Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle mit einem Rotor,
einem Stator und einem zwischen Rotor und Stator gebildeten
Mahlraum zur Aufnahme eines Mahlgut-Mahlkörpergemisches.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmüh
le der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine
gleichmäßigere Kühlung sichergestellt ist, wärmebedingte
Zug- und Druckspannungen auf ein Minimum herabgesetzt sind
und der Mahlkörperumlauf zur gleichmäßigeren Mahlkörperver
teilung im Vergleich zu den Pumpabschnitten möglichst wenig
Bremsabschnitte aufweist.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der
Rotor und/oder Stator ein längliches Kühlmittelkanalsystem
umfaßt, das zum Ausgleich von Wärmedehnungsunterschieden an
einandergrenzender Mühlenteile Ausgleichselemente zwischen
diesen angeordnet sind und daß ein radial innerer Rückführka
nal für die Mahlkörper vorgesehen ist, der ausschließlich
durch Rotorwandungen begrenzt ist.
Die Erfindung betrifft ferner eine Rührwerksmühle nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 2. Derartige Rührwerksmühlen sind
in verschiedenster Ausführung bekanntgeworden. Ein Beispiel
zeigt etwa die DE-OS 20 47 244, bei der der scheibenförmige
Teil den den Mahlraum abdeckenden Deckel bildet. Ein anderes
Beispiel ist der DE-PS 24 45 631 zu entnehmen, die gekühlte
Rotorscheibe in verschiedener Anordnung zeigt. Schließlich
ist etwa der DE-OS 32 45 825 eine Ausführungsform zu entneh
men, bei der am Stator ringscheibenförmige Statorwerkzeuge
angeordnet und mit einem von Kühlflüssigkeit durchzogenen
Hohlraum versehen sind.
Allen diesen Vorschlägen ist gemeinsam, daß der Scheibenkörper
praktisch lediglich einen ummantelten Hohlraum darstellt. Dies
bedeutet, daß das zugeführte Kühlmittel in diesem relativ weit
läufigen Hohlraum im allgemeinen den kürzesten Weg vom Zufluß
zum Abfluß nehmen wird, wogegen alle nebenher angeordneten Räu
me zu Toträumen werden, in denen sich mit der Zeit Kesselstein
u.dgl. ablagern wird. Nun kann man diese Ablagerungen teilweise
verhindern, wenn die Durchflußrate des Kühlmittels stark ver
größert wird. In diesem Falle besteht einerseits die Gefahr,
daß es zu örtlichen Überkühlungen kommt, was besonders Rotor
scheiben zu der unangenehmen Erscheinung einer Schichtbildung
rund um die entsprechende Stelle führt, anderseits ist damit
auch die Regelbarkeit des Kühlmittelflußes in Frage gestellt,
da jedes - vom Verfahren her erforderliche - Absenken des Kühl
mitteldurchflußes wieder zu jenen Ablagerungen führen muß.
Deshalb und auch wegen der mit der erhöhten Strömung mitgetra
genen größeren Menge an gelöstem Kesselstein werden sich also
die erwähnten Ablagerungen nicht vermeiden lassen. Dies führt
aber dann gerade zum Gegenteil des angestrebten Effektes, näm
lich einer relativ schlechten Wärmeleitung und einem ungleichmä
ßigen und uneffizienten Kühleffekt.
Zwar wurde dies im Falle der beiden zuletzt genannten Literatur
stellen wohl schon erkannt und versucht, durch Umlenkungen (schei
benförmige Zwischenwände) die Strömung besser unter Kontrolle zu
bringen, doch gelang dies nur unvollkommen.
Eine Rührwerksmühle der genannten Art mit einem gleichmäßigen
Kühleffekt unter kontrollierten Bedingungen wird in über
raschend einfacher Weise durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 2 erreicht.
Dadurch, daß für die Kühlung nun ein längliches Kanalsystem vor
gesehen wird, wird die Kühlmittelströmung gezwungen, relativ
rasch zu fließen, wobei ein gewisser Selbstreinigungseffekt ent
steht. Darüber hinaus läßt sich auf diese Weise leicht erreichen,
daß das Kühlmittel alle jene Orte erreicht, wo eine Kühlung an
gestrebt wird, so daß der gesamte Kühlvorgang besser unter Kon
trolle gehalten werden kann.
An sich wäre es durchaus möglich, dem Deckel einen gesonderten,
parallel zum Kühlkreislauf des Stators liegenden Kühlkreislauf
zuzuordnen. Einfacher, vor allem im Falle einer Regelung des
Kühlkreislaufes ist es jedoch, wenn die Merkmale des Anspruches 9
vorgesehen sind.
Häufig werden Anschlüsse (wie etwa der Produktauslaß einer Rühr
werksmühle) schräg angebracht, was jedoch im Falle eines Deckels
dazu führen müßte, daß der Anschluß über eine der Kanten des
selben angebracht werden müßten. Günstiger ist es, wenn nach
Anspruch 10 vorgegangen wird. Obwohl dies die aus der späteren
Beschreibung ersichtlichen Vorteile mit sich bringt, kann alter
nativ oder zusätzlich auch Anspruch 13 verwirklicht sein, dessen
Merkmale eine kompakte Bauweise begünstigen und im Falle des
Durchlasses die Kühlung des Mahlgutes von seinem Eintritt in die
Mühle und/oder bis zu seinem Austritt (vorzugsweise ist minde
stens das letztere vorgesehen) sichern.
Um die Herstellung und Reinigung des nach der Erfindung vorzuse
henden Kanalsystems zu erleichtern, ist dieses vorzugsweise ent
sprechend Anspruch 14 ausgebildet.
Eine an sich unabhängig vom länglichen Kanalsystem zu realisie
rende besonders dichte und einfache Herstellung des Kühlhohlrau
mes für den Stator läßt sich allerdings in günstiger Weise mit
dem länglichen Kanalsystem für den Deckel kombinieren: Gemeint
ist die Ausbildung nach Anspruch
In diesem letzteren Falle ist es für den rauhen Alltagsbetrieb
einer Mühle günstig, wenn sie im Sinne des Anspruches 22 ausge
bildet ist.
Die Erfindung betrifft insbesondere auch eine Rührwerksmühle nach den
Oberbegriffen der Patentansprüche 26, 46 und 61.
Bei solchen, einen inneren Mahlkörperumlauf aufweisenden
Rührwerksmühlen werden die Mahlkörper innerhalb des Mahlbe
hälters in einem Kreislauf geführt, ohne den Mahlbehälter zu
verlassen. Das Mahlgut wird im allgemeinen in Form einer Sus
pension über die Einlaß-Trenneinrichtung in den Mahlbehälter
eingebracht, den es während des Rühr- und Mahlvorgangs im we
sentlichen axial durchströmt, um ihn am anderen Ende über
die Auslaß-Trenneinrichtung zu verlassen. Der vorgesehene
innere Mahlkörperumlauf dient in erster Linie der Sicherung
einer möglichst gleichmäßigen Mahlkörperverteilung im Mahlbe
hälter.
Bei einer aus der DE-OS 28 11 899 bekannten Rührwerksmühle
ist ein Glockenrotor mit einem Ringkonus vorgesehen, dessen
mit ihn umgebenden Statorwänden den Mahlraum begrenzende Wän
de eine relativ große Steilheit aufweisen. Bedingt durch die
relativ große Steilheit der Stator- und Rotorwände ist die
den Mahlkörpern durch die auftretenden Fliehkräfte in Umlauf
richtung verliehene Bewegungsenergie insgesamt äußerst ge
ring. Der radial innenliegende, relativ eng bemessene Mahl
raumabschnitt bewirkt zudem, daß die Mahlkörper unter dem
Einfluß der auftretenden Fließkräfte dazu neigen, an der Ro
torinnenwand festzukleben. Darüber hinaus sind lediglich re
lativ kurze Schleuderkanäle vorgesehen, in welchen die auf
tretenden Fliehkräfte einen Antrieb der Mahlkörper in Umlauf
richtung bewirken. Demnach sind insgesamt die bremsenden
Kräfte relativ groß, während die Pumpkräfte klein bleiben.
Dies trifft auch auf die in der DE-PS 37 16 587 beschriebene
Rührwerksmühle zu, bei welcher in einem zylindrischen Mahlbe
hälter ein zylindrischer Rotor eingesetzt ist und eine Pump
wirkung lediglich in am einen Ende des Rotors vorgesehenen,
radial nach außen führenden Kanälen auftritt. Der radial
innere Umlaufabschnitt wird wiederum über die gesamte axiale
Länge hinweg einseitig durch Statorwände begrenzt, die die
Mahlkörper entsprechend abbremsen. Andererseits neigen die
Mahlkörper aufgrund der auftretenden Fliehkräfte dazu, an
der Rotorinnenwand festzukleben. Dieser Umstand wirkt sich
insbesondere wiederum daher als nachteilig aus, da die Brems
wege relativ lang, die Pumpabschnitte dagegen relativ kurz
sind.
Bei einer aus der EP-02 49 879 A 2 bekanntgewordenen Rühr
werksmühle ist der magnetisch angetriebene Rotor schwimmend
im Mahlbehälter gelagert. Im Innern des hohlen Rotors ist
ein Stator vorgesehen, so daß die Mahlkörper über einen rela
tiv langen Abschnitt hinweg der Bremswirkung des Stators aus
gesetzt sind. Um dieser Bremswirkung entgegenzuwirken, ist
für die Mahlkörper eine Zwangsförderung mittels einer am
Rotor angeordneten Schnecke vorgesehen. Eine derartige
schwimmende Rotorlagerung ist jedoch allgemein weniger zuver
lässig als eine ortsfeste Lagerung. Ferner kann die Bemes
sung der Ganghöhe der Schnecke insoweit relativ kritisch
sein, als es bei fehlender Übereinstimmung mit der Größe der
Mahlkörper leicht zu einem Klemmen kommen kann.
Eine Rührwerksmühle der genannten Art, welche bei einfachem
und zuverlässigem Aufbau einen inneren Mahlkörperumlauf mit
einem deutlich günstigeren Verhältnis von Pumpwirkung zur
Bremswirkung aufweist und damit infolge der gleichmäßigeren
Mahlkörperverteilung zu einem besseren Mahlergebnis führt,
wird gemäß einem ersten Lösungsweg durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruchs 26 geschaffen.
Nachdem der radial innere Umlaufabschnitt, in dessen Verlauf
die Mahlkörper über eine bestimmte axiale Länge des Rühr
werksrotors hinweg zurückgeführt werden, nicht mehr durch
Statorwände, sondern ausschließlich durch Rotorwandungen be
grenzt ist, ergibt sich eine beträchtliche Reduzierung der
auf die Mahlkörper ausgeübten Bremswirkung und damit eine Er
höhung des für eine gleichmäßige Mahlkörperverteilung maßgeb
lichen Verhältnisses von Pumpwirkung zur Bremswirkung.
Aufgrund des Fehlens innerer Statorwände ergibt sich insbe
sondere für einen zur Rotorachse koaxialen Rückführkanalab
schnitt zwangsläufig auch ein vergrößerter Durchschnittsquer
schnitt für die Mahlkörper, so daß diese in geringerem Maße
in Drehrichtung des Rotors mitgenommen werden und die auftre
tenden Fliehkräfte damit gering bleiben. Aufgrund der gerin
geren Fliehkräfte ist auch die Gefahr beseitigt, daß die
Mahlkörper während eines Durchgangs durch den radial inneren
Umlaufabschnitt an den angrenzenden Rotorwandungen kleben
bleiben bzw. eine erhöhte Bremswirkung auftritt.
Bevorzugt ist der radial innere Umlaufabschnitt zumindest
über einen Teil seiner axialen Länge durch einen zentralen,
zur Rotorachse koaxialen Rückführkanal gebildet.
Statt eines einzigen Rückführkanals kann der radial innere
Umlaufabschnitt zweckmäßigerweise auch mehrere, um die Rotor
achse verteilte und zur Bildung von Pumpabschnitten von der
Rotorachse weg schräg nach außen verlaufende Rückführkanäle
umfassen. Diese schräg nach außen verlaufenden Rückführkana
le münden mit ihren in Umlaufrichtung der Mahlkörper betrach
tet vorderen Enden vorzugsweise in den zentralen, zur Rotor
achse koaxialen Rückführkanal. Bevorzugt ist in diesem Falle
der zentrale, zur Rotorachse koaxiale Rückführkanal ledig
lich als zentrale Vertiefung ausgebildet, welche sich im we
sentlichen nur bis zum Mündungsbereich der schräg verlaufen
den Rückführkanäle in die betreffende Rotorstirnseite hinein
erstreckt.
Aufgrund der allseitigen Begrenzung dieses zentralen Kanalge
bildes wird stets sichergestellt, daß die Mahlkörper gegen
die Wände des Kanalsystems getrieben und dann über die
Schrägkanäle ausgeschleudert werden, welche über die gesamte
Länge für eine Pumpwirkung sorgen. Auf diese Weise wird ins
besondere auch die Länge eines pumpwirkungsfreien radial in
neren Abschnitts effektiv verkürzt.
Die genannten Schrägkanäle weisen demnach eine solche Schräg
lage zur Rotorachse auf, daß einerseits die auftretenden
Fliehkräfte eine auf die Mahlkörper in Umlaufrichtung wirken
de Antriebskraft erzeugen und andererseits eine gegebene
axiale Strecke des Rotors durchlaufen wird. Ein optimaler
Kompromiß angesichts dieser beiden Forderungen ist vorteil
hafterweise dadurch gegeben, daß insbesondere bei Vorliegen
lediglich eines einzigen Rotorwerkzeugs die schräg nach
außen verlaufenden Rückführkanäle mit der Rotorachse einen
Winkel im Bereich von 45° einschließen.
Eine beträchtliche Erhöhung der sich insgesamt einstellenden
Pumpwirkung läßt sich erfindungsgemäß dadurch erzielen, daß
im in Umlaufrichtung der Mahlkörper betrachtet hinteren Be
reich des radial inneren Umlaufabschnitts zumindest im we
sentlichen radial nach außen führende, Pumpabschnitte bilden
de Schleuderkanäle vorgesehen sind, welche durch Rotorwandun
gen begrenzt sind und einerseits mit dem bzw. den Rückführka
nälen verbunden sind und andererseits in den Mahlraum
münden.
Diese Schleuderkanäle stellen eine Art Zellenrad dar, in des
sen Zellen die Mahlkörper in Drehrichtung mitgenommen und
schließlich durch die dabei entstehenden Fliehkräfte radial
nach außen in den Mahlraum ausgeschleudert werden. Vorzugs
weise ist ein solches Zellenrad durch den Rührwerksrotor
selbst gebildet bzw. drehfest mit diesem verbunden und damit
mit dem Rührwerksrotor antreibbar.
Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, ein solches Zellen
rad getrennt vom Rührwerksrotor auszubilden und unabhangig
von diesem anzutreiben.
Bei einer einfachen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rühr
werksmühle sind die genannten Schleuderkanäle am in Umlauf
richtung der Mahlkörper betrachtet hinteren Ende des sich zu
mindest im wesentlichen über die gesamte axiale Länge des ra
dial inneren Umlaufabschnitts erstreckenden zentralen, zur
Rotorachse koaxialen Rückführkanals vorgesehen.
Umfaßt der radial innere Umlaufabschnitt auch schräg nach
außen verlaufende Rückführkanäle, so sind die radial nach
außen führenden Schleuderkanäle vorzugsweise in Verlängerung
dieser Schrägkanäle vorgesehen.
Eine weitere Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, daß mehrere, vorzugsweise zwei
Rührwerksrotoren vorgesehen sind und daß im gemeinsamen Mahl
behälter jedem Rührwerksrotor ein Mahlkörperumlauf zugeord
net ist. Sind beispielsweise zwei Rührwerksrotoren vorgese
hen, so können diese mit ihren in der jeweiligen Umlaufrich
tung der Mahlkörper betrachtet vorderen Stirnseiten einander
zugewandt sein, um zwischen sich einen für beide Mahlkörper
umläufe gemeinsamen Umlaufabschnitt zu bilden. Die beiden Ro
toren bzw. Rotorwerkzeuge können über getrennte Rotorwellen
angetrieben sein. Es ist jedoch auch denkbar, daß lediglich
einer der beiden Rotoren von einer Rotorwelle angetrieben
ist und der andere Rotor mit dem ersten insbesondere magne
tisch gekoppelt ist. Hierbei wäre darauf zu achten, daß le
diglich nichtmagnetische Mahlkörper zum Einsatz kommen.
Ein weiterer Lösungsweg der Erfindung sieht vor, daß bei
einer Rührwerksmühle der im Oberbegriff des Patentanspruchs
46 angegebenen Art der Pumpabschnitt des Mahlraums mit der
Rotorachse einen Winkel im Bereich von 45° bis 90°, vorzu
gsweise 90° einschließt.
Der Grundgedanke der Erfindung ist demnach darin zu sehen,
daß durch eine Wahl des Winkels zwischen dem jeweiligen Pump
abschnitt des Mahlraums und der Rotorachse größer als 45°
Sorge dafür getragen wird, daß die von den auftretenden
Fliehkräften erzeugte Kraftkomponente in Umlaufrichtung der
Mahlkörper größer ist als in Richtung der Normalen der Ro
tor- bzw. Statorflächen, und damit insgesamt die Pumpwirkung
beträchtlich erhöht wird. Schließt ein jeweiliger Pumpab
schnitt des Mahlraums mit der Rotorachse einen Winkel von
90° ein, so wirken die auftretenden Fliehkräfte ausschließ
lich in Umlaufrichtung der Mahlkörper und damit als An
triebs- bzw. Pumpkraft.
