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"Rührwerksmühle"
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Die Erfindung betrifft eine Ruhrwerksmühe mit einem zylindrischen,
teilweise mit Mahlkörpern gefülltem Nahlbehälter mit einem Mahlguteinlaß und Mahlgutauslaß
und einem in diesem angeordnetem Rührwerk, das aus einer konzentrischen, drehend
angetriebenen Rührwelle und darauf befestigten Exzentern mit etwa radial abstehenden
Rührstäben besteht, Aus der D? - PS 1214516 ist eine Rührwerksmühle bekannt, bei
der in einem zylindrischen Mahlbehälter Uber die gesamte Mahlbehälterlänge ein kühlbarer
Hohlzylinder als Rührwelle konzentrisch angeordnet ist, wobei an der Rührwelle REhrstäbe
und an der Mahlbehälterwand Gegenstäbe angebracht sind.
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In dem entstehenden Ringraum sollen die Mahlkörper ohne große Geschwindigkeitsunterschiede
bewegt werden und dadurch ein gleichmäßiges Nahlprodukt erreicht werden, Die Vermahlung
und Dispergierung in solchen MUhlen geschieht fast nur durch die Scherwirkung der
mit Differenzgeschwind{gkeit bewegten Mahlkörperschichten, die sich zwischen den
REhrstabreihen der drehenden Rllhrwelle und den feststehenden Gegenstabreihen an
der Mahlbehälterwand bilden.
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Gbbe Partikel blockieren das Abrollen der Mahlkörper und passieren
die Mühle unvereahlen, Durch die fast ausschließlich reibende Arbeit in diesen Mühlen
entsteht auch eine hohe Verlustreibungswärme, die wiederum durch Kühlung abgeführt
werden muß, sodaß nur ein geringer Teil der aufgewendeten Antriebsleistung als Mahl-
bzw. Dispergierleistung genützt wird, Aus der DOS - 2629251 ist eine RührwerksmUhle
bekannt, bei der in einem zylindrischen Mahlbehälter mit Gegenstiften eine schlanke
Rührwelle mit konzentrischen Scheiben angeordnet ist, auf denen außen RirhrstAbe
angebracht sind. Die Aktivierung der M&llkörper geschieht in der äußeren Randzono
ähnlich wie bei der vorher beschriebenen Mühle, es bilden sich Mahlkörperscheichten,
die durch ihre Differenzgeschwindigkeit eine Scherwirkung auf das Mahlgut ausüben.
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Zwischen den konzentrischen Scheiben werden die Mahlkörper nur wenig
aktiviert, da die Mahlkörper nur durch ihre Adhäsionskraft zu den Scheiben mit diesen
bewegt werden Auch in diesen Mühlen wird eine Vermahlung und Dispergierung fast
ausschließlich durch Scherwirkung, also reibende Arbeit zwischen den Mahlkörper
und Rsthrorganen erreicht.
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Es sind RtihrwerksmUhlen bekannt, bei denen in einem gekühltem zylindrischen
Mahlbehälter eine Welle konzentrisch angeordnet ist, auf der kreisrunde Scheiben
exzentrisch in Schraubenanordnung oder als Doppelexzenter aufgesteckt und befestigt
sind. Die exzentrische Anordnung der Mahlscheiben soll eine Beschleunigung der MahLkörper
in tangentialer Richtung und zusätzlich mit einem Winkel zur Tangente
bewirken.
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Diese Rührwerksanordnung bewirkt ein besseres Verhältnis von Stoßbewegung
zur Scherbewegung der Mahlkörper beim MBhlprozess und sollte deshalb einen besseren
Wirkungsgrad haben.
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Sie hat aber Nachteile, die ein optimales Arbeiten nicht erlauben.
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Ein Nachteil dieser Rtthrwerksanordnung ergibt sich daraus, daß die
Exzenterscheiben in ihrem Scheitelpunkt einen relativ großen Abstand zur Mahlbehälterwand
haben müssen, z,B, etwa den 15 - fachen Durchmesser der eingesetzten Mahlkdrper.
