DE2811899A1

DE2811899A1 - Spalt-kugelmuehle

Info

Publication number: DE2811899A1
Application number: DE19782811899
Authority: DE
Inventors: Gerhard Buehler
Original assignee: Fryma Maschinen AG
Current assignee: FrymaKoruma AG
Priority date: 1978-03-18
Filing date: 1978-03-18
Publication date: 1979-09-27
Also published as: CH639567A5; NL7902038A; FR2419760A1; ES478570A1; IT7967492A0; FR2419760B1; GB2016953A; NL189177C; US4304362A; DE2811899C2; GB2016953B; IT1119687B; NL189177B; BE874826A

Description

* Dipl-Ing. Herbert Braito 795 Biberach/Riß 1 _{17# März 1978}

r, . , ,. _ Marktplatz 38 · Postfach 127

Patentanwalt 3 Telefon (Ο73 SI) 6455 _Q

2 F 2245

FRYMA

Maschinen AG
Theodorshofweg

CH-4310 Rheinfelden

Spalt-Kugelmühle

Die Erfindung betrifft eine Spalt-Kugelmühle zum kontinuierlichen Feinstzerkleinern und" Dispergieren von Feststoffen in Flüssigkeit, mit einem Mahlbehälter, dessen Innenfläche einen Mahlraum begrenzt, in den ein kegelförmiger Mitnahmekörper eintaucht, wobei im Mahlraum befindliche Mahlkugeln durch eine Relativdrehung von Mitnahmekörper und Mahlkörper abwälzbar sind.

Kugelmühlen dieser Art sind in verschiedener Ausführung bekannt. Meist hat dabei der Mahlraum die Form eines Zylinders und wird mit

einem zylindrischen oder auch kegelförmigen Rotor kombiniert. Auch wenn sich der Mahlspalt dabei ändert, ist doch die Einwirkung auf das Mahlgut für viele Zwecke ungeeignet, zumal der Weg des Mahlgutes verhältnismäßig kurz ist.

Die Erfindung dient dagegen der Aufgabe, bei begrenzten Abmessungen der Kugelmühle möglichst vielfältige Einwirkungsmöglichkeiten auf das Mahlgut zu schaffen, um eine möglichst gründliche und gleichmäßige Feinstzerkleinerung und Dispergierung zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden ausgehend·von der eingangs geschilderten Ausführung die Innenfläche des Mahlgutbehälters

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und der Verdrängungskörper als ringförmige Doppelkegel ausgebildet, d.h. als Körper mit wenigstens dreieckförmigem bzw, keilförmigen Querschnitt. Auf diese Weise kann das Mahlgut den Mahlspalt entlang zweier Keilflächen von innen nach außen und ggf. auch auf der Rückseite umströmen. Es unterliegt dann zunächst einer gleichmäßigen niedrigen Prall- und Mahlwirkung, wodurch die groben Teilchen zerkleinert werden, und diese Kahlbewegung kann an der Doppelkegelfläche entlang kontinuierlich gesteigert werden. Dabei wächst durch das größere Spaltvolumen die Anzahl der Kugeln pro Mahlgutvolumen und damit die Anzahl der Feststoffteilchen.

Wenn nach einem weiteren Erfindungsvorschlag Mahlgutbehälter und Mitnahmekörper in Axialrichtung gegeneinander einstellbar sind, so läßt sich durch axiale Verstellung der eigentliche Mahlspalt stufenlos einregeln, sodaß unter Berücksichtigung von Viskosität, Durchsatz und Mahlkörperdimension eine optimale Mahlwirkung erreicht werden kann.

Sofern der Mahlraum durch Trennelenente in verschiedene Mahlzonen mit unterschiedlich dicken Mahlkugeln und/oder verschiedenen Mahlspaltweiten unterteilt ist, kann dies zu einer weiteren Abstufung und graduellen Verfeinerung der Mahleinwirkung in der gleichen Mühle beitragen.

Vor allem dann jedoch, wenn auf eine Unterteilung des Mahlraumes in einzelne Zonen verzichtet wird, läßt sich erfindungsgemäß eine Kugelrückführung zwischen Auslaß- und Einlaßbereich des Mahlgutes einrichten. Dies ist verhältnismäßig einfach, wenn in einer den drehbaren doppelkegelförmigen Verdrängungskörper tragenden Ringscheibe schräg nach außen gerichtete Rückführkanäle für die Mahliaigeln angebracht sind. Zur Rückführung der Kugeln werden dann Fliehkräfte herangezogen, wobei nur dajjauf geachtet werden muß, daß diese stärker sind als der entgegenwirkende Zuführdruck der Mahlgutsuspension.

