise ist die mindestens eine Nut in der Rotorscheibe ausgebildet. Eine Nut kann dabei vorteilhaft so orientiert sein, dass die zu mahlende Substanz bei einem Mahlvorgang radial von außen nach innen gefördert wird. Dies entspricht der allgemeinen Förderrichtung im Förderweg.
Vorzugsweise weist die mindestens eine Nut eine solche Steigung und Länge auf, um eine zum Zentrum der Rotorscheibe gerichtete radiale Förderung zu bewirken, die bei einer vorherbestimmten Drehgeschwindigkeit des Rotors, durch deren Wirkung die Substanz nach außen getrieben wird, eine vorherbestimmte Verweildauer der zu mahlenden Substanz in dem Mahlraum sicherstellt, da sie der auf die Substanz wirkenden Zentrifugalkraft entgegenwirkt, wodurch zwei jeweils einstellbare und aufeinander abstellbare Kräfte zur Verfügung stehen. Allgemein gilt dabei, dass die Verweildauer der zu mahlenden Substanz in dem Mahlraum mit der Drehgeschwindigkeit des Rotors zunimmt.
Gemäß einer anderen wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Stator-Scheibe mit Hilfe einer Feder in Richtung auf die Rotorscheibe zu vorgespannt ist. Vorzugsweise ist die Kraft der Vorspannfeder dabei mittels einer Einstelleinrichtung einstellbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Rotorscheibe um eine vertikal angeordnete Rotationsachse drehbar gelagert ist. Ein Zufuhrkanal zum Zuführen der zu mahlenden Substanz in den Mahlraum ist dabei vorzugsweise zwischen Rotor- und Stator-Scheibe teilweise oberhalb und teilweise unterhalb des Rotors geführt, wobei weiter vorzugsweise der oberhalb des Rotors geführte Teilbereich des Zufuhrkanals länger als der unterhalb des Rotors ausgebildete Teilbereich des Zufuhrkanals bemessen ist. Die unterschiedlichen Längenabmessungen der oberhalb und unterhalb des Rotors geführten Teilbereiche des Zuführkanals implizieren dabei summarisch Druckverhältnisse, bei denen der resultierende Druck den Rotor in Richtung auf den Stator zu drückt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass eine Induziereinrichtung vorgesehen ist, die die zu mahlenden Substanzen in Richtung auf Mahlraum fördert. Vorzugsweise ist die Induziereinrichtung stromaufwärts des Zufuhrkanals angeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Gehäuse, speziell der Stator in dem Gehäuse mittels einer Kühlflüssigkeit kühlbar ist. Die Kühlflüssigkeit kann dabei von Wasser oder einem auf fossiler Basis hergestellten Öl gebildet sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:
1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht.
2 eine vergrößerte Darstellung der in 1 dargestellten Rotorscheibe.
Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Mühl-Vorrichtung 100 zum Mahlen fester Partikel, Partikelkonglomerate oder flüssiger bis zähflüssiger Substanzen oder Substanzgemische, enthält ein Gehäuse 110 mit einer Eingangsöffnung 111 zum Zuführen der zu mahlenden Substanzen und einer Ausgangsöffnung 112 zum Abgeben der zermahlten Substanzen, sowie einen innerhalb des Gehäuses 110 angeordneten, drehbar gelagerten Rotor 120 und einem fest angeordneten Stator 130, wobei die zu mahlenden Substanzen bei einer Mahlvorgangs durch einen Mahlraum 123 zwischen dem Rotor 120 und dem Stator 130 zu leiten sind. Erfindungswesentlich sind dabei Rotor 120 und Stator 130 jeweils als Scheibe mit sich gegenüberliegenden Mahlflächen ausgebildet, wobei die zu mahlenden Substanzen während eines Mahlvorgangs in radialer Richtung der sich gegenüberliegenden Rotor- und Stator-Scheiben 120, 130 bewegbar sind.
Die Scheiben des Rotors 120 und Stators 130 sind aus einem Keramikmaterial, speziell aus Siliziumkarbid hergestellt.
Eine der Scheiben, namentlich die Scheibe des Rotors 120, ist mit vier spiralförmigen Nuten 121 versehen. Die Nute 121 sind dabei so orientiert, dass die zu mahlende Substanz bei einem Mahlvorgang radial von außen nach innen gefördert wird. Des weiteren weisen die vier Nute 121 eine solche Steigung und Länge auf, um eine zum Zentrum der Rotorscheibe 120 gerichtete radiale Förderung zu bewirken, die bei einer vorherbestimmten Drehgeschwindigkeit des Rotors 120, durch deren Wirkung die Substanz nach außen getrieben wird, eine vorherbestimmte Verweildauer der zu mahlenden Substanz in dem Mahlraum 123 sicherstellt. Die Verweildauer einer zu mahlenden Substanz in dem Mahlraum 123 nimmt dabei mit der Drehgeschwindigkeit des Rotors 120 zu.
Die Stator-Scheibe 130 ist mit Hilfe einer Feder 131 in Richtung auf die Rotorscheibe 120 zu vorgespannt, wobei die Kraft der Vorspannfeder 131 über eine Einstelleinrichtung 132 einstellbar ist.
