DE3515318A1 - Stiftmuehle fuer mischer - Google Patents
Stiftmuehle fuer mischerInfo
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Description
RAU &SCHNECK
PATENTANWÄLTE*
J 15J5318
DIPL.-ING. DR. MANFRED RAU DIPL.-PHYS. DR. HERBERT SCHNECK ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN I1ATEHTAMt
VNR; Io6 984 Nürnberg, den 26.o4.85
R/Ba
Draiswerke GmbH, Speckweg 43 - 59, 68oo Mannheim
"Stiftmühle für Mischer"
Die Erfindung betrifft eine Stiftmühle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Stiftmühlen weisen einen ringförmigen Stator auf, der mit parallel zueinander angeordneten
zylindrischen Stiften versehen ist. Innerhalb des Stators ist ein Rotor in Form einer Scheibe angeordnet!
an deren Außenumfang einige parallel zu den Stator-Stiften angeordnete, zylindrische Stifte angebracht
sind, die unter Freilassung eines kleinen Spaltes an den Stator-Stiften vorbeilaufen. Die Rotor-Scheibe
wird von einem außerhalb des Behälters des Mischers befindlichen Motor hochtourig angetrieben. Rotor
und Stator sind im Abstand von der Innenseite der Wand des Behälters angeordnet. Die Mischwerkzeuge
BAD
ORIGINAL
wnDKjBFBr, ι . miMIGSTRASSE 2 . TELEFON 0911 / 2 45 37 · TELEX623965 - POSTSCHECKAMT NÜRNBERG 1843 52^857
des Mischers können so ausgebildet und angeordnet sein, daß sie zumindest teilweise durch den zwischen
Rotor und Stator einerseits und Behälterwand andererseits befindlichen Raum hindurch gleiten, damit
der möglichst größte Teil des Behälters von den Mischwerkzeugen axial überstrichen wird. Diese
Maßnahme dient also der Verhinderung von Totzonen.
Die Stiftmühlen dienen insbesondere zur definierten Verteilung von viskosen, also fließfähigen Materialien,
da in dem Spalt zwischen den Rotorstiften und den Statorstiften ein Schergefälle erzeugt
wird.
Der Mahleffekt in diesen Stiftmühlen ist nicht zufriedenstellend. Zur Verbesserung des Mahlergebnisses
ist bereits versucht worden, in der Rotor-Scheibe Löcher vorzusehen. Dies führte lediglich
zu einer Erhöhung der Antriebsleistung für die Stiftmühle, ohne daß es zu einer Verbesserung des
Mahlergebnisses gekommen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stiftmühle der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden,
daß eine Verbesserung des Mahlergebnisses erreicht wird, ohne daß es zu einer nennenswerten
Erhöhung der Antriebsleistung kommt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst, überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch
Fortlassen der Rotor-Scheibe samt Rotor-Stiften
und deren Ersatz durch Flügel, also einen Propeller^
eine erhebliche Verbesserung der Mahlleistung der Stiftmühlen im Gesamtprozeß im Mischet erreicht
wird. Erklärt werden kann dies damit, daß die Flügel eine sehr viel stärkere radial und tangential gerichtete
Förderwirkung auf die einzelnen Partikel ausüben* d.h. es werden erhebliche größere Mengen Mischgutbzw.
Mahlgut-Partikel pro Zeiteinheit durch den Mahlspalt zwischen die äußeren Enden der Flügel
und den Stator-Stiften gefördert und hier einem hohen Schergefälle ausgesetzt. Insgesamt gelangen
während eines Mischprozesses bei einem chargenweise betriebenen Mischer die einzelnen Partikel also
sehr viel öfter in den Mahlspalt. Wenn auch bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung - wie an sich
üblich - die Mischwerkzeuge den Raum zwischen Rotor und Stator einerseits und Innenwand des Behalters
andererseits weitgehend überstreichen, erfolgt hier auch eine Förderung von Misch- bzw. Mahlgut
zur Stiftmühle. Insoweit führt dieses an sich bekannte überstreichen dieses erwähnten Raumes zu einem
völlig anderen Effekt, insbesondere also zu einer verbesserten Mahlleistung der Stiftmühle. Durch
die Paarung von Schneidkanten an den Enden der Flügel einerseits und den Stiften des Stators andererseits
werden die Scherwirkungen im Mahlspalt erheblich verbessert.
Wie sich insbesondere aus den Unteransprüchen ergibt/ läßt die erfindungsgemäße Ausgestaltung zu, daß
besonders optimierte Fördereffekte erreicht werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Mischer,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Mischer entsprechend der Schnittlinie II-II in Fig. 1 in verkleinertem
Maßstab,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch Fig. 1 entsprechend der Schnittlinie III-III und
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Stiftmühle.
