DE2164286C3 - Rührwerksmühle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle zum Feinstmahlen und/oder Dispergieren fließfähigen Mahlguts, mit einem eine Mahlkörperfüllung aufnehmenden Mahlbehälter und einer in den Mahlbehälter hineinragenden, drehantreibbaren Rührwelle, ?n der im wesentlichen ebene, scheiben- oder ringförmige Rührorgane in Drehrichtung und axial gegeneinander versetzt exzentrisch angeordnet sind.

Unter fließfähigem Mahlgut sind beispielsweise pulverförmige Substanzen, Granulate, Agglomerate, plastische Substanzen und/oder Flüssigkeiten zu verstehen, in denen verhältnismäßig große Teilchen enthalten sein können. Insbesondere ist das zu verarbeitende Mahlgut eine Aufschlämmung von Feststoffpartikeln in einem flüssigen Medium. Fließfähiges Mahlgut ist unter anderem in der Lebensmittelindustrie, der chemischen Industrie und der Farben- und Lackindustrie zu verarbeiten, wozu sich Rührwerksmühlen der beschriebenen Art besonders gut eignen und Walzenstühle in immer größerem Umfang ersetzen. Bei solchen Rührwerksmühle», die vorzugsweise kontinuierlich arbeiten, bewegen die Rührorgane im Mahlbehälter die Mischung aus Mahlkörperfüllung und Mahlgut.

Die Mahlkörperfüllung besteht aus kugelförmigen oder etwa kugelförmigen Mahlkörpern aus Stahl, Glas, Porzellan, Keramik oder ähnlichen Werkstoffen mit Abmessungen von im allgemeinen 0,5 bis 3 oder 5 mm. Die durch die Rührorgane der mit hoher Drehzahl umlaufenden Rührwelle auf den Mahlbehälterinhalt übertragene Energie erzeugt in der meist hochviskosen Mahlbehälterfüllung zwischen den einzelnen Mahlkörpern, den Mahlkörpern und der Mahlbehälterwand sowie zwischen den Mahlkörpern und der Rührwelle Spalte, in denen Differenzgeschwindigkeiten mit hohem Gradienten auftreten. Die infolgedessen in den Spalten herrschenden Scherkräfte und unter Umständen mechanischen Druck- oder Reibkräfte bewirken die Zerkleinerung oder Dispergierung der Mahlgutteilchen.

Bei einer bekannten Rührwerksmühle dieser Gattung (DE-PS 12 07 191) sind die exzentrisch angeordneten Rührorgane Kreisringe, die mit ihrer Innenkontur unmittelbar an der Rührwelle oder an einer auf die Rührwelle aufsteckbaren Buchse befestigt sind. Die Kreisririge sind gleichmäßig über die gesamte Länge des in den Mahlraum eintauchenden Teils der Rührwelle verteilt und die Mittelpunkte benachbarter Ringe sind jeweils um eine Vierteldrehung, also um 90° gegeneinander versetzt. Mit dieser Gestaltung und Anordnung der Rührorgane werden gute Mahl- und Dispergierleistungen erzielt, doch wird die Rührwelle im Betrieb infolge der exzentrisch angeordneten Massen der Rührorgane zu Biegeschwingungen angeregt.

