EP1419823B1 - Spiralstrahlmühle - Google Patents

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EP1419823B1
EP1419823B1 EP03025553A EP03025553A EP1419823B1 EP 1419823 B1 EP1419823 B1 EP 1419823B1 EP 03025553 A EP03025553 A EP 03025553A EP 03025553 A EP03025553 A EP 03025553A EP 1419823 B1 EP1419823 B1 EP 1419823B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
jet mill
spiral jet
pulverising
grinding
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Revoked
Application number
EP03025553A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1419823A3 (de
EP1419823A2 (de
Inventor
Siegfried Dr. Blümel
Volker Jürgens
Siegfried Wensing
Hans-Ulrich Schwanitz
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.)
Kronos International Inc
Original Assignee
Kronos International Inc
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Publication date
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Application filed by Kronos International Inc filed Critical Kronos International Inc
Publication of EP1419823A2 publication Critical patent/EP1419823A2/de
Publication of EP1419823A3 publication Critical patent/EP1419823A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1419823B1 publication Critical patent/EP1419823B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Revoked legal-status Critical Current

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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
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/06—Jet mills
    • B02C19/061—Jet mills of the cylindrical type

Definitions

  • the invention relates to a modular spiral jet mill with improved wear protection.
  • Spiral jet mills are known per se and are used for fine grinding or deagglomeration of solid particles.
  • a number of previous designs are detailed in the US-A-2 032 827 described. They usually consist of a flat-cylindrical grinding chamber in which an inwardly directed circular or spiral flow of a gas or gaseous fluid transports the Mahlgutpelle. Particulation takes place essentially by collision of the particles with one another.
  • the energy required for comminution is supplied via the gaseous medium, which in many conventional designs is blown tangentially into the grinding chamber with jet nozzles which are distributed over the circumference and thus generates and maintains a vortex.
  • the millbase is fed via a separate feed into the grinding chamber.
  • the mills can be placed both horizontally and vertically.
  • propellant gas usually compressed air or steam is used.
  • the known jet mills for example after DE-U-76 17 063 , are in principle constructed so that in a closed steel housing consisting of bottom, outer wall and lid only an inner steel ring is located.
  • the actual grinding chamber is located inside the steel ring and is limited by steel ring and the corresponding surfaces of the bottom and lid.
  • the propellant gas is introduced and passed through several nozzles through the inner steel ring in the grinding chamber.
  • abrasion occurs inside the mill due to abrasion and therefore requires increased Maintenance.
  • the quality of grinding produced can change and the product becomes contaminated by abrasion.
  • the surface of the grinding chamber is protected inside with a hard, wear-resistant lining against abrasion.
  • a suitable wear-resistant material such as carbide, aluminum oxide, silicon carbide or boron carbide or as in the GB-A-1 222 257 - Polytetrafluoroethylene (PTFE), PA66 (nylon) or polyurethane.
  • the connection of lining and mill housing is usually carried out by build-up welding of example carbide or by another type of non-positive connection such as screwing, gluing or spot welding.
  • Jet mills with renewable or replaceable linings are known from the literature, for example from the US-A-2 032827 .
  • GB-A-636,503 and GB-A-1 222 257 The wear-resistant lining in the form of plates, for example, in the US-A-2 690 880 described.
  • the annular Mahlraumwandung this spiral jet mill is lined with individual plates, which may consist of a wear-resistant alloy and are bolted to the housing wall.
  • the DE-U-7300113 is presented a vertical jet mill, the inside completely with a variety of flat plates made of wear-resistant material is lined.
  • the plates are preferably made of boron carbide (BC) or silicon carbide (SiC) and glued flat or welded to the mill housing.
  • BC boron carbide
  • SiC silicon carbide
  • the DE-U-299 09 743 describes a horizontally mounted spiral jet mill in modular design, which is only selectively lined with wear protection and in which the propellant is partially introduced via a ventilation floor in the grinding chamber.
  • Allen mentioned embodiments is also common that the jet nozzles, which sit in the annular Mahlraumwandung and is introduced by the high-pressure propellant gas, pass through the two-layer structure of Mahlraumwandung (consisting of steel ring and inner lining) and must be carried out even wear-resistant, for example ceramics.
  • the nozzle feedthrough must also be pressure-tight. Each time you repair the grinding chamber lining, the nozzles must also be removed and then reinstalled.
  • a further developed modular spiral jet mill is from the GB-A-2262896 known.
  • two steel outer plates enclose between them a grinding chamber and a distributor chamber annularly surrounding the grinding chamber.
