DE3404985C3 - Rührwerksmühle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Unter einem Rührwerksrotor soll hierbei sowohl ein zentraler angetriebener Teil der Rührwerksmühle als auch ein zentraler Stator verstanden werden, welcher von einem angetriebenen Mahlbehälter umgeben ist. In beiden Fällen dreht sich der zentrale Teil der Mühle relativ zum Mahlbehälter.

Bei einer in der älteren DE 32 45 825 A1 beschriebenen Rühr­ werksmühle dieser Art werden die Produktsuspension zu einem radial ein- bzw. auswärts verlaufenden Strömungsweg gezwun­ gen und die Mahlkörper in den radial auswärts führenden Ab­ schnitten einer erhöhten Fliehkraftwirkung entgegen dem Mahl­ gutstrom ausgesetzt, um den Mahlkörperdruck gegen die Auslaß-Trenneinrichtung zu verringern bzw. in Grenzen zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmüh­ le der eingangs genannten Art zu verbessern und ihren Anwen­ dungsbereich zu erweitern.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Damit wird im Mahlbehälter zumindest abschnittsweise eine dem Mahlgut entgegengerichtete Fliehkraft auf die Mahlkörper ausgeübt, wobei von der Erkenntnis ausgegangen wird, daß der Mahlgutstrom aufgrund des hydrostatischen Drucks zu einer Be­ wegung entgegen der auch auf ihn wirkenden Fliehkräfte ge­ zwungen wird, während die innerhalb des Mahlgutstroms frei be­ weglichen Mahlkörper der Fliehkraft entgegen der Strömungs­ richtung des Mahlguts folgen können. Auf diese Weise wirkt die Fliehkraft tatsächlich selektiv auf die Mahlkörper, wäh­ rend das Mahlgut der durch den hydrostatischen Druck erzwun­ genen Strömungsrichtung folgen muß.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene schematische Darstellung einer Rührwerksmühle und die

Fig. 2A, 2B Darstellungen möglicher relativer Lagen von Rotor und Mahlbehälter der Rührwerksmühle gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Rührwerksmühle, die funktionsmäßig mit einer Ausführung gemäß der älteren DE 32 45 825 A1 (Fig. 1) vergleichbar ist, jedoch eine andere Geometrie von Rührwerksrotor und Mahlbehälter aufweist. Der Rührwerksmotor 3n ist relativ zum Stator bzw. Mahlbehälter 2n verschiebbar. Hierzu ist ein zum Antrieb des Rührwerksrotors 3n vorgesehenes Antriebsrad 35 über zahnartige Vorsprünge 44a der Rotorwelle 34 relativ zu dieser axial verschiebbar, jedoch drehfest mit dieser gekuppelt. Die Stellung des Antriebsrades 35 bleibt somit trotz Verschiebung der Rotorwelle 34 stets unverändert. Hierfür ist eine Spurlagerung 250 vor­ gesehen.

Es ergeben sich je nach der Stellung des Rührwerksrotors 3n bezüglich der Innenseite des Mahlbehälters 2n enge Räume 19, in denen die Mahlkör­ per einer erhöhten Fliehkraft ausgesetzt sind, und darun­ terliegende Beruhigungsräume 22. In den engen Räumen 19 wirkt da­ her die Fliehkraft entgegen der Richtung des Mahlgutstromes, der an der Unterseite an einem Einlaß 5 zugeführt wird und durch einen Trennspalt 6 in den Mahlraum zwischen Mahlbe­ hälter 2n und Rührwerksrotor 3n strömt.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die mit­ einander zusammenwirkenden Flächen von Mahlbehältern 2n und Rührwerksrotor 3n zweckmäßigerweise aus einzelnen Ringen, insbesondere aus Hartmetall, aufgebaut und mit ineinandergreifenden Vorsprüngen versehen. Zum Zusammenspannen der einzelnen Ringe kann eine Befestigungs­ schraube vorgesehen sein, wie dies an sich bekannt und deshalb im einzelnen hier nicht dargestellt ist. Von Vorteil ist auch, zur Umlenkung des Kühlmittelstromes im Inneren des Rührwerksrotors 3n Umlenkkörper vorzusehen, die beispielsweise als Doppelkonus­ se ausgebildet sein können, im einfachsten Fall aber in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise von Scheiben 26n gebildet sind. Auch der Mahlbehälter 2n kann in seinem Mantelteil der­ artige Scheiben 26a aufweisen, die jedoch dort bei der dar­ gestellten Ausführungsform eine zusätzliche Abstützfunktion für die einzelnen Ringe besitzen. Hierzu greifen die Schei­ ben 26a mit radialen Armen 26b an Statorringen 16n an, wobei sie jeweils eine Öffnung 21n für den Durchtritt des Kühlmittelstromes freilassen. Wie ersichtlich, sind die­ se Öffnungen 21n an einander benachbarten Scheiben 26a ge­ geneinander versetzt, um das Kühlmittel zu einer Umlenkung zu zwingen und damit den Wirkungsgrad der Kühlung zu ver­ bessern. Ein derartiger Aufbau ist auch für die Scheiben 26n des Rührwerksrotors 3n denkbar.