Die über die Pumpabschnitte radial nach außen geschleuderten
Mahlkörper sind vorzugsweise über sich an die Pumpabschnitte
anschließende Beruhigungsabschnitte des Mahlraums allgemein
wieder radial nach innen geführt. In diesen Beruhigungsrau
men sind die auf die Mahlkörper einwirkenden Fliehkräfte
zweckmäßigerweise dadurch reduziert, daß die den Mahlraum be
grenzenden Rotor- und Statorflächen dort einen größeren Ab
stand voneinander aufweisen als im Bereich der Pumpabschnit
te.
Zweckmäßigerweise kann dazu jedoch auch auf der dem Beruhi
gungsabschnitt zugewandten Seite des Rührwerksrotors in ge
ringem Abstand eine den Beruhigungsraum gegenüber der betref
fenden Rotorfläche abschirmende Statorplatte angeordnet
sein. Eine solche Statorplatte kann beispielsweise an ihrem
Außenumfang in Abständen Öffnungen in Form von Schlitzen
oder kreisrunden Löchern besitzen, durch die die Mahlkörper
hindurchtreten können.
Die den Mahlraum begrenzenden Rotorflächen sind vorteilhaf
terweise zumindest abschnittsweise durch wenigstens zwei
axial beabstandete, vorzugsweise scheibenförmige Rotorwerk
zeuge gebildet. Die den Mahlraum begrenzenden Statorflächen
können zumindest abschnittsweise durch wenigstens ein sich
vom Mahlbehälter radial nach innen erstreckendes, vorzugswei
se scheibenförmiges Statorwerkzeug gebildet sein.
Sind mehrere Rotorwerkzeuge beispielsweise an einer gemeinsa
men Rotorwelle angeordnet, so kann sich der Mahlkörperumlauf
über einen radial inneren Umlaufabschnitt schließen, welcher
sich zwischen den axial äußeren Rotorwerkzeugen erstreckt.
Im Vergleich zur Anordnung zweier Rotoren bzw. Rotorwerkzeu
gen mit jeweils eigenem Mahlkörperumlauf weist im vorliegen
den Falle der radial innere Umlaufabschnitt eine relativ
große axiale Länge auf.
Demnach kann es zweckmäßig sein, daß der durch einen zentra
len, zur Rotorachse koaxialen Rückführkanal gebildete radia
le innere Umlaufabschnitt mit einer bezüglich der Mahlkörper
formschlüssig wirkenden Fördereinrichtung, wie insbesondere
einem Schneckengewinde oder dergleichen versehen ist.
Insbesondere bei genügend starker Pumpwirkung aufgrund von
mit der Rotorachse einen Winkel von beispielsweise 90° ein
schließenden Pumpabschnitten kann im zentralen, zur Rotorach
se koaxialen Rückführkanal auch eine Statorwendel angeordnet
sein, entlang derer die im Bereich der Pumpabschnitte durch
die Fliehkräfte angetriebenen Mahlkörper nach oben gefördert
werden.
Insbesondere bei einer Anordnung mit mehreren Rotorwerkzeu
gen kann der Mahlgutstrom zumindest in einem Teil der Pumpab
schnitte, in denen die Mahlkörper infolge der Fliehkräfte ra
dial nach außen getrieben werden, radial nach innen geführt
sein. Es wird demnach zumindest abschnittsweise eine dem
Mahlgutstrom entgegengerichtete Fliehkraft auf die Mahlkör
per ausgeübt. Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß
der Mahlgutstrom aufgrund des hydrostatischen Druckes zu
einer Bewegung entgegen der auch auf ihn wirkenden Flieh
kraft gezwungen wird, während die innerhalb des Mahlgut
stroms frei beweglichen Mahlkörper der Fliehkraft entgegen
der Strömungsrichtung des Mahlgutes folgen können. Auf diese
Weise wirkt die Fliehkraft selektiv auf die Mahlkörper, wäh
rend das Mahlgut der durch den hydrostatischen Druck erzwun
genen Strömungsrichtung folgen muß.
Bei einer Rührwerksmühle der im Oberbegriff des Patentan
spruchs 61 angegebenen Art ist gemäß einer weiteren erfin
dungsgemäßen Ausführungsvariante eine Verstelleinrichtung
für den axialen Abstand zwischen den den Mahlraum begrenzen
den Stator- und Rotorflächen und damit das Volumen der Pump
und/oder Beruhigungsabschnitte vorgesehen, wobei vorzugswei
se der Rührwerksrotor ortsfest gelagert ist und die Verstell
einrichtung den axial verschiebbaren Mahlbehälter beauf
schlagt.
Aufgrund der dadurch erzielten Variabilität im Hinblick auf
die Volumina der Pump- und/oder Beruhigungsabschnitte kann
die betreffende Rührwerksmühle und damit das gewünschte Mahl
ergebnis stets optimal eingestellt werden, wobei der orts
fest gelagerte Rührwerksrotor zudem den Vorteil einer im Auf
bau äußerst einfachen Lagerung und zusätzlicher konstrukti
ver Freiheiten beispielsweise zur Anordnung eines Druckkol
bens oder dergleichen mit sich bringt. Ein solcher Druckkol
ben ist im allgemeinen dann erforderlich, wenn eine Verände
rung der Mahlraumvolumens bzw. der Mahlkörperdichte möglich
sein soll.
Die Erfindung betrifft ferner eine Rührwerksmühle gemäß dem
Oberbegriff der Patentansprüche 71, 92 und 99.
Bei derartigen Rührwerksmühlen sind insbesondere die den
Mahlraum begrenzenden Rotor- und Statorwände sowie die Rühr
werkzeuge durch das eingebrachte Mahlgut-Mahlkörpergemisch
größten Belastungen ausgesetzt. Es wurde daher bereits vorge
schlagen, flügelartige Rotorwerkzeuge sowie den Mahlbehälter
aus keramischen oder Sintermaterialien herzustellen, die re
lativ hart und abriebfest sind (DE-OS 26 26 757). Trotz die
ses relativ lange zurückliegenden Vorschlags sind bis heute
nur relativ wenige aus derartigen Materialien gefertigte
Rührwerksmühlen auf dem Markt erschienen. Maßgeblich dafür
dürften die im Zusammenhang mit der Verwendung von Mühlentei
len aus unterschiedlichem Material mit insbesondere unter
schiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten auftretenden Pro
bleme sein. Harte Materialien sind nämlich im allgemeinen re
lativ spröde und weisen zudem einen von dem des Metalls ab
weichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Hierbei ist zu
berücksichtigen, daß die restlichen Teile der Rührwerksmühle
in der Regel größtenteils aus Metall bestehen und sämtliche
Teile der Mühle während des Betriebs einer gewissen Wärme
beanspruchung ausgesetzt sind. Daraus folgt, daß zwischen
den einzelnen Materialien unterschiedlicher Art Spannungen
auftreten können, die u.U. zu Rissen oder Materialbrüchen
führen. Dies gilt vor allem dann, wenn es sich um rotations
symmetrische Teile handelt.
Eine Rührwerksmühle der genannten Art, bei welcher die auf
grund der Verwendung unterschiedlicher Materialien bei Wärme
beanspruchung auftretenden Druckspannungen und/oder Zugspan
nungen durch einfache Mittel auf ein Minimum zurückgeführt
sind, wird vorteilhafterweise dadurch geschaffen,
daß zumindest ein zwischen zwei Mühlenteilen angeordnetes
Ausgleichselement vorgesehen ist, dessen Material und Wärme
ausdehnungskoeffizient zum Ausgleich von Wärmedehnungsunter
schieden in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Materia
lien der Mühlenteile gewählt ist. Hierbei ist das Ausgleichs
element vorzugsweise zwischen den betreffenden Mühlenteilen
eingeklemmt, so daß diese dadurch druckbelastet sind.
Aufgrund dieser Ausbildung können insbesondere die unmittel
bar dem im Mahlraum aufgenommenen Mahlgut-Mahlkörpergemisch
ausgesetzten Mühlenteile aus hartem und im allgemeinen rela
tiv sprödem Werkstoff wie insbesondere Keramik, Sintermate
rial oder dergleichen gefertigt sein, ohne daß dies zu uner
wünschten Wärmedehnungsunterschieden führt. Nachdem das bzw.
die Ausgleichselemente aus einem Material bestehen, welches
insbesondere im Hinblick auf den jeweiligen Wärmeausdehnungs
koeffizienten im Sinne eines Dehnungsausgleichs gewählt ist,
werden auf einfachste Weise während des Betriebs der Rühr
werksmühle auftretende Druck- und Zugspannungen weitgehend
ausgeglichen bzw. spröde Werkstoffe, wie insbesondere Kera
mik, zuverlässig von unzulässig hohen Kräften freigehalten.
Vorteilhafterweise bestehen zumindest ein dem Mahlraum zuge
wandter Abschnitt des Stators und/oder Rotors und/oder die
Rührwerkszeuge aus hartem Material wie insbesondere Keramik,
Sintermaterial oder dergleichen, wobei das Ausgleichselement
zum Ausgleich der insbesondere axialen Wärmedehnungsunter
schiede zwischen diesem Material und dem insbesondere aus Me
tall bestehenden Material der angrenzenden anderen Mühlentei
le vorgesehen ist. Ist der Stator bzw. Rotor mehrteilig und
lediglich ein Teil des Stators bzw. Rotors aus dem harten Ma
terial gebildet, so stützt sich das Ausgleichselement vorzu
gsweise lediglich an diesem aus Hartmaterial bestehenden
Teil und beispielsweise einem anderen, aus Metall bestehen
den Mühlenteil ab. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar,
daß der Stator bzw. Rotor zumindest im wesentlichen ganz aus
einem solchen harten Material besteht und das betreffende
Ausgleichselement beispielsweise zwischen diesen Rotor bzw.
Stator und einen anderen Mühlenteil aus anderem Material ein
gespannt bzw. eingeklemmt ist.
Sowohl der Stator als auch der Rotor können demnach eintei
lig oder auch mehrteilig sein, und bei mehrteiligem Aufbau
insbesondere einen Außenmantel bzw. Innenmantel aus weichem
Material und einen an diesem anliegenden mahlraumseitigen In
nenmantel bzw. Außenmantel aus Hartmaterial umfassen. Bei
spielsweise bei einem den Mahlbehälter bildenden Stator mit
einem Außenmantel und einem an diesem anliegenden mahlraum
seitigen Innenmantel ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß
der Innenmantel und/oder dort ggf. vorgesehene Rührwerkzeuge
aus hartem Material bestehen. In diesem Falle ist das Aus
gleichselement vorzugsweise zwischen einen Deckel der Mühle
oder dergleichen und den Innenmantel geklemmt. Am dem Deckel
gegenüberliegenden Ende des Innenmantels kann ein weiteres,
zwischen diesen Innenmantel und ein axial angrenzendes Müh
lenteil eingeklemmtes Ausgleichselement vorgesehen sein. Das
axial angrenzende Mühlenteil besteht beispielsweise wiederum
aus Metall mit einem von dem des Hartmaterials unterschiedli
chen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
Die Ausgleichselemente sind vorzugsweise als Druckringe bzw.
Druckringscheiben ausgebildet.
Aufgrund des Umstands, daß die Ausgleichselemente aus rela
tiv hartem Material gefertigt sind, weißt zweckmäßigerweise
eines dieser Ausgleichselemente einen Mahlguteinlaß und/oder
einen Kühlwasserauslaß oder -einlaß auf.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist der Au
ßenmantel aus weichem Material zugbelastet. Hierbei wird der
Umstand ausgenützt, daß weichere, insbesondere metallische
Werkstoffe im Vergleich beispielsweise zu keramischen Stof
fen bei Zugspannungen wesentlich höhere Verformungsgrade er
tragen können, ehe in ihnen Brüche auftreten. Hierbei ist
vorzugsweise zumindest eines der Ausgleichselemente mit dem
Außenmantel unter Erzeugung einer Zugspannung verbunden. Vor
zugsweise ist vorgesehen, daß das betreffende Ausgleichsele
ment den Außenmantel radial außen übergreift und sich mit
einer radial innen liegenden Druckfläche am Innenmantel ab
stützt. Damit ist der aus hartem Material bestehende Innen
mantel druckbelastet, während der aus weichem, beispielswei
se metallischem Material bestehende Außenmantel auf Zug bela
stet ist. Zweckmäßigerweise ist hierzu der Außenmantel kür
zer als der Innenmantel, so daß beispielsweise eine besonde
re Abstufung des betreffenden Ausgleichselements entfallen
kann.
Von besonderem Vorteil ist, zwischen dem Ausgleichselement
und dem Außenmantel eine elastisch nachgiebige Verbindung
wie beispielsweise eine eine Tellerfeder umfassende Schraub
verbindung oder dergleichen vorzusehen.
Die bisher beschriebenen Ausführungsvarianten sind grundsätz
lich sowohl am Stator als auch am Rotor realisierbar, wobei
der Rotor oder auch der Stator als zentraler Teil der Rühr
werksmühle vorgesehen sein kann, welcher vom Stator bzw.
Rotor umgeben ist. Beim zentralen Rotor bzw. Stator wäre der
mahlraumseitige Außenmantel aus hartem Material zu fertigen
und durch das Ausgleichselement auf Druck zu belasten und
der aus weicherem Material bestehende Innenmantel ggf. auf
Zug zu belasten.
Eine praktisch bevorzugte Ausführungsvariante zeichnet sich
dadurch aus, daß insbesondere der Rotor einen vom Mahlraum
abgewandten Innenmantel sowie dem Mahlraum zugewandt einen
vorzugsweise aus einzelnen Umfangsringen zusammengesetzten,
mit Rührwerkzeugen versehenen Außenmantel umfaßt, wobei der
Außenmantel und/oder die dort vorgesehenen Rührwerkzeuge aus
hartem Material bestehen. Ein entsprechender mehrschichtiger
Aufbau ist grundsätzlich auch wiederum insbesondere für den
mahlraumseitigen Innenmantel eines äußeren Rotors bzw. eines
den Mahlbehälter bildenden äußeren Stators denkbar.
Insbesondere bei einem zentralen Rotor ist vorzugsweise vor
gesehen, daß ein Ausgleichselement zwischen einem Wellen
flansch einer Rotorwelle und dem Außenmantel des Rotors ange
ordnet ist. Hierbei weist der Wellenflansch zweckmäßigerwei
se eine beispielsweise zylinderförmige Zentrier- und Orien
tierungsfläche für das angrenzende Ausgleichselement auf.
Darüber hinaus kann der Wellenflansch eine weitere, vorzugs
weise wiederum zylinderförmige Zentrier- und Orientierungs
fläche für einen sich an das Ausgleichselement anschließen
den Umfangsring des Außenmantels aufweisen.
Am der Rotorwelle gegenüberliegenden Ende des Rotors bzw.
dessen Außenmantels kann ein weiteres Ausgleichselement ange
ordnet sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn
das erste ringförmige Ausgleichselement aufgrund dessen Be
schaffenheit aus hartem Material gleichzeitig als Trennring
eingesetzt wird, da dann der zweite Ring als Ersatz-Trenn
ring dienen kann. Hierbei sind die beiden Ringe bzw. Ring
scheiben möglichst gleich auszubilden.
In diesem Zusammenhang kann auch von Vorteil sein, wenn der
Rotor bezüglich einer mittleren, quer durch seine Längsachse
verlaufenden Ebene umkehrbar ist, falls sich über seine
Länge eine ungleichmäßige Abnutzung ergibt. Um diese Umkehr
barkeit des Rotor zu erreichen, kann dieser nach denselben
Prinzipien ausgebildet sein, wie dies in der DE-OS 36 14 721
bschrieben ist.
Am der Rotorwelle abgewandten Ende des Rotors ist vorzugswei
se ein über eine Wellenverlängerung mit der Rotorwelle ver
bundener Rotordeckel oder dergleichen vorgesehen, über den
die einzelnen Bestandteile insbesondere des Außenmantels des
Rotors einschließlich des bzw. der Ausgleichselemente druck
belastbar sind. Die Wellenverlängerung dient hierbei als
Anker für den beispielsweise mittels einer Schraube befestig
baren Rotordeckel, so daß die einzelnen Teile des Rotors auf
einfachste Weise über diesen Deckel unter Druck setzbar
sind.
Vorzugsweise ist der Innenmantel des Rotors mit der Rotorwel
le verbunden. Zweckmäßigerweise sind die druckbelasteten Be
standteile des Rotors ausschließlich durch Reibschluß in Dre
hung versetzbar. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen,
daß bei den hier verwendeten Materialien die bisher üblichen
ineinandergreifenden Keilverbindungen nicht ohne weiteres
möglich sind. Denkbar sind jedoch reibungserhöhende Mittel,
wie z.B. eine sanfte Oberflächenwellung der einzelnen Teile,
die allerdings wieder so ausgebildet sein müßte, daß die Wel
len genau ineinanderpassen. Eine spezielle Art einer form
schlüssigen Drehungsmitnahme ist weiter unten angegeben.
