EP3799960B1 - Rührwerksmühle - Google Patents

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EP3799960B1
EP3799960B1 EP19200882.9A EP19200882A EP3799960B1 EP 3799960 B1 EP3799960 B1 EP 3799960B1 EP 19200882 A EP19200882 A EP 19200882A EP 3799960 B1 EP3799960 B1 EP 3799960B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
material discharge
discharge chamber
grinding
agitator mill
volume
Prior art date
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Active
Application number
EP19200882.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3799960A1 (de
Inventor
Eduard Nater
Achim Sturm
Andreas Rieche
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.)
Buehler AG
Original Assignee
Buehler AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Buehler AG filed Critical Buehler AG
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Priority to ES19200882T priority patent/ES3031993T3/es
Priority to PCT/EP2020/077315 priority patent/WO2021063995A1/de
Priority to JP2022519577A priority patent/JP7724772B2/ja
Priority to US17/754,235 priority patent/US12138632B2/en
Priority to CN202080061745.2A priority patent/CN114340797B/zh
Publication of EP3799960A1 publication Critical patent/EP3799960A1/de
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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
    • 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
    • B02C17/18—Details
    • B02C17/183—Feeding or discharging devices
    • 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
    • B02C17/18—Details
    • B02C17/183—Feeding or discharging devices
    • B02C17/1835—Discharging devices combined with sorting or separating of material
    • B02C17/1855—Discharging devices combined with sorting or separating of material with separator defining termination of crushing zone, e.g. screen denying egress of oversize material

Definitions

  • the invention relates to an agitator mill according to the preamble of claim 1.
  • the invention refers to the European patent specification EP 1 992 412 A1 .
  • This type of agitator mill is known from this. Agitator mills are used to disperse suspensions, i.e. solids in liquids. This is used, for example, in the production of adhesives, printing inks, cosmetics or pharmaceuticals.
  • the material to be ground is fed via a feed channel into a grinding chamber of the agitator mill, which is formed between the outer wall of a rotor and a container wall, and is comminuted together with auxiliary grinding media, such as ceramic balls, which are also referred to below as grinding media, and with the help of tools that are arranged on the rotor and optionally also on the container wall.
  • auxiliary grinding media such as ceramic balls
  • the stirring movement disperses agglomerates and crystalline structures are comminuted.
  • the original particle size of 100-500 ⁇ m can be reduced to less than 3 ⁇ m.
  • the finished product is then directed via a grinding media discharge channel through a grinding media separation device, particularly in the form of a protective screen, into a grinding media discharge chamber located behind the separation device, and then to a discharge line.
  • the rotor forms a kind of rotating cage around the separation device.
  • the invention aims to provide an improved agitator mill that solves these problems. Furthermore, the invention aims to make it possible to implement the improvements in existing agitator mills through a simple modification.
  • an agitator mill according to claim 1 and a method according to claim 11 are provided.
  • the essence of the invention is to reduce the dead space behind or within the separating device. Furthermore, it is possible to increase the product flow rate.
  • a device for reducing the volume of the grinding material discharge chamber and in particular by inserting a cylindrical body, a so-called packing body, with a central opening, in particular generally in the form of a hollow cylinder the dead space behind or within the separating device can be reduced.
  • the packing body can be designed to ensure a minimum product level.
  • a device for setting a minimum level can ensure that product discharge is only possible above a certain minimum level. Both devices can also be used together.
  • the present invention makes it possible to reduce the dead space behind the separating device or the protective screen of the agitator mill and to shift the position of the product discharge upwards.
  • the flow rate is also increased, thus reducing or largely preventing contamination of the channel walls by the material flowing through.
  • the agitator mill comprises a grinding container and a grinding chamber which is delimited by a container wall and at least partially filled with grinding media, and an agitator which is rotatable about a central longitudinal axis which is arranged substantially vertically during operation and which has a rotor.
  • An internal stator is arranged within the rotor. Between the rotor and an outer wall of the internal stator, a grinding material discharge channel is formed, through which the grinding material is guided through a grinding media separating device towards a discharge pipe.
  • the grinding media separating device is preferably designed in the form of a substantially vertically arranged cylinder, in particular a cylindrical sieve, with a height H.
  • a grinding material discharge chamber is formed behind the grinding media separating device.
  • a device for setting a minimum level of the product is arranged within the grinding material discharge chamber.
  • the interior of the separating device forms the grinding material discharge chamber, and the minimum level in the grinding material discharge chamber is greater than or equal to 0.85 H.
  • the invention comprises an agitator mill for treating flowable ground material, comprising a grinding container and a grinding chamber defined by a container wall of the grinding container and at least partially filled with grinding media. Furthermore, the agitator mill comprises an agitator rotatable about a central longitudinal axis arranged substantially vertically during operation, with a rotor. An internal stator is arranged within the rotor. A ground material discharge channel is formed between the rotor and an outer wall of the internal stator, through which channel the ground material is guided through a grinding media separating device toward a discharge pipe. A ground material discharge chamber is formed downstream of the grinding media separating device in the flow direction of the ground material. A device for reducing the volume of the ground material discharge chamber is arranged in the ground material discharge chamber.
  • the grinding media separation device is preferably designed in the form of a substantially vertically arranged cylinder with a height H, the interior of which forms the grinding material discharge chamber.