Der in der Zeichnung dargestellte, weitgehend konventionelle Mischer, weist einen horizontalen,
stationären, zylindrischen Behälter 1 auf, der von gleichzeitig als Ständer wirkenden Seitenwänden
2, 3 stirnseitig abgeschlossen und gleichzeitig gehalten wird. An den Seitenwänden 2, 3 sind Lagerböcke
4 befestigt, in denen eine konzentrisch zum Behälter 1 angeordnete Welle 5 eines Mischwerks 6
gelagert ist. Sie wird von einem Antriebsmotor 7 über einen Keilriementrieb 8 und ein Getriebe 9
angetrieben. Das Mischwerk 6 weist schaufelartig ausgebildete Mischwerkzeuge Io auf, die mittels
an der Welle 5 angebrachter und radial von dieser abstehender Mischwerkzeug-Träger 11 gehalten werden.
Die Mischwerkzeuge Io selber befinden sich in der Nähe der Innenwand 12 des Behälters 1.
Auf der Oberseite des Behälters 1 ist ein Materialeinlaß 13 angeordnet; an der Unterseite ist ein
Materialauslaß 14 vorgesehen. Der Mischer wird chargenweise als sogenannter Turbulent-Mischer
betrieben, d.h. es handelt sich um einen Wurfmischer*
bei dem die einzelnen Mischgutpartikel hochgeworfen werdenund auf einer parabelförmigen Wurfbahn wieder
in ein Mischgutbett gelangen. Um diesen Effekt zu erreichen, werden die Mischwerkzeuge Io mit
überkritischer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, die - ausgedrückt in der dimensionslosen Froude-Kennzahl
- etwa Fr = 2 - 6 beträgt.
Die Froude-Kennzahl ist definiert
Fr = W2: R χ g wobei gilt
W = Umfangsgeschwindigkeit der radial äußeren Enden der Mischwerkzeuge Io in m/s
R = Radius des Mischwerks 6 in m g = Erdbeschleunigung in m/s2.
In die Wand 12 des Behälters 1 ist eine sogenannte Stift-Mühle 15 eingebaut, die nachfolgend im einzelnen
beschrieben wird: Auf der Außenseite der Wand des Behälters 1, und zwar im Bereich unterhalb
der Welle 5 (siehe Fig. 2) ist ein Flanschlager angebracht, an dem ein Motor 17 angeflanscht ist.
Eine Kupplung 18 verbindet die Abtriebswelle des Motors 17 mit einer Antriebswelle 19 der Stiftmühle
15. Diese Antriebswelle 19 durchsetzt die Wand Die Stiftmühle 15 weist weiterhin zwei als Statorträger
dienende Stützstäbe 2o auf, die ebenfalls die Wand 12 durchsetzen, und die in einer Radialebene
zur Welle 5 angeordnet sind, so daß sie nur ein geringes Hindernis für Mischwerkzeuge Io darstellen,
wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht. Konzentrisch zur Achse 21 der Antriebswelle 19 ist auf den beiden
Stützstäben 2o ein Stator 22 angebracht, der aus einem Ring 23 und Stiften 24 besteht. Die Stifte
24 erstrecken sich parallel zur Achse 21 und sind auf einem Kreisring angeordnet. Die Achse
schneidet im übrigen die Achse 25 der Welle 5 unter einem rechten Winkel, wie aus Fig. 2 hervorgeht.
Die Breite des Ringes 23 ist nur so groß, daß die Befestigung auf den Stützstäben 2o möglich ist,
und wie es im übrigen aus konstruktiven Gründen notwendig ist.
Radial innerhalb der Stifte 24 ist ein drehfest mit der Antriebswelle 19 verbundener Rotor 26 angeordnet,
der propellerartig ausgebildet ist. Hierzu weist er eine mit der Antriebswelle 19 drehfest
verbundene Nabe 27 auf, an der sich etwa radial
nach außen erstreckende Flügel 28 angebracht sind. Diese Flügel 28 können verschiedenartige Ausgestal-^
tungen haben. In der einfachsten Ausgestaltung ist ein Flügel 28' als einfaches, langgestrecktes/
rechteckiges Profil ausgebildet, der radial zur Achse 21 angeordnet ist und rein tangentiale Kräfte
auf die einzelnen Mischgutpartikel ausübt. Ein Flügel 28'' kann so ausgebildet sein, daß sein
radial äußeres Ende 29 bezogen auf die Drehrichtung 3o der Antriebswelle 19 nachläuft, also auf
das Mischgut eine kombinierte radiale und tangentiale Beschleunigung ausübt. Schließlich kann bei einem
Flügel 28''' zumindest das äußere Ende 29' noch schräg angestellt sein, so daß es an den Stiften
nach Art eines ziehenden Schnittes vorbeigeführt wird.
Die Stifte 24 haben im dargestellten Ausführungsbeispiel
quadratischen Querschnitt. Die Querschnittsform selber ist nicht bedeutend; einige Bedeutung kommt
aber der Kante 31 an jedem Stift 24 zu, die einer entsprechenden Schneidkante 32 am radial äußeren
Ende 29 bzw. 29' der Flügel 28 zugeordnet ist. Zwischen der jeweiligen Kante 31 und der entsprechenden Schneidkante 32 erfolgt also - auch wenn zwischen
der Schneidkante 32 und der Kante 31 ein Spalt 33 von 1 bis 3mm Breite vorhanden ist - ein gewisser
Schneideffekt.
