EP0719585B1 - Rührwerksmühle mit Separator zur Zurückhaltung von Mahlperlen - Google Patents

Rührwerksmühle mit Separator zur Zurückhaltung von Mahlperlen Download PDF

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EP0719585B1
EP0719585B1 EP95119228A EP95119228A EP0719585B1 EP 0719585 B1 EP0719585 B1 EP 0719585B1 EP 95119228 A EP95119228 A EP 95119228A EP 95119228 A EP95119228 A EP 95119228A EP 0719585 B1 EP0719585 B1 EP 0719585B1
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EP
European Patent Office
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grinding
agitator
outlet
mill
separator
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EP95119228A
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Ulrich Barthelmess
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Omya GmbH
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Omya GmbH
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Classifications

    • 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
    • B02C17/161—Arrangements for separating milling media and ground material

Definitions

  • Agitator mills are used to manufacture such fine products, especially the slurry.
  • grinding pearls According to the increasing delicacy ever smaller grinding pearls are used, whereby the Contact points between the too coarse particles and two each Grinding beads, and thus the grinding effect can be increased.
  • the grinding effect is improved if the grinding beads do not have essentially the same size, but if grinding beads of different sizes work together in the mill. This increases the likelihood that the differently sized limestone particles will be ground between appropriately sized grinding beads, ie larger particles between larger grinding beads and smaller particles between smaller grinding beads. It is important here that with increasing fineness of the limestone particles to be comminuted, ever finer grinding pearls are also present. It should be considered that the grinding beads become smaller and smaller in the grinding process due to abrasion.
  • sieves are arranged on the outlet side of the grinding container between the grinding chamber and the fine material outlet.
  • the sieve openings thus determine the size of the particles in the fine material: larger particles are retained by the sieve, finer particles pass through.
  • the finest sieves that can be used in practice have sieve openings of approx. 100 ⁇ m. This means that the fineness of the lime particles as well as the continuous grinding beads is about 100 ⁇ m. This grain size is too large for many applications, a finer grain size of less than 40 ⁇ m is desired.
  • centrifugal force increases with the square of the radius, that is to say it is greatest radially on the outside and decreases radially inward in the square. Accordingly, the restraint can essentially only take place on the outer circumference, where the centrifugal force is correspondingly greatest: those particles that have been dragged into a radial bore by the flow are immediately subject to a centrifugal force that decreases in square, while the flow force corresponds to the narrow cross-section high is: Particles caught in a radial hole no longer have a chance to be thrown outwards.
  • the separator body is surrounded by a sieve or filter, that is to say every radial bore is covered by a filter through which a particle - if it could get into the bore radially on the inside at all - returns again , would have to be thrown out through the sieve.
  • the gap width is smaller than the pearls to be retained, Smaller grinding pearls can pass through together with the fine material drain the column. However, even when using one A large number of such plates or gaps in the flow cross section too small, so that there are difficulties in operation.
  • the object of the invention is an agitator mill to create with a bead separator, the Separation limit corresponds to the upper fine grain size with which Sieves or filters for the retention of grinding beads are avoided, and which nevertheless ensures that no grinding pearls or Dispersant particles get into the finished product can.
  • this object is essentially achieved in that the separator is designed in the manner of a classifying rotor of a centrifugal classifier.
  • the bottom of the rotor is closed by a lower disc, which is firmly connected to the agitator shaft.
  • the coarse suspension fed into the mill at the bottom is ground to the desired fineness on the way up and flows into the upper annular space between the housing wall and the classifying rotor.
  • the regrind is brought together by the blades of the classifier rotor with the grinding beads contained in it in the upper annulus in Accelerated circumferential direction and thus to a larger one Brought peripheral speed.
  • the grinding beads as well as the still too coarse particles of the regrind are due to their larger Mass by centrifugal force in the outer annulus, i.e. in the Grinding container retained.
  • Each together with the Fine material flow coming close to the rotor circumference Bead is ground by the blades in the circumferential direction accelerated, d. H. the particle is gripped accordingly stronger centrifugal force acting radially outwards, thus the particle is thrown off tangentially, i.e. in the grinding container held back.
  • the fines come between two Blade of the classifier / separator rotor through in the radially inner outlet space and from there into the outlet line.
  • the coarser particles can be separated or retained at the required small separation limit of approx. 40 ⁇ m and below.
  • the separation limit of a centrifugal force rotor becomes smaller the higher the speed and the higher the radius, since it is known that the centrifugal force increases with the speed and the square of the radius.
  • ever finer particles are retained by the centrifugal force against the flow generated by a vacuum or suction in the outlet line. The separation or restraint takes place on the outer circumference of the classifying rotor.
  • Uniform separation conditions are thus obtained on a relatively large separating surface corresponding to the radius and the axial height of the classifying rotor, so that it is all the less that large particles are entrained into the fine material under irregular flow or irregular centrifugal force. So there is no or only a little too coarse grain (grinding beads or lime particles) in the fine material.
  • a correspondingly dimensioned rotor can be advantageous directly be moored on the shaft of the agitator, so that no separate Drive for the classifier rotor is required.
  • the speed of the classifying rotor is equal to Speed of the grinder is obtained for the desired fine Separation limit of approx. 40 ⁇ m a larger radius of the rotor than that Radius of the grinder.
  • the classifier rotor is therefore in one Diameter corresponding to the wider upper part of the housing or housed in a housing attachment (claim 2). It is it favorable for a steady flow and especially for a decrease in the particles rejected by the classifier rotor when the Annulus between classifier rotor and housing wall relatively large is.
  • classifier rotors can also be accommodated in a correspondingly large upper housing part, each of which can be driven separately at the desired speed, independently of the agitator.
  • a classifier rotor is rotatably mounted on the agitator shaft and driven by the agitator shaft by a separate drive or via a countershaft.
  • laim 4 Practical testing has shown that there is surprisingly little grain that is too coarse, that is, faulty grain, in the fine material that has passed through the classifying rotor. This very important result can be attributed, among other things, to the following effect: The temperature in the mill rises to over 100 ° C due to the friction. So far, steam bubbles have formed in the mill.
  • the classifying rotor used according to the invention builds up pressure due to the centrifugal force. During operation, this results in an overpressure of a few bar in the direction of flow outside the classifying rotor. At this overpressure, the boiling temperature rises accordingly.
  • the classifying rotor as a retaining element, the formation of vapor bubbles and the transport of the faulty grain based on these into the inside of the classifying rotor are avoided.
  • the agitator bead mill consists of one in the example case vertical, cylindrical grinding container 1, in which an agitator is rotatable.
  • the agitator consists of the agitator shaft 2, the with annular or radially extending stirring elements 3 is equipped.
  • the raw suspension to be ground is fed through a Inlet port 4 fed to the lower end of the grinding container.
  • In the grinding container is a filling of grinding beads 5, the in the course of operation to an ever finer particle size are worn out or rubbed off.
  • For the grinding effect is the interaction of large and small grinding beads Cheap. If possible, the grinding beads should be in the Grinder will be held back until the smaller grinding beads from the larger ones have been reduced to the fineness of the fine material are.
  • the classifier rotor sits firmly on the agitator shaft, is thus driven by the agitator shaft 2, so that no separate drive is required.
  • the diameter of the classifying rotor 6 is larger than that Diameter or the radial extent of the stirring elements 3.
  • the classifier rotor 6 is located therefore in an upper extension 8 of the housing; a conical transition part 9 leads from the normal outer diameter of the grinding container over to the larger outside diameter for grinding pearl and coarse grain retention.
  • the rotor blades 10 or webs of the classifying rotor 6 are between a lower end ring 11 and an upper end ring 12 captured.
  • the lower end ring is on a support disk 13 attached, the radially inner edge of the agitator shaft 2 or is attached to a sleeve 2a fixed on this.
  • the upper end ring 12 of the rotor is provided with radial arms 14 a ring 15 also attached to the sleeve 2a.
  • the agitator (and classifier) shaft 2 / 2a carries below the upper one End wall a ring 22; in the space between this Ring 22 and the upper end wall 20 is another Wreath of radial rods 23, whereby the fine material space 18 opposite the outside atmosphere is sealed.
  • the classifying rotor 6 is by means of two bearings 24, 25 rotatable on the agitator shaft 2 stored.
  • the lower bearing 25 is an axial bore 26th and a radial bore 26a a detergent, e.g. B. water or a dispersant required in the mill anyway.
  • the classifier rotor can be driven by the agitator shaft or be derived from the drive of the agitator shaft, e.g. B. means a gear, with which the speed of the agitator shaft translates the required higher speed of the classifier rotor becomes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

Bei der Herstellung von Kunststoffen, Farben, Toner, Arzneimitteln, Nahrungsmitteln usw. müssen diverse Stoffe auf immer kleinere Partikel-Feinheiten zerkleinert und miteinander gemischt bzw. in Flüssigkeiten dispergiert werden.
Bei der Herstellung von Papier z. B. wird die aus einer Papiermaschine austretende Papierbahn mit einer Kalk-Wasser-Suspension beschichtet, welche eine Feinheit von ca. 5 µm aufweist. Bei der Herstellung dieses Beschichtungsmittels (nachfolgend Slurry) wird im Tagebau oder Tiefbau gebrochener Kalkstein in mehreren Stufen immer feiner zerkleinert, bis zu der oben erwähnten Feinheit.
Rührwerksmühlen dienen zur Herstellung derart feiner Produkte, insbesondere des Slurrys. Entsprechend der zunehmenden Feinheit werden dabei immer kleinere Mahlperlen verwendet, wodurch die Kontaktstellen zwischen den noch zu groben Partikeln und je zwei Mahlperlen, und damit die Mahlwirkung vergrößert werden. Je kleiner aber die Mahlperlen sind, um so schwieriger ist es, sie in dem Mahlbehälter zurückzuhalten, so daß nur die ausreichend feinen Kalk-Partikel zusammen mit dem Suspensionswasser in das Feingut oder Fertigprodukt gelangen, nicht aber Mahlperlen. Diese Schwierigkeit wird noch größer dadurch, daß die Mahlperlen im Laufe des Betriebes durch Verschleiß immer kleiner werden.
Im Zuge der Entwicklung vorliegender Erfindung wurde erkannt, daß die Mahlwirkung verbessert wird, wenn die Mahlperlen nicht im wesentlichen ein und dieselbe Größe aufweisen, sondern wenn in der Mühle unterschiedlich große Mahlperlen zusammenarbeiten. Dadurch wird nämlich die Wahrscheinlichkeit erhöht, daß die unterschiedlich großen Kalksteinpartikel jeweils zwischen Mahlperlen passender Größe zermahlen werden, also größere Partikel zwischen größeren Mahlperlen und kleinere Partikel zwischen kleineren Mahlperlen. Wichtig dabei ist, daß mit zunehmender Feinheit der zu zerkleinerenden Kalksteinpartikel auch immer feinere Mahlperlen vorhanden sind.
Dabei ist zu erwägen, daß bei dem Mahlvorgang aufgrund des Abriebes die Mahlperlen immer kleiner werden. Bei laufendem Betrieb der Mühle können - am praktischsten zusammen mit der zu zerteilenden Grobdispersion - Mahlperlen mit geeignetem anfänglichem, größerem Durchmesser zugegeben werden, die im Laufe ihrer Betriebszeit innerhalb der Mühle fortlaufend kleiner werden, woduch sich eine Korngrößenverteilung von grösseren über mittlere zu kleinen und kleinsten Mahlperlen in der Mühle ergibt. Anfänglich kann man aber eine Mischung unterschiedlich großer Mahlperlen in die Mühle eingeben.
Insbesondere wurde erkannt, daß man die beste Mahlwirkung erreicht, wenn die Mahlperlen durch den Abrieb in der Mühle ganz und gar aufgemahlen werden, d.h. wenn die Mahlperlen so lange in der Mühle zurückgehalten werden, bis sie die obere Korngröße der erstrebten Feinsuspension, also des Endproduktes, erreicht haben. Mit den bisherigen Mühlen ist dies aber praktisch nur schwer erreichbar.
Üblicherweise werden nämlich zur Zurückhaltung der Mahlperlen Siebe an der Ausgangsseite des Mahlbehälters zwischen dem Mahlraum und dem Feingut-Auslaß angeordnet.
Somit bestimmen die Siebböffnungen die Größe der Partikel in dem Feingut: größere Partikel werden von dem Sieb zurückgehalten, feinere gehen durch. Die praktisch einsetzbaren feinsten Siebe haben Sieböffnungen von ca. 100µm. Dies bedeutet, daß die Feinheit der Kalkpartikel wie auch der durchgehenden Mahlperlen etwa 100 µm beträgt. Diese Korngröße ist für viele Anwendungszwecke zu groß, erstrebt wird eine feinere Korngröße von unter 40 µm.
Im Laufe des Betriebes werden aber die Sieböffnungen und bald die Siebe insgesamt zugesetzt. Es bildet sich dann auf dem Sieb ein Siebbelag, der als Filter wirkt. Dies bedeutet, daß im Laufe dieses Vorganges des Zusetzens und des Aufbaus des Siebbelages ein Druckverlust aufgebaut wird. Dadurch nimmt die Durchsatzleistung, also die Menge des pro Zeiteinheit erzielten Fertigproduktes, ab. Daher müssen die Siebe sehr oft rückgespült werden, um den Siebbelag bzw. den Filterkuchen wieder zu entfernen, was zu Stillständen und somit zu Produktionsverlust führt.
Wegen der damit verbundenen Schwierigkeiten hat man bereits vor Jahrzehnten versucht, bei der Rückhaltung der Mahlperlen ohne Siebe bzw. Filter auszukommen:
Aus der deutschen Auslegeschrift 20 20 649 ist eine Rührwerksmühle mit einem Separator gemäß dem eingangs genannten Oberbegriff bekannt geworden.
Dieser Separator ist im wesentlichen von einem zylindrischen Ring gebildet, der mit einer Serie von gleichmäßig über den Umfang verteilten, mehr oder weniger radialen Bohrungen versehen ist. Am unteren Ende dieses radial durchbohrten Ringes ist eine Nabe angeformt, womit der Separator auf der Welle festgemacht ist. Zwischen dem oberen Rand des Separators und dem oberen Deckel der Mühle ist eine Dichtung eingesetzt.
Mittels eines solchen Separators sollen die Mahlperlen allein aufgrund der Fliehkraft in dem Mahlraum zurückgehalten werden, womit also die Siebe oder Filter mit den eingangs genannten Schwierigkeiten vermieden werden könnten. Jedoch hat dieser Separator keinen Eingang in die Praxis gefunden.
Dies dürfte daran liegen, daß die radialen Durchlässe - trotz ihrer Vielzahl - insgesamt einen viel zu kleinen Querschnitt für die durchströmende Feinsuspension bieten. In jeder der vielen, relativ engen Bohrungen ist der Querschnitt entsprechend klein, also die Strömungsgeschwindigkeit entsprechend hoch, so daß die Fliehkraft nicht ausreichend zur Wirkung kommen kann.
Hierbei wäre zu bedenken, daß die Fliehkraft mit dem Quadrat des Radius zunimmt, also radial außen am größten ist und radial nach innen im Quadrat abnimmt. Demnach kann die Rückhaltung im wesentlichen nur am Außenumfang erfolgen, wo die Fliehkraft entsprechend am größten ist: Diejenigen Teilchen, welche durch die Strömung einmal in eine radiale Bohrung hineingeschleppt worden sind, unterliegen sofort einer im Quadrat abnehmenden Fliehkraft, während die Strömungskraft entsprechend dem engen Querschnitt hoch ist:
Einmal in eine radiale Bohrung eingefangene Teilchen haben also keine Chance mehr, nach außen abgeschleudert zu werden. Dies gilt um so mehr, wenn gemäß den Ausführungsbeispielen dieser Druckschrift der Separatorkörper von einem Sieb oder Filter umgeben ist, also jede radiale Bohrung von einem Filter abgedeckt ist, durch die ein Teilchen - sofern es überhaupt radial innen in die Bohrung hineingelangen könnte - wieder zurück, durch das Sieb herausgeschleudert werden müßte.
Andere vorbekannte Versuche zur Schaffung einer Perlenrückhaltung ohne Siebe oder Filter bestehen darin, daß zwischen Mahlraum und Auslaßraum mehrere Platten mit geringem Abstand voneinander vorgesehen sind, die jeweils einen Spalt zwischeneinander bilden.
Die Spaltbreite ist kleiner als die zurückzuhaltenden Perlen, kleinere Mahlperlen können also zusammen mit dem Feingut durch die Spalte abfließen. Jedoch ist selbst bei Anwendung einer Vielzahl derartiger Platten bzw. Spalte der Strömungsquerschnitt zu klein, so daß es im Betrieb zu Schwierigkeiten kommt.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmühle mit einem Mahlperlen-Separator zu schaffen, dessen Trenngrenze der oberen Feingut-Korngröße entspricht, mit dem Siebe oder Filter zur Mahlperlenrückhaltung vermieden sind, und der dennoch ausreichend sicherstellt, daß keine Mahlperlen bzw. Dispersionsmittelteilchen in das fertig gemahlene Produkt gelangen können.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung im wesentlichen darin, daß der Separator nach Art eines Sichterrotors eines Zentrifugalkraftsichters ausgebildet ist.
Die Unterseite des Rotors ist geschlossen durch eine untere Scheibe, die fest mit der Rührwerkswelle verbunden ist.
Die unten in die Mühle eingegebene grobe Suspension wird auf dem Wege nach oben auf die gewünschte Feinheit gemahlen und strömt in den oberen Ringraum zwischen der Gehäusewand und dem Sichtrotor.
Durch die Schaufeln des Sichterrotor wird das Mahlgut zusammen mit den darin enthaltenen Mahlperlen in dem oberen Ringraum in Umfangrichtung beschleunigt und also auf eine größere Umfangsgeschwindigkeit gebracht. Die Mahlperlen sowie die noch zu groben Partikel des Mahlgutes werden aufgrund ihrer größeren Masse durch die Zentrifugalkraft in dem äußeren Ringraum, also im Mahlbehälter Zurückgehalten. Jede zusammen mit der Feingutströmung in die Nähe des Rotorumfanges gelangende Mahlperle wird durch die Schaufeln in Umfangsrichtung beschleunigt, d. h. an dem Teilchen greift eine entsprechend stärkere radial nach außen wirkende Zentrifugalkraft an, somit wird das Teilchen tangential abgeschleudert, also im Mahlbehälter zurückgehalten. Das Feingut dagegen gelangt zwischen jeweils zwei Schaufelblätter des Sichter-/Separatorrotors hindurch in den radial inneren Auslaßraum und von dort in die Auslaßleitung.
Mittels eines Zentrifugalkraftsichters ist eine Trennung bzw. Zurückhaltung der groberen Partikel bei der erforderlichen kleinen Trenngrenze von ca. 40 µm und darunter ohne weiteres möglich. Die Trenngrenze eines Zentrifugalkraft-Rotors wird bekanntlich umso kleiner, je höher die Drehzahl und je höher der Radius ist, da bekanntlich die Fliehkraft mit der Drehzahl und dem Quadrat des Radius zunimmt. Somit werden mit zunehmender Drehzahl und zunehmendem Radius immer feinere Partikel von der Fliehkraft entgegen der durch einen Unterdruck bzw. Sog in der Auslaßleitung erzeugten Strömung zurückgehalten.
Die Trennung bzw. Zurückhaltung erfolgt dabei auf dem Außenumfang des Sichterrotors. Auf einer relativ großen Trennfläche entsprechend dem Radius und der axialen Höhe des Sichterrotors erhält man also einheitliche Trenn-Bedingungen, so daß es umso weniger dazu kommt, daß zu große Teilchen bei ungleichmäßiger Strömung oder ungleichmäßiger Fliehkraft in das Feingut mitgerissen werden. Es ergibt sich also kein oder nur wenig zu grobes Korn (Mahlperlen oder Kalkpartikel) im Feingut.
Vorteilhaft kann ein entsprechend dimensionierter Rotor unmittelbar auf der Welle des Rührwerks festgemacht sein, so daß kein gesonderter Antrieb für den Sichterrotor erforderlich ist. Da aber bei dieser Bauweise die Drehzahl des Sichterrotors gleich der Drehzahl des Mahlwerkes ist, ergibt sich für die erstrebte feine Trenngrenze von ca. 40 µm ein größerer Radius des Rotors als der Radius des Mahlwerkes. Der Sichterrotor ist daher in einem im Durchmesser entsprechend breiteren oberen Teil des Gehäuses bzw. in einem Gehäuseaufsatz untergebracht (Anspruch 2). Dabei ist es günstig für eine gleichmäßige Strömung und insbesondere für ein Absinken der vom Sichterrotor abgewiesenen Teilchen, wenn der Ringraum zwischen Sichterrotor und Gehäusewandung relativ groß ist.
In einem entsprechend großen oberen Gehäuseteil können aber auch mehrere kleinere Sichter-Rotoren untergebracht werden, die jeweils separat mit der gewünschten Drehzahl, unabhängig von dem Rührwerk, antreibbar sind. (Anspruch 3)
Oder aber ein Sichterrotor ist drehbar auf der Rührwerkswelle gelagert und von einem separaten Antrieb oder über ein Vorgelege von der Rührwerkswelle angetrieben. (Anspruch 4)
Bei der praktischen Erprobung hat sich gezeigt, daß in dem durch den Sichterrotor hindurchgegangenen Feingut überraschend wenig zu grobes Korn, also Fehlkorn vorhanden ist. Dieses sehr wichtige Resultat dürfte unter anderem auch auf folgende Wirkung zurückzuführen sein: In der Mühle steigt aufgrund der Reibung die Temperatur auf über 100° C an. Bisher bilden sich daher in der Mühle Dampfblasen. Die Dampfblasen stören die Strömung am Auslaß der Mühle, die Strömung bleibt nicht gleichmäßig, die Geschwindigkeit ändert sich, somit werden an verschiedenen Stellen gröbere Partikel durch die Siebe bzw. den teilweisen Siebbelag hindurchgedrückt bzw. -gerissen.
Der erfindungsgemäß eingesetzte Sichterrotor dagegen baut durch die Fliehkraft einen Druck auf. Im Betrieb ergibt sich dadurch in dem Mahlraum, in Stömungsrichtung außerhalb des Sichterrotors ein Überdruck von einigen Bar. Bei diesem Überdruck steigt die Siedetemperatur entsprechend an. Somit werden dank des Sichterrotors als Rückhalteorgan die Bildung von Dampfblasen und der auf diesen beruhende Fehlkorntransport ins Innere des Sichterrotors vermieden.
In weiterer Ausgestaltung ist an der Auslaßseite des Sichterrotors ein mit einem Dampf-Auslaß versehener Entspannungsraum zur Aufnahme und Ableitung des aufgrund des Druckabfalls hinter den Rotorschaufeln entstehenden Wasserdampfes vorgesehen. (Anspruch 5)
An das Endprodukt oder Feingut werden bekanntlich je nach Verwendungszweck unterschiedliche Qualitätsanforderungen gestellt. Es gibt Einsatzfälle, bei denen Grobkorn-Fehlkorn besonders schädlich ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird daher ein Mühlenkreislauf vorgeschlagen, bei welchem das mittels (wenigstens) eines Sichterrotors an der Auslaßseite des Mahlbehälters abgezogene Feingut nicht wie bisher unmittelbar als Endprodukt vorgesehen ist, sondern auf ein Feinsieb oder auf eine Zentrifuge aufgegeben wird. Der Feingutanteil dieses Feinsiebes bzw. dieser Zentrifuge dient nunmehr als Endprodukt, aus dem etwaiges Grobkorn entfernt ist; das Grobkorn aus der Zentrifuge wird - vorteilhaft zusammen mit der Roh-Dispersion - wieder in die Mühle eingegeben. (Anspruch 6)
Die Dichtung zwischen dem oberen Stirnring des Sichterrotors und der oberen Behälterwandung kann auf beliebige, im Stand der Technik bewährte Weise erfolgen, z. B. durch Labyrinthdichtungen. Eine besondere Dichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf dem oberen Stirnring des Sichter-Rotors ein Kranz von sich radial erstreckenden Stäben als Dichtung gegenüber einer oberen, kreisringförmigen Wandung des Mahlbehälters vorgesehen ist. (Anspruch 7)
Auf analoge Weise kann auch die Dichtung zwischen der Rührwerkswelle und dem oberen Gehäusedeckel durch einen derartigen Satz von radialen Schleuderstegen erfolgen. (Anspruch 8)
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.
Figur 1
zeigt einen axialen Schnitt durch eine Rührwerksmühle, die an ihrem Auslaßende mit einem Sichter-Separator gemäß der Erfindung versehen ist;
Figur 2
zeigt vergrößert, im axialen Schnitt den oberen Bereich der Mühle mit dem erfindungsgemäßen Sichter-Separator;
Figur 3
ist der radiale Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2.
Figur 4
zeigt den Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 2, nämlich den Schnitt durch die Dichtung zwischen Sichterrotor und oberem Gehäusestirnring;
Figur 5
zeigt im Schnitt nach Linie V-V in Fig. 2 die Dichtung zwischen der Welle und dem oberen Gehäusedeckel.
Figur 6
zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung in einer Darstellung gemäß Fig. 2.
Figur 7
zeigt einen Mühlenkreislauf mit einer Mühle im wesentlichen nach Fig. 6.
Die Rührwerksperlenmühle besteht aus einem im Beispielsfalle vertikalen, zylindrischen Mahlbehälter 1, in welchem ein Rührwerk drehbar ist. Das Rührwerk besteht aus der Rührwerkswelle 2, die mit ringförmigen bzw. sich radial erstreckenden Rührorganen 3 bestückt ist. Die zu mahlende Roh-Suspension wird durch einen Einlaßstutzen 4 am unteren Endes des Mahlbehälters zugeführt. In dem Mahlbehälter befindet sich eine Füllung von Mahlperlen 5, die im Laufe des Betriebes auf immer feinere Teilchengröße verschlissen bzw. abgerieben werden. Für die Mahlwirkung ist das Zusammenspiel großer und kleinerer Mahlperlen günstig. Nach Möglichkeit sollen die Mahlperlen solange in der Mühle zurückgehalten werden, bis die kleineren Mahlperlen von den größeren auf die Feinheit des Feingutes zerkleinert worden sind. Gemäß der Erfindung ist hierzu ein Sichterrotor 6 an der Auslaßseite, im Beispielsfalle also am oberen Ende des Mahlbehälters, angeordnet.
