EP2401083B1 - Rührwerkskugelmühle - Google Patents

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EP2401083B1
EP2401083B1 EP10706203.6A EP10706203A EP2401083B1 EP 2401083 B1 EP2401083 B1 EP 2401083B1 EP 10706203 A EP10706203 A EP 10706203A EP 2401083 B1 EP2401083 B1 EP 2401083B1
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EP
European Patent Office
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agitator
ball mill
outlet
screen
end wall
Prior art date
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Active
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EP10706203.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2401083A1 (de
Inventor
Erich Jeker
Frank Ronald Lang
Marc Weider
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.)
Willy A Bachofen AG
Original Assignee
Willy A Bachofen AG
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Publication date
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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
    • 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
    • B02C17/163—Stirring means

Definitions

  • the invention relates to a stirred ball mill with a grinding chamber which is delimited by a side wall and one inlet and one outlet end wall, arranged in the grinding chamber agitator with a rotatably mounted and driven agitator shaft and arranged on her accelerators, arranged near the inlet side end wall Inlet for grinding stock and grinding media, a Mahlgutauslass arranged in the outlet-side end wall, which is separated by a sieve of the grinding chamber.
  • This device consists essentially in making the distance between the last disc of the agitator and the separator so small that the mixture of grinding stock and grinding media is accelerated more in this space than in the rest of the grinding chamber and thus the "pre-classification" separation takes place. So should be achieved that even less or no coarse grinding more go to the sieve.
  • EP-627262 describes a stirred ball mill with accelerators in the form of paddle wheels.
  • the separation device is not in a sieve, but in an annular gap, so that this document is not about the problem of adding the sieve.
  • the invention is therefore based on the object to prevent the clogging of the screen in a different and more effective manner.
  • upstream and downstream are used with respect to the direction of the millbase flow through the mill, i. H. from the grinding stock inlet down to the grinding stock outlet, also used for constructional features.
  • This millbase stream is marked with the black arrows.
  • the agitator ball mill 1 shown in axial section has a housing of a cylindrical side wall 2, an inlet-side planar end wall 3 and an outlet-side planar end wall 4.
  • the side wall and the end walls define a grinding chamber 5.
  • an agitator is arranged, consisting of a in the inlet-side end wall rotatably mounted stirrer shaft. 6 and there are three accelerators in the same distance from each other in the form of paddle wheels 7, 8, 9.
  • the inlet-side paddle wheel 7 and the central paddle wheel 8 are identical and consist of a fixedly connected to the agitator shaft 6 middle disc 10 with attached near the agitator shaft axis-parallel holes 11 and both sides thereof arranged annular discs 12, wherein between these discs a number of the same Angular distances arranged wings 13 extends.
  • the outer disks 12 have an opening 14 extending annularly around the agitator shaft 6.
  • the paddle wheels can be constructed differently, so for example, each consist of two parallel discs and arranged therebetween blades.
  • the holes 11 may also be performed at an angle to the axis. As a result, a compression of the grinding media is counteracted.
  • the holes may also be slit-shaped.
  • the outlet side, or furthest downstream arranged impeller 9 also has a connected to the agitator shaft 6, with axis-parallel or at an angle to the axis guided bores 16 'provided central disc 15 which is arranged near the outlet end of the agitator shaft.
  • an annular disk 16 is arranged at a distance and is connected to the middle disk 15 by a number of blades 17.
  • an annular disc 18 is also arranged, but at a greater distance from the central disc in the vicinity of the outlet-side end wall. This at an angle to the axis out larger distance is at least twice the distances of the lateral annular discs from the respective middle discs.
  • a number of wings 19 are off Fig. 2 to see who made a cut along the line AA in Fig. 1 represents.
  • the vanes are helically shaped with respect to the stirrer shaft axis, ie curved and angularly offset with respect to the radial direction.
  • an inlet channel 20 is arranged, which opens in the vicinity of the agitator shaft 6 in the grinding chamber.