  • the grinding chamber is lined with a bottom plate and a cover plate under friction, which clamp between them a nozzle ring, which delimits the grinding chamber laterally towards the distribution chamber.
  • cover plate and nozzle ring made of wear-resistant material such. As PTFE or ceramic.
  • the use of high-tension steam at temperatures of up to 350 ° C. - for example in the fine grinding of titanium dioxide pigment - causes a significant thermal load when the mill starts up.
  • the preferably used wear-resistant materials such as carbides, nitrides or carbide are known to be very brittle. Due to the different thermal expansion behavior of the different materials in the housing and lining, it can therefore quickly come to break the wear protection. In addition, because of the different moduli of elasticity of the carrier and coating material, there is a risk that the coated parts will easily crack when exposed to stress, resulting in flaking of the wear layer.
  • the invention has for its object to provide a spiral jet mill for crushing powdery materials, the wear-resistant and, moreover, largely pressure shock resistant and insensitive to thermal shock, requires reduced repair effort and provides improved grinding quality.
  • the modular jet mill according to the invention is constructed from an outer housing and a grinding housing freely embedded in the outer housing. Both the outer housing and the grinding housing is a separate and - apart from the supply and discharge - a self-contained housing.
  • the label "stored free” means that the grinding housing and outer housing are not firmly connected.
  • the outer housing is made of steel as known.
  • the grinding housing is made entirely of wear-resistant material and is characterized by a special construction.
  • a mill made entirely of, for example, silicon carbide is only limited because of its brittleness can be used.
  • the housing itself consists of two layers: the first of a carrier material, usually steel, and the second of an applied on the carrier material inside lining of wear-resistant material.
  • the Mahlgepatuse invention is completely made of a wear-resistant material.
  • carbides come (known as Widia ® z. B. WC-Co alloy), silicon carbide, boron carbide or other suitable carbides and nitrides, borides, or other ceramics or hard metal.
  • the wear-resistant materials can also be used in combination with each other. This construction is only possible because the grinding housing is self-supporting, stored without a fixed connection and stress-free in the outer housing
  • the grinding housing consists of at least four parts. In a horizontally positioned mill, these are the bottom, the annular side wall, the lid with the molded product discharge nozzle and the Mahlguteinstutzen. In the lid is located next to the product discharge nozzle, the opening for the Mahlguteintrag. The bottom, side wall, lid and grinding material inlets are non-positively touching each other without a special seal. The entire multi-part grinding housing is tension-free within the outer housing. The mill can also be set up vertically.
  • the space between the outer housing and Mahlgeophuse- sidewall serves as a ring-shaped high-pressure propellant gas passage.
  • the propellant gas is passed via one or more nozzles first into the annular propellant gas channel between the outer and inner housings and further via simple bores in the ring of the grinding housing (grinding chamber wall) into the interior of the grinding housing, the grinding chamber. It is in no case necessary to line the holes with a special wear protection or to take special measures for sealing, as is necessary in the known mills, because there nozzles are installed.
  • connection of the parts of the outer housing and the Mahlgephaseuses to a pressure-resistant mill via screws or clamps on the outer circumference of the outer housing.
  • the screwing or the clamping has the advantage that the mill for cleaning or maintenance can be very easily and very quickly opened and closed again.
  • the individual parts of the grinding housing are simply lifted out or inserted. In this way, the propellant channel is directly accessible and can be easily cleaned.
  • the parts of the wear-resistant grinding housing - bottom, side wall, lid - can also be further divided into segments, if the one-piece production of sintered material causes problems because of excessive size of the parts.
  • the segments are joined together in such a way that the grinding housing is tight in itself and lies stress-free in the outer housing.
  • nozzles especially Laval nozzles.
  • the nozzles are installed by known techniques; For example, with the help of special lugs can be used with tapped holes that receive the nozzles. High-tension steam, air or other gases can be used as the gas.
  • the pressure (up to approx. 35 bar) and the temperature (up to approx. 350 ° C) must be adapted to the respective regrind and the desired grinding fineness.
  • the surface of the grinding chamber interior can be designed arbitrarily. In the general case it is smooth. Under certain grinding conditions, it is for the grinding quality advantageous to perform the surface on the bottom plate or on the other interior surfaces and in the Mahlguteintragsstutzen structured, ie provided with grooves, grooves, waves, knobs or the like. For example, it has been found in the fine grinding of titanium dioxide pigments that such a structured Mahlhuntober Phantom the optical properties of the pigment such as gloss can be influenced.
  • the spiral jet mill is used for the fine grinding of titanium dioxide pigment particles, wherein highly stressed steam is used as the propellant gas.
