DE2458841C2

DE2458841C2 - Rührwerksmühle

Info

Publication number: DE2458841C2
Application number: DE2458841A
Authority: DE
Inventors: Kaspar 6800 Mannheim Engels
Original assignee: Draiswerke GmbH
Current assignee: Draiswerke GmbH
Priority date: 1974-12-12
Filing date: 1974-12-12
Publication date: 1985-03-14
Also published as: GB1491279A; BE836437A; CH591284A5; DE2458841A1; DD122201A5; JPS5183266A; FR2293979A1; JPS5845290B2; US4059232A; FR2293979B3

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer derartigen aus der US-PS 39 93 254 bekannten Rührwerksmühle weist der Behälter einen ovalen oder polygonalen oder dreieckigen Querschnitt mit achsparallelen Mantellinien auf. Auf der hohl ausgebildeten Rührwerkswelle sind radial und schräg angeordnete, hohl ausgebildete Scheiben als Rührwerkzeuge angebracht. Durch die Schrägscheiben werden intensive axiale Bewegungen des Mahlgutes erzeugt, während durch die nichtkreiszylindrische Form der Innenwand des Mahlbehälters verhindert werden soll, daß das Mahlgut in eine zu starke Umlaufbewegung kommt. Auch bei dieser Rührwerksmühle besteht das allen Rührwerksmühlen anhaftende Problem, daß der überwiegende Anteil der Antriebsenergie für das Rührwerk + η Wärme umgesetzt wird. In den allermeisten Anwendungsfällen ist diese Wärme störend. In vielen Anwendungsfällen ist sie sogar die Ursache dafür, daß bestimmte Mahlgüter wegen Überhitzungsgefahr in solchen Rührwerksmühlen nicht verarbeitet werden können. Andererseits ist es aber in vielen derartigen Fällen zur Erreichung eines guten Mahleffektes notwendig, eine hohe Mahlenergie in das Mahlgut-Mahlkörper-Gemisch einzuleiten.

Aus der DE-AS 12 54 000 ist eine Rührwerksmühle bekannt, deren Mahlbehälter eine nichtkreiszylindrische Innenwand aufweist, wobei diese Form durch achsparallele Wüiste oder Leisten an der Innenwand des Mahlbehälters erzeugt werden kann. Deren Zweck besteht darin, eine rotierende Bewegung der Mahlkörper zu unterbinden. Das Rührwerk ist als übliches Scheiben-Rührwerk ausgebildet, das den Mahlkörpern lediglich tangential gerichtete Bewegungsimpulse erteilt. Um diese nur in einer Richtung verlaufende Tangentialbewegung in Bewegungen mit anderer Richtung umzusetzen, sind die achsparallel verlaufenden Leisten oder Wülste vorgesehen. Auch bei dieser bekannten Rührwerksmühle wird eine günstige Mahlleistung nicht erreicht.

Aus der DE-AS 12 47 822 ist eine Rührwerksmühle bekannt, deren Rotor — jeweils bezogen auf einen zylindrischen Mahlbehälter — eine nichtkreiszylindrische