  • an outlet channel 21 is coaxially arranged with the agitator shaft, which is connected via an annular gap 22 with the grinding chamber, wherein between the grinding chamber and the entrance to the gap, a sieve 23, which is the passage of grinding media and coarse regrind particles to the outlet prevented.
  • the outlet-side end wall is also provided with a Umlenkkanal 24 surrounding the screen.
  • This deflection channel has an arcuate cross section and consists in an approximately toroidal annular recess in the end wall.
  • the deepest portion of the Umlenkkanals is approximately opposite the center of the wings 19.
  • the radially outer edge of the Umlenkkanals corresponds to the outer circumference of the grinding chamber, so that there is a streamlined transition. The shape and the arrangement of the Umlenkkanals dead spaces are avoided and the Mahlgut-MahlSystem optimized.
  • Fig. 1 are, as already mentioned, in addition to the structural parts of the agitator ball mill, the mass flows shown.
  • Black arrows 25 indicate the product mass flow, ie the material to be ground without grinding media, while the outline arrows 26 represent the cycles of the mixture of grinding stock and grinding media taking place in the grinding chamber. Accordingly, the known cycles take place in the field of acting as grinding elements paddle wheels, in which the ground material is crushed by the action of the grinding media.
  • outlet-side paddle wheel 9 In the region of the most downstream, i. outlet-side paddle wheel 9 also takes place, as shown, a cycle in which the grinding material-MahlSystemgemisch between the impeller and the side wall substantially in the axial direction to the outlet-side end wall, there around the blades around and between the screen 23 and the impeller in reverse axial Direction flows back. From this reversely directed flow, a portion indicated by the arrow 27 is accelerated outwardly by the blades, while the other portion indicated by the arrow 28 first passes along the screen and prevents material from settling on the outer surface of the screen the time would clog the sieve. This portion 28 is further thrown upwards also by the wings to the outside.
  • Fig. 3 embodiment shown is substantially the same structure as the agitator ball mill 1 described above with the difference that the screen 23 is conical and narrows towards the grinding chamber. Through this shape it is achieved that the current causing the screen cleaning can be performed even more defined.
  • paddle wheels While in the embodiments shown and described only a total of three paddle wheels are arranged on the agitator shaft, it can of course also be several in other embodiments.
  • the number of blades with which the paddle wheels are equipped can vary within wide limits and is preferably between five and twenty.

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  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle mit einer Mahlkammer, die durch eine Seitenwand und je eine einlass- und eine auslassseitige Stirnwand begrenzt ist, einem in der Mahlkammer angeordneten Rührwerk mit einer drehbar gelagerten und angetriebenen Rührwelle und auf ihr angeordneten Acceleratoren, einem nahe der einlassseitigen Stirnwand angeordneten Einlass für Mahlgut und Mahlkörper, einem in der auslassseitigen Stirnwand angeordneten Mahlgutauslass, der durch ein Sieb von der Mahlkammer abgetrennt ist.
  • Bei bekannten Rührwerkskugelmühlen dieser Art besteht ein gravierendes und bisher noch nicht zufriedenstellend gelöstes Problem darin, dass sich das vor dem Mahlgutauslass angeordnete Sieb oft nach kurzer Betriebsdauer zunehmend zusetzt und somit den Durchsatz verringert bis schliesslich ein Betriebsunterbruch nötig ist, um das Sieb zu reinigen. Um diesem Problem beizukommen, wurden schon diverse konstruktive Lösungen mit vor dem Sieb angeordneten Separatoren vorgeschlagen. Eine der jüngsten Entwicklungen in dieser Richtung ist z.B. in der EP-751830 beschrieben. Sie besteht darin, zusätzlich zu einem vor dem Sieb angeordneten Separator und stromaufwärts desselben eine vorgeschaltete Einrichtung zur Vorklassierung zwischen groben und feinen Partikeln anzuordnen. Diese Einrichtung besteht im wesentlichen darin, den Abstand zwischen der letzten Scheibe des Rührwerks und dem Separator so klein zu machen, dass das Gemisch aus Mahlgut und Mahlkörpern in diesem Zwischenraum stärker beschleunigt wird als im übrigen Mahlraum und dadurch die "Vorklassierung" genannte Trennung erfolgt. So soll erreicht werden, dass noch weniger oder überhaupt keine groben Mahlkörper mehr zum Sieb gelangen.