Ein ruhiger Lauf der Rührwelle läßt sich mit zentrisch an der Rührwelle befestigten scheibenförmigen Rührorganen erzielen, die entweder eine von der Kreisform abweichende, beispielsweise bogendreieckförmige oder gezahnte Außenkontur (DE-PS 12 11 905) oder gegeneinander in Drehrichtung versetzte spiralenförmige Schlitze (DE-AS 12 76 426) aufweisen. Die Rührwirkung solcher zentrisch angeordneter Rührorgane ist jedoch bei gleichem Außendurchmesser geringer als die Rührwirkung der zuvor beschriebenen exzentrisch angeordneten Rührorgane von kreisförmiger Außenkontur. Die bekannten zentrisch angeordneten Rührorgane mit gezahnter Außenkontur haben außerdem zumindest dann eine zerstörende Wirkung auf die Mahlkörper, wenn die Rührorgane radiale Zahnflanken aufweisen und in einer Drehrichtung angetrieben werden, in der die radialen Zahnflanken nach vorne gerichtet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmühle der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß sie fast so ruhig läuft wie eine Rührwerksmühle mit den bekannten zenti isch angeordneten, beispielsweise bogendreieckförmigen Rührorganen, dabei aber eine annähernd ebenso gute Mahl- und Dispergierleistung aufweist, wie die bekannte Rührwerksmühle mit exzentrisch angeordneten Rührorganen bei gleicher Größe des Mahlraumes.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei allen scheiben- oder ringförmiger. Rührorganen mit zwei oder mehreren in gleichmäßigen Drehwinkelabständen gegeneinander versetzten, gleichgroßen Vorsprüngen ihrer Außenkontur nur eine im Verhältnis zur Anzahl und Größe dieser Vorsprünge bescheidene Rührwirkung deshalb erzielt wird, weil jeder der Vorsprünge — auch wenn an jeder Scheibe insgesamt nur zwei einander diametral gegenüberliegende Vorsprünge vorgesehen sind — im »Windschat: in« des in Drehrichtung vorangehenden Vorsprungs arbeitet, so daß als wirksame Außenkontur jedes Rührorgans im wesentlichen nur die ansteigende Flanke eines einzigen Vorsprungs jedes Rührorgans angesehen werden kann. Selbst wenn nur zwei einander diametral gegenüberstehende Vorsprünge an jedem Rührorgan (das dann als Doppelexzenter-Rührorgan bezeichnet werden kann) vorgesehen sind, hat die ansteigende Flanke nur eine im Verhältnis zum gesamten Umfang des Rührorgans geringe Länge und der für die Mahlwirkung wesentliche Unterschied zwischen dem kleinsten und dem größten Achsabstand der ansteigenden Flanke jedes Vorsprungs kann bei zentrisch angeordneten Rührorganen im Verhältnis zu deren Durchmesser ebenfalls nur gering sein, wenn zur Schonung der Mahlkörper darauf geachtet wird, daß die Flanken der Vorsprünge an keiner Stelle einen radialen oder annähernd radialen Verlauf haben.

Die beschriebene Aufgabe ist bei einer Rührwerksmühle der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rührorgane in Gruppen von je zwei oder mehreren Rührorganen im wesentlichen ohne freien axialen Zwischenraum und ohne gegenseitige axiale Überlappung an der Rührwelle angeordnet sind, derart, daß ein Massenausgleich unter den Rührorganen einer Gruppe gegeben ist.

Die Rührorgane jeder Gruppe sind also längs der Rührwelle gerade um soviel gegeneinander versetzt, daß einerseits die Außenkontur jedes einzelnen Rührorgans zumindest im wesentlichen außerhalb des »Windschattens« des bzw. jedes unmittelbar benachbarten Rührorgans arbeitet, daß aber andererseits die in Drehrichtung gegeneinander versetzten Schwerpunkte benachbarter Rührorgane einen möglichst geringen axialen Abstand voneinander haben, so daß die bei der Drehung der Rührwelle an den einzelnen Rührorganen jeder Gruppe wirkenden Zentrifugalkräfte auf die Rührwelle, wenn überhaupt, nur geringe Biegemomente ausüben.

Bei der beschriebenen bekannten Rührwerksmühle der eingangs beschriebenen Gattung besteht noch die Möglichkeit, daß sich Pi-.λ<-\ des Mahlgutes im »Windschatten« eines exzentrisch angeordneten Rührorgans unvermahlen an diesem vorbeibewegen. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Rührorgane in Gruppen von vorzugsweise zwei oder gegebenenfalls drei Rührorganen wird dagegen der Querschnitt des Mahlraumes im Bereich jecier Gruppe im wesentlichen vollständig von aen Rührorganen überstrichen und die dort anwesenden Mahlkörper werden von den Rührorganen besonders intensiv aktiviert, da jede Gruppe eine wirksame Außenkontur aufweist, die sich über einen Winkel von 360° oder mehr erstreckt, wobei unter wirksamer Außenkontur von der gesamten Außenkor.-tur sämtlicher zu einer Gruppe zusammengefaßter Rührorgane nur derjenige Teil zu verstehen ist, der nicht im »Windschatten« eines anderen Teils der Außenkontur arbeitet

