EP3946741A1 - Rührwerkskugelmühle - Google Patents

Rührwerkskugelmühle

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EP3946741A1
EP3946741A1 EP21715572.0A EP21715572A EP3946741A1 EP 3946741 A1 EP3946741 A1 EP 3946741A1 EP 21715572 A EP21715572 A EP 21715572A EP 3946741 A1 EP3946741 A1 EP 3946741A1
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EP
European Patent Office
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outer stator
rotor
grinding
grinding tools
stator
Prior art date
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EP21715572.0A
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English (en)
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EP3946741B1 (de
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Eduard Nater
Achim Sturm
Andreas Rieche
Thomas VERSNIK
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Buehler AG
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Buehler AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP3946741B1 publication Critical patent/EP3946741B1/de
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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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    • B02C17/16—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C17/161—Arrangements for separating milling media and ground material
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    • B02C17/18—Details
    • B02C17/183—Feeding or discharging devices
    • B02C17/1835—Discharging devices combined with sorting or separating of material
    • B02C17/184—Discharging devices combined with sorting or separating of material with separator arranged in discharge path of crushing zone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
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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 present disclosure relates to an agitator ball mill and in particular to an agitator ball mill in which an improved fluidization and distribution of the auxiliary grinding bodies within the agitator ball mill is ensured.
  • RWKM agitator ball mill
  • Agitator ball mills are also known, for example, from the documents DE 4 008 472 A1, DE 19638354 A1 and WO 2006/116338 A2.
  • the present disclosure comprises an agitator mill for treating free-flowing material to be ground with a circular-cylindrical outer stator and an agitator with a circular-cylindrical rotor that is rotatably mounted about a common central axis.
  • the rotor is arranged inside the outer stator and a grinding chamber is formed between the rotor and the outer stator.
  • the grinding chamber has a constant width between the outer stator and the rotor.
  • a feed channel is located in front of the grinding chamber, through which the ground material can be fed into the grinding chamber.
  • a discharge channel is provided through which the Grist can leave the grinding chamber.
  • the feed and discharge channels thus define a flow direction through the grinding chamber that extends from the feed channel to the discharge channel.
  • the grinding chamber is at least partially filled with auxiliary grinding bodies. Furthermore, rotor grinding tools are attached to the rotor which extend radially in the direction of the outer stator. Furthermore, external stator grinding tools are attached to the outer stator, which protrude radially with a length into the grinding chamber.
  • the external stator grinding tools are arranged spaced apart in the circumferential direction and form rows. These rows are arranged parallel to one another on the outer stator along the central axis.
  • the external stator grinding tools are also arranged in longitudinal rows, that is, perpendicular to the circumferential direction and along the central axis.
  • the external stator grinding tools thus form, on the one hand, longitudinal rows in the direction of the central axis, that is to say along the direction of flow, and furthermore rows perpendicular thereto, that is to say circularly around the circumference of the external stator.
  • the external grinding tools of at least one row, preferably three rows, of external stator grinding tools on the side of the grinding chamber facing away from the feed channel have a greater radial length than the other external stator grinding tools.
  • the outer stator grinding tools at least in the rearmost row (s) in the flow direction in the circumferential direction i.e. all the outer stator grinding tools that are located on circles around the circumference of the outer stator that are most distant from the feed channel, have a greater radial length than the other outer stator grinding tools.
  • the external stator preferably has six to twelve rows of external stator grinding tools in the circumferential direction and / or eight to twenty longitudinal rows of external stator grinding tools.
  • the lower row or the lower preferably three rows in the circumferential direction are the rows with outer stator grinding tools of greater length.
  • the outer stator grinding tools in each row in the circumferential direction can each have the same length.
  • the length of the external stator grinding tools with greater length can be a factor of 1.5 to 2.5, preferably 1.75 to 2.25 and particularly preferably 2.0 longer than the length of the other external stator grinding tools.
  • the length of the remaining external stator grinding tools can be between 5 and 20 mm, preferably between 7 and 15 mm.
  • the rotor grinding tools each preferably have the same length, for example 20 mm to 40 mm.