  • the device for reducing the volume of the grinding material discharge chamber can be formed by a packing element.
  • the packing element preferably forms a product-tight seal with a discharge base of the agitator mill and has an overflow height h of the product in the vertical direction, wherein the height H of the grinding media separation device is greater than the overflow height h.
  • h is greater than or equal to 0.85 H, particularly preferably greater than or equal to 0.95 H.
  • the filler body is preferably a substantially cylindrical hollow body.
  • the device for reducing the volume of the grinding material discharge chamber can be made of plastic, metal, or ceramic.
  • the device for reducing the volume of the grinding material discharge chamber can be designed to be temperature-controlled.
  • the separating device is preferably a cylindrical screen.
  • the device for reducing the volume of the ground material discharge chamber can also be removable.
  • the device for reducing the volume of the grinding material discharge chamber reduces the volume of the grinding material discharge chamber by at least 70%.
  • Tools that protrude into the grinding chamber are preferably attached to the rotor and, if applicable, to the container wall.
  • the agitator mill with the volume reduction device can also incorporate the minimum level setting device as described above. Both devices can be used separately or together to achieve the object of the present invention.
  • the invention comprises a method for operating and cleaning an agitator mill according to claim 11.
  • the flow rate of the material to be ground through the material discharge chamber is high enough to reduce product deposits, particularly in the material discharge chamber of the agitator mill.
  • the aforementioned devices for setting a minimum level in the ground material discharge chamber and/or for reducing the volume of the ground material discharge chamber can reduce the dead volume behind the separating device. This allows the mill to be almost completely filled before the ground material can flow out. By increasing the discharge velocity, carryover of the ground material is avoided, thus reducing product loss and cleaning effort. This is utilized by the cleaning method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an agitator mill according to the invention.
  • the agitator mill conventionally has a grinding container 2 with an internal grinding chamber 8.
  • the grinding chamber 8 is at least partially filled with grinding media (not shown).
  • the agitator mill furthermore has an internal stator 22 and a rotor 35 rotatable about a central longitudinal axis 19.
  • a grinding material discharge channel, which is also part of the grinding chamber 8, is formed between an outer wall 23 of the inner stator 22 and an inner wall of the rotor 35.
  • Tools 38 can be attached to the rotor 35 and extend into the space between the rotor 35 and a container wall 9 of the grinding container 2.
  • the tools 38 can alternatively or additionally be arranged on the container wall 9.
  • the grinding material is generally filled into the agitator mill from above and ground in the grinding chamber 8 by means of the grinding media.
  • the ground material is guided to the inside of the rotor 35, i.e., into the part of the grinding chamber 8 between the inner stator 22 and the inside of the rotor 35. There, it flows upwards, where any grinding media that may have migrated with it are separated outwards into the grinding chamber 8.
  • a separating device 30 for example a cylindrical protective screen that is rotationally symmetrical to the central longitudinal axis 19. The separating device 30 prevents the flow of grinding media into a downstream outlet line 4, which is located inside the inner stator 22.
  • the completely ground material flows through the separating device 30 inwards into the outlet line 4.
  • Arrows in the Fig. 1 illustrate the flow direction of the material to be ground through the agitator mill.
  • the agitator mill has an outlet floor 42 below the grinding media separation device 30. This outlet floor is arranged inwardly with respect to the grinding media separation device 30.
  • the outlet line 4 is preferably arranged in the center of the outlet floor 42.
  • the outlet floor 42 can be designed to taper conically in the direction of the outlet line 4. In other words, a radially outer side of the outlet floor 42 can be arranged higher in a vertical direction than the outlet line 4 during operation in order to simplify the product flow into the center and thus towards the outlet line 4.
  • a device for reducing the volume of the grinding material discharge chamber in particular a filling body 1, is mounted, which reduces the volume of the The volume of the grinding material discharge chamber behind the separating device 30 is reduced. Furthermore, this reduces air pockets in the product, which can increase the efficiency of the machine.
  • the separating device 30 is preferably not closed, so that product flow through the entire surface of the separating device 30 is ensured. This can be seen in the figure by a reduction in the sectional area in the region of the grinding material discharge chamber behind the separating device 30.
  • the device for reducing the volume of the grinding material discharge chamber is referred to as packing body 1.
  • the packing body 1 is preferably designed to be product-tight with the drainage base 4, so that the end product can only flow out above the packing body 1.
  • the packing body 1 can, for example, be a cylinder with a central opening or a cylindrical hollow body.
  • the packing body 1 can also be designed as an essentially cylindrical, rotationally symmetrical body.
  • the top and/or bottom of the packing body 1 can be completely or partially beveled.
  • the upper and lower sides can each have a different inclination and/or inclination direction in the direction of the central longitudinal axis 19 than in the direction of the outer side.
  • different shapes of the packing body 1 can thus be useful.
  • the packing body 1 has drainage channels 41 for this purpose, through which the overflow height h is defined.
  • the packing body 1 can also be smooth on the upper side, i.e., without channels.
  • the height H of the separating device 30 is greater than the overflow height h of the packing body.
  • a minimum product level of at least 85% of the height of the grinding media separating device should be ensured by the packing, so the overflow height h of the packing is h ⁇ 0.85 H.
  • h is about 0.95 H.