Bei einer bevorzugten Ausführungsi'orm der Erfindung sind je zwei innerhalb einer Gruppe benachbarte Rührorgane um 180° gegeneinander versetzt derart angeordnet, daß sie eine gemeinsame, in bezug auf die Rührwelle radiale Ebene von je einer Seite her tangieren. Dies bedeutet beispielsweise bei einer Rührwerksmühle mit senkrechter Rührwelle und jeweils zwei Rührorganen je Gruppe, daß die untere Stirnfläche des oberen Rührorgans in derselben waagerechten Ebene liegt wie die obere Stirnfläche des unteren Rührorgans. Der Anwendungsbereich der Erfindung ist jedoch nicht auf Rührwerksmühlen mit senkrechter Rührwelle beschränkt; wegen der geringeren Anlaufschwierigkeiten wird in manchen Fällen eine waagerechte Anordnung des Mahlbehälters und der Rührwelle vorgezogen.

Die Rührorgane jeder Gruppe können — besonders wenn nur zwei Rührorgane je Gruppe vorgesehen sind — aus einem Stück bestehen. Die gegeneinander versetzte exzentrische Anordnung der Rührorgane jeder Gruppe ergibt sich jedoch auf fertigungstechnisch einfachere Weise, wenn man die Gruppe aus zwei oder gegebenenfalls mehreren scheibenförmigen Rührorganen mit identischen Außen- und gegebenenfalls Innenkonturen zusammensetzt. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn die Flächen, in denen die Rührorgane aneinander liegen, plangeschliffen sind, damit weder beim Zusammenbau noch im Betrieb Fremdkörper zwischen sie gelangen können.

Die Rührorgane der erfindungsgemäßen Rührwerksmühle können den exzentrisch angeordneten, kreisförmigen Rührorganen der oben an erster Stelle beschriebenen bekannten Rührwerksmühle darin ähneln, daß sie ebenfalls eine kreisförmige, die Rührwelle vollständig umschließende Außenkontur und einen Durchbruch aufweisen, der von einem mit der Außenkontur gleichachsigen Kreisbogen begrenzt ist. In diesem Fall ist eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung, wenn der Durchbruch jedes Rührorgans zur Rührwelle hin durch einen zweiten Kreisbogen begrenzt ist, der mit der Außenkontur des bzw. jedes benachbarten Rührorgans derselben Gruppe zusammenfällt.

Je zwei in axialer Richtung aufeinanderfolgende Gruppen von Rührorganen sind vorzugsweise um 90° gegeneinander versetzt an der Rührwelle angeordnet.

Die in bezug auf die Rührwelle exzentrisch angeordneten Rührorgane der erfindungsgemäßen Rührwerkswelle können anstelle einer kreisförmigen Außenkontur beispielsweise eine bei zentrisch angeordneten Rührorganen bekannte kreisbogendrcieckförmige Außenkontur aufweisen. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn der Mittelpunkt des einen Kreisbogens jedes Rührorgans mit dem Mittelpunkt eines Kreisbogens des benachbarten Rührorgans derselben Gruppe zusammenfällt und auf der geometrischen Achse der Rührwelle liegt.