  • the external stator grinding tools and / or the rotor grinding tools are preferably designed in the form of pins.
  • the pins preferably have a cylindrical shape, the length being at least as great as the diameter of the pins.
  • a separating device can be provided within the rotor.
  • the drainage channel for discharging the free-flowing material to be ground can be arranged behind the separating device.
  • FIG. shows a cross section through an agitator ball mill according to an example of the invention.
  • RWKM vertical agitator ball mill
  • FIG. 1 The vertical agitator ball mill shown in FIG. 1 has an agitator with an essentially cylindrical rotor 1, the rotor 1 having an outer diameter Dl and an inner diameter dl.
  • the rotor 1 is mounted rotatably about the central axis 5. This is aligned vertically according to the embodiment shown.
  • the RWKM has an outer stator 2 with an outer stator inner diameter D2, which surrounds the rotor 1.
  • the inner wall of the outer stator 2 facing the rotor 1 is circular-cylindrical.
  • the rotor 1 and outer stator 2 are coaxial with the central axis 5.
  • the rotor 1 has a circular cylindrical outer wall.
  • a grinding chamber 4 is formed between the outer stator 2 and the rotor 1, which has the same radial thickness over the entire height and in the circumferential direction.
  • the grinding chamber 4 thus has a constant ring size.
  • the ground material to be treated is introduced into the grinding chamber 4 via a feed channel 7.
  • the RWKM has an inner stator 22 with an inner stator outer diameter d22, which forms a discharge space 23 with the radially inner side of the rotor 1.
  • the discharge space 23 is connected to the grinding space 4 via a channel which is formed below the rotor 1 in FIG. 1.
  • the dispersed product thus flows from the grinding chamber 4 via the channel into the discharge chamber 23 to a separating device 3 which is arranged above the inner stator 22.
  • the separating device 3 is set up to hold back any auxiliary grinding bodies that may be dragged along.
  • a discharge channel 6 Centrally within the separating device 3 there is a discharge channel 6 which discharges the finished product from the machine.
  • Rotor grinding tools 11 are attached to the outer wall of the rotor 1 and protrude into the grinding chamber 4 in the radial direction.
  • Outer stator grinding tools 21, 211 are attached to the inner wall of the outer stator 2 and protrude into the grinding chamber 4 in the radial direction.
  • the tools 11, 21, 211 are attached offset in such a way that a sufficient distance is formed between them when the rotor 1 rotates.
  • the tools 11, 21, 211 are preferably in longitudinal rows parallel to the central axis, that is to say vertical in the embodiment shown, as well as in the circumferential direction on the circular cylindrical Outer wall of the rotor 1 or the circular cylindrical inner wall of the outer stator 2 attached.
  • the tools 11, 21, 211 are preferably each equally spaced from one another in the longitudinal and / or in the circumferential direction. In other words, the tools 11, 21, 211 are evenly distributed.
  • Each longitudinal row of tools 11, 21, 211 preferably has six to twenty tools 11, 21, 211 per row.
  • six to twelve tools 11, 21, 211 are preferably attached per row of tools 11, 21, 211 in the circumferential direction.
  • the invention is not linked to the number of tools 11, 21, 211 in the longitudinal and / or circumferential direction and can be applied to any RWKM with stator and rotor tools.
  • the length denotes, unless otherwise defined, the radial length of the tools 11, 21, 211, ie the length that the tools 11, 21, 211 radially into the grinding chamber 4, ie in the direction of the outer stator 2 or in the direction of the rotor 1 protrude.
  • the rotor tools 11 have the same length.
  • the rotor tools 11 generally have a length of approximately 20 mm to 40 mm.
  • the external stator grinding tools 211 have a greater length in the rear region of the external stator 2 (cf. FIG. 1) which is at the rear in the flow direction, that is to say in the lower region in the embodiment shown.
  • the rear area faces the channel that connects the grinding chamber 4 and the discharge chamber 23.
  • the rows of external stator grinding tools 21, 211 each have the same length in the circumferential direction. At least the lowest row (rearmost in the flow direction) of the external stator grinding tools 211 in FIG External stator grinding tools 211 have a greater length, these external stator grinding tools 211 preferably have the same length. A gradual increase in the length of the external stator grinding tools 21, 211 in the flow direction can also be expedient.