  • the volume of the grinding material discharge chamber is also reduced, for example, by at least about 70% and the height of a channel 41, which is formed immediately behind the separating device 30 by the packing 1 used, is reduced to, for example, about 10 mm, which leads to a flow rate of up to 2 m/s, at which excellent cleaning of the grinding material discharge channel 4 can be achieved.
  • the packing body 1 can be designed to be removable. However, the packing body 1 can also be designed or manufactured as a single piece with the discharge base 42 or the cover of the grinding material discharge chamber.
  • the filler body 1 is designed such that it is not sealed against the discharge base 42. This ensures only a reduction in volume within the separating device 30, i.e., the ground material discharge chamber, but not the above-mentioned minimum product level. For example, spacers can ensure a defined distance from the discharge base 42, between which the product can drain.
  • the packing element 1 can also be designed to be temperature-controlled. This ensures that the desired temperature of the product does not change or can be maintained during the dispersion process by inserting the packing element 1. Furthermore, the packing element 1 can be connected to an existing temperature system of the agitator mill, which is used in particular for cooling the components of the agitator mill.
  • the separating device 30 is generally static, i.e., the packing element 1 also does not perform any rotational movement. Therefore, connection to the temperature system of the agitator mill is easy to accomplish. If the packing element 1 is designed as a single piece with the machine, temperature control can be provided during the manufacturing process.
  • a device for setting a minimum level can also be provided, which, during operation of a vertical agitator mill, sets a minimum level of the product in the grinding material discharge chamber.
  • a minimum level or a minimum product level is ensured or guaranteed in the grinding material discharge chamber. This reduces the dead space volume in the grinding material discharge chamber. This reduces air pockets in the product and ensures faster and more efficient processing and flow of the product.
  • This device for setting a minimum level can be provided separately from or in addition to the packing 1.
  • the discharge line 4 can be extended such that it reaches a certain height in the grinding material discharge chamber, i.e., within the separating device 30. This height is preferably at least 0.85 H.
  • the product level within the grinding material discharge chamber is at least 0.85 H.
  • the height of the device for setting a minimum product level is 0.95 H.
  • the device for setting a minimum product level can be removable or integral with the drain line 4.
  • the device is sealed to the drain base 42 in a product-tight manner.
  • the device for setting a minimum product level can also be adjustable or controllable.
  • the packing according to the Fig. 1 The embodiment shown is shown separately in a sectional view in Fig. 2 shown.
  • the packing body 1 is designed rotationally symmetrically and is adapted to the grinding material discharge chamber behind the separating device 30 of an existing agitator mill. Due to the special design of the packing body, the Fig. 1
  • the channel 41 shown, which defines the overflow height h, is formed with a reduced cross-section, whereby the flow velocity is increased accordingly.
  • Fig. 3 shows a perspective view of the filler body 1 according to a preferred embodiment. This also shows a preferred arrangement of the channels 41. Other arrangements or dimensions may also be appropriate.
  • the residence time distribution should be kept narrow, and plug flow is preferred.
  • the object of the present invention can be achieved by setting a minimum product level in the grinding material discharge chamber and/or by reducing the volume in the grinding material discharge chamber.
  • the embodiments can be used individually as alternative solutions or in combination to achieve the objective of the invention.
  • the invention further comprises a method for operating and cleaning an agitator mill using the above-described device for reducing the volume of the grinding material discharge chamber.
  • This achieves the advantages set forth in the present description. Accordingly, by using the device according to the invention for reducing the volume of the grinding material discharge chamber according to the method according to the invention, the flow rate of the grinding material through the grinding material discharge chamber during operation of the agitator mill can be achieved to be sufficiently high to reduce product deposits, particularly in the grinding material discharge chamber of the agitator mill.
  • the cleaning effort of the agitator mill and the use of cleaning agents can be reduced. Furthermore, there is less product loss during production and a narrower and thus more favorable residence time distribution. Any air present in the agitator mill can be displaced during start-up.
  • the packing according to the invention can be installed in existing vertical agitator mills. This does not require complex and expensive modifications; it can be easily retrofitted or converted.
  • shapes other than a cylindrical shape may also be appropriate.
  • This solution can be used in particular for all vertical agitator mills with sieve-like separation devices.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Die Erfindung nimmt Bezug auf die europäische Patentschrift EP 1 992 412 A1 . Aus dieser ist eine derartige Rührwerksmühle bekannt. Rührwerksmühlen werden verwendet, um Suspensionen, also Feststoffe in Flüssigkeiten, zu dispergieren. Dies findet beispielsweise in der Herstellung von Klebstoffen, Druckfarben, Kosmetik oder Pharmaka Anwendung. Hierfür wird das Mahlgut über einen Zuführkanal in einen Mahlraum der Rührwerksmühle geführt, der zwischen der Außenwand eines Rotors und einer Behälterwand ausgebildet ist, und gemeinsam mit Mahlhilfskörpern, wie beispielsweise Keramikkugeln, die im Folgenden auch als Mahlkörper bezeichnet werden, und mit Hilfe von Werkzeugen zerkleinert, die am Rotor und gegebenenfalls zusätzlich an der Behälterwand angeordnet sind. Durch die Rührbewegung werden Agglomerate dispergiert und Kristallstrukturen zerkleinert. Dabei kann die ursprüngliche Partikelgröße von 100-500 µm auf kleiner 3 µm verringert werden. Das fertige Produkt wird dann über einen Mahlgutabführkanal durch eine Mahlkörpertrenneinrichtung, insbesondere in Form eines Schutz-Siebs, in einen hinter der Trenneinrichtung angeordneten Mahlgutabführraum und dann zu einer Ablaufleitung gelenkt. Der Rotor bildet dabei eine Art drehenden Käfig um die Trenneinrichtung.