  • the mill is also capable of finely milling other materials such as pigments and dyes in general or other materials such as inorganic and metal oxides, toners, mineral fillers (carbonate, chalk, talc, etc.), detergents, pharmaceuticals, foods, cosmetics, Fertilizers, herbicides, pesticides, insecticides, fungicides, sewage sludge etc.
  • FIG. 1 shows in plan view the spiral jet mill according to the invention with regrind entry (1) and injector inlet (3) into the grinding chamber (7) and the centrally arranged product discharge (2).
  • the propellant gas supply (4) takes place peripherally through the outer housing (13, 14) in the propellant gas channel (5).
  • the side wall of the grinding housing, the Mahlge Reifening (8) is provided with holes (6) for the introduction of propellant gas into the grinding chamber (7).
  • FIG. 2a the section AB is shown for better understanding as an exploded view.
  • FIG. 2b shows the detail X from FIG. 2a.
  • the outer steel housing is designed as a shell (14) and cover (13) with formed product discharge nozzle (18) and mill feed / injector inlet nozzle (20), shown in Figure 3a).
  • the grinding housing therein made of wear-resistant material, consists of bottom (10), ring (8) and lid (9) also with molded product discharge nozzle (9a) and from the Mahlguteintragsstutzen (19), which is shown in Figure 3a / b.
  • Between outer shell (14) or cover (13) and Mahlge Reifening (8) is the propellant gas channel (5).
  • the grinding chamber (7) Inside the grinding housing is the grinding chamber (7). Only during assembly, the break-sensitive meal housing cover (9) on the product discharge nozzle (18) is positioned with fixing screws.
  • the propellant gas supply (4) into the propellant gas channel (5) can take place via one or more inlet nozzles.
  • the supply takes place via a plurality of supply lines in order to introduce the required amount of gas without interference and without pressure loss in the propellant gas channel.
  • Figure 1 shows how the Mahlge Reifening (8) relative to the Mahlgebiruseboden ((10) in Figure 2a) by means of a fixing pin (16), which is loosely inserted in a recess of Mahlge Reifening (8) and outer housing bottom (14) fixed.
  • the outer housing cover (13) can then, without the mill would have to be opened by up to 180 ° relative to the grinding chamber ring (8) are rotated so that different geometric arrangements of Mahlguteintrag tomaschinesung are adjustable in the grinding chamber.
  • the number of holes or nozzles (6) depends on the Mahlschtician. For example, you can work with 16 nozzles for a smaller diameter of eg 200 mm with 4 nozzles and larger diameters of about 1000 mm. However, other combinations are possible.
  • the angle of the holes (6) in the Mahlge Reifeningwandung (8) is selected with regard to the material to be ground and the desired grinding quality. The person skilled in the art knows the relationships between nozzle or Bohrungsanstellwinkel, number of nozzles, Propellant gas pressure, throughput etc. and grinding fineness of the different products. Due to the modular structure of the overall mill and the grinding housing in particular, the angle of attack as the number of holes or nozzles can be easily changed by replacing the Mahlge Reifenings or individual segments.
  • the contact surfaces of the individual parts of the grinding housing (8, 9, 10) with each other are ground self-sealing.
  • a seal such as a graphite gasket.
  • the surface tolerances of the outer housing and the milling housing differ by one to two orders of magnitude. Therefore, it is advantageous, but not necessary, between the Mahlgebiruseboden (10) and outer housing bottom (14) or between the Mahlgebirusedeckel (9) and outer housing cover (13) each insert a compensating foil (12), which produces a positive connection.
  • the entire mill is held together by screw clamps (15) on the outer circumference.
  • both the grinding housing (8, 9, 10, 19) as the high-pressure propellant gas duct (5) is pressure-tight sealed.
  • outer housing shell (14) and outer housing cover (13) contain one or more vent holes (17), which derive the overpressure that arises during heating between the outer housing and Mahlgephaseuse, and thus enable a voltage-free operation.
  • FIG. 3a shows a side view of the Mahlguteintrag along section CD.
  • FIG. 3b shows the detail Y from FIG. 3a.
  • the material to be ground (1) is supplied via a funnel and introduced by means of the injector gas flow (3) obliquely into the grinding chamber (7).
  • the wear-resistant Mahlguteintragsstutzen (19) is designed as loose in the entry socket of the outer housing (20) inserted socket, which is positioned only during the installation process with a fixing screw.
  • the jet mill according to the invention is insensitive to thermal shock and largely resistant to pressure shock.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine modular aufgebaute Spiralstrahlmühle mit verbessertem Verschleißschutz.
