EP0058886B1

EP0058886B1 - Rührwerksmühle

Info

Publication number: EP0058886B1
Application number: EP82101000A
Authority: EP
Inventors: Horst Gross
Original assignee: Draiswerke GmbH
Current assignee: Draiswerke GmbH
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1982-02-11
Publication date: 1986-05-07
Also published as: JPH0260380B2; DE3106062A1; EP0058886A2; DK154475C; EP0058886A3; US4496106A; DK154475B; DK70782A; DE3270933D1; JPS57147449A

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Rührwerksmühle mit einem zylinderringförmigen Mahlraum zwischen einem durch eine Rührwerkswelle mit zylindrischem Hohlkörper gebildeten Rührwerk einerseits und der Innenwand des Mahlbehälters andererseits ist aus der DE-B-1 184 188 bekannt. Derartige sehr schmale zylinderringförmige Mahlräume mit einer Spaltweite von etwa 5 bis 15 mm haben den Vorteil, daß die einzelnen Partikel des in einer Suspension bzw. Dispersion befindlichen Mahlgutes sehr gleichmäßig Mahl- und Scherkräften ausgesetzt werden, so daß die Streuung in der Mahlfeinheit sehr klein wird. Da die radiale Erstreckung des eigentlichen Mahlraumes sehr gering ist, stauen sich die Mahlhilfskörper vor der Trenneinrichtung, da eine Rückströmung nicht ausreichend gewährleistet ist, obwohl die Mahl- hilfskörper während des Mahlvorganges im zylinderringförmigen Mahlraum in der Mahlgut-Mahlhilfskörper-Strömung sich frei bewegen. Aus der US-A-4 065 060 ist es bekannt, in einer Kugelmühle Metallflocken herzustellen. Metallteilchen, Flüssigkeit und Mahlhilfskörper werden aus dem Mahlbehälter heraus über eine Siebeinrichtung geführt, in der die Mahlhilfskörper abgetrennt werden. Sie werden über eine Leitung in den Mahlbein den Mahlbehälter zurücktransportiert.
Um einen Rücktransport der Mahlhilfskörper von der Mahlgutaustragsseite, also aus dem Bereich der Trenneinrichtung, zu erreichen, ist es aus der DE-C-1 507 504 bereits bekannt, bei einer Rührwerksmühle mit einem durch Scheiben auf einer Rührwerkswelle gebildeten Rührwerk in diesen Scheiben Löcher anzubringen, die eine radiale Komponente haben, so daß die von oben in ein solches Loch in einer Scheibe eintretenden Mahlhilfskörper jeweils nach unten beschleunigt werden, wodurch eine Art Rücklauf-Kanal gebildet wird.
Aus der DE-A-2 811 899 ist eine Rührwerksmühle mit einer Mahlhilfskörper-Rückführung bekannt, die nach dem gleichen Prinzip arbeitet, bei der also in dem Rührwerk ein oder mehrere Rücklaufkanäle mit einer radialen Richtungskomponente angebracht sind.
Dieses bekannte Prinzip der Mahlhilfskörper-Rückführung weist den Nachteil auf, daß eine Beeinflussung des Mahlhilfskörper-Rücklaufs nicht möglich ist, da der Rucklauf durch das hochtourig antreibbare, bei geschlossener Rührwerksmühle praktisch nicht zugängliche Rührwerk erfolgt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmühle der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß ein Rücklauf der Mahl-Hilfskörper in einfacher Weise und eine Beeinflussung des Rücklaufs ermoglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Durch die Rückführung der Mahlhilfskörper durch den am Mahlbehälter ausgebildeten Rücklauf-Kanal wird der Rücklauf in konstruktiv sehr einfacher Weise realisiert. Da der Rücklauf-Kanal am Mahlbehälter ausgebildet ist, kann in sehr einfacher Weise ein Beobachtungsfenster angebracht werden, durch das eine optische Kontrolle möglich ist. Weiterhin erfolgt durch diesen Kanal auch ein Umlauf des Mahlgutes, und zwar bevorzugt der noch nicht ausreichend zerkleinerten Mahlgutpartikel. Dies hat seinen Grund darin, daß die Mahlhilfskörper und auch die entsprechenden Anteile des Mahlgutes durch die Zentrifugierwirkung des Rührwerks rückgeführt wird. Durch die Einmündung des Rücklaufkanals in den Mahlgutzulauf-Kanal wird eine Saugwirkung erzeugt, die die Zentrifugierwirkung noch unterstützt. Außerdem erfolgt eine gute Vormischung von Mahlgut und Mahlhilfskörpern im Mahlgutzulauf-Kanal. Durch die Möglichkeit der Querschnittsverstellung wird erreicht, daß eine Optimierung der Rührwerksmühlen-Daten, wie beispielsweise maximale Energieausnutzung, d. h. hoher Wirkungsgrad, erreichbar ist. Durch die Veränderbarkeit des Querschnitts des Rücklauf-Kanals kann der Mahlkörper-Rücklauf in Abhängigkeit von Druck, Viskosität, Durchsatzgeschwindigkeit, Temperatur und Mahlkörpergröße beeinflußt werden, wodurch wiederum die gewünschte Feinheit des Mahlgutes optimal beeinflußbar ist.
Die Ansprüche 3 bis 5 geben besonders vorteilhafte Maßnahmen für die Ausgestaltung des Rücklauf-Kanals und die Verstellbarkeit des freien Querschnitts des Rücklauf-Kanals wieder. Die Verstellbarkeit des freien Querschnittes kann in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Rührwerksmühle, beispielsweise in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme des Antriebsmotors, geregelt werden.
Der erwähnte, die Zentrifugalwirkung unterstützende Saugeffekt wird durch die Maßnahmen nach Anspruch 6 noch vergrößert.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Figur 1 eine Rührwerksmühle gemäß der Erfindung und
Figur 2 den Mahlbehälter der Rührwerksmühle im Längsschnitt.

