EP0529434B1 - Rührwerksmühle und Verfahren zu deren Betrieb - Google Patents

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EP0529434B1
EP0529434B1 EP92113855A EP92113855A EP0529434B1 EP 0529434 B1 EP0529434 B1 EP 0529434B1 EP 92113855 A EP92113855 A EP 92113855A EP 92113855 A EP92113855 A EP 92113855A EP 0529434 B1 EP0529434 B1 EP 0529434B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
grinding
agitating
mill
ball mill
outlet
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP92113855A
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English (en)
French (fr)
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EP0529434A1 (de
Inventor
Ulrich Barthelmess
Ulrich Dr. Schindler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omya GmbH
Original Assignee
Omya GmbH
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Publication date
Application filed by Omya GmbH filed Critical Omya GmbH
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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
    • B02C17/002—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 with rotary cutting or beating elements
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an agitator ball mill according to the preamble of claim 1 and a method for its operation.
  • the grinding container has several inlets distributed over its axial length, through which the material to be ground is input distributed over the axial length and flows against the centrifugal effect radially from the outside to the inside in such a way that a centrifugal fluidized bed is formed in relation to the grinding elements and the material to be ground is removed from the area free of grinding media by a grinding media separating device.
  • the ground material to be dispersed thus fills the entire interior of the grinding container.
  • the particles of the material to be ground arrive in a radial (or spiral) path from the inlet to the separating sieve arranged in the center of the grinding container. This essentially radial path is for a sufficient, uniform comminution too low, so that the regrind has to be passed through the mill several times.
  • centrifugal fluidized bed sought in this proposal is doubtful insofar as the centrifugal force directed radially outwards is intended to counteract the inward flow force of the particles.
  • the grinding bed is loosened up, so to speak, no grinding pressure is obtained which would correspond to the centrifugal force applied per se. Because of the thick grinding bed, this mill tends to build up heat, which also limits the throughput of the mill.
  • a relatively high peripheral speed and thus a relative speed between the stirring elements and the housing is also required, which is associated with high abrasion and wear of grinding media, stirring elements and walls.
  • FR-A-1.315.156 also shows an agitator ball mill with a rotatable grinding bowl, which is divided into several compartments by several partition walls. These partitions are with holes provided in the manner of sieves. These separating screens protrude with little play against a central immersion tube through which the suspension to be ground or dispersed is fed.
  • a radial grinding disc sits firmly on the immersion tube; the grinding discs are provided with a series of through holes and inclined wings in their central radius. In this way, the grinding bed in each compartment is to be set in a loop-shaped or eight-shaped flow through the holes of the grinding disks when the grinding container rotates.
  • FR-A-1.289.073 also shows a grinder according to the generic term.
  • Radial disks sit on the agitator shaft, which are provided on their outer circumference with several stirring arms distributed evenly over the circumference.
  • the grinding disks with the stirring arms extend close to the jacket of the grinding container; they have passages for gas and turbidity distributed over the entire surface.
  • the invention is based on the same object as practically every mill, namely the greatest possible throughput with a small space requirement and in particular a narrow grain spectrum in the fine material.
  • a mill operated according to the invention has a thick one Milling bed, the milling bed preferably extending from 1/3 to 2/3 of the radius of the milling container from the outside inwards.
  • the centrifugal force takes the place of (or in addition to) gravity.
  • Corresponding to the radial thickness of the grinding bed there is a high centrifugal force which increases in the direction radially outward; this increasing centrifugal force corresponds to a high grinding pressure, which takes the place of the hydrostatic grinding pressure based only on the force of gravity in the conventional agitator ball mill according to US Pat. No. 2,855,156.
  • This centrifugal grinding pressure is practically arbitrarily adjustable by speed control. In contrast to the previously known mill, it is the same over the entire length or height of the mill.
  • the mill operated according to the invention leaves a large free interior space which is used primarily to remove water vapor formed in the interior of the grinding bed, so that overheating in the mill cannot occur.
  • a high grinding performance is achieved with a narrow grain spectrum and with a small space requirement.