  • Eine Reihe von weiteren Dokumenten zeigt die im Stand der Technik üblichen Massnahmen, mit denen vermieden werden soll, dass die Mahlkörper zum Sieb gelangen. Im Dokument DE-4009092 ist beispielsweise ein stromabwärts vom Sieb angeordneter Umlenkkanal beschrieben, der so gestaltet ist, dass er die Mahlkörper radial nach aussen befördert, bevor sie zum Sieb gelangen können. In den Dokumenten DE-4412408A1 und US-5984213 A sind ähnliche Vorklassierungseinrichtungen beschrieben wie im Dokument EP-751830 , die dazu dienen, die Mahlkörper weg vom Sieb zurück in den Mahlraum zu führen.
  • Das Dokument EP-627262 beschreibt eine Rührwerkskugelmühle mit Acceleratoren in Form von Schaufelrädern. Die Trennvorrichtung besteht aber nicht in einem Sieb, sondern in einem Ringspalt, so dass es in diesem Dokument nicht um die Problematik des Zusetzens des Siebs geht.
  • Es ist jedoch höchst wahrscheinlich, dass auch mit diesen Lösungen im Dauerbetrieb ein Zusetzen des Siebes erfolgen kann. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Zusetzen des Siebs auf andere und wirkungsvollere Weise zu verhindern.
  • Erfindungsgemäss wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche erreicht.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemässe Rührwerkskugelmühle in einer Axialebene geschnitten
    Fig. 2
    einen Schnitt senkrecht zur Achse in der Ebene A-A der Rührwerkskugelmühle gemäss Fig. 1
    Fig. 3
    eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemässen Rührwerkskugelmühle
    Fig. 4
    einen Schnitt senkrecht zur Achse in der Ebene A-A der Rührwerkskugelmühle gemäss Fig. 3
  • Für die vorliegende Beschreibung werden die Begriffe stromaufwärts und stromabwärts im Hinblick auf die Richtung des Mahlgutstroms durch die Mühle, d. h. vom Mahlguteinlass abwärts zum Mahlgutauslass, auch für konstruktive Merkmale verwendet. Dieser Mahlgutstrom ist mit den schwarzen Pfeilen gekennzeichnet.
  • Die in Fig. 1 im Axialschnitt gezeigte Rührwerkskugelmühle 1 besitzt ein Gehäuse aus einer zylindrischen Seitenwand 2, eine einlassseitige ebene Stirnwand 3 und eine auslassseitige ebene Stirnwand 4. Die Seitenwand und die Stirnwände begrenzen einen Mahlraum 5. Im Mahlraum ist koaxial zur Gehäuseachse ein Rührwerk angeordnet, das aus einer in der einlassseitigen Stirnwand drehbar gelagerten Rührwelle 6 und drei auf ihr in gleichem Abstand voneinander angebrachten Acceleratoren in Form von Schaufelrädern 7, 8, 9 besteht.
  • Das einlassseitige Schaufelrad 7 und das mittlere Schaufelrad 8 sind identisch und bestehen aus einer mit der Rührwelle 6 fest verbundenen mittlere Scheibe 10 mit nahe der Rührwelle angebrachten achsparallelen Bohrungen 11 und beidseitig derselben angeordnete ringförmige Scheiben 12, wobei sich zwischen diesen Scheiben eine Anzahl von in gleichen Winkelabständen angeordnete Flügel 13 erstreckt. Die äusseren Scheiben 12 besitzen eine sich ringförmig um die Rührwelle 6 erstreckende Öffnung 14.