Unabhängig oder in Kombination mit den zuvor genannten Maß
nahmen zum Ausgleich von Wärmedehnungsunterschieden ist er
findungsgemäß vorgesehen, daß der Stator und/oder Rotor je
weils einen Außenmantel und Innenmantel aus unterschiedli
chem Material umfaßt und daß zum Ausgleich von radialen Wär
medehnungsunterschieden zwischen Außenmantel und Innenmantel
ein elastischer Mantel, wie insbesondere ein Gummimantel,
vorgesehen ist. Dieser elastische Mantel dient vorzugsweise
gleichzeitig zur Abdichtung von im Rotor bzw. Stator vorgese
henen Kühlkanälen. Hierbei sind die durch die Rührwerkzeuge
voneinander getrennten Kühlkanäle zweckmäßigerweise über im
elastischen Mantel vorgesehene Ausnehmungen miteinander ver
bunden. Damit wird der Umstand berücksichtigt, daß der zwi
schen dem elastischen Mantel und beispielsweise dem Außenman
tel des Rotors verbleibende Raum durch die scheibenartigen
Rührwerkzeuge unterteilt wird und ein schraubenliniger Ver
lauf der Kühlkanäle wie beispielsweise bei einem Mahlbehäl
ter ohne Rührwerkzeuge nicht möglich ist. Die im elastischen
Mantel vorgesehenen Ausnehmungen stellen trotz der vorhande
nen Rührwerkzeuge einen ungestörten Kühlmittelfluß von einem
Kanal zum anderen sicher.
Zweckmäßigerweise sind auch die durch ggf. vorgesehene Ring
rippen des Außenmantels voneinander getrennte Kühlkanäle
über wiederum im elastischen Mantel vorgesehene Ausnehmungen
miteinander verbunden.
Die Ausnehmungen sind vorteilhafterweise schraubenlinienför
mig versetzt über den Umfang des elastischen Mantels ver
teilt. Damit ist sichergestellt, daß das Kühlwasser jeweils
den ganzen Ringkanal umrunden muß und nicht von einer Ausneh
mung zur nächsten im Kurzschluß geführt ist.
Gemäß einer weiteren praktischen Ausführungsvariante verlau
fen die Ausnehmungen bezüglich der jeweiligen Ringrippe
schräg. Jede Ringrippe kann auf ihren beiden Seiten jeweils
mit einer Leit- bzw. Trennwand versehen sein, wobei die bei
den Trennwände auf den beiden gegenüberliegenden Seiten der
betreffenden, schräg verlaufenden Ausnehmung angeordnet
sind. Auf diese Weise kann das Kühlwasser von einem Kühlka
nal zum nächsten und schließlich in einen am einen Ende bei
spielsweise des zentralen Rotors vorgesehenen Verbindungs
raum gelangen, von wo aus eine Verbindung in das Innere des
Innenmantels besteht. Dieser Innenraum kann beispielsweise
mit einer mittigen Bohrung bzw. dem Inneren eines Rohres der
Rotorwelle in Verbindung stehen.
Bei einer Rührwerksmühle der im Oberbegriff des Patentan
spruchs 99 genannten Art ist erfindungsgemäß eine wesentlich
verbesserte Rotorgeometrie dadurch erzielbar, daß die Rühr
werkzeuge an ihrem im Mahlraum liegenden freien Ende in
Längsrichtung doppeltkonisch ausgebildet sind und die den
Doppelkonus bildenden Rührwerkzeugwände einen Winkel a<60°
einschließen, welcher vorzugsweise 10° bis 30° und insbeson
dere 15° beträgt.
Aus der US-PS 41 75 871 ist zwar bekannt, daß sich bei einer
doppelkegelförmigen Rotorgeometrie zwischen den einzelnen
Stellen größten Durchmessers jeweils ein Wirbeltorus rund um
den Rotor ausbildet, welcher im Falle eines Mischers die
Mischwirkung unterstützt. Es wurde auch bereits vorgeschla
gen, eine solche doppelkegelförmige Rotorgeometrie bei einer
Rührwerksmühle vorzusehen (DE-OS 34 04 985), wodurch sich
ein leicht abgewandelter Effekt ergibt, nämlich eine Verbes
serung der Verteilung der Mahlkörper über den Mahlraum.
Mehrere Untersuchungen haben jedoch ergeben, daß die in der
US-PS 41 75 871 dargestellten Wirbel keineswegs beständig
sind, sondern diese axial nebeneinanderliegenden Wirbel in
ihrem Strömungsbild bis zu dessen Zerstörung ständig gestört
sind. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung wird er
reicht, daß die an sich sehr günstige Wirbelbildung äußerst
beständig ist und deren Ausbildung unterstützt wird. Erfin
dungsgemäß wird zwischen den spitz zulaufenden Stellen größ
ten Durchmessers ein ausreichend großer Raum zur ungehinder
ten Ausbildung der Wirbel geschaffen. Die Rührwerkzeuge kön
nen an ihren Enden abgerundet sein bzw. eine in Längsrich
tung abgerundete Konusform aufweisen. Darüber hinaus ist von
Vorteil, den vorzugsweise jeweils durch einen Umfangsring ge
bildeten Bereich des Rotors zwischen zwei scheibenartigen
Rührwerkzeugen in Anpassung an die abgerundete Wirbelform
konkav auszubilden.
Der den konisch ausgebildeten Zwischenbereich bestimmende
Krümmungsradius BR ist zweckmäßigerweise so gewählt, daß
dieser Zwischenbereich zusammen mit den angrenzenden Konus
flächen der betreffenden Rührwerkzeuge im Längsschnitt zu
mindest im wesentlichen eine Parabel ergibt. Der Krümmungs
radius BR ist vorzugsweise größer als der Radius Br der am
Ende der Rührwerkzeuge vorgesehenen Rundung.
Eine insbesondere auch für harte und damit im allgemeinen
spröde Materialien geeignete formschlüssige Drehungsmitnahme
ist dadurch gegeben, daß am mit der Rotorwelle verbundenen
Innenmantel des Rotors Mitnahmestifte befestigt sind, welche
den elastischen Mantel durchsetzen und in in den Rührwerk
zeugen und/oder den Ringrippen vorgesehene, vorzugsweise ab
gerundete Ausnehmungen eingreifen. Derartige Mitnahmestifte
können über den Umfang des Rotors verteilt sein.
Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung er
geben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei
spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert,
in dieser zeigt:
Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Rührwerks
mühle, die entsprechend einem aus mehreren Druckschrif
ten zusammengesetzten Stande der Technik ausgebildet
ist;
Fig. 2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 veranschaulichten
Deckel, jedoch entsprechend einer ersten Ausführungs
form der Erfindung, zu der dann die Fig. 1 ein Schnitt
nach der Linie I-I sein kann;
Fig. 3 eine erste Realisierungsform der anhand der Fig. 2
veranschaulichten Anordnung in einem Schnitt nach der
Linie A-A der Fig. 2, jedoch erst nach dem Vergießen
der in Fig. 2 in Draufsicht gezeigten Rohrschlange;
Fig. 4 eine zweite Realisierungsform der Anordnung nach Fig. 2
in explodierter Darstellung, wobei Fig. 2 dann eine
Draufsicht auf den Unterteil der Fig. ist;
Fig. 5 eine Ausführungsform mit geradlinigen Kanälen;
Fig. 6 ein Detail bei einer Ausführung nach den Fig. 5 oder 7;
Fig. 7 und 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei Fig. 8 ein
Schnitt nach der Linie VIII-VIII ist und Fig. 1 als
Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 7 gedacht werden
kann,
Fig. 9 die Verbindung von Deckel- und Statorkühlkreislauf
sowie eine besondere Statorausbildung gemäss bevorzug
ten Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine Rührwerksmühle
mit einem inneren Mahlkörperumlauf, dessen
radial innerer Umlaufabschnitt durch einen
zentralen, zur Rotorachse koaxialen Rückführ
kanal gebildet ist,
Fig. 11 einen Längsschnitt einer Rührwerksmühle, wel
che einen axial verschieblichen Mahlbehälter
mit einer diesem zugeordneten Verstellein
richtung sowie eine Druckkolbeneinheit zur
Variation des Volumens des Mahlraums auf
weist,
Fig. 12 einen Längsschnitt einer Rotoranordnung
einer Rührwerksmühle, deren Mahlkörperumlauf
einen radial inneren Umlaufabschnitt mit
schräg nach außen verlaufenden Rückführkanä
len umfaßt,
Fig. 13 eine schematische Darstellung einer Rühr
werksmühle mit einem im Längsschnitt im we
sentlichen ovalen Rührwerksrotor, welcher
wiederum einen zentralen, zur Rotorachse koa
xialen Rückführkanal für die Mahlkörper auf
weist, welcher durch Schrägkanäle verlängert
ist,
Fig. 14 einen Längsschnitt durch eine Rührwerksmüh
le, bei der zwei von getrennten Rotorwellen
angetriebene Rotorwerkzeuge in einem gemein
samen Mahlbehälter untergebracht sind,
Fig. 15 einen Längsschnitt einer Rührwerksmühle mit
zwei scheibenartigen, von einer gemeinsamen
Rotorwelle angetriebenen Rotorwerkzeugen,
Fig. 16 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbei
spiel einer Rührwerksmühle,
Fig. 17 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, entsprechend den
Pfeilen II-II in Fig. 16,
Fig. 18 einen Fig. 16 vergleichbaren Längsschnitt durch eine
weitere Ausführungsvariante der Rührwerksmühle, und
Fig. 19 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 18.
Fig. 1 zeigt den Oberteil einer Rührwerksmühle, wie sie aus der
DE-PS 28 13 781 bekanntgeworden ist, allerdings mit einigen,
später zu besprechenden Veränderungen. Die aus dieser DE-PS be
kannte Rührwerksmühle weist einen aus Ringen 1 zusammengesetzten
Mahlbehälter 2 auf, wobei diese Ringe 1 an der Außenseite wen
delförmige Nuten besitzen, die der Hindurchführung eines Kühlmit
tels, insbesondere von Wasser, dienen und die durch einen äuße
ren Mantel 3 abgedeckt sind. An der Oberseite dieses Mahlbehäl
ters 2 befindet sich ein Sitzring 4 sowie ein die Auslaßkammer 5
umschließender Lagerkörper 6.
In diesem Lagerkörper 6 ist eine Rotorwelle 7 gelagert, die in
nen hohl zur Hindurchführung von Kühlwasser ausgebildet ist und
die an ihrer Unterseite ein angeschweißtes Führungsrohr 8 trägt.
An diesem Führungsrohr 8 sind einzelne Rotorringe 9 des Rotors 10
aufgefädelt und zentriert.
Abweichend von der Darstellung der genannten DE-PS 28 13 781 ist
zur Abtrennung der Mahlkörper vom flüssigen Produkt ein aus der
DE-PS 20 47 244 bekannter gekühlter Mahlraumdeckel 11 vorgesehen,
der eine ringscheibenförmige Gestalt hat. Nach dem Stande der
Technik ist in dieser Ringscheibe 11 ein Hohlraum 12 vorgesehen,
der von Kühlmittel durchströmt werden soll. Über die Zufuhr
dieses Kühlmittels in den Hohlraum 12 ist im Stande der Tech
nik nichts ausgesagt, und man muß auf Grund der Darstellung eher
annehmen, daß diese unabhängig von anderen Kühlkreisläufen
erfolgt. Es sei schon jetzt vorweggenommen, daß für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung hierzu zweckmäßig eine Zweigleitung
13 an die Außenwendeln 14 des Stators 2 angeschlossen wird,
denen das Kühlwasser über eine Zufuhrleitung 15 zuführbar ist.
Ferner ist eine, z.B. aus der DE-PS 29 32 783 bekanntgewordene
Regeleinrichtung 16 für den Kühlkreislauf schematisch angedeutet,
die an einer, an sich beliebigen Stelle, beispielsweise im Inne
ren der Kühlwendeln 14 mittels eines Temperaturfühlers 17 die
Kühlwassertemperatur mißt und den Zustrom an Kühlmittel über den
Einlaß 15 dementsprechend regelt. Wenn auch der Fühler 17 an
einer relativ nahe zum Einlaß 15 gelegenen Stelle dargestellt
ist, so versteht es sich doch, daß dieser Fühler zweckmäßig
gegen die Auslaßseite des Kühlkreislaufes hin angeordnet ist.
Betrachtet man nun die Darstellung der Fig. 1 soweit sie sich
auch dem genannten Stande der Technik entnehmen läßt, so wird
zunächst auffallen, daß der Hohlraum 12 im scheibenförmigen
Körper 11 nicht ohne weiteres herstellbar sein wird. Stellt man
sich ferner auch noch vor, daß der Hohlraum 12 (verglichen mit
dem Querschnitt der Zufuhrleitung 13), aufgrund der scheibenför
migen Gestalt des Körpers 11 ein gegenüber der Leitung 13 stark
vegrößertes Volumen besitzt, so wird klar werden, daß der
Kühlmittelstrom innerhalb des Hohlraumes 12 seine Führung ver
lieren wird und sich somit Toträume bilden, in denen sich der
Kesselstein ablagert. Das Resultat ist, daß gewisse Abschnitte
des Deckelkörpers 11 nicht nur nicht gekühlt werden, sondern
wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Kesselsteines sogar
eine gewisse Wärmespeicherkapazität entwickeln, wobei die Flä
chenbereiche mit guter bzw. mit schlechter Kühlung absolut nichts
voraussagbar sind und das Kühlergebnis dem Zufall überlassen
bleibt. Dies kann sogar so weit führen, daß bei starker Beein
flußung des Regelkreises 16 durch das im Hohlraum 12 aufgeheiz
te Kühlwasser dann die Kühlregelung selbst nur mehr mangelhaft
funktioniert.
Um nun definierte Strömungsverhältnisse auch an einem so groß
flächigen Körper wie einer Scheibe zu schaffen, kann nun die Aus
bildung erfindungsgemäß entsprechend Fig. 2 getroffen sein. Dabei
ist anstelle eines alle Bereiche mit Ausnahme einer relativ dün
nen Wandung des scheibenförmigen Körpers 11 ausfüllenden Hohl
raumes 12 der Hohlraum für die Kühlflüssigkeit als längliches
Kanalsystem 112 ausgebildet, das sich spiralenförmig praktisch
über die gesamte Oberfläche (bzw. Volumen) des scheibenförmigen
Körpers 11 erstreckt und so für eine gleichmäßige Kühlung Sorge
trägt. Dadurch, daß nun kein wesentlicher Querschnittsunter
schied zwischen dem Zufuhrkanal 13 und dem Kanalsystem 112 mehr
besteht, ist die Kühlflüssigkeit gezwungen, relativ rasch das
Kanalsystem 112 zu durcheilen, wobei einerseits Ablagerungen auf
grund der hohen Strömungsgeschwindigkeit vermieden werden (Selbst
reinigungseffekt) und anderseits durch die Anordnung dieses Ka
nalsystems 112 entsprechend einer Spirale ein vorhersehbarer und
gleichmäßiger Kühleffekt erreicht wird. Das Kühlwasser tritt
sodann an einem lediglich strichliert angedeuteten Auslaß 18
wieder aus, welcher Auslaß 18 beispielsweise über den Lagerkör
per 6 (Fig. 1) nach außen geführt sein kann.
Die dargestellte Anordnung des Kanalsystems 112 wird sich selbst
verständlich besonders dann eignen, wenn der scheibenförmige Kör
per 11 mit dem Stator 2 (Fig. 1) verbunden ist, d.h. den in Fig. 1
gezeigten Deckel 11 oder eine Statorringscheibe (als Werkzeug)
bildet. In einem solchen Falle wird es besonders zweckmäßig sein,
wenn wenigstens die Zufuhr (Übergang des Kanal 13 zum System 112)
von der Mantelfläche des scheibenförmigen Körpers 11 her erfolgt,
und zwar von der Außenmantelfläche 19. Umgekehrt wird es im Fal
le einer Rotorscheibe günstig sein, wenn die Zufuhr und/oder die
Abfuhr des Kühlwassers von der Innenmantelfläche 20 her des schei
benförmigen Körpers 11 erfolgt.
Geht man also von Fig. 2 aus, so läßt sich die Darstellung des
Deckels 11 in Fig. 1 als Schnittdarstellung entlang der Linie I-I
vorstellen. Anderseits sind mit einer solchen spiralförmigen An
ordnung noch nicht alle Probleme beseitigt, denn es fragt sich,
wie eine solche Spirale hergestellt werden kann. Zwei Realisa
tionsformen werden in der Folge anhand der Fig. 3 und 4 bespro
chen werden.
Gemäß Fig. 3 ist das Kanalsystem 112 als Kühlrohr ausgebildet,
das beispielsweise auf eine plattenförmige Grundfläche aufgelegt
und sodann an dieser Platte mit Metall 21 ausgegossen wird.
Fig. 2 ist also dann als Darstellung des Kanalsystems 112 auf
der Grundplatte vor dem Vergießen anzusehen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß in einem ringschei
benförmigen Körper 11′ zunächst das Kanalsystem 112 eingefräst
wird (auch andere Bearbeitungsvorgänge zur Formbildung sind denk
bar, worauf das so gebildete Kanalsystem 112 durch einen Deckel
11′′ abgedeckt wird. Der Deckel 11′′ kann dann auf den Ringkörper
11′ aufgeschrumpft oder aufgeschweist werden. Um die Gleichmä
ßigkeit der Anlage der Oberfläche des Deckelkörpers 11′′ zu si
chern, kann der Ringkörper 11′ mit der aus Fig. 4 ersichtlichen
Ausbauchung 22 versehen sein. Ferner kann es von Vorteil sein,
an die Oberseite der Zwischenstege 23 Dichtungslippen 24 einzu
setzen.