Die Verstellung des Rührwerksrotors 3n kann in ähnlicher Weise wie bei der älteren DE 32 45 825 A1 (siehe dort Fig. 2) erfolgen. Die Verstellvorrichtung umfaßt gegebenenfalls auch einen Drucksensor 47. Ferner weist die Verstelleinrichtung eine den Rührwerksrotor 3n beaufschla­ gende Kolbeneinheit 38, 42, ein die Kolbeneinheit ansteuerndes Stell­ glied 52n sowie einen Regelkreis 46 auf, dem ein Sollwert beispielsweise über ein Verstellrädchen S′ eingegeben werden. Der Ausgang des Regel­ kreises 46 wird dem Stellglied 52n zuge­ führt, das lediglich beispielsweise und nicht ausschließlich ein Steuerventil umfassen kann.

Der Vorteil der Ausführung gemäß Fig. 1 liegt darin, daß der Außendurchmesser des Rührwerksrotors 3n nur geringfügig klei­ ner ist als der engste Innendurchmesser des Mahlbehälters 2n, wobei die Differenz gegebenenfalls gerade der Größe eines Mahlkörpers entspricht. Je nach der Anwendung kann es jedoch auch vorteilhaft sein, einen noch geringeren Durchmesserunterschied vorzusehen. Durch diese Bemaßung ist es möglich, den Stator bzw. Mahlbehälter 2n unmittelbar von einer mit ihm über nicht dargestellte Verbindungseinrichtungen, wie Schraubbolzen od. dgl. verbundenen Produktauslaßkammer 8 zu lösen und vom Rührwerksrotor 3n abzuziehen, ohne daß dieser zerlegt werden muß. Da aber der Durchmesserunterschied zwischen Rührwerksrotor 3n und Mahlbehälter 2n sehr gering ist, ist es vorteilhaft, wenn der Mahlbehälter 2n dabei an einer Geradführung, beispielsweise in Form einer ortsfesten, eine Geradführung bildenden Führungssäule 251 geführt ist. Gegebenenfalls können auch an dem ortsfesten, die Lager und die Produkt­ auslaßkammer 8 umfassenden Teil Verbindungsansätze zum Ein- oder Aufstecken von säulenähnlichen Stangen vorgesehen sein, die Führungsaugen 252 durchsetzen.

Statt der in Fig. 2 gezeigten, in Längsschnitt zur Wellenform abgerundeten doppeltkonischen Ausführung kann diese auch so wie nach der US-PS 41 75 871 ausgebildet sein.

Es ergeben sich dabei ähnliche Strömungen, wie dies aus dieser US-PS bekanntgeworden ist, insbesondere auch dann, wenn zwischen Mahlbehälter und Rührwerksrotor ein Poten­ tial angelegt ist.