  • the length of the outer stator grinding tools 211 with greater length can be a factor of 1.5 to 2.5, preferably 1.75 to 2.25 and particularly preferably a factor of 2.0 longer than the length of the other outer stator grinding tools 21.
  • the length of the rest External stator grinding tools 21 can be between 5 and 20 mm, preferably between 7 and 15 mm.
  • the ratio of the rotor outer diameter D1 to the outer stator inner diameter D2, the diameters being measured in each case without taking into account the grinding tools 11, 21, 211, is defined as follows
  • the ratio of the inner stator outer diameter d22, with d22 being measured without taking into account the pins shown in FIG. 1, to the rotor inner diameter dl is defined as follows
  • the ratio of the number of the outer stator grinding tools 211 with a greater length to the number of the remaining outer stator grinding tools 21 is between 0.1 and 0.5.
  • the outer stator 2 has two outer stator grinding tools 211 of greater length and eight remaining outer stator grinding tools 21.
  • the ratio of the height at which the outer stator grinding tools 211 protrude into the grinding chamber 4 with a greater length to the total height of the grinding chamber 4 is between 0.05 and 0.3, preferably between 0.1 and 0.2.
  • the height at which the outer stator grinding tools 211 protrude into the grinding space 4 with a greater length is to be understood as the extent of the length of the outer stator grinding tools 211 with greater length in the axial direction, that is, the area of the grinding space 4 in which the length in the outer stator grinding tools 211 are arranged with a greater length in the grinding chamber. In other words, this corresponds to a vertical agitator mill the height of the process zone (grinding chamber 4), which is covered by the longer external stator grinding tools 211.
  • the ratio of the length in which the outer stator grinding tools 211 protrude with greater length into the grinding chamber 4 to the outer stator inner diameter D2 is preferably between 0.05 and 0.4, particularly preferably between 0.2 and 0.3. With an extension of the outer stator grinding tools 211 with a greater length in the grinding chamber 4 of 150 mm and an outer stator inner diameter D2 of 550 mm, a ratio of 0.27 results.
  • auxiliary grinding bodies can accumulate in part of the grinding chamber, especially in the downward flow direction, due to the drag forces.
  • the extended external stator grinding tools in the rear area in the flow direction result in an improved fluidization of the auxiliary grinding bodies in the entire RWKM.
  • An accumulation of auxiliary grinding bodies in a part of the machine can be effectively prevented. If there should be an accumulation of auxiliary grinding bodies during operation, this can be noticeably loosened and set in motion by using longer pins in the lower area of the outer stator. In this way, improved comminution results or better grinding results are achieved and the product quality is increased.
  • the arrangement enables lower power consumption in the case of thin-bodied products with low viscosities (toughness) and / or less tack.
  • the grinding tools of the present disclosure are preferably glued in place. This prevents procedural manipulation of the mill during operation.
  • the tools are sealed to the stator by gluing, which avoids a reduction in the cooling surface.
  • the tools of the external stator are preferably provided in two different defined lengths. This means that there is only one step in the tool length in the axial direction. This also ensures constant grinding conditions over the entire grinding time.
  • the invention can also be used in an existing RWKM, in particular in a RWKM whose external stator grinding tools are designed to be exchangeable.
  • the outer stator grinding tools of the rows in the circumferential direction facing away from the feed channel are replaced by outer stator grinding tools that have a correspondingly greater length.
  • the external stator grinding tools of a desired number of rows are replaced, that is to say at least the tools of the rearmost row in the flow direction, preferably those of the three rearmost rows.
  • the invention also includes individual features in the figures even if they are shown there in connection with other features and / or are not mentioned above.