Forrn aufweist. Bei dieser Ruhrwerksmühle können mehrere einander durchdringende zylindersegmentförmige Behälterteile zu einem einzigen Mahlbehälter vereinigt sein, wobei dann jedem Segment ein Rotor zugeordnet ist. Die Rotoren werden durch achsparallele Mantellinien begrenzt. Aufgrund dieses nichtrunden Querschnittes werden Mahlkörpern nicht nur rein tangentiale Impulse erteilt, sondern auch Impulse mit radialen Komponenten. Eine Optimierung der Energieeinleitung zusammen mit einer Optimierung der Wärmeabfuhr ist hierbei ebenfalls nicht erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmühle der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß einerseits örtlich hohe Mahlenergie in das Mahlgut-Mahlkörper-Gemisch eingeleitet wird und andererseits insbesondere an diesen Stellen eine gute Wärmeabfuhr erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß pulsierend Mahlenergie in das Mahlgut-Mahlkörper-Gemisch eingebracht wird. Andererseits wird an den Stellen besonders hoher Energieeinbringung, nämlich den Wulsten, besonders gut Wärme abgeleitet. Durch die unmittelbare Wärmeabfuhr im Bereich der Wülste ist es möglich, die Mahlenergie im Bereich der Wülste erheblich zu steigern, und zwar je nach Gestaltung der Wülste durch entsprechend hohe Drehzahlen des Rührwerks bei niedrigviskosem Mahlgut und kleinen Mahlkörpern oder durch niedrigere Drehzahlen bei Mahlgut höherer Viskosität und größeren Mahlkörpern. Zum Mahlen niedrigviskosen Mahlguts mit relativ kleinen Mahlkörpern ist es zweckmäßig, dem oder den Wülsten verhältnismäßig kleine Steigungen in Längsrichtung zu geben, während für das Hauptanwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Rührwerksmühle, nämlich das Mahlen verhältnismäßig hochviskosen Mahlguts mit entsprechend größeren Mahlkörpern bei niedrigeren Drehzahlen verhältnismäßig große Steigungen der Wülste in Längsrichtung gewählt werden, wobei dann immer mehrere Wülste am Rührwerk und/oder am Mahlbehälter vorgesehen werden. Durch den schraubenlinienförmigen Verlauf des oder der Wülste wird einerseits Laufunruhe vermieden und andererseits eine leichte Beeinflußbarkeit der Mahlgut- und Mahlkörper-Bewegungen erreicht.

Anspruch 2 gibt ein vorteilhaftes Viaß für die Steigung der Wülste an.

Die Ansprüche 3 und 4 geben bevorzugte Verhältnisse für die Höhe der Wülste im Vergleich zum Mahlkörperdurchmesstran.

Der Mahlkcrperdurchmesser liegt je nach Viskosität des Mahlgutes und Drehzahl des Rührwerks zwischen 0,2 und 3 mm bei niedrigviskosem Mahlgut und bis zu 6 mm und in Grenzfällen sogar 8 mm bei Mahlgut hoher Viskosität. Wenn die Höhe der Wülste sich in dem angegebenen Bereich bewegt, ist sichergestellt, daß einerseits durch die wüiste eine hohe Mahlenergie in das Mahlgut eingebracht wird, ohne daß andererseits Toträume zwischen zwei benachbarten Wülsten am Rührwerk bzw, am Mahltrog entstehen. Weiterhin ist dadurch, daß die Wülste verhältnisnäßig flach sind, sichergestellt, daß trotz pulsierender und auch bei niedrigen Drehzahlen sehr häufiger Belastung und Entlastung von Mahlkörpern und Mahlgut eine zwar intensive pulsierende Mahlgutbeaiispruchung erreicht wird, ohne daß extreme Spitzenbclastupgen auftreten. Letzteres wird noch durch die vorteilhaften Ausgestaltungen πach den Ansprüchen 5 und 6 unterstützt. Durch radial zum Rührwerk verlaufende Flächenbereiche könnten nämlich Mahlkörper in der Richtung der Normalen zu diesem Flächenbereich aufprallen, was zu einer lokalen hohen Wärmeentwicklung führen würde. Durch die weitere Ausgestaltung nach Anspruch 7 wird erreicht, daß die Aufprallrichtung der Mahlkörper auf die Wüiste immer einen Winkel zur Normalen bildet, der deutlich größer als Null ist.

to Durch die Maßnahmen nach Anspruch 9 wird eine Verbesserung der Kühlung insoweit erreicht, als die Wülste jeweils auf ihrer Innenseite durch das Kühlmittel beaufschlagt werden. Dieser Kühleffekt kann durch die Maßnahmen nach Anspruch 10 noch verbessert werden.

Durch die Maßnahmen nach Anspruch 13 kann der Flotationseffekt der Mahlkörper beeinflußt werden. Bei einer üblichen Rührwerksmühle mit sich drehendem Rührwerk und stehendem Mahlbehälter verlaufen hierzu die Wülste am Rührwerk und die Wülste am Mahlbehälter im gleichen Drehsinn, wobei sie aber keinesfalls zwingend auch die gleiche Steigung halv a müssen.

