DE2047244C3 - Rührwerksmühle zum kontinuierlichen Feinmahlen und Dispergieren fließfähigen Mahlgutes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei einer bekannten Rührwerksmühle dieser Gattung (CH-PS 4 59 724, Fig. 3) ist das zur Rührwerkswelle gehörige, den Ringspalt begrenzende Teil eine Scheibe, die an der oberen Stirnfläche des hohlzylindrischen, gekühlten Teils der senkrecht ingeordneten Rührwerkswelle befestigt ist und sich über die Außenfläche dieses hohlzylindrischen Teils soweit hinauserstreckt, daß der Außendurchmesser dieser Scheibe um ein Vielfaches der Dicke der Scheibe größer ist als der Außendurchmesser des hohlzylindrischen Teils der Rührwerkswelle. Die Kühlung der Rührwerkswelle kann deshalb im den Ringspalt begrenzenden radial äußeren Bereich dieser Scheibe nicht wirksam werden. Der Ringspalt ist nach außen hin von einer zweiten, ringförmigen Scheibe begrenzt, die auf dem Mahlbehälter befestigt ist und als Bestandteil von dessen Deckel bezeichnet werden kann. Auch bei dieser Scheibe ist der radiale Zwischenraum zwischen ihrem den Ringspalt begrenzenden Bereich und ihrem in diesem Fall radial äußeren Bereich, in dem sie am Mahlbehälter befestigt ist, in Verhältnis zur Dicke derart groß, daß mit einer nennenswerten Wärmeableitung vom Ringspalt weg nicht gerechnet werden kann.

und der Rührwerkswelle ist ein radial äußerer bzw. ein radial innerer Ringraum freigelassen. Die Rührwerkswelle hat einen glatten zylindrischen Hauptteil, der in Höhe der zweiten Scheibe beginnt und sich durch den radial inne/en Ringraum sowie durch den gesamten Mahlraum erstreckt und gekühlt ist. Im Bereich der Austragskamrrer ist ein Wellenzapfen kleineren Durchmessers vorgesehen. Das Mahlgut durchströmt den Reibspalt radial von außen nach innen. Falls die Kühlung der Welle im Bereich des radial inneren Ringraumes einen Einfluß auf die Temperatur des Mahlguts haben sollte, könnte dadurch jedenfalls eine Überhitzung im Bereich des Reibspalts nicht verhindert werden, denn die beiden Scheiben werden selber nicht gekühlt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugiünde, daß in gattungsgemäßen Rührwerksmuhlen gelegentlich beobachtete Überhitzung des Mahlgutes nicht unbedingt, wie bisher angenommen, eine Folge übermäßiger Zufuhr mechanischer Energie im Mahlraum sein muß, sondern erst im Ringspalt zwischen Mahlraum und Austragskammer oder sogar erst hinter diesem Ringspalt entstanden sein k^nn. Bei der bekannten gattungsgemäßen Rührwerksmühle geht vor allem von der an der Rührwerkswelle befestigten Scheibe eine erhebliche Überhitzungsgefahr aus, denn diese Scheibe, d"> mit dem radial äußeren Bereich ihrer unteren Fläche den Ringspalt begrenzt und dort durch Reibung erhitzt . wird, ist aucn an ihrer gesamten übrigen, über den hohlzylindrischen Teil der Rührwerkswelle hinausragenden Unterseite sowie an ihrer gesamten Oberseite in Berührung mit dem Mahlgut und an ihrer Unterseite zusätzlich mit den Mahlkörpern, wodurch bei den üblichen hohen Drehzahlen der Rührwerkswelle erhebliche Mengen mechanischer Energie durch Reibung in Wärme umgesetzt werden. Diese Wärme wird aus den erläuterten Gründen nur höchst unzulänglich an den gekühlten, hohlzylindrischen Teil der Rührwerkswelle abgeleitet. Entsprechendes gilt, wenn auch in weit geringerem Maß, für die andere, den Ringspalt begrenzende Scheibe, die am Mahlbehälter befestigt ist. Die somit erhebliche Erhitzung dieser Scheiben, besonders der an der Rührwerkswelle befestigten, umlaufenden Scheibe, ist für das Mahlgut besonders gefährlich, weil dieses auch im Bereich der Austragskammer noch mit den Scheiben in Berührung kommt, so daß mit einer Dauer der Hitzeeinwirkung gerechnet werden muß, die erheblich über die Zeit hinausgeht, in der das Mahlgut den Ringspalt durchströmt.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine unzulässige Erwärmung des Mahlgutes im Ringspalt und in dessen Nachbarschaft zu verhindern.

