DE3723558A1 - Muehle, insbesondere ruehrwerksmuehle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mühle, insbesondere Rührwerks­ mühle, mit einem Mahlbehälter, der eine Innenwand aus ab­ riebfestem Material aufweist.

In der Mahltechnik ist seit langem das Prinzip der auto­ genen Vermahlung bekannt. Danach wird Mahlgut, das von Verunreinigungen freigehalten werden soll, in einer Mühle verarbeitet, deren mit dem Mahlgut in Berührung kommende Teile aus einem Werkstoff bestehen, der mit dem Mahlgut möglichst weitgehend übereinstimmt. Besondere Bedeutung hat die autogene Vermahlung bei der Herstellung von Aus­ gangsmaterial für Hochleistungs-Keramik. Je feiner und reiner das pulverförmige Ausgangsmaterial gemahlen ist und je homogener es mit Bindehilfsmitteln zur Formgebung ver­ mischt werden kann, desto fester ist in der Regel das End­ produkt. Schon mikroskopisch kleine Fremdkörper können bei Bauteilen aus Hochleistungs-Keramik eine Bruchursache dar­ stellen.

Um bei Mühlen, deren Mahlbehälter aus Stahl oder anderem Metall besteht, eine Berührung des Mahlguts mit diesem Metall zu vermeiden, ist es üblich, Auskleidungen aus ein­ zelnen segmentförmigen Steinen zusammenzusetzen. Solche Auskleidungen lassen sich nur mit mehr oder weniger brei­ ten Fugen herstellen, die mit einem Bindemittel, bei­ spielsweise Mörtel ausgefüllt werden müssen und meist stärker verschleißanfällig sind als die Steine selbst. Solche Auskleidungen oder Ausmauerungen sind vor allem bei Kugelmühlen bis zu den größten vorkommenden Abmessungen üblich. Andererseits werden zum Zerstoßen von Werkstoffen zu Pulvern seit alters her einstückige Mörser aus Natur­ stein oder Porzellan verwendet.

Für Mühlen mittlerer Größe, insbesondere Rührwerksmühlen, deren Mahlbehälter sich nicht einstückig aus abriebfestem Material, insbesondere hochfester Keramik, herstellen las­ sen, fehlt es bisher an einer Auskleidung, die sich aus einem an das Mahlgut angepaßten Werkstoff herstellen und von Fall zu Fall entsprechend dem zu verarbeitenden Mahlgut einbauen läßt und weitgehend verschleißfest ist. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Mühle mit einer solchen Auskleidung zu schaffen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß, ausgehend von einer Mühle der eingangs beschriebenen Gattung, dadurch gelöst,
daß die Innenwand aus mehreren Keramikringen zusammengesetzt ist, die durch eine Umhüllung zusammengehalten sind.

Keramikringe lassen sich in allen praktisch vorkommenden Größen herstellen, wobei übliche Herstellungsverfahren des Drehens oder Gießens angewandt werden können. Solche Ringe lassen sich mit einer axialen Länge in der Größenordnung des 2- bis 6-fachen, vorzugsweise des 3- bis 5-fachen ihrer Dicke herstellen und brennen, ohne daß sie sich in störender Weise verziehen oder gar reißen. Aus einer be­ liebigen Anzahl solcher Ringe läßt sich von Fall zu Fall eine mehr oder weniger lange Innenwand eines Mahlbehälters zusammensetzen.

Die Keramikringe bestehen vorzugsweise aus Siliciumnitrid. Je nach Art des in der Mühle zu verarbeitenden Mahlguts eignen sich aber auch andere Nitride, insbesondere Alumi­ nium-Nitrid, Titan-Nitrid, Zirkon-Nitrid, Yttrium-Nitrid, Magnesium-Nitrid, Beryllium-Nitrid sowie hexagonales oder kubisches Bor-Nitrid. Für andere Anwendungsfälle eignen sich bestimmte Carbide besonders gut, beispielsweise Sili­ cium-Carbid, Bor-Carbid, Titan-Carbid, Tantal-Carbid, Wolfram-Carbid und polykristalliner Diamant. Die Keramik­ ringe können aber auch aus oxidischen und nichtoxidischen Massen bestehende Mischkeramiken sein.

Die einzelnen Keramikringe können plane Stirnseiten auf­ weisen, die stumpf aneinander stoßen. Es ist jedoch zweck­ mäßig, wenn die Keramikringe an ihren Stirnseiten inein­ andergreifende Profile aufweisen; beispielsweise eignen sich Profile in der Art von Nut- und Federverbindungen sowie konische Profile. Durch solche Profile werden die Keramikringe in bezug zueinander zentriert und zu einer statisch und dynamisch hoch belastbaren Innenwand mit­ einander verbunden.

