DE4125572A1 - Turbomuehle mit neuartig ausgebildeten radialen kuehlkammern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbomühle zum Zerkleinern von Mahlgut mit zwei in einem Seitenwände und Stirnwand aufweisenden Gehäuse angeordneten gegensinnig umlaufenden Rotoren, die mehrere ineinandergreifend konzentrisch angeordnete Schaufelreihen tragen, wobei das Gehäuse mittels eines Kühlmediums gekühlt ist.

Turbomühlen oder Desintegratoren sind bereits in den unterschiedlichsten Ausführungsformen für die Zerkleinerung, insbesondere Feinstzerkleinerung von Materialien aller Art beschrieben worden. Allen Turbomühlen ist gemeinsam, daß zwei gegensinnig umlaufende Rotoren in einer Mahlkammer angeordnet sind, die von einem Gehäuse umschlossen ist. Das Mahlgut wird über einen Zulauf im wesentlichen im Bereich der Drehachse der Rotoren zugeführt und wird durch die auf die Mahlgutteilchen wirkenden Zentrifugalkräfte radial nach außen geschleudert, wobei die Mahlgutteilchen auf ihrem Weg mit den an den Rotoren befestigten Schaufelreihen zusammenstoßen und auf diese Art und Weise zerkleinert werden. An die Mahlkammer schließt sich nach außen eine Auffangkammer an, in der das zerkleinerte Mahlgut aufgefangen wird und aus der Mahlkammer entnommen wird.

Aufgrund der großen Drehzahl der gegensinnig umlaufenden Rotoren erreichen die rotierenden Bauteile im Dauerbetrieb hohe Temperaturen, die zu einer Materialermüdung und damit vorzeitigem Verschleiß führen. Aber auch das Gehäuse heizt sich mit zunehmender Betriebsdauer auf, da die Mahlgutteilchen teilweise mit großer Geschwindigkeit auf das Gehäuse und hier insbesondere im Bereich der Auffangkammer auftreffen. Dies führt zu einer Beschädigung und Erwärmung der Gehäusewand und somit ebenfalls zu einem vorzeitigen Verschleiß.

Aus der DE-PS 67 73 65 ist es bekannt, die Stiftscheiben auf den Rückseiten mit Kühlwasserräumen zu versehen, in die die verlängerten Stifte hineinragen. Diese Lösung hat den Nachteil, daß die in den Kühlwasserräumen befindliche Wassermenge ebenfalls in Rotation versetzt werden muß. Da kein Flüssigkeitsaustausch möglich ist, muß die Stiftmühle bei Erreichen einer bestimmten Wassertemperatur abgeschaltet werden.

Von einer Gehäusekühlung wird in der DE-PS 67 73 65 abgeraten.

In neuerer Zeit werden Stiftmühlen angeboten, die eine Gehäusekühlung aufweisen. Hierbei handelt es sich jedoch um kleine Mühlen, bei denen das Gehäuse als Weitkammergehäuse ausgebildet ist und lediglich eine Kühlkammer aufweist. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Kühlflüssigkeit nicht gezielt zu den Gehäuseabschnitten geführt wird, die einer besonders großen Erwärmung unterliegen, mit der Folge, daß ein Teil des Kühlwassers ungenutzt abfließt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Turbomühle zu schaffen, bei der die Kühlung des Gehäuses verbessert ist, so daß vornehmlich die der stärksten Erwärmung unterliegenden Gehäuseteile gekühlt und hierbei das Kühlmedium besser ausgenutzt wird.

Diese Aufgabe wird mit einer Turbomühle gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es hat sich herausgestellt, daß die Lebensdauer der Rotoren und der daran angeordneten Schaufelreihen als auch die Lebensdauer des Gehäuses erheblich gesteigert werden kann, wenn das die Mahlkammer und die Auffangkammer umgebende Gehäuse zumindest teilweise doppelwandig ausgeführt ist, wobei eine lnnenwand und eine Außenwand unter Ausbildung von miteinander in Verbindung stehenden das Kühlmedium aufnehmenden Kühlkammern beabstandet angeordnet sind und diese Kühlkammern ringförmig ausgebildet und konzentrisch zur Drehachse der Rotoren an den Seitenwänden angeordnet sind.