  • a grinding bed stratification differentiated according to density is formed:
  • a larger centrifugal force acts on the coarse and specifically heavy particles than on the smaller and lighter particles.
  • the grinding media have a greater density than the regrind. Therefore, radially on the outside, directly on the container wall, there is predominantly grinding media existing layer.
  • the regrind (especially cloudy) increases more and more at a radial distance to the inside.
  • the coarser particles of the ground material reach further outwards radially than the finer particles.
  • the feed material with the still coarse particles initially migrates radially outward due to the centrifugal force and is ground there by the grinding material which is larger due to the larger centrifugal force.
  • the now smaller particles are pushed further inwards, where they are further ground at the now lower grinding pressure.
  • the grinding pressure is therefore automatically adjusted to the particle size:
  • the coarser particles that require a larger grinding pressure initially migrate radially outwards, into the zone of the larger grinding pressure, while the finer particles that require a lower grinding pressure or for which a smaller grinding pressure is cheaper to be subject to this smaller grinding pressure further radially inside.
  • a free cylindrical - or slightly conical - cavity is obtained. Gases, in particular water vapor, can enter this cavity from the bed of the grinding bed and can then be discharged from the mill. This water vapor is continuously cooled from the grinding bed, so that the throughput can be increased without the risk of overheating, in particular local overheating within the grinding bed.
  • the operating method according to the invention is primarily intended for continuous operation of horizontally arranged agitator ball mills, in which the millbase is continuously fed in at one end of the grinding vessel, preferably through a hollow shaft, and discharged at the opposite end.
  • the method according to the invention is also possible in batch operation.
  • vertically arranged agitator ball mills can also be operated according to the invention.
  • the grinding pressure due to the hydrostatic pressure is superimposed on the grinding pressure due to the centrifugal force, so there is a resulting grinding pressure in the direction obliquely downwards / outwards.
  • the agitators of the agitator shaft are ring disks, which are provided with through openings for the removal of the escaping water vapor.
  • agitator ball mill in which agitators in the form of concentric annular disks are also provided on the inner circumference of the grinding container, which engage radially inward between the agitator elements of the agitator shaft, also formed by annular disks, and whose inside diameter is smaller than the outside diameter of the Agitator shaft washers.
  • the mill is filled to such an extent that the inner cylindrical or conical surface of the grinding bed stratification has a smaller inner radius than the inner radius of the grinding disks on the jacket of the grinding container.
  • the mill according to FIG. 1 as well as according to FIG. substantial from a rotatable, multi-part grinding container 1 and a concentric to this agitator shaft 2, on which ring disks 3 are attached at a uniform distance from each other.
  • the annular disks 3 have openings 4 on their radially inner area for the passage of the water vapor which forms within the grinding bed.
  • the grinding container and the agitator shaft are on both sides by means of the roller bearings 7,8; 9, 10 stored.
  • a pulley 5 is provided for the rotary drive of the grinding container 1, and a clutch 6 is provided for driving the agitator shaft 2.
  • the agitator shaft 2 has on one end face 1a a central bore 11 which widens conically at its inner end and is connected to the grinding chamber via at least one radial bore 12.
  • the suspension to be ground is pumped into the agitator ball mill through a feed pipe 13, which extends through the bore 11 into the region of the conical widening. The required amount of grinding media has previously been entered into the mill.
  • the outlet openings 16 for steam are evenly distributed on a circle within the circle with the outlet openings 15 for the suspension.
  • the radial distance between the outlet openings 15 determines the degree of filling.
  • This radial distance - and thus the degree of filling - is preferably adjustable.
  • the outlet openings 15 can be designed as radial slots, in each of which a slide or the like is radially adjustable.
  • the mill is operated at supercritical speed with a degree of filling of at least 25%. Due to the centrifugal force, a cylindrical stratification is formed. A radially outer zone 20 is mainly filled with grinding media, while a radially inner zone 21 mainly consists of the grinding stock suspension. The radial thickness of the regrind suspension (the inner zone 21) decreases from the inlet to the outlet, i. H. due to the loss of flow pressure, there is a gradient towards the outlet openings 15. A corresponding, conical interior 14 is free of grinding media and suspension.