Die Maßnahmen nach Anspruch i4 fünren zu besonders guten Kühlverhältnissen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an'rand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine vertikale, kontinuierlich betreibbare Rührwerksmühleim Mittel-Längs-Schnitt und

F i g. 2 eine Rührwerksmühle gemäß der Erfindung im Querschnitt.

Eine erfindungsgemäße Rührwerksmühle weist einen aufrechtstehenden, oben weitgehend geschlossenen Mahlbehälter 1 auf, der über den größten Teil seines sich etwa axial erstreckenden Außenumfangs von einem zylindrischen Kühlmantel 2 umgeben ist. dem Kühlflüssigkeit durch einen (unteren) Kühlmittelanschluß 3 zugeführt wird, das durch einen (oberen) Kühlmittelanschluß 4 abgezogen wird.

Dem unten durch eine Bodenplatte 5 abgeschlcssenen Mahlbehälter 1 wird durch einen in dieser Bodenplatte angebrachten Mahlguteinlaß 6 Mahlgut zugeführt, das den Mahlbehälter nach dem Mahlvorgang durch einen Mahlgutauslaß 7 verläßt, dem eine die Mahlkörper zurückhaltende Trenneinrichtung vorgeschaltet ist. Diese Trenneinrichtung wird durch einen Ringspalt 8 gebildet, der zwischen einer oberen Abschlußplatte 9 des Mahlbehälters I und einer mit einem Rührwerk 10 umlaufenden Scheibe Il gebildet ist. Auf der oberen Abschlußplatte 9 ist ein zylindrisches Rohr 12 angebracht, unterhalb von dessen Oberkante der Mahlgutauslaß 7 angebracht ist, so daß das durch den Ringspalt 8 hindurchtretende Mahlgut, sich in dem zylindrischen Rohr 12 sammrlt und dieses über den Mahlgi:fius!-.i3 7 verläßt. Die Weite des Ringspaltes 8 ist auf jeden Fall kleiner als die kleinsten verwendeten Mahlkörper. Eine derartige Trenneinrichtung ist in dem deutschen Patent 14 82 391 beschrieben, worauf ausdrücklich Bezug genommen wird.

Das hohl ausgebildete Rührwerk 10, dessen Längs-

bo achse 13 mit der Achse des Mahlbehälters 1 zusammenfällt, ist an seinem oberen, oberhalb des Mahlbehälters 1 liegenden Ende mit einem sogenannten handelsüblichen Dichtkopf 14 versehen, durch den ein Kühin,ittel gemäß den Richtungspfeilen 15 durch einen zur Längsachse 13

b5 konzentrischen Ringkanal 16 dem Inncurnum 17 des Rührwerks lOzugeführ. wird. Das Kühlmittel strömt im Bereich des unteren Endes des Rührwerks in eine konzentrisch zur Längsachse 13 angeordnete Rückführlei-

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tung 18 und verläßt den Dichtkopf 14 entsprechend Jen Richtungspfeilen 19. Die Kühlung erfolgt also im Gegenstrom zur Durchflußrichtung 20 des Mahlguts durch den Mahlbehälter 1.

Oberhalb der oberen Abschlußplatte 9 ist auf dem Rührwerk 10 eine Riemenscheibe 21 angebracht, über die das Rührwerk 10 mittels eines Riementriebs 22 von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Ebenfalls oberhalb der oberen Abschlußplatte 9 ist das Rührwerk 10 in Lagern 23 fliegend gelagert.