Die Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß der hohlzylindrische, gekühlte Teil der Rührwerkswelle selber die radial innere Begrenzung des Ringspaltes bildet, ist dafür gesorgt, daß die im Ringspalt entstehende Wärme auf kürzestmöglichem Weg an das Kühlmittel abgeleitet wird und ein Hitzestau nicht entstehen kann. Da der hohlzylindrische,

r>ci ciiici aiiiiuciicii ucnauiiicu ivuiiiwciiiäiiiuiiic uci

genannten Gattung (FR-PS 15 50 610, Fig. 4) ist ein radialer Reibspalt ebenfalls zwischen zwei achsnormalen Scheiben ausgebildet, von denen die erste, dem Mahlraum zugewandte, an der Rührwelle, und die zweite, der Austragskammer zugewandte, am Mahlbehälter befestigt ist. Zwischen der ersten Scheibe und dem Mahlbehälter sowie zwischen der zweiten Scheibe den Ringspalt, sondern auch durch die Austragskammer sowie die sich daran anschließende Stopfbüchse hindurcherstreckt, kühlt sich das Mahlgut in der Austragskammer rasch ab, zumal Reibungsverluste in der Stopfbüchse nicht zu einer nennenswerten Erwärmung der Rührweikswelle führen können.

Durch das Merkmal des Anspruchs 2 wird die Küh-

lung im Bereich des Ringspalts weiter verbessert.

Aus dem Merkmal des Anspruchs 3 ergibt sich die Möglichkeit, die Wandstärke der Rührwerkswelle im Bereich des Ringspaltes, der Austragskamrrsr und der Stopfbüchse besonders gering zu halten und dadurch den Wärmeübergang weiter zu verbessern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 den Hauptteil einer Rührwerksmühle im Mittelschnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht zur Fig. 1,

Fig. 3 den oberen Abschluß des Mahlbehälters einer Rührwerksmühle,

Fig. 4 einen Schnitt entsprechend der in Fig. 3 is angegebenen Schnittführung.

In Fig. 1 und 2 sind der zugehörige Ständer der Rührwerksmühle, der Antrieb und andere Teile weggelassen. Der feststehende Mahlbehälter 1, 2 ist doppelwandig ausgeführt; am Außenmantel 1 des Mahlbehälters sind Ansätze 3 angeordnet, die zur Befestigung am Ständer dienen. In den Mahlbehälter 1,2 ist eine Rührwerkswelle 4, 5 drehbar eingesetzt, die im wesentlichen aus einer dickwandigen Hohlwelle 4 und einem gleichachsigen dünnwandigen hohlen äußeren zylindrischen Teil S besteht. An diesem äußeren Zylinder 5 sind iim dargestellten Falle radiale Rührstäbe 6 auswechselbar befestigt, und am Innenmantel 2 des Mahlbehälters sind ebenfalls radiale Gegenstäbe 7 angeordnet, die zvrischen die Rührstäbe 6 eingreifen.

Das Mahlgut wird der Rührwerksmühle von unten in Pfeilrichtung 8 durch ein Sieb 9 hindurch zugeführt, das zum Zurückhalten der Mahlkörper im Mahlbehälter dient. Nach der Bearbeitung tritt das Mahlgut am oberen Ende in Pfeilrichtung 10 aus, wobei in der Nachbairschaft des Austrittsstutzens an der Stelle 11 ein nicht dargestellter Thermostat angeordnet sein kann. Der doppelwandige Mahlbehälter 1, 2 weist am oberen Ende einen Eintritt 12 und am unteren Ende einen Austritt 13 für Kühlwasser auf. Eintritt 12 und Austritt 13 sind tangential angeordnet, wie Fig. 2 erkennen läßt, während sie in Fig. 1 der Deutlichkeit halber als einfache Öffnungen dargestellt und versetzt gezeichnet sind. Da das Mahlgut innerhalb des Innenmantels 2 aufwärts strömt und das Kühlwasser im doppelwandigen Mahlbehälter 1, 2 vom Eintritt 12 zum Austritt 13 abwärts geführt wird, erfolgt die Kühlung des Mahlgutes durch den Innenmantel 2 hindurch im Gegenstrom. Im oberen Bereich des Mahlbehälters steht also für die Kühlung des Mahlguts vor seinem Austritt die größte Temperaturdifferenz zur Verfügung. Das Kühlwasser soll dabei vorzugsweise gegen einen besonderen Widerstand, z. B. in Form eines Rückschlagventils, durch den Austritt 13 abgeführt werden. Damit sich im oberen Bereich des Kühlwasserraums kein Luft- bzw. Dampfpolster bildet, wird dort eine an sich bekannte Entlüftungsvorrichtung 14 angeordnet, die in Fig. 1 ebenfalls versetzt gezeichnet ist. Nach Fig. 1 ist außerhalb auch der Deckel 15, der den Mahlbehälter 1, 2 oben abdeckt, hohl ausgebildet und an eine Kühlwasserquelle angeschlossen. Infolgedessen kann das Mahlgut dort besonders intensiv gekühlt werden, wo infolge des Anhebens der Mahlkörper eine starke Wärmeentwicklung auftritt.