  • the mill is divided into a plurality of sections or chambers, which, however, are connected to one another at their radially outer area.
  • the millbase suspension must therefore flow from the inlet side to the outlet side in each case around these ring disks on a substantially meandering flow path, as a result of which the grinding intensity is practically the same for all particles: This results in higher product quality.
  • the additional stirring elements of the grinding container also increase the power consumption and thus the throughput.
  • stirring elements are also provided on the inner circumference of the grinding container 1.
  • These stirring elements consist of concentric rings or ring disks 22, which are arranged approximately centrally between the ring disks 3 of the shaft and whose inner diameter is smaller than the outer diameter of the ring disks 3 of the agitator shaft 2.
  • the subdivision of the mill into a plurality of sections is improved by these ring disks 22 on the container jacket.
  • the millbase suspension is thus forced to flow from the inlet side to the outlet side in each case around these grinding ring disks 22 of the container casing 1 and the ring disks 3 of the shaft 2 on the meandering flow path. This further improves the grinding intensity.
  • the additional stirring elements of the grinding container also increase the power consumption and thus the throughput.
  • the water vapor is discharged via the openings 4 of the grinding rings 3, the steam outlet openings 16 and the steam outlet nozzle 18 and the mill is thus cooled. In this way, overheating of the mill is avoided despite the increased power consumption and thus the higher throughput.
  • the casing of the grinding container can also be designed other than cylindrical, in particular conical or double-conical.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu deren Betrieb.
  • Aus der US-A-2,592,994 ist bereits seit dem Jahre 1952 eine Rührwerkskugelmühle bekannt, bei welcher der Rotor - oder auch der Mahlbehälter - mit einer solchen Geschwindigkeit rotiert, daß sich die gesamte Mahlbettschüttung durch die Einwirkung der Fliehkraft an die innere Wandung des Mahlbehälters anlegt. Erstrebt wird dabei eine dünne Mahlbettschicht.
    Aufgrund dieser gleichmäßigen Verteilung des Mahlbettes in dünner Schicht über die gesamte Innenwand des Mahlbehälters soll man zwar ein entsprechend gleichmäßiges Mahlgut im Auslaß erhalten , aber die Mahlwirkung und insbesondere die Durchsatzleistung sind im Verhältnis zum apparativen Aufwand zu gering. Nachteilig ist auch, daß die Mahlkugeln zusammen mit der Mahlgut-Suspension aus der Mühle herausfließen und außerhalb der Mühle von der Suspension getrennt werden müssen, worauf sie wieder in die Mühle zurückgeführt werden.
  • Offenbar im wesentlichen aus diesen Gründen hat diese Mühle keinen Eingang in die Praxis gefunden.
  • In der Praxis bewährt haben sich Rührwerkskugelmühlen mit feststehendem, vertikal angeordnetem, zylindrischem Mahlbehälter, in welchem eine mit Mahlscheiben bestückte, vertikale Rührwerkswelle angeordnet ist; eine solche Mühle ist z.B. aus der US-PS 2,855,156 bekanntgeworden.
  • Entsprechend der Höhe dieser Mühlen und dem spezifischen Gewicht der Mahlbettschüttung herrscht in dem Mahlbehälter ein hoher - von unten nach oben abnehmender - hydrostatischer Druck. Dementsprechend erfolgt die Mahlung unter relativ hohem Mahldruck, der im unteren Bereich besonders hoch ist.
  • Genauere Untersuchungen haben aber ergeben, daß das Mahlgut bereits auf 1/4 bis 1/3 der Höhe der Mühle (vom Einlaß unten gemessen) zu 95 % fertig auf die Endfeinheit gemahlen ist; die oberen 2/3 bis 3/4 der Höhe der Mühle tragen also kaum noch zur Mahlwirkung bei - wenn man davon absieht, daß dieser hauptsächliche Anteil der Höhe der Mühle zum Aufbau des hydrostatischen Druckes im hauptsächlich wirksamen unteren Teil der Höhe nötig ist.