  • Bei derartigen vertikalen Rührwerksmühlen besteht das Problem, dass nach dem Anfahren Luft im Bereich der Trenneinrichtung verbleibt. Im Betrieb ist es ferner erstrebenswert, die Verweilzeitverteilung eng zu halten und eine Propfenströmung im Gerät zu ermöglichen. Weiterhin kann es bei herkömmlichen Rührwerksmühlen zu Ablagerungen des vorangegangenen Produkts kommen, was die Qualität des Folgeprodukts negativ beeinflussen kann. Dies zieht eine aufwändige Reinigung nach jedem Produktwechsel nach sich. Reinigungsvorrichtungen, die in herkömmlichen Rührwerksmühlen zum Einsatz kommen, verfügen über einen Verdrängungskörper, der aufgrund der geforderten Beweglichkeit relativ klein in seinen Abmessungen sein muss.
  • Durch die Erfindung soll eine verbesserte Rührwerksmühle bereitgestellt werden, die diese Probleme löst. Weiterhin soll durch die Erfindung die Möglichkeit bereitgestellt werden, die Verbesserungen auch für bestehende Rührwerksmühlen durch einen einfachen Umbau verwirklichen zu können.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Rührwerksmühle nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 11 bereitgestellt.
  • Der Kern der Erfindung besteht darin, das Totraumvolumen hinter bzw. innerhalb der Trenneinrichtung zu verringern. Ferner kann erreicht werden, dass eine Durchflussgeschwindigkeit des Produkts erhöht wird. Durch das Verwenden einer Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums und insbesondere durch Einsetzen eines zylindrischen Körpers, eines sog. Füllkörpers, mit einer zentralen Öffnung, insbesondere allgemein in Form eines Hohlzylinders, kann das Totraumvolumen hinter bzw. innerhalb der Trenneinrichtung verringert werden. Weiterhin kann der Füllkörper so ausgeführt sein, dass er einen Mindestpegel des Produkts gewährleistet. Ferner kann durch eine Einrichtung zum Einstellen eines Mindestpegels gewährleistet werden, dass ein Produktabfluss nur oberhalb eines gewissen Mindestpegels möglich ist. Beide Einrichtungen können auch gemeinsam verwendet werden. Durch die vorliegende Erfindung kann also der Totraum hinter der Trenneinrichtung bzw. des Schutzsiebes der Rührwerksmühle verringert und die Position des Produktabflusses nach oben verlagert werden. Durch die Verkleinerung des Volumens des Mahlgutabführraums wird ferner die Durchflussgeschwindigkeit erhöht und damit erreicht, dass durch das durchströmende Gut selbst eine Verunreinigung der Kanalwände verringert bzw. weitgehend vermieden werden kann.
  • Insbesondere weist die Rührwerksmühle gemäß der vorliegenden Erfindung einen Mahlbehälter und einen Mahlraum auf, der von einer Behälterwand begrenzt ist und zumindest teilweise mit Mahlkörpern gefüllt ist, und ein um eine im Betrieb im Wesentlichen vertikal angeordnete Mittel-Längs-Achse drehbares Rührwerk mit einem Rotor. Innerhalb des Rotors ist ein Innenstator angeordnet. Zwischen dem Rotor und einer Außenwand des Innenstators ist ein Mahlgutabführkanal ausgebildet, durch den das Mahlgut durch eine Mahlkörpertrenneinrichtung in Richtung eines Abflussrohrs geleitet wird. Die Mahlkörpertrenneinrichtung ist bevorzugt in Form eines im Wesentlichen vertikal angeordneten Zylinders, insbesondere eines Zylindersiebs, mit einer Höhe H ausgeführt. In Flussrichtung des Mahlguts ist hinter der Mahlkörpertrenneinrichtung ein Mahlgutabführraum gebildet. Im Mahlgutabführraum ist eine Einrichtung zum Einstellen eines Mindestpegels des Produkts innerhalb des Mahlgutabführraums angeordnet. Bevorzugt bildet der Innenraum der Trenneinrichtung den Mahlgutabführraum und der Mindestpegel im Mahlgutabführraum beträgt größer oder gleich 0,85 H.
  • Die Erfindung umfasst eine Rührwerksmühle zum Behandeln von fließfähigem Mahlgut mit einem Mahlbehälter und einem Mahlraum, der von einer Behälterwand des Mahlbehälters begrenzt ist und zumindest teilweise mit Mahlkörpern gefüllt ist. Ferner weist die Rührwerksmühle ein um eine im Betrieb im Wesentlichen vertikal angeordnete Mittel-Längs-Achse drehbares Rührwerk mit einem Rotor auf. Innerhalb des Rotors ist ein Innenstator angeordnet. Zwischen dem Rotor und einer Außenwand des Innenstators ist ein Mahlgutabführkanal ausgebildet, durch den das Mahlgut durch eine Mahlkörpertrenneinrichtung in Richtung eines Abflussrohrs geleitet wird. In Flussrichtung des Mahlguts ist hinter der Mahlkörpertrenneinrichtung ein Mahlgutabführraum gebildet. Im Mahlgutabführraum ist eine Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums angeordnet.
