EP2484450B2 - Rührwerkskugelmühle - Google Patents

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EP2484450B2
EP2484450B2 EP12000233.2A EP12000233A EP2484450B2 EP 2484450 B2 EP2484450 B2 EP 2484450B2 EP 12000233 A EP12000233 A EP 12000233A EP 2484450 B2 EP2484450 B2 EP 2484450B2
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grinding
ball mill
agitator
suspension
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Eberhard Lipp
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Lipp Mischtechnik GmbH
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Lipp Mischtechnik GmbH
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    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C17/18—Details
    • B02C17/183—Feeding or discharging devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B02C17/18—Details
    • B02C17/24—Driving mechanisms

Definitions

  • the invention relates to an agitator ball mill with a grinding container and an axially extending agitator shaft which is connected at at least one end to the wall of the grinding container via a rotary feedthrough. According to the preamble of the attached main claim.
  • agitator ball mills are used to comminute the solids of liquid, disperse systems or suspensions.
  • grinding media are mostly balls made of steel, glass or ceramic materials.
  • the axially arranged agitator shaft can be found inside the grinding container, on which agitator elements such as disks or rods are arranged in a rotationally fixed manner.
  • the rotation of this stirrer shaft causes the grinding media to move intensively.
  • Said suspension is pumped through the grinding container of the agitator ball mill with simultaneous rotation of the agitator shaft, the solid particles within the suspension being comminuted by the impact and shear forces acting on them, which are generated by the grinding media.
  • a suitable device is then provided at the outlet of the grinding container, by means of which the grinding bodies are held in the grinding container while the suspension with the comminuted solids contained therein can exit.
  • a particular problem from a structural point of view for the safe operation of an agitator ball mill is the sealing of the rotary leadthrough at the entry of the agitator ball shaft into the grinding container.
  • grinding media will damage the rotating unions present here, be it through impact or through friction. This risk is particularly high when mechanical seals are used for the rotary feedthrough.
  • a protective disk covering the rotary leadthrough is arranged in the grinding container adjacent to the rotary leadthrough.
  • Corresponding devices are known from DE 10 2008 058 585 A1 , of the EP 0 074 633 B1 or the U.S. 5,330,112 A .
  • the object of the present invention is therefore to develop previously known agitator ball mills.
  • the agitator ball mill according to the invention is defined by claim 1.
  • the protective disk is attached to the agitator shaft.
  • the position of the protective disk can be fixed well within the grinding container without having to provide a fastening for the protective disk that would hinder the throughput of ground material.
  • the protective disk is provided on its side facing the rotary feedthrough with conveyor vanes extending essentially in the radial direction. The resulting flow of incoming suspension, first in the radial direction and then past the protective disk in the axial direction, produces a particularly good conveying effect for suspension through the grinding container.
  • the suspension in the axial direction, .d. H. is introduced into the grinding container parallel to the direction of the agitator shaft.
  • a convergent annular gap which is present on the circumference of the protective disk between it and the surrounding wall of the grinding container, can ensure, on the one hand, that suspension is fed evenly into the grinding container.
  • this convergent annular gap also breaks up coarse agglomerations of solid materials in the suspension, for which purpose the shear stresses within the suspension that occur when the suspension passes through said convergent gap can be used.
  • the radial dimensions of the convergent gap in particular at its end facing the interior of the grinding container, are selected so that grinding bodies with their usual dimensions cannot penetrate the gap.
  • the grinding container is provided with a ball drain on its wall, which is located in the area of the side of the protective disk facing the grinding container.
  • FIG. 1 you can see the side view of an agitator ball mill.
  • a vertically arranged agitator shaft 3 is driven via an electric motor 1 with the interposition of a gear arranged in a gear box 2.
  • This agitator shaft is equipped with agitating elements aligned in the axial direction in the form of rods 4 which mesh with counter rods 5 which are arranged on the wall 6 of the grinding container 7 and project radially inward.