Während bei den Turbomühlen gemäß des Standes der Technik der Betrieb wegen Überhitzung nach einiger Zeit eingestellt werden mußte, sind nunmehr längere Betriebszeiten erzielbar, so daß jetzt ein echter Dauerbetrieb möglich ist.

Dadurch, daß das Gehäuse gekühlt wird, wird auch die Wärme der Rotoren abgeführt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das gemahlene Material nicht zu heiß wird und somit nach dem Mahlvorgang entweder sofort verpackt oder anschließend unmittelbar weiter verarbeitet werden kann.

Es hat sich überraschend herausgestellt, daß eine besonders effektive Gehäusekühlung dann erreicht wird, wenn die Kühlkammern ringförmig ausgebildet und konzentrisch zur Drehachse der Rotoren angeordnet sind, weil dadurch einerseits der Bereich des Gehäuses gekühlt wird, der der stärksten Erwärmung unterliegt und zum anderen das Kühlmittel auf seinen Weg durch die Kühlkammern optimal genutzt wird. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Kühlkammern durch radial angeordnete Kanäle miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind die Verbindungskanäle vertikal übereinander angeordnet.

Ein weiterer Vorteil der ringförmig ausgebildeten und mit Kühlmedium gefüllten Kühlkammern besteht darin, daß das Gewicht des Gehäuses erhöht wird, und damit die gesamte Anlage gegenüber den herkömmlichen Turbomühlen stabilisiert wird. Durch die ringförmige Ausbildung der Kühlkammern wird eine rotations­ symmetrische Kühlmittelführung erreicht, die sich bezüglich der Stabilität insbesondere bei durchströmendem Kühlmittel, positiv auswirkt.

Die doppelwandige Ausbildung des Gehäuses mit der darin befindlichen Kühlflüssigkeit wirkt zusätzlich als Schallschutz, was insbesondere bei großen Drehzahlen und der damit verbundenen Lärmbelästigung für das Bedienungspersonal von Bedeutung ist. Wichtig ist hierbei, daß die Masse des Gehäuses und die der Kühlflüssigkeit so gewählt wird, daß der Resonanzfrequenzbereich des Gehäuses so hoch liegt, daß er auch bei maximalen Drehzahlen der Rotoren nicht erreicht wird.

Da die radial nach außen geschleuderten Malgutteilchen sich die äußere rotierende Schaufelreihe und das Gehäuse im Bereich der Auffangkammer am stärksten aufheizen, ist es zweckmäßig, die Kühlkammern lediglich in diesem Bereich an den Seitenwänden anzuordnen. Auch die Stirnwand des Gehäuses sollte deshalb mindestens eine Kühlkammer aufweisen, die mit der oder den Kühlkammern der Seitenwände in Verbindung steht. Bei dieser Anordnung ist der Zulauf und der Auslauf jeweils an die Kühlkammer der Stirnwand angeschlossen, wobei der Zulauf unterhalb des Auslaufs angeordnet ist.

Bei Turbomühlen, die ein geteiltes Gehäuse aufweisen, wobei der eine Teil stationär angeordnet ist und der andere Gehäuseteil zum Austausch der Rotoren bzw. der Schaufeln verschiebbar angeordnet ist, ist es zweckmäßig, daß die Kühlkammern der stationären Gehäusewände und die Kühlkammern der verschiebbaren Gehäusewände jeweils ein eigenes Kühlsystem bilden.

Vorzugsweise sind zwischen den Kühlkammern Zwischenräume vorgesehen, die von außen mit einem Gas gekühlt werden können. Um eine gezielte Kühlung der Rotoren vornehmen zu können, sind in den Zwischenräumen zwischen den ringförmigen Kühlkammern, wo das Gehäuse nur einwandig ausgeführt ist, ein oder mehrere Kanäle in der Gehäusewand angeordnet, durch die ein Gas in den Außenraum zwischen den Rotoren und der Gehäusewand zugeführt werden kann. Damit das Gas, das vorzugsweise gekühlt ist, möglichst entlang der gesamten Halte- und Montageringe der Rotoren entlangstreichen kann, sind der oder die Kanäle möglichst achsnah angeordnet. Aufgrund der durch die Rotation der Rotoren bewirkten Sogwirkung wird das Gas radial nach außen bewegt, so daß die Außenseite des gesamten Rotors von diesem Gas gekühlt wird. Zur Verbesserung der Kühlung können im Bereich des oder der Kanäle noch Leitbleche angeordnet sein, die das einströmende Gas direkt an die Rotoren lenken. Diese Leitbleche sind im Außenraum an der Gehäuseinnenseite angebracht.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Turbomühle teilweise im Längsschnitt

Fig. 2 die Turbomühle der Fig. 1 in Seitenansicht

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 2

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der Fig. 1.

In der Fig. 1 ist eine Turbomühle 1 im Teilschnitt dargestellt. An zwei fliegend gelagerten Antriebswellen 2 und 3, die um die Achse 21 rotieren, sind Rotoren 4, 5 angeordnet, die gegensinnig umlaufen. Die Rotoren 4, 5 tragen konzentrisch angeordnete Schaufelreihen 6a bis 6e.

Der Raum, in dem die Schaufelreihen um die Achse 21 rotieren, wird als Mahlkammer 8 bezeichnet. Radial nach außen schließt sich in der hier gezeigten Ausführungsform noch eine feststehende Schaufelreihe 7 an. Das radial nach außen geschleuderte Mahlgut verläßt die Mahlkammer 8 in Pfeilrichtung und gelangt in die Auffangkammer 9. Die Mahlkammer 8 und die Auffangkammer 9 sind von einem Gehäuse 10 umgeben, das wie in der Fig. 3 deutlich zu sehen ist, aus den Seitenwänden 12a und 12b sowie einer Stirnwand 13 besteht. Die erste Seitenwand 12a, die zweite Seitenwand 12b und die Stirnwand 13 sind jeweils doppelwandig ausgebildet und besitzen Innenwände 14, 16 und Außenwände 15, 17.

Im Bereich der Seitenwände 12a, 12b sind die Innen­ und Außenwände 14, 15 in der Weise beabstandet angeordnet, daß Kühlkammern 11a bis 11e gebildet werden. Die doppelwandig ausgebildete Stirnwand 13 besitzt lediglich eine Kühlkammer 22.

Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, sind die Kühlkammern 11a bis 11c kreisringförmig und konzentrisch zur Drehachse 21 angeordnet. Über die vertikal übereinanderliegenden Verbindungskanäle 23, 24 sind die ringförmigen Kühlkammern 11a bis 11c miteinander verbunden. Wie ebenfalls in der Fig. 2 zu sehen ist, sind die ringförmigen Kühlkammern 11a bis 11c durch kreisbogenförmige Zwischenräume voneinander getrennt, so daß im Bereich dieser Zwischenräume die Außenseite der Innenwände 14 zu sehen ist.

Die Kühlkammern, die mit einem Kühlmedium beaufschlagt werden, besitzen einen Zulauf 18, der auf der Grundplatte 20 angeordnet ist. Die Auslauföffnung 19 ist im oberen Bereich des Gehäuses 10 angeordnet.

Wie in der Fig. 3 zu sehen ist, ist die Kühlkammer 11a benachbart des äußeren rotierenden Schaufelkranzes 6e, der allerdings in dieser Darstellung nicht zu sehen ist, angeordnet. Ansonsten sind Kühlkammern nur noch im Bereich der Auffangkammer 9 vorgesehen, da dieser Teil des Gehäuses durch die auftreffenden Mahlgutteilchen am stärksten in Mitleidenschaft gezogen wird und somit der größten Erwärmung unterliegt.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist das Gehäuse mehrteilig ausgeführt und besteht aus stationären Gehäusewänden 10a und einer verschiebbar angeordneten Gehäusewand 10b, die einstückig mit dem Lagerschild der Antriebswelle 3 verbunden ist. Die Gehäusewand 10b besitzt ebenfalls Kühlkammern 25a-d, die in gleicher Weise konzentrisch um die Drehachse angeordnet sein können, wie die Kühlkammern 11a bis 11e. Die Kühlkammern 25a-d bilden ein eigenes Kühlsystem und weisen dementsprechend einen eigenen Zulauf und Auslauf (nicht dargestellt) auf.