  • Diese relativ geringe Ausnutzung des Volumens des Mahlbehälters ist natürlich sehr unbefriedigend. Damit hängt zusammen, daß bei einem Stillstand der Mühle das Mahlbett sich entmischt derart, daß die schwersten und gröbsten Teile nach unten sinken; zum erneuten Anlauf der Mühle ist daher eine sehr große Antriebsleistung erforderlich, d. h. der Antrieb muß für diese große Anfangsleistung ausgelegt sein - die aber später während des normalen Betriebes nicht gebraucht wird.
    Ferner neigen diese Mühlen aufgrund des kompakten Mahlbettes zu Hitzestau, wodurch die Leistungsfähigkeit der Mühle beschränkt ist.
  • Aus der europäischen Patentschrift B1 0 214 145 ist bereits ein Dispergierverfahren bzw. eine Rührwerkskugelmühle mit stillstehendem Mahlbehälter bekannt geworden, bei der sich die Rotoren mit einer so großen Geschwindigkeit drehen, daß die Mahlkörper durch die Zentrifugalkraft eine ebenfalls der Innenwandung des Mahlbehälters anliegende, rotierende Mahlkörperschüttung ausbilden, wobei im Zentrum dieser Mahlkörperschüttung ein von Mahlkörpern im wesentlichen freier Raum entsteht. Der Mahlbehälter weist dabei über seine axiale Länge verteilt mehrere Einlässe auf, über die das Mahlgut über die axiale Länge verteilt eingegeben wird und die Mahlkörperschüttung entgegen der Zentrifugalwirkung radial von außen nach innen so durchströmt, daß in Bezug auf die Mahlkörper ein Zentrifugalwirbelbett entsteht und das Mahlgut durch eine Mahlkörpertrenneinrichtung aus dem mahlkörperfreien Raum abgeführt wird. Das zu dispergierende Mahlgut füllt also den gesamten Innenraum des Mahlbehälters aus.
    Die Partikel des Mahlgutes gelangen auf einem radialen (bzw. spiraligen) Weg jeweils vom Einlaß zu dem im Zentrum des Mahlbehälters angeordneten Trennsieb. Dieser im wesentlichen radiale Weg ist für eine ausreichende, gleichmäßige Zerkleinerung zu gering, so daß das Mahlgut mehrfach durch die Mühle durchgesetzt werden muß.
  • Ferner dürfte das bei diesem Vorschlag erstrebte Zentrifugalwirbelbett insoweit zweifelhaft sein, als der radial nach außen gerichteten Zentrifugalkraft die nach innen gerichtete Stömungskraft der Partikel entgegenwirken soll. Das Mahlbett wird sozusagen aufgelockert, man erhält keinen Mahldruck, der der an sich ausgeübten Zentrifugalkraft entsprechen würde.
    Wegen des dicken Mahlbettes neigt diese Mühle zu Hitzestau, wodurch die Durchsatzleistung der Mühle ebenfalls begrenzt ist.
    Auch ist eine relativ hohe Umfangsgeschwindigkeit und damit Relativgeschwindigkeit zwischen Rührorganen und Gehäuse erforderlich, womit ein hoher Abrieb und Verschleiß von Mahlkörpern, Rührorganen und Bewandungen verbunden ist.
  • Ferner ist aus der US-A 3,223,336 eine Mühle gemäß dem Oberbegriff bekannt, bei welcher der Mahlbehälter durch radiale Trennwände in mehrere Abteile unterteilt ist; in jedem dieser Abteile ist eine auf der Rührwerkswelle festsitzende, zur Rührwerkswelle schräg gestellte Mahlscheibe angeordnet. Bei der Drehung der schräg gestellten Rührwerksscheiben wird das Mahlbett entsprechend in Achsrichtung hin- und herbewegt, womit eine besondere, zusätzliche Mahlwirkung erreicht werden soll.
  • Die FR-A-1.315.156 zeigt ebenfalls eine Rührwerkskugelmühle mit einem drehbaren Mahlbehälter, der duch mehrere Trennwände in mehrere Abteile unterteilt ist. Diese Trennwände sind mit Löchern nach Art von Sieben versehen. Diese Trennsiebe ragen mit geringem Spiel an ein zentrales Tauchrohr heran, durch welches die zu mahlende oder zu dispergierende Suspension zugeführt wird. In jedem Abteil sitzt eine radiale Mahlscheibe auf dem Tauchrohr fest, die Mahlscheiben sind in ihrem mittleren Radius mit einer Serie von Durchtrittslöchern und mit geneigten Flügeln versehen. Auf diese Weise soll bei der Drehung des Mahlbehälters das Mahlbett in jedem Abteil in schleifenförmige bzw. achtförmige Strömung jeweils durch die Löcher der Mahlscheiben hindurch versetzt werden.
    Die FR-A-1.289.073 zeigt ebenfalls ein Mühle gemäß dem Oberbegriff. Auf der Rührwerkswelle sitzen radiale Scheiben, die an ihrem äußeren Umfang mit mehreren, gleichmäßig über den Umfang verteilten Rührarmen versehen sind. Die Mahlscheiben mit den Rührarmen erstrecken sich bis nahe an den Mantel des Mahlbehälters heran; sie haben über die gesamte Fläche verteilte Durchlässe für gas and Trübe.
  • Der Erfindung liegt die gleiche Aufgabe zugrunde, wie praktisch jeder Mühle, nämlich eine möglichst große Durchsatzleistung bei kleinem Raumbedarf und insbesondere engem Kornspektrum im Feingut.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Im Gegensatz zu der eingangs genannten Mühle gemäß der US-PS 2,592,994 weist eine erfindungsgemäß betriebene Mühle ein dickes Mahlbett auf, wobei sich das Mahlbett vorzugsweise über 1/3 bis zu 2/3 des Radius des Mahlbehälters von außen nach innen erstreckt.
    Dabei tritt die Zentrifugalkraft an die Stelle der (bzw. zusätzlich zu der) Schwerkraft. Entsprechend der radialen Dicke des Mahlbettes herrscht eine hohe, in Richtung radial nach außen ansteigende Zentrifugalkraft; dieser ansteigenden Zentrifugalkraft entspricht ein hoher Mahldruck, der an die Stelle des nur auf der Schwerkraft beruhenden hydrostatischen Mahldruckes bei der üblichen Rüphrwerkskugelmühle gemäß US-PS 2,855,156 tritt.
    Dieser zentrifugale Mahldruck ist durch Drehzahlregelung praktisch beliebig einstellbar. Er ist - im Unterschied zu der erwähnten vorbekannten Mühle - über die ganze Länge bzw. Höhe der Mühle gleich.
  • Anders als bei der Mühle gemäß EP 02 14 145 B 1 verbleibt bei der erfindungsgemäß betriebenen Mühle aber ein großer freier Innenraum, der vor allem zur Abfuhr von im Innern des Mahlbettes gebildetem Wasserdampf dient, so daß es nicht zu Überhitzungen in der Mühle kommen kann.
    Somit erreicht man aufgrund der Erfindung eine hohe Mahlleistung bei engem Kornspektrum, bei einem kleinen Raumbedarf.
  • Im Betrieb bildet sich eine gemäß der Dichte differenzierte Mahlbettschichtung: Auf die groben und spezifisch schweren Partikel wirkt eine größere Zentrifugalkraft als auf die kleineren und leichteren Partikel ein. Die Mahlkörper haben eine größere Dichte als das Mahlgut. Daher lagert sich radial außen, unmittelbar an der Behälterwand eine vorwiegend aus Mahlkörpern bestehende Schicht an. Davon in radialem Abstand nach innen nimmt das Mahlgut (insbesondere Trübe) mehr und mehr zu. Die gröberen Partikel des Mahlgutes gelangen dabei weiter nach radial außen als die feineren Partikel.
    Das Aufgabegut mit den noch groben Partikeln wandert also aufgrund der Fliehkraft zunächst nach radial außen und wird dort durch den aufgrund der größeren Fliehkraft größeren Mahldruckgut zermahlen.