  • Die Mahlkörpertrenneinrichtung ist bevorzugt in Form eines im Wesentlichen vertikal angeordneten Zylinders mit einer Höhe H ausgeführt, dessen Innenraum den Mahlgutabführraum bildet. Die Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums kann durch einen Füllkörper gebildet werden. Der Füllkörper schließt bevorzugt produktdicht mit einem Abflussboden der Rührwerksmühle ab und weist eine Überlaufhöhe h des Produkts in vertikaler Richtung auf, wobei die Höhe H der Mahlkörpertrenneinrichtung größer ist als die Überlaufhöhe h. Erfindungsgemäß ist h größer oder gleich 0,85 H, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,95 H.
  • Der Füllkörper ist bevorzugt ein im Wesentlichen zylindrischer Hohlkörper. Die Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums kann aus Kunststoff oder Metall oder Keramik hergestellt sein. Die Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums kann temperierbar ausgeführt sein.
  • Die Trenneinrichtung ist bevorzugt ein Zylindersieb. Die Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums kann ferner entnehmbar sein.
  • Bevorzugt verkleinert die Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums das Volumen des Mahlgutabführraums um mindestens 70%.
  • An dem Rotor und gegebenenfalls an der Behälterwand sind bevorzugt Werkzeuge angebracht, die in den Mahlraum hinein ragen.
  • In die Rührwerksmühle mit der Einrichtung zum Verkleinern des Volumens kann auch die Einrichtung zum Einstellen eines Mindestpegels wie oben beschrieben eingesetzt werden. Beide Einrichtungen können getrennt voneinander oder gemeinsam verwendet werden, um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen.
  • Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb und Reinigen einer Rührwerksmühle gemäß Anspruch 11.
  • Dadurch wird beim Betreiben der Rührwerksmühle die Durchflussgeschwindigkeit des Mahlguts durch den Mahlgutabführraum groß genug, um Produktablagerungen insbesondere im Mahlgutabführraum der Rührwerksmühle zu vermindern.
  • Durch die o.g. Einrichtungen zum Einstellen eines Mindestpegels im Mahlgutabführraum und/oder zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums, die insbesondere in eine bestehende Rührwerksmühle eingebaut werden können, kann das Totvolumen hinter der Trenneinrichtung verringert werden. Dadurch kann die Mühle nahezu vollständig gefüllt werden, bevor das Mahlgut abfließen kann. Durch die Erhöhung der Abflussgeschwindigkeit wird eine Verschleppung des Mahlguts vermieden und dadurch kann Produktverlust und Reinigungsaufwand verringert werden. Dies wird durch das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren genutzt.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand der Zeichnungen. Es zeigen
    • Fig. 1 einen Ausschnitt einer Rührwerksmühle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als vertikalen Längsschnitt,
    • Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines Füllkörpers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
    • Fig. 3 eine Perspektivansicht eines Füllkörpers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rührwerksmühle. Die Rührwerksmühle weist in herkömmlicher Weise einen Mahlbehälter 2 mit einem innenliegenden Mahlraum 8 auf. Der Mahlraum 8 ist zumindest teilweise mit Mahlkörpern (nicht gezeigt) gefüllt. Die Rührwerksmühle weist weiterhin einen Innenstator 22 und einen um eine Mittel-Längs-Achse 19 drehbaren Rotor 35 auf. Dabei ist zwischen einer Außenwand 23 des Innenstators 22 und einer Innenwand des Rotors 35 ein Mahlgutabführkanal ausgebildet, der ebenfalls Teil des Mahlraums 8 ist. Am Rotor 35 können Werkzeuge 38 angebracht sein, die in den Raum zwischen Rotor 35 und einer Behälterwand 9 des Mahlbehälters 2 hineinragen. Die Werkzeuge 38 können alternativ oder zusätzlich an der Behälterwand 9 angeordnet sein. Das Mahlgut wird in der Regel von oben in die Rührwerksmühle eingefüllt und im Mahlraum 8 mittels der Mahlkörper vermahlen. Am unteren Ende des Mahlraums 8 wird das Mahlgut auf die Innenseite des Rotors 35 geführt, also in den Teil des Mahlraums 8 zwischen dem Innenstator 22 und der Innenseite des Rotors 35. Dort fließt es nach oben, wo eventuell mitgewanderte Mahlkörper nach außen in den Mahlraum 8 abgeschieden werden. Oberhalb des Innenstators 22 befindet sich eine Trenneinrichtung 30, beispielsweise ein zylindrisches Schutzsieb, das rotationssymmetrisch zur Mittel-Längs-Achse 19 ausgebildet ist. Die Trenneinrichtung 30 verhindert den Durchfluss von Mahlkörpern in eine nachgelagerte Ablaufleitung 4, die sich innerhalb des Innenstators 22 befindet. Das fertig vermahlene Mahlgut fließt durch die Trenneinrichtung 30 nach innen in die Ablaufleitung 4. Pfeile in der Fig. 1 verdeutlichen die Durchflussrichtung des Mahlguts durch die Rührwerksmühle. Die Rührwerksmühle weist unterhalb der Mahlkörpertrenneinrichtung 30 einen Ausflussboden 42 auf. Dieser ist in Bezug auf die Mahlkörpertrenneinrichtung 30 innenliegend angeordnet. Bevorzugt ist die Ablaufleitung 4 in der Mitte des Ausflussbodens 42 angeordnet. Ferner kann der Ausflussboden 42 in Richtung der Ablaufleitung 4 konisch zulaufend ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann eine radial außenliegende Seite des Ausflussbodens 42 im Betrieb in einer vertikalen Richtung höher als die Ablaufleitung 4 angeordnet sein, um den Produktfluss in die Mitte und somit in Richtung der Ablaufleitung 4 zu vereinfachen.