Da der Verdrängungskörper größeren Durchmesser haben und da-

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mit den Bereich der Mühlenachse weitgehend freihalten kann_a läßt sich die Kugelmühle auf einfache Weise einlaßseitig mit einer aus Rotor und Stator gebildeten Mahlvorrichtung wie einer Zahnkolloidmühle versehen» Hierzu sind nicht einmal besondere Bauteile notwendig;, da man lediglich zusammenwirkende Flächen von Rotor und Stator entsprechend auszubilden braucht»

Wenigstens eine den Mahlraum begrenzende Wandung läßt sich rückseitig an einem von Wärmetauschermedium durchströmten Raum anschließen, grundsätzlich können Wandungen des Rotors und des Stators gekühlt werden» Auf diese Weise lassen sich alle mit dem Mahlgut und den Mahlkugeln in Berührung kommenden Teile optimal kühlen.

Abweichend von der üblichen Ausbildung mit festehendem Mahlgutbehälter kann dieser auch um die Mühlenachse Ktierbar angetrieben werden, also die Punktion des bzw„ eines Rotors übernehmen» Es können auch Mahlgutbehälter und Verdrängungskörper in entgegengesetzter Drehrichtung rotieren„

Der gesamte Mahlraum läßt sich auch durch Trennelemente in verschiedene Mahlzonen mit unterschiedlich großen Mahlkugeln und/oder verschiedenen Mahlspaltweiten unterteilen» In der gleichen Mühle lassen sich so recht unterschiedliche Mahlgänge hintereinander ehalten. Die den Mahlraum begrenzenden Plächen_fl lassen sich mit Aufrauhungen bzw» Erhebungen oder Vertiefungen wie Rippen, Rillen oder Stiften und dgl. versehen» Vorteilhaft sind die Wandungen aus einem verschleißfesten Material wie z.B. Hartmetall, Hartmangan etc. gefertigt« Es können auch zwei Mahlgutbehälter in Tandemanordnung gegenüberliegend vorgesehen sein. Zu- und Ableitung können dann entweder an einem mittleren Gehäuseteil vorgesehen sein oder durch die Drehachse erfolgen, die Mahlkapazität kann auf diese Weise verdoppelt werden.

In der Zeichnung, die eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung wiedergibt, ist mit 1 ein winkelförmiger Mühlenständer bezeichnet, der mit Abstand über seinem waagerechten Pußteil 2

mittels eines Tragarmes 3 Qln Deckelgehäuse 4 trägt, an dessen Deekelplatte 5 mittels nicht; weiter gezeigter Schrauben über einen austauschbaren Distanzring 6 verschiedener Dicke ein Mahltiutbehältei· 7 aufgehängt ist. Dieser Mahlgutbehälter hat die Form eines doppelwandigen Topfes, dessen Innenwandung 8 mit der DsekeIplatte 5 einen Mahlraum 9 in der Form eines Doppelkegelrirges bildet. Zwischen der Innenwandung 8, der Außenwandung 10 und einem mittleren Nabenteil 11 ist dadurch ein Wärmetauscherraum 12 gebildet durch Vielehen hindurch in bekannter Weise Kühl- oder Heizflüssigkeit geleitet v/erden kann.

I.r.i Deckelgehäuse 4 sitzt abgedichtet eine Lagernabe 13, die mittels zweier Wälzlager und durch eine Wellendichtung 15 abgesichert die Welle 14 des Rotors 20 hält, der durch einen Riementrieb 16 von der regelbaren Antriebseinheit 17 antreibbar ist, die beispielsweise aus einem Drehstrommotor 18 und einem Regelgetriebe 19 oder auch aus einem regelbaren Gleichstrommotor und einem Untersetzungsgetriebe bestehen kann. Der Rotor greift somit zwischen dem Deckelgehäuse 4 und dem Mahlgutbehälter 7 ein. Von seinem Nabenteil ragt nach oben ein Ringflansch 21, nach außen eine Ringscheibe 22 mit einem ringförmigen Verdrängungskörper 23, der etwa gleichbleibende Abstände zur Wandung des Mahlraumes 9 hält und ebenfalls einen ringförmigen Hohlraum 24 bildet, durch welchen ein Wärmetauschermedium hindurehgeführt werden kann.

Der Nabenteil 20 bildet mit einem Nabenvorsprung 25 des Mahlgutbehälters zudem eine Kolloidmühle 26, der das Mahlgut über die Zuführleitung 27lund das Nabenrohr 11 zugeführt wird.

Der Mahlraum 9 ist mit einem Volumenanteil von ca. 60 bis 90 % von Mahlkugeln 27 angefüllt. Er erweitert sich aus der Kolloidmühle 26 heraus zunächst im Einlaßbereich 28 und behält dann etwa gleichbleibende lichte Weite, während sich sein Durchmesser ständig vergrößert. Das Mahlgut strömt dabei durch diesen Raum hindurch bis zu einer Trennvorrichtung 29, wo es In den vom Lagergehäuse 4 umschlossenen Raum 30 eintritt und dort In die Auslaßleitung 31 gelangt.