Der im Mahlbehälter befindliche Teil des Rührwerks 10 hat etwa die Außenform des Rotors einer Exzenterschneckenpumpe, d. h. die äußeren Mantellinien des Rührwerks 10 haben im axialen Längsschnitt den Verlauf einer Sinus-(oder Kosinus-) Kurve. Das äußere Erscheinungsbild ist also so, als ob das Rührwerk 10 schraubenlinienförmig mit konstanter Steigung um einen — gedachten — Zylinder umlaufende Wülste 24 aufweist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das dort dargestellte Rührwerk 10 mit einem eingängigen Wulst 24 versehen. Da die Wand 25 des Rührwerks 10 etwa über die volle Länge des Rührwerks gleich stark ist, ist die Form des Innenraums 17 des Rührwerks 10 etwa gleich seiner Außenform. Auf der Rückführleitung 18 ist ein schraubenförmig verlaufendes Leitblech 26 befestigt, dessen Steigung nach Richtung und Höhe gleich der Steigung des Wulstes 24 ist, wobei der Durchmesser dieses Leitbleches so groß ist, daß es bis nahe an die Innenseite der Wand 25 des Rührwerks 10 heranreicht. Hierdurch wird erzwungen, daß das Kühlmittel dicht an der Innenseite der Wand 25 entlang geführt wird. Zur Montage kann dieses Leitblech 26 unter Drehung in das Rührwerk 10 eingeführt werden. Der Rotor 10 und das Leitblech 26 und ggf. das Rücklaufrohr 18 sind drehfest miteinander verbunden.

Die Wand 28 des Mahlbehälters 1 ist gleichermaßen wie das Rührwerk i0 ausgestaltet, d. h. sie weist schraubenlinienförmig umlaufende Wülste 29 auf. In F i g. 1 ist die Mahlbehälterwand 29 gleichermaßen wie das Rührwerk 10 mit einem eingängigen Wulst 29 versehen; beide können aber alternativ oder kumulativ mit mehrgängigen Wülsten versehen sein. Zweckmäßigerweise ist der Drehsinn der Steigungen des Wulstes 24 und des Wulstes 29 derart, daß sich die von diesen Wülsten auf das Mahlgut-Mahlkörper-Gemisch in Achsrichtung ausgeübten Impulse gegeneinander aufheben. Daraus folgt, daß die Steigungen der Wülste am Rührwerk 10 und an der Behälterwand 28 zweckmäßigerweise den gleichen Drehsinn haben.

Die in Fig.2 dargestellte Rührwerksmühle ist im Prinzip gleichermaßen aufgebaut, wie die in F i g. 1 dargestellte und oben beschriebene, so daß insoweit auf die obige Beschreibung verwiesen werden kann. Insbesondere sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Unterschied zu der in F i g. I dargestellten Rührwerksmühle besteht darin, daß das Rührwerk 10' mit mehreren, nämlich sechs Wülsten 24' versehen ist, die mit einer Steigung von 75 bis 85° zur Querschnitts-(also Zeichnungs-) Ebene schraubenlinienförmig am Rührwerk 10' angebracht sind. An der Wand 28' des Mahlbehälters Γ sind acht Wülste 29' ebenfalls mit großer Steigung gegenüber der Querschnittsebene und im gleichen Drehsinn wie beim Rührwerk 10' angebracht Da die Scheitelhöhe a der Wülste 24' gegenüber dem Wuistgrund 3ö am Rührwerk IC verhältnismäßig gering im Verhältnis zum Umfangsabstand b der Scheitel 31 zweier benachbarter Wülste 24' ist die Wülste 24' also verhältnismäßig flach geschwungen sind, brauchen sie nicht hohl ausgebildet zu sein; d. h. der Innenraum des Rührwerks 10' kann durch einen Zylinder 32 gebildet werden. Aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit des Metalls, aus dem das Rührwerk 10' gebildet ist, ist eine ausreichende Wärmeabfuhr aus dem Bereich der Wulstscheitel 31 gewährleistet. Selbstverständlich wird die Wärmeabfuhr noch verbessert, wenn die Wülste 24' hohl ausgebildet sind, wie durch die gestrichelten Linien 33 angedeutet ist. Das gleiche gilt für die Wülste 29' auf der Wand 28' des Mahlbehälters Γ, deren Scheitelhöhe c regelmäßig kleiner ist als die Scheitelhöhe a der Wülste 24' am Rührwerk 10'. Beim Mahlbehälter Γ kann daher dessen äußere Begrenzungswand 34 regelmäßig zylindrisch sein.