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Dieser große Abstand der Exzenterscheiben zur Mahlbehklterwand bringt
in der Randzone an der Mahlbehhlterwand eine geringe Aktivierung der Mahlkörper
und dadurch besonders bei viskoseren Produkten kein optimales Nahlergebnis.
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Eine Verringerung des Abstandes der Exzenterscheiben zur Mahlbehälterwand
hat eine starke Verschleißbeanspruchung der Mahlkörper, Exzenterscheiben und der
Mahlbehälterwand zur Folge. Dieser große Verschleiß resultiert daraus, daß die umlaufenden
Exzenterscheiben mit der Mahlbehälterwand einen keilförmigen Spalt bilden, in dem
die Mahlkörper auf Druck beansprucht werden. Diese erhöhte Beanspruchung der Mahlkörper
bringt Jedoch keineswegs eine Verbesserung des Mahlergebnisses, was durch die dabei
geringe Bewegung der Mahlkörper untereinander in der Randzone bedingt ist.
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Ein weiterer Nachteil dieser Ruhrwerksanordnung ergibt sich daraus,
daß das Mahlkörperpaket bei höheren Drehzahlen die-Neigung zeigt, mit der RUhrwerksgeachwindigkeit
umsulaufen, das ein rapides Absinken der Mahlleietung zur Folge hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmühle i.n
der eingangs beschriebenen Ausführung so zu gestalten. daß ein höherer Wirkungsgrad
und eine Einengung des Korngr@@ßenspektrums auch bei hohem Grobkornanteil im Mahlgut
erreicht wird.
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Diese rufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an ter @@hrwelle
Exzenter mit Rührstäben angebracht sind.
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Durch diese Rührwerksanordnung wird ein Mahlvorgang erreicht, der
vorwiegend auf den Stoßbewegungen der Mahlkörper besteht und zusätzlich eine bessere
Aktivierung der Mahlkörper in allen oen erreicht. Das ermöglicht einen besseren
Wirkungsgrad der Rührwerksmühle und ein engeres Korn spektrum bei einem Mahldurchgang.
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Die Mahlkörper werden von den exzentrischen Rührwerksteilen in tangentialer
Richtung und mit einem Winkel zur Tangente und von den Rührstäben auf Kreisbahnen
beschleunigt, wobei die kreisbewegung der Mahlkörper durch die Beschleunigungs gradienten
der Exzenter gestört wird und sich deshalb bevorzugt StoSbewegungen zwischen den
Mahlkörpern ausbilden, 2,ine weitere Förderung der Stoßbewegungen der Mahlkörper
wird durch die in bekannter Weise an der Mahlbehälterwand angebrachten und etwa
radial in den Mahlraum stehenden Gepenstäben erreicht.
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in weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Rührwerksmühle erribt sich
daraus, daß der Scheitelpunkt der exzentrisch
angeordneten Rührwerksteile
einen relativ großen Abstand zur Nahlbehälterwand haben können ohne daß die Mahlleistung
verschlechtert wird. Der größere Abstand erlaubt eine größere Beweglichkeit der
Mahlkörper und wirkt sich günstig auf das Verschleißverhalten aus. Die Rührstäbe
können dabei einen minimalen Abstand zur Mahlbehälterwand haben, der etwa dem 4
- fachen der eingesetzten Mahlkörperdurchmesser entsprechen kann, das die-vorher
beschriebene ausgezeichnete Aktivierung der Mahlkörper in der Randzone ergibt, Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen RUhrwerksmthle besteht darin, daß auch bei
hohen Drehzahlen ein Umlaufen des Mahlkörperpakets durch die Gegenstifte an der
Mahlbehälterwand verhindert wird. Dadurch hat die MUhle einen großen Drehzahlbereich
und ist zur Verarbeitung der unterschiedlichsten Nahlgutviskositäten geeignet.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von
Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
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Es zeigt: Fig. 1 eine erfindungsgemäße RWhrwerksmffhle in Seitenansicht
Fig. 2 den Mahlbehälter und die Lagerung der Rührwerksmühle nach Fig. 1 im Vertikalschnitt
Fig. 3 den Schnitt I - I in Fig. 2 Fig. 4 eine AusfUhrungsform der RUhrwerksmUhle
nach Fig. 1
Iig. 5 eine weitere AusfUhrungsform der Rührwerksmühle
nach Fig. 1 Fig. 6 den Schnitt II - II in Fig. 5 Die in Fig. 1, 2, 3 dargestellte
RWhrwerksmEhle weist einen Maschinenständer 1 auf, an dem oben ein Lagergehäuse
2 befestigt ist, an dem wiederum ein zylindrischer Mahlbehälter 3 angebracht ist.
