DE3726610A1 - Mahlkoerperabtrennsystem in ruehrwerkskugelmuehlen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mahlkörperabtrennsystem in Rührwerkskugelmühlen zum kontinuierlichen Feinmahlen und Dis­ pergieren von Feststoffen in Flüssigkeiten und findet insbe­ sondere Anwendung bei der Herstellung von Suspensionen für die Bereiche der Chemie sowie der Farben- und Lebensmittelindustrie.

Rührwerkskugelmühlen zum kontinuierlichen Feinmahlen und Dis­ pergieren von Feststoffdispersionen werden mit Mahlkörpern be­ trieben, deren Mahlbehälter teilweise mit Glas-, Keramik- oder Stahlkugeln gefüllt ist. Die kontinuierlich in die Rührwerks­ mühle geförderte Feststoffdispersion wird nach entsprechender Zerkleinerung über eine Auslaßöffnung im Mahlbehälter in fein­ dispergiertem Zustand wieder ausgetragen. Eine entscheidende Voraussetzung für eine ordnungsgemäße Funktion der Rührwerks­ kugelmühle ist die kontinuierliche Abtrennung der Mahlkörper vom Mahlgut. Hierfür sind verschiedenartige Ausführungen von Trenneinrichtungen bekannt. Verbreitet finden in Rührwerkskugel­ mühlen mit liegend angeordneten Mahlbehältern statische Abtrenn­ vorrichtungen in Form von Zylinder- oder Plansieben Anwendung, die am Auslauf den Mahlbehälter oben abschließen. Aber auch Sieb­ einrichtungen als Spaltsiebe sind im Einsatz, bei denen das ge­ mahlene Gut in radialer oder axialer Richtung einen oder mehrere Ringspalte durchströmt und ausgetragen wird. Um ein schnelles Auswechseln bei Verstopfung der Siebe zu ermöglichen, wurden auch in den Mahlbehälter der Rührwerksmühle hineinragende oder außerhalb des Mahlraumes in den Suspensionsauslauf einsetzbare Siebpatronen bekannt. Siebpatronen stellen, bedingt durch ihre Anordnung, einen Strömungswiderstand im Mahlbehälter dar und sind erhöhtem Verschleiß unterworfen. Durch die spezifische An­ ordnung der Siebpatronen lassen sich Toträume im Mahlbehälter nicht vermeiden. Es treten Mahlkörperablagerungen auf, die den Dispergiereffekt nachteilig beeinflussen.

Um einen leichten Wechsel der Siebpatronen zu realisieren, ist es notwendig, eine bestimmte Menge Mahlgut/Mahlkörpergemisch aus dem Mahlbehälter abzulassen, die später wieder zugegeben werden muß. Außerdem ist der Innenraum der Siebpatronen schwer zugänglich und nur mit erhöhtem Aufwand zu reinigen (DE-AS 20 37 258, DE-OS 21 54 713).

Weiterhin ist eine Rührwerksmühle mit einer Austragskammer, in die ein oder mehrere Siebkörper mit nierenförmigem Quer­ schnitt angeordnet sind. Die Siebkörper befinden sich ober­ halb der Rührelemente. Der verbleibende freie Teil der Aus­ tragskammer dient als Bypass für die im Mahlraum aktivierte Strömung aus Mahlgut und Mahlkörpern. Der Siebkörper besitzt annähernd die gleiche Funktion einer allgemein bekannten Siebpatrone. Nachteilig für die Funktionstüchtigkeit dieser Ausbildung des Siebkörpers ist dessen starke Abhängigkeit von der Viskosität des Mahlgut-Mahlkörpergemisches. Die be­ absichtigte Strömungsführung um den Siebkörper wird bei hohen Viskositäten des Mahlgut-Mahlkörpergemisches in ihrer Wirkung abgeschwächt und dadurch die Ausbildung eines Mahlkörperstaues in der Austragskammer gefördert (DE-OS 33 30 893).

Aus der DE-AS 24 46 341 ist eine Rührwerkskugelmühle mit hori­ zontal angeordneten Mahlbehältern bekannt, die an einem Ende einen Einlaßstutzen und am anderen Ende einen Auslaufstutzen aufweist, indem die Mahlkörperabtrennvorrichtung angeordnet ist. Sie besteht im wesentlichen aus einer, mit einem oder mehreren Vibratoren ausgestatteten Trennvorrichtung, die aus einem Stapel konzentrisch zueinander angeordneter scheiben- oder plattenförmiger, durch radiale Spalte abgegrenzter Trenn­ glieder aufgebaut ist. Jeweils zwischen zwei feststehenden Trenngliedern ist ein in Vibrationsbewegung versetzbares Trenn­ glied angeordnet, oder auch für den Fall des Einsatzes von mehreren Vibratoren können alle Trennglieder des gebildeten Stapels in Schwingungen versetzt werden.

Obwohl durch diese Lösung ein Durchfluß auch hochviskoser Fest­ stoffdispersionen durch die Trennspalte ermöglicht und die Neigung zum Verstopfen reduziert wird, besteht jedoch im Aus­ laufstutzen zwischen Mahlbehälter und Trennvorrichtung ein toter Raum, in dem keine ausreichende Bewegung des Mahlgut- Mahlkörpergemisches erfolgen kann. Dieser Mangel wird noch durch die in Auslaufrichtung zunehmende Mahlkörperkonzentra­ tion verstärkt, so daß ein Mahlkörperstau im Auslaufstutzen auftritt. Ferner können sich abgeriebene Mahlkörper oder Mahl­ körperbruchstücke in den Spalten zwischen den Trenngliedern festklemmen und deren Vibrationsbewegung dadurch blockieren. Diese Störungen führen zum Ausfall der Rührwerksmühle und sind verbunden mit einer Demontage und sorgfältigen Reinigen des ge­ samten Abtrennsystems.

Ferner ist in der DE-OS 31 31 370 eine Rührwerkskugelmühle mit horizontal angeordnetem Mahlbehälter und einer Trenneinrichtung bekannt, die aus einem Flachsieb besteht, das parallel zur Achse der Rührwelle an der höchsten Stelle am Ende des Mahlraumes in einem kappenartig, als Siebgehäuse ausgebildeten Deckel des Mahl­ behälters liegend angeordnet ist. Als Abdeckung der Trennein­ richtung dient eine, mit einem schräg nach oben gerichteten Aus­ laßstutzen versehenen Mahlgutsammelhaube, die lösbar mit dem Deckel des Mahlbehälters verbunden ist. Das eingesetzte Flach­ sieb kann leicht ausgewechselt werden, ohne daß dabei Mahlkör­ perverluste eintreten. Bedingt durch die ebene Siebanordnung sind jedoch Toträume im Bereich der Trennvorrichtung, in denen eine Anreicherung von Mahlkörpern im stationären Zustand erfol­ gen kann, nicht zu vermeiden. Die hohe spezifische Belastung der Trennsiebfläche hat auch ein öfteres Reinigen des derart angeordneten Flachsiebes zur Folge.

Die Erfindung hat den Zweck, die dargestellten Mängel der be­ kannten Rührwerkskugelmühlen dieser Art beim Abtrennen der Mahl­ körper vom Mahlgut weitestgehend zu beseitigen, den Verlust von Suspension, Mahlkörpern und Lösungsmitteln beim Siebwechsel weiter zu verringern, den dafür benötigten Zeitaufwand zu redu­ zieren und den Siebeffekt deutlich zu verbessern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Rührwerkskugel­ mühle der eingangs beschriebenen Art derart zu gestalten und mit einem Mahlkörperabtrennsystem zu versehen, das eine volle Nutzung des Mahlbehälters durch Vermeidung von Toträumen, eine große Abtrennfläche durch geometrische Anpassung an den Mahlbe­ hälterumfang, ein Austausch des Mahlkörperabtrennsystems ohne Mahlbehälterentleerung ermöglicht und eine zusätzliche Sicher­ heit gegen das Austragen von verschlissenen Mahlkörpern bietet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Mahl­ körperabtrennsystem aus einem rechteckigen kastenförmigen Sieb­ rahmen, einem unteren gekrümmten Trennsieb mit rechteckiger Form und einem im Abstand darüberliegenden Mahlkörperfangsieb gebil­ det ist und zwischen Trennsieb und Mahlkörperfangsieb einen Sammelraum aufweist, wobei die zum Mahlraum zeigende Oberfläche des reckteckigen gekrümmten Trennsiebes an die zylindrische Oberfläche des Mahlbehälters angepaßt und das Mahlkörperfangsieb als gerade rechteckige Fläche ausgeführt ist. Ein weiteres Merk­ mal hierzu ist, daß die gekrümmte Oberfläche des Trennsiebes unabhängig von der Breite maximal die Hälfte der zylindrischen Oberfläche des Mahlbehälters in Umfangsrichtung umschließt. Weiterhin ist vorgesehen, daß das Trennsieb durch Halteelemente mit dem Siebrahmen verbunden ist und das Mahlkörperfangsieb in eine Aussparung am oberen inneren Rand des Siebrahmens lose ein­ gelegt und von einem am Mahlbehälter befestigten Deckel in seiner Lage fixiert ist. In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Durchlaßöffnungen des Mahlhohlkörperfangsiebes kleiner als die des Trennsiebes ausgebildet sind und für beide Siebe recht­ eckige Form aufweisen, wobei die rechteckigen Durchlaßöffnungen des Trennsiebes mit ihrer längeren Seite parallel zur Rührwellen­ längsachse ausgerichtet sind. Ein weiteres Merkmal ist, daß das Verhältnis des Volumens des Sammelraumes zum Volumen des Mahl­ raumes 1 : 20 beträgt. Zu der Erfindung gehört ferner, daß das Abtrennsystem als geschlossene Baueinheit in den Mahlbehälter einsteckbar ist.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine Rührwerks­ kugelmühle mit Mahlkörperabtrennsystem,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Mahlkörperabtrennsystem nach der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 als Einzelheit eine Ansicht des Mahlkörperabtrennsystems.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besitzt die kontinuierlich arbeiten­ de Rührwerkskugelmühle einen horizontal angeordneten zylindri­ schen Mahlbehälter 1 mit einem Mehlguteinlaßstutzen 2 und einem Auslaßstutzen 3 für das feingemahlene und dispergierte Mahlgut. Zum Zwecke der Kühlung ist der Mahlbehälter 1 mit einem Kühl­ mantel 4 ausgestattet. Zum kontinuierlichen Feinmahlen und Dis­ pergieren erfolgt die Zuführung des Mahlgutes von oben durch den Mahlguteinlaßstutzen 2 in den Mahlraum 5 des Mahlbehälters 1, der zu einem großen Teil mit frei beweglichen Mahlkörpern ge­ füllt ist. Durch das im Mahlbehälter 1 mit hoher Drehzahl rotie­ rende Rührwerk, das aus der Rührwelle 6 mit darauf befestigten Mahlscheiben 7 besteht, werden die im Mahlraum 5 befindlichen nicht dargestellten Mahlkörper intensiv bewegt und dadurch das Mahlgut gemahlen und feindispergiert. Die Rührwelle 6 ist ein­ seitig im Bereich des Mahlguteinlasses 3 gelagert und gegen den Mahlraum 5 durch eine Rührwellendichtung 8 abgedichtet. Zum Trennen des Mahlgutes von den Mahlkörpern dient das an der höch­ sten Stelle am Ende des Mahlbehälters angeordnete Mahlkörperab­ trennsystem, das aus dem kastenförmigen Seibrahmen 9, dem ge­ krümmten Trennsieb 10 und dem als Flachsieb ausgebildeten Mahl­ körperfangsieb 11 besteht, das von dem am Mahlbehälter 1 mit einem nicht näher dargestellten Verschluß befestigten Deckel 12, der den Auslaßstutzen 3 trägt, abgedeckt ist. Die eigentliche Mahlkörperabtrennung wird durch das rechteckig gestaltete Trenn­ sieb 10 realisiert, das mittels der Halteelemente 13 an zwei sich gegenüberliegenden Seiten am Siebrahmen 9 befestigt ist, der mit den beiden Sieben als geschlossene Baueinheit in den Mahlbehälter 1 eingesetzt ist.

Wie Fig. 2 und 3 zeigen, ist die zum Mahlraum 5 gerichtete Oberfläche des gekrümmten Trennsiebes 10 an die zylindrische Oberfläche des Mahlbehälters 1 angepaßt, wodurch Toträume im Mahlraum 5 vermieden werden und eine große wirksame Trennsieb­ fläche gewährleistet ist. Unterstützt wird diese Wirkung durch die vor der Trennfläche rotierenden Mahlscheiben 7, die auch bei hohem Mahlkörperfüllungsgrad eine intensive Bewegung der Mahlkörper ermöglichen und damit die Ausbildung eines Mahl­ körperstaues vor dem Trennsieb 10 verhindern. Verschlissene Mahlkörper, welche die Durchlaßöffnungen des Trennsiebes 10 passieren, oder auch Mahlkörper, die bei einem Trennsiebdefekt durchgetreten sind, werden vor dem im Abstand darüberliegenden Mahlkörperfangsieb 11, dessen Durchlaßöffnungen kleiner als die des Trennsiebes sind, zurückgehalten, wodurch ein unerwünschter Eintrag von Mahlkörpern in das nach der Rührwerkskugelmühle folgende Suspensionsleitungssystem wirksam unterbunden wird. Um ein Zusetzen des Trennsiebes 10 und des Mahlkörperfangsiebes 11 zu verhindern, besitzen die Durchlaßöffnungen beider Siebe eine rechteckige Form, wobei die Durchlaßöffnungen des Trenn­ siebes 10 mit ihrer längeren Seite parallel zur Rührwellenlängs­ achse ausgerichtet sind. Das rechteckige Mahlkörperfangsieb 11 ist in eine entsprechende Aussparung am oberen inneren Rand in den Siebrahmen 9 eingelegt und durch die Dichtung 14 und den mit dem Auslaßstutzen 3 versehenen am Mahlbehälter 1 befestigten Deckel 12 in seiner Lage fixiert. Der zwischen Mahlkörperfang­ sieb 11 und Trennsieb 10 gebildete Sammelraum 15, dessen Vo­ lumen zum Mahlraumvolumen ca. 1 : 20 beträgt, ermöglicht es, vom Mahlkörperfangsieb zurückgehaltene Mahlkörper über einen länge­ ren Zeitraum zu speichern.

Da das Mahlkörperfangsieb 11 separat vom Mahlkörperabtrenn­ system demontierbar ist, kann durch Lösen des Deckelverschlus­ ses eine schnelle Kontrolle des Zustandes im Sammelraum 15 bzw. des Trennsiebes 10 erfolgen, ohne daß das gesamte ein­ steckbare Mahlkörpertrennsystem aus dem Mahlbehälter 1 ge­ zogen werden muß. Durch die rechteckige Gestaltung der Durch­ laßöffnungen des Trennsiebes 10 in Verbindung mit dessen ge­ krümmter Form wird ein Festklemmen von Mahlkörpern in den Durchlaßöffnungen stark vermindert.

Dadurch, daß die Durchlaßöffnungen des Mahlkörperfangsiebes 11 kleiner als die Durchlaßöffnungen des Trennsiebes 10 gehalten sind, ist besonders beim Einsatz von kleinen Mahlkörpern, z. B. unter 0,8 mm durch die erreichte Tiefenstaffelung im Abtrennverhalten des Mahlkörperabtrennsystems eine wesent­ liche Verlängerung der störungsfreien Betriebszeit erreich­ bar.

Claims (7)

1. Mahlkörperabtrennsystem in Rührwerkskugelmühlen zum kontinuierlichen Feinmahlen und Dispergieren von Fest­ stoffen in Flüssigkeiten mit einem teilweise mit Mahl­ körpern gefüllten zylindrischen doppelwandigen geschlos­ senem Mahlbehälter, mit sich gegenüberliegenden Mahlgut­ einlaß- und Mahlgutauslaßstutzen, einer zentral angeord­ neten einseitig gelagerten Rührwelle mit darauf befestig­ ten Mahlscheiben und einem an der höchsten Stelle am Ende im Mahlraum angeordneten Mahlkörperabtrennsystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlkörperabtrennsystem aus einem rechteckigen kastenförmigen Siebrahmen (9), einem unteren gekrümmten Trennsieb (10) mit rechteckiger Form und einem im Abstand darüber liegenden Mahlkörperfangsieb (11) ge­ bildet ist und zwischen Trennsieb und Mahlkörperfangsieb einen Sammelraum (15) aufweist, wobei die zum Mahlraum (5) zeigende Oberfläche des rechteckigen, gekrümmten Trenn­ siebes an die zylindrische Oberfläche des Mahlbehälters (1) angepaßt und das Mahlkörperfangsieb als gerade rechteckige Fläche ausgeführt ist.

2. Mahlkörperabtrennsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gekrümmte Oberfläche des Trennsiebes (10) unabhängig von der Breite maximal die Hälfte der zylindri­ schen Oberfläche des Mahlbehälters (1) in Umfangsrichtung umschließt.

3. Mahlkörperabtrennsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennsieb (10) durch Halteelemente (13) mit dem Siebrahmen (9) verbunden ist und das Mahl­ körperfangsieb (11) in eine Aussparung am oberen inneren Rand des Siebrahmens lose eingelegt und von einem am Mahl­ behälter 1 befestigten Deckel (12) in seiner Lage fixiert ist.

4. Mahlkörperabtrennsystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnungen des Mahlkörper­ fangsiebes (11) kleiner als die des Trennsiebes (10) aus­ gebildet sind und für beide Siebe rechteckige Form auf­ weisen.

5. Mahlkörperabtrennsystem nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die rechteckigen Durchlaßöffnungen des Trenn­ siebes (10) mit ihrer längeren Seite parallel zur Rührwel­ lenlängsachse ausgerichtet sind.

6. Mahlkörperabtrennsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verhältnis des Volumens des Sammelrau­ mes (12) zum Volumen des Mahlraumes (5) 1 : 20 beträgt.

7. Mahlkörperabtrennsystem nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtrennsystem als geschlos­ sene Baueinheit in den Mahlbehälter (1) einsteckbar ist.