Die in der Zeichnung dargestellte Rührwerksmühle weist in üblicher Weise einen Ständer 1 auf, an dessen Oberseite ein vorkragender Tragarm 2 angebracht ist, an dem wiederum ein zylindrischer Mahlbehälter 3 befestigt ist. In dem Ständer 1 ist ein elektrischer Antriebsmotor 4 untergebracht, der mit einer Keilriemenscheibe 5 versehen ist, von der über Keilriemen 6 eine mit einer Rührwerkswelle 7 drehfest verbundene Keilriemenscheibe 8 drehend antreibbar ist.
Der Mahlbehälter 3 weist einen Kühlmantel 9 auf, der durch eine zylindrische Innenwand 10 und eine wie diese konzentrisch zur Mittel-Längsachse 11 des Mahlbehälters 3 angeordnete, ebenfalls zylindrische Außenwand 12 begrenzt wird. Die Innenwand 10 und die Außenwand 12 sind oben und unten durch ringförmige Flansche 13, 14 miteinander verbunden. In diesen so gebildeten Kühlmantel 9 mündet unten ein Kühlwasseranschluß 15 ein und oben ein Kühlwasserablauf 16 aus. Im Kühlmantel ist eine schraubenförmig gewendelte Rohrleitung 17 angeordnet, die an der Innenwand 10 und der Außenwand 12 anliegt. In den zwischen ihr befindlichen Teilräumen des Kühlmantels 9 wird das Kühlwasser auf seinem Weg von unten nach oben schraubenlinienförmig geführt, wodurch die Kühlwirkung verbessert wird. Andererseits kann die Rohrleitung 17 selber zum Transport eines Wärmeübertragungsmediums, beispielsweise eines Heizmediums, dienen.
Der Mahlbehälter 3 ist an seinem unteren Ende durch eine Bodenplatte 18 abgeschlossen, die beispielsweise mittels Schrauben 19 am unteren Flansch 13 angebracht ist. In der Bodenplatte 18 ist ein Mahlgutzulauf-Kanal 20 ausgebildet, der etwa konzentrisch in den Innenraum 21 des Mahlbehälters 3 einmündet, und durch den Mahlgut von unten in diesem Innenraum 21 gepumpt werden kann.
An der konzentrisch zur Längsachse 11 angeordneten Rührwerkswelle 7 ist ein zylindrischer, an seinen Stirnseiten geschlossener Hohlkörper 22 konzentrisch angebracht, der zusammen mit der Rührwerkswelle 7 ein Rührwerk bildet. Zwischen dem Hohlkörper 22 und der zylindrischen Innenwand 10 des Mahlbehälters 3 ist ein schmaler Zylinderring-Raum 23 begrenzt, der den eigentlichen Mahlraum bildet. Die radiale Breite b dieses Zylinderring-Raums 23 beträgt etwa 5 bis 10 mm.
Der Innenraum 21 des Mahlbehälters 3 ist - soweit er nicht durch den Hohlkörper 22 ausgefüllt wird - zu 70 bis 80 % seines Volumens mit Mahlhilfskörpern 24 gefüllt, deren Durchmesser d 0,1 bis 3 mm beträgt. Für das Verhältnis der Spaltbreite zum Durchmesser der Mahlhilfskörper 24 gilt : b/d = 5 bis 20.
Am oberen Ende wird der Innenraum 21 des Mahlbehälters 3 durch eine Trenneinrichtung 25 abgeschlossen. Diese Trenneinrichtung besteht im wesentlichen aus einem mit dem Hohlkörper 22 verbundenen, also mit dem Rührwerk umlaufenden Ring 26, und einem mit dem Mahlbehälter 3 fest verbundenen Gegenring 27, die einander radial in geringem axialen Abstand überlappen, wodurch ein Trennspalt 28 gebildet wird, dessen - durch den axialen Abstand von Ring 26 und Gegenring 27 bestimmte - breite kleiner ist als der kleinste Durchmesser d eingesetzter Mahl- hilfskörper 24. Dieser Trennspalt 28 mündet in einen Austragsraum 29, der zwischen dem ortsfesten Gegenring 27 und einem Deckel 30 des Mahlbehälters 3 ausgebildet ist. Aus diesem Austragsraum 29 mündet eine Mahlgutauslauf-Leitung 31 aus, durch die das fertiggemahlene Mahlgut ausgetragen wird. Die Trenneinrichtung 25 ist beispielsweise aus der DE-PS 1 482 391 bekannt. Der Deckel 30 ist gemeinsam mit dem Gegenring 27 mittels Schrauben 32 am oberen Flansch 14 des Mahlbehälters 3 lösbar befestigt. Der Deckel 30 selber wiederum ist an einer Halteeinrichtung 33 angebracht, die an der Unterseite des Tragarms 2 angebracht ist, so daß in üblicher Weise der Mahlbehälter 3 von unten angeflanscht werden kann.