Die Rührwerkswelle 4, S ist auf ihrer ganzen Länge von Kühlwasser durchströmt. Der Kupplungsflansch 16, die Hohlwelle 4 und ein Einsatzstück 17 sind zu diesem Zweck mit entsprechenden Bohrungen und Durchtrittsöffnungen versehen, wie Fig. 1 zeigt. Das Kühlwasser für die Rührwerkswelle wird beispielsweise in Pfeilrichtung 18 zugeführt, strömt in dem Raum zwischen der Hohlwelle 4 und dem äußeren zylindrischen Teil 5 entsprechend der Pfeilrichtung abwärts, tritt unten durch Öffnungen 19 nach innen in die Hohlwelle 4 über, strömt in dieser aufwärts und verläßt die Rührwerkswelle in Pfeilrichtung 20. Es ist natürlich möglich, die Durchströmungsrichtung der Ruhrwerkswelle 4, 5 zu ändern, wenn etwa für die Kühlung des Mahlgutes von innen her das Prinzip der Gleichstromkühlung angewandt werden soll.

Die Ausbildung der Rührwerkswelle in ihrem oberen Bereich, der Abschluß des Mahlbehälters am oberen Ende und die Austragung des Mahlgutes sind in Fig. 3 und Fig. 4 näher dargestellt. In diesem Falle ist zum oberen Abschluß des Mahlbehälters 1, 2 ein ungekühlter Deckel 25 vorgesehen. In beiden Figuren ist der Einfachheit halber die Hohlwelle 4 weggelassen. Der zylindrische Teil 5 der Rührwerkswelle ist nach diesen Figuren in seinem oberen Bereich mit einer ebenfalls zylindrischen Verschleißbüchse 21 versehen. Zur Sammlung und Abfuhr des bearbeiteten Mahlguts dient eine Austragskammer 22, an die eine Austrittsleitung 23 angeschlossen ist. Diese Austragskammer 22 ist als schmaler Ringraum zwischen der Rührwerkswelle 4, 5 bzw. ihrer Verschleißbüchse 21 und einem zylindrisch ausgedrehten Mantel 24 ausgebildet. Der Mantel 24 ist nicht gleichachsig mit der Rührwerkswelle angeordnet, sondern um das Maß 26 exzentrisch versetzt. Die Austragskammer 22 ist daher ein Ringraum, dessen Spaltweiten von einem Kleinstwert im rechten Teil der Fig. 4 auf einen Größtwert 27 im linken Teil der Fig. 4 zunehmen. In diesem Bereich der größten Spaltweite 27 ist die Austrittsleitung 23 an die Austragskammer 22 angeschlossen.

Die Austragskammer 22 steht mit dem Mahlraum im Inneren des Mahlbehälters 1, 2 durch einen Ringspalt 28 in Verbindung, dessen Spaltweite beispielsweise mit der kleinsten Spaltweite der Austragskammer 22 übereinstimmt. Im Schnittbild der Fig. 3 ist infolgedessen an dieser Stelle keine Stufe zu erkennen. Der Ringspalt 28 wird innen durch den hohlen zylindrischen Teil 5 der Rührwerkswelle und außen durch eine gleichachsige zylindrische Wand 29 der zentralen Öffnung des Dekkels 25 gebildet. Auch an dieser Stelle kann eine Verschleißbüchse 30 eingesetzt sein. Die Austragskammer 22 ist nur durch den Ringspalt 28 mit dem Mahlraum verbunden, am Eintritt des Ringspaltes 28 findet also die Trennung des austretenden Mahlgutes von den Mahlkörpern statt. Das Mahlgut durchströmt den Ringspalt 28 mit niedriger Geschwindigkeit, sammelt sich in der exzentrischen Austragskammer 22 und wird durch die Austrittsleitung 23 abgeführt. Der hohle zylindrische Teil 5 der Rührwerkswelle wird dabei im Bereich des Ringspaltes 28 und auch im Bereich der Austragskammer 22 von innen her intensiv durch den Kühlmittelstrom gekühlt.