  • Spiralstrahlmühlen an sich sind bekannt und werden zur Feinstmahlung oder Deagglomeration von festen Partikeln eingesetzt. Eine Anzahl von früheren Konstruktionen sind ausführlich in der US-A-2 032 827 beschrieben. Sie bestehen üblicherweise aus einem flachzylindrischen Mahlraum, in dem eine nach innen gerichtete kreisförmige oder spiralförmige Strömung eines Gases oder gasförmigen Fluids die Mahlgutpartikel transportiert. Die Teilchenzerkleinerung erfolgt im wesentlichen durch Kollision der Partikel untereinander. Die zum Zerkleinern erforderliche Energie wird über das gasförmige Medium zugeführt, das in vielen gebräuchlichen Ausführungen tangential mit Strahldüsen, die über den Umfang verteilt sind, in die Mahlkammer eingeblasen wird und damit einen Wirbel erzeugt und aufrechterhält. Das Mahlgut wird über eine separate Zuführung in die Mahlkammer eingespeist. Die Mühlen können sowohl horizontal wie vertikal aufgestellt sein. Als Treibgas wird meist Pressluft oder Dampf eingesetzt.
  • Die bekannten Strahlmühlen, beispielsweise nach DE-U-76 17 063 , sind im Prinzip so aufgebaut, dass sich in einem geschlossenen Stahlgehäuse bestehend aus Boden, Außenwand und Deckel nur ein innerer Stahlring befindet. Die eigentliche Mahlkammer befindet sich im Inneren des Stahlrings und wird durch Stahlring und die entsprechenden Oberflächen von Boden und Deckel begrenzt. In den ringförmigen Raum zwischen Gehäuse-Außenwand und innerem Stahlring wird das Treibgas eingeleitet und über mehrere Düsen durch den inneren Stahlring in die Mahlkammer geführt.
  • Je nach Art des zu zerkleinernden Materials tritt im Inneren der Mühle durch Abrasion Verschleiß auf und erfordert deswegen erhöhten Instandhaltungsaufwand. Infolge des Verschleißes kann sich die erzeugte Mahlqualität verändern, und das Produkt wird durch Abrieb verunreinigt. Üblicherweise wird deswegen die Oberfläche der Mahlkammer innen mit einer harten, verschleißfesten Auskleidung gegen Abrasion geschützt. Je nach Einsatzzweck wählt man einen geeigneten verschleißfesten Werkstoff, beispielsweise Hartmetall, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid oder Borcarbid oder auch -wie in der GB-A-1 222 257 - Polytetrafluoroethylen (PTFE), PA66 (Nylon) oder Polyurethan. Die Verbindung von Auskleidung und Mühlengehäuse erfolgt üblicherweise durch Auftragschweißen von beispielweise Hartmetall oder durch eine andere Art von kraftschlüssiger Verbindung wie Verschrauben, Verkleben oder Punktschweißen.
  • Beim Auftragschweißen von Hartmetall auf z.B. eine Stahlgrundplatte treten bekanntermaßen thermische Verspannungen und Verformungen in der Grundplatte auf. Die erzeugte Hartmetall-Oberfläche ist unregelmäßig und vor allem in Bezug auf die Oberflächenbeschaffenheit nicht reproduzierbar herstellbar.
    Zur Reparatur der Auskleidung muss entweder die verschlissene Hartmetallbeschichtung ausgebessert oder die Beschichtung zunächst entfernt und anschließend eine neue Auftragschweißung vorgenommen werden. In beiden Fällen treten innere Spannungen und Verformungen auf, so dass es kaum möglich ist, die exakte Mühlengeometrie bzw. Oberflächenbeschaffenheit wieder herzustellen. Insgesamt ist die Reparatur aufwändig und zeitintensiv.
  • Strahlmühlen mit erneuerbaren oder austauschbaren Auskleidungen sind aus der Literatur bekannt, beispielsweise aus den US-A-2 032827 , GB-A-636 503 und GB-A-1 222 257 . Die verschleißfeste Auskleidung in Form von Platten wird beispielsweise in der US-A-2 690 880 beschrieben. Die ringförmige Mahlraumwandung dieser Spiralstrahlmühle ist mit Einzel-Platten ausgekleidet, die aus einer verschleißfesten Legierung bestehen können und mit der Gehäusewand verschraubt sind. In der DE-U-7300113 wird eine Vertikalstrahlmühle vorgestellt, die innen vollständig mit einer Vielzahl von flachen Platten aus verschleißfestem Material ausgekleidet ist. Die Platten sind bevorzugt aus Borcarbid (BC) oder Siliciumcarbid (SiC) gefertigt und flächig mit dem Mühlengehäuse verklebt oder verschweißt. Die DE-U-299 09 743 beschreibt eine horizontal aufgestellte Spiralstrahlmühle in Modulbauweise, die nur punktuell mit Verschleißschutz ausgekleidet ist und bei der das Treibgas teilweise über einen Belüftungsboden in die Mahlkammer eingeleitet wird.