Landscapes

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

Abstract

Die vorliegende Offenbarung umfasst eine Rührwerksmühle zum Behandeln von fließfähigem Mahlgut mit einem kreiszylindrischen Außenstator (2) und einem um eine gemeinsame Mittelachse (5) drehbar gelagerten Rührwerk mit einem kreiszylindrischen Rotor. Der Rotor (1) ist innerhalb des Außenstators (2) angeordnet und zwischen Rotor (1) und Außenstator (2) ist ein Mahlraum (4) ausgebildet. In dem Mahlraum (4) ist eine Durchströmrichtung definiert, die sich von einem Zuführkanal (7) zu einem Ablaufkanal (6) erstreckt. Der Mahlraum (4) zwischen Außenstator (2) und Rotor (1) weist eine konstante Breite auf. Der Mahlraum (4) ist zumindest teilweise mit Mahlhilfskörpern gefüllt. Am Rotor (1) sind mehrere Rotormahlwerkzeuge (11) angebracht, die sich in Richtung des Außenstators (2) erstrecken, wobei am Außenstator (2) mehrere Außenstatormahlwerkzeuge (21, 211) angebracht sind, die radial mit einer Länge in den Mahlraum (4) hineinragen. Die Außenstatormahlwerkzeuge (21, 211) sind in Umfangsrichtung nebeneinander beabstandet angeordnet und bilden Reihen. Diese Reihen sind parallel zueinander am Außenstator (2) entlang der Mittelachse angeordnet. Die Außenstatormahlwerkzeuge (211) wenigstens einer Reihe, bevorzugt von drei Reihen von Außenstatormahlwerkzeuge (211) an der dem Zuführkanal (7) abgewandten Seite des Mahlraums weisen eine größere radiale Länge auf als die übrigen Außenstatormahlwerkzeuge (21). Die Außenstatormahlwerkzeuge (21, 211) jeder Reihe in Umfangsrichtung weisen jeweils die gleiche Länge auf.

Description

Rührwerkskugelmühle
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Rührwerkskugelmühle und insbesondere eine Rührwerkskugelmühle, bei der eine verbesserte Fluidisierung und Verteilung der Mahlhilfskörper innerhalb der Rührwerkskugelmühle gewährleistet wird.
Der prinzipielle Aufbau einer Rührwerkskugelmühle (RWKM) ist beispielsweise aus der EP 1 992 412 Bl bekannt. Bei herkömmlichen RWKM können sich beim Spülen und beim Produzieren von dünnflüssigen Produkten die Mahlkörper durch die Schwerkraft im unteren Bereich des Mahlraums ansammeln und verpressen. Dies kann zu einer Verringerung der Produktqualität oder Verlängerung der Verarbeitungsdauer aufgrund einer ungünstigen Verteilung der Mahlhilfskörper innerhalb der RWKM führen.
Rührwerkskugelmühlen sind beispielsweise auch aus den Dokumenten DE 4 008 472 Al, DE 19638354 Al und WO 2006/116338 A2 bekannt.
Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine tiefere Leistungsaufnahme bei dünnflüssigen Produkten mit niedrigen Viskositäten und/oder geringerer Zügigkeit, insbesondere durch eine bessere Verteilung der Mahlhilfskörper innerhalb der RWKM, zu erreichen. Die Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 definiert. Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.
Die vorliegende Offenbarung umfasst eine Rührwerksmühle zum Behandeln von fließfähigem Mahlgut mit einem kreiszylindrischen Außenstator und einem um eine gemeinsame Mittelachse drehbar gelagerten Rührwerk mit einem kreiszylindrischen Rotor. Der Rotor ist innerhalb des Außenstators angeordnet und zwischen Rotor und Außenstator ist ein Mahlraum ausgebildet. Der Mahlraum weist zwischen Außenstator und Rotor eine konstante Breite auf. Dem Mahlraum ist ein Zuführkanal vorgelagert, durch den das Mahlgut in den Mahlraum geführt werden kann. Ferner ist ein Abführkanal vorgesehen, durch den das Mahlgut den Mahlraum verlassen kann. Durch Zuführ- und Abführkanal wird somit eine Durchströmrichtung durch den Mahlraum definiert, die sich von dem Zuführkanal zu dem Ablaufkanal erstreckt.