  • Alternativ können die Schaufelräder auch anders aufgebaut sein, also beispielsweise jeweils aus zwei parallelen Scheiben und dazwischen angeordneten Schaufeln bestehen. Die Bohrungen 11 können auch unter einem Winkel zur Achse geführt sein. Dadurch wird einer Verpressung der Mahlkörper entgegengewirkt. Die Bohrungen können auch schlitzförmig ausgebildet sein.
  • Das auslassseitige, bzw. am weitesten stromabwärts angeordnete Schaufelrad 9 besitzt ebenfalls eine mit der Rührwelle 6 verbundene, mit achsparallelen oder unter einem Winkel zur Achse geführten Bohrungen 16' versehene mittlere Scheibe 15, die nahe dem auslassseitigen Ende der Rührwelle angeordnet ist. Zum Mahlraum hin ist wie bei den anderen Schaufelrädern im Abstand eine ringförmige Scheibe 16 angeordnet und durch eine Anzahl Flügel 17 mit der mittleren Scheibe 15 verbunden. Auf der anderen Seite der mittleren Scheibe 15 ist ebenfalls eine ringförmige Scheibe 18 angeordnet, allerdings in einem grösseren Abstand von der mittleren Scheibe in der Nähe der auslassseitigen Stirnwand. Dieser unter einem Winkel zur Achse geführt grössere Abstand beträgt mindestens das Doppelte der Abstände der seitlichen ringförmigen Scheiben von den jeweils mittleren Scheiben. Auch zwischen diesen beiden Scheiben erstreckt sich eine Anzahl von Flügeln 19. Die Form der Flügel ist aus Fig. 2 zu ersehen, die einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 darstellt. Die Flügel sind mit Bezug auf die Rührwellenachse spiralig geformt, d.h. gekrümmt und gegenüber der radialen Richtung winkelversetzt.
  • In der einlassseitigen Stirnwand 3 ist ein Einlasskanal 20 angeordnet, der in der Nähe der Rührwelle 6 in den Mahlraum mündet. In der Mitte der auslassseitigen Stirnwand 4 ist koaxial mit der Rührwelle ein Auslasskanal 21 angeordnet, der über einen ringförmigen Spalt 22 mit dem Mahlraum verbunden ist, wobei sich zwischen dem Mahlraum und dem Eingang zum Spalt ein Sieb 23 befindet, welches den Durchgang von Mahlkörpern und groben Mahlgutpartikeln zum Auslass verhindert.
  • Die auslassseitige Stirnwand ist ausserdem mit einem das Sieb umgebenden Umlenkkanal 24 versehen. Dieser Umlenkkanal hat einen bogenförmigen Querschnitt und besteht in einer etwa toroidartigen ringförmigen Vertiefung in der Stirnwand. Der tiefste Bereich des Umlenkkanals liegt ungefähr der Mitte der Flügel 19 gegenüber. Der radial äussere Rand des Umlenkkanals entspricht dem äusseren Umfang des Mahlraums, so dass sich ein strömungsgünstiger Übergang ergibt. Durch die Form und die Anordnung des Umlenkkanals werden Toträume vermieden und der Mahlgut-Mahlkörperstrom optimiert.
  • Zwischen den Acceleratoren können auf der Rührwelle noch Scheiben angeordnet werden, die eine Strömung von gering gemahlenem Mahlgut entlang der Rührwelle verhindern.
  • In Fig. 1 sind, wie bereits erwähnt, ausser den konstruktiven Teilen der Rührwerkskugelmühle auch die Massenströme gezeigt. Mit schwarzen Pfeilen 25 ist der Produktmassenstrom, d.h. das Mahlgut ohne Mahlkörper bezeichnet, während die Umrisspfeile 26 die im Mahlraum stattfindenden Kreisläufe des Gemisches aus Mahlgut und Mahlkörpern darstellen. Demnach finden im Bereich der als Mahlorgane wirkenden Schaufelräder die bekannten Kreisläufe statt, in denen das Mahlgut durch Einwirkung der Mahlkörper zerkleinert wird.