    Allen genannten Ausführungen ist weiterhin gemeinsam, dass die Strahldüsen, die in der ringförmigen Mahlraumwandung sitzen und durch die das Hochdruck-Treibgas eingeleitet wird, durch den zweischichtigen Aufbau der Mahlraumwandung (bestehend aus Stahlring und Innenauskleidung) hindurchführen und selbst verschleißfest ausgeführt sein müssen, beispielsweise aus Keramik. Die Düsendurchführung muss überdies druckdicht ausgeführt sein. Bei jeder Reparatur der Mahlkammerauskleidung müssen die Düsen zudem ausgebaut und anschließend wieder eingebaut werden.
  • Eine diesbezüglich weiterentwickelte modulare Spiralstrahlmühle ist aus der GB-A-2262896 bekannt. Dort schliessen zwei Stahlaussenplatten zwischen sich eine Mahlkammer und eine die Mahlkammer ringförmig umgebende Verteilerkammer ein. Die Mahlkammer ist mit einer Bodenplatte und einer Deckelplatte unter Reibsitz ausgekleidet, die zwischen sich einen Düsenring einklemmen, der die Mahlkammer seitlich zur Verteilerkammer hin abgrenzt. Zum Schutz gegen abrasiven Verschleiß bestehen Bodenplatte, Deckelplatte und Düsenring aus verschleißfestem Material, wie z. B. PTFE oder Keramik.
  • Züsätzlich zu der abrasiven Belastung des Mühleninneren tritt bei der Verwendung von hochgespanntem Dampf mit Temperaturen von bis zu 350° C - beispielsweise bei der Feinmahlung von Titandioxidpigment - beim Anfahren der Mühle eine signifikante thermische Belastung auf. Die bevorzugt eingesetzten verschleißfesten Werkstoffe wie Carbide, Nitride oder Hartmetall sind bekanntermaßen sehr spröde. Aufgrund des unterschiedlichen Wärmedehnungsverhalten der verschiedenen Werkstoffe in Gehäuse und Auskleidung kann es daher schnell zum Bruch des Verschleißschutzes kommen.
    Außerdem besteht wegen der unterschiedlichen Elastizitätsmoduln von Träger- und Beschichtungsmaterial die Gefahr, dass die beschichteten Teile bei Beaufschlagung mit Spannung leicht mit Rissbildung reagieren, was zu einem Abplatzen der Schleißschicht führt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spiralstrahlmühle zum Zerkleinern von pulverförmigen Materialien bereitzustellen, die verschleißfest und darüber hinaus weitestgehend druckstoßfest und thermoschockunempfindlich ist, verminderten Instandsetzungsaufwand erfordert und eine verbesserte Mahlqualität liefert.
  • Die Aufgabe ist durch eine modulare Spiralstrahlmühle mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße modulare Strahlmühle ist aus einem Außengehäuse und einem in dem Außengehäuse frei eingelagerten Mahlgehäuse aufgebaut. Sowohl das Außengehäuse wie das Mahlgehäuse ist ein separates und - abgesehen von den Zu- und Ableitungen - ein in sich geschlossenes Gehäuse. Die Kennzeichnung "frei eingelagert" bedeutet, dass Mahlgehäuse und Außengehäuse nicht fest miteinander verbunden sind. Das Außengehäuse ist wie bekannt aus Stahl gefertigt. Das Mahlgehäuse besteht dagegen vollständig aus verschleißfestem Werkstoff und zeichnet sich durch eine besondere Konstruktion aus.
  • In der DE-U-299 09 743 wird betont, dass eine vollständig aus beispielsweise Siliciumcarbid bestehende Mühle wegen ihrer Sprödigkeit nur eingeschränkt einsetzbar ist. Bei den bekannten Spiralstrahlmühlen besteht deswegen das Gehäuse selbst aus zwei Schichten: zum ersten aus einem Trägerwerkstoff, in der Regel Stahl, und zum zweiten aus einer auf den Trägerwerkstoff innen aufgebrachten Auskleidung aus verschleißfestem Material. Das erfindungsgemäße Mahlgehäuse ist dagegen vollständig aus einem verschleißfesten Werkstoff gefertigt. Infrage kommen beispielsweise Carbide wie Wolframcarbid (z. B. WC-Co-Legierung bekannt als Widia®), Siliciumcarbid, Borcarbid oder andere geeignete Carbide sowie Nitride, Boride oder andere Keramiken oder Hartmetall. Weiterhin können die verschleißfesten Werkstoffe auch in Kombination miteinander verwendet werden.
