EP0184992B1 - Kugelmühle - Google Patents
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- EP0184992B1 EP0184992B1 EP85810576A EP85810576A EP0184992B1 EP 0184992 B1 EP0184992 B1 EP 0184992B1 EP 85810576 A EP85810576 A EP 85810576A EP 85810576 A EP85810576 A EP 85810576A EP 0184992 B1 EP0184992 B1 EP 0184992B1
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- grinding
- grinding chamber
- section
- ball mill
- cross
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
- B02C17/16—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge
- B02C17/166—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge of the annular gap type
Definitions
- the invention relates to an annular gap ball mill for the continuous crushing and dispersing of a solid ground material carried in a liquid, with a ring-shaped, rotationally symmetrical grinding chamber, which is formed between a stator and a rotor coupled to a drive, an at least approximately V-shaped on both sides of the vertical central axis Has cross-section and is provided with an inlet and an outlet for the regrind, the grinding chamber being partially filled with grinding balls circulating in a closed circuit, which continuously rotate together with the regrind under the influence of the rotor rotation during operation of the ball mill.
- a ball mill of the type in question here is described, for example, in DE-A-2 811 899.
- the ground material for example a more or less thin-bodied mass, flows through the grinding chamber, which is delimited by two approximately "gugelhup-shaped" mantle surfaces, and is thereby comminuted or dispersed by the grinding balls carried along.
- the grinding balls are separated from the grist and fed back to the grinding chamber.
- a positive influence on the circulating speed of the grinding media is also to be achieved by the invention described in European patent application 111 703, according to which a separate conveying element is used for the return of the grinding media and therefore a complex and costly mill design has to be accepted again.
- the start-up of the ball mill should also be ensured regardless of the viscosity of the material to be ground, despite the relatively high degree of filling.
- a stationary housing 1 (stator) is closed by a cover 2, in which a housing is formed from a cover in a known manner Separating gap formed regrind 3 is provided.
- a driving body 4 protrudes, which is also delimited by two practically conical walls 4a and 4b inclined towards each other and which also has an upper, central web 5 a rotationally driven shaft 6 is coupled.
- the grinding chamber which is designated by M and is formed between the housing 1 and the driving body 4, is connected to a product inlet 8 via the inlet shaft 7.
- a cooling medium K is located outside the housing 1, above the cover 2, and inside the driving body 4, which is designed as a hollow body.
- the grinding chamber M in the form of an annular shaft is partially filled with grinding balls and the grinding material flows through it during operation, which flows in through the inlet shaft 7 and leaves the grinding chamber M again through the outlet gap.
- the grinding balls carried in contact with the rotating entraining body 4 circulate in the grinding chamber M with the material to be ground, but cannot leave the grinding material through the outlet shaft 3 and inevitably return to the grinding chamber M through return channels 9.
- the grinding chamber cross section is continuously enlarged, which brings the advantages mentioned at the outset.
- This widening of the cross-section can exist on the one hand in accordance with FIG. on the other hand, it is also possible to subdivide the grinding chamber into a plurality of sections of constant cross section lying one behind the other in the conveying direction, the cross section of the individual sections increasing in steps in the conveying direction.
- FIG. 2 shows the result of comparative tests carried out on the basis of a curve diagram.
- Curve I shows the dependence of the round trip time on the degree of filling (percentage of the filling volume of the grinding balls in the total grinding chamber volume) of a known ball mill
- curve II shows the results achieved with a ball mill designed according to the invention. It can be seen that the expansion of the grinding chamber according to the invention permits a considerably greater degree of filling with the same circulation time, as a result of which the grinding process could be considerably intensified without the aid of complex additional equipment.
- the expansion of the grinding chamber to be carried out according to the embodiment according to FIG. 1 can be - as a deviation from the known parallel boundary walls - between 0.1 and 2 °, but is preferably about 0.3 °.
- the respective gap width difference between two adjacent grinding chamber sections should be between 0.1 and 0.3 mm.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Ringspalt Kugelmühle zum kontinuierlichen Zerkleinern und Dispergieren eines in einer Flüssigkeit mitgeführten festen Mahlgutes, mit einem ringspakförmigen, rotationssymmetrischen Mahlraum, welcher zwischen einem Stator und einem mit einem Antrieb gekoppelten Rotor gebildet wird, beidseits der vertikalen Mittelachse einen mindestens annähernd V-förmigen Querschnitt aufweist und mit einem Einlauf und einem Auslauf für das Mahlgut versehen ist, wobei der Mahlraum teilweise mit im geschlossenen Kreislauf zirkulierenden Mahlkugeln gefüllt ist, die im Betrieb der Kugelmühle zusammen mit dem Mahlgut unter dem Einfluss der Rotordrehung kontinuierlich umlaufen.
- Eine Kugelmühle der hier in Betracht kommenden Bauart ist beispielsweise in der DE-A-2 811 899 beschrieben. Das Mahlgut, beispielsweise eine mehr oder weniger dünnflüssige Masse, durchströmt den von zwei annähernd "gugelhupfförmigen" Mantefflächen begrenzten Mahlraum und wird dabei von den mitgeführten Mahlkugeln zerkleinert bzw. dispergiert. Vor dem Mahlgutauslauf werden die Mahlkugeln vom Mahlgut getrennt und dem Mahlraum wieder zugeleitet.
- Im Hinblick auf die Erzielung eines optimalen Mahleffektes müssen bei konstanter Kugelgrösse die einander widersprechenden Forderungen in Einklang gebracht werden, dass einerseits eine möglichst kurze Umlaufzeit der Mahlkugeln, andererseits ein hoher Mahlkugeln-Füllgrad vom 75 bis 80 % erreicht werden sollten. Ein derart hoher Füllgrad führt bei Verwendung der bisher bekannten Kugelmühlen zu unzulässig hohen Umlaufzeiten; andererseits wäre die Realisierung eines derart optimalen Füllgrades im Hinblick auf eine optimale Vermahlung wünschenswert.
- Die Praxis zeigt somit, dass einer optimalen Füllgraderhöhung durch die damit verbundene rapide Abnahme der Umlaufgeschwindigkeit eine deutliche Grenze gesetzt wird. Bei relativ hohen Füllgraden ergibt sich ferner die Schwierigkeit, dass die Mahlkugeln während der Stillstandzeiten eine feste Masse bilden, welche ein ausserordentlich hohes Anlaufdrehmoment erfordert und in extremen Fällen die Mühle überhaupt blockiert.
- Um diese Nachteile zu beheben und insbesondere ein sicheres Anlaufen der Kugelmühle bei relativ hohem Füllgrad zu erzielen, wurde bereits vorgeschlagen (DE-A-3 022 809), die lichte Weite des Mahlspaltes während des Anfahrvorganges um 0,1 bis 0,5 mm zu verbreitern, um dadurch die Haftkräfte zwischen den den Mahlraum begrenzenden Wänden von Rotor und Stator herabzusetzen. Der mit dieser Lösung verbundene konstruktive Aufwand ist jedoch erheblich.
- Eine positive Beeinflussung der Umlaufgeschwindigkeit der Mahlkörper soll auch durch die in der europäischen Patentanmeldung 111 703 beschriebenen Erfindung erzielt werden, gemäss welcher für die Rückführung der Mahlkörper ein gesondertes Förderorgan eingesetzt ist und damit auch wieder eine aufwendige und kostspielige Mühlenkonstruktion in Kauf genommen werden muss.
- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kugelmühle der vorgenannten Art vorzuschlagen, welche bei kurzer Umlaufzeit (bzw. hoher Umiaufgeschwindigkeit) der Mahlkugeln einen hohen Mahlkugelnfüllgrad zulässt und damit eine gegenüber den bekannten Konstruktionen verbesserte Vermahlung bei höherem Gesamtwirkungsgrad ergibt. Auch soll gleichzeitig das Anlaufen der Kugelmühle trotz relativ hohen Füllgrades unabhängig von der Viskosität des Mahlgutes sichergestellt sein.
- Diese Aufgabe wird durch die im unabhängigen Patentanspruch 1 definierte Merkmalskombination gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.
- Wie durch Versuche bestätigt wurde, bringt die erfindungsgemässe Ausbildung der Kugelmühle die folgenden überraschenden Resultate:
- - Die allmähliche bzw. stufenweise Erweiterung des Mahlraumes in Förderrichtung bringt ein entsprechendes Anwachsen des Mahlraumvolumens mit sich, da einerseits die den Mahlraum begrenzenden Wände und andererseits die Vergrösserung des Füllgrades der Mahlkugeln für mehr Berührung und gegenseitige Friktionswirkung sorgen.
- - Dank dem wachsenden Mahlraumquerschnitt erreicht diese Verbesserung der Mahlwirkung in absolut wünschenswerter Weise gerade dort ihr Maximum, wo die vorgemahlenen feineren Partikel an sich schwer zu vermahlen sind.
- - Das Anlaufdrehmoment hält sich innerhalb beherrschbarer Grenzen, ohne dass ein durch zusätzliche Kupplungen etc. bedingter konstruktiver Aufwand erforderlich wäre.
- - Dank dem verbesserten Mahlkugelumlauf und der Vermeidung von Kugelstaus reduziert sich der Verschleiss der den Mahlraum begrenzenden Wände, der für die Lebensdauer der Kugelmühle ausschlaggebend ist.
- - Durch die Erweiterung des Mahlspaltes lassen sich Fertigungstoleranzen ohne das Risiko einer unerwünschten Mahlspaltverengung auffangen.
- Nachstehend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
- Figur 1 ist eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Kugelmühle und
- Figur 2 zeigt anhand eines Diagrammes die Abhängigkeit zwischen Umlaufzeit und Mahlkugel-Füllgrad.
- Gemäss Figur 1 ist ein ortsfestes Gehäuse 1 (Stator) durch einen Deckel 2 verschlossen, in welchem in bekannter Weise ein aus einem Trennspalt gebildeter Mahlgutauslauf 3 vorgesehen ist. In den von zwei gegeneinander geneigten, annähernd kegelförmigen Begrenzungswänden 1 a und 1 b umgrenzten Raum ragt ein Mitnahmekörper 4 (Rotor), welcher ebenfalls von zwei praktisch konischen, gegeneinander geneigten Wänden 4a und 4b begrenzt wird und der über einen oberen, zentralen Steg 5 mit einer rotierend angetriebenen Welle 6 gekoppelt ist. Der zwischen dem Gehäuse 1 und dem Mitnahmekörper 4 gebildete, mit M bezeichnete Mahlraum ist über den Einlassspaft 7 mit einem Produkteeinlauf 8 verbunden. Ausserhalb des Gehäuses 1, oberhalb des Deckels 2, sowie innerhalb des als Hohlkörper ausgebildeten Mitnahmekörpers 4 befindet sich ein Kühlmedium K.
- Der ringspaftförmige Mahlraum M ist teilweise mit Mahlkugeln gefüllt und wird im Betrieb vom Mahlgut durchströmt, das durch den Einlassspaft 7 einströmt und den Mahlraum M durch den Auslassspalt wieder verlässt. Die im Kontakt mit dem rotierenden Mitnahmekörper 4 mitgenommenen Mahlkugeln zirkulieren im Mahlraum M mit dem Mahlgut, können denselben aber durch den Auslassspaft 3 nicht verlassen und kehren zwangsläufig durch Rückführkanäle 9 in den Mahlraum M zurück.
- Von der Einmündung der Einlasskanäle 7 bis zu der mit U bezeichneten Umlenkstelle, von welcher das Mahlgut über einen radial nach innen führenden Rückströmraum 10 zu den Auslasskanälen 3 strömt, ist der Mahlraumquerschnitt kontinuierlich vergrössert, was die eingangs aufgeführten Vorteile mit sich bringt. Diese Querschnittsverbreiterung kann einerseits in Übereinstimmung mit Figur 1 in Form einer stetigen, stufenlosen Querschnittszunahme bestehen; andererseits ist es aber auch möglich, den Mahlraum in mehrere, in Förderrichtung hintereinander liegende Abschnitte konstanten Querschnitts zu unterteilen, wobei der Querschnitt der einzelnen Abschnitte in Förderrichtung stufenartig anwächst.
- Ausschlaggebend für den durch Experimente bestätigten überraschenden Erfolg ist die Querschnittszunahme vom Einlass 7 bis etwa zu Stelle U, wodurch nicht nur das Anfahrverhalten, sondern auch der Mahlbetrieb in erheblichem Masse beeinflusst wird.
- Figur 2 veraschaulicht anhand eines Kurvendiagramms das Resultat durchgeführter Vergleichsversuche. Die Kurve I zeigt die Abhängigkeit der Umlaufzeit vom Füllgrad (prozentualer Anteil des Einfüllvolumens der Mahlkugeln am Gesamt-Mahlraumvolumen) einer bekannten Kugelmühle, wehrend Kurve II die mit einer erfindungsgemäss ausgebildeten Kugelmühle erzielten Ergebnisse wiedergibt. Es zeigt sich, dass die erfindungsgemässe Erweiterung des Mahlraumes bei gleicher Umlaufzeit einen erheblich grösseren Füllgrad zulässt, wodurch der Mahlvorgang ohne Zuhilfenahme aufwendiger Zusatzapparaturen erheblich intensiviert werden konnte.
- Die gemäss Ausführungsform nach Figur 1 vorzunehmende Erweiterung des Mahlraumes kann - als Abweichung von den bekannten parallelen Begrenzungswänden - zwischen 0,1 und 2° liegen, beträgt aber bevorzugt etwa 0,3°. Bei der erwähnten stufenförmigen Erweiterung sollte die jeweilige Spaltbreitendifferenz zweier benachbarter Mahlraumabschnitte zwischen 0,1 und 0,3 mm liegen.
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