Ein weiterer Vorteil der anhand der Fig. 1 beschriebenen Ausführung ergibt sich aus der Gegenüberstellung der Fig. 2A und 2B. Hierbei sind der Rührwerksrotor 3n und der Mahlbehälter 2n einer horizontal an­ geordneten Rührwerksmühle dargestellt. Zur Regelung der Weite der Räume 19 und 22 kann der Rührwerksrotor 3n gegenüber dem Mahlbehälter 2n (oder umgekehrt) aus der mit vollen Linien darge­ stellten Lage in eine strich-punktiert-dargestellte Stel­ lung gebracht werden, in der der enge Raum 19 gerade so groß ist, daß die Mahlkörper 15 hindurchtreten können. In dieser Stellung sind die Mahlkörper 15 im engen Raum 19 einer besonders hohen Fliehkraftwirkung ausge­ setzt und werden so in den Beruhigungsraum 22 entgegen der Strömung des Mahlproduktes geschleudert. Der Regelhub aus der Mittellage in die strich-punktiert gezeichnete Stel­ lung 3n′ entspricht dem Weg s1.

Gerade aber bei einer Ausführung gemäß Fig. 1 ist eine weitere Regelmöglichkeit gegeben, indem der Rührwerksrotor 3n bzw. Mahl­ behälter 2n gemäß Fig. 2 aus der Stellung 3n′ über den Hub bzw. Weg s1 hinaus noch um einen Hub oder Weg s2 verschoben werden, wobei sie miteinander einzelne Kammern bilden. Vorteilhaft ist für eine derartige Anwendung der Zwischenraum i zwischen dem maximalen Außendurchmesser des Rührwerksrotors 3n und dem minimalen Innen­ durchmesser des Mahlbehälters 2n kleiner gewählt, als dem Durchmesser der Mahlkörper 15 entspricht, so daß zwi­ schen einzelnen Kammern 22n Trennspalte mit der Weite bzw. dem Zwischenraum i entstehen. Da gerade an diesen Stellen dann die Ab­ nützung von Rührwerksrotor und Mahlbehälter besonders hoch sein wird, ist die Ausführung aus Hartmetallringen gemäß Fig. 1 hier besonders vorteilhaft. Die Unterteilung des Mahlraumes in einzelne Kammern 22n bringt dann den Vorteil mit sich, daß der ausgangsseitig wirkende Mahlkörperdruck jeweils nur entsprechend dem Mahlkörpervolumen einer Kammer 22n relativ gering ist. Durch Relativverschiebung von Mahlbehältern 2n und Rührwerksrotor 3n entsprechend dem Weg s2 kann dabei eine Regelwirkung erzielt werden.

Aus der obigen Erläuterung ergibt sich, daß durch eine der­ artige Mahlraumgeometrie der Anwendungsbereich einer Rühr­ werksmühle vergrößert wird, denn es ist sowohl möglich, beginnend aus der mit vollen Linien in Fig. 2A dargestell­ ten Lage bis in die mit vollen Linien gemäß Fig. 2B zu regeln und dabei aus einer Anlaufphase des Betriebes, in der der Mahlkörperdruck noch gering ist, in den Normalbetrieb zu gelangen, als auch einen Betrieb vorzusehen, bei dem die einzelnen Kammern 22n mit Mahlkörpern, beispielsweise Mahlkugeln, unterschiedlicher Größe (bezogen auf einander benachbarte Kammern 22n) gefüllt werden. Hier­ zu kann jede Kammer 22n eine gesonderte Mahlkörper-Einlaß­ öffnung besitzen, und es kann sogar ein Umlaufbetrieb für die Mahlkugeln vorgesehen sein, bei dem für jede Kammer 22n die Mahlkörper außerhalb ihrer Kammer 22n vom Produkt getrennt werden. So wird eine stufenweise Vermahlung erzielt, wie dies bereits an sich vorgeschlagen wurde. Ein allenfalls dabei an­ gewandter Regelhub gemäß Fig. 2B darf sich dabei allerdings nur so weit erstrecken, daß nicht die Mahlkörper einer Kam­ mer 22n in die benachbarte Kammer gelangen können. Welche der Regelungsarten gemäß Fig. 2A und/oder Fig. 2B angewandt wird, hängt im wesentlichen vom zu vermahlenden Produkt ab.