Im Stander 1 ist ein Antriebsmotor 4 untergebracht, der Uber die Keilriemenscheibe
5 und die Keilriemen 6 eine Keilriemenscheibe 7 antreibt, die drehfest auf einer
Antriebswelle 8 sitzt.
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Der Mahlbehälter 3 besteht aus einem zylindrischen Innenrohr 9, einem
Außenrohr 10 und den beiden z.B. angeschweißten Planschen 11 und 11'.
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Zwischen den beiden Rohren 9 und 10 ensteht ein Ringraum 12, der als
Kühikanal dient. Das Kühlmittel kann dabei Uber den Eintrittsstutzen 13 ein- und
den Austrittsstutzen 14 wieder austreten.Der Mahlraum 15 wird unten durch einen
Bodenflansch 16 abgeschlossen, in dem ein Mahlgutzufffhrstutzen 17 und ein Nahlkörperablaß
18 angebracht sind. Durch den Mahlgutsufffhrstutzen 17 kann das Mahlgut durch den
Mahlraum 15 gepumpt werden. Die Mahlkörper können durch den Stutzen 19 eingefüllt
werden.
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Im Mahlbehälter 3 ist ein Rührwerk 20 angeordnet, das aus einer konzentrischen
Rührwelle 21 und den darauf Uber die Flansche 22, 22' und 22" z.B. angeschweißten,
als RohrstUcke ausgebildeten Exzentern 23 und 23' besteht. Das Kühlmittel wird durch
die konzentrische Rührwelle 21 zugeführt,
gelangt durch Bohrungen
24 in den Ringraum 25 des Exzenters 23'und durch die Bohrungen 24' in den Ringraum
25' des Exzenters 23 und von dort zurUck durch die Bohrungen 24S' in der Welle 21.
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An den Exzentern 23 und 23' sind außen mehrere RUhrstäbe 26 angeordnet,
wobei alle Rührstäbe die gleiche Länge haben können oder die Rührstäbe unterschiedliche
Längen aufweisen, sodaß z,3. alle Rührstäbe den gleichen Abstand zum Innenrohr 9
haben. Ein verlängerter Rührstab 26'ist in Fig, 2 dargestellt.
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Am Innenrohr 9 sind etwa radial in den Mahlraum 15 ragende Gegenstäbe
27 angebracht, die axial zu den Rührstäben 26, 26' so angeordnet sind, daß sie immer
zwischen zwei Reihen liegen. Das Ruhrwerk 20 ist in bekannter Weise mit der Antriebswelle
8 steckbar und formschlUssig verbunden und durch einen Zuganker 28 gehalten. Die
Antriebswelle 8 ist im Lagergehäuse 2 in den Lagern 29 und 29' gelagert. Das Rührwerk
20 ist gegenUber dem Mahlgutauslaßraum 30 mittels einer Stopfbuchsabdichtung 31
abgedichtet und durch Deckel 32 verschlossene Öffnungen zugängig. Das Mahlgut kann
durch den Mahlgutaustrittsstutzen 33 austreten, Die Mahlkörpertrennung ist in bekannter
Weise als rennspalteinrichtung dargestellt, die durch die beiden Ringe 34 und 34'gebildet
wird. Auf dem Zuganker 28, der zur KUhlmittelzuführung hohl ausgebildet ist, sitzt
eine handelsübliche Rohrkupplung 35.