Die spiralförmige Anordnung gemäß Fig. 2 ist nun nicht unbe
dingt erforderlich, vielmehr kann eine gute und gleichmäßige
Kühlung auch mit geradlinig verlaufende Kanälen erreicht werden,
die leicht durch Bohren herstellbar sind. Ein Beispiel einer
solchen Ausführung sei nun anhand der Fig. 5 beschrieben. Dabei
besitzen Teile gleicher Funktion dieselben Bezugszeichen wie in
den vorigen Figuren, Teile ähnlicher Funktion dieselben Bezugs
zeichen, jedoch mit einer Hunderterziffer versehen.
Gemäß Fig. 5 ist der scheibenförmige Körper 11 von einem Kanal
system 212 durchzogen, das jeweils aus einzelnen, hier zweckmä
ßig zueinander parallel verlaufenden Kanälen 25, 25′, 25′′ bzw.
26, 26′, 26′′ bzw. 27, 27′, 27′′ usw. besteht. Diese Kanäle 25-30
können leicht entlang von die Sekanten zum scheibenförmigen Teil
11 bildenden Achsen a als geradlinige Bohrungen hergestellt wer
den, die dann etwa in einer durch den scheibenförmigen Körper 11
gelegten Ebene verlaufen. In Fig. 5 sind jeweils zueinander para
lelle Kanäle 25, 25′, 25′′ bis 30, 30′, 30′′ dargestellt, doch
versteht es sich, daß je nach den gewünschten Kanalquerschnitt
und der Dimension des zu kühlenden scheibenförmigen Körpers 11
bzw. dem erforderlichen Kühleffekt die Anzahl der Kanäle 25 bis
30 variieren kann.
Wie ersichtlich, sind die Kanäle 25 bis 30 nach Art eines Viel
eckes angeordnet, d.h. theoretisch könnte bereits eine Dreieck
form ausreichend sein, doch wird die Verteilung der Kühlkanäle
über die Ringfläche um so besser, je mehr sich die Vieleckform
einem Kreise (vgl. die Spirale in Fig. 2) annähert, wobei auch
auf die damit erforderliche Ausgestaltung der Zu- und Abfuhrka
näle Rücksicht zu nehmen ist. Jedenfalls wird es sich aufgrund
der Vieleckform ergeben, daß die Bohrungen 25 bis 30 von einer
Mantelfläche her, und zwar von der Außenmantelfläche 19 her,
gebohrt werden, und jeweils an einer anderen Stelle der Außen
mantelfläche 19 wiederum ausmünden. Dabei ergibt es sich, daß
die geradlinig verlaufenden Kanäle jeweils miteinander einen
Winkel R einschliessen, da sie einander kreuzen.
Um daher eine definierte Strömung durch die Kanäle 25 bis 30 zu
erhalten, ist es nötig, diejenigen Kreuzungsstellen zu blockie
ren, an denen das Kühlmedium umgeleitet bzw. am Austreten verhin
dert werden soll. Es versteht sich, daß bei einer gegebenen An
ordnung von Kanälen 25 bis 30 man es in der Hand hat, durch Ver
änderung der Stellung einzelner Stopfen auch die Umleitungsstel
len zu beeinflußen. Beispielsweise könnte es für eine sehr in
tensive Kühlung zweckmäßig sein, für jeden der Kanäle 25 bis 30
einen eigenen Zufluß vorzusehen. Das Kanalsystem 212 sei aber
nachstehend anhand einer anderen Anordnung beschrieben, bei der
ein quasi spiralförmiger Verlauf erreicht wird.
Es sei angenommen, daß rund um den scheibenförmigen Körper 11
sechs Zuläufe, 13, 213, 313, 413, 513 vorgesehen sind, die je
weils dem Zuflußkanal 13 der Fig. 1 in etwa entsprechen. Wenn
daher das Kühlwasser über den Zufluß 13 in den Kanal 25 ein
tritt, so gelangt es zunächst an dem den Kanal 25 schneidenden
Kanal 30 vorbei, wobei die Verbindungsstelle durch einen Stop
fen 31 abgeschlossen wird. Analog verfährt man an der nächsten
Kreuzungsstelle, d.i. der Kreuzung zwischen den Kanälen 25 und
30′, wo zu beiden Seiten des Kanales 25 Stopfen 31 einzusetzen
sind. Analoges gilt für die Kreuzungsstelle des Kanales 25 mit
dem Kanal 30′′.
Nachdem der Kanal 25 die Hälfte seiner Lauflänge überschritten
hat, kreuzt er sich mit dem Kanal 26′′, in den dementsprechend
zu beiden Seiten des Kanales 25 Stopfen 31 einzusetzen sind.
Da sich aber nun der Kanal 25 der Außenmantelfläche 19 nähert,
wird die Strömungsrichtung an der nächsten Kreuzung mit dem Ka
nal 26′ umgelenkt, zu welchem Zwecke am Ende des Kanales 26′
sowie am Ende des Kanales 25 je ein Stopfen 31 vorgesehen ist.
Das Kühlmedium wird daher im Sinne des Pfeiles 32 aus dem Kanal
25 in den Kanal 26′ umgelenkt, wo sie in einer etwas geringeren
Entfernung vom Mittelpunkt des scheibenförmigen Körpers 11 wei
terfließt, als vorher. Da in diesem Bereiche der Umlenkstelle
vom Kanal 25 auf den Kanal 26′ ein weiterer Zufluß 113 in den
Kanal 26 einmündet, von wo aus dann die Kühlflüssigkeit in ana
loger Weise in den Kanal 27′ umgelenkt wird, muß auch die den
Kanal 26′ durchströmende Flüssigkeit nach dem Passieren der
Kreuzungsstellen mit den Kanälen 25′ und 25′′, die jeweils durch
Stopfen 31 verschlossen sind, an der Kreuzungsstelle mit dem
Kanal 27′′ in diesen umgelenkt werden. Hierzu sind entsprechende
Stopfen 31 vorgesehen. Die Kühlflüssigkeit wird somit entspre
chend dem Pfeil 33 in den radial innersten Kanal 27′′ umgelenkt,
wo sie lediglich noch den Kanal 26′′ kreuzt, der durch entspre
chende Stopfen 31 verschlossen ist. Am Ende des Kanales 27′′ ist
eine weitere Umlenkung nicht mehr möglich. Es muß daher für
einen entsprechenden Abfluß Sorge getragen werden, der entweder
über die Innenmantelfläche 20 erfolgen kann, im dargestellten
Ausführungsbeispiel jedoch über eine Bohrung 34 in der Stirnflä
che des scheibenförmigen Körpers 11 erfolgt.
Nachdem also auf diese Weise eine über die Hälfte des Umfanges
des scheibenförmigen Körpers 11 verlaufende, aus einzelnen ge
radlinigen Kanälen zusammengesetzte Spiralform erzielt ist, ver
steht es sich, daß die übrigen Kühlkreisläufe - ausgehend von
den Zuflüssen 113, 213, 313, 413 und 513 - jeweils analog aus
gebildet sind. In jedem Falle wird durch die Geradlinigkeit der
Kanäle 25 bis 30 erreicht, daß diese im Bedarfsfall leicht ge
reinigt werden können. Überdies sind sie auch relativ einfach
herzustellen, wobei die Maßhaltigkeit des scheibenförmigen Kör
pers 11 leichter zu sichern ist, als im Falle der Zusamm 83438 00070 552 001000280000000200012000285918332700040 0002003918092 00004 83319ensetzung
desselben aus zwei Teilen 11′, 11′′ (vgl. Fig. 4). Überdies kann
eine solche Konstruktion leicht den Erfordernissen angepaßt wer
den: es wurde ja bereits erwähnt, daß im Bedarfsfall für jeden
einzelnen der Kanäle 25 bis 30 ein Zuflußrohr vorgesehen sein
kann, es ist aber ebenso möglich, die jeweilige Abflußöffnung
34 wiederum mit einer Zuflußöffnung zu verbinden, um so einen
Reihenschluß der Kanäle zu erreichen. Beispielsweise könnte die
am unteren Ende der Fig. 5 gezeigte Öffnung 34 mit der benach
barten Zuflußöffnung 313 verbunden werden. Selbstverständlich
sind auch beliebige Durchflußkombinationen möglich, die für den
Konstrukteur jeweils entsprechend den Erfordernissen wählbar
sind. Auf diese Weise ist es möglich, die scheibenförmigen Kör
per 11 in größeren Stückzahlen herzustellen und dann durch ent
sprechendes Einsetzen der Stopfen 31 an die jeweils geforderten
Verhältnisse anzupassen.
Nun können die Stopfen 31 an sich auf beliebige Weise hergestellt
werden, beispielsweise auch von einer eingesetzten Klebe- bzw.
Dichtungsmasse gebildet sein. Allerdings sind zwei Erfordernisse
zu berücksichtigen. Einerseits sollten die Stopfen 31 zu Reini
gungszwecken gegebenenfalls auch wieder entfernbar sein, ander
seits sollte gesichert werden, daß sie auch mit hoher Positio
niergenauigkeit an die jeweils gewünschte Stelle eingesetzt wer
den können. Um diese Anforderungen zu erfüllen, sind die Kanäle
25 bis 30 wenigstens über einen Teil ihrer Länge, insbesondere
gegen die Mantelfläche 19 zu mit einem aus Fig. 6 ersichtlichen
Innengewinde 35 versehen, in das die Stopfen 31 in Form von Wurm
schrauben einschraubbar sind. Die Abdichtung zwischen den einzel
nen Kanälen 25 bis 30 (Fig. 5) ist sicherlich nicht sehr kritisch,
doch kann gewünschtenfalls im Zusammenhang mit den Wurmschrauben
31 auf aus der Installationstechnik geläufige Dichtungsmittel
zurückgegriffen werden. In jedem Falle, ist es durch Verwendung
solcher geradliniger Kanäle mit beliebig einsetzbaren Stopfen 31
leicht möglich, den vorgefertigten scheibenförmigen Körper 11 an
beliebige Verhältnisse anzupassen, bzw. durch Herausschrauben der
Stopfen 31 eine Reinigung nötigenfalls durchzuführen. Die schei
benförmigen Teile 11 können dann in größerer Stückanzahl herge
stellt und dann der endgültige Verlauf der Kühlkanäle je nach
den Anforderungen durch entsprechendes Einsetzen der Stopfen 31
den jeweiligen Umständen angepaßt werden.
Während bei einer vieleckförmigen Anordnung gemäß Fig. 5 relativ
lange Bohrungen entlang der Achsen a ausführen sind, gelingt es
mit verhältnismäßig kurzen Bohrungen auszukommen, wenn diese
Bohrungen wenigstens teilweise eine Radialrichtung zur Zentral
achse des scheibenförmigen Körpers 11 besitzen oder um einen klei
neren Winkel als 45° von einer solchen Radialrichtung abweichen.
In jedem Falle gelangt man dann zu einer etwa sternförmigen Anord
nung der Einzelkanäle des Kanalsystems, und es soll nachstehend
anhand der Ausführung gemäß den Fig. 7 und 8 ein mögliches Aus
führungsbeispiel (unter vielen denkbaren anderen sternförmigen
Anordnungen) besprochen werden.
Das aus Fig. 7 ersichtliche Kanalsystem 312 besitzt einen radial
verlaufenden Zuflußkanal 36, dessen Achse a zur Achse a′ eines
weiteren Kanalabschnittes 37 einen Winkel R′ einschließt. Dies
bedeutet, daß die über den Kanal 36 eintretende Kühlflüssigkeit
in den Kanal 37 umgeleitet wird, der mit der Radialen einen klei
neren Winkel als 45° einschließt. Sodann strömt das Kühlmedium
radial auswärts den Kanal 37 entlang, der jedoch an seinem Ende
mit einem Stopfen 31 verschlossen ist. Der Kanal 37 schließt
mit einem weiteren Kanal 38 einen Winkel R′′ ein, wobei der zur
Außenmantelfläche 19 führende Endabschnitt des Kanales 38 wie
derum durch einen Stopfen 31 verschlossen ist. Sodann schließt
an den Kanal 38 ein weiterer Kanalabschnitt an, der nach Lage und
Länge dem Kanal 37 entspricht und daher daßelbe Bezugszeichen be
trägt. Dazwischen liegt ein Winkel R′′′.
Sternförmig ergibt sich so eine Aufeinanderfolge von Kanalab
schnitten 37 und 38, deren Enden jeweils durch Stopfen 31 ver
schlossen werden können, bis das Kühlmittel letzten Endes durch
einen Abflußkanal 39 austreten kann, dem ein entsprechender
Abfluß im Stator gegenüberliegt. Selbstverständlich läßt sich
auch hier wiederum gewünschtenfalls durch Verändern der Lage der
Stopfen 31 erreichen, daß gewünschtenfalls mehrere Kühlkreis
läufe parallel zueinander betrieben werden. Im allgemeinen wird
dies jedoch nicht erforderlich sein.
Die Ausführung nach den Fig. 7 und 8 zeigt aber auch noch eine
weitere Besonderheit, die eine kompaktere und kostengünstigere
Herstellung der Rührwerksmühle erlaubt. Wenn nämlich der Deckel
11 gleichzeitig entweder selbst oder über einen einsetzbaren
Trennring 40 die Begrenzung des Trennspaltes bildet, wie dies
gemäß der DE-PS 20 47 244 bereits vorgeschlagen wurde, so kann
das an der Oberseite dieses Trennringes 40 austretende und fer
tig gemahlene Produkt unmittelbar über eine im gekühlten Deckel
11 vorgesehene Auslaßöffnung 41 abgeführt werden. Während bei
der Ausführung nach Fig. 1 also die Auslaßöffnung 141 oberhalb
des Deckels 11 vorgesehen ist und so die Bauhöhe vergrößert wird,
kann bei einer Ausführung gemäß den Fig. 7 und 8 nicht nur an
Bauhöhe eingespart werden, sondern es wird auch gesichert, daß
das Produkt bis zu seinem Austritt aus der Mühle mit Sicherheit
unter dem Einfluß der Kühlanordnung steht, was mit den bisheri
gen Ausführungen nach dem Stande der Technik nur in unvollkomme
ner Weise erreicht werden konnte. Die Auslaßöffnung 41 wird
sich dabei vorzugsweise innerhalb der Begrenzungsebenen des schei
benförmigen Körpers 11 erstrecken, doch wäre auch eine schräge
Anordnung bzw. eine Anordnung von Stirnfläche zu Stirnfläche denk
bar. Letztere Ausführung wird insbesondere dann zweckmäßig sein,
wenn eine Außentrennung der Mahlkörper vom Mahlgut erwünscht
ist. Selbstverständlich ergibt sich der Vorteil der kompakteren
Konstruktion auch dann, wenn der scheibenförmige Körper 11 im
Bereiche des Einlaßes für das Mahlgut angeordnet ist und der
Kanal 41 die Einlaßöffnung bildet, doch wird dann der Trennring
40 - in Strömungsrichtung gesehen - dahinter liegen. Anderseits
ist eine gute Kühlung auslaßseitig besonders von Vorteil, wes
halb die Ausbildung des Kanals 41 als Auslaßöffnung bevorzugt
ist.
Da nun aber aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, daß bei
einer erfindungsgemäßen Ausbildung mindestens ein, oft aber
sogar mehrere Kanalanschlüsse genau zu positionieren sind, ist es
für jeden solchen scheibenförmigen Körper 11 von Vorteil, wenn
ihm Orientierungseinrichtungen zugeordnet sind, die bei der Mon
tage von vorneherein das stellungsrichtige Einsetzen des Körpers
11 sichern. Eine solche Orientierungseinrichtung kann sowohl
alleine am scheibenförmigen Körper (z.B. eine Anzeigemarke) als
auch alleine an dem mit diesem Körper zu verbindenden Teil vorge
sehen sein, ist aber zweckmäßig als formschlüssige Orientie
rungseinrichtung an beiden miteinander zu verbindenden Teilen
vorhanden, wie etwa in Fig. 7 der Körper 11 an einer Seite eine
Abflachung 42 aufweist, die statorseitig mit einer entsprechenden
Abflachung der Statorwand zusammenwirkt. Diese Abflachung 42 ist
vorteilhaft im Bereiche wenigstens eines Kanalanschlusses, hier
im Bereiche der Auslaßöffnung 41, vorgesehen, da dann auch die
Abdichtung in diesem Bereiche erleichtert wird.
Die Ausführungsform nach Fig. 9 unterscheidet sich von der Dar
stellung der Fig. 1 in verschiedener Hinsicht. Eine der Besonder
heiten liegt darin, daß hier jeder der Deckel 111, 211 einen
Durchmesser aufweist, der größer als der Innendurchmesser des
Stators 102 ist, so daß er in einem, hier der Wandstärke des
Stators 102 entsprechenden, Überlappungsbereich auf diesem
aufliegt. Dadurch ergibt sich zunächst einmal eine einfachere
Verbindung der beiden Kühlkreisläufe 36, 37 bzw. 136, 112 etc.
einerseits (vgl. auch Fig. 2, 7) und 114 anderseits über einen
geraden, von der Stirnfläche des jeweiligen Deckels 111 bzw. 211
ausmündenden und damit leicht herstellbaren Verbindungskanal 113.