  • Im Bereich des am weitesten stromabwärts angeordneten, d.h. auslassseitigen Schaufelrads 9 findet ebenfalls, wie gezeigt, ein Kreislauf statt, bei dem das Mahlgut-Mahlkörpergemisch zwischen dem Schaufelrad und der Seitenwand im wesentlichen in axialer Richtung zur auslassseitigen Stirnwand, dort um die Schaufeln herum und zwischen dem Sieb 23 und dem Schaufelrad in umgekehrter axialer Richtung zurückströmt. Von diesem umgekehrt gerichteten Strom wird ein durch den Pfeil 27 bezeichneter Anteil durch die Schaufeln nach aussen beschleunigt, während der andere durch den Pfeil 28 bezeichnete Anteil zunächst am Sieb entlang verläuft und verhindert, dass sich Material auf der Aussenfläche des Siebs festsetzen kann, das mit der Zeit das Sieb verstopfen würde. Dieser Anteil 28 wird weiter stromaufwärts ebenfalls durch die Flügel nach aussen geschleudert.
  • Gleichzeitig läuft auch im Bereich des am weitesten stromabwärts angeordneten Schaufelrads 9 durch den auch hier stattfindenden Kontakt mit den Mahlkörpern auch eine Vermahlung von noch nicht ausreichend zerkleinerten Mahlgutpartikeln ab.
  • Durch die Ausbildung des Umlenkkanals sind Strömungstoträume vermieden, so dass die kinetische Energie, die vom Schaufelrad auf die Mahlkörper übertragen wird bei der Rückführung der Mahlkörper in den Kreislauf erhalten bleibt. Somit wird der gesamte Mahlraum zum Zerkleinern und Dispergieren des Mahlguts genutzt.
  • Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform ist im Wesentlichen gleich aufgebaut wie die bereits beschriebene Rührwerkskugelmühle 1 mit dem Unterschied, dass das Sieb 23 konisch ausgebildet ist und sich zum Mahlraum hin verengt. Durch diese Form wird erreicht, dass der die Siebreinigung bewirkende Strom noch definierter geführt werden kann.
  • Während bei den gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispielen nur insgesamt drei Schaufelräder auf der Rührwelle angeordnet sind, können es bei anderen Ausführungsformen selbstverständlich auch mehrere sein. Die Anzahl der Flügel, mit denen die Schaufelräder ausgestattet sind, kann in weiten Grenzen variieren und beträgt vorzugsweise zwischen fünf und zwanzig.

Claims (4)

  1. Rührwerkskugelmühle mit einer Mahlkammer (5), die durch eine Seitenwand (2) und je eine einlass- und eine auslassseitige Stirnwand (3, 4) begrenzt ist, einem in der Mahlkammer (5) angeordneten Rührwerk mit einer drehbar gelagerten und angetriebenen Rührwelle (6) und auf ihr angeordneten, als Schaufelräder ausgebildeten Acceleratoren (7, 8, 9), einem nahe der einlassseitigen Stirnwand angeordneten Einlass für Mahlgut und Mahlkörper, einem in der auslassseitigen Stirnwand (4) angeordneten Mahlgutauslass, der durch ein Sieb (23) von der Mahlkammer (5) abgetrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln des am weitesten stromabwärts angeordneten, d.h. dem Mahlgutauslass am nächsten liegenden Accelerators axial verlängert sind und sich stromabwärts entlang der axialen Länge des Siebes erstrecken und dass in der auslassseitigen Stirnwand ein das Sieb ringförmig umgebender Umlenkkanal (24) angeordnet ist, der die Form eines senkrecht zu seiner Achse halbierten Toroids besitzt.
  2. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radial äussere Rand des Umlenkkanals dem äusseren Umfang des Mahlraums entspricht.
  3. Rührwerkskugelmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (23) in stromabwärtiger Richtung konisch aufgeweitet ist.
  4. Rührwerkskugelmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Acceleratoren Scheiben zur Verhinderung axialer Strömungen auf der Welle angeordnet sind.
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