Auf der Außenseite der Außenwand 12 ist ein rohrförmiger Rücklauf-Kanal 34 für Mahlgut und Mahlhilfskörper 24 angebracht, der unten in den Mahlgutzulauf-Kanal 20 einmündet. Im oberen Bereich ist der Rücklauf-Kanal 34 über einen sich etwa radial zur Längsachse 11 erstreckenden Rücklaufstutzen an das obere Ende des Zylinderring-Raums 23 angeschlossen. Die Einlaßöffnung 36 des Stutzens 35 ist also gerade noch von dem zylindrischen Hohlkörper 22 überdeckt. Der freie Querschnitt des Stutzens 35 bzw. des Kanals 34 ist veränderbar. Dies wird bei der Ausgestaltung nach Fig. dadurch erreicht, daß von außen in den Sutzen 35 ein Verstellelement 37 in Form eines verschiebbaren Kolbens eingeführt ist, der verschieden tief in den Stutzen 35 einführbar ist, wodurch der Einlauf in den Rücklauf-Kanal entweder vollständig freigegeben wird oder teilweise überdeckt wird. Dieses kolbenförmige Verstellelement ist mit einer Umlenkfläche 38 versehen, die das Mahlgut und insbesondere die Mahlkörper auf ihrem Weg vom Stutzen 35 in den Kanal 34 ohne nennenswerte Energieumsetzung umlenken. In Fig. ist gestrichelt eine Stellung des Verstellelementes 37 angedeutet, in der der freie Einlaufquerschnitt des Rücklaufkanals 34 etwa zur Hälfte verschlossen ist.
Die Wirkungsweise ist folgendermaßen : Der freie Innenraum des Mahlbehälters 3 ist - wie erwähnt - zu 70 bis 80 % mit Mahlhilfskörpern 24 gefüllt. Die Rührwerkswelle 7 und damit der Hohlkörper 22 werden von dem Antriebsmotor 4 hochtourig, d. h. beispielsweise mit einer Drehzahl von 1 000 UpM, angetrieben. Durch den Mahlgutzulauf-Kanal 20 wird mittels einer Pumpe Mahlgut von unten in den Innenraum 21 gedrückt, das zusammen mit den Mahlhilfskörpern 24 durch den Zylinderring-Raum 23, also den eigentlichen Mahlraum, nach oben steigt, wobei die Mahlhilfskörper 24 durch den Hohlkörper 22 mit Drehimpulsen beaufschlagt werden, die zu intensiven Bewegungen der Mahl- hilfskörper 24 im Mahlgut führen, wodurch in bekannter Weise ein Feinstmahl- und DispergierEffekt erreicht wird. Wenn die Mahlhilfskörper 24 die Höhe der Einlaßöffnung 36 des Rücklauf-Stutzens 35 erreichen, werden zumindest die meisten von ihnen durch die Zentrifugalwirkung in den Rücklauf-Stutzen gedrückt und durchlaufen diesen und den Rücklauf-Kanal 34, von wo aus sie wieder in den Mahlgutzulauf-Kanal 20 gelangen. In diesem werden sie bereits mit dem zugepumpten Mahlgut intensiv vermischt, so daß sie bereits beim Eintritt in den Innenraum 21 des Mahlbehälters 3 verhältnismäßig gleichmäßig im Mahlgut verteilt sind. Durch den Rücklaufstutzen 35 und den Rücklaufkanal 34 wird selbstverständlich auch Mahlgut zurückgefördert und dem Mahl- und Dispergiereffekt erneut zugeführt. Es handelt sich hierbei im wesentlichen um Mahlgut, das noch nicht ausreichend fein gemahlen ist und daher noch nicht durch die Trenneinrichtung 25 aus dem Mahlbehälter ausgetreten ist. Durch die hohen, auch auf die Mahlgutpartikelchen wirkenden Zentrifugalkräfte werden die größeren, also noch nicht ausreichend fein gemahlenen Partikel mehr in den Wandbereich geschleudert und gelangen daher bevorzugt in den Rücklauf-Stutzen 35. Da vom Mahlgutzulauf-Kanal 20 her ein Saugeffekt auf den Rücklauf-Kanal 34 ausgeübt wird, wird die Zentrifugalwirkung an der Einlaßöffnung 36 des Stutzens 35 noch verstärkt. Dieser Saugeffekt wird wiederum noch dadurch verstärkt, daß der Mahlgutzulauf-Kanal 20 an der Einmündung 39 des Kanals 34 in den Kanal 20 sich-in Pumprichtung 40 gesehen - erweitert. Außerdem ist auch an dieser Stelle eine Umlenk-Teilfläche 41 ausgebildet, um die Strömungsverluste beim Transport der mahlhilfskörper möglichst gering zu halten.

Claims

1. Rührwerksmühle, bestehend aus einem Mahlbehälter (3) mit einem in dem Mahlbehälter (3) angeordneten, hochtourig antreibbaren Rührwerk, zwischen dem und der Wand des Mahlbehälters (3) ein schmaler Zylinderring-Raum (23) als teilweise mit Mahlhilfskörpern (24) gefüllter Mahlraum ausgebildet ist, in den an einem Ende ein Mahlgutzulauf-Kanal (20) einmündet, und an dessen anderem Ende eine Trenneinrichtung (25) zur Trennung von gemahlenem Mahlgut und Mahlhilfskörpern (24) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Mahlraum (Zylinderring-Raum (23) in der Nähe der Trenneinrichtung (25) ein Rücklauf-Kanal (34) in die Nähe des Mahlgutzulauf-Kanals (20) ortsfest am Mahlbehälter (3) zurückgeführt ist, und daß im Rücklauf-Kanal (34) ein verschiebbares Verstellelement (37) zur Veränderung des freien Querschnitts des Rücklauf-Kanals (34) angeordnet ist.

2. Rührwerksmühle nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf-Kanal (34) in den Mahlgutzulauf-Kanal (20) zurückgeführt ist.

3. Rührwerksmühle nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf-Kanal (34) etwa in einer Radialebene über einen Rücklauf-Stutzen (35) aus dem Mahlraum (Zylinderring-Raum 23) ausmündet.

4. Rührwerksmühle nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellelement (37) im Rücklauf-Stutzen (35) angeordnet ist.

5. Rührwerksmühle nach Patentanspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Verstellelement (37) eine Umlenkfläche (38) ausgebildet ist.

6. Rührwerksmühle nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlgutzulauf-Kanal (20) an der Einmündung (39) des Rücklauf-Kanals (34) - in Förderrichtung (40) des Mahlgutes gesehen - eine Erweiterung aufweist.