  • Innerhalb der Trenneinrichtung 30 ist eine Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums, insbesondere ein Füllkörper 1, angebracht, der das Volumen des Mahlgutabführraums hinter der Trenneinrichtung 30 verringert. Ferner werden dadurch Lufteinschlüsse im Produkt verringert, wodurch die Effizienz der Maschine gesteigert werden kann. Bevorzugt wird die Trenneinrichtung 30 dabei nicht verschlossen, so dass ein Produktfluss durch die gesamte Oberfläche der Trenneinrichtung 30 gewährleistet ist. Dies ist in der Figur durch eine Verkleinerung der Schnittfläche in dem Bereich des Mahlgutabführraums hinter der Trenneinrichtung 30 zu erkennen. Im Folgenden wird auf die Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums als Füllkörper 1 Bezug genommen. Der Füllkörper 1 ist bevorzugt mit dem Abflussboden 4 produktdicht ausgeführt, sodass das Endprodukt nur oberhalb des Füllkörpers 1 abfließen kann. Dabei kann der Füllkörper 1 beispielsweise ein Zylinder mit zentraler Öffnung bzw. ein zylindrischer Hohlkörper sein. Der Füllkörper 1 kann auch als im Wesentlichen zylindrischer rotationssymmetrischer Körper ausgeführt sein. Dabei können beispielsweise die Ober- und/oder Unterseite des Füllkörpers 1 vollständig oder teilweise angeschrägt sein. Dabei können die Ober- bzw. Unterseiten im Falle einer hohlzylindrischen Form jeweils in Richtung der Mittel-Längs-Achse 19 eine andere Neigung und/oder Neigungsrichtung aufweisen als in Richtung der Außenseite. Je nach Ausführung der Trenneinrichtung 30 können somit unterschiedliche Formen des Füllkörpers 1 zweckdienlich sein. Im Falle einer produktdichten Ausführung mit dem Abflussboden 42 wird somit in einer vertikalen Rührwerksmühle im Betrieb auch ein Mindestpegel bzw. ein Niveau sichergestellt, den/das das Produkt im Malgutabfiihrraum aufweist. Der Füllkörper 1 weist hierfür Abflusskanäle 41 auf, durch die die Überlaufhöhe h definiert wird. Der Füllkörper 1 kann jedoch auf der Oberseite auch glatt, das heißt ohne Kanäle, ausgeführt sein. Die Höhe H der Trenneinrichtung 30 ist dabei größer als die Überlauföhe h des Füllkörpers.
  • Es soll ein Mindestpegel des Produkts von mindestens 85% der Höhe der Mahlkörpertrenneinrichtung durch den Füllkörper gewährleistet sein, für die Überlaufhöhe h des Füllkörpers gilt also h ≥ 0,85 H. Bevorzugt beträgt h etwa 0,95 H. Durch den gezeigten Füllkörper 1 wird zudem das Volumen des Mahlgut-Abführraums beispielsweise um mindestens etwa 70 % verkleinert und die Höhe eines Kanals 41, der unmittelbar hinter der Trenneinrichtung 30 durch den eingesetzten Füllkörper 1 gebildet wird, auf beispielsweise etwa 10 mm verringert, was zu einer Durchflussgeschwindigkeit von bis zu 2 m/s führt, bei der eine hervorragende Reinigung des Mahlgut-Abführkanals 4 erreicht werden kann.
  • Der Füllkörper 1 kann entnehmbar ausgeführt sein. Der Füllkörper 1 kann jedoch auch einstückig mit dem Ausflussboden 42 oder dem Deckel des Mahlgutabführraums ausgeführt sein bzw. gefertigt werden.
  • In einer anderen, nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform ist der Füllkörper 1 derart ausgestaltet, dass er nicht produktdicht mit dem Abflussboden 42 abschließt. Somit wird lediglich eine Verringerung des Volumens innerhalb der Trenneinrichtung 30, d.h. des Mahlgutabführraums, sichergestellt, nicht jedoch der oben erwähnte Mindestpegel des Produkts. Beispielsweise können Abstandshalter einen definierten Abstand zum Abflussboden 42 gewährleisten, zwischen dem das Produkt ablaufen kann.