    Die nun kleineren Partikel werden weiter nach innen verdrängt, wo sie bei dem nun kleineren Mahldruck weiter zermahlen werden. Der Mahldruck ist also automatisch an die Teilchengröße angepaßt: Die groberen Partikel, die einen größeren Mahldruck benötigen, wandern zunächst nach radial außen, in die Zone des größeren Mahldruckes, während die feineren Partikel, die einen kleineren Mahldruck benötigen bzw. für die ein kleinerer Mahldruck günstiger ist, weiter radial innen diesem kleineren Mahldruck unterliegen.
  • Radial innen, konzentrisch innerhalb dieses aus einzelnen zylindrischen Zonen gemäß dem spezifischen Gewicht aufgebauten Mahlbettes erhält man einen freien zylindrischen - bzw. leicht konischen - Hohlraum.
    In diesen Hohlraum können Gase, insbesondere Wasserdampf aus der Mahlbettschichtung eintreten und dann aus der Mühle abgeleitet werden. Durch diesen aus dem Mahlbett abgeführten Wasserdampf wird das Mahlbett ständig gekühlt, so daß die Durchsatzleistung erhöht werden kann, ohne die Gefahr von Überhitzungen, insbesondere örtlichen Überhitzungen innerhalb des Mahlbettes.
  • Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ist in erster Linie für einen kontinuierlichen Betrieb von horizontal angeordneten Rührwerkskugelmühlen vorgesehen, bei denen das Mahlgut an dem einen Ende des Mahlbehälters, vorzugsweise durch eine hohle Welle, kontinuierlich zugeführt und am gegenüberliegenden Ende abgeführt wird.
    Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren aber auch bei chargenweisem Betrieb möglich.
    Ferner können auch vertikal angeordnete Rührwerkskugelmühlen gemäß der Erfindung betrieben werden. Dabei überlagert sich der Mahldruck aufgrund des hydrostatischen Druckes mit dem Mahldruck aufgrund der Fliehkraft, es ergibt sich also ein resultierender Mahldruck in Richtung nach schräg unten/auswärts.
  • Die Rührorgane der Rührwerkswelle sind Ringscheiben, die mit Durchtrittsöffnungen zur Abfuhr des austretenden Wasserdampfes versehen sind.
  • Besonders gute Ergebnisse erhält man beim erfindungsgemäßen Betrieb einer Rührwerkskugelmühle, bei der auch am Innenumfang des Mahlbehälters Rührorgane in Form von konzentrischen Ringscheiben vorgesehen sind, die zwischen die ebenfalls von Ringscheiben gebildeten Rührorgane der Rührwerkswelle radial nach innen eingreifen und deren Innendurchmesser kleiner ist als der Außendruchmesser der Ringscheiben der Rührwerkswelle. Die Mühle wird dabei zu Beginn des Betriebes jeweils so weit gefüllt, daß die innere zylindrische bzw. konische Oberfläche der Mahlbettschichtung einen kleineren Innenradius hat als der Innenradius der Mahlscheiben an dem Mantel des Mahlbehälters.
  • Da nun jeweils zwischen zwei axial benachbarte Ringscheiben der Rührwerkswelle eine Ringscheibe des Mahlbehälters sozusagen als Trennscheibe eingreift, können keine Mahlgut-Partikel mehr in axialer Richtung auf kurzem Wege vom Einlaß zum Auslaß gelangen, sondern sämtliche Mahlgut-Partikel sind gezwungen, sich längs einer Wellenlinie um die Ringscheiben von Rührwerkswelle und Gehäusemantel herumzubewegen. Entsprechend dem viel längeren Weg ist die Verweildauer größer. Der Weg ist für alle Partikel in etwa der gleiche. Alle Partikel werden mehrfach durch Zonen größerer Fliehkraft (radial außen) und Zonen kleinerer Fliehkraft (radial innen) hindurchgeführt. Insgesamt erhält man also eine gleichmäßige, aber intensive Mahlwirkung innerhalb eines dicken Mahlbettes, also eine große Leistung bei enger Kornverteilung des Auslaßgutes. Vorteilhaft ist dabei auch, daß die Mahlkörper durch die Ringscheiben des Gehäusemantels festgehalten werden, also sich in axialer Richtung nur wenig bewegen können, womit das in der Praxis schwierige Problem der Trennung von Mahlkörpern und Mahlgut entfällt ist.