Der Mahlraum ist zumindest teilweise mit Mahlhilfskörpern gefüllt. Ferner sind am Rotor Rotormahlwerkzeuge angebracht, die sich radial in Richtung des Außenstators erstrecken. Weiterhin sind am Außenstator Außenstatormahlwerkzeuge angebracht, die radial mit einer Länge in den Mahlraum hineinragen. Die Außenstatormahlwerkzeuge sind die in Umfangsrichtung nebeneinander beabstandet angeordnet und bilden Reihen. Diese Reihen sind parallel zueinander am Außenstator entlang die Mittelachse angeordnet. Die Außenstatormahlwerkzeuge sind zudem in Längsreihen, also senkrecht zur Umfangsrichtung und längs der Mittelachse, angeordnet.
Die Außenstatormahlwerkzeuge bilden also zum einen Längsreihen in Richtung der Mittelachse, also entlang der Durchströmrichtung, und weiterhin Reihen senkrecht dazu, also kreisförmig um den Umfang des Außenstators.
Die Außenmahlwerkzeuge wenigstens einer Reihe, bevorzugt von drei Reihen von Außenstatormahlwerkzeuge an der dem Zuführkanal abgewandten Seite des Mahlraums weisen eine größere radiale Länge auf als die übrigen Außenstatormahlwerkzeuge. Anders ausgedrückt weisen also die Außenstatormahlwerkzeuge zumindest der in Durchströmrichtung hintersten Reihe(n) in Umfangsrichtung, also sämtliche Außenstatormahlwerkzeuge, die auf Kreisen um den Umfang des Außenstators liegen, die vom Zuführkanal am meisten entfernt liegen, eine größere radiale Länge auf als die übrigen Außenstatormahlwerkzeuge.
Bevorzugt weist der Außenstator sechs bis zwölf Reihen von Außenstatormahlwerkzeugen in Umfangsrichtung und/oder acht bis zwanzig Längsreihen von Außenstatormahlwerkzeugen auf.
In einer Ausführungsform, in der die Rührwerksmühle im Betrieb derart angeordnet ist, dass die Mittelachse vertikal ausgerichtet ist und die Durchströmrichtung im Mahlraum von oben nach unten verläuft, ist die untere Reihe bzw. sind die unteren, vorzugsweise drei Reihen in Umfangsrichtung die Reihen mit Außenstatormahlwerkzeugen größerer Länge.
Die Außenstatormahlwerkzeuge jeder Reihe in Umfangsrichtung können jeweils die gleiche Länge aufweisen. Die Länge der Außenstatormahlwerkzeuge mit größerer Länge kann um den Faktor 1,5 bis 2,5, bevorzugt 1,75 bis 2,25 und besonders bevorzugt 2,0 länger sein als die Länge der übrigen Außenstatormahlwerkzeuge. Die Länge der übrigen Außenstatormahlwerkzeuge kann zwischen 5 und 20 mm, bevorzugt zwischen 7 und 15 mm betragen.
Die Rotormahlwerkzeuge weisen jeweils bevorzugt die gleiche Länge auf, beispielsweise 20 mm bis 40 mm.
Die Außenstatormahlwerkzeuge und/oder die Rotormahlwerkzeuge sind bevorzugt in Form von Stiften ausgeführt. Die Stifte weisen bevorzugt eine Zylinderform auf, wobei die Länge mindestens so groß wie der Durchmesser der Stifte ist.
Innerhalb des Rotors kann eine Trenneinrichtung vorgesehen sein. In Durchströmrichtung kann der Ablaufkanal zum Abführen des fließfähigen Mahlguts hinter der Trenneinrichtung angeordnet sein.
Die Erfindung wird anhand der Figur 1 beschrieben. Sie zeigt einen Querschnitt durch eine Rührwerkskugelmühle gemäß einem Beispiel der Erfindung.