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In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ruhrwerksmühle
dargestellt, bei der der Nahlbehälter aus zwei Nahlräumen 15' und 15" besteht, die
durch die beiden Innenrohre 9' und 9" gebildet werden. Den Exzentern 23" und 23"'
sind die Mahlraum 15' und 15'' unterschiedlichen
Inhalts zugeordnet.
Der Exzenter 23"' im größeren Mahlraum 15" wird vorteilhaft mit längeren Rishrstäben
26'' und das Innenrohr 9" mit längeren Gegenstäben 27' ausgerostet.
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Zum Verarbeiten von hochviskosen Produkten und von Produkten mit sehr
niedriger Viskosität ist es vorteilhaft, den Teilmahlraum 15'' mit dem größeren
Inhalt am Mahlguteingang, wie in Fig. 4 dargestellt anzuordnen.
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Bei hochviskosen Produkten ist die größere freie Durchflußfläche im
Mahlraum 15" von Vorteil, da das Mahlkörperpaket dadurch weniger angehoben wird
und die Druckreibung und somit der Verschleiß im kleinen Mahlraum 15' geringer wird.
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Niedrigviskose Produkte, die das Mahlkörperpaket nicht anheben, werden
mit dieser Ausführung ebenfalls besser verarbeitet, da die Druckreibung durch das
Gewicht der Mahlkörpersäule unten größer ist und der größere Inhalt im Mahlraum
15'' , die längeren Rührstäbe 26'' und Gegenstäbe 27' eine geringere Beanspruchung
der Mahlkörper und Rührorgane ergeben, Auf der linken Hälfte der Schnittzeichnung
in Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die Mahlräume 15'
und 15" durch eine Trennspalteinrichtung 42 so getrennt werden, daß in den Mahlräumen
unterschiedliche Mahlkörper eingesetzt werden können. Die Mahlkörper können sich
dabei in Größe und Werkstoff unterscheiden.
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Die Mahlräume 15' und 15'' haben dabei je einen Mahlkörpereinfüllstuteen
19' und 19'' und einen Mahlkörperauslaßstutzen 18' und 18" , die in Fig. 4 versetzt
gezeichnet dargestellt sind.
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Diese Anordnung bringt den Vorteil, daß z. B. im Mahlraum 15" große
Mahlkörper eingesetzt werden können, die eine Vormahlung übernehmen, während im
Mahlraum 15' kleine Mahlkörper die Feinmahlung übernehmen.
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In Fig. 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei
der das Rührwerk aus einer konzentrischen Welle 21' besteht, auf der Exzenterscheiben
36 mit Abstandshülsen 37 aufgesteckt sind und durch eine Endscheibe 38 und eine
Spannschraube 39 zusammengespannt werden. Die Exzenterscheiben 36 sind in Fig. 5
kühlbar dargestellt. Das Kühlwasser tritt durch die hohle konzentrische Welle ein
und kann durch die Bohrung 41 in die unterste Exzenterscheibe eintreten und von
hier durch die mit Durchbrüchen ausgestalteten Exzenterscheiben 36 und Abstandshülsen
37 durch die Austrittsbohrungen 41' in der konzentrischen Welle austreten.
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Die Exzenterscheiben sind in der Zeichnung als Einzelscheiben Jeweils
um 180° versetzt angeordnet dargestellt. Es ist aber auch möglich, die Exzenterscheiben
in bekannter Weise als Doppelexzenter, das heißt, jeweils zwei Exsenterscheiben
übereinander um 1800 versetst und die nächsten beiden Doppelexzenter durch eine
AbstandshUlse getrennt und versetzt zu den vorhergehenden Exzentern anzuordnen.
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Außerdem ist es möglich, die Exzenter in Schraubenform z. X, jeweils
um 90° versetzt anzuordnen. Die Schraube kann dabei links- oder rechtsgängig ausgeführt
sein.
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Es ist weiter eine Ausführung möglich, bei der in bekannter Weise
die Exzenterscheiben mit Durchbrüchen ausgestattet sind, die-dann vorteilhaft ungekühlt
ausgeführt sind.
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Die erfindungsgemäße Rührwerksmühle kann in den beschriebenen Ausführungsformen
sowohl in stehender als auch in liegender Anordnung ausgeführt sein.