    Diese Konstruktion ist nur möglich, weil das Mahlgehäuse selbsttragend, ohne feste Verbindung und spannungsfrei in das Außengehäuse eingelagert ist
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Mahlgehäuse aus wenigstens vier Teilen. Bei einer horizontal aufgestellten Mühle sind dies der Boden, die ringförmige Seitenwandung, der Deckel mit dem angeformten Produktaustragsstutzen und der Mahlguteintragsstutzen. Im Deckel befindet sich neben dem Produktaustragsstutzen die Öffnung für den Mahlguteintrag. Boden, Seitenwandung, Deckel und Mahlguteintragsstutzen berühren sich kraftschlüssig ohne besondere Dichtung. Das gesamte mehrteilige Mahlgehäuse liegt spannungsfrei innerhalb des Außengehäuses. Die Mühle kann auch entsprechend vertikal aufgestellt werden.
  • Der Zwischenraum zwischen Außengehäuse und Mahlgehäuse-Seitenwandung dient als ringförmiger Hochdruck-Treibgaskanal. Das Treibgas wird über einen oder mehrere Stutzen zunächst in den ringförmigen Treibgaskanal zwischen Außen- und Innengehäuse und weiter über einfache Bohrungen im Ring des Mahlgehäuses (Mahlkammerwand) in das Innere des Mahlgehäuses, die Mahlkammer, geleitet. Es ist in keinem Fall erforderlich, die Bohrungen mit einem besonderen Verschleißschutz auszukleiden oder besondere Maßnahmen zur Abdichtung zu ergreifen, wie dies bei den bekannten Mühlen nötig ist, weil dort Düsen eingebaut sind.
  • Die Verbindung der Teile des Außengehäuses und des Mahlgehäuses zu einer druckfesten Mühle erfolgt über Schrauben oder Klammern am äußeren Umfang des Außengehäuses. Die Verschraubung bzw. die Verklammerung hat den Vorteil, dass die Mühle zu Reinigungs- oder Wartungsarbeiten sehr leicht und sehr schnell geöffnet und wieder verschlossen werden kann. Die Einzelteile des Mahlgehäuses werden einfach herausgehoben bzw. eingesetzt. Auf diese Weise ist auch der Treibgaskanal direkt zugänglich und kann problemlos gereinigt werden.
  • Die Einzelteile des verschleißfesten Mahlgehäuses - Boden, Seitenwandung, Deckel - können auch weiter in Segmente unterteilt werden, wenn die einteilige Herstellung aus gesintertem Werkstoff wegen zu großen Formats der Teile Probleme bereitet. Die Segmente werden so aneinander gefügt, dass das Mahlgehäuse in sich dicht ist und spannungsfrei im Außengehäuse liegt.
  • Obwohl die Treibgaseinleitung in den Mahlraum bevorzugt über einfache Bohrungen erfolgt, ist auch die Verwendung von Düsen, speziell Laval-Düsen möglich. Die Düsen werden mit bekannten Techniken eingebaut; beispielsweise können mit Hilfe von Speziallot Buchsen mit Gewindebohrungen eingesetzt werden, die die Düsen aufnehmen.
    Als Gas können hochgespannter Dampf, Luft oder andere Gase verwendet werden. Der Druck (bis ca. 35 bar) und die Temperatur (bis ca. 350°C) sind auf das jeweilige Mahlgut und die gewünschte Mahlfeinheit abzustimmen.
  • Wenn die Mühle bei erhöhten Temperaturen betrieben wird, entsteht beim Aufheizen am Boden und Deckel zwischen Außengehäuse und Mahlgehäuse ein Überdruck, der durch Entlüftungsbohrungen in Boden und Deckel des Außengehäuses abgeleitet wird.
  • Die Oberfläche des Mahlgehäuse-Innenraums kann beliebig gestaltet werden. Im allgemeinen Fall ist sie glatt. Unter bestimmten Mahlbedingungen ist es für die Mahlqualität vorteilhaft, die Oberfläche auf der Bodenplatte oder auf den anderen Innenraumoberflächen und in dem Mahlguteintragsstutzen strukturiert auszuführen, d. h. mit Riefen, Nuten, Wellen, Noppen oder dergleichen zu versehen. Beispielsweise hat es sich bei der Feinmahlung von Titandioxid-Pigmenten herausgestellt, dass durch eine derart strukturierte Mahlkammeroberfläche die optischen Eigenschaften des Pigments wie etwa der Glanz beeinflusst werden können.