Im dargestellten Falle ist der hohle zylindrische Teil 5 der Rührwerkswelle oberhalb der Austragskammer 22 mit normalem Durchmesser durch eine Stopfbüchse 31 hindurchgeführt, die zugleich den oberen Ahsr.hlnR Her Austragskammer 22 bildet. Es ist vorteilhaft, die Verschleißbüchse 21 auch auf diesen Stopfbüchsenbereich auszud°hnen. Wie die Zeichnungen zeigen, ist der hohle zylindrische Teil 5 der Rührwerkswelle auch im Bereich der Stopfbüchse 31 in gleicher Weise gekühlt wie im Bereich der Austragskammer 22 und im Bereich des Ringspaltes 28. Die durch die Stopfbüchsreibune

, I entstehende Wärme wird auf diesem Wege in wirksame-

I rer Weise abgeführt, als dies nach außen hin möglich

wäre, da die Stopfbüchspackung selbst gewöhnlich einen schlechten Wärmeleiter darstellt.

Wie besonders gut Fig. 1 zeigt, ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der im Bereich des Ringspaltes 28 und der Austragskammer 22 angeordnete hohle zylindrische Teil 5 der Rührwerkswelle ein Teil einer Rührwerkswelle 4, 5, die auch in ihrem übrigen Bereich im wesentlichen als hohler Zylinder mit gleichbleibendem Innendurchmesser ausgeführt ist. Diese Maßnahme ermöglicht eine besonders einfache Bauart mit einer intensiven Kühlung der Rührwerksmühle von innen und außen. Dadurch wird auch bei hoher Auslastung der Rührwerksmühle, wie sie durch Stäbe und Gegenstäbe ermöglicht wird, erreicht, daß günstige Dispergiertentemperaturen eingehalten werden können und sich auch temperaturempfindliche Stoffe ohne Schädigung verarbeiten lassen.

Es ist im übrigen auch möglich, die Rührwerksmühle gewissermaßen auf den Kopf zu stellen und die Mahlgutzufuhr von oben her vorzunehmen.

In Fig. 4 der Zeichnung ist die dort an sich als Kreis sichtbare zylindrische Wand 29', die den Ringspalt 28 begrenzt, nicht eingezeichnet worden, um das Bild nicht zu verwirren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

30

45

50

55

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rührwerksmühle zum kontinuierlichen Feinmahlen und Dispergieren fließfähigen Mahlgutes, mit einem Mahlbehälter, der Mahlkörper und eine mit Rührorganen vesehene Rührwerkswelle enthält und mit einer Austragskammer nur durch einen das verarbeitete Mahlgut hindurchlassenden, die Mahlkörper jedoch zurückhaltenden Ringspalt zwischen gleichachsigen Teilen des Mahlbehälters und der Rührwerkswelle verbunden ist, wobei die Rührwerkswelle radial innerhalb des Ringspalts hohlzylindrisch gestaltei und von einem Kühlmittel durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische, gekühlte Teil der Rübrwerkswelle (4, S) selber die radial innere Begrenzung des radial außen ebenfalls durch eine zylindrische Wand 29 begrenzten Ringspaltes (28) bildet und durch die Austragskammer (22) sowie eine sich daran anschließende Stopfbuchse (31) hindurchgeführt ist.

2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, bei der die radial äußere Begrenzung des Ringspaltes von einem den Mahlbehälter von der Austragskammer trennenden Deckel gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (15) ebenfalls hohl ausgebildet und von Kühlmittel durchströmt ist.

3. Rührwerksmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische, gekühlte Teil der Rührwerkswelle (4, 5) im Bereich des Ringspaltes (28), der Austragskammer (22) und der Stopfbüchse (31) außen eine Verschleißbüchse (21) aufweist.