Es sei ausdrücklich betont, daß die erfindungsgemäßen Maßnahmen bei kontinuierlich und diskontinuierlich betreibbaren Rührwerksmühlen mit vertikal, horizontal oder schräg angeordnetem Rührwerk anwendbarsind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rührwerksmühle, bestehend aus einem teilweise mit Mahlkörpern gefüllten, mit einem Mahlguteinlaß und einem Mahlgutauslaß und einem äußeren von Kühlmittel durchströmten Kühlmantel versehenem Mahlbehälter, dessen einen Mahlraum begrenzende Innenwand nichtkreiszylindrisch ausgebildet ist, und aureinem im Mahlraum angeordneten, drehend antreibbaren, kühlbaren, ebenfalls nichtkreiszylindrisch ausgebildeten Rührwerk, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (28; 28') des Mahlbehäiters (1; 1') und das Rührwerk (10,10') mit mindestens einem in Richtung der Längsachse (13) steigenden wärmeableitenden schraubenlinienförmig verlaufenden Wulst (24,29; 24', 29') versehen ist.

2. Rührwerksmühle nach Anspruch I mit mehreren Wulst». J am Rührwerk und/oder Mahlbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Wülste (24', 29') eine Steigung von 75 bis 85° zu einer Querschnittsebene der Rührwerksmühle haben.

3. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (a) des oder der Wülste (24, 24') am Rührwerk (10; 10') gleich dem 1 bis lOfachen Durchmesser der größten verwendeten Mahlkörper ist.

4. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (c) des oder der W-ibte (29: 29') am Mahlbehälter (1; V) gleich dem 1 bis 5fachen Durchmesser der größten verwendeten Mahlkörper ist.

5. Rührwerksmühle nach ein»;m der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, uaß der oder die Wülste (24, 29; 24', 29') in ihrem Querschnittsverlauf keine Knickstellen aufweisen.

6. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Wülste (24, 29, 24', 29') keine radial zum Rührwerk (10, 10') verlaufenden Flächenbereiche aufweisen.

7. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Normalen auf die Wülste (24, 29; 24', 29') spitzwinklig zu den zugeordneten Radiendes Rührwerks(10; 10') verlaufen.

8. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 7. insbesondere nach einem der Ansprüche 5 bis 7. mit mehreren Wülsten am Rührwerk und/oder Mahlbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die μ Wülste (24', 29') in der Querschnittsebene der Rührwerksmühle flach geschwungen verlaufen.

9. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Wülste (24, 29; 24', 29') auf ihrer dem Innenraum des Mahlbehälters (1; Γ) abgewandten Seite hohl ausgebildet sind.

10. Rührwerksmühle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in die Wüiste führende Einbauten vorgesehen sind.

11. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit Wülsten am Mahlbehälter und am Rührwerk, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Wülste (29') am Mahlbehälter (I') und die Zahl der Wülste (24') am Rührwerk (10') voneinander verschieden sind.

12. Rührwerksmühle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahi der Wülste (29') am Mahlbehälter (V) großer ist als die Zahl der Wülste (24') am Rührwerk (10').

13. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit Wülsten am Mahlbehälter und am Rührwerk, gekennzeichnet durch einen entgegengesetzte axiale Impulse auf das Mahlgut-Mahlkörper-Gemisch ausübenden Verlauf der Wüiste (24, 29; 24', 29') ar.i Rührwerk (10,10') bzw. am Mahlbehälter (1;

14. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Wülste (24, 29; 24', 29') aus der Mahlbehälterwand (28; 28') bzw. der Rührwerkswand (25; 25') ausgeformt sind.

15. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand zwischen den Wulstscheiteln (31) des oder der Wülste (24; 24') am Rührwerk (10; 10') und den Scheiteln des oder der Wülste (29; 29') am Mahlbehälter(l; V)gleich dem 5 bis lOfachen Durchmesser der größten verwendeten. Mahlkörper ist.