Die Rotorscheibe 120 ist um eine vertikal angeordnete Rotationsachse drehbar gelagert, wobei ein Zufuhrkanal 124 zum Zuführen der zu mahlenden Substanz in den Mahlraum 123 zwischen Rotor- und Stator-Scheibe teilweise oberhalb und teilweise unterhalb des Rotors geführt ist. Der oberhalb des Rotors 120 geführte Teilbereich 124' des Zufuhrkanals 124 ist dabei länger als der unterhalb des Rotors 120 ausgebildete Teilbereich 124" des Zufuhrkanals bemessen, wodurch in dem Zufuhrkanal 124 summarisch Druckverhältnisse geschaffen werden, bei denen der resultierende Druck den Rotor 120 in Richtung auf den Stator zu drückt.
Stromaufwärts des Zufuhrkanals 124 ist eine Induziereinrichtung 140 vorgesehen, die die zu mahlenden Substanzen in Richtung auf den Mahlraum 123 fördert. Des weiteren ist der Stator 130 in dem Gehäuse 110 mittels einer Kühlflüssigkeit, namentlich Wasser, kühlbar.
Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche definierten erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.

Claims

Mühl-Vorrichtung (100) zum Mahlen fester Partikel, Partikelkonglomerate oder flüssiger bis zähflüssiger Substanzen oder Substanzgemische, mit einem Gehäuse (110) mit einer Eingangsöffnung (111) zum Zuführen der zu mahlenden Substanzen und einer Auslassöffnung (112) zum Abgeben der zermahlten Substanzen und einem innerhalb des Gehäuses (110) angeordneten, drehbar gelagerten Rotor (120) und einem fest angeordneten Stator (130), wobei die zu mahlenden Substanzen bei einem Mahlvorgang durch einen Mahlraum (123) zwischen dem Rotor (120) und dem Stator (130) zu leiten sind, dadurch gekennzeichnet, dass Rotor (120) und Stator (130) jeweils als Scheibe mit sich gegenüberliegenden Mahlflächen ausgebildet sind, wobei die zu mahlenden Substanzen während eines Mahlvorgangs in radialer Richtung der sich gegenüberliegenden Rotor- und Stator-Scheiben (120, 130) bewegbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben des Rotors (120) und Stators (130) aus einem Keramikmaterial hergestellt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (120, 130) aus Siliziumkarbid hergestellt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (120, 130) aus Aluminiumoxid hergestellt sind.
Vorrichtung nach einem oder mehr der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Scheiben (120, 130) mit mindestens einer spiralförmigen Nut (121) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei bis sechs Nute (121) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vier Nute (121) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem oder mehr der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nut (121) in der Rotorscheibe (120) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehr der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nut (121) so orientiert ist, dass die zu mahlende Substanz bei einem Mahlvorgang radial von außen nach innen gefördert wird.
Vorrichtung nach einem oder mehr der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nut (121) eine solche Steigung und Länge aufweist, um eine zum Zentrum der Rotorscheibe (120) gerichtete radiale Förderung zu bewirken, die bei einer vorherbestimmten Drehgeschwindigkeit des Rotors (120), durch deren Wirkung die Substanz nach außen getrieben wird, eine vorherbestimmte Verweildauer der zu mahlenden Substanz in dem Mahlraum (123) sicherstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweildauer der zu mahlenden Substanz in dem Mahlraum (123) mit der Drehgeschwindigkeit des Rotors (120) zunimmt.
Vorrichtung nach einem oder mehr der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stator-Scheibe (130) mit Hilfe einer Feder (131) in Richtung auf die Rotorscheibe (120) zu vorgespannt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft der Vorspannfeder (131) einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehr der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorscheibe (120) um eine vertikal angeordnete Rotationsachse drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zufuhrkanal (124) zum Zuführen der zu mahlenden Substanz in den Mahlraum (123) zwischen Rotor- und Stator-Scheibe (120, 130) teilweise oberhalb und teilweise unterhalb des Rotors (120) geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der oberhalb des Rotors (120) geführte Teilbereich (124') des Zufuhrkanals (124) länger als der unterhalb des Rotors (120) ausgebildete Teilbereich (124") des Zufuhrkanals (124) bemessen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass, durch die unterschiedlichen Längenabmessungen der oberhalb und unterhalb des Rotors (120) geführten Teilbereiche (124', 124") des Zuführkanals (124) summarisch Druckverhältnisse implizieren, bei denen der resultierende Druck den Rotor (120) in Richtung auf den Stator zu drückt.
Vorrichtung nach einem oder mehr der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Induziereinrichtung (140) vorgesehen ist, die die zu mahlenden Substanzen in Richtung auf Mahlraum (123) fördert.
Vorrichtung nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Induziereinrichtung (140) stromaufwärts des Zufuhrkanals (124) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehr der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (110) mittels einer Kühlflüssigkeit kühlbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehr der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass speziell der Stator (130) in dem Gehäuse (110) mittels einer Kühlflüssigkeit kühlbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüssigkeit Wasser ist.