  • Vorteilhaft wird die Spiralstrahlmühle eingesetzt zur Feinmahlung von Titandioxidpigment-Partikeln, wobei hochgespannter Dampf als Treibgas verwendet wird. Ungeachtet dessen ist die Mühle ebenso geeignet, andere Materialien fein zu mahlen wie Pigmente und Farbstoffe allgemein oder andere Materialien wie anorganische und Metall-Oxide, Toner, mineralische Füllstoffe (Carbonat, Kreide, Talk etc.), Waschmittel, Pharmazeutika, Nahrungsmittel, Kosmetika, Düngemittel, Herbizide, Pestizide, Insektizide, Fungizide, Klärschlamm etc.
  • Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 3 beispielhaft beschrieben:
    • Fig. 1:
    Draufsicht
    Fig. 2a/b:
    Seitenansicht entlang Schnitt AB
    Fig. 3a/b:
    Seitenansicht entlang Schnitt CD
  • Figur 1 zeigt in Draufsicht die erfindungsgemäße Spiralstrahlmühle mit Mahlguteintrag (1) und Injektorgaseintritt (3) in den Mahlraum (7) sowie den mittig angeordneten Produktaustrag (2). Die Treibgaszufuhr (4) erfolgt randlich durch das Außengehäuse (13, 14) in den Treibgaskanal (5). Die Seitenwandung des Mahlgehäuses, der Mahlgehäusering (8), ist mit Bohrungen (6) für die Treibgaseinleitung in den Mahlraum (7) versehen.
  • In Figur 2a wird der Schnitt AB zum besseren Verständnis als Explosionszeichnung dargestellt. Figur 2b zeigt das Detail X aus Figur 2a. Das äußere Stahlgehäuse ist ausgeführt als Schale (14) und Deckel (13) mit angeformtem Produktaustragsstutzen (18) und Mahlguteintrags/lnjektorgaseintrittsstutzen ((20), dargestellt in Figur 3a). Das darin liegende Mahlgehäuse, hergestellt aus verschleißfestem Material, besteht aus Boden (10), Ring (8) und Deckel (9) ebenfalls mit angeformtem Produktaustragsstutzen (9a) sowie aus dem Mahlguteintragsstutzen (19), der in Figur 3a/b dargestellt ist. Zwischen Außenschale (14) bzw. -deckel (13) und Mahlgehäusering (8) befindet sich der Treibgaskanal (5). Im Inneren des Mahlgehäuses befindet sich der Mahlraum (7). Nur während des Zusammenbaus wird der bruchempfindliche Mahlgehäusedeckel (9) am Produktaustragsstutzen (18) mit Fixierschrauben positioniert.
  • Die Treibgaszuführung (4) in den Treibgaskanal (5) kann über eine oder mehrere Einleitungsstutzen erfolgen. Vorteilhafterweise erfolgt die Zuführung über mehrere Zuleitungen, um die erforderliche Gasmenge störungsfrei und ohne Druckverlust in den Treibgaskanal einleiten zu können.
  • Figur 1 zeigt, wie der Mahlgehäusering (8) gegenüber dem Mahlgehäuseboden ((10) in Figur 2a) mit Hilfe eines Fixierstifts (16), der in einer Aussparung von Mahlgehäusering (8) und Außengehäuseboden (14) lose eingesetzt ist, fixiert wird. Der Außengehäusedeckel (13) kann anschließend, ohne dass die Mühle geöffnet werden müsste, um bis zu 180° gegenüber dem Mahlkammerring (8) verdreht werden, so dass unterschiedliche geometrische Anordnungen von Mahlguteintrag zu Treibgaseindüsung in die Mahlkammer einstellbar sind.
  • Die Anzahl der Bohrungen bzw. Düsen (6) hängt vom Mahlkammerdurchmesser ab. Beispielsweise kann man bei einem kleineren Durchmesser von z.B. 200 mm mit 4 Düsen und bei größeren Durchmessern von etwa 1000 mm mit 16 Düsen arbeiten. Es sind jedoch auch andere Kombinationen möglich. Der Anstellwinkel der Bohrungen (6) in der Mahlgehäuseringwandung (8) wird in Hinblick auf das zu mahlende Gut und die gewünschte Mahlqualität gewählt. Der Fachmann kennt die Zusammenhänge zwischen Düsen- bzw. Bohrungsanstellwinkel, Anzahl der Düsen, Treibgasdruck, Durchsatz usw. und Mahlfeinheit bei den verschiedenen Produkten. Aufgrund des modulartigen Aufbaus der Gesamtmühle und des Mahlgehäuses im besonderen können der Anstellwinkel wie die Anzahl der Bohrungen oder Düsen durch Austausch des Mahlgehäuserings bzw. einzelner Segmente leicht geändert werden.