Dazu läßt sich aber auch eine weitere Besonderheit auf einfache
Weise verwirklichen. Wie ersichtlich, werden hier die Kühlwendeln
114 des Stators durch eine zylindrische Dichtungsschürze 43 abge
dichtet, die als gummielastischer Mantel (z.B aus Neopren) auf
den die Wendeln 114 bildenden Zwischenwänden 44 aufliegt. Durch
diese Materialkombination ergibt sich bereits eine leicht her
stellbare Abdichtung des Kühlkreislaufes 114 des Stators 102. Es
ist vorteilhaft, den gummielastischen Mantel 43 noch durch einen
Außenmantel 45, insbesondere aus Metall, gegebenfalls aber auch
einem anderen Material wie gewickelten Glasfasern, zu schützen.
Dabei kann die Dichtung noch verbessert werden, wenn der Außen
mantel unter Spannung gebracht wird und damit den gummielasti
schen Mantel 43 unter Druck umschließt und ihn so gegen die
von den Zwischenwänden 44 gebildeten Dichtflächen preßt. Dies
kann beispielsweise so erfolgen, daß um den Mantel 43 ein Faser
material, beispielsweise aus Kohle- oder Glasfasern, unter Span
nung gewickelt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß
der Außenmantel 45 einen Längsschlitz aufweist und nach Art
einer Rohrschelle zusammengespannt wird. Schließlich ist es
auch denkbar, den Außenmantel 45 auf die Dichtungsschürze 43
einfach aufzuschrumpfen.
Zur Vermeidung von Abdichtungsproblemen ist es bei einer solchen
Ausbildung vorteilhaft, wenn der Stator 102 frei von Einmündun
gen, insbesondere zur Zu- oder Abfuhr des Kühlmediums, ist. Dies
kann
nun aber durch die an Hand der bisher besprochenen Ausbildung
der Deckel 111, 211 wesentlich leichter verwirklicht werden,
indem jeder Deckel 111, 211 an den Kühlkreislauf 114 des Stators
102 über einen Verbindungskanal 113 angeschlossen ist. Dabei ist
es an sich für die eben erläuterte Ausbildung des Stators 102 mit
seiner Dichtungsschürze 43 unerheblich, wie der Hohlraum des
Deckels ausgebildet ist, ja es wäre sogar denkbar, den Stator
102 auch bei ungekühlten Deckeln 111, 211 in dieser Form herzu
stellen, in welchem Falle im Deckel nur die Kanäle 36 bzw. 136
und 113 vorzusehen wären. Im übrigen versteht es sich, daß die
neuartige Ausgestaltung mit dem Mantel 43 prinzipiell für alle zu
kühlenden, gegebenenfalls auch für zu wärmende, Gefäße angewandt
werden kann, doch wird sie in Kombination mit der beschriebenen
Deckelausgestaltung am leichtesten und auch am wirksamsten sein,
zumal nun auch die Kühlregelung gemeinsam erfolgen kann.
Es ist ersichtlich, daß in vorteilhafter Weise auch an der Ein
gangsseite der Rührwerksmühle, d.h. im Bereiche eines Einlaß
kanales 46 (der beispielsweise über ein nicht dargestelltes
Schwanenhalsrohr an die Mahlgutpumpe angeschlossen sein kann) für
das zu bearbeitende Mahlgut, ein ähnlicher Deckel 211 vorgesehen
ist, so daß auch an der Unterseite der Mühle Kühlwasseranschlüs
se am Stator 102 vermieden werden. Dadurch wird aber auch in
vorteilhafter Weise eine zu einer horizontalen Mittelebene spie
gelbildliche Ausgestaltung von Stator und Rotor erleichtert, wie
dies in der DE-OS 36 14 721 vorgeschlagen wurde. Auf diese DE-OS
soll hier bezüglich der weiteren Ausbildung von Stator und Rotor
ausdrücklich Bezug genommen werden.
Obwohl die an Hand der gezeigten Mantelkonstruktion 43, 44 für
den Stator 102 wegen der möglichen Ausnützung der Eigenelastizi
tät des Materials besonders günstig ist, zumal dadurch ja auch
allfällige Toleranzen ausgeglichen werden, kann eine ähnliche
Dichtungskonstruktion auch am Deckel 211 vorgesehen sein. Dieser
Deckel 211 besitzt zweckmäßig ein an einer seiner Stirnflächen
eingedrehtes Kanalsystem 112, wie es an Hand der Fig. 2 bereits
geschildert wurde. Mit diesem Kanalsystem 112 steht eine vom
Kanal 136 abzweigende Verlängerung 213 des Kanales 113 in Verbin
dung, wobei das andere Ende der Kühlkanalspirale 112 mit dem
etwa mittig angeordneten Kanal 18 (vgl. Fig. 2) verbunden ist,
der an der Stirnfläche eines mittels radiale Fortsätze 52, 53 der
Deckel 49, 211 durchsetzenden Druckschrauben 48 aufgepreßten
Druckdeckels 49 ausmündet. Es versteht sich, daß dabei die
Durchflußrichtung für das Kühlmittel, ebenso wie am Statormantel
an sich frei wählbar ist. Zur Vergleichmäßigung des Druckes
können weitere Druckschrauben 50 über die Stirnfläche der Deckel
49, 211 verteilt sein.
Zwischen den beiden Deckeln 49, 211 befindet sich eine scheiben
förmige Dichtungsschürze 143, die durch die Druckschrauben 48, 50
dicht gegen die Zwischenwände 47 des Kanalsystems 112 gepreßt
wird. Auch dadurch lassen sich allfällige Toleranzen ausgleichen.
Gegebenenfalls mag es zweckmäßig sein, wenn der Druckdeckel 49
einen ringförmigen (allenfalls mit Unterbrechungen) Begrenzungs
steg 51 besitzt. Ebenso kann die Oberfläche der Zwischenwände 47
mit in die Dichtungsschürze einbeißenden Ringriefen versehen
sein. Es ist ersichtlich, daß die Dichtungsschürze 143 des
Deckels 211 zweckmäßig eine größere Wandstärke aufweist, als
die Dichtungsschürze 43.
Zur Erleichterung der Reinigung ist es vorteilhaft, wenn wenig
stens einer der Deckel 111 bzw. 211, vorzugsweise beide, einen
axial sich erstreckenden Umfangsflansch 54 aufweist, der einen
mit einem Krümmungsradius R gerundeten Übergang in die innere
Stirnfläche aufweist.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche verschiedene Modifika
tionen möglich; so versteht es sich, daß der Trennring 40
vorzugsweise aus einem Hartmaterial bestehen kann. Andere Vari
anten könnten in der Anordnung mehrerer Statoren und/oder
Rotoren bestehen, wie dies verschiedentlich schon vorgeschlagen
wurde. Statt der in Fig. 9 gezeigten fliegenden (einseitigen)
Lagerung des Rotors 110 kann selbstverständlich auch eine beid
seitige Lagerung vorgesehen werden. Statt der in der Zeichnung
veranschaulichten Trennvorrichtung an der Mühle selbst kann auch
eine Außentrennung im Rahmen eines Kugelumlaufes vorgesehen
werden, etwa in der Art, wie dies die DE-OS 30 38 794 zeigt.
Ferner wurde die Erfindung zwar an Hand einer Rührwerksmühle mit
vertikaler Drehachse des Rührwerkes beschrieben, doch läßt sich
die Erfindung selbstverständlich auch an im wesentlichen horizon
talen oder in beliebiger Lage befindlichen Rührwerksmühlen anwen
den. An Stelle eines unter seiner Eigenelastizität an den Zwi
schenwänden 44 aufliegenden Mantels 43 könnte auch dieser als
Folie um den Stator gewickelt und an seinen zusammenstoßenden
Enden verklebt werden, worauf ein Anlagedruck zum Andrücken des
gummielastischen Materials an die Zwischenwände in der schon
geschilderten Weise mit Hilfe des Außenmantels 45 erzeugt werden
kann. Es ist aber klar, daß die Klebestelle Dichtungsprobleme
mit sich bringen kann, die vermieden werden, wenn die Dichtungs
schürze 43 unter ihrer Eigenelastizität an den Zwischenwänden
aufliegt, indem sie strumpfartig auf den Stator 102 aufgezogen
wird.
Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von einem "länglichen"
Kanalsystem die Rede ist, so versteht es sich, daß dies bedeu
tet, dieses Kanalsystem erstrecke sich im wesentlichen parallel
zu den Stirnflächen des scheibenförmigen Körpers, wobei geringe
Abweichungen von der Parallelität natürlich keine Rolle spielen;
wesentlich ist lediglich, daß die Kanäle - um länglich sein zu
können - nicht etwa senkrecht zu den Stirnflächen des Körpers
erstrecken, wobei es etwa für den Fall des Deckels 211 durchaus
möglich wäre, Kühlkanäle 112 jeweils an beiden Stirnflächen vor
zusehen, wie auch der Statormantel gewünschtenfalls mit je einem
Kühlkanalsystem innen und außen ausgebildet sein könnte. Dies
wird aber in den meisten Fällen überflüssig sein.
Die in Fig. 10 gezeigte Rührwerksmühle weist einen Mahlbehäl
ter A 3 auf, in dem ein um eine horizontale Achse AA drehbar
gelagerter Rührwerksrotor A 2 angeordnet ist.
Der das Mahlgut aufweisende Mahlbehälter A 3 ist mit einer
Einlaßtrenneinrichtung A 14; A 16 sowie einer Auslaßtrennein
richtung A 20 für das Mahlgut versehen, welches von der
Einlaß- zur Auslaßtrenneinrichtung strömt und mittels Mahl
körpern A 18 vermahlbar ist.
Die durch den Rührwerksrotor A 2 in Bewegung versetzten Mahl
körper A 18 laufen im Mahlbehälter A 3 um. Der Mahlkörper
umlauf schließt sich über einen radial inneren Umlaufab
schnitt A 22, in welchem die Mahlkörper A 18 über eine bestimm
te axiale Strecke hinweg von einer Hälfte des Mahlraums A 15
in die andere zurückgeführt werden.
Der radial innere Umlaufabschnitt A 22 wird durch einen zen
tralen, zur Rotorachse AA koaxialen Rückführkanal A 44 gebil
det, welcher ausschließlich durch Wandungen des Rührwerksro
tors A 2 begrenzt ist. Dieser zentrale, zur Rotorachse AA koa
xiale Rückführkanal A 44 erstreckt sich über die gesamte
axiale Länge des radial inneren Umlaufabschnitts A 22. In
diesem Bereich sind demnach die Mahlkörper ausschließlich
von bewegten Flächen umgeben, so daß sie keinerlei Bremswir
kung durch Statorflächen oder dergleichen ausgesetzt sind.
Beim vorliegenden Beispiel ergibt sich eine Umlaufrichtung
der Mahlkörper A 3 im Uhrzeigersinn. Dabei mündet der Rück
führkanal A 44 mit seinem in Umlaufrichtung der Mahlkörper
A 18 betrachtet vorderen, hier rechten Ende unmittelbar in
den zwischen den Rührwerksrotor A 2 und dem Mahlbehälter A 3
gebildeten Mahlraum A 15. An diesem Ende weist der zentrale,
zur Rotorachse AA koaxiale Rückführkanal A 44 einen sich
axial nach außen erweiternden Querschnitt auf.
Am in Umlaufrichtung der Mahlkörper A 18 betrachtet hinteren,
hier linken Bereich des radial inneren Umlaufabschnitts A 22
sind radial nach außen führende Schleuderkanäle A 21 vorgese
hen, welche Pumpabschnitte für die Mahlkörper A 18 bilden, in
denen diese solchen Fliehkräften ausgesetzt sind, daß sie in
Umlaufrichtung angetrieben werden.
Die Schleuderkanäle A 21 sind vorzugsweise ausschließlich
durch Rotorwandungen begrenzt und einerseits mit dem zentra
len Rückführkanal A 44 verbunden. Andererseits münden diese
Schleuderkanäle A 21 in den Mahlraum A 15.
Die Schleuderkanäle A 21 bilden eine Art Zellrad, in dessen
Zellen die Mahlkörper A 18 in Drehrichtung mitgenommen werden
und anschließend durch die dabei entstehenden Fliehkräfte
radial nach außen in den Mahlraum A 15 ausgeschleudert
werden.
Diese Schleuderkanäle A 21 weisen sich allgemein axial und
radial erstreckende Zellwände auf, welche dafür sorgen, daß
die vom zentralen Rückführkanal A 44 in die Schleuderkanäle
eingetretenen Mahlkörper in jedem Falle in Drehrichtung mit
genommen werden. Diese Schleuderkanäle A 21 können im Quer
schnitt sowohl beispielsweise rund als auch rechteckig sein.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das sich ergebende
Zellenrad mit den Schleuderkanälen A 21 Teil des Rührwerksro
tors A 2 und demnach mit diesem antreibbar. Grundsätzlich ist
jedoch auch denkbar, das Zellenrad getrennt vom Rührwerksro
tor auszubilden und unabhängig von diesem anzutreiben, um ge
gebenenfalls noch höhere Fliehkräfte zu erzeugen, als mit
einer vorgebenen Drehgeschwindigkeit des Rotors der Fall
wäre.
Der durch Stator- und Rotorwände begrenzte Mahlraum A 15 ist
durch das scheibenartige Rührwerkzeug A 9 in einen schmäleren
Pumpabschnitt A 15 a auf der linken Seite und einen breiteren
Beruhigungsabschnitt A 15 b auf der rechten Seite der Rotor
scheibe A 9 unterteilt.
Aufgrund der scheibenartigen Ausbildung des dem Rührwerksro
tor A 2 zugeordneten Rührwerkzeugs A 9 sowie der Ausbildung
des Mahlbehälters A 3 als hohlscheibenförmiger Körper
schließt der linke Pumpabschnitt A 15 a des Mahlraums A 15 mit
der Rotorachse AA einen Winkel α von 90° ein. Dieser Pump
abschnitt A 15 a verläuft radial von innen nach außen in Um
laufrichtung der Mahlkörper A 18 geradlinig.
Die über die Pumpabschnitte A 15 a radial nach außen geschleu
derten Mahlkörper werden über die sich an die Pumpabschnitte
A 15 a anschließenden Beruhigungsabschnitte A 15 b des Mahlraums
A 15 wieder radial nach innen geführt.
Nachdem die den Mahlraum A 15 begrenzenden Rotor- und Stator
flächen im Bereich der Beruhigungsabschnitte A 15 b einen grö
ßeren Abstand voneinander aufweisen als im Bereich der Pump
abschnitte A 15 a, sind in den Beruhigungsabschnitten die auf
die Mahlkörper A 18 einwirkenden Fliehkräfte reduziert. Die
bei der Rückführung der Mahlkörper radial nach innen zum zen
tralen Rückführkanal A 44 auftretenden Bremskräfte sind dem
nach vernachlässigbar klein.
Während beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Reduzie
rung der auftretenden Fliehkräfte dadurch erreicht wird, daß
die den Mahlraum begrenzenden Rotor- und Statorflächen im Be
reich der Beruhigungsabschnitte A 15 b einen größeren Abstand
voneinander aufweisen, ist auch denkbar, für die Pump- und Be
ruhigungsabschnitte A 15 a bzw. A 15 b gleiche axiale Breiten
vorzusehen und auf der dem Beruhigungsabschnitt A 15 b zuge
wandten Seite des Rührwerksrotors A 2 in geringem Abstand von
diesem bzw. der Rotorscheibe eine den Beruhigungsraum A 15 b
gegenüber der rechten Rotorfläche der Rotorscheibe A 9 ab
schirmende Statorplatte anzuordnen.
Die Rotorscheibe A 9 ist ebenso wie der Mahlbehälter A 3 im Um
fangsbereich abgerundet, so daß die die Pumpabschnitte A 15 a
mit den Beruhigungsabschnitten A 15 b verbindenden Abschnitte
des Mahlraums im Längsschnitt einen rundlichen Verlauf auf
weisen. Dabei ist es durchaus möglich, Modifikationen der
gezeigten Form vorzunehmen, etwa durch Noppen an der Scheibe
A 9 und/oder an der Innenseite des Mahlbehälters A 3. Die
Scheibe A 9 könnte auch nach außen zu leicht konisch ausgebil
det sein. Ferner könnten vorteilhafterweise in Verlängerung
der Schleuderkanäle A 21 an der Scheibe A 9 radial auswärts
weisende Rippen vorgesehen sein, die eine den Schleuderkanal
A 21 jeweils verlängernde Ausnehmung begrenzen. Dadurch, daß
sowohl beim Rotor als auch beim Stator eine zweischalige Aus
führung vorgesehen ist, die im Falle der Rotorscheibe A 9 aus
einem die Kühlkanäle A 8, A 11 bildenden Teil A 8 a und einer
diesen umgebenden Schale A 9 a (vorzugsweise aus zwei in einer
Mittelebene getrennten Hälften), und im Falle des Mahlbehäl
ters A 3 aus einer Innenschale A 35 und einer die Kühlkanäle
bildenden Außenschale A 34 a besteht, wird der Einsatz von
Hartmaterial, insbesondere Keramik, für die den Mahlraum A 15
begrenzenden Innenflächen bevorzugt. Dabei sind die beiden
vorzugsweise aus Keramik bestehenden Außenschalen A 9 a bzw.