Auch die Mahlkugeln 27 nehmen den gleichen Weg, werden aber von

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der Trennvorrichtung 29 abgewiesen und gelangen dann in einen von mehreren Rückführkanälen 32₀ die schräg nach auSen gerichtet in der Ringscheibe 22 angebracht sind₀ Die Rückführkanale sind so angeordnet j daß die dort auf die Kugeln wirkenden Flieh-= kräfte größer sind als der vom Eingangsbereich 28 her wirkende Zufuhrdruck.

Bei der gezeigten Ausführung kann der Mahlspalt stufenlos durch Verstellen des Mahlgehäuses 7 gegenüber dem Gehäusedeckel 5 verändert werden. Grundsätzlich möglich ist auch die umgekehrte An= Ordnung, daß man den Verdrängungskörper 23 gegenüber dem Mahlgutbehälter verstellt.

Ebenso können die Funktionen von Rotor und Stator vertauscht werden, daß also der Verdrängungskörper Bestandteil des Stators ist und das Mahlgehäuse um die Pumpenachse umläuft.

Jedenfalls dann, wenn auf den Umlauf der Mahlkugeln verzichtet wird, lassen sich die Mahlkugeln im Mahlraum durch Siebe ο„dgl. derart voneiannder trennen, daß beispielsweise der Durchmesser der Mahlkugeln von einer ersten zur letzten Mahlzone abnimmt, der Zerkleinerungsgrad also immer weiter verfeinert wird.

Die Mahlkugeln führen in erster Linie eine Abrollbewegung an den den Mahlraum begrenzenden kegelförmigen Flächen aus_s wobei die UmIaufbewegung durch eine Axial- oder Verschubbewegung überlagert wird. Speziell für hochviskose Produkte kann es>fledoch angebracht sein, die den Mahlraum begrenzenden Flächen mit einem bestimmten Rauhigkeitsgrad zu versehen, z.B. mit eingegossenen Rippen, Rillen oder Stiften oder auch Mitnehmererhebungen, damit unabhängig von der Beschaffenheit des Mahlgutes eine zwangsläufige Mitnahme der Mahlkörper erreicht wird.

Die gezeigte Kugelmühle kann räumlich nahezu beliebig, also mit lotreschter, waagerechter oder schräger Achse angeordnet werden. Eine weitere Variationsmöglichkeit besteht auch darin, daß man zwei Mahlgutbehälter in Tandemanordnung gegenüberliegend anbringt, den mittleren Rotor also beispielsweise mit zwei entgegengesetzt angeordneten Verdrängungskörpern 23 versieht.

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Claims

Dipl-Ing. Herbert Braito 795 Biberach/Riß 1 17. März 1978

Patentanwalt

2 P 2245

Ansprüche

I₅) Sp alt-Kugelmühle zum kontinuierlichen Peinstzerkleinern und Dispergieren von Feststoffen in Flüssigkeit, mit einem Mahlbehälter, dessen Innenfläche einen Mahlraum begrenzt, in den ein kegelförmiger Mitnahmekörper eintaucht, wobei im Mahlraum befindliche Mahlkugeln durch eine Relativdrehung von Mitnahmekörper und Mahlkörper abwälzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Mahlgutbehälters (7) und der Verdrängungskörper (23) als ringförmige Doppelkegel ausgebildet sind.
2.'Kugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mahlgutbehälter (7) und Verdrängungskörper (23) in Axialrichtung gegeneinander einstellbar sind.
3. Kugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlraum durch Trennelemente in verschiedene Mahlzonen mit unterschiedlich großen Mahlkugeln und/oder verschiedenen Mahlspaltweiten unterteilt ist.
4. Kugelmühle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kugelrückführung (32) zwischen Auslaß- und Einlaßbereich des Mahlgutes.
5. Kugelmühle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer den drehbaren, doppelkegelförmigen Verdrängungskörper (23) tragenden Ringscheibe (22) schräg nach außen gerichtete Rückführkanale für die Mahlkugeln (27) angebracht sind.
6. Kugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einlaßseitig ein durch Rotor und Stator gebildetes Vormahlaggregat wie eine Zahlkolloidmühle (26) aufweist.

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7. Kugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine den Mahlraum (9) begrenzende Wandung rückseitig an einem vom Wärmetauschermedium durchströmten Raum (12,24) anschließt.
8. Kugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlgutbehälter (7) um die Mühlenachse rotierbar angetrieben ist.
9. Kugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Mahlraum begrenzenden Flächen mit Aufrauhungen bzw. Erhebungen oder Vertiefungen, wie Rippen, Rillen, Stiften u.dgl. versehen sind.
10. Kugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen des Mahlraumes aus hochverschleißfestem Vferkstoff wie Hartmetall, Hartmangan o.dgl. gebildet sind.
11. Kugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Mahlgutbehälter in Tandemanordnung gegenüberliegend vorgesehen sind.

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