  • Die Berührungsflächen der einzelnen Teile des Mahlgehäuses (8, 9, 10) untereinander sind selbstabdichtend geschliffen. Die Abdichtung zwischen Mahlgehäusering (8) und Außengehäuseschale (14) und Außengehäusedeckel (13) erfolgt mit Hilfe einer Dichtung (11), beispielsweise einer Graphitdichtung. Üblicherweise unterscheiden sich die Oberflächentoleranzen des Außengehäuses und des Mahlgehäuses um ein bis zwei Größenordnungen. Deswegen ist es vorteilhaft, jedoch nicht erforderlich, zwischen Mahlgehäuseboden (10) und Außengehäuseboden (14) bzw. zwischen Mahlgehäusedeckel (9) und Außengehäusedeckel (13) je eine Ausgleichsfolie (12) einzulegen, die eine kraftschlüssige Verbindung herstellt. Die gesamte Mühle wird über Schraubklammern (15) am äußeren Umfang zusammen gehalten. Auf diese Weise ist sowohl das Mahlgehäuse (8, 9, 10, 19) wie der Hochdruck-Treibgaskanal (5) druckfest abgedichtet.
    Weiterhin enthalten Außengehäuseschale (14) und Außengehäusedeckel (13) eine oder mehrere Entlüftungsbohrungen (17), die den Überdruck, der beim Aufheizen zwischen Außengehäuse und Mahlgehäuse entsteht, ableiten und so einen spannungsfreien Betrieb ermöglichen.
  • Figur 3a zeigt in Seitenansicht den Mahlguteintrag entlang Schnitt CD. Figur 3b zeigt das Detail Y aus Figur 3a. In der dargestellten Ausführung wird das zu mahlende Material (1) über einen Trichter zugeführt und mit Hilfe des Injektorgasstroms (3) schräg in den Mahlraum (7) eingeführt. Der verschleißfeste Mahlguteintragsstutzen (19) ist als lose in den Eintragsstutzen des Außengehäuses (20) eingesetzte Buchse ausgeführt, die nur während des Einbauvorgangs mit einer Fixierschraube positioniert wird.
  • Die erfindungsgemäße Strahlmühle ist thermoschockunempfindlich und weitestgehend druckstoßfest.

Claims (7)

  1. Modular aufgebaute Spiralstrahlmühle, in deren Stahl-Außengehäuse (13, 14) ein vollständig aus mindestens einem Werkstoff aus der Gruppe der Hartmetalle Carbide, Boride, Nitride und Keramiken bestehendes Mahlgehäuse (8, 9, 10) frei eingelagert ist und im Boden (14) und Deckel (13) des Außengehäuses mindestens eine Entlüftungsbohrung (17) vorhanden ist.
  2. Spiralstrahlmühle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlgehäuse (8, 9, 10, 19) aus mindestens 4 Teilen besteht.
  3. Spiralstrahlmühle nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlraum-Oberflächen glatt und/oder strukturiert sind.
  4. Spiralstrahlmühle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen Außengehäuse-Boden (14) und Mahlgehäuse sowie zwischen Außengehäuse-Deckel (13) und Mahlgehäuse jeweils eine Ausgleichsfolie (12) eingelegt ist.
  5. Verfahren zum Betreiben einer Spiralstrahlmühle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet,
    dass die Spiralstrahlmühle mit Luft oder einem anderen Gas oder mit hochgespanntem Wasserdampf betrieben wird.
  6. Verwendung der Spiralstrahlmühle nach einem oder mehreren der Ansprüche von 1 bis 4
    zur Feinmahlung von Titandioxid-Pigmenten.
  7. Verwendung der Spiralstrahlmühle nach einem oder mehreren der Ansprüche von 1 bis 4
    zur Feinmahlung von Pigmenten und Farbstoffen, anorganischen Oxiden, Metalloxiden, Tonern, mineralischen Füllstoffen wie Carbonat, Kreide, Talk, Waschmitteln, Nahrungsmitteln, Düngemitteln, Herbiziden, Pestiziden, Insektiziden, Fungiziden und Klärschlamm.
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