In der Fig. 4 ist eine zusätzliche Kühlmöglichkeit der Rotoren 4, 5 dargestellt. Die Gehäusewand 10b weist im Zwischenraum 26 zwischen den Kühlkammern 25a und 25b einen Kanal 27 für die Einleitung von Gas in den Außenraum 28 auf. Oberhalb des Kanals 27 ist ein Leitblech 29 vorgesehen, um das einströmende Gas direkt an den Rotor 5 zu leiten. Die Pfeile im Außenraum 28 deuten die Strömungsrichtung des Gases an, das im äußeren Bereich durch die dort vorhandenen Zwischenräume in die Mahlkammer 8 entweicht.

Bezugszeichenliste:

 1 Turbomühle
 2 Antriebswelle
 3 Antriebswelle
 4 Rotor
 5 Rotor
 6a-e Schaufelreihen
 7 Feststehende Schaufelreihe
 8 Mahlkammer
 9 Auffangkammer
10 Gehäuse
10a Stationäre Gehäusewände
10b Verschiebbare Gehäusewand
11a-11e Kühlkammer
12a Erste Seitenwand
12b Zweite Seitenwand
13 Stirnwand
14 Innenwand
15 Außenwand
16 Innenwand
17 Außenwand
18 Zulauf
19 Auslauföffnung
20 Grundplatte
21 Drehachse
22 Kühlkammer
23 Verbindungskanal
24 Verbindungskanal
25a-d Kühlkammern
26 Zwischenraum
27 Kanal
28 Außenraum
29 Leitbleche

Claims (11)

1. Turbomühle zum Zerkleinern von anorganischem Mahlgut mit zwei in einem Seitenwände und Stirnwand aufweisenden Gehäuse angeordneten gegensinnig umlaufenden Rotoren, die mehrere ineinandergreifende konzentrisch angeordnete Schaufelreihen tragen, wobei das Gehäuse mittels eines Kühlmediums gekühlt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) zumindest teilweise doppelwandig ausgeführt ist, wobei eine Innenwand (14) und eine Außenwand (15) unter Ausbildung von miteinander in Verbindung stehenden, das Kühlmedium aufnehmenden Kühlkammern (11a-11e) beabstandet angeordnet sind und diese Kühlkammern (11a-11e) ringförmig ausgebildet und konzentrisch zur Drehachse (21) der Rotoren (4, 5) an den Seitenwänden (12a, 12b) angeordnet sind.

2. Turbomühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammern (11a-11e) durch radial angeordnete Kanäle (23, 24) miteinander verbunden sind.

3. Turbomühle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Kühlkammern (11a-11e) nur im Bereich der äußeren Schaufelreihe (6e) und im Bereich der sich radial nach außen anschließenden Auffangkammer (9) angeordnet sind.

4. Turbomühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (13) des Gehäuses (10) mindestens eine Kühlkammer (22) aufweist, die mit der oder den Kühlkammern (11a-11e) der Seitenwände (12a, 12b) in Verbindung steht.

5. Turbomühle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zulauf (18) und ein Auslauf (19) an die Kühlkammer (22) der Stirnwand (13) angeschlossen sind, wobei der Zulauf (18) unterhalb des Auslaufs (19) angeordnet ist.

6. Turbomühle mit stationär und verschiebbar angeordneten Gehäusewänden nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Gehäusewände (10a) und die verschiebbaren Gehäusewände (10b) Kühlkammern (11a-11e, 25a-25d) aufweisen, die jeweils ein eigenes Kühlsystem bilden.

7. Turbomühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kühlkammern (11a-11e, 25a-25d) Zwischenräume (26) vorgesehen sind, die von außen mit einem Gas gekühlt werden.

8. Turbomühle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zwischenräumen (26) mindestens ein Kanal (27) in der Gehäusewand (14 oder 15) für die Zufuhr von Gas in einen Außenraum (28) zwischen den Rotoren (4, 5) und der Gehäusewand angeordnet sind.

9. Turbomühle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas gekühlt ist.

10. Turbomühle nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (27) in der Nähe der Drehachse (21) angeordnet ist.

11. Turbomühle nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Außenraum (28) im Bereich des Kanals (27) Leitbleche (23) angeordnet sind, die das einströmende Gas an die Rotoren lenken.