Falls zusätzlich zur Rotorverstellung gemäß Fig. 1 eine Kolbenverstellung zur Veränderung der Mahlkörperdichte vorgesehen sein soll, können zwei Zylinder-Kolben Aggre­ gate hintereinandergeschaltet werden, wobei beispielswei­ se die Kolbenstange des das Mahlraumvolumen ändernden Kol­ bens als Hohlstange die Kolbenstange für die Rotorver­ schiebung umfaßt. Für gewisse Produkte mag übrigens eine Fixeinstellung von Rotor und Stator ausreichend sein, in welchem Falle auf die Verstellvorrichtung verzichtet werden mag. Die erwähnte Zykloidenform kann zur Erleichte­ rung der Herstellung gewünschtenfalls durch Zusammensetzung aus einzelnen Kugelringen wenigstens angenähert erreicht werden.

Claims (14)

1. Rührwerksmühle mit einem Mahlbehälter mit einer jeweils die Ein- bzw. Auslaßöffnung für das Mahlgut begrenzenden Einrichtung, wobei im Mahlbehälter das Mahlgut mit Hilfe von mittels eines relativ zum Mahlbehälter drehbaren Rühr­ werksrotors bewegten Mahlkörpern vermahlbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Mahlbehälters (2n) und die Außenwand des Rührwerksrotors (3n) zur Bildung seitlicher Vorsprünge bzw. Ausnehmungen in Längsrichtung jeweils doppeltkonisch ausgebildet sind.

2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Konusform in Längsrichtung abgerundet ist.

3. Rührwerksmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Mahlbehälters (2n) und die Außenwand des Rührwerksrotors (3n) in Längsrichtung jeweils wenigstens zwei Ausnehmungen und Vorsprünge besitzen.

4. Rührwerksmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenwand des Mahlbehälters (2n) und der Außenwand des Rührwerksrotors (3n) in Strömungsrichtung des Mahlgutes gesehen unterhalb eines relativ engen Raumes (19), in dem die Mahlkörper einer erhöhten Fliehkraft ausgesetzt sind, jeweils ein erweiterter Beruhigungsraum (22) gebildet ist.

5. Rührwerksmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mahlbehälter (2n) und Rührwerksrotor (3n) mittels einer Verstellvorrichtung (38-52n; 46) relativ zueinander verstellbar sind.

6. Rührwerksmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (38-52n; 46) mit dem Rührwerksrotor (3n) verbunden ist.

7. Rührwerksmühle nach Anspruch 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß Mahlbehälter (2n) und Rührwerksrotor (3n) in eine vorbestimmte Relativlage verstellbar sind, in der die Vor­ sprünge von Mahlbehälter und Rührwerksrotor einander jeweils gegenüberliegen und ihre Ausnehmungen zusammen jeweils eine Kammer (22n) bilden.

8. Rührwerksmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mahlbehälter (2n) und Rührwerksrotor (3n) in eine Relativlage verstellbar sind, in der jeweils ein Vorsprung einer Ausnehmung im wesentlichen gegenüberliegt.

9. Rührwerksmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucksensor (47) für den Mahlkörperdruck, ins­ besondere nahe der Auslaßöffnung (10n) im Mahlraum, vorgesehen ist, und daß die Verstellvorrichtung (38-52n; 46) vom Ausgangssignal des Drucksensors (47) gesteuert ist.

10. Rührwerksmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die allgemeine Umrißform (UM, UR) der Innenwand des Mahlbehälters (2n) und der Außenwand des Rührwerksrotors (3n) jeweils zylindrisch ist.

11. Rührwerksmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die allgemeine Umrißform (UM, UR) der Innenwand des Mahlbehälters (2n) und der Außenwand des Rührwerksrotors (3n) jeweils kegelförmig ist.

12. Rührwerksmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrißlinien der allgemeinen Umrißform (UM, UR) von Mahlbehälter (2n) und Rührwerksrotor (3n) zueinander parallel sind.

13. Rührwerksmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (46) einen Elektromotor innerhalb eines geschlossenen Regelkreises aufweist.

14. Rührwerksmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlbehälter (2n) ein selbständig lösbarer Teil ist und zum Abnehmen von einer Geradführung (251) geführt ist.