Innenschalen A 35 zweckmäßigerweise lediglich durch Klemmung
(Klemmscheibe A 22 a bzw. Außenschalen A 34 a) gegeneinander ge
preßt, so daß im Falle des Rotors eine formschlüssige Mitnah
me der Rotorscheibe, wie sonst üblich, entfällt und die Mit
nahme der Rotorscheibe ausschließlich reibungsschlüssig er
folgt (siehe Fig. 12). Die reibungsschlüssige Mitnahme der
Rotorscheibe A 102 durch die Rotorwelle A 101 ist durch eine
an der Welle angebrachte Befestigungsscheibe A 122 a sicherge
stellt. Hierbei ist die Rotorscheibe zwischen dieser Befesti
gungsscheibe A 122 a und beispielsweise einer Ringschulter der
Welle festgeklemmt. Durch strichpunktierte Linien sind Befe
stigungsschrauben oder dergleichen angedeutet, durch die die
Befestigungsplatte A 122 a beim vorliegenden Ausführungsbei
spiel an der unteren Stirnfläche der Rotorwelle A 1 ange
bracht ist.
Gemäß Fig. 10 ist die Rotorscheibe A 9 an einer sich axial
erstreckenden, drehbar gelagerten Rotorwelle A 1 angebracht.
Im Inneren der hohlen Rotorwelle A 1 ist ein Kühlwasserrohr
A 4 angeordnet, dessen Außendurchmesser geringer als der In
nendurchmesser der hohlen Rotorwelle A 1 ist. Demnach wird
Kühlwasser innerhalb des Kühlwasserrohrs A 4 sowie zwischen
diesem und der Innenwandung der Rotorwelle gefördert.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Kühlwasser
durch den zwischen der Rotorwelle A 1 und dem Kühlwasserrohr
A 4 gebildeten Ringraum A 5 zugeführt und über das Kühlwasser
rohr A 4 wieder abgeführt. Der Ringraum A 5 ist über eine
radial verlaufende Querbohrung A 6 und eine sich daran an
schließende Längsbohrung A 7 mit Kühlkanälen A 8 im Inneren
der Rotorscheibe A 9 verbunden.
Die Kühlkanäle A 8 verlaufen auf der einen Stirnseite der Ro
torscheibe A 9, im vorliegenden Fall auf der linken Seite,
spiralförmig von innen nach außen und münden im Umfangsbe
reich der Rotorscheibe A 9 in einen Verbindungsraum A 10, wel
cher das Kühlwasser in wiederum spiralförmige, jedoch von
außen nach innen verlaufende Kühlkanäle A 11 auf der anderen
Stirnseite der Rotorscheibe A 9 lenkt. Die Kühlkanäle A 11
münden in einen radialen Kanal A 12 und wiederum über einen
Längskanal A 46 und einen weiteren radialen Querkanal A 13 in
das Innere des Kühlwasserrohrs A 4.
Auf diese Weise wird die Rotorscheibe A 9 von länglichen Kühl
kanälen durchzogen, in denen definierte Strömungsbedingungen
herrschen.
Die Einlaßtrenneinrichtung A 14, A 16 wird durch einen im Mahl
behälter A 3 vorgesehenen Einlaßkanal A 14 sowie ein mit
diesem verbundenes, zweckmäßigerweise gegen die Seite des
Mahlbehälters abgebogenes Rohr A 16 gebildet, welche dem für
die Rotorwelle A 1 vorgesehenen Lager abgekehrt ist. Der Ein
laßkanal A 14 überragt den Mahlraum A 15 niveaumäßig und ist
demnach Bestandteil einer sogenannten Schwanenhals-Einlaß
trennvorrichtung.
Durch die Abbiegung des Rohres A 16 weg von der der Rotorwel
le A 1 zugeordneten Lagerung ist es auch möglich, die gezeig
te Rührwerksmühle nicht nur mit einer sich horizontal er
streckenden Rotorwelle, sondern auch mit einer vertikal aus
gerichteten, den Rührwerksrotor A 2 an der Oberseite tragen
den Rotorwelle zu betreiben.
In beiden Lagen der Rotorwelle A 1 ist nämlich sicherge
stellt, daß die Mahlkörper A 18 selbst dann im Mahlraum A 15
verbleiben, wenn ein Teil A 19 des Mahlbehälters A 15 abgenom
men wird, welches die beispielsweise als Auslaßtrennsieb aus
gebildete Auslaßtrenneinrichtung A 20 aufweist. Beim gezeig
ten Ausführungsbeispiel ist dieses Teil A 19 mit dem zuge
ordneten Auslaßtrennsieb A 20 im zentralen Bereich der rech
ten Stirnseite des Mahlbehälters A 15 gegenüber dem zentralen
Rückführkanal A 44 des Rührwerksrotors A 2 angeordnet.
Zum Entleeren des Mahlbehälters A 15 und Entfernen der Mahl
körper A 18 kann die gesamte Rührwerksmühle zweckmäßigerweise
um eine horizontale Achse kippbar gelagert sein.
Beim in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungs
gemäßen Rührwerksmühle werden die Mahlkörper A 18 im
Pumpabschnitt A 15 a des Mahlraums A 15 radial nach außen ge
schleudert, wobei sich die den Mahlkörpern hierbei erteilte
Bewegung in den Beruhigungsabschnitt A 15 b fortsetzt, bis die
Mahlkörper A 18 in das Zentrum im Bereich der Rotorachse AA
gelangen.
In diesem zentralen Bereich ergibt sich aufgrund der Schleu
derflächen bzw. Schleuderkanäle A 21 am Rührwerksrotor A 2
eine gewisse Pumpwirkung für die Mahlkörper A 18, wobei diese
auch unter dem im Pumpabschnitt A 15 a ausgeübten Druck in den
zentralen, zur Rotorachse AA koaxialen Rückführkanal
A 44 im radial inneren Umlaufabschnitt A 22 eintreten.
Im Bereich des radial inneren Umlaufabschnitts A 22, d.h. im
Bereich des zentralen Rückführkanals A 44 sind die Mahlkörper
A 18 ausschließlich von bewegten Flächen, nämlich Rotorflä
chen umgeben, so daß sie keinerlei Bremswirkung durch Sta
torflächen oder dergleichen ausgesetzt sind. Zudem ist
dieser zentrale Rückführkanal A 44 vorzugsweise relativ kurz
gehalten, da lediglich eine einzige Rotorscheibe A 9 vorgese
hen ist. Es liegt demnach auch nur ein relativ kurzer pump
freier Abschnitt vor.
Für die Mahlkörper A 18, welche den Pumpabschnitt A 15 a, den
Beruhigungsabschnitt A 15 b, den zentralen Rückführkanal A 22
sowie die radial nach außen führenden Schleuderkanäle A 21
durchlaufen, ergibt sich ein innerer Mahlkörperumlauf, bei
dem die Pump- bzw. Antriebsabschnitte A 21, A 15 a annähernd
die Hälfte des Gesamtweges ausmachen. Dazu kommt, daß die
auf die Mahlkörper übertragene Pumpenergie noch dadurch ver
großert wird, daß die durch die Rotorscheibe A 9 gebildete Ro
torfläche zur Rotorachse AA einen Winkel von 90° ein
schließt. Darüber hinaus ist bei den restlichen Umlaufab
schnitten A 15 b und A 22 dafür gesorgt, daß die dort möglicher
weise auftretenden Bremswirkungen auf ein Mindestmaß redu
ziert sind.
Wie anhand von Fig. 10 noch zu erkennen ist, ist der zentra
le, zur Rotorachse AA koaxiale Rückführkanal A 44 am einen,
hier linken Ende durch den das Kühlwasserrohr A 4 umfassenden
Einsatz begrenzt. Dieser Einsatz ist Bestandteil des Rühr
werksrotors A 2 und dreht sich mit diesem um die Rotorachse
AA.
Wie weiterhin beispielsweise anhand von Fig. 10 zu erkennen
ist, ist für den axialen Abstand zwischen den den Mahlraum
A 15 begrenzenden Stator- und Rotorflächen und damit das Volu
men der Pump- und/oder Beruhigungsabschnitte A 15 a bzw. A 15 b
eine Verstelleinrichtung A 23 vorgesehen.
Hierbei ist vorzugsweise, wie dies wiederum die Fig. 10
zeigt, der Rührwerksrotor A 2 mittels eines ortsfesten Drehla
gers A 17 gelagert, während die Verstelleinrichtung A 23 den
axial verschiebbaren Mahlbehälter A 3 beaufschlagt. Bei einem
solchen ortsfest gelagerten Rührwerksrotor A 2 ist nicht nur
die Lagerung der Rotorwelle A 1 vereinfacht, es ergibt sich
auch eine Erweiterung der konstruktiven Möglichkeiten, wie
beispielsweise der Anordnung einer Druckkolbeneinheit A 28
(vgl. z.B. Fig. 11 ) oder dergleichen.
Gemäß Fig. 10 umfaßt die Verstelleinrichtung A 23 eine mit
dem Mahlbehälter A 3 in Eingriff stehende Verstellspindel
A 25. Hierbei stützt sich die Verstelleinrichtung A 23 an
einer ortsfesten Gestellplatte A 24 ab. Die Verstellspindel
A 25 ist über einen Drehhebel A 48 betätigbar.
Die Verstellspindel A 25 ist mit dem das Auslaßtrennsieb A 20
aufweisenden Teil A 19 des Mahlbehälters A 3 verbunden und mit
diesem auf dem dem Drehlager A 17 für die Rotorwelle A 1 gegen
überliegenden Seite der Rührwerksmühle angeordnet.
Der Mahlbehälter A 3 ist an seiner gegenüberliegenden, dem
Drehlager A 17 zugewandten Seite über eine Ringscheibe A 26 an
einer Zylinderführung A 27 axial verschieblich gelagert.
Diese Zylinderführung A 27 ist im Bereich des ortsfesten Dreh
lagers A 17 für die Rotorwelle A 1 vorgesehen bzw. diesem zuge
ordnet. Die Ringscheibe A 26 ist durch einen Dichtring
gegenüber der Zylinderführung A 27 abgedichtet. Die axiale
Verschiebung des Mahlbehälters A 3 ist nach links durch einen
in Verlängerung der zylinderischen Führung A 27 vorgesehenen
Ringflansch A 50 begrenzt. Die eingestellte axiale Lage des
Mahlbehälters A 3 wird durch Anziehen einer mit Handgriffen
A 52 versehenen Kontermutter A 54 gegen eine die Drehhebel A 48
aufweisende, sich an der Gestellplatte A 24 abstützende Gewin
debüchse A 56 gesichert. Eine vergleichbare Gestelleinrich
tung wäre auch zur Verstellung konischer Teile einer Rühr
werksmühle denkbar, wie sie beispielsweise aus der
DE-OS 30 38 794 hervorgehen.
Zweckmäßigerweise ist auch der Mahlbehälter A 3 mit spiralför
migen Kühlkanälen A 34 versehen. Diese Kühlkanäle können bei
spielsweise derart ausgebildet sein, wie dies in der DE-OS
38 19 642 vorgeschlagen wird. Die gezeigte, erfindungsgemäß
abgerundete Form sowohl der Rotorscheibe A 9 als auch der
diese umgebenden Mahlbehälterwandungen A 35 ist auch in beson
derem Maße geeignet, diese Teile beispielsweise aus Keramik
material spannungsarm herzustellen. Von Vorteil ist auch,
für die genannten Teile ein verschleißfestes Material, z.B.
Hartmetall, zu verwenden.
Beim in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ver
stelleinrichtung A 23 derart ausgebildet, daß das durch das
Auslaßtrennsieb A 20 hindurchtretende Mahlgut durch die Ver
stellspindel A 25 hindurch nach außen abführbar ist.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 zeigt u.a., welche kon
struktiven Freiheiten ein ortsfestes Drehlager A 117 für die
Rotorwelle A 1 sowie ein axial verschieblicher Mahlbehälter
A 3 schaffen.
So ist auf der dem Drehlager A 117 gegenüberliegenden Stirn
seite des Mahlbehälters A 3 eine Druckkolbeneinheit A 28
zur Veränderung der Mahlkörperdichte innerhalb des Mahlraums
A 15 angeordnet. Dadurch, daß statt des Rührwerkrotors A 102
der Mahlbehälter A 3 durch die Verstelleinrichtung A 123 axial
bewegt wird, ist trotz der vorgesehenen Druckkolbeneinheit
weiterhin eine Verstellung des axialen Abstands zwischen den
Stator- und Rotorflächen problemlos möglich. Wesentlich ist
hierbei, daß trotz der gegebenen Verstellbarkeit der zentra
le Bereich des Mahlraums A 15 in der Nähe des zentralen, zur
Rotorachse koaxialen Rückführkanals A 44, welcher den radial
inneren Umlaufabschnitt A 22 für die Mahlkörper bildet, von
jeglichen Einbauten freibleibt.
Die hier verwendete Verstelleinrichtung A 123 umfaßt auf der
Druckkolbeneinheit A 128 gegenüberliegenden Seite des Mahlbe
hälters A 3 eine ortsfeste, flanschartige Tragplatte A 29 mit
axial unverschieblich in dieser gelagerten Verstellspindeln
A 30. Diese Verstellspindeln sind an ihren Enden mit Verstell
gewinden A 31 versehen, welche in jeweils mit einem Innenge
winde versehene, am Mahlbehälter A 3 angeordnete Bügel A 31
eingreifen.
Zur axialen Verstellung des Mahlbehälters A 3 bezüglich des
ortsfest gelagerten Rührwerksrotors A 102 können die Verstell
spindeln A 30 beispielsweise in ähnlicher Weise untereinander
verbunden sein, wie dies bei Stößeljustierungen von Blech
stanzen bekannt ist.
Auch bei der Ausführung gemäß Fig. 11 wird das Mahlgut wie
derum über einen im Mahlbehälter A 3 vorgesehenen Einlaßkanal
A 14 zugeführt. Es ist im vorliegenden Fall jedoch eine aus
zwei Trennringen bestehende Einlaßtrenneinrichtung A 33 vorge
sehen. Die Auslaßtrenneinrichtung wird durch ein Auslaßtrenn
sieb A 120 gebildet, welche an der Druckkolbeneinheit A 28 vor
gesehen ist. Die Rotorwelle A 1 ist im vorliegenden Falle ver
tikal angeordnet, wobei die Rotorscheibe A 109 an deren unte
rem Ende vorgesehen ist.
Der Mahlbehälter A 3 ist in gleicher Weise wie bei der Ausfüh
rung gemäß Fig. 10 als hohlscheibenförmiger Körper ausgebil
det und umfaßt beispielsweise wiederum spiralförmige Kühlka
näle A 34.
Die im Umfangbereich abgerundete Form der Rotorscheibe A 9
sowie der Mahlbehälterwandungen A 35 lassen auch wieder eine
spannungsarme Herstellung dieser Teile insbesondere aus Kera
mikmaterial zu. Auch in diesem Falle ist es zweckmäßig, für
die genannten Teile ein verschleißfestes Material, z.B. Hart
metall, zu verwenden.
In seinem unteren Bereich ist der Stator bzw. Mahlbehälter
A 3 als Zylinder A 58 ausgebildet, in dem zur Bildung der
Druckkolbeneinheit A 28 ein abgedichteter Kolben A 38 mit ver
tikaler Achse höhenverstellbar angeordnet ist. Die Untersei
te des Kolbens A 38 ist eben, während die Oberfläche A 60 vor
zugsweise zur Seite hin etwas ansteigend ausgebildet ist. Be
vorzugt stellt der Zylinder A 58 eine besondere Baueinheit
dar, welche über Flansche A 62 mit dem eigentlichen Mahlbehäl
ter A 3 fest verbindbar ist.
In der Mitte weist der Kolben A 38 die Mündung einer Produkt
auslaßöffnung A 74 auf, welche durch den Innenquerschnitt
eines Rohres A 66 gebildet wird, das in einer entsprechenden
Bohrung A 64 des Kolbens fest angebracht ist und sich längs
der Rotorachse AA vom Rührwerksrotor A 102 weg erstreckt.
Das Rohr A 66 erstreckt sich gleitend und dicht durch den
Boden A 68 des Zylinders A 38 und mündet außen an einem Hilfs
kolben A 70, der in einem weiteren, am Boden A 68 befestigten
Zylinder A 76 geführt ist. Der Kolben A 38, das Rohr A 66 und
der weitere Hilfskolben A 70 bilden eine bauliche Einheit. Im
Rohr A 66 sitzt eine weitere Leitung A 39, durch welche das
Mahlgut nach außen abgeführt wird, welches durch das die Aus
laßtrenneinrichtung bildende, oben am Kolben A 38 angeordnete
Auslaßtrennsieb A 120 hindurchtritt.
Während im vorliegenden Falle die Einlaßtrenneinrichtung
oben und die Auslaßtrenneinrichtung unten im Bereich der
Druckkolbeneinheit A 28 vorgesehen ist, ist grundsätzlich
auch eine umgekehrte Anordnung dieser Trenneinrichtungen mög
lich. So kann die Druckkolbeneinheit beispielsweise auch in
Verbindung mit einer Schwanenhals-Einlaßtrenneinrichtung vor
gesehen sein.
Im übrigen ist die Ausführungsform gemäß Fig. 11 der in Fig.
10 beschriebenen vergleichbar. So ist wiederum die axiale
Länge des zentralen, zur Rotorachse AA koaxialen Rückführka
nals A 44 des radial inneren Umlaufabschnitts der Mahlkörper
im Vergleich zur Länge der Pumpabschnitte A 21, A 15 a des Mahl
körperumlaufs gering. Die im Rotorbereich liegenden radialen
Schleuderkanäle A 21 fluchten mit den angrenzenden Pump
abschitten A 15 a des Mahlraums A 15.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 zeigt, daß anstelle
eines einzelnen zentralen, zur Rotorachse AA koaxialen
Rückführkanals zur Bildung des radial inneren Umlaufab
schnitts A 122 auch mehrere, um die Rotorachse verteilte und
zur Bildung von Pumpabschnitten von der Rotorachse weg
schräg nach außen verlaufende Rückführkanäle A 126 vorgesehen
sein können. Im vorliegenden Falle schließen diese schräg
verlaufenden Rückführkanäle A 126 mit der Rotorachse AA
einen Winkel im Bereich von etwa 45° ein. Dadurch wird er
reicht, daß einerseits die erforderliche axiale Distanz zu
rückgelegt wird, ohne die radiale Abmessung des Rotors zu
groß werden zu lassen, und andererseits gleichzeitig
Pumpabschnitte entstehen, so daß der pumpabschnittfreie Be
reich des radial inneren Umlaufabschnittes A 122 der Mahlkör
per verkürzt wird.
Die schräg nach außen verlaufenden Rückführkanäle A 126
münden in einem lediglich als zentrale Vertiefung ausgebilde
ten koaxialen Rückführkanalabschnitt A 144, welcher sich im
wesentlichen nur bis zum Mündungsbereich der Schrägkanäle
A 126 in die betreffende Rotorstirnseite hineinerstreckt. Die
Vertiefung A 144 zeigt einen konischen Verlauf mit sich axial
nach außen erweiterndem Querschnitt. Es ist dadurch eine all
seitige Begrenzung des zentralen Kanalgebildes sicherge
stellt, wodurch die Mahlkörper gegen die Wände dieses Kanal
systems getrieben werden und dann über die schräg nach außen
führenden Rückführkanäle A 126 ausgeschleudert werden. Diese
Schrägkanäle A 126 sorgen über ihre gesamte Länge für eine
Pumpwirkung, wodurch die Länge des pumpwirkungsfreien Ab
schnitts wesentlich verkürzt wird.
Die radial nach außen führenden Schleuderkanäle A 121 sind
beim vorliegenden Ausführungsbeispiels in Verlängerung der
schräg nach außen verlaufenden Rückführkanäle A 126 vorgese
hen. Der Rührwerksrotor A 102 ist wiederum scheibenartig aus
gebildet.
Die Auslaßtrenneinrichtung kann wiederum von einem einen
Druckkolben überspannenden Auslaßtrennsieb gebildet werden,
während der Innenraum des Kolbens zum Abführen des Mahlguts
über ein Rohr nach außen bestimmt ist. Im übrigen kann die
Druckkolbeneinheit wiederum beispielsweise wie gemäß Fig. 11
vorgesehen sein.
Fig. 13 zeigt eine Rührwerksmühle, bei welcher die Pumpab
schnitte A 115 a des Mahlraums A 115 in Umlaufrichtung der Mahl
körper betrachtet einen gekrümmten Verlauf zeigen. Dies
trifft auch für die Beruhigungsabschnitte A 115 b des Mahl
raums A 115 zu. Wie in Fig. 13 deutlich zu erkennen ist, sind
der Rührwerksrotor A 202 sowie der Mahlbehälter A 103 im Längs
schnitt jeweils zumindest im wesentlichen ovalförmig. Zumin
dest über einen Abschnitt des Pumpabschnitts A 115 a schließt
die Tangente AT an die Krümmungskurve mit der Rotorachse AA
einen Winkel α ein, welcher größer als 45° ist. Damit ist
im Pumpabschnitt A 115 a zumindest abschnittsweise die den
Mahlkörpern durch die auftretenden Fliehkräfte in Umlaufrich
tung vermittelte Kraftkomponente wiederum größer als die in
Richtung der Normalen der Statorwände.
An den Pumpabschnitt A 115 a, in welchem die Mahlkörper radial
nach außen geschleudert werden, schließt sich wieder ein Be
ruhigungsabschnitt A 115 b an, in welchem die Mahlkörper
radial nach innen zurückgeführt und in denen die auf die
Mahlkörper einwirkenden Fliehkräfte reduziert sind.
Die den Mahlraum A 115 begrenzenden Rotor- und Statorflächen
weisen im Bereich der Beruhigungsabschnitte A 115 b auch wie
derum einen etwas größeren Abstand voeinander auf als im Be
reich der Pumpabschnitte A 115 a.
Der radial innere Umlaufabschnitt A 222 für die Mahlkörper
weist einen zentralen, zur Rotorachse AA koaxialen Rückführ
kanal A 244 auf, welcher in Umlaufrichtung der Mahlkörper ge
sehen hinteren Ende durch kürzere, schräg nach
außen verlaufende weitere Rückführkanäle A 226 verlängert
ist.
Aus herstellungstechnischen Gründen sind im vorliegenden
Fall keine radial nach außen führenden Schleuderkanäle, son
dern lediglich die schräg nach außen führenden Rückführkanä
le A 226 vorgesehen, welche mit der Rotorachse AA beispiels
weise einen Winkel im Bereich von etwa 45° einschließen.
Der in Fig. 13 gezeigte Rührwerksrotor A 202 ist besonders
leicht mittels gießbarer Massen wie beispielsweise Kunst
stoff, insbesondere Polyurethan, herstellbar.
Die Rotorwelle A 101 weist zweckmäßigerweise zwei Bohrungen
A 104, A 105 auf, über die ein Kühlmittel zu bzw. abführbar
ist. Diese Bohrungen A 104, A 105 sind jeweils mit Kühlkanälen
A 108 verbunden, welche sich im Bereich der Oberfläche des
Rührwerksrotors A 202 entlang dieser Oberfläche von oben nach
unten und anschließend wiederum von unten nach oben er
strecken. Diese Kühlkanäle können den Rührwerksrotor jedoch
auch konzentrisch zur Rührwerksachse AA umrunden.
Der Rührwerksrotor A 202 ist in nicht dargestellter Weise mit
der Rotorwelle A 101 verbunden, indem er beipielsweise auf
einen Fortsatz kleineren Durchmessers dieser Welle aufge
steckt und gegen Axialverschiebungen gesichert ist. Ein sol
cher Fortsatz weist zweckmäßigerweise radial vorspringende
Mitnehmerfortsätze auf, wie dies etwa bei Schneckenelementen
von Extrudern zur Mitnahme derselben durch ihre Welle üblich
ist.
Das Mahlgut wird der Rührwerksmühle wiederum durch einen Ein
laßkanal A 14 zugeführt. Beim vorliegenden Ausführungsbei
spiel ist der Rotor um eine vertikale Achse drehbar und am
unteren Ende der Rotorwelle A 101 angeordnet, während der Ein
laßkanal A 14 sich horizontal erstreckt und oben angeordnet
ist.
Am unteren Ende des Mahlraums A 115 ist ein wiederum eine Aus
laßtrenneinrichtung bildendes Auslaßtrennsieb A 120 ange
ordnet, durch welches das Mahlgut über eine sich anschließen
de Leitung nach außen abgeführt wird. Der Übergangsbereich
zur Leitung ist hierbei trichterförmig ausgebildet, wobei
das Auslaßtrennsieb A 120 den Trichter überspannt.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Breite AB des
Rührwerksrotors A 202 etwa doppelt so groß wie seine Höhe AH.
Auch diesem Rührwerksrotor kann wiederum eine Verstellein
richtung insbesondere für den axial verschieblichen Mahlbe
hälter zugeordnet sein.
Wie der Fig. 13 ferner zu entnehmen ist, weist der zentrale,
zur Rotorachse AA koaxiale Rückführkanal A 244 eine größere
axiale Länge auf als der Teil des radial inneren Umlaufab
schnitts A 222, welcher durch die in Verlängerung des zur Ro
torachse koaxialen Rückführkanals vorgesehenen schräg nach
außen verlaufenden Rückführkanäle A 226 bestimmt ist.
Gemäß Fig. 14 sind zwei Rührwerksrotoren A 102, A 102′ vorgese
hen, welche in einem gemeinsamen Mahlbehälter A 203 ange
ordnet sind. Jeder dieser beiden scheibenförmigen Rührwerks
rotoren A 102, A 102′ umfaßt wiederum einen den radial inneren
Umlaufabschnitt A 22 bildenden zentralen, zur Rotorachse AA
koaxialen Rückführkanal A 44 für die Mahlkörper.
Jedem der beiden in einem gemeinsamen Mahlbehälter unterge
brachten Rührwerksrotoren A 102, A 102′ ist ein eigener Mahl
körperumlauf zugeordnet. Hierbei sind die beiden Rührwerksro
toren A 102, A 102′ mit ihrem, in der jeweiligen Umlaufrich
tung der Mahlkörper betrachtet, vorderen Stirnseiten einan
der zugewandt, um zwischen sich eine für beide Mahlkörperum
läufe gemeinsamen Umlaufabschnitt, nämlich den Beruhigungs
abschnitt A 15 b zu bilden.
Auf den gegenüberliegenden Seiten der Rotorscheiben A 102,
A 102′ liegen jeweils wiederum Pumpabschnitte A 15 a vor. An
den zentralen, zur Rotorachse AA koaxialen Rückführkanal A 44
eines betreffenden Rührwerksrotors A 102 bzw. A 102′ schließen
sich am, in Umlaufrichtung der Mahlkörper betrachtet, hinte
ren Ende jeweils wieder radial nach außen führende Schleuder
kanäle A 21 an, welche mit den Pumpabschnitten A 15 a fluchten.
Die beiden Rührwerksrotoren A 102, A 102′ sind über die ihnen
zugeordneten Rotorwellen A 201 bzw. A 201′ getrennt antreib
bar. Gegegbenenfalls kann auch ein Getriebe vorgesehen sein,
über welches die beiden Rotorwellen A 201, A 201′ durch einen
gemeinsamen Motor angetrieben sind. In beiden Fällen ist die
Möglichkeit gegeben, die beiden Rotorwellen A 201, A 201′ und
damit die diesen zugeordneten Rotoren A 102, A 102′ mit glei
cher oder unterschiedlicher Drehzahl anzutreiben. Vorzugswei
se werden die beiden Rotoren in einander entgegengesetzter
Drehrichtung angetrieben, da sich dann im Mittelbereich zwi
schen ihnen eine teilweise Aufhebung der wirksamen Kräfte
und damit eine größere Beruhigungswirkung auf die Mahlkörper
ergibt.
Die in Fig. 14 gezeigte Rührwerksmühle weist demnach einen
doppelten Mahlkörperumlauf mit zwei Pumpabschnitten A 15 a und
einem den beiden Rotoren gemeinsamen Beruhigungsabschnitt
A 15 b auf. Im übrigen entsprechen die Rotoren beispielsweise
der in Fig. 11 gezeigten Ausführung und sind demnach gleich
artig ausgebildet. Gegebenenfalls kann jedoch auch eine un
terschiedliche Ausführung dieser beiden Rotoren vorgesehen
sein. Zur Trennung der beiden Umlaufpfade könnte zwischen
den Rotoren A 102, A 102′ ein Sieb gespannt werden.
Darüber hinaus ist auch denkbar, daß lediglich einer der
beiden Rotoren über eine ihm zugeordnete Rotorwelle angetrie
ben ist, während der andere Rotor vom ersten infolge einer
beispielsweise magnetischen Koppelung mitgenommen wird. In
diesem Falle sind nichtmagnetische Mahlkörper zu verwenden.
Im vorliegenden Fall ist sowohl die Einlaßtrennvorrichtung
A 218 als auch die Auslaßtrennvorrichtung A 220 jeweils durch
einen zweckmäßigerweise zur Rotorachse AA koaxialen Siebkorb
gebildet, welcher die betreffende Rotorwelle A 201 bzw. A 201′
im Bereich eines Einlaßkanals A 114 bzw. eines Auslaßkanals
A 116 umgibt.
Gem. Fig. 15 ist ein Rührwerksrotor A 302 mit zwei axial
einen Abstand voneinander aufweisenden Rotorwerkzeugen A 304,
A 306 vorgesehen. Diese Rotorwerkzeuge sind wiederum jeweils
als Rotorscheibe ausgebildet.
Die den Mahlraum A 15 zusammen mit den Rotorflächen begrenzen
den Statorflächen sind abschnittsweise durch ein sich radial
nach innen erstreckendes, wiederum scheibenförmiges Stator
werkzeug A 41 gebildet. Diese Statorscheiben A 41 sind gegen
über dem Mahlkörper A 303 durch entsprechende Dichtungen abge
dichtet.
Der die beiden Statorscheiben A 304, A 306 aufweisende Rotor
A 302 wird über eine einzige, für sämtliche Rotorwerkzeuge
bzw. -scheiben gemeinsame Rotorwelle A 301 angetrieben.
Der Mahlkörperumlauf innerhalb des Mahlbehälters A 303
schließt sich über einen radial inneren Umlaufabschnitt
A 322, welcher durch einen zentralen, zur Rührwerksachse
AA koaxialen Rückführkanal A 344 gebildet ist und sich über
die gesamte axiale Länge des im Mahlbehälter A 303 angeordne
ten Rührwerksrotors A 302 erstreckt.
Der Rückführkanal A 344 bzw. der radial innere Umlaufab
schnitt A 322 für die Umlaufkörper ist demnach länger als bei
den vorangehend beschriebenen Ausführungsvarianten. Es ist
daher zweckmäßig, wenn der durch den zentralen, zur Rotorach
se AA koaxialen Rückführkanal A 344 gebildete radiale innere
Umlaufabschnitt A 322 mit einer bezüglich der Mahlkörper form
schlüssig wirkenden Fördereinrichtung versehen ist. Im vor
liegenden Fall ist eine solche Förderanordnung beispielswei
se durch ein Schneckengewinde A 40 gebildet.
Bei einer genügend starken, auf die Mahlkörper einwirkenden
Pumpkraft in den Pumpabschnitten A 15 a zwischen dem oberen
scheibenartigen Rührwerkzeug A 304 und der benachbarten
oberen Wandung des Mahlbehälters A 303 bzw. zwischen dem unte
ren scheibenartigen Rührwerkzeug A 306 und der darüber ange
ordneten Statorscheibe A 41 kann im zentralen Rückführkanal
A 344 auch eine Statorwendel oder dergl. angeordnet sein, ent
lang der die Mahlkörper angetrieben durch die in den Pump
abschnitten A 15 a auftretenden Fliehkräfte nach oben geför
dert werden.
Das Mahlgut wird über einen am unteren Ende des Mahlbehäl
ters A 303 vorgesehenen Einlaßkanal A 214 zugeführt. Dieser
Einlaßkanal A 214 kann in bekannter Weise mit einer Schwanen
hals-Trenneinrichtung verbunden sein. Die Auslaßtrenneinrich
tung A 42 umfaßt zwei Trennringe.
Auch beim in Fig. 15 gezeigten Ausführungsbeispiel kann
ebenso wie bei den übrigen eine Verstelleinrichtung insbeson
dere für den axial verschieblichen Mahlbehälter vorgesehen
sein. Vorzugsweise ist auch die Statorscheibe A 41 in Längs
richtung verstellbar.
Beim zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel gem. Fig. 15
treten die Mahlkörper in das untere Ende des zentralen, zur
Rotorachse AA koaxialen Rückführkanals A 344 ein, um anschlie
ßend am oberen Ende des zentralen Rückführkanals A 344 mit
tels der dort vorgesehenen Schleuderkanäle A 21 wieder in den
Mahlraum A 15 zurückgeschleudert zu werden. Hierbei fluchten
die Schleuderkanäle A 21 mit dem oberen Pumpabschnitt A 15 a
des Mahlraums A 15. Zwischen dem oberen Rotorwerkzeug A 304
und der Statorscheibe A 41 ist ein Beruhigungsabschnitt A 15 b
vorgesehen, in welchem die Mahlkörper zunächst wieder radial
nach innen geführt werden. Zwischen der Statorscheibe A 41
und dem Rotor verbleibt ein Ringraum, durch welchen die Mahl
körper dann nach unten in den nächsten Pumpabschnitt A 15 a
fallen, welcher zwischen der Statorscheibe A 41 und dem unte
ren scheibenförmigen Rührwerkzeug A 306 gebildet ist. Unter
halb des unteren Rührwerkzeugs A 306 schließt sich dann ein
weiterer Beruhigungsabschnitt A 15 b an, über welchen die Mahl
körper wieder radial nach innen und in den zentralen Rück
führkanal A 344 geführt werden.
Während im vorliegenden Fall der Mahlgutstrom von unten nach
oben führt, ist grundsätzlich auch eine umgekehrte Anordnung
denkbar.
Im vorliegenden Fall wird der Mahlgutstrom in den Pumpab
schnitten A 15 a aufgrund des hydrostatischen Drucks zu einer
Bewegung entgegen der auch auf ihn wirkenden Fliehkraft ge
zwungen, während die innerhalb des Mahlgutstroms frei beweg
lichen Mahlkörper der Fliehkraft entgegen der Strömungsrich
tung des Mahlgutes folgen können.
Auf diese Weise wirkt die Fliehkraft selektiv auf die Mahl
körper, während das Mahlgut der durch den hydrostatischen
Druck erzwungenen Strömungsrichtung folgen muß.
Das Kühlsystem kann wiederum in der Weise ausgebildet sein,
wie es beispielsweise in der DE-OS 38 19 642 beschrieben
ist.
Die anhand der verschiedenen Figuren beschriebenen Ausfüh
rungsbeispiele dienen insbesondere auch zur Veranschau
lichung der einzelnen erfindungsgemäßen Merkmale, welche un
tereinander austauschbar und kombinierbar sind. So ist es
beispielsweise nicht unbedingt erforderlich, den zentralen,
zur Rotorachse koaxialen Rückführkanal frei von unbewegten
Statorwänden zu halten, wenn dafür die erzielte Pumpwirkung
beispielsweise durch die erfindungsgemäße Wahl des Winkels
zwischen den Statorwänden und der Rotorachse groß genug ist.