Der Rotor 26 der Stiftmühle 15 wird mit einer Drehzahl von 15oo bis 3ooo üpm angetrieben.
Im üblichen Betrieb ist der Behälter 1 etwa zu 5o% bis 7o% seines Volumens mit Mischgut gefüllt.
Es wird von dem Mischwerk turbulent durchmischt und insgesamt aufgelockert und durch den Mischbehälter
geworfen. Die Flügel 28 des Rotors 26 treiben einzelne Mischgutpartikel mit hoher Geschwindigkeit
durch die Stifte 24 des Stators 22. Das Mischgut gelangt zum einen vom Inneren des Behälters 1
her zu den Flügeln 28; es gelangt aber auch mittels der Mischwerkzeuge Io aus dem Bereich zwischen
der Wand 12 des Behälters 1 und dem Stator 22 zu den Flügeln. Dies geschieht insbesondere deshalb,
weil die Mischwerkzeuge Io den Bereich zwischen Stator - Rotor einerseits und Wand 12 andererseits
fast vollständig überstreichen. Nicht überstrichen wird lediglich der durch die beiden Stützstäbe 2o
und die Antriebswelle 19 überdeckte Raum. Diese drei Teile befinden sich ja in einer gemeinsamen
Ebene radial zur Achse 25 der Welle 5. Diese Materialzuführung zum Rotor 26 ist besonders effizient,
weil der Raum innerhalb des Ringes 23 des Stators völlig offen ist und sich in diesem nur der Rotor
mit seinen Flügeln 28 befindet.
Der Einsatz der Stiftmühle 15 ist besonders dann von Bedeutung, wenn im Mischer ein pulveriges bzw.
schüttfähiges Material mit relativ geringen Mengen Flüssigkeit gemischt werden soll, wobei also die
Flüssigkeit die einzelnen Mischgutpartikel lediglich benetzen soll. Hierbei bilden sich in großem
Umfang Agglomerate, die wieder aufzulösen sind. Die Zufuhr einer solchen Flüssigkeit kann beispiels-
OJVGINAL !.\3?r
weise mittels einer Flüssigkeitsdüse 34 direkt in den Bereich der Stiftmühle erfolgen. Derartige
Einsatz- und Anwendungsmöglichkeiten sind für Stiftmühlen allgemein bekannt.
Claims (5)
1. Stiftmühle für einen einen zylindrischen Behälter und ein in diesem drehantreibbar angeordnetes Misch-*
werk aufweisenden Mischer, die außerhalb des Behäl1-ters
einen Motor und innerhalb des Behälters und im Abstand von dessen Wand einen mit dem Motor
drehantreibbar verbundenen Rotor und einen den Rotor zumindest teilweise tangential umgebenden
Stator aufweist, wobei der Stator etwa konzentrisch zur Achse des Rotors angeordnete Stifte aufweist,
innerhalb derer der Rotor angeordnet ist, und wobei der Rotor mit einen Mahlspalt zu den Stiften begrenzenden
Elementen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Mahlspalt (33) zu den Stiften (24)
des Stators (22) begrenzenden Elemente des Rotors (26) nur durch etwa radial zu seiner Achse (21)
ORIGINAL !MSPcCTED
i crow no η / o je χι . TFi FX A53 9(55 . POSTSCHECKAMT NÜRNBERG 1843 5! -
verlaufende Flügel (28) gebildet sind, deren radial äußere Enden (29, 29') eine Schneidkante (32) aufweisen,
daß die Stifte (24) des Stators (22) jeweils mindestens eine den radial äußeren Enden (29, 29')
der Flügel (28) zugeordnete Kante (31) aufweisen, und daß der Rotor (26) innerhalb des Stators (22)
im wesentlichen offen ausgebildet ist.
2. Stiftmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge (lo) des Mischers zwischen
der Wand (12) von dessen Behälter (1) einerseitsd und dem Rotor (26) und dem Stator (22) andererseits
zumindest teilweise hindurchbewegbar sind.
3. Stiftmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flügel (281) etwa eben ausgebildet sind und in einer die Achse (21) des Rotors (26)
aufnehmenden Ebene angeordnet sind und im wesentlichen senkrecht zur Achse (21) des Rotors (26)
verlaufen.
4. Stiftmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die radial äußeren Enden (29) der Flügel (2811) - bezogen auf die Drehrichtung (3o)
des Rotors (26) - nachlaufend ausgebildet sind.
5. Stiftmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die radial äußeren Enden der Flügel (28111) gegenüber einer die Achse (21) des Rotors
(26) aufnehmenden Ebene geneigt sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: LIPP, EBERHARD, ING. (GRAD.), 6701 ALTRIP, DE WETZ |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |