EP0719585B1 - Agitator mill with separator for retaining milling beads - Google Patents
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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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- agitator
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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
- B02C17/161—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.
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Abstract
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.In the production of plastics, paints, toners, pharmaceuticals, food, etc., various substances have to be broken down into ever smaller particle finenesses and mixed with one another or dispersed in liquids.
In the manufacture of paper e.g. B. the paper web emerging from a paper machine is coated with a lime-water suspension which has a fineness of approximately 5 μm. In the production of this coating agent (hereinafter called slurry), broken limestone is minced in fine stages in opencast or civil engineering, down to the fineness mentioned above.
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.Agitator mills are used to manufacture such fine products, especially the slurry. 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. Each smaller but the grinding pearls are, the more difficult it is hold back in the grinding container so that only the sufficient fine lime particles together with the suspension water in the Fine material or finished product, but not grinding pearls. This difficulty is compounded by the fact that the grinding beads become smaller and smaller in the course of operation due to wear.
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.In the course of the development of the present invention, it was recognized that 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. While the mill is in operation, it is most practical - together with the coarse dispersion to be divided - to add grinding beads with a suitable initial, larger diameter, which continuously become smaller within the mill over the course of their operating time, which results in a particle size distribution from larger to medium to small and small Grinding pearls in the mill results. Initially, however, a mixture of grinding beads of different sizes can be put into the mill.
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. In particular, it was recognized that the best grinding effect was achieved when the grinding beads are completely removed by the abrasion in the mill and even ground up, i.e. when the grinding pearls in for so long the grinder are held back until they reach the upper grain size of the desired fine suspension, i.e. the end product. With the previous mills, however, this is practically difficult to achieve.
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.Usually, to retain the grinding beads, 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 µm. This means that the fineness of the lime particles as well as the continuous grinding beads is about 100 µm. This grain size is too large for many applications, a finer grain size of less than 40 µm is desired.
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.In the course of operation, however, the screen openings and soon the sieves clogged altogether. It then forms on the sieve a screen covering that acts as a filter. This means that in the course this process of clogging and building up the screen a pressure loss is built up. This increases the throughput, that is the amount of finished product achieved per unit of time, from. Therefore, the screens have to be backwashed very often, to remove the sieve or filter cake again, which leads to downtimes and thus loss of production.
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. Because of the difficulties involved, attempts were made decades ago to manage the retention of the grinding beads without sieves or filters:
From
This separator is essentially formed by a cylindrical ring which is provided with a series of more or less radial bores distributed uniformly over the circumference. A hub is formed on the lower end of this radially pierced ring, with which the separator is fastened to the shaft. A seal is inserted between the top of the separator and the top cover of the grinder.
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.By means of such a separator, the grinding beads are to be retained in the grinding chamber solely on account of the centrifugal force, so that the sieves or filters with the difficulties mentioned at the outset could be avoided. However, this separator has not found its way into practice.
This is probably due to the fact that the radial passages - despite their large number - offer a cross section that is far too small for the fine suspension flowing through. The cross-section in each of the many, relatively narrow bores is correspondingly small, that is to say the flow velocity is correspondingly high, so that the centrifugal force cannot have sufficient effect.
It should be borne in mind here that the 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. This is all the more true if, according to the exemplary embodiments of this document, 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.
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. Other prior attempts to create pearl retention without sieves or filters are that between the grinding chamber and Outlet space provided several plates with a small distance from each other are, which each form a gap between each other.
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.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.
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.In contrast, 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.
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.According to the invention, 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.
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.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, however, come between two Blade of the classifier / separator rotor through in the radially inner outlet space and from there into the outlet line.
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.Using a centrifugal force separator, the coarser particles can be separated or retained at the required small separation limit of approx. 40 µm and below. As is known, 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. Thus, with increasing speed and increasing 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.
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.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. Here but with this design, the speed of the classifying rotor is equal to Speed of the grinder is obtained for the desired fine Separation limit of approx. 40 µm 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.
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. However, several smaller 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. (Claim 3)
Or a classifier rotor is rotatably mounted on the agitator shaft and driven by the agitator shaft by a separate drive or via a countershaft. (Claim 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 steam bubbles disrupt the flow at the outlet of the mill, the flow does not remain uniform, the speed changes, so coarser particles are pressed or torn through the sieves or the partial sieve covering at various points.
In contrast, 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. Thus, thanks to 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.
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.
As is well known, different quality requirements are placed on the end product or fines depending on the intended use. There are cases in which coarse-grain defective grain is particularly harmful.
In a further embodiment of the invention, a mill circuit is therefore proposed, in which the fine material drawn off by means of (at least) a classifying rotor on the outlet side of the grinding container is not provided directly as the end product, as was previously the case, but is fed onto a fine sieve or onto a centrifuge. The fine portion of this fine sieve or centrifuge now serves as the end product from which any coarse grain has been removed; the coarse grain from the centrifuge is fed back into the mill, advantageously together with the raw dispersion. (Claim 6)
The seal between the upper end ring of the classifier rotor and the upper container wall can be made in any way that is proven in the prior art, for. B. by labyrinth seals. A special seal is characterized in that a ring of radially extending rods is provided as a seal against an upper, annular wall of the grinding container on the upper end ring of the classifier rotor. (Claim 7)
In an analogous manner, the seal between the agitator shaft and the upper housing cover can also be made using such a set of radial centrifugal webs. (Claim 8)
Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawing.
- Figure 1
- shows an axial section through an agitator mill, which is provided at its outlet end with a classifier separator according to the invention;
- Figure 2
- shows enlarged, in axial section the upper region of the mill with the separator according to the invention;
- Figure 3
- is the radial section along line III-III in Fig. 2nd
- Figure 4
- shows the section along line IV-IV in Figure 2, namely the section through the seal between the classifier rotor and the upper housing end ring;
- Figure 5
- shows in section along line VV in Fig. 2, the seal between the shaft and the upper housing cover.
- Figure 6
- shows a further embodiment of the invention in a representation according to FIG. 2.
- Figure 7
- shows a mill circuit with a mill essentially according to 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.The agitator bead mill consists of one in the example case
vertical, cylindrical grinding
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.1 and 2, the classifier rotor sits firmly on the agitator shaft,
is thus driven by the
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.The
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.On the
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.In the embodiment according to FIG. 6, the classifying
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.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.
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.7 is above the outlet of the classifier rotor
special relaxation space or
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.Are also random in that by means of the classifier rotor separated fine slurry product still a number of coarse-grained off-grain particles to be available. The amount of this missing grain depends from the operating conditions. In particular, you have to at higher Expect throughput with a higher incidence of defective grain. Such missing grain is particularly harmful with certain products.
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) In order to eliminate such missing grain - and thus the one by the
Use of the classifier rotor as a pearl and coarse grain retention device
high throughput possible even with difficult products
or to achieve relationships, will be in a further embodiment
the invention of the
- 11
- MahlbehälterGrinding bowl
- 22nd
- RührwerkswelleAgitator shaft
- 2a2a
- Hülse/HohlwelleSleeve / hollow shaft
- 33rd
- RührorganStirrer
- 44th
- EinlaßstützenInlet supports
- 55
- MahlperlenGrinding beads
- 66
- SichterrotorClassifier rotor
- 77
- RingraumAnnulus
- 88th
- obere Erweiterungupper extension
- 99
- konischer Übergangsteilconical transition part
- 1010th
- RotorschaufelRotor blade
- 1111
- unterer Stirnringlower brow ring
- 1212th
- oberer Stirnringupper brow ring
- 1313
- TragscheibeSupport disc
- 1414
- radialer Armradial arm
- 1515
- Ring ring
- 1616
- radiale Stäberadial rods
- 1717th
- TrennringscheibeSeparating ring
- 1818th
- FeingutsammelraumFine collection room
- 1919th
- UmfangswandPeripheral wall
- 2020th
- GehäusewandHousing wall
- 2121
- FeingutleitungFine goods management
- 2222
- Ringring
- 2323
- radiale Stäberadial rods
- 2424th
-
Lager von Rotor auf
Rührwerkswelle 2Bearings from rotor on
Agitator shaft 2 - 2525th
- unteres Lagerlower bearing
- 26,26a26.26a
-
Bohrungen für
SpülmittelHoles for
Detergent - 2727
- - - - -- - - -
- 2828
- Dampf-SammelraumSteam collecting room
- 2929
- Dampf-AuslaßSteam outlet
- 3030th
- Zentrifugecentrifuge
- 3131
- GrobgutauslaßCoarse material outlet
- 3232
- Feingutauslaß von 30Fines outlet of 30
Claims (8)
- Agitator mill in whose grinding container (1) provided with an inlet (4) and an outlet (21) and charged with grinding beads (5) an agitator shaft (2) equipped with agitator members (3) is rotatable, on which shaft (2) there sits, upstream of the outlet, in order to hold back the grinding beads, a separator (6 to 14) provided with radial passages which extend between a radially outer annular chamber (7), belonging to the grinding chamber, and an inner outlet chamber (18) surrounding the agitator shaft in an annular manner, characterised in that the separator is constituted by a rotor in the form of a centrifugal force separator rotor (6), the passages being formed by the intermediate spaces or gaps between each two separator rotor blades (10).
- Agitator mill according to claim l, characterised in that the separator rotor (6) is arranged in an upper portion (8) of the grinding container (1), which portion has a widened diameter, or in a widened housing extension.
- Agitator mill in whose grinding container provided with an inlet and an outlet and charged with grinding beads an agitator shaft equipped with agitator members is rotatable, a device for holding back the grinding beads being provided on the outlet side of the grinding container, characterised in that, in an upper portion (8) of the grinding container (1), which portion has a widened diameter, or in a widened housing extension, at least one separately drivable separator rotor (6) is provided for holding back the grinding beads.
- Agitator mill according to claim 3, characterised in that a separator rotor (6) is supported rotatably on the agitator shaft (2) and is driven by a separate drive or by the agitator shaft by means of a transmission gear or the like.
- Agitator mill according to any one of claims 1 to 4, characterised in that a pressure-relief and vapour-collecting chamber (28) provided with a vapour outlet (29) is provided on the outlet side of the separator rotor in order to receive and remove the steam resulting from the drop in pressure behind the rotor blades (10).
- Mill circuit having at least one agitator mill according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the fine material outlet (21) of the agitator mill is connected to a centrifuge or like separating device (30), of which the coarse material outlet (31) is connected to the inlet (4) of the agitator mill, while its fine material outlet (32) supplies the fine material end product.
- Agitator mill, preferably according to any one of claims 1 to 5, characterised in that a collar of radially extending rods (16) is provided on the upper end ring (12) of the separator rotor (6) as a seal against an upper, circular, wall (17) of the grinding container (1).
- Agitator mill according to claim 7, characterised in that a collar of radial rods (23) which are arranged on a carrying ring (22) surrounding the shaft is provided as a seal between the agitator shaft (2) and the upper housing cover (20).
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