Andererseits läßt sich ein Optimum erzielen, wenn beide Be
dingungen erfüllt sind.
Gemäß Fig. 16 ist an einem Lagerteil B 1 ein Mahlbehälter-
Deckel B 2 mittels Schrauben B 3, von denen nur eine gezeigt
ist, befestigt. Der Deckel B 2 weist eine Bohrung B 4 für den
Zulauf von Kühlwasser zu einem einen Mahlbehälter B 5 bilden
den Stator auf. Ferner ist im Deckel B 2 eine Auslaßbohrung
B 6 für das von Mahlkörpern getrennte Mahlgut vorgesehen.
An diesem Deckel B 2 ist mittels Schrauben B 7 ein Außenmantel
B 8 des Mahlbehälters bzw. Stators B 5 befestigt. Der Mahlbe
hälter 5 umfaßt ferner einen dicht am Außenmantel B 8 anlie
genden Innenmantel B 9, der aus hartem, im allgemeinen spro
dem Material, insbesondere aus Keramik, besteht, und ggf.
aus einzelnen Ringen zusammengesetzt sein kann. Die beiden
unterschiedlichen Materialien der Mäntel B 8 und B 9 des Mahl
behälters B 5 weisen damit unterschiedliche Wärmedehnungswer
te, d.h. insbesondere unterschiedliche Wärmeausdehnungskoef
fizienten auf. In Radialrichtung können die sich ergebenden
Wärmedehnungsunterschiede dadurch aufgefangen werden, daß
zwischen dem Innenmantel B 9 und dem Außenmantel B 8 ein ela
stischer Mantel, insbesondere ein Gummimantel angeordnet
wird, in welchem Falle die Kühlkanäle B 32 zweckmäßig vom
Innenteil B 9 ausgebildet werden, um nicht zwischen
Kühlmantel und Innenteil den isolierenden Gummi zu haben.
Dies gilt analog für die Ausbildung des Rotors, wobei in
diesem Falle jedoch Innen- und Außenteil zu vertauschen
wären.
Um einen Ausgleich von Wärmedehnungsunterschieden zu ermögli
chen, sind die folgenden weiteren Maßnahmen vorgesehen, die
einzeln oder in Kombination getroffen werden können. Zum
einen ist zwischen den Deckel B 2 und den Innenmantel B 9 als
Ausgleichselement eine Ringscheibe B 10 geklemmt, deren Mate
rial und insbesondere Wärmedehnungsquotient bzw. Wärmeausdeh
nungskoeffizient im Sinne eines Dehnungsausgleichs gewählt
ist. Beispielsweise kann als Material für das Ausgleichsele
ment heißisostatisch gespresste Hochqualitäts-Keramik ge
wählt sein. Diese weist zwar den Wärmedehnungsquotienten
oder Wärmeausdehnungskoeffizienten von Keramik auf, besitzt
jedoch eine hohe Bruchzähigkeit. Als geeignetes Material
kommt jedoch z.B. auch Hartmetall in Frage. Damit kann zumin
dest ein Teil der entstehenden Kräfte und Spannungen aufge
nommen werden. Aufgrund der Tatsache, daß die Ringscheibe
B 10 aus relativ hartem Material besteht, kann diese gleich
zeitig auch als Stator-Trennring dienen.
Unabhängig von oder in Kombination mit der oben beschrie
benen Maßnahme kann als unterer Abschluß des Mahlbehälters
B 5 ein Druckring B 11 vorgesehen sein, der als zwischen dem
Mahlbehälter B 5 und einem sich axial anschließenden Mantel
teil B 46 angeordnetes Ausgleichselement dient und beispiels
weise einen Mahlguteinlaß B 12 sowie einen Kühlwasserauslaß
B 13 aufweist. Dieser Druckring B 11 ist über Schrauben B 14
mit dem Außenmantel B 8 auf Zug verbunden, während er sich
mit einer radial weiter innen liegenden ringförmigen Druck
fläche B 15 am Innenmantel B 9 abstützt und diesen unter Druck
setzt. Der Außenmantel B 8 ist gegenüber dem Innenmantel B 9
um einen Betrag s kürzer. Der Druckring B 11 übergreift den
Außenmantel B 8 von außen, wobei zwischen diesen beiden Tei
len zweckmäßigerweise eine Dichtung B 16 vorgesehen ist.
Diese Dichtung B 16 verhindert einen sonst möglicherweise auf
tretenden Kühlwasserverlust. Die Verbindung zwischen dem
Druckring 11 und dem Außenmantel B 8 kann elastisch nachgie
big sein. Dazu können die Schrauben B 14 beispielsweise über
zwischengelegte Tellerfedern angreifen.
Eine ähnliche Konstruktion ist an einem Rotor B 17 vorgese
hen, wobei dieser, wie später erläutert wird, zwischen einem
Innen- und einem Außenteil bzw. -mantel einen Gummimantel um
faßt.
Ein Wellenflansch B 18 einer Rotorwelle B 19 weist eine zylin
derförmige Zentrier- und Orientierungsfläche B 20 für einen
als Ausgleichselement dienenden ersten Ring 21 einer Reihe
von rotationssymmetrischen, an der Rührwerksachse BA aufgefä
delten Teilen auf. Der Ring B 21 erfüllt dieselbe Funktion
wie die Ringscheibe B 10. Er ist demnach aus demselben Mate
rial gefertigt und dient wiederum zum Ausgleich von Wärmedeh
nungsunterschieden. Er ist zweckmäßigerweise als Rotor-Trenn
ring ausgebildet. Es ist daher von Vorteil, außer dem Aus
gleichsring B 21 einen zweiten derartigen Ring B 22 am gegen
überliegenden Ende des Rotors B 17 vorzusehen. Dieser weitere
Ausgleichsring B 22 ist zweckmäßigerweise ebenso ausgebildet
wie der Ring B 21, so daß er als Ersatz-Trennring verwendet
werden kann.
Die Anordnung von Ausgleichsringen B 21 auf dem Rotor
und/oder von Ringen B 10 bzw. B 11 am Stator ist unabhängig
von der Rotor- und der Statorgeometrie und deren Bestückung
mit Werkzeugen. Insofern ist das gezeigte Ausführungsbei
spiel also beliebig variierbar. Beispielsweise können
Werkzeuge auch völlig fehlen (sog. Spaltrührwerk), wobei
es dennoch vorteilhaft sein mag, den ansich glatten Rotor
bzw. Stator aus einzelnen Ringen aufzubauen.
Der Rotorflansch B 18 umfaßt zweckmäßigerweise eine weitere,
vorzugsweise wiederum zylinderförmige Zentrier- und Orientie
rungsfläche B 23 für einen sich an den Trennring B 21 anschlie
ßenden Umfangsring B 24, welcher einen Teil eines an den Mahl
raum B 44 angrenzenden Außenmantels B 48 des Rotors B 17 bil
det.
Daran schließt sich ein scheibenförmiges Rührwerkzeug B 25
an. Es sind abwechselnd weitere Umfangsringe und Rührschei
ben vorgesehen, deren Anzahl von der jeweiligen axialen
Länge des Rotors B 17 abhängt. Die Rührscheiben B 25 weisen
vorzugsweise einen sich nach außen hin verjüngenden Quer
schnitt auf, dessen Zweck später anhand Fig. 18 näher erläu
tert wird. Der Aufbau aus einzelnen Ringen entspricht im we
sentlichen demjenigen gemäß der DE-PS 28 13 781.
Mit der Rotorwelle B 19 ist einerseits ein Innenmantel B 26
des Rotors B 17 und andererseits eine Wellenverlängerung B 27
drehfest verbunden. Die Wellenverlängerung B 27 dient als
Anker für einen mittels einer einzigen Schraube B 28 befestig
baren Rotordeckel B 29, der die einzelnen Teile des Rotors
B 17 unter Druck setzt. Eine elastische Befestigung über Fe
dern ist hier aufgrund der besonderen Belastung des Rotors
B 17 nicht möglich. Schon daher ist es zweckmäßig, zumindest
zwei Ausgleichsringe B 21, B 22 vorzusehen. Wesentlich ist
hierbei, daß alle durch den Rotordeckel B 29 unter Druck ge
setzten Teile ausschließlich reibungsschlüssig zur Drehung
mitgenommen werden, da bei den verwendeten Materialien die
üblichen ineinandergreifenden Keilverbindungen im allgemei
nen nicht zulässig sind. Es können jedoch reibungserhöhende
Mittel wie beispielsweise eine sanfte Oberflächenwellung der
einzelnen Teile vorgesehen sein. Eine solche Oberflächenwel
lung müßte allerdings wieder so ausgebildet sein, daß die
Wellen genau ineinanderpassen. Eine besondere Art einer form
schlüssigen Drehungsmitnahme wird weiter unten anhand der
Fig. 18 erläutert.
Um auch in radialer Richtung einen Ausgleich von Wärmedeh
nungsunterschieden zu ermöglichen und gleichzeitig die Dich
tung zwischen dem Innenmantel B 26 und den Umfangsringen B 24
zur Abdichtung von Kühlkanälen B 30 sicherzustellen, ist zwi
schen dem Innenmantel B 26 und den Kühlkanälen B 30 ein Gummi
mantel B 31 angeordnet. Dasselbe ist auch für den Stator mög
lich. Allerdings besteht zwischen der Ausbildung von Kühlka
nälen B 32 des Stators B 5 und den Kühlkanälen B 30 des Rotors
B 17 der folgende Unterschied:
Während die Kanäle B 2 des Mahlbehälters B 5 in bekannter
Weise schraubenlinienförmig verlaufen, ist dies im Fall der
Kühlkanäle B 30 des Rotors B 17 nicht möglich. Die Scheiben
werkzeuge B 25 unterteilen nämlich den zwischen dem Gummiman
tel B 31 und den Umfangsringen B 24 verbleibenden Raum. Um den
noch einen ungestörten Kühlmittelfluß vom einen Kanal B 30
zum anderen zu gewährleisten, sind im Gummimantel B 31 über
den Umfang versetzte Ausnehmungen B 33 vorgesehen.
Eine solche Ausnehmung B 33 ist anhand einer Schnittdarstel
lung entsprechend den Pfeilen II-II der Fig. 16 in Fig. 17
dargestellt. Ein jeweiliger Kanal B 30 ist durch eine betref
fende Ringrippe B 34 eines Umfangringes B 24 in zwei einander
benachbarte, über den Umfang des Rotors B 17 verlaufende Kühl
kanäle B 30 a, B 30 b unterteilt. Das Kühlwasser, das über
Schrägkanäle B 35 aus einem Ringraum B 36 der Rotorwelle B 19
zufließt, gelangt jeweils über eine Ausnehmung B 33 des Gummi
mantels B 31 in den darunterliegenden ringförmigen Kühlkanal
B 30.
Um sicherzustellen, daß das Kühlwasser dabei jeweils den gan
zen Ringkanal B 30 umrunden muß und nicht von einer Ausneh
mung B 33 zur nächsten im Kurzschluß geführt ist, sind die
Ausnehmungen B 33 über den Umfang des Gummimantels B 31 schrau
benlinienförmig versetzt.
Gemäß Fig. 17 verlaufen die Ausnehmungen B 33 schräg zu den
Ringrippen B 34, wobei eine jeweilige Ringrippe B 34 zweckmäßi
gerweise mit Leitwand- bzw. Trennwandfortsätzen B 37 zu bei
den Seiten der Ausnehmung B 33 versehen ist. Auf diese Weise
gelangt das Kühlwasser von einem Kühlkanal B 30 zum nächsten,
d.h. gemäß Fig. 17 vom Kühlkanal B 30 a in den Kühlkanal B 30 b
und von diesem in einen darunterliegenden Verbindungsraum
B 38, der mit dem Innern des Innenmantels B 26 verbunden ist,
der seinerseits mit einer mittigen Bohrung bzw. dem Innern
eines Rohres B 39 der Rotorwelle 19 in Verbindung steht
(vgl. auch Fig. 16).
Fig. 18 zeigt eine Variante der Rührwerksmühle mit insbeson
dere einer verbesserten Rotorgeometrie. Diese Rotorgeometrie
ist insbesondere auch unabhängig von der Art des verwendeten
Materials und des jeweiligen Mühlenaufbaus von besonderem
Vorteil.
Zwar ist aus der US-PS 41 75 871 bekannt, daß sich bei einer
doppelkegelförmigen Rotorgeometrie zwischen den einzelnen
Stellen größten Durchmessers rund um den Rotor jeweils ein
Wirbeltorus bildet, der im Falle eines Mischers die Mischwir
kung unterstützt. Diese Grundidee wurde auch bereits auf
eine Rührwerksmühle übertragen (DE-OS 34 04 985), wo sich
ein etwas abgewandelter Effekt, nämlich eine Verbesserung
der Verteilung der Mahlkörper über den Mahlraum, ergibt.
Um dabei die Ausbildung und den Verlauf der Wirbelbewegung
näher zu untersuchen, wurden Versuche durchgeführt, die zu
dem überraschenden Ergebnis führten, daß die in der US-PS
41 75 871 dargestellten Wirbel in der dort gezeigten Form
nicht ohne weiteres ständig vorliegen. Die in Axialrichtung
nebeneinander liegenden Wirbel werden nämlich ständig ge
stört, ihr Strömungsbild wird zumindest zeitweise sogar zer
stört. Da diese Wirbelbildung an sich sehr günstig ist, war
es ein Ziel der Erfindung, ihren Bestand zu gewährleisten
und ihre Ausbildung zu unterstützen.
Dabei hat sich gezeigt, daß bei einer doppelkegelförmigen
Ausbildung gemäß der genannten US-PS die Umfangsflächen des
Rotors für diese Wirbelbildung nicht optimal gestaltet sind.
Eine viel bessere Wirbelausbildung ergibt sich, wenn zwi
schen den mehr oder weniger spitz zulaufenden Stellen größ
ten Durchmessers erfindungsgemäß ein ausreichend großer Raum
zur ungehinderten Ausbildung dieser Wirbel verbleibt. Wäh
rend nun die Doppelkegelwände nach der US-PS 41 75 871 mit
einander einen Winkel von etwa 120°, nach anderen Vorschlä
gen einen etwas geringeren Winkel miteinander einschließen,
hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, den Winkel α an
den Stellen größten Durchmessers des Rotors B 17 bzw. B 117
(vgl. Fig. 18) kleiner als 60° zu wählen. Dies trifft auch
bei der Ausbildung gemäß Fig. 16 zu. Vorzugsweise liegt die
ser Winkel α in einem Bereich zwischen 10° und 30° und bei
spielsweise bei 15°.
Vorteilhafterweise ist eine der abgerundeten Wirbelform ange
paßte Außengeometrie des Rotors B 117 vorgesehen. Hierzu wei
sen die Umfangsringe B 124 des Außenmantels B 48 außen jeweils
eine konkave Krümmung auf.
Die sich so ergebende äußere Wellenform kann natürlich belie
big dimensioniert werden, d.h. für kleinere Zwischenräume
zwischen Rotor und Stator werden kleinere Wellenformen
(höhere Wellenfrequenz) ausreichend sein, die ggf. auch bloß
in den einstückigen oder aus mehreren Ringen zusammengesetz
ten Rotoraußenmantel geformt sein können. Dabei mag eine Va
riante darin bestehen, daß sich die Wellen nur über einen
vorbestimmten Winkelabschnitt des Umfangs erstrecken und
evtl. je zwei solcher, vorragender Wellen aufweisender Winkel
abschnitte durch einen, z.B. glatten, Zwischenraum unterbo
chen sind. Dies ist also eine analoge Rotor- bzw. Statorkon
struktion, wie sie an der Rotoraußenseite gemäß der
US-PS 29 70 817 zu sehen ist, wobei die Zwischenräume ansich
beliebig groß und verschieden geformt sein können.
Der Radius BR dieser Krümmung ist zweckmäßigerweise so ge
wählt, daß sich zusammen mit den einen Doppelkonus bildenden
Schrägflächen B 40 der Rührwerkscheiben B 125 im Längsschnitt
der Radius BR größer als der Radius Br der vorzugsweise vor
gesehenen Abrundung zwischen den konvergierenden Schrägflä
chen B 40 einer jeweiligen Rührwerkscheibe B 125 zu wählen.
Gemäß Fig. 19 erfüllt der Gummimantel B 31 sowohl gegenüber
den Werkzeugscheiben B 125 als auch gegenüber den an den Um
fangsringen B 124 vorgesehenen Innenrippen B 134 (vgl. Fig.
18) seine Dichtungsaufgabe.
Darüberhinaus zeigt Fig. 19 auch eine Möglichkeit, trotz der
Verwendung eines spröden Materials für die Rührwerkscheiben
B 125 ggf. eine formschlüssige Verbindung zur Rotorwelle B 19
(vgl. Fig. 18) über den Innenmantel B 26 des Rotors B 117 her
zustellen. Zu diesem Zweck können die Rührwerkscheiben B 125
und/oder die Ringrippen B 134 geringe, vorzugsweise abgerunde
te Ausnehmungen B 41 aufweisen, in die am Innenmantel B 26 be
festigte, den Gummimantel B 31 durchsetzende Mitnahmestifte
B 42 eingreifen. Vorteilhafterweise sind mehrere solcher Stif
te über den Umfang des Rotors verteilt.