Schließlich kann es vorteilhaft sein, wenn alle Rührorgane einer Gruppe an ihren bei gegebener

Drehrichtung vorderen Randabschnitten nur dem einen Ende der Rührwelle zugekehrte Abschrägungen und an ihren bei derselben Drehrichtung hinteren Randabschnitten nur dem anderen Ende der Rührwelle zugekehrte Abschrägungen aufweisen, die Gruppe im übrigen aber in bezug auf eine axiale Ebene symmetrisch gestaltet ist. Die Abschrägungen üben auf die Mahlkörperfüllung je nach Drehrichtung der Rührwelle eine Förderwirkung in der einen oder anderen axialen Richtung aus; die auf die Rührorgane einwirkende Reaktionskräfte können aber wegen der Zusammenfassung von jeweils zwei oder gegebenenfalls mehreren Rührorganen zu einer Gruppe nur Biegeniorncntc ausüben, die sich gegenseitig nahezu aufheben. Die Abschrägungen ermöglichen es, je nach der Drehrichtung der Rührwelle in einer senkrechten Rührwerksmühle die Mahlkörperfüllung entweder anzuheben, wenn der Mahlbehälter und die Mahlkörper gewaschen werden sollen, oder die Mahlkörperfüllung nach unten zu drücken, um im Betrieb eine unzulässige Auflockerung zu vermeiden, was besonders bei der Verarbeitung von hochviskosen Medien nötig sein kann.

Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine senkrecht angeordnete Rührwerksmühle mit axial geschnittenem Mahlbehälter;

Fig.2—5 je einen waagerechten Schnitt durch die Rührwerksmühle bei verschiedener Gestaltung der Rührorgane;

Fig.2a—5a je einen axialen Schnitt durch die betreffenden Rührorgane; und

F i g. 6 einen stark vergrößerten axialen Schnitt durch mehrere Gruppen von Rührorganen, deren Konturen denjenigen der in F i g. 2 und 2a dargestellten Rührorgane entsprechen.

Die in F i g. 1 dargestellte Rührwerksmühle weist einen senkrecht stehenden, zylindrischen Mahlbehälter 10 auf, an dessen oberer Stirnseite ein Flansch 12 ausgebildet ist. Der Flansch 12 ist mit einem entsprechenden Flansch 14 eines Deckels 16 verschraubt, der den Mahlbehälter 10 oben abschließt. Zwischen den Flanschen 12 und 14 ist der äußere Rand eines kegelstumpfförmigen Trennsiebes 18 eingespannt. Das Trennsieb 18 trennt den im folgenden als Mahlraum 20 bezeichneten Innenraum des Mahlbehälters 10 von einer Austragskammer 22.

In den Mahlraum 20 mündet von unten her durch den Boden 24 des Mahlbehähers 10 eine Beschickiingsleitung 26, durch die das von einer Pumpe 28 geförderte Mahlgut dem Mahlraum zugeführt wird. Der Mahlraum 20 enthält eine mit dem Mahlgut vermischte Mahlkörperfüllung; die Maschenweite des Trennsiebes 18 ist so bemessen, daß das auf eine gewünschte Größe zerkleinerte Mahlgut aus dem Mahlraum 20 in die Austragskammer 22 hindurchtreten kann, die Mahlkörper aber im Mahlraum zurückgehalten werden. An die Austragskammer 22 ist ein Austrittstutzen 30 angeschlossen, mit dem ein nach unten gerichteter Rohrbogen 32 verschraubt ist

Der Deckel 16 weist eine axiale, kreisförmige Ausnehmung 34 auf, durch die sich eine senkrechte Rührwelle 36 nach unten erstreckt Das obere, nicht dargestellte Ende der Rührwelle 36 ist in einem Maschinenständer gelagert und über ein Regelgetriebe mit einem Antriebsmotor verbunden. Lagerung und Antrieb der Rührwelle 36 sind von üblicher Bauart und deshalb nicht dargestellt.

Unmittelbar unterhalb der Aussparung 34 ist auf dei Rührwelle 36 eine kreisförmige Dichtungsplatte 38 axia verstellbar so befestigt, daß zwischen ihrer Oberseiu und der Unterseite des Deckels 16 nur ein dünne Dichtungsspalt freibleibt, so daß das gemahlem Mahlgut nicht an der mit der Rührwelle 36 umlaufende! Dichtungsscheibe 38 vorbei durch die Aussparung 3· austreten kann.

Die Rührwelle 36 erstreckt sich durch das Trennsie 18, gegenüber dem sie ebenfalls abgedichtet ist, in de Mahlraum 20 und trägt dort im Beispiel gemäß Fig. insgesamt neun Gruppen von je zwei Rührorganen 40 Die Rührorgane 40 sind gemäß F i g. 2 von je eine kreisförmigen Scheibe gebildet, die exzentrisch an de Rührwe'.le 36 befestigt ist. Je zwei Rührorgane 40, di eine Gruppe bilden, können gemäß F i g. 2a aus einen Stück hergestellt sein; die Rührorgane könnten abe auch als getrennte Bauteile aus Blechplatten ausge schnitten und gruppenweise, insbesondere paarweise an der Rührwelle 36 befestigt sein. Wesentlich ist dabei daß zwischen je zwei zusammengehörigen Rührorga nen 40 weder ein nennenswerter axialer Zwischenraun freigelassen ist noch eine nennenswerte axiale Überlap pung stattfindet. Vorzugsweise liegt die Oberseite de jeweils unteren Rührorgans 40 jedes Paars in derselbe Ebene e wie die Unterseite des oberen Rührorgans 4< desselben Paars. Die in bezug auf die geometrisch Achse der Rührwelle 36 exzentrisch angeordnete Mittelpunkte m der beiden Rührorgane 40 jedes Paar sind in bezug auf die Rührwelle um 180° gegeneinande versetzt angeordnet.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 und 2 weisen die Rührorgane 40 je eine sichelförmig« Aussparung 42 auf, die im wesentlichen von einen äußeren Kreisbogen 44 und einem inneren Kreisboge 46 begrenzt ist. Der äußere Kreisbogen 44 de Aussparung 42 ist konzentrisch zum Mittelpunkt m de betreffenden Rührorgans 40 während der inner Kreisbogen 46 konzentrisch zum Mittelpunkt m de jeweils anderen Rührorgans 40 desselben Paar angeordnet ist.

In F i g. 3 und 3a sind zwei Rührorgane 40' dargestell die den in F i g. 2 und 2a abgebildeten Rührorganen 4* mit der Ausnahme entsprechen, daß sie anstelle eine sichelförmigen Aussparung je drei kleinere kreisförmi ge Aussparungen 42' aufweisen.

In F i g. 4 und 4a ist ein weiteres Paar Rührorgane 40 abgebildet die keine Aussparung, dafür aber je zwe Abschrägungen 48 aufweisen, und zwar je eine nacl oben weisende Abschrägung an der bei Drehung in Sinne des Pfeils 50 in F i g. 4 vorlaufenden Kante um eine nach unten weisende Abschrägung an der be Drehung entgegen dem Pfeil 50 vorlaufenden Kante.

In Fig.5 und 5a ist ein weiteres Paar Rührorgan 40'" abgebildet von denen jedes Rührorgan eil Kreisbogendreieck darstellt Die äußere kreisbogenför mige Kante 52 jedes Rührorgans 40'" ist mit de Rührwelle 36 gleichachsig.

Die in Fig.4 und 4a bzw. in Fig.5 und 5; dargestellten Rührorgane 40" und 40'" könntei ebenfalls Aussparungen aufweisen, beispielsweise Aus sparungen 42 oder 42' von der aus F i g. 2 und 2a bzw F i g. 3 und 3a ersichtlichen Form.

Die Rührorgane können, anstatt gemäß F i g. 1 bis 5i paarweise angeordnet zu sein, auch in größerei Gruppen angeordnet sein, beispielsweise gemäß Fi g. I in Gruppen von je drei Rührorganen 40a, 406 und 4Oi

Diese Rührorgane haben vorzugsweise ebenso wie in den vorangegangenen Beispielen indentische Umrisse, die mit denjenigen der Rührorgane 40 in F i g. 2 übereinstimmen können. Die Rührorgane 40a und 40c sind in axialer Richtung genau miteinander fluchtend in einem axialen Abstand angeordnet, der mit der Dicke des Rührorgans 40b übereinstimmt; das Rührorgan 406 ist im dargestellten Beispiel doppelt so dick wie jedes der Rührorgane 40a und 40c und ist gegenüber den Rührorganen 40a und 40c in bezug auf die geometrische ι ο Achse der Rührwelle 36 um genau 180° versetzt, so daß — gleiches spezifisches Gewicht der Rührorgane

vorausgesetzt — innerhalb der Gruppen von je drei Rührorganen 40a, 40b und 40c ein vollkommener dynamischer Massenausgleich gegeben ist.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 ist zwischen je zwei Gruppen von jeweils drei Rührorganen 40a, 40ft und 40c eine Abstandsbüchse 54 auf der Rührwelle 36 angeordnet. Die einzelnen Rührorgane 40a, 40b und 40c sind bei dieser Konstruktion durch nicht dargestellte Paßfedern drehfest mit der Rührwelle 36 verbunden. Die Rührorgane können aber auch bei Verzicht auf die Abstandsbüchsen 54 einfach mit der Rührwelle 36 verschweißt sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Rührwerksmühle zum Feinstmahlen und/oder Dispergieren fließfähigen Mahlguts, mit einem eine Mahlkörperfüllung aufnehmenden Mahlbehälter und einer in den Mahlbehälter hineinragenden, drehantreibbaren Rührwelle, an der im wesentlichen ebene, scheiben- oder ringförmige Rührorgane in Drehrichtung und axial gegeneinander versetzt exzentrisch angeordnet sind, dadurch gekennzeichne t, daß die Rührorgane (40; 40'; 40"; 40'"; 40a, 40b, 40c) in Gruppen von je zwei oder mehreren Rührorganen im wesentlichen ohne freien axialen Zwischenraum und ohne gegenseitige axiale Überlappung an der Rührwelle (36) angeordnet sind derart, daß ein Massenausgleich unter den Rührorganen eiKer Gruppe gegeben ist

2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei innerhalb einer Gruppe benachbarte Rührorgane (40; 40'; 40"; 40'"; 40a, 406, 4OcJ um 180° gegeneinander versetzt und eine gemeinsame, in bezug auf die Rührwelle (36) radiale Ebene (e) von je einer Seite tangierend angeordnet sind.

3. Rührwerksmühle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen, in denen die Rührorgane (40; 40'; 40"; 40'"; 40a, 40ft, 40c; aneinander liegen, plangeschliffen sind.

4. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit Rührorganen mit kreisförmiger, die Rührwelle vollständig umschließender Außenkontur und einem Durchbruch, der von einem mit der Außenkontur gleichachsigcn Kreisbogen begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (42) jedes Rührorgans (40) zur Rührwelle (36) hin durch einen zweiten Kreisbogen (46) begrenzt ist, der mit der Außenkontur des bzw. jedes benachbarten Rührorgans derselben Gruppe zusammenfällt.

5. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei in axialer Richtung aufeinanderfolgende Gruppen von Rührorganen (40; 40'; 40"; 40'"; 40a, 406, 4Qc) um 90° gegeneinander versetzt an der Rührwelle (36) angeordnet sind.

6. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit Rührorganen von kreisbogendreieckförmiger Außenkontur, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt des einen Kreisbogens (52) jedes Rührorgans (40'") mit dem Mittelpunkt eines Kreisbogens des benachbarten Rührorgans derselben Gruppe zusammenfällt und auf der geometrischen Achse der Rührwelle (36) liegt.

7. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rührorgane (40") einer Gruppe an ihren bei gegebener Drehrichtung vorderen Randabschnitten nur dem einen Ende der Rührwelle (36) zugekehrte Abschrägungen (48) und an ihren bei derselben Drehrichtung hinteren Randabschnitten nur dem anderen Ende der Rührwelle zugekehrte Abschrägungen aufweisen, die Gruppe im übrigen aber in bezug auf eine axiale Ebene symmetrisch gestaltet ist.