  • the wall 6 is designed with two shells, so that it forms a cooling jacket 8, into which cooling water is introduced through a cooling water inlet 9 and is discharged again from a cooling water outlet 10.
  • the agitator shaft 3 is also designed to be correspondingly cooled.
  • the interior of the grinding container 7 is for the most part filled with grinding bodies 11 which take up a volume of 60 to 80% of the free space in the grinding container 7.
  • a suspension is now pumped through the interior of the grinding container 7.
  • the grinding media 11 are set in motion, the solid particles in the suspension mentioned being comminuted by the impact and shear forces of the grinding media that collide with one another.
  • annular gap 12 At the upper end of the grinding container there is an annular gap 12 through which the suspension with the comminuted solid particles passes in order to leave the grinding container 7 through a suspension outlet 13. Its dimensions, in particular the clear width of the annular gap 12, prevent the grinding media from being discharged from the grinding container 11.
  • a protective disk 16 is provided on the agitator shaft 3 in this area. This extends in the radial direction over the actual rotary leadthrough 14 and thus prevents individual grinding media 11 from hitting the rotary leadthrough 14 and damaging it.
  • the protective disk 16 is formed in one piece with the agitator shaft 3 and also has conveying vanes 17 extending in the radial direction on its side facing the rotary leadthrough 14. With these conveying vanes 17, suspension which enters the grinding container 7 parallel to the axis of the agitator shaft 3 through a feed pipe 18 is conveyed into the grinding container 3 as with a pump wheel of a centrifugal pump.
  • This suspension is deflected in the radial direction after exiting the feed pipe 18 and is then, as shown in FIG Figure 2 can be seen, pressed through a convergent gap 19 aligned in the axial direction, as a result of which the suspension is specifically accelerated and thus subjected to shear, which leads to a breakdown of agglomerations of particles within the suspension.
  • the clear width of the convergent gap lying in the radial direction is selected so that it is smaller at the end of the annular gap facing the interior of the grinding container 7 than a conventional size of a grinding body 11. This prevents undesired penetration of grinding bodies 11 into the gap 19 and thus also prevented in the space between the protective disk 16 and the rotary leadthrough 14 and the rotary leadthrough 14 is thus reliably protected from wear caused by grinding media.
  • This ball emptying opening 22 is provided in the wall 6 of the flour container 7 and can be closed by a plug 23. When this plug 23 is removed, the grinding bodies 11 present in the grinding container 7 can be removed for replacement through the ball emptying opening 22.
  • the rotary feedthrough 14 is protected by the protective disk 16 and thus the agitator ball mill can be designed to be more reliable.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle mit einem Mahlbehälter und einer axial in diesem verlaufenden Rührwelle, die an wenigstens einem Ende über eine Drehdurchführung mit der Wandung des Mahlbehälters verbunden ist gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Hauptanspruches.
  • Es ist bekannt, dass Rührwerkskugelmühlen eingesetzt werden, um die Feststoffe flüssiger, disperser Systeme bzw. Suspensionen zu zerkleinern.
  • Sie bestehen üblicherweise aus vertikal und horizontal angeordneten zylindrischen Behältern, die meist zu 60 bis 80 Vol.-% mit Mahlkörpern gefüllt sind. Diese Mahlkörper sind meistens Kugeln aus Stahl, aus Glas oder aus keramischen Materialien.
  • Innerhalb des Mahlbehälters ist die axial angeordnete Rührwelle zu finden, auf der Rührelemente wie Scheiben oder Stäbe verdrehfest angeordnet sind. Durch eine Rotation dieser Rührwelle wird eine intensive Bewegung der Mahlkörper bewirkt.
  • Es ist dabei auch bekannt, zur Erhöhung der Prall- oder Scherkräfte an der radial außen liegenden Wandung des Mahlbehälters mit den Rührelementen kämmende Gegenelemente bzw. Gegenstäbe vorzusehen.
  • Die genannte Suspension wird bei gleichzeitiger Rotation der Rührwelle durch den Mahlbehälter der Rührwerkskugelmühle gepumpt, wobei die Feststoffpartikel innerhalb der Suspension durch die auf sie wirkenden Prall- und Scherkräfte zerkleinert werden, die durch die Mahlkörper erzeugt werden.
  • Am Austritt des Mahlbehälters ist dann eine geeignete Vorrichtung vorgesehen, durch die die Mahlkörper im Mahlbehälter gehalten werden, während die Suspension mit den darin befindlichen zerkleinerten Feststoffen austreten kann.
  • Eine besondere Problematik ist unter konstruktiven Gesichtspunkten für den sicheren Betrieb einer Rührwerkskugelmühle die Abdichtung der Drehdurchführung am Eintritt der Rührwerkskugelwelle in den Mahlbehälter. Hier besteht nämlich die Gefahr, dass Mahlkörper die hier vorhandenen Drehdurchführungen beschädigen, sei es durch Aufprall oder aber durch Reibung. Besonders hoch ist diese Gefahr, wenn für die Drehdurchführung Gleitringdichtungen Verwendung finden.
  • Um diese Drehdurchführung zu schützen wird benachbart zu der Drehdurchführung im Mahlbehälter eine die Drehdurchführung abdeckende Schutzscheibe angeordnet. Entsprechende Vorrichtungen sind bekannt aus der DE 10 2008 058 585 A1 , der EP 0 074 633 B1 oder der US 5 330 112 A .
  • DE 10 2008 058 585 A1 offenbart dabei eine Rührwerkskugelmühle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aufgrund dieser Schutzscheibe wird mit einer konstruktiv einfach Maßnahme ein effektiver Schutz der Drehdurchführung gewährleistet. Die Mahlkörper werden durch diese Schutzscheibe daran gehindert, in mechanischen Kontakt mit der Drehdurchführung zu kommen und diese hat somit eine längere Standzeit. Es ergibt sich dabei von selbst, dass der axiale Abstand der Schutzscheibe von der Drehdurchführung grundsätzlich so gewählt ist, dass er kleiner ist als ein üblicher Mahlkörper. So kann zwischen Schutzscheibe und Drehdurchführung kein Mahlkörper gelangen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bisher bekannte Rührwerkskugelmühlen weiterzubilden.
  • Die Rührwerkskugelmühle gemäß der Erfindung wird durch Anspruch 1 definiert. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Schutzscheibe an der Rührwelle befestigt. Hierdurch kann die Position der Schutzscheibe innerhalb des Mahlbehälters gut fixiert werden, ohne dass dabei eine den Durchsatz von Mahlgut behindernde Befestigung für die Schutzscheibe vorgesehen werden muss. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schutzscheibe auf ihrer der Drehdurchführung zugewandten Seite mit im Wesentlichen in Radialrichtung verlaufenden Förderflügeln versehen ist. Durch die damit erzeugte Strömung von eintretender Suspension zunächst in Radialrichtung und dann an der Schutzscheibe vorbei in Axialrichtung wird eine besonders gute Förderwirkung für Suspension durch den Mahlbehälter erzeugt. Hierzu ist bekannt, dass die Suspension in Axialrichtung, .d. h. parallel zu der Richtung der Rührwelle in den Mahlbehälter eingeführt wird.
  • Durch einen konvergenten Ringspalt, der am Umfang der Schutzscheibe zwischen dieser und der um sie umlaufenden Wandung des Mahlbehälters vorhanden ist, kann einerseits ein gleichmäßiger Eintrag von Suspension in den Mahlbehälter gewährleistet werden. Zum anderen werden aber durch diesen konvergenten Ringspalt grobe Agglomerationen von festen Materialien in der Suspension zusätzlich aufgebrochen, wofür die Scherspannungen innerhalb der Suspension genutzt werden können, die auftreten beim Durchtritt der Suspension durch den genannten konvergenten Spalt. - Es versteht sich auch hier, dass die radialen Abmessungen des konvergenten Spaltes insbesondere an seinem dem Inneren des Mahlbehälters zugewandten Ende so gewählt sind, dass Mahlkörper mit ihren üblichen Maßen nicht in den Spalt eindringen können.
  • Bei der Erfindung ist der Mahlbehälter an seiner Wandung mit einer Kugelentleerung versehen, die im Bereich der dem Mahlbehälter zugewandten Seite der Schutzscheibe liegt. Über diese relative Anordnung ist zu gewährleisten, dass bei Bedarf die innerhalb der Rührwerkskugelmühle vorhandenen Mahlkörper vollständig aus dem Mahlbehälter entnommen und gegebenenfalls durch unverschlissene ersetzt werden können.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt
    • Figur 1:
    die teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kugelmühle;
    Figur 2:
    den Kugelauslass einer Kugelmühle gemäß dem Detail II in Figur 1.
  • In Figur 1 erkennt man die Seitenansicht einer Rührwerkskugelmühle. Über einen Elektromotor 1 wird unter Zwischenschaltung eines in einem Getriebekasten 2 angeordneten Getriebes eine vertikal angeordnete Rührwelle 3 angetrieben. Diese Rührwelle ist mit in Axialrichtung ausgerichteten Rührelementen in Form von Stäben 4 besetzt, die mit Gegenstäben 5 kämmen, die an der Wandung 6 des Mahlbehälters 7 angeordnet sind und radial nach innen ragen. Die Wandung 6 ist dabei zweischalig ausgebildet, so dass sie einen Kühlmantel 8 bildet, in den durch einen Kühlwassereingang 9 Kühlwasser eingeleitet und aus einem Kühlwasserausgang 10 dieses wieder abgeleitet wird.
  • Auch die Rührwelle 3 ist entsprechend gekühlt ausgebildet.
  • Zwischen den Stäben 4 und den Gegenstäben 5 ist das Innere des Mahlbehälters 7 zum größten Teil mit Mahlkörpern 11 gefüllt, die ein Volumen von 60 bis 80 % des freien Raumes im Mahlbehälter 7 einnehmen.
  • Durch das Innere des Mahlbehälters 7 wird nun eine Suspension gepumpt. Durch die dabei gleichzeitig durchgeführte Rotation der Rührwelle 3 werden dabei die Mahlkörper 11 in Bewegung gesetzt, wobei die Feststoffpartikel in der genannten Suspension durch die Prall- und Scherkräfte der dabei aufeinander-prallenden Mahlkörper zerkleinert werden.
  • Am oberen Ende des Mahlbehälters findet sich dann ein Ringspalt 12, durch den die Suspension mit den zerkleinerten Feststoffpartikeln hindurchtritt, um durch einen Suspensionsaustritt 13 den Mahlbehälter 7 zu verlassen. Durch dessen Abmessungen, insbesondere die lichte Weite des Ringspalts 12 wird dabei verhindert, dass dabei auch die Mahlkörper aus dem Mahlbehälter 11 ausgetragen werden.
  • Wesentlich ist jetzt allerdings der Bereich, in dem die Rührwelle 3 an einer Drehdurchführung 14 durch die Wandung, insbesondere den Boden 15 des Mahlbehälters 7 hindurchgeführt wird.
  • Bei der hier dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist in diesem Bereich an der Rührwerkswelle 3 eine Schutzscheibe 16 vorgesehen. Diese erstreckt sich in Radialrichtung über die eigentliche Drehdurchführung 14 und verhindert so, dass einzelne Mahlkörper 11 auf die Drehdurchführung 14 aufschlagen und diese beschädigen können.
  • Bei der hier dargestellten Erfindung ist die Schutzscheibe 16 einstückig mit der Rührwelle 3 ausgebildet und weist außerdem auf ihrer der Drehdurchführung 14 zugewandten Seite in Radialrichtung verlaufende Förderflügel 17 auf. Mit diesen Förderflügeln 17 wird Suspension, die parallel zur Achse der Rührwelle 3 durch ein Zuführrohr 18 in den Mahlbehälter 7 eintritt, wie mit einem Pumpenrad einer Zentrifugalpumpe in den Mahlbehälter 3 hineingefördert. Dabei wird diese Suspension, nach dem Austreten aus dem Zuführrohr 18 in Radialrichtung umgelenkt und wird dann, wie dies in der Figur 2 zu erkennen ist, durch einen in Axialrichtung ausgerichteten konvergenten Spalt 19 gedrückt, wodurch die Suspension speziell beschleunigt und damit einer Scherung unterzogen wird, was zu einer Aufspaltung von Agglomerationen von Partikeln innerhalb der Suspension führt. Die in Radialrichtung liegende lichte Weite des konvergenten Spaltes ist dabei so gewählt, dass sie an dem dem Inneren des Mahlbehälters 7 zugewandten Ende des Ringspaltes kleiner ist als ein übliches Maß eines Mahlkörpers 11. Hierdurch wird ein unerwünschtes Eindringen von Mahlkörpern 11 in den Spalt 19 und damit auch in den Raum zwischen Schutzscheibe 16 und Drehdurchführung 14 verhindert und die Drehdurchführung 14 ist so sicher vor einem durch Mahlkörper an ihr verursachten Verschleiß geschützt.
  • Oberhalb der Schutzscheibe 16 fluchtet diese mit ihrer Oberseite 20, mit der Unterkante 21 einer Kugelentleeröffnung 22. Diese Kugelentleeröffnung 22 ist in der Wandung 6 des Mehlbehälters 7 vorgesehen und kann durch einen Stopfen 23 verschlossen werden. Bei einer Entfernung dieses Stopfens 23 können durch die Kugelentleeröffnung 22 die in dem Mahlbehälter 7 vorhandenen Mahlkörper 11 zu einem Auswechseln entnommen werden.
  • Wesentlich bei der Erfindung ist auch, dass durch die Schutzscheibe 16 die Drehdurchführung 14 geschützt wird und somit die Rührwerkskugelmühle betriebssicherer auszuführen ist.
  • Der guten Ordnung halber sei noch erwähnt, dass es außerdem möglich ist, eine Rührwelle an beiden Enden mit Drehdurchführungen am Mahlbehälter 7 zu lagern, wobei dann gegebenenfalls auch für eine weitere Drehdurchführung eine entsprechende Schutzscheibe an der Rührwelle vorzusehen wäre.

Claims (2)

  1. Rührwerkskugelmühle mit einem Mahlbehälter (7) und einer in dieser axial verlaufenden Rührwelle (3), die an wenigstens einem Ende über eine Drehdurchführung (14) mit der Wandung (15) des Mahlbehälters (7) verbunden ist, wobei benachbart zu der Drehdurchführung (14) im Mahlbehälter (7) eine die Drehdurchführung (14) abdeckende Schutzscheibe (16) angeordnet ist, die an der Rührwelle (3) befestigt und mit in Radialrichtung verlaufenden Förderflügeln (17) versehen ist,
    wobei die Förderflügel (17) auf der der Drehdurchführung (14) zugewandten Seite der Schutzscheibe (16) angeordnet sind, um damit eine Strömung von eintretender Suspension zunächst in Radialrichtung und dann an der Schutzscheibe (16) vorbei in Axialrichtung durch den Mahlbehälter (7) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Wandung (6) des Mahlbehälters (7) eine mit der Schutzscheibe (16) korrespondierende Entleeröffnung (22) vorgesehen ist.
  2. Rührwerkskugelmühle gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen Schutzscheibe (16) und umlaufender Wandung (6) des Mahlbehälters (7) ein konvergenter Ringspalt (19) vorhanden ist.
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EP2484450A3 EP2484450A3 (de) 2016-04-20
EP2484450B1 EP2484450B1 (de) 2017-05-03
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