Im Folgenden wird auf eine vertikale Rührwerkskugelmühle (RWKM) gemäß Figur 1 Bezug genommen, also auf eine RWKM gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die im Betrieb derart angeordnet ist, dass eine Mittelachse 5 vertikal ausgerichtet ist und die Durchströmrichtung von oben nach unten verläuft. Die Richtung parallel zur Mittelachse 5 wird axiale Richtung genannt. Die Erfindung kann jedoch auch in horizontalen oder schräg angeordneten RWKM zum Einsatz kommen. Die in Figur 1 gezeigte RWKM weist ein Rührwerk mit einem im Wesentlichen zylindrischen Rotor 1 auf, wobei der Rotor 1 einen Außendurchmesser Dl und einen Innendurchmesser dl aufweist. Der Rotor 1 ist um die Mittelachse 5 drehbar gelagert. Diese ist gemäß der gezeigten Ausführungsform vertikal ausgerichtet. Ferner weist die RWKM einen Außenstator 2 mit Außenstatorinnendurchmesser D2 auf, der den Rotor 1 umgibt. Insbesondere ist die dem Rotor 1 zugewandte Innenwand des Außenstators 2 kreiszylindrisch. Rotor 1 und Außenstator 2 sind koaxial zur Mittelachse 5. Ferner weist der Rotor 1 eine kreiszylindrische Außenwand auf. Somit wird zwischen dem Außenstator 2 und dem Rotor 1 ein Mahlraum 4 gebildet, der über die gesamte Höhe und in Umfangsrichtung die gleiche radiale Dicke aufweist. Der Mahlraum 4 weist somit ein konstantes Ringmaß auf. Das zu behandelnde Mahlgut wird über einen Zuführkanal 7 in den Mahlraum 4 eingebracht.
Ebenfalls koaxial zur Mittelachse 5 weist die RWKM einen Innenstator 22 mit Innenstatoraußendurchmesser d22 auf, der mit der radial innenliegenden Seite des Rotors 1 einen Abführraum 23 bildet. Der Abführraum 23 ist über einen Kanal, der in der Figur 1 unterhalb des Rotors 1 gebildet ist, mit dem Mahlraum 4 verbunden. Das dispergierte Produkt fließt somit aus dem Mahlraum 4 über den Kanal in den Abführraum 23 zu einer Trenneinrichtung 3, die oberhalb des Innenstators 22 angeordnet ist. Die Trenneinrichtung 3 ist eingerichtet, möglicherweise mitgeschleppte Mahlhilfskörper zurückzuhalten. Zentral innerhalb der Trenneinrichtung 3 befindet sich ein Ablaufkanal 6, der das fertige Produkt aus der Maschine abführt.
An der Außenwand des Rotors 1 sind Rotormahlwerkzeuge 11 angebracht, die in radialer Richtung in den Mahlraum 4 hineinragen. An der Innenwand des Außenstators 2 sind Außenstatormahlwerkzeuge 21, 211 angebracht, die in radialer Richtung in den Mahlraum 4 hineinragen. Die Werkzeuge 11, 21, 211 sind derart versetzt angebracht, dass bei Rotation des Rotors 1 ein ausreichender Abstand zwischen ihnen ausgebildet ist.
Bevorzugt sind die Werkzeuge 11, 21, 211 in Längsreihen parallel zur Mittelachse, in der gezeigten Ausführungsform also vertikal, sowie in Umfangsrichtung an der kreiszylindrischen Außenwand des Rotors 1 bzw. der kreiszylindrischen Innenwand des Außenstators 2 angebracht. Bevorzugt sind die Werkzeuge 11, 21, 211 jeweils in Längs- und/oder in Umfangsrichtung gleich voneinander beabstandet. Mit anderen Worten sind die Werkzeuge 11, 21, 211 gleichmäßig verteilt. Bevorzugt weist jede Längsreihe der Werkzeuge 11, 21, 211 sechs bis zwanzig Werkzeuge 11, 21, 211 pro Reihe auf. Ferner sind bevorzugt in Umfangsrichtung pro Reihe Werkzeuge 11, 21, 211 sechs bis zwölf Werkzeuge 11, 21, 211 angebracht. Die Erfindung ist jedoch nicht an die Anzahl der Werkzeuge 11, 21, 211 in Längs und/oder Umfangsrichtung gekoppelt und kann auf jede RWKM mit Stator- und Rotorwerkzeugen angewendet werden.