Gemäß Fig. 1 und 2 sitzt der Sichterrotor fest auf der Rührwerkswelle, wird also von der Rührwerkswelle 2 angetrieben, so daß kein separater Antrieb erforderlich ist. Um bei der gegebenen Drehzahl eine größere Fliehkraft und damit feinere Trenngrenze zu erreichen, ist der Durchmesser des Sichterrotors 6 größer als der Durchmesser oder die radiale Erstreckung der Rührorgane 3. Abgesehen davon ist ein relativ breiter, den Sichterrotor umgebender Ringraum 7 für die Trennwirkung günstig. Der Sichterrotor 6 befindet sich daher in einer oberen Erweiterung 8 des Gehäuses; ein konischer Übergangsteil 9 leitet von dem normalen Außendurchmesser des Mahlbehälters über zu dem größeren Außendurchmesser für die Mahlperlen- und Grobkorn-Rückhaltung.
Die Rotorschaufeln 10 oder Stege des Sichterrotors 6 sind zwischen einem unteren Stirnring 11 und einem oberen Stirnring 12 festgehalten. Der untere Stirnring ist an einer Tragscheibe 13 angebracht, deren radial innerer Rand an der Rührwerkswelle 2 bzw. an einer auf dieser festsitzenden Hülse 2a befestigt ist. Der obere Stirnring 12 des Rotors ist mit radialen Armen 14 mit einem ebenfalls an der Hülse 2a befestigten Ring 15 verbunden.
Auf dem oberen Stirnring 12 des Sichterrotors sitzt ein Kranz von radialen Stäben 16, womit der Sichterrotor 6 oben gegenüber einer Trennringscheibe 17 abgedichtet ist, welche das obere Ende des Mahlraumes 7 bzw. den Grobgutraum abtrennt gegenüber dem besonderen Feingut-Sammelraum 18, der seinerseits gebildet ist zwischen dieser Trennringscheibe 17, einer Umfangswand 19 und einer flachkonischen oberen Gehäusewand 20. In diese Umfangswand mündet eine Feingutleitung 21 aus dem Feingutraum 18 heraus, durch welche der in der Mühle gemahlene und mittels des Sichterrotors 6 von dem noch zu groben Material abgetrennte Fein-Slurry abfließt. Die Rührwerks- (und Sichter-)Welle 2/2a trägt unterhalb der oberen Abschlußwand einen Ring 22; in dem Zwischenraum zwischen diesem Ring 22 und der oberen Abschlußwand 20 sitzt ein weiterer Kranz von radialen Stäben 23, wodurch der Feingutraum 18 gegenüber der äußeren Atmosphäre abgedichtet ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist der Sichterrotor 6 mittels zweier Lager 24, 25 drehbar auf der Rührwerkswelle 2 gelagert. Dem unteren Lager 25 wird über eine axiale Bohrung 26 und eine radiale Bohrung 26a ein Spülmittel, z. B. Wasser oder ein in der Mühle ohnehin benötigtes Dispergiermittel zugeführt.
Der Antrieb des Sichterrotors kann von der Rührwerkswelle bzw. vom Antrieb der Rührwerkswelle abgeleitet sein, z. B. mittels eines Vorgeleges, womit die Drehzahl der Rührwerkswelle auf die erforderliche höhere Drehzahl des Sichterrotors übersetzt wird.
Gemäß Fig. 7 ist oberhalb des Auslasses des Sichterrotors ein besonderer Entspannungsraum bzw. Dampf-Sammelraum 28 vorgesehen, der insbesondere zur Aufnahme des Wasserdampfes dient, der sich aufgrund des Druckabfalls hinter den Rotorschaufeln 10 bildet. Durch einen Auslaß 29 kann der sich oberhalb des Feinsuspensions-Spiegels ansammelnde Wasserdampf entweichen.
Zufallsbedingt werden auch in dem mittels des Sichterrotors getrennten feinen Slurry-Produkt noch eine Anzahl Grobkorn-Fehlkornpartikel vorhanden sein. Die Menge dieses Fehlkornes hängt ab von den Beriebsverhältnissen. Insbesondere muß man bei höherer Durchsatzleistung mit einem größeren Anfall von Fehlkorn rechnen. Bei gewissen Produkten ist solches Fehlkorn besonders schädlich.
Um solches Fehlkorn zu beseitigen - und damit die durch den Einsatz des Sichterrotors als Perlen- und Grobkorn-Rückhalteorgan mögliche große Durchsatzleistung auch bei schwierigen Produkten oder Verhältnissen zu erzielen, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Feingut-Auslaß 21 der Rührwerksmühle mit einer Zentrifuge 30 verbunden, mittels welcher diese Fehlkornpartikel abgetrennt werden. Der Grobgut-Auslaß 31 der Zentrifuge ist also mit dem Einlaß 4 der Rührwerksmühle verbunden, während der Feingutauslaß 32 der Zentrifuge das endgültige Feingut-Endprodukt liefert. (Fig. 7)
Bezugszeichenliste Rührwerksmühle
1
Mahlbehälter
2
Rührwerkswelle
2a
Hülse/Hohlwelle
3
Rührorgan
4
Einlaßstützen
5
Mahlperlen
6
Sichterrotor
7
Ringraum
8
obere Erweiterung
9
konischer Übergangsteil
10
Rotorschaufel
11
unterer Stirnring
12
oberer Stirnring
13
Tragscheibe
14
radialer Arm
15
Ring
16
radiale Stäbe
17
Trennringscheibe
18
Feingutsammelraum
19
Umfangswand
20
Gehäusewand
21
Feingutleitung
22
Ring
23
radiale Stäbe
24
Lager von Rotor auf
Rührwerkswelle 2
25
unteres Lager
26,26a
Bohrungen für
Spülmittel
27
- - - -
28
Dampf-Sammelraum
29
Dampf-Auslaß
30
Zentrifuge
31
Grobgutauslaß
32
Feingutauslaß von 30

Claims (8)

  1. Rührwerksmühle, in deren mit einem Einlaß (4) und einem Auslaß (21) versehenen und mit einer Ladung von Mahlperlen (5) beschickten Mahlbehälter (1) eine mit Rührorganen bestückte Rührwerkswelle (2) drehbar ist, auf welcher zur Zurückhaltung der Mahlperlen vor dem Auslaß ein Separator (6 bis 14) sitzt, der mit radialen Durchlässen versehen ist,
    die sich zwischen einem dem Mahlraum zugehörenden radial äußeren Ringraum (7) und einem ringförmig die Rührwerkswelle umgebenden inneren Auslaßraum (18) erstrecken,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Separator von einem Rotor nach Art eines Zentrifugalkraft-Sichterrotors (6) gebildet ist, wobei die Durchlässe von den Zwischenräumen oder Spalträumen zwischen je zwei Sichterrotorschaufeln (10) gebildet sind.
  2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Sichterrotor (6) in einem im Durchmesser erweiterten oberen Teil (8) des Mahlbehälters (1) bzw. in einem erweiterten Gehäuse-Aufsatz angeordnet ist.
  3. Rührwerksmühle, in deren mit einem Einlaß und einem Auslaß versehenen und mit einer Ladung von Mahlperlen beschickten Mahlbehälter eine mit Rührorganen bestückte Rührwerkswelle (Rührwerk) drehbar ist,
    wobei an der Auslaßseite des Mahlbehälters eine Vorrichtung zur Zurückhaltung der Mahlperlen vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in einem im Durchmesser erweiterten oberen Teil (8) des Mahlbehälters (1) bzw. in einem erweiterten Gehäuseaufsatz wenigstens ein separat antreibbarer Sichterrotor (6) zur Mahlperlen-Rückhaltung vorgesehen ist.
  4. Rührwerksmühle nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Sichterrotor (6) drehbar auf der Rührwerkswelle (2) gelagert und durch einen separaten Antrieb oder über ein Vorgelege oder dergleichen von der Rührwerkswelle angetrieben ist.
  5. Rührwerksmühle nach einem der Anspüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an der Auslaßseite des Sichterrotors ein mit einem Dampf-Auslaß (29) versehener Entspannungs- und Dampfsammelraum (28) zur Aufnahme und Ableitung des aufgrund des Druckabfalls hinter den Rotorschaufeln (10) entstehenden Wasserdampfes vorgesehen ist.
  6. Mühlenkreislauf mit wenigstens einer Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Feingut-Auslaß (21) der Rührwerksmühle mit einer Zentrifuge oder dergleichen Trennvorrichtung (30) verbunden ist, deren Grobgut-Auslaß (31) mit dem Einlaß (4) der Rührwerksmühle verbunden ist, während deren Feingut-Auslaß (32) das Feingut-Endprodukt liefert.
  7. Rührwerksmühle, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1-5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß auf dem oberen Stirnring (12) des Sichter-Rotors (6) ein Kranz von sich radial erstreckenden Stäben (16) als Dichtung gegenüber einer oberen, kreisringförmigen Wandung (17) des Mahlbehälters (1) vorgesehen ist.
  8. Rührwerksmühle nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Dichtung zwischen der Rührwerkswelle (2) und dem oberen Gehäusedeckel (20) ein Kranz von radialen Stäben (23) vorgesehen ist, die auf einem die Welle umgebenden Tragring (22) angeordnet sind.
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