DE2314768A1

DE2314768A1 - Vorrichtung zur fein- und feinstvermahlung von gut in pulverfoermiger oder fluessiger phase

Info

Publication number: DE2314768A1
Application number: DE19732314768
Authority: DE
Inventors: Friedrich J Dipl Ing Zucker
Original assignee: Supraton Aurer and Zucker oHG Firma
Current assignee: Supraton Aurer and Zucker oHG Firma
Priority date: 1973-03-24
Filing date: 1973-03-24
Publication date: 1974-10-03
Also published as: GB1464560A; US3915396A; JPS5052661A

Description

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DR.-ING. VON KRZISLER OR.-ING. SCHÖN WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH DIPL-ING. SELTING

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23.3.1973

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Supraton Auer & Zucker OHG, 404l Allerheiligen, Industriestr.

Vorrichtung zur Pein- und Feinstvermahlung von Gut in pulverförmiger oder flüssiger Phase

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Fein- und Feinstvermahlung von Gut in pulverförmiger oder flüssiger Phase, bei der der Mahlspalt durch mindestens zwei relativ zueinander sich bewegende Mahlelemente gebildet ist.

Für die kontinuierliche Zerkleinerung bzw. Zermahlung von Produkten, welche in Flüssigkeiten suspendiert bzw. dispergiert sind, ist es bekannt, die Vermahlung auf Walzenstühlen, z.B. Drei- und Mehrwalzenstühlen, vorzunehmen. Da die Mahlelemente bei den Walzenstühlen nur eine Linienberührung haben, ergibt sich trotz eines hohen Aufwandes eine verhältnismäßig geringe Leistung. Außerdem ist der Abrieb verhältnismäßig stark und es tritt auch eine starke Erwärmung ein. Es sind weiterhin Kugelmühlen bekannt, bei denen das Gut durch mittels Rührer u.dgl, ständig sich bewegende Kugeln hindurchgetrieben wird. Bei diesen Kugel- oder Perlenmühlen ist das Mahlergeb-

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nis hinsichtlich des Vermahlungsgrades nicht unabhängig von dem Druck, mit dem das Gut zugeführt wird. Hierbei ist der Mahlfeinheit des Gutes eine Grenze gesetzt. Es sind weiterhin Zerkleinerungsmaschinen in der Form von Kreiselgeräten bekannt. Ein solches Kreiselgerät weist einen Rotor und Stator auf, deren sich gegenüberstehende Flächen mit 'Vorsprüngen od.dgl. versehene Kränze besitzen, die wechselweise nebeneinander und in radialer Richtung angeordnet sind. Das zu bearbeitende Produkt gelangt zwischen Rotor und Stator und wird dort entweder durch Reibung oder durch Prall- und Schereinwirkung oder durch Kavitation zerkleinert, bzw. wenn das Gut im Dispersionsmedium löslich ist, gelöst. Als Zerkleinerungswerkzeuge können auch rauhe oder profilierte Oberflächen des Stator- bzw. Rotorsystems dienen. Der Zerkleinerungsgrad und damit die maximale Korngröße des Endproduktes läßt sich durch den Abstand des Rotors vom Stator sowie durch die Gestaltung der Werkzeugkränze variieren. Der ersteren und der letzteren Vermahlungsvorrichtung ist hierbei gemeinsam, daß die Feinheit des Mahlspaltes durch die kleinstmögliche Toleranz der Lager für die rotierenden Teile beschränkt ist. Unterhalb der Toleranzgrenze der Lager für die rotierenden Teile ist die Feinheit des Mahlspaltes nicht erreichbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Fein- und Feinstvermahlung von Gut in pulverförmiger oder flüssiger Phase zu schaffen, bei der der Mahlspalt unabhängig von Lagereinheiten ist und eingestellt werden kann und während des Mahlvorganges konstant bleibt. Die Mahlvorrichtung gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß als Mahlelemente zxirei entgegengesetzt gerichtete Konen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und die Konen drehfest miteinander verbunden sind, und daß Konen und Gehäuse zwischen sich verjüngende Ringspalte bilden und relativ zueinander drehbar sind, wobei

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eine Gut-Zuführung bzw. -Ableitung zwischen den Konen bzw. je am äußeren Ende derselben vorgesehen sind.

Eine solche Ausbildung der Mahlvorrichtung ist nicht nur frei von Lagerungsteilen für das oder die rotierenden Mahlelemente, sondern es bleibt hierbei der Mahlspalt während des Mahlvorganges gemäß der vorgesehenen Einstellung konstant und ist unabhängig von dem Druck, mit dem das Gut zugeführt wird. Es erfolgt eine selbsttätige konzentrische Einstellung der Mahlelemente zu den Ge "enmahIelementen. Bei Zuführung des Gutes unter einem vorbestimmten Druck stellt sich der Mahlspalt vorbestimmter Größe in bezug auf die koaxiale Lage der Konen und Gegenmahlelemente selbsttätig ein und durch die Förderung des Gutes wird der vorgesehene Mahlspalt selbsttätig eingehalten und konstantgehalten. Die bei jedem Konus entstehenden axialen Kräfte heben sich durch die entgegengerichtete Anordnung der Konen gegenseitig auf. Das Manlgut selbst dient als Lagermittel für die umlaufenden Mahlelemente, so daß zusätzliche mechanische Lagerungen für diese Mahlelemente entbehrlich sind. Beim Mahlvorgang entsteht ein Gleichgewicht zwischen den beiden entgegengesetzt gerichteten Mahlelementen, und zwar hinsichtlich des Mahlspaltes, für den die Mahlvorrichtung ausgelegt bzw. vorbestimmt ist. Durch diese Verhältnisse lassen sich Mahlspalte erzielen, die wesentlich geringer gehalten werden können als bei den bisher bekannten ManIvorrichtungen. Während die Mahlfeinheit bisher bei etwa 100 my liegt, sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Mahlfeinheitsgrade erreichbar, die wesentlich darunter liegen, und zwar bis zu etwa 5-1 my reichen. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist man nicht nur in der Lage, Produkte mit einem vorstehend genannten Peinheitsgrad liefern zu können, sondern es ist durch die absolute Konstanthaltung des Mahlspaltes v>rbestimmter Größe die Gewähr gegeben, daß das aus der Mahlvorrichtung austretende Gut durchweg die gewünschte

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Mahlfeinheit aufweist. Dadurch ist es entbehrlich geworden, das gemahlene Gut danach noch einer Filterung unterwerfen zu müssen, um gröbere Körner, die bei den bisherigen Mahlvorrichtungen mit anfallen können, auszuscheiden. Die erfindungsgemäße Mahlvorrichtung bietet eine Sicherheit für ein homogenes Produkt mit vorbestimmter Korngröße, die bei der Vorrichtung von vornherein absolut einstellbar ist. Darüber hinaus baut die Vorrichtung klein und wenig aufwendig. Auch ist der Kraftbedarf verhältnismäßig gering. Durch die Haftung des Gutes auf der Oberfläche hat das Gut zum Teil eine Eigenförderung, so daß der Förderdruck während des Betriebes gegenüber dem Anfangsdruck absinkt. Dies wirkt sich auf eine verringerte Leistung der Energiequelle aus.

Vorteilhaft ist die Anordnung der Konen so getroffen, daß die Konen zum äußeren Ende sich erweitern. Hierbei kann mindestens ein Konus zu dem anderen Konus axial eingestellt und arretiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, daß bei ein und derselben Vorrichtung von vornherein ein Mahlspalt vorbestimmter Größe eingestellt werden kann, der während der Arbeit der Mahlvorrichtung absolut konstant bleibt, wobei durch das Durchtreiben des Gutes durch den Mahlspalt dieser in seiner Größe durch das Mahlgut selbst gesichert ist. Zur Axialverstellung eines Konus kann ein Gewindering vorgesehen sein, der mit einem Gegengewinde einer den Konus tragenden starren Achse zusammengreift.

Es ist zweckmäßig, den Aufbau der Mahlvorrichtung so vorzunehmen, daß das beide Konen umgebende gemeinsame Gehäuse zur Rotation angetrieben wird und die Konen feststehend angeordnet sind. In besonders gelagerten Fällen kann man auch die Konen rotieren lassen, während das Gehäuse stillsteht. Die Relativbewegung der Mahlelemente zueinander ist auch dadurch möglich, daß Gehäuse und Konen möglichst in entgegen-

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gesetzter Umlaufrichtung rotierend vorgesehen sind.

Die Umfangsflächen der Konen bzw. die Innenflächen des Gehäuses sind tunlich völlig glattwandig auszubilden. Dadurch lassen sich die feinen und feinsten Mahlspalte sicher einstellen. Die Förderung des Gutes zwischen den Mahlelementen erfolgt damit sehr reibungsarm.

Man kann die Mahlelemente, d.h. das Gehäuse und/oder die Konen, beheizbar oder kühlbar ausbilden. Hierzu können das Gehäuse und/oder die Konen ein Heiz- oder Kühlmedium aufnehmende Bohrungen bzw. Ringräume aufweisen.

Die Mahlvorrichtung gemäß der Erfindung ist für alle pumpfähigen Produkte bzw. Substanzen geeignet, gleichgültig ob diese sich in der flüssigen Phase oder im pulverförmigen Zustand befinden. Bei einem pulverförmigen Gut ist es lediglich erforderlich, daß das Gut unter Druck fließfähig ist, so daß das Verhalten solcher festen fließfähigen Stoffe wie Trockensubstanzen u.dgl. dem Verhalten der hydraulischen Stoffe entspricht.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.

Die einzige Figur stellt die Mahlvorrichtung gemäß der Erfindung im Längsschnitt und im Schema dar.

Die Mahlvorrichtung 1 weist als Mahlelemente einerseits zwei Konen 3 und 4 und andererseits ein Gehäuse 5 auf, wobei die Konen 3 und 4 axial entgegengesetzt gerichtet zueinander angeordnet sind und das Gehäuse 5 konische Innenflächen 5a und 5b aufweist, die ebenfalls axial entgegengesetzt gerichtet verlaufen. Zwischen den Konen 3 und 4 und den Gehäuse-Innenkonusflachen

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5a und 5b sind ringförmige Spalte 6 und 7 vorgesehen, die zum größeren Durchmesser der Konen hin sich verengen.

Bei dem dargestellten Beispiel sind die Konen 3 und M- ortsfest angeordnet. Hierzu sind die Konen 3 und 4 auf einer starren Achse 6 vorgesehen, die aus der Mahlvorrichtung herausragt und in einem starren Halter 9 gelagert ist, wobei die Achse 9 mittels eines Deckelteils 10 und Schraubbolzen

11 schellenartig gehaltert sein kann. Der Konus 4 kann mit der Achse 8 starr verbunden sein, was durch die Schrauben

12 und den Federkeil 13 erreicht wird, wobei in dem Konus 4 ein AbschlußstUck 14 angeordnet ist. Der Konus 3 kann zu der ortsfest gelagerten Achse δ axial verstellbar vorgesehen werden. Hierzu ist auf der Achse 8 ein Gewindeteil 15 vorgesehen, auf dem ein Stellring 16 aufgeschraubt ist, der an seinem Außenumfang Bohrungen 17 aufweist, an denen die Verstellung des Stellringes 16 vorgenommen werden kann. Der Stellring 16 kann ein Halsstück 16 besitzen, an dem eine Gradeinteilung angebracht sein kann. Zwischen dem Konus 3 und dem Stellring 16 ist eine Hülse 19 angeordnet, die mit dem Konus 3 fest verbunden ist und auch mit dem Stellring l6 in fester Verbindung stehen kann. Es genügt aber auch, wenn mit dem Stellring 16 ein axialer Druck auf den Konus 3 ausgeübt wird, da das Einstellen des Mahlspaltes in entgegengesetzter Richtung durch das geförderte Gut selbsttätig erfolgt. Zur Drehsicherung des Konus 3 zu der Achse 8 ist ein Federkeil 20 vorgesehen, längs dem die axiale Verschiebung des Konus 3 zu der Achse 8 erfolgen kann.

Die Zuführung des Gutes erfolgt durch die Achse 8 mittels der Bohrung 21, die zu dem ringförmigen Zwischenraum 22 zwischen den Konen 3 und 4 mittels der querlaufenden Anschlußbohrung 23 führt, wobei die Konusflächen 5a und 5b des Gehäuses 5 durch ein zylindrisches Teil 5c miteinander in

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Verbindung stehen. Zum Abführen des gemahlenen Gutes dient eine Bohrung 24, die zu den Zwischenräumen 25 und 26 an den äußeren Enden der Konen 3 und 4 unmittelbar bzw. mittels der Querbohrung 27 und der Ringnut 2b Verbindung hat. Das Gehäuse 5 ist an dem einen Ende durch die Abschlußplatte 29 und die Befestigungsbolzen 30 abgeschlossen, wobei eine Dichtung 31 den Raum 25 nach außen abdichtet. Eine entsprechende Abschlußplatte 32 mit Befestigungsbolzen 33 ist am anderen Ende des Gehäuses 5 vorgesehen. Weiterhin kann das Gehäuse von einem Heiz- oder Kühlmantel 3^ umgeben sein, der einen Ringraum 35 umschließt, zu dem eine Zuführungsleitung 36 und eine Abführungsleitung 37 für das Heiz- oder Kühlmedium durch den Wellenstumpf 39* der mit dem Gehäuse 5 fest verbunden ist, angeordnet sein kann. Der Wellenstumpf 39 ist von einer ortsfesten Buchse 40 umgeben, in der die Einlaß- und Auslaßöffnungen 41 und 42 angeordnet sind. Mit 43 und 44 sind Dichtungen bezeichnet.

Der Wellenstumpf 39 steht über eine Klauenkupplung 45 mit einem ortsfest angeordneten Getriebemotor 46 in Verbindung, wobei die Klauenkupplung 45 oder eine geeignete andere Kupplung eine axiale Verschiebung des zur Rotation angetriebenen Gehäuses 5 zuläßt.

Zur Zuführung des Gutes zu der Zuführungsleitung 21 der Mahlvorrichtung dient eine Pumpe 47, z.B. eine Zahnradpumpe, die das zu mahlende Gut aus einem Vorratsbehälter 4o entnimmt und durch die Verbindungsleitung 49 zu der Leitung 21 drückt. Das geförderte gemahlene Gut wird von der Abführungsleitung 24 über eine weitere Verbindungsleitung 50 einem Sammelbehälter 51 zugeführt.

Zur Durchführung des Mahlvorganges wird zunächst der auf der starren Achse d axial verschiebbare Konus mittels des Stellringes eingestellt, damit die zwischen den Konen und dem

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Gehäuse verbleibenden kleinsten Ringspalte 52 und 53 die gewünschte Größe erhalten. Bei entsprechender Ausbildung der Konusflächen und der zugehörigen konisch verlaufenden Innenflächen des Gehäuses lassen sich Ringspalte bis herunter zu etwa 1 my verwirklichen und mittels des Stellringes 16 einstellen. Die entsprechenden äußeren und inneren Umfangsflächen der Konen und das Gehäuse sind glatt und ohne Förderorgane ausgebildet. Irgendwelche, die Zuführung des Gutes unterstützende Mittel auf den Mahlflächen sind nicht erforderlich und entbehrlich. Die Konizität der Mahlspalte 6 und 7 wird zweckmäßig so gehalten, daß am Eintrittsende jeweils ein Ringspalt von beispielsweise 100 my oder noch größer vorhanden ist. Im Ruhezustand der Mahlvorrichtung sitzt das Gehäuse 5 fest auf einem der beiden entgegengesetzt gerichteten Konen auf und ist nicht drehbar. Zur Inbetriebnahme der Mahlvorrichtung wird das zuzuführende Gut mittels der Pumpe 47 unter einen vorbestimmten Druck gebracht, der eine solche Größe aufweisen muß, daß mittels des Druckes das Gut durch die Mahlspalte hindurchgedrückt werden kann. Das unter Druck stehende Gut wird in den Ringraum 22 gedrückt und gelangt in die Mahlspalte 6 und 7· Danach wird das Gehäuse 5 mittels des Motors 46 in Rotation gebracht. Hierbei stellt sich das Gehäuse 5 zu den beiden Mahlspalten 6 und 7 selbsttätig so ein, daß an den beiden ringförmigen Endspalten 52, 53 die gleiche Spaltgröße vorhanden ist, die durch den Stellring l6 eingestellt und vorgegeben worden ist. Das unter Druck stehende Mahlgut bestimmt somit die Einhaltung des vorbestimmten Mahlspaltes selbsttätig, der durch die Aktions- und Reaktionswirkung der entgegengerichtet angeordneten Konen konstant bleibt und der vorgegebenen Einstellung entspricht. Dies hat zur Folge, daß aus den ringförmigen Mahlspalten 52 und 53 nur Gut austreten kann, dessen Korngröße der Größe des vorgegebenen Mahlspaltes entspricht. Die Mahlfeinheit ist damit kontinuierlich konstant

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gewahrt. Für die Förderung des Gutes kann auch eine Förderschnecke verwendet werden.

Die Mahlvorrichtung kann auch so ausgebildet sein, daß ein Konus in Achsrichtung elastisch gelagert ist und unter der Wirkung einer elastischen Gegenkraft, z.B. einer Feder, steht. Für den elastisch verschiebbaren Konus ist ein Axiallager vorgesehen. Auch hierbei ergibt sich eine hydraulische Anpassung hinsichtlich des gewählten Mahlspaltes. In besonderen Fällen kann man auch mit einem Konus auskommen, wobei der Konus oder das Gehäuse drehbar gelagert ist. Das drehbare Teil ist hierbei in axialer Lage zu sichern.

Die beschriebene Mahlvorrichtung kann für hydraulische oder feste fließfähige Stoffe beliebiger Art verwendet werden, z.B. zur Herstellung einer Dispersion bzw. Lösung aus zerkleinerten Feststoffen und einem Dispersionsmedium bzw. Lösungsmittel. Es wird eine kontrollierte Herabsetzung der Teilchengröße von Emulsions- oder Dispergierprodukten od. dgl. erreicht. Die Vorrichtung ist zur Feinstvermahlung von Stoffen auf dem Kunststoffsektor, z.B. von Kunstfaser-Rohstoffen, ferner von organischen oder anorganischen Pigmenten, z.B. bei der Herstellung von Lacken, Anstrichmassen, Farben, Streichmassen u.dgl., sowie auch für Medien und Stoffe des Nahrungsmittelsektors, z.B. bei den Rohprodukten zur Herstellung von Schokoladeerzeugnissen, oder auch zur Herstellung von Pudern auf dem Kosmetikgebiet u.dgl., einsetzbar. Die Mahlvorrichtung dient auch zur Homogenisierung von aus verschiedenen Flüssigkeitsphasen oder Feststoff und Flüssigkeitsphasen bestehenden Stoffen der verschiedensten Art. Weiterhin kann die Vorrichtung auch als Wärmeaustauscher für thermische Prozesse eingesetzt werden.

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Claims

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Ansprüche

1A Vorrichtung zur Pein- und Feinstvermahlung von Gut in pulverförmiger oder flüssiger Phase, bei der der Mahlspalt durch mindestens zwei relativ zueinander sich bewegende Mahlelemente gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Mahlelemente zwei gegengerichtete Konen (3*^) in einem gemeinsamen Gehäuse (5) angeordnet und die Konen (3, 4) drehfest miteinander verbunden sind, und daß Konen (3* 4) und Gehäuse (5) zwischen sich verjüngende Ringspalte (6,7) bilden und relativ zueinander drehbar sind, wobei eine Gut-Zuführung bzw. -Ableitung (21,24) für ein unter Druck (47) gesetztes Gut zwischen den Konen (3^²O bzw. je am äußeren Ende (25*26) derselben vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konen (3^) zum äußeren Ende sich erweitern, und daß mindestens ein Konus (3) zu dem anderen Konus (4) axial einstellbar und arretierbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das beide Konen (3*^0 umgebende gemeinsame Gehäuse (5) zur Rotation antreibbar ist und die Konen (3* feststehend angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß zur Axialverstellung eines Konus ein Stellring (16) vorgesehen ist, der mit einem Gegengewinde (15) einer den Konus (3) tragenden starren Achse (8) zusammengreift.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) und/oder die Konen (3,4) beheizbar oder kühlbar ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) und/oder die Konen (3,4) ein Heiz- oder Kühlmedium aufnehmende Bohrungen bzw. Ringräume (35) aufweisen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflachen der Konen (3,^) bzw. die Innenflächen (5a,5b) des Gehäuses (5) flaehwandig ausgebildet sind.

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