Die Länge bezeichnet im Folgenden, falls nicht anderweitig definiert, die radiale Länge der Werkzeuge 11, 21, 211, d.h. die Länge, die die Werkzeuge 11, 21, 211 in den Mahlraum 4 radial, also in Richtung des Außenstators 2 bzw. in Richtung des Rotors 1 hineinragen. Die Rotorwerkzeuge 11 weisen die gleiche Länge auf. Die Rotorwerkzeuge 11 haben im Allgemeinen eine Länge von etwa 20 mm bis 40 mm. Erfindungsgemäß weisen die Außenstatormahlwerkzeuge 211 im in Durchströmrichtung hinteren, also in der gezeigten Ausführungsform unteren Bereich des Außenstators 2 (vgl. Figur 1) eine größere Länge auf. Der hintere Bereich ist dem Kanal, der Mahlraum 4 und Abführraum 23 verbindet, zugewandt. Dabei weisen die Reihen der Außenstatormahlwerkzeuge 21, 211 in Umfangsrichtung jeweils die gleiche Länge auf. Mindestens die in der Figur 1 unterste (in Durchströmrichtung hinterste) Reihe der Außenstatormahlwerkzeuge 211, bevorzugt die untersten zwei Reihen und besonders bevorzugt die untersten drei Reihen weisen eine größere Länge auf als die verbleibenden Außenstatormahlwerkzeuge 21. Falls in vertikaler Richtung gesehen mehr als eine Reihe der Außenstatormahlwerkzeuge 211 eine größere Länge aufweisen, haben diese Außenstatormahlwerkzeuge 211 bevorzugt die gleiche Länge. Es kann auch ein in Durchströmrichtung gradueller Anstieg der Länge der Außenstatormahlwerkzeuge 21, 211 zweckdienlich sein.
Die Länge der Außenstatormahlwerkzeuge 211 mit größerer Länge kann um den Faktor 1,5 bis 2,5, bevorzugt 1,75 bis 2,25 und besonders bevorzugt um den Faktor 2,0 länger sein als die Länge der übrigen Außenstatormahlwerkzeuge 21. Die Länge der übrigen Außenstatormahlwerkzeuge 21 kann zwischen 5 und 20 mm, bevorzugt zwischen 7 und 15 mm betragen.
Gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist das Verhältnis des Rotoraußendurchmessers Dl zum Außenstatorinnendurchmesser D2, wobei die Durchmesser jeweils ohne Berücksichtigung der Mahlwerkzeuge 11, 21, 211 gemessen werden, wie folgt definiert
0,6 < D1/D2 < 0,95.
Ferner ist gemäß dem Beispiel das Verhältnis des Innenstatoraußendurchmesser d22, wobei d22 ohne Berücksichtigung der in Fig. 1 gezeigten Stifte gemessen wird, zum Rotorinnendurchmessers dl wie folgt definiert
0,8 < d22/dl < 0,95.
Des Weiteren ist gemäß einem Beispiel das Verhältnis der Anzahl der Außenstatormahlwerkzeuge 211 mit größerer Länge zu der Anzahl der übrigen Außenstatormahlwerkzeuge 21 zwischen 0,1 und 0,5. Beispielsweise weist der Außenstator 2 zwei Außenstatormahlwerkzeuge 211 mit größerer Länge und acht übrige Außenstatormahlwerkzeuge 21 auf.
Beispielhaft beträgt das Verhältnis der Höhe, in der Außenstatormahlwerkzeuge 211 mit größerer Länge in den Mahlraum 4 hineinragen, zur Gesamthöhe des Mahlraums 4 (Länge des Außenstators 2) zwischen 0.05 und 0,3, bevorzugt zwischen 0,1 und 0,2.
Die Höhe, in der Außenstatormahlwerkzeuge 211 mit größerer Länge in den Mahlraum 4 hineinragen, ist dabei als Erstreckung der Länge der Außenstatormahlwerkzeuge 211 mit größerer Länge in axialer Richtung zu verstehen, d.h. der Bereich des Mahlraums 4, in welchem die Länge, in der Außenstatormahlwerkzeuge 211 mit größerer Länge im Mahlraum angeordnet sind. Mit anderen Worten entspricht dies, bei einer vertikalen Rührwerksmühle der Höhe der Prozesszone (Mahlraum 4), die durch die längeren Außenstatormahlwerