EP3573762B1 - Rührwerksmühle - Google Patents

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EP3573762B1
EP3573762B1 EP18710995.4A EP18710995A EP3573762B1 EP 3573762 B1 EP3573762 B1 EP 3573762B1 EP 18710995 A EP18710995 A EP 18710995A EP 3573762 B1 EP3573762 B1 EP 3573762B1
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EP
European Patent Office
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stirring shaft
shaft section
stirring
grinding
length
Prior art date
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Active
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EP18710995.4A
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English (en)
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EP3573762A1 (de
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Horst Pausch
Gerhard Kolb
Holger Moeschl
Udo Enderle
Witali Sudermann
Lars-Peter Weiland
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Netzsch Feinmahltechnik GmbH
Original Assignee
Netzsch Feinmahltechnik GmbH
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Publication date
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    • B02C17/16—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge
    • B02C17/163—Stirring means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/21—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders characterised by their rotating shafts
    • B01F27/212—Construction of the shaft
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    • B02C2017/165—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge with stirring means comprising more than one agitator

Definitions

  • the longitudinal slots forming part of a separating device extend in the second agitator shaft section slightly into the first agitator shaft section of smaller diameter. They end approximately in a radial plane with the sieve forming part of the separating device.
  • the ground material flows through the grinding container from the ground material inlet to the opposite end of the grinding chamber and then enters the cavity within the second agitator shaft section together with the grinding auxiliary bodies carried along by the flow of the ground material. Since the cavity is essentially cylindrical, the webs delimited by the slots are larger in the end area of the agitator shaft than in the area of the cover of the sieve. In the entry area of the cavity there is therefore an increased ejection of grinding auxiliary bodies and coarse grinding material particles. This is intended to increase the radial flow of auxiliary grinding bodies from the separating device back into the grinding chamber.
  • an agitator mill similar to the known agitator mill described above is known, in which the agitator shaft has a constant profile over its full length.
  • recesses running in the longitudinal direction of the agitator shaft are formed, which open into the slots that surround the cavity with the sieve in the second agitator shaft section.
  • the purpose of the recesses, which are symmetrical to a respective radius, is to convey the grinding auxiliary bodies directly into the slots of the separating device, so that there is increased return to the grinding chamber. A sufficiently uniform and compression-free distribution of the grinding auxiliary bodies in the grinding chamber is not yet achieved by these known measures.
  • an agitator mill with a horizontally arranged grinding container which has a cylindrical inner wall.
  • a stirring shaft that can be driven in a drive direction of rotation about a common central longitudinal axis is arranged in the grinding container.
  • the agitator mill has a grinding chamber delimited by the inner wall and the agitator shaft, into the first end of which a ground material inlet opens.
  • the agitator shaft is either continuously cylindrical with a constant diameter or has areas with different diameters.
  • the agitator shaft has a cavity adjacent to the outlet in which a separating device is arranged. In the area of this cavity, the agitator shaft is provided with longitudinal slots which open from the grinding chamber into the cavity.
  • this area is viewed as a separation zone, the length of which in the direction of the axis of the agitator shaft accounts for 40 to 80% of the total length of the grinding chamber.
  • the purpose of these measures is to significantly increase the shredding performance per unit of time and to achieve particularly uniform shredding of the ground material. A sufficiently uniform and compression-free distribution of the grinding auxiliary bodies in the grinding chamber is not achieved by these known measures.
  • an agitator mill with a pot-shaped agitator is known, which is arranged in a likewise pot-shaped grinding container. Both the pot-shaped inner agitator and the outer agitator can be rotated. They are arranged in a vessel.
  • the grinding material is fed from the inside through a separating device that allows the grinding material to pass through but retains the auxiliary grinding particles.
  • the outer, rotatable grinding container has separating devices that allow the grinding material to pass through.
  • the ground material is fed from the inside. It flows through the grinding chambers to the outside and is discharged from an external grinding chamber.
  • an agitator mill with a coolable agitator shaft which has a grinding container in which an agitator is arranged.
  • the agitator has coolable elements with gaps between them.
  • the grinding space between the agitator and the grinding container wall is filled with grinding auxiliary bodies and the material to be ground flows through from an inlet to an outlet.
  • the ground material is guided to the open end of the agitator and enters there into a cavity of the agitator in which a sieve is arranged.
  • Auxiliary grinding bodies are thrown radially outwards through the spaces between the cooled elements of the agitator.
  • the invention is therefore based on the object of developing an agitator mill according to the preamble of claim 1 in such a way that a largely uniform distribution of the grinding auxiliary bodies in the grinding chamber is achieved while avoiding compression.
  • the first agitator shaft section has at least one short-circuit channel which penetrates the bottom of the cavity and connects the first grinding space area to the cavity, which is at least partially formed in the transition section, and that the at least a short-circuit channel is positioned radially outwards against the drive direction of rotation.
  • the measures according to the invention ensure that a material to be ground that is largely free of auxiliary grinding bodies is conveyed directly in the short circuit into the separating device, i.e. directly in front of the sieve. There will be fine regrind particles are discharged directly through the regrind outlet. A portion of the already sufficiently fine ground material is therefore only subjected to a grinding process in the first grinding chamber area.
  • the design of the at least one short-circuit channel increases the centrifugal effect, which has a correspondingly strong effect on grinding auxiliary bodies and coarse grinding material particles.
  • the at least one short-circuit channel formed in the first agitator shaft section extends in the direction of the central longitudinal axis over 10 to 100%, or at least 70%, or at least 80%, or at least 90% of the length L24 of the first agitator shaft section extends, then it can be achieved that the ground material supplied to the separating device in the short circuit is already freed of grinding auxiliary bodies and coarse ground material particles to the desired extent. This effect is achieved in a particularly pronounced manner if the at least one short-circuit channel has an inner diameter D39 that is smaller than the inner diameter D27 of the cavity.
  • a horizontal agitator mill has a machine frame 1 which is supported on the floor 2.
  • a drive motor 3 is arranged, which is coupled to a drive shaft 5 by means of a belt drive 4.
  • a horizontal grinding container 6 is attached to it.
  • This has a first grinding container lid 7, which is attached to the machine frame 1 and in which the drive shaft 5 is rotatably mounted by means of roller bearings 8.
  • the grinding container 6 also has a cylindrical inner wall 9, which is surrounded by a temperature control jacket 10, into which temperature control medium, usually coolant, is introduced through an inlet 11 and discharged through an outlet 12.
  • temperature control medium usually coolant
  • the grinding container 6 is closed by a second grinding container lid 13.
  • the connection between the inner wall 9 and the temperature control jacket 10 with the first cover 7 and the second cover 13 takes place by means of flanges 14, 15 and associated screw connections 16.
  • a grinding chamber 17 is delimited by the cylindrical inner wall 9 and the first cover 7 and the second cover 13, into which a grinding material inlet 18 formed in the first cover 7 opens and from which one in the second The ground material outlet 19 arranged on the cover 13 opens out.
  • a grinding auxiliary body filler connection 20 and an auxiliary grinding body outlet connection 21 also open into the grinding chamber 17, both of which are also formed on the second cover 13.
  • An agitator shaft 22 is arranged in the grinding chamber 17, which is connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft 5 and can be driven by the latter about a common horizontal central longitudinal axis 23 of the drive shaft 5, grinding chamber 17 and agitator shaft 22.
  • the agitator shaft 22 is not mounted in the grinding chamber 17; It is therefore freely mounted via its coupling to the drive shaft 5.
  • the agitator shaft 22 has two sections, namely a first agitator shaft section 24 with an outer diameter D24 following the ground material inlet 18 and then a second agitator shaft section 25 with an outer diameter D25. The following applies: D25 > D24.
  • a transition section 26 between the first stirring shaft section 24 of smaller diameter D24 and the second stirring shaft section 25 of larger diameter D25 is assigned to the first stirring shaft section 24.
  • the first stirring shaft section 24 is essentially designed as a solid material section, while the second stirring shaft section 25 has a cavity 27 which is open towards the second cover 13.
  • the length L27 of the cavity 27 in the direction of the first stirring shaft section 24 is less than the length L25 of the second stirring shaft section 25. The following therefore applies: L27 ⁇ L25.
  • the second stirring shaft section 25 faces outwards open longitudinal slots 28 running parallel to the axis 23, which - like Figure 4 can be removed - based on the drive rotation direction 29 of the agitator shaft 22 are set radially outwards against the direction of rotation 29.
  • the second stirring shaft section 25 is closed at its end adjacent to the second cover 13 by means of an end ring 30, which also closes the longitudinal slots 28 in the direction parallel to the axis 23.
  • a separating device 31 is formed concentrically to the axis 23, which consists of the longitudinal slots 28 and a cylindrical sieve 32, which is closed at the end to the first agitator shaft section 24 by means of a cover 33 and that on its other side End is held in a base 34, which is attached to the second lid 13 and has the regrind outlet 19.
  • the sieve 32 extends into the vicinity of the end of the cavity 27 adjacent to the first agitator shaft section 24.
  • the stirring shaft 22 is equipped with stirring elements 35, 36 in the form of stirring pins, each of which is mounted at a circumferential distance of 90 degrees from one another on the circumference of the stirring shaft 22 and radially to the axis 23.
  • stirring elements 35, 36 arranged in a plane perpendicular to the axis 23.
  • the stirring elements 35 in the first grinding chamber region 37 surrounding the first stirring shaft section 24 are longer than the stirring elements 36 in the second grinding chamber region 38 surrounding the second stirring shaft section 25. This results from the fact that the inner diameter D24 of the first grinding chamber area 37 is smaller than the inner diameter D25 of the second grinding chamber area 38 and that all stirring elements 35, 36 end at the same distance from the inner wall 9 of the grinding container 6.
  • each two longitudinal slots 28 are formed between two stirring elements 35 offset from one another by 90 degrees.
  • the circumferential distance between the stirring elements 35 can be less than 90°. In such a case, no longer two but only one longitudinal slot 28 may be formed between two stirring elements 35 adjacent in a circumferential plane.
  • short-circuit channels 39 are formed in the transition section 26 from the first stirring shaft section 24 of smaller diameter D24 to the second stirring shaft section 25 of larger diameter D25, which surround the first grinding chamber area 37 with the cavity 27 surrounding the first stirring shaft section 24 connect.
  • These short-circuit channels 39 open - like Figure 2 and Figure 4 can be removed - into the longitudinal slots 28 and are - based on the flow direction 40 from the regrind inlet 18 to the regrind outlet 19 - in front of the cavity 27, i.e. in the solid material area of the agitator shaft 22. They therefore open through the bottom 41 of the cavity 27 into the latter.
  • the short-circuit channels 39, 39 ' are positioned against the direction of rotation 29 in the same way as the longitudinal slots 28 - viewed from the central longitudinal axis 23 outwards. They therefore open axially into the longitudinal slots 28. Furthermore, the short-circuit channels 39, 39' - at least in the transition region 26 - have an inner diameter D39, D39' which is smaller than the inner diameter D27 of the cavity 27, so that the short-circuit channels 39, 39' pass directly through the base 41 of the cavity 27 open into this.
  • the inner diameter D39, D39 ' is slightly larger than the outer diameter D33 of the cover 33 of the sieve 32.
  • the exemplary embodiment according to the Figures 8 to 10 differs from the one according to the Figures 5 to 7 only in that the inner diameter D39" of the short-circuit channels 39" is smaller than the outer diameter D33 of the cover 33 of the sieve 32. This can of course also be the case in the exemplary embodiment according to Figures 1 to 4 be the case.
  • the operation method is as follows:
  • the grinding chamber 17, i.e. the free space between the inner wall 9 and the agitator shaft 22, is filled to approximately 90% with only indicated grinding auxiliary bodies 42.
  • the diameter D42 of the grinding auxiliary bodies 42 is in the range from 0.03 mm to 0.8 mm and preferably in the range from 0.03 mm to 0.4 mm.
  • the ground material to be ground or dispersed is pumped through the ground material inlet 18 into the grinding container 6 and flows through the grinding chamber 17 in the flow direction 40 under intensive stress caused by the stirring elements 35, 36 and the grinding auxiliary bodies 42, the average flow rate in the first grinding chamber area 37 being lower than in the second grinding chamber area 38, because of the different large free cross sections of these grinding chamber areas 37, 38.
  • a further part of the material to be ground is conveyed through the second grinding chamber region 38 under further intensive action by the auxiliary grinding bodies 42 and flows around the end ring 30 into the cavity 27 between the sieve 32 and the second agitator shaft section 25, where the auxiliary grinding bodies 42 and Coarse ground material particles are thrown off more pronouncedly than fine ground material particles according to the outwardly directed flow arrows 45 through the longitudinal slots 28 into the second grinding chamber area 38.
  • the risk of compaction and compression of auxiliary grinding bodies 42 in the first grinding chamber area 37 is lower than in the second grinding chamber area 38 If part of the ground material is already fed directly from the first grinding chamber area 37 to the separation device 31 in the short-circuit channels 39, the flow rate of the ground material becomes also reduced in the second grinding chamber area 38, so that the risk of pressing of the grinding auxiliary bodies 42 is reduced there too.
  • the short-circuit channels 39', 39" extend over a greater length L39', L39" in the direction of the regrind inlet 18, then the stream of regrind, which is fed directly to the separating device 31 in the short circuit, is in Comparison to the exemplary embodiment according to Figures 1 to 4 enlarged because, due to the described design of the short-circuit channels 39 ', 39", grinding auxiliary bodies 42 and coarse regrind particles are thrown out radially into the first grinding chamber area 37 from the short-circuit channels 39" in accordance with the directional arrows 46 shown become. This applies in particular to the exemplary embodiment according to Fig. 8 to 10 .

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle mit einem horizontal angeordneten Mahlbehälter, der eine zylindrische Innenwand aufweist, mit einer im Mahlbehälter angeordneten, um eine gemeinsame Mittel-Längs-Achse in einer Antriebs-Drehrichtung antreibbaren Rührwelle, mit einem von der Innenwand und der Rührwelle begrenzten Mahlraum, wobei an einem ersten Ende des Mahlraums ein Mahlgut-Einlass in diesen einmündet,
    • wobei aus einem dem ersten Ende des Mahlbehälters entgegengesetzten zweiten Ende des Mahlbehälters ein Mahlgut-Auslass ausmündet,
    • wobei die Rührwelle einen dem Mahlgut-Einlass benachbarten, einen ersten Mahlraum-Bereich begrenzenden ersten Rührwellen-Abschnitt geringeren Durchmessers D24 und einer Länge und einen dem Mahlgut-Auslass benachbarten, einen zweiten Mahlraum-Bereich begrenzenden zweiten Rührwellen-Abschnitt größeren Durchmessers D25 und einer Länge aufweist, wobei gilt: D25 > D24, und wobei zwischen dem ersten Rührwellen-Abschnitt und dem zweiten Rührwellen-Abschnitt ein dem ersten Rührwellen-Abschnitt zugerechneter Übergangs-Abschnitt ausgebildet ist,
    • wobei der zweite Rührwellen-Abschnitt einen Hohlraum aufweist, der durch einen Boden gegenüber dem ersten Rührwellen-Abschnitt abgeschlossen ist und eine Länge zum ersten Rührwellen-Abschnitt hin aufweist, und in dem ein mit dem Mahlgut-Auslass verbundenes, im Abstand vor dem Boden endendes Sieb angeordnet ist,
    • wobei der zweite Rührwellen-Abschnitt den Hohlraum mit dem zweiten Mahlraum-Bereich verbindende Schlitze aufweist, und wobei die Länge L27 des Hohlraums in Richtung zum ersten Rührwellen-Abschnitt hin geringer ist als die Länge L25 des zweiten Rührwellen-Abschnitts.
  • Bei einer derartigen aus der DE 100 64 828 B4 bekannten Rührwerksmühle erstrecken sich die Teil einer Trenneinrichtung bildenden Längs-Schlitze im zweiten Rührwellen-Abschnitt geringfügig bis in den ersten Rührwellen-Abschnitt geringeren Durchmessers hinein. Sie enden etwa in einer Radialebene mit dem Teil der Trenneinrichtung bildenden Sieb. Das Mahlgut durchströmt den Mahlbehälter vom Mahlgut-Einlass zum entgegengesetzten Ende des Mahlraums und tritt dann zusammen mit dem von der Mahlgutströmung mitgenommenen Mahlhilfskörpern in den Hohlraum innerhalb des zweiten Rührwellen-Abschnitts ein. Da der Hohlraum im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, sind die durch die Schlitze begrenzten Stege im endseitigen Bereich der Rührwelle größer als im Bereich der Abdeckung des Siebes. In dem Eintrittsbereich des Hohlraums findet daher eine verstärkte Abschleuderung von Mahlhilfskörpern und groben Mahlgutpartikeln statt. Dadurch soll die radiale Mahlhilfskörperströmung von der Trennvorrichtung zurück in den Mahlraum verstärkt werden.
  • Aus der DE 10 2013 111 762 A1 ist eine der vorstehend geschilderten bekannten Rührwerksmühle ähnliche Rührwerksmühle bekannt, bei der die Rührwelle über ihre volle Länge ein konstantes Profil hat. In dem Bereich zwischen dem Mahlgut-Einlass und der Trenneinrichtung sind in Längsrichtung der Rührwelle verlaufende Ausnehmungen ausgebildet, die in die Schlitze einmünden, die im zweiten Rührwellen-Abschnitt den Hohlraum mit dem Sieb umgeben. Der Zweck der zu einem jeweiligen Radius symmetrisch ausgebildeten Ausnehmungen besteht darin, die Mahlhilfskörper direkt in die Schlitze der Trenneinrichtung zu fördern, so dass eine verstärkte Rückführung in den Mahlraum erfolgt. Eine ausreichend gleichmäßige und verpressungsfreie Verteilung der Mahlhilfskörper im Mahlraum wird durch diese bekannten Maßnahmen noch nicht erreicht.
  • Aus der EP 0 376 001 A1 ist eine Rührwerksmühle mit einem horizontal angeordneten Mahlbehälter bekannt, der eine zylindrische Innenwand aufweist. In dem Mahlbehälter ist eine um eine gemeinsame Mittel-Längs-Achse in einer Antriebs-Drehrichtung antreibbare Rührwelle angeordnet. Die Rührwerksmühle weist einen von der Innenwand und der Rührwelle begrenzten Mahlraum auf, in dessen erstes Ende ein Mahlgut-Einlass einmündet. Die Rührwelle ist entweder durchgehend zylindrisch mit gleichbleibendem Durchmesser ausgebildet oder weist Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Die Rührwelle weist benachbart zum Auslass einen Hohlraum auf, in dem eine Trennvorrichtung angeordnet ist. Im Bereich dieses Hohlraums ist die Rührwelle mit Längsschlitzen versehen, die vom Mahlraum in den Hohlraum münden. Bezogen auf die Längsrichtung des Mahlraums wird dieser Bereich als Trennzone angesehen, deren Länge in Richtung der Achse der Rührwelle 40 bis 80 % der Gesamtlänge des Mahlraums ausmacht. Zweck dieser Maßnahmen ist es, die Zerkleinerungsleistung je Zeiteinheit wesentlich zu steigern und dabei eine besonders gleichmäßige Zerkleinerung des Mahlgutes zu erreichen. Eine ausreichend gleichmäßige und verpressungsfreie Verteilung der Mahlhilfskörper im Mahlraum wird durch diese bekannten Maßnahmen nicht erreicht.
  • Aus der DE 44 19 919 C1 ist eine Rührwerksmühle mit einem topfförmigen Rührwerk bekannt, das in einem ebenfalls topfförmigen Mahlbehälter angeordnet ist. Sowohl das topfförmige innere Rührwerk als auch das äu-ßere Rührwerk sind drehantreibbar. Sie sind in einem Gefäß angeordnet. Die Mahlgut-Zuführung erfolgt von innen durch eine Trennvorrichtung, die Mahlgut hindurchlässt, aber Mahlhilfskörper zurückhält. Der äußere drehantreibbare Mahlbehälter weist Trenneinrichtungen auf, die Mahlgut hindurchtreten lassen. Die Mahlgutzuführung erfolgt von innen. Es durchströmt die Mahlräume nach außen und wird aus einem äußeren Mahlraum abgeführt.
  • Aus der DE 102 41 924 B3 ist eine Rührwerksmühle mit kühlbarer Rührwelle bekannt, die einen Mahlbehälter aufweist, in dem ein Rührwerk angeordnet ist. Das Rührwerk weist kühlbare Elemente auf, zwischen denen Abstände vorhanden sind. Der Mahlraum zwischen dem Rührwerk und der Mahlbehälterwand ist mit Mahlhilfskörpern gefüllt und wird von einem Einlass zu einem Auslass von Mahlgut durchströmt. Das Mahlgut wird bis zu dem offenen Ende des Rührwerks geführt und tritt dort in einen Hohlraum des Rührwerks ein, in dem ein Sieb angeordnet ist. Mahlhilfskörper werden durch die Zwischenräume zwischen den gekühlten Elementen des Rührwerks radial nach außen abgeschleudert.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmühle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weiter zu bilden, dass eine weitgehend gleichmäßige Verteilung der Mahlhilfskörper im Mahlraum unter Vermeidung von Verpressungen erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der erste Rührwellen-Abschnitt mindestens einen den Boden des Hohlraums durchdringenden, den ersten Mahlraum-Bereich mit dem Hohlraum verbindenden Kurzschluss-Kanal aufweist, der zumindest teilweise in dem Übergangs-Abschnitt ausgebildet ist, und dass der mindestens eine Kurzschluss-Kanal radial nach außen entgegen der Antriebs-Drehrichtung angestellt ist. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, dass ein weitgehend von Mahlhilfskörpern freies Mahlgut direkt im Kurzschluss in die Trenneinrichtung, also direkt vor das Sieb, gefördert wird. Dort werden feine Mahlgut-Partikel direkt durch den Mahlgut-Auslass abgeführt. Ein Teil des bereits ausreichend feinen Mahlguts wird also nur im ersten Mahlraumbereich einem Mahlprozess unterworfen. Durch die Ausgestaltung des mindestens einen Kurzschluss-Kanals wird die Zentrifugalwirkung verstärkt, die sich entsprechend stark auf Mahlhilfskörper und grobe Mahlgut-Partikel auswirkt.
  • Wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der mindestens eine im ersten Rührwellen-Abschnitt ausgebildete Kurzschluss-Kanal sich in Richtung der Mittel-Längs-Achse über 10 bis 100 %, beziehungsweise mindestens 70 %, beziehungsweise mindestens 80 %, beziehungsweise mindestens 90 % der Länge L24 des ersten Rührwellen-Abschnitts erstreckt, dann kann dadurch erreicht werden, dass das im Kurzschluss der Trenneinrichtung zugeführte Mahlgut bereits in gewünschtem Maße von Mahlhilfskörpern und groben Mahlgut-Partikeln befreit ist. Dieser Effekt wird in besonders ausgeprägter Weise erreicht, wenn der mindestens eine Kurzschluss-Kanal einen Innendurchmesser D39 aufweist, der kleiner ist als der Innen-Durchmesser D27 des Hohlraums.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnungen. Es zeigt
    • Figur 1
    eine horizontale Rührwerksmühle in vertikalem Längsschnitt,
    Figur 2
    den Mahlbehälter der Rührwerksmühle im vertikalen Längsschnitt in gegenüber Figur 1 vergrößertem Maßstab,
    Figur 3
    einen Querschnitt durch den Mahlbehälter gemäß der Schnittlinie III-III in Figur 2,
    Figur 4
    einen Querschnitt durch den Mahlbehälter gemäß der Schnittlinie IV-IV in Figur 2,
    Figur 5
    eine gegenüber Figur 2 abgewandelte Ausführungsform eines Mahlbehälters in vertikalem Längsschnitt,
    Figur 6
    einen Querschnitt durch den Mahlbehälter gemäß der Schnittlinie VI-VI in Figur 5,
    Figur 7
    einen Querschnitt durch den Mahlbehälter gemäß der Schnittlinie VII-VII in Figur 5,
    Figur 8
    eine gegenüber Figur 5 abgewandelte Ausführungsform eines Mahlbehälters in vertikalem Längsschnitt,
    Figur 9
    einen Querschnitt durch den Mahlbehälter gemäß der Schnittlinie IX-IX in Figur 8 und
    Figur 10
    einen Querschnitt durch den Mahlbehälter gemäß der Schnittlinie X-X in Figur 8.
  • Wie Fig. 1 entnehmbar ist, weist eine horizontale Rührwerksmühle ein Maschinen-Gestell 1 auf, das auf dem Boden 2 abgestützt ist. Im unteren Bereich des Maschinen-Gestells 1 ist ein Antriebs-Motor 3 angeordnet, der mittels eines Riementriebs 4 mit einer Antriebs-Welle 5 gekoppelt ist.
  • Im oberen Bereich des Maschinen-Gestells 1 ist an diesem ein horizontaler Mahlbehälter 6 befestigt. Dieser weist einen ersten Mahlbehälter-Deckel 7 auf, der am Maschinen-Gestell 1 angebracht ist und in dem die Antriebs-Welle 5 mittels Wälzlagern 8 drehbar gelagert ist. Der Mahlbehälter 6 weist weiterhin eine zylindrische Innenwand 9 auf, die von einem Temperier-Mantel 10 umgeben ist, in den Temperiermittel, in der Regel Kühlmittel, durch einen Zulauf 11 eingeführt und durch einen Ablauf 12 abgeführt wird. An dem dem ersten Mahlbehälter-Deckel 7 entgegengesetzten Ende, also im Abstand zum oberen Bereich des Maschinen-Gestells 1 ist der Mahlbehälter 6 durch einen zweiten Mahlbehälter-Deckel 13 verschlossen. Die Verbindung zwischen jeweils der Innenwand 9 nebst Temperier-Mantel 10 mit dem ersten Deckel 7 und dem zweiten Deckel 13 erfolgt mittels Flanschen 14, 15 und zugehörigen Verschraubungen 16. Durch die zylindrische Innenwand 9 und den ersten Deckel 7 und den zweiten Deckel 13 wird ein Mahlraum 17 begrenzt, in den ein im ersten Deckel 7 ausgebildeter Mahlgut-Einlass 18 einmündet und aus dem ein im zweiten Deckel 13 angeordneter Mahlgut-Auslass 19 ausmündet. In den Mahlraum 17 münden weiterhin ein Mahlhilfskörper-Einfüll-Stutzen 20 ein und ein Mahlhilfskörper-Auslass-Stutzen 21 aus, die beide ebenfalls am zweiten Deckel 13 ausgebildet sind.
  • Im Mahlraum 17 ist eine Rührwelle 22 angeordnet, die drehfest mit der Antriebs-Welle 5 verbunden ist und von letzterer um eine gemeinsame horizontale Mittel-Längs-Achse 23 von Antriebs-Welle 5, Mahlraum 17 und Rührwelle 22 antreibbar ist. Die Rührwelle 22 ist im Mahlraum 17 nicht gelagert; sie ist also über Ihre Kopplung an die Antriebs-Welle 5 fliegend gelagert. Die Rührwelle 22 weist zwei Abschnitte, nämlich anschließend an den Mahlgut-Einlass 18 einen ersten Rührwellen-Abschnitt 24 mit einem Außendurchmesser D24 und daran anschließend einen zweiten Rührwellen-Abschnitt 25 mit einem Außen-Durchmesser D25 auf. Es gilt:
    D25 > D24. Ein Übergangsabschnitt 26 zwischen dem ersten Rührwellen-Abschnitt 24 kleineren Durchmessers D24 und dem zweiten Rührwellen-Abschnitt 25 größeren Durchmessers D25 wird dem ersten Rührwellen-Abschnitt 24 zugeordnet.
  • Der erste Rührwellen-Abschnitt 24 ist im Wesentlichen als Voll-MaterialAbschnitt ausgebildet, während der zweite Rührwellen-Abschnitt 25 einen zum zweiten Deckel 13 hin offenen Hohlraum 27 aufweist. Die Länge L27 des Hohlraums 27 in Richtung zum ersten Rührwellen-Abschnitt 24 hin ist geringer als die Länge L25 des zweiten Rührwellen-Abschnitts 25. Es gilt also: L27 < L25. Der zweite Rührwellen-Abschnitt 25 weist nach außen offene parallel zur Achse 23 verlaufende Längs-Schlitze 28 auf, die - wie Figur 4 entnehmbar ist - bezogen auf die Antriebs-Dreh-Richtung 29 der Rührwelle 22 radial nach außen gegen die Drehrichtung 29 angestellt sind. Der zweite Rührwellen-Abschnitt 25 ist an seinem dem zweiten Deckel 13 benachbarten Ende mittels eines End-Rings 30 verschlossen, der also auch die Längs-Schlitze 28 in Richtung parallel zur Achse 23 verschließt.
  • In zweiten Rührwellen-Abschnitt 25 ist konzentrisch zur Achse 23 eine Trenneinrichtung 31 ausgebildet, die aus den Längs-Schlitzen 28 und einem zylindrischen Sieb 32 besteht, dass stirnseitig zum ersten Rührwellen-Abschnitt 24 hin mittels einer Abdeckung 33 verschlossen ist und das an seinem anderen Ende in einem Sockel 34 gehalten ist, der am zweiten Deckel 13 befestigt ist und den Mahlgut-Auslass 19 aufweist. Wie insbesondere Figur 2 entnehmbar ist, erstreckt sich das Sieb 32 bis in die Nähe des dem ersten Rührwellen-Abschnitt 24 benachbarten Ende des Hohlraums 27.
  • Die Rührwelle 22 ist mit Rühr-Elementen 35, 36 in Form von Rührstiften besetzt, die jeweils in einem Umfangsabstand von 90 Grad zueinander auf dem Umfang der Rührwelle 22 und radial zur Achse 23 angebracht sind. Es sind jeweils vier Rühr-Elemente 35, 36 in einer Ebene senkrecht zur Achse 23 angeordnet. Die Rühr-Elemente 35 in dem den ersten Rührwellen-Abschnitt 24 umgebenden ersten Mahlraum-Bereich 37 sind länger als die Rühr-Elemente 36 in dem den zweiten Rührwellen-Abschnitt 25 umgebenden zweiten Mahlraum-Bereich 38. Dies ergibt sich daraus, dass der Innendurchmesser D24 des ersten Mahlraum-Bereichs 37 kleiner ist als der Innendurchmesser D25 des zweiten Mahlraum-Bereichs 38 und dass alle Rühr-Elemente 35, 36 im gleichen Abstand von der Innenwand 9 des Mahlbehälters 6 enden. In dem zweiten Rührwellen-Abschnitt 25 sind jeweils zwei Längs-Schlitze 28 zwischen zwei um 90 Grad gegeneinander versetzten Rühr-Elementen 35 ausgebildet. Je nach Größe der Rührwerksmühle kann der Umfangsabstand der Rührelemente 35 kleiner als 90° sein. In einem solchen Fall sind dann gegebenenfalls zwischen zwei in einer Umfangsebene benachbarten Rührelementen 35 nicht mehr zwei, sondern nur ein Längs-Schlitz 28 ausgebildet.
  • Bei dem in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Übergangs-Abschnitt 26 vom ersten Rührwellen-Abschnitt 24 kleineren Durchmessers D24 zum zweiten Rührwellen-Abschnitt 25 größeren Durchmessers D25 Kurzschluss-Kanäle 39 ausgebildet, die den den ersten Rührwellen-Abschnitt 24 umgebenden ersten Mahlraum-Bereich 37 mit dem Hohlraum 27 verbinden. Diese Kurzschluss-Kanäle 39 münden - wie Figur 2 und Figur 4 entnehmbar ist - in die Längs-Schlitze 28 ein und befinden sich - bezogen auf die Durchström-Richtung 40 vom Mahlgut-Einlass 18 zum Mahlgut-Auslass 19 - vor dem Hohlraum 27, also im VollMaterial-Bereich der Rührwelle 22. Sie münden also durch den Boden 41 des Hohlraums 27 in letzteren ein. Diese Kurzschluss-Kanäle 39 können - wie Figur 2 entnehmbar ist - verhältnismäßig kurz ausgebildet sein. Ihre axiale Länge L39 beträgt mindestens 10% der Länge L24 des ersten Rührwellen-Abschnitts 24. Es gilt also: L39 >= 0,1 L24.
  • Wie der bezüglich der Ausgestaltung der Kurzschluss-Kanäle abgewandelten Ausführungsform nach den Figuren 5 bis 7 entnehmbar ist, können die Kurzschluss-Kanäle 39' sich über einen erheblichen Teil der Länge L24 des ersten Rührwellen-Abschnitts 24 erstrecken und zwar im Grenzfall über dessen volle Länge, in dem dann die Kurzschluss-Kanäle 39' axial zum ersten Mahlbehälter-Deckel 7 hin offen sind. Dann gilt:
    L24 >= L39' >= 0,1 L24. Mit anderen Worten heißt dies, dass die axiale Länge L39' im Bereich von 10% bis 100% der Länge L24 des ersten Rührwellen-Abschnitts 24 beträgt. Bevorzugt sind die Kurzschlusskanäle 39' verhältnismäßig lang. Für sie gilt also bevorzugt L39' >= 0,7 L24 bzw. L39' >= 0,8 L24 und L39' >= 0,9 L24.
  • Wie sich aus der Zeichnung ergibt, sind die Kurzschluss-Kanäle 39, 39' in gleicher Weise wie die Längs-Schlitze 28 - von der Mittel-Längs-Achse 23 nach außen gesehen - gegen die Drehrichtung 29 angestellt. Sie münden also axial in die Längs-Schlitze 28 ein. Weiterhin weisen die Kurzschluss-Kanäle 39, 39' - zumindest im Übergangsbereich 26 - einen Innendurchmesser D39, D39' auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser D27 des Hohlraums 27, so dass die Kurzschluss-Kanäle 39, 39' direkt durch den Boden 41 des Hohlraums 27 in diesen einmünden. Der Innendurchmesser D39, D39' ist geringfügig größer als der Außendurchmesser D33 der Abdeckung 33 des Siebes 32.
  • Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 8 bis 10 unterscheidet sich von dem nach den Figuren 5 bis 7 nur dadurch, dass der Innendurchmesser D39" der Kurzschluss-Kanäle 39" kleiner ist als der Außendurchmesser D33 der Abdeckung 33 des Siebes 32. Dies kann selbstverständlich auch bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 4 der Fall sein.
  • Die Betriebsweise ist wie folgt:
    Der Mahlraum 17, also der zwischen der Innenwand 9 und der Rührwelle 22 befindliche Freiraum ist zu etwa 90% mit nur angedeuteten Mahlhilfskörpern 42 gefüllt. Der Durchmesser D42 der Mahlhilfskörper 42 liegt im Bereich von 0,03 mm bis 0,8 mm und bevorzugt im Bereich von 0,03 mm bis 0,4 mm. Das zu mahlende beziehungsweise zu dispergierende Mahlgut wird durch den Mahlgut-Einlass 18 in den Mahlbehälter 6 gepumpt und durchströmt unter intensiver Beanspruchung durch die Rühr-Elemente 35, 36 und die Mahlhilfskörper 42 den Mahlraum 17 in Durchström-Richtung 40, wobei die durchschnittliche Durchströmgeschwindigkeit im ersten Mahlraum-Bereich 37 niedriger ist als im zweiten Mahlraum-Bereich 38, und zwar wegen der unterschiedlich großen freien Querschnitte dieser Mahlraum-Bereiche 37, 38.
  • Wie Figur 2 entnehmbar ist, strömt entsprechend dem Strömungspfeil 43 ein Teil des Mahlgutes durch die Kurzschluss-Kanäle 39 direkt in den Hohlraum 27 und verlässt den Mahlraum 17 durch das Sieb 32, soweit dieses Mahlgut eine Feinheit hat, die es durch das Sieb 32 hindurchtreten lässt. Das nicht durch das Sieb 32 abgeführte Mahlgut wird durch die Längs-Schlitze 28 in den zweiten Mahlraum-Bereich 38 abzentrifugiert. Ein weiterer Teil des Mahlgutes wird unter weiterer intensiver Beaufschlagung durch die Mahlhilfskörper 42 durch den zweiten Mahlraum-Bereich 38 gefördert und fließt um den Endring 30 herum in den Hohlraum 27 zwischen dem Sieb 32 und dem zweiten Rührwellen-Abschnitt 25, wo die Mahlhilfskörper 42 und grobe Mahlgutpartikel ausgeprägter als feine Mahlgut-Partikel entsprechend den nach außen gerichteten Strömungs-Pfeilen 45 durch die Längs-Schlitze 28 in den zweiten Mahlraum-Bereich 38 abgeschleudert werden.
  • Aufgrund der relativ geringeren Strömungsgeschwindigkeit des Mahlgutes im ersten Mahlraum-Bereich 37 im Vergleich zum zweiten Mahlraum-Bereich 38 ist die Gefahr der Verdichtung und Verpressung von Mahlhilfskörpern 42 im ersten Mahlraum-Bereich 37 geringer als im zweiten Mahlraum-Bereich 38. Dadurch, dass durch die Kurzschluss-Kanäle 39 bereits ein Teil des Mahlgutes direkt aus dem ersten Mahlraum-Bereich 37 der Trenn-Einrichtung 31 zugeführt wird, wird die Mahlgut-Strömungsgeschwindigkeit auch im zweiten Mahlraum-Bereich 38 reduziert, so dass auch dort die Gefahr von Verpressungen der Mahlhilfskörper 42 reduziert wird.
  • Wenn - wie in den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 5 bis 7 und 8 bis 10 - die Kurzschluss-Kanäle 39', 39" sich über eine größere Länge L39', L39" in Richtung zum Mahlgut-Einlass 18 erstrecken, dann wird dadurch der Mahlgut-Strom, der im Kurzschluss direkt der Trenn-Einrichtung 31 zugeführt wird, im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 4 vergrößert, da aufgrund der geschilderten Ausgestaltung der Kurzschluss-Kanäle 39', 39" Mahlhilfskörper 42 und grobe Mahlgut-Partikel ausgeprägter als feine Mahlgut-Partikel entsprechend den dargestellten Richtungspfeilen 46 aus den Kurzschluss-Kanälen 39" radial in den ersten Mahlraum-Bereich 37 abgeschleudert werden. Dies gilt in besonderer Weise für das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 bis 10.
  • Durch die geschilderten Maßnahmen wird die Gefahr von Verpressungen von Mahlhilfskörpern 42 stark reduziert, so dass eine erhebliche Durchsatzsteigerung ermöglicht wird. Insbesondere beim sogenannten Passagen-Betrieb bringt dies erhebliche Vorteile; hierbei wird Mahlgut mehrfach im Kreislauf durch den Mahlbehälter 6 gefördert.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Maschinen-Gestell
    2
    Boden
    3
    Antriebs-Motor
    4
    Riementrieb
    5
    Antriebs-Welle
    6
    Mahlbehälter
    7
    erster Mahlbehälter-Deckel
    8
    Wälzlager
    9
    Innenwand
    10
    Temperier-Mantel
    11
    Zulauf
    12
    Ablauf
    13
    zweiter Mahlbehälter-Deckel
    14
    Flansch
    15
    Flansch
    16
    Verschraubung
    17
    Mahlraum
    18
    Mahlgut-Einlass
    19
    Mahlgut-Auslass
    20
    Mahlhilfskörper-Einfüll-Stutzen
    21
    Mahlhilfskörper-Auslass-Stutzen
    22
    Rührwelle
    23
    Mittel-Längs-Achse
    24
    erster Rührwellen-Abschnitt
    25
    zweiter Rührwellen-Abschnitt
    26
    Übergangs-Abschnitt (24-25)
    27
    Hohlraum
    28
    Längs-Schlitze
    29
    Drehrichtung
    30
    End-Ring
    31
    Trenneinrichtung
    32
    Sieb
    33, 33'
    Abdeckung
    34
    Sockel
    35
    Rühr-Elemente
    36
    Rühr-Elemente
    37
    erster Mahlraum-Bereich
    38
    zweiter Mahlraum-Bereich
    39, 39', 39"
    Kurzschluss-Kanal
    40
    Durchströmrichtung
    41
    Boden (27)
    42
    Mahlhilfskörper
    43
    Strömungs-Pfeil
    44
    Richtungs-Pfeil
    45
    Strömungs-Pfeil
    46
    Richtungs-Pfeil

Claims (8)

  1. Rührwerksmühle
    mit einem horizontal angeordneten Mahlbehälter (6), der eine zylindrische Innenwand (9) aufweist,
    mit einer im Mahlbehälter (6) angeordneten, um eine gemeinsame Mittel-Längs-Achse (23) in einer Antriebs-Drehrichtung (29) antreibbaren Rührwelle (22),
    mit einem von der Innenwand (9) und der Rührwelle (22) begrenzten Mahlraum (17),
    wobei an einem ersten Ende des Mahlraums (17) ein Mahlgut-Einlass (18) in diesen einmündet,
    wobei aus einem dem ersten Ende des Mahlbehälters (6) entgegengesetzten zweiten Ende des Mahlbehälters (6) ein Mahlgut-Auslass (19) ausmündet,
    wobei die Rührwelle (22) einen dem Mahlgut-Einlass (18) benachbarten, einen ersten Mahlraum-Bereich (37) begrenzenden ersten Rührwellen-Abschnitt (24) geringeren Durchmessers D24 und einer Länge L24 und einen dem Mahlgut-Auslass (19) benachbarten, einen zweiten Mahlraum-Bereich (38) begrenzenden zweiten Rührwellen-Abschnitt (25) größeren Durchmessers D25 und einer Länge L25 aufweist, wobei gilt: D25 > D24, und wobei zwischen dem ersten Rührwellen-Abschnitt (24) und dem zweiten Rührwellen-Abschnitt (25) ein dem ersten Rührwellen-Abschnitt (25) zugerechneter Übergangs-Abschnitt (26) ausgebildet ist,
    wobei der zweite Rührwellen-Abschnitt (25) einen Hohlraum (27) aufweist, der durch einen Boden (41) gegenüber dem ersten Rührwellen-Abschnitt (24) abgeschlossen ist und eine Länge L27 zum ersten Rührwellen-Abschnitt (24) hin aufweist, und in dem ein mit dem Mahlgut-Auslass (19) verbundenes, im Abstand vor dem Boden (41) endendes Sieb (32) angeordnet ist, und
    wobei der zweite Rührwellen-Abschnitt (25) den Hohlraum (27) mit dem zweiten Mahlraum-Bereich (38) verbindende Schlitze (28) aufweist,
    wobei die Länge L27 des Hohlraums (27) in Richtung zum ersten Rührwellen-Abschnitt (24) hin geringer ist als die Länge L25 des zweiten Rührwellen-Abschnitts (25), dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Rührwellen-Abschnitt (24) mindestens einen den Boden (41) des Hohlraums (27) durchdringenden, den ersten Mahlraum-Bereich (37) mit dem Hohlraum (27) verbindenden Kurzschluss-Kanal (39, 39', 39") aufweist, der zumindest teilweise in dem Übergangs-Abschnitt (26) ausgebildet ist, und
    dass der mindestens eine Kurzschluss-Kanal (39, 39', 39") radial nach außen entgegen der Antriebs-Drehrichtung (29) angestellt ist.
  2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Kurzschluss-Kanal (39, 39', 39") einen Innendurchmesser D39, D39', D39" aufweist, der kleiner ist als der Innen-Durchmesser D27 des Hohlraums (7).
  3. Rührwerksmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine im ersten Rührwellen-Abschnitt (24) ausgebildete Kurzschluss-Kanal (39, 39', 39") sich in Richtung der Mittel-Längs-Achse (23) über 10 bis 100 % der Länge L24 des ersten Rührwellen-Abschnitts (24) erstreckt.
  4. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Kurzschluss-Kanal (39, 39', 39") parallel zur Mittel-Längs-Achse (23) verläuft.
  5. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Kurzschluss-Kanal (39, 39', 39") teilweise in einen Schlitz (28) des zweiten Rührwellen-Abschnitts (25) übergeht.
  6. Rührwerksmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine im ersten Rührwellen-Abschnitt (24) ausgebildete Kurzschluss-Kanal (39', 39") sich in Richtung der Mittel-Längs-Achse (23) über mindestens 70 % der Länge L24 des ersten Rührwellen-Abschnitts (24) erstreckt.
  7. Rührwerksmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine im ersten Rührwellen-Abschnitt (24) ausgebildete Kurzschluss-Kanal (39', 39") sich in Richtung der Mittel-Längs-Achse (23) über mindestens 80 % der Länge L24 des ersten Rührwellen-Abschnitts (24) erstreckt.
  8. Rührwerksmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine im ersten Rührwellen-Abschnitt (24) ausgebildete Kurzschluss-Kanal (39', 39") sich in Richtung der Mittel-Längs-Achse (23) über mindestens 90 % der Länge L24 des ersten Rührwellen-Abschnitts (24) erstreckt.
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