Die Belastbarkeit der Verbindung zwischen den einzelnen Keramikringen läßt sich noch dadurch erhöhen, daß die Keramikringe an ihren Stirnseiten miteinander verklebt sind.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Keramikringe minde­ stens je einen radial nach außen ragenden Flansch aufwei­ sen, an dem die Umhüllung anliegt. Auf diese Weise lassen sich die Keramikringe derart versteifen, daß sie nur eine geringe Wanddicke aufzuweisen brauchen. Durch die geringe Wanddicke wird die Fähigkeit der Keramikringe verbessert, in der Mühle entstehende Wärme nach außen abzuführen.

Dementsprechend ist es besonders zweckmäßig, wenn zwischen den Flanschen Kühlmittelkanäle ausgebildet sind.

Die Umhüllung kann ein Metallrohr sein oder aus einzelnen Ringen, vorzugsweise aus Metall, bestehen oder eine wen­ delförmige Bandage sein, die vorzugsweise ebenfalls aus Metall besteht.

Wenn die Umhüllung eine wendelförmige Bandage ist, dann bildet diese zweckmäßigerweise selber einen Kühlmittelka­ nal.

In allen genannten Fällen kann die Umhüllung auf die Kera­ mikringe aufgeschrumpft sein.

Bei Rührwerksmühlen ist es üblich, daß an der Innenwand des Mahlbehälters Stäbe befestigt sind, die sich radial nach innen erstrecken. Solche Stäbe können grundsätzlich auch aus keramischem Werkstoff bestehen oder mit solchem Werkstoff verkleidet sein. Zweckmäßiger ist es jedoch, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung einige der Keramikringe der Innenwand des Mahlbehälters einstückig angeformte, radial nach innen ragende Vorsprünge aufwei­ sen.

Dabei kann axial zwischen je zwei Keramikringen, die ra­ dial nach innen ragende Vorsprünge aufweisen, ein Keramik­ ring mit glatter Innenseite angeordnet sein.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist innerhalb des Mahlbehälters eine Rührwelle mit einer aus Keramikringen zusammengesetzten Außenwand angeordnet.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn jedem mit Vorsprüngen ver­ sehenen Keramikring der Innenwand des Mahlbehälters ein außen glatter Keramikring der Rührwelle radial gegenüber­ liegt und jedem an seiner Innenseite glatten Keramikring der Innenwand des Mahlbehälters ein mit einstückig ange­ formten, radial nach außen ragenden Vorsprüngen versehener Keramikring der Außenwand der Rührwelle radial gegenüber­ liegt.

Vorzugsweise sind die Keramikringe der Rührwelle auf einen Metallkern aufgesteckt und durch diesen in axialer Rich­ tung zusammengespannt gehalten.

Schließlich ist es zweckmäßig, wenn die Vorsprünge der ge­ nannten Innenwand des Mahlbehälters und/oder der Außenwand der Rührwelle im axialen und im radialen Querschnitt annä­ hernd trapezförmig sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an­ hand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 6 verschiedene Ausführungsbeispiele eines Mahl­ behälters für eine Rührwerksmühle, jeweils in einem axialen Schnitt, und

Fig. 7 und 8 Mahlbehälter und Rührwerk einer Rührwerks­ mühle in einem axialen Schnitt bzw. im radialen Schnitt VIII-VII in Fig. 7.

In Fig. 1 ist ein Mahlbehälter 10 dargestellt, der eine Umhüllung 12 in Gestalt eines innen glatten, zylindrischen Stahlrohrs aufweist. An die beiden Stirnseiten dieser Um­ hüllung 12 ist je ein ringförmiger Flansch 14 bzw. 16 an­ geschweißt. Um die äußere Mantelfläche der Umhüllung 12 herum ist eine Kühlmittelleitung 18 in Gestalt eines halb­ kreisförmigen Metallrohrs gewickelt und ebenfalls ange­ schweißt oder angelötet.

Der Mahlbehälter 10 hat eine Innenwand, die aus mehreren Keramikringen 20 zusammengesetzt ist. Diese bestehen bei­ spielsweise aus Siliziumnitrid und sind stirnseitig dicht aneinandergefügt. Die Stirnseiten der Keramikringe 20 kön­ nen, wie im rechten Teil der Fig. 1 dargestellt, eben sein, so daß die Keramikringe stumpf aneinander stoßen. In diesem Fall ist es besonders zweckmäßig, wenn die Keramik­ ringe 20 stirnseitig miteinander verklebt sind.

Als Alternative dazu können die Keramikringe 20 Stirnsei­ ten 22 und 24 aufweisen, die zueinander komplementär pro­ filiert sind. Als Beispiel einer solchen Gestaltung sind im linken Teil der Fig. 1 Keramikringe 20 dargestellt, die je eine mit Rippenprofil versehene linke Stirnseite 22 und eine dazu komplementär genutete rechte Stirnseite 24 auf­ weisen. Benachbarte Keramikringe 20 mit derart gestalteten Stirnseiten 22 und 24 greifen in der Art von Nut- und Fe­ derprofilen ineinander.

Eine andere Möglichkeit, die Keramikringe 20 stirnseitig ineinandergreifen zu lassen, ist in Fig. 2 dargestellt; dort haben die Keramikringe 20 je eine hohlkegelförmige Stirnseite 22 und eine entsprechend kegelförmige Stirn­ seite 24.

Bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen ist die Umhüllung 12 auf die in der beschriebenen Weise zusammengefügten Keramikringe 20 derart aufgeschrumpft, daß die zylindrischen Außenflächen der Keramikringe 20 vollständig an der Umhüllung 12 anliegen.

Die in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen ent­ sprechen bezüglich der Gestaltung der Umhüllung 12 als zylindrisches Rohr und auch bezüglich der Gestaltung der Stirnseiten 22 und 24 der in Fig. 1 bzw. Fig. 2 darge­ stellten Ausführungsform. Ein Unterschied gegenüber Fig. 1 und 2 besteht gemäß Fig. 3 und 4 darin, daß jeder einzelne Keramikring 20 einen radial nach außen ragenden ringför­ migen Flansch 26 aufweist, auf dessen äußere Mantelfläche die Umhüllung 12 aufgeschrumpft ist.

Gemäß Fig. 3 sind die Flansche 26 jeweils in einem mittle­ ren Bereich des zugehörigen Keramikrings 22 angeordnet, während gemäß Fig. 4 die Flansche 26 jeweils an einem Ende des zugehörigen Keramikrings 20 angeordnet sind. Bei bei­ den in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen ist zwischen den Flanschen 26 benachbarter Keramikringe 20 ein ringförmiger Kühlmittelkanal 28 freigelassen. Die Kühl­ mittelkanäle 28 können zu einem ununterbrochenen Kühlmit­ telkanal 30 vereinigt sein, beispielsweise dadurch, daß jeder Flansch 26 eine achsparallele Aussparung 32 aufweist und die Keramikringe 20 derart angeordnet sind, daß die Aussparungen 32 benachbarter Keramikringe um 180° gegen­ einander versetzt sind.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform besteht die Umhüllung 12 aus Ringen von flachem Rechteckquer­ schnitt, die je eine Fuge zwischen benachbarten Keramik­ ringen 20 überdecken. Auch diese Umhüllung 12 kann durch Aufschrumpfen befestigt sein; alternativ können die Ringe, von denen die Umhüllung 12 gebildet ist, mit Spannschlös­ sern bekannter Art festgespannt sein. Gemäß Fig. 5 sind die Keramikringe 20 und die Umhüllung 12 von einem äußeren zylindrischen Mantel 34 aus Stahl umschlossen, der an sei­ nen beiden Enden auf je einem zur Umhüllung 12 gehörigen, verdickten Ring 36 und 38 dicht aufliegt, so daß er einen rohrförmigen Kühlmittelkanal 40 umschließt.

In Fig. 6 ist eine Abwandlung von Fig. 5 dargestellt, bei der die Umhüllung 12 von einem um die Keramikringe 12 wen­ delförmig herumgewickelten, profilierten Metallband gebil­ det ist. In der oberen Hälfte der Fig. 6 ist eine Ausfüh­ rungsform dargestellt, bei der die gewickelte Umhüllung 12 ein U-förmiges Profil hat; in der unteren Hälfte der Fig. 6 hat die gewickelte Umhüllung 12 hingegen ein T-förmiges Profil. In beiden Fällen liegen Stege 42 dieses Profils dicht am äußeren Mantel 34 an, so daß sie einen entspre­ chend dem wendelförmigen Verlauf der Umhüllung 12 wendel­ förmigen Kühlmittelkanal 40 bilden.

In Fig. 7 und 8 ist eine Rührwerksmühle dargestellt, deren Mahlbehälter 10 Keramikringe 20 im wesentlichen in der Ausgestaltung und Anordnung entsprechend dem rechten Teil der Fig. 1 aufweist. Die Keramikringe 20 sind innen zylin­ drisch. Einer dieser Keramikringe 20 schließt dicht an eine Bodenplatte 44 an, die aus dem gleichen keramischen Werkstoff besteht, wie die Keramikringe 20. Auf dem unter­ sten Keramikring 20 steht ein Keramikring 20 von gleicher Form und Größe, also mit ebenfalls glatter Innenfläche. Darüber steht ein Keramikring 46, der an seiner Innenseite radial nach innen ragende Vorsprünge 48 aufweist. Die Vor­ sprünge 48 sind einstückig mit dem Keramikring 46 ausge­ bildet und haben im axialen Querschnitt gemäß Fig. 7 wie auch im radialen Querschnitt gemäß Fig. 8 eine trapezähn­ liche Form. Auf dem Keramikring 46 steht wieder ein Kera­ mikring 20, der innen glatt ist; darüber steht ein weite­ rer Keramikring 46, der mit Vorsprüngen 48 versehen ist, usw.

Innerhalb des Mahlbehälters 10 ist eine Rührwelle 50 ange­ ordnet, die einen doppelwandigen, rohrförmigen Metallkern 52 und auf diesem befestigte Keramikringe 54 und 56 auf­ weist. Jeder zweite Keramikring 54 ist außen glatt und von einem der mit Vorsprüngen 48 versehenen Keramikringe 46 umschlossen. Die übrigen Keramikringe 56 sind außen mit Vorsprüngen 58 versehen, die sich radial nach außen in Richtung zu einem den betreffenden Keramikring 56 um­ schließenden glatten Keramikring 20 des Mahlbehälters 10 erstrecken.

Claims (18)

1. Mühle, insbesondere Rührwerksmühle, mit einem Mahlbe­ hälter (10), der eine Innenwand aus abriebfestem Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand aus mehreren Keramikringen (20; 46) zusammengesetzt ist, die durch eine Umhüllung (12) zusammengehalten sind.

2. Mühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik­ ringe (20; 46) aus Siliziumnitrid bestehen.

3. Mühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik­ ringe (20; 46) aus oxidischen und nichtoxidischen Massen bestehende Mischkeramiken sind.

4. Mühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik­ ringe (20) an ihren Stirnseiten (22, 24) ineinandergrei­ fende Profile aufweisen.

5. Mühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik­ ringe (20; 46) an ihren Stirnseiten (22, 24) miteinander verklebt sind.

6. Mühle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik­ ringe (20) mindestens je einen radial nach außen ragenden Flansch (26) aufweisen, an dem die Umhüllung (12) anliegt.

7. Mühle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flanschen (26) Kühlmittelkanäle (28) ausgebildet sind.

8. Mühle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (12) ein Metallrohr ist.

9. Mühle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (12) aus einzelnen Ringen besteht.

10. Mühle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (12) eine wendelförmige Bandage ist.

11. Mühle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandage einen Kühlmittelkanal (30) bildet.

12. Mühle nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (12) auf die Keramikringe (20) aufgeschrumpft ist.

13. Mühle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Keramikringe (46) der Innenwand des Mahlbehälters (10) einstückig angeformte, radial nach innen ragende Vor­ sprünge (48) aufweisen.

14. Mühle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß axial zwi­ schen je zwei Keramikringen (46) die radial nach innen ra­ gende Vorsprünge (48) aufweisen, ein Keramikring (20) mit glatter Innenseite angeordnet ist.

15. Mühle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Mahlbehälters (10) eine Rührwelle (50) mit einer aus Kera­ mikringen (54, 56) zusammengesetzten Außenwand angeordnet ist.

16. Mühle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jedem mit Vorsprüngen (48) versehenen Keramikring (46) der Innenwand des Mahlbehälters (10) ein außen glatter Keramikring (54) der Rührwelle (50) radial gegenüberliegt, und jedem an seiner Innenseite glatten Keramikring (20) der Innenwand des Metallbehälters (10) ein mit einstückig angeformten, radial nach außen ragenden Vorsprüngen (58) versehener Keramikring (56) der Außenwand der Rührwelle (50) radial gegenüberliegt.

17. Mühle nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik­ ringe (54, 56) der Rührwelle (50) auf einen Metallkern (52) aufgesteckt und durch diesen in axialer Richtung zusammengespannt gehalten sind.

18. Mühle nach einem der Ansprüche 13 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprün­ ge (48, 58) im axialen und im radialen Querschnitt annä­ hernd trapezförmig sind.