  • Anhand der Zeichnung werden nachfolgend das erfindungsgemäße Betriebsverfahren sowie eine besonders dafür eingerichtete Mühle noch näher beschrieben.
    • Figur 1
    zeigt in einem Längsschnitt die Verhältnisse beim erfindungsgemäßen Betrieb einer horizontal angeordneten Rührwerkskugelmühle;
    Figur 2
    entspricht der Figur 1 mit dem Unterschied, daß bei Figur 2 der Mantel des Mahlbehälters erfindungsgemäß ebenfalls mit ringförmigen Mahlscheiben versehen ist.
    Figur 3
    ist ein Querschnitt nach Linie III-III in Fig. 2.
  • Die Mühle gemäß Figur 1 ebenso wie gemäß Figur 2 besteht im we-. sentlichen aus einem drehbaren, mehrteiligen Mahlbehälter 1 und einer zu diesem konzentrischen Rührwerkswelle 2, auf der in gleichmäßigem Abstand voneinander Ringscheiben 3 angebracht sind. Die Ringscheiben 3 weisen an ihrem radial inneren Bereich Öffnungen 4 zum Durchtritt des sich innerhalb des Mahlbettes bildenden Wasserdampfes auf.
  • Der Mahlbehälter und die Rührwerkswelle sind beidseits mittels der Wälzlager 7,8; 9, 10 gelagert. Zum Drehantrieb des Mahlbehälters 1 ist eine Riemenscheibe 5 vorgesehen, zum Antrieb der Rührwerkswelle 2 ist eine Kupplung 6 vorgesehen.
    Die Rührwerkswelle 2 weist an der einen Stirnseite 1a eine zentrale Bohrung 11 auf, die sich an ihrem inneren Ende konisch erweitert und über mindestens eine radiale Bohrung 12 mit der Mahlkammer verbunden ist. Durch ein Zuführrohr 13, welches feststehend durch die Bohrung 11 bis in den Bereich der konischen Aufweitung reicht, wird die zu mahlende Suspension in die Rührwerkskugelmühle gepumpt. Zuvor ist in die Mühle die erforderliche Menge von Mahlkörpern eingegeben worden.
  • An der gegenüberliegenden Stirnseite 1b des Mahlbehälters 1 befinden sich mindestens eine Öffnung 15 als Auslaß für die Suspension sowie - radial innerhalb der Suspensions-Auslässe 15 - mindestens eine Öffnung 16 für den entstehenden Dampf.
    Diese Öffnungen führen in eine feststehende Auffangkammer 17, die auf der Oberseite einen Austrittsstutzen 18 für den Dampf und auf der Unterseite einen Austrittsstutzen 19 für die Suspension aufweist.
  • Die Auslaßöffnungen 16 für Dampf liegen gleichmäßig verteilt auf einem Kreis innerhalb des Kreises mit den Auslaß-Öffnungen 15 für die Suspension. Der radiale Abstand der Auslaß-Öffnungen 15 bestimmt den Füllungsgrad. Vorzugsweise ist dieser radiale Abstand - und damit der Füllungsgrad - einstellbar. Hierzu können die Auslaß-Öffnungen 15 als radiale Schlitze ausgebildet sein, in denen jeweils ein Schieber oder dergleichen radial verstellbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird die Mühle bei überkritischer Drehzahl mit einem Füllungsgrad von mindestens 25 % betrieben. Hierbei bildet sich aufgrund der einwirkenden Zentrifugalkraft eine zylinderringförmige Schichtung aus. Eine radial äußere Zone 20 ist hauptsächlich von Mahlkörpern ausgefüllt, eine radial innere Zone 21 dagegen besteht überwiegend aus der Mahlgut-Suspension. Die radiale Dicke der Mahlgut-Suspension (der inneren Zone 21) nimmt vom Einlaß zum Auslaß hin ab, d. h. aufgrund des Strömungsdruckverlustes ergibt sich ein Gefälle zu den Auslaßöffnungen 15 hin. Ein entsprechender, konischer Innenraum 14 ist von Mahlkörpern und Suspension frei.
  • Durch die Ringscheiben 3 auf der Rührwerkswelle 2 ist die Mühle in eine Vielzahl von Abschnitten oder Kammern unterteilt, die aber an ihrem radial äußeren Bereich miteinander in Verbindung stehen. Die Mahlgutsuspension muß somit von der Einlaßseite zur Auslaßseite jeweils um diese Ringscheiben herum auf einem im wesentlichen mäanderförmigen Strömungspfad fließen, wodurch die Mahlintensität für alle Teilchen praktisch gleich hoch wird:
    Hierdurch wird eine höhere Produktqualität erreicht. Auch steigern die zusätzlichen Rührorgane des Mahlbehälters die Leistungsaufnahme und damit die Durchsatzleistung.
  • Bei der Mühle nach Figur 2 und 3 sind auch auf dem inneren Umfang des Mahlbehälters 1 ebenfalls Rührorgane vorgesehen. Diese Rührorgane bestehen aus konzentrischen Ringen bzw. Ringscheiben 22, die etwa mittig zwischen den Ringscheiben 3 der Welle angeordnet sind und deren Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der Ringscheiben 3 der Rührwerkswelle 2.
  • Durch diese Ringscheiben 22 an dem Behältermantel ist die Unterteilung der Mühle in eine Vielzahl von Abschnitten verbessert. Die Mahlgutsuspension ist somit gezwungen, von der Einlaßseite zur Auslaßseite jeweils um diese Mahlringscheiben 22 des Behältermantels 1 und die Ringscheiben 3 der Welle 2 herum auf dem mäanderförmigen Strömungspfad zu fließen. Hierdurch wird die Mahlintensität noch weiter verbessert.
    Auch steigern die zusätzlichen Rührorgane des Mahlbehälters die Leistungsaufnahme und damit die Durchsatzleistung.
    Über die erwähnten Öffnungen 4 der Mahlringe 3, die Dampfauslaßöffnungen 16 und den Dampfauslaßstutzen 18 wird der Wasserdampf abgeleitet und somit die Mühle gekühlt. Auf diese Weise wird trotz erhöhter Leistungsaufnahme und damit gegebener höherer Durchsatzleistung eine Überhitzung der Mühle vermieden.
  • Es sei erwähnt, daß der Mantel des Mahlbehälters auch anders als zylindrisch, inbesondere konisch oder doppelt-konisch ausgebildet sein kann.

Claims (5)

  1. Rührwerkskugelmühle mit
    einem vorzugsweise zylindrischen, drehbaren, mit einem Einlaß an seinem einen und einem Auslaß an seinem anderen Ende versehenen Mahlbehälter, in welchem eine mit Ringscheiben versehene Rührwerkswelle drehbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ringscheiben (3) der Rührwerkswelle (2) nur an ihrem im Betrieb von gas eingenommenen, radial inneren Bereich mit Durchtrittsöffnungen (4) versehen sind.
  2. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß am Innenumfang des Mahlbehälters (1) Rührorgane in Form von konzentrischen Ringscheiben (22) vorgesehen sind, die zwischen die Rührscheiben (3) der Rührwerkswelle (2) radial nach innen eingreifen und deren Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der Ringscheiben (3) der Rührwerkswelle (2).
  3. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Auslaß für die fertig gemahlene Suspension von einer Reihe von auf einem zur Drehachse konzentrischen Kreis gleichmäßig verteilten Öffnungen (15) in der auslaßseitigen Stirnwand (1b) des Mahlbehälters (1) gebildet sind.
  4. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaß-Öffnungen (15) von je einem radialen Schlitz gebildet sind, in dem je ein Schieber oder dergleichen radial verstellbar ist.
  5. Verfahren zum Betrieb einer Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Mühle mit über kritischer Drehzahl und einem Füllungsgrad von mindestens 25 % betrieben wird, wobei die Mahlkörper in der Mühle zurückgehalten werden.
EP92113855A 1991-08-23 1992-08-14 Rührwerksmühle und Verfahren zu deren Betrieb Expired - Lifetime EP0529434B1 (de)

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