  • Der Füllkörper 1 kann ferner temperierbar ausgeführt sein. Somit kann gewährleistet werden, dass sich durch das Einsetzen des Füllkörpers 1 die gewünschte Temperatur des Produkts während des Dispergiervorgangs nicht ändert bzw. beibehalten werden kann. Weiterhin kann der Füllkörper 1 an ein vorhandenes Temperatursystem der Rührwerksmühle, das insbesondere zur Kühlung der Komponenten der Rührwerksmühle verwendet wird, angeschlossen werden. Die Trenneinrichtung 30 ist in der Regel statisch ausgeführt, d.h. der Füllkörper 1 führt ebenfalls keine Rotationsbewegung durch. Daher ist der Anschluss an das Temperatursystem der Rührwerksmühle einfach zu bewerkstelligen. Falls der Füllkörper 1 einstückig mit der Maschine ausgeführt ist, kann bereits beim Herstellungsprozess die Temperierung vorgesehen werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ferner eine Einrichtung zum Einstellen eines Mindestpegels vorgesehen sein, die im Betrieb bei einer vertikalen Rührwerksmühle einen Mindestpegel des Produkts im Malgutabführraum einstellt. Mit anderen Worten wird ein Mindestpegel oder ein Mindestproduktniveau im Mahlgutabführraum sichergestellt bzw. gewährleistet. Dadurch wird das Totraumvolumen im Mahlgutabführraum verringert. Dies reduziert die Lufteinschlüsse im Produkt und sorgt für eine schnellere und effizientere Verarbeitung und Strömung des Produkts. Diese Einrichtung zum Einstellen eines Mindestpegels kann getrennt von oder zusätzlich zum Füllkörper 1 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Ablaufleitung 4 derart verlängert werden, dass sie bis auf eine gewisse Höhe im Mahlgutabführraum, d.h. innerhalb der Trenneinrichtung 30, reicht. Diese Höhe beträgt bevorzugt mindestens 0,85 H. Mit anderen Worten beträgt das Produktniveau innerhalb des Mahlgutabführraums mindestens 0,85 H. Besonders bevorzugt beträgt die Höhe der Einrichtung zum Einstellen eines Mindestpegels des Produkts 0,95 H. Die Einrichtung zum Einstellen eines Mindestpegels kann entnehmbar oder einstückig mit der Ablaufleitung 4 ausgeführt sein. Die Einrichtung schließt produktdicht mit dem Abflussboden 42 ab. Die Einrichtung zum Einstellen eines Mindestpegels kann auch regel- bzw. steuerbar ausgeführt sein.
  • Der Füllkörper gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist getrennt in einer Schnittansicht in Fig. 2 gezeigt. Der Füllkörper 1 ist rotationssymmetrisch ausgeführt und an den Mahlgutabführraum hinter der Trenneinrichtung 30 einer bestehenden Rührwerksmühle angepasst. Durch die spezielle Ausführung des Füllkörpers wird insbesondere im oberen Bereich hinter der Trenneinrichtung der in Fig. 1 gezeigte Kanal 41, der die Überlaufhöhe h definiert, mit einem reduzierten Querschnitt gebildet, wodurch die Durchflussgeschwindigkeit entsprechend erhöht wird.
  • Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Füllkörpers 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Hierbei wird auch eine bevorzugte Anordnung der Kanäle 41 ersichtlich. Auch andere Anordnungen bzw. Abmessungen können zweckdienlich sein.
  • Beim Anlaufen der Rührwerksmühle möchte man so schnell wie möglich im Auslassbereich befindliche Luft durch Produkt verdrängen, um die Entstehung von Luftpolstern in der Mühle zu vermeiden. Bisher fließt das Produkt an der tiefsten Stelle der Trenneinrichtung aus der Rührwerksmühle heraus, wobei die Luft oberhalb in der Rührwerksmühle verbleibt. Durch den erfindungsgemäßen Füllkörper und/oder die Einrichtung zum Einstellen eines Mindestpegels kann der Flüssigkeits- bzw. Produktablauf nach oben oder an die höchste Stelle der Trenneinrichtung verlegt werden. Das Totraumvolumen hinter bzw. innerhalb der Trenneinrichtung wird so verringert, da der Produktabfluss nur oberhalb des Füllkörpers oder der Einrichtung zum Einstellen bzw. Sicherstellen eines Mindestpegels möglich ist. Dadurch kann die Mühle vollständig gefüllt werden, bevor das Mahlgut durch die Trenneinrichtung abfließt.
  • Nachdem das zu dispergierende Produkt die Trenneinrichtung passiert hat, soll es so schnell wie möglich die Rührwerksmühle verlassen. Die Verweilzeitverteilung soll also eng gehalten werden und es ist eine Propfenströmung bevorzugt.
  • In herkömmlichen Rührwerksmühlen kann es gerade im Bereich der Produktabfuhr, also insbesondere im Mahlgutabführraum und Ablaufleitung, zu Produktablagerungen kommen. Somit muss die Rührwerksmühle durch den Anwender vor jedem Produktwechsel aufwändig gereinigt werden, da die Produktablagerungen des vorangegangenen Produkts sonst in der aktuellen Produktion vorhanden sein können. Solche Produktverschleppungen können die Qualität des Folgeprodukts negativ beeinflussen. Durch die Erhöhung der Durchflussgeschwindigkeit und die Vermeidung von Lufteinschlüssen im Produkt durch die Verringerung des Volumens des Mahlgutabführraums und/oder der Erhöhung des Produktniveaus innerhalb des Mahlgutabführraums gemäß der vorliegenden Erfindung können solche Ablagerungen und der dadurch auftretende Produktverlust verringert oder sogar vermieden werden.
  • Wie oben beschrieben kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch das Einstellen eines Mindestpegels des Produkts im Mahlgutabführraum und/oder durch die Verringerung des Volumens im Mahlgutabführraum gelöst werden. Insbesondere können die Ausführungsformen einzeln als alternative Lösungen oder in Kombination verwendet werden, um das Ziel der Erfindung zu verwirklichen.
  • Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Betrieb und zum Reinigen einer Rührwerksmühle mittels der oben beschriebenen Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums. Hierdurch werden die in der vorliegenden Beschreibung dargelegten Vorteile erzielt. Entsprechend kann durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden, dass beim Betreiben der Rührwerksmühle die Durchflussgeschwindigkeit des Mahlguts durch den Mahlgutabführraum groß genug ist, um Produktablagerungen insbesondere im Mahlgutabführraum der Rührwerksmühle zu vermindern.
  • Durch die erfindungsgemäße Einfügung eines Füllkörpers oder zylindrischen Hohlkörpers und/oder einer Einrichtung zum Einstellen eines Mindestpegels kann somit der Reinigungsaufwand der Rührwerksmühle und auch der Einsatz von Reinigungsmitteln verringert werden. Weiterhin kommt es zu weniger Produktverlust in der Produktion sowie zu einer engeren und damit günstigeren Verweilzeitverteilung. In der Rührwerksmühle vorhandene Luft kann beim Starten verdrängt werden.
  • Der erfindungsgemäße Füllkörper kann in bestehende vertikale Rührwerksmühlen eingesetzt werden. Hierzu ist kein aufwendiger und teurer Umbau nötig, es kann ein einfacher nachträglicher Einbau bzw. eine Umrüstung vorgenommen werden.
  • Je nach Trenneinrichtung können auch andere Formen als eine zylindrische Form zweckdienlich sein.
  • Diese Lösung kann insbesondere für alle vertikalen Rührwerksmühlen mit siebartiger Trenneinrichtung eingesetzt werden.
    • Liste der Bezugszeichen
    • 1
    Füllkörper
    2
    Mahlbehälter
    4
    Abflussrohr
    8
    Mahlraum
    9
    Behälterwand
    19
    Mittel-Längs-Achse
    22
    Innenstator
    23
    Außenwand
    30
    Mahlkörpertrenneinrichtung
    35
    Rotor
    38
    Werkzeuge
    41
    Kanal
    42
    Ausflussboden
    h
    Überlaufhöhe
    H
    Höhe der Mahlkörpertrenneinrichtung

Claims (11)

  1. Rührwerksmühle zum Behandeln von fließfähigem Mahlgut,
    - mit einem Mahlbehälter (2) und einem Mahlraum (8), der von einer Behälterwand (9) des Mahlbehälters (2) begrenzt ist und zumindest teilweise mit Mahlkörpern gefüllt ist, und
    - mit einem um eine im Betrieb im Wesentlichen vertikal angeordnete Mittel-Längs-Achse (19) drehbaren Rührwerk mit einem Rotor (35), und
    - mit einem Innenstator (22), der innerhalb des Rotors (35) angeordnet ist, und
    - wobei zwischen dem Rotor (35) und einer Außenwand (23) des Innenstators (22) ein Mahlgutabführkanal ausgebildet ist, durch den das Mahlgut durch eine Mahlkörpertrenneinrichtung (30) in Richtung eines Abflussrohrs (4) geleitet wird, wobei in Flussrichtung des Mahlguts hinter der Mahlkörpertrenneinrichtung (30) ein Mahlgutabführraum gebildet ist,
    - dadurch gekennzeichnet, dass im Mahlgutabführraum eine Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums angeordnet ist,
    wobei die Einrichtung zum Verkleinern des Volumens produktdicht mit einem Abflussboden (42) der Rührwerksmühle abschließt und eine Überlaufhöhe h des Produkts in vertikaler Richtung aufweist, wobei die Höhe H der Mahlkörpertrenneinrichtung (30) größer ist als die Überlaufhöhe h,
    wobei h größer oder gleich 0,85 H ist.
  2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, wobei die Mahlkörpertrenneinrichtung (30) in Form eines im Wesentlichen vertikal angeordneten Zylinders mit einer Höhe H ausgeführt ist, dessen Innenraum den Mahlgutabführraum bildet, und die Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums durch einen Füllkörper (1) gebildet wird.
  3. Die Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums ein im Wesentlichen zylindrischer Hohlkörper ist.
  4. Die Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums aus Kunststoff oder Metall oder Keramik hergestellt ist.
  5. Die Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums temperierbar ausgeführt ist.
  6. Die Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Trenneinrichtung (30) ein Zylindersieb ist.
  7. Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums entnehmbar ist.
  8. Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Verkleinern des Volumens des Mahlgutabführraums das Volumen des Mahlgutabführraums um mindestens 70% verkleinert.
  9. Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an dem Rotor (35) und gegebenenfalls der Behälterwand (9) Werkzeuge (38) angebracht sind, die in den Mahlraum (8) hinein ragen.
  10. Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Einrichtung zum Einstellen eines Mindestpegels.
  11. Verfahren zum Betrieb und Reinigen der Rührwerksmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch das Einsetzen der Einrichtung zum Verkleinern des Volumens die Durchflussgeschwindigkeit erhöht wird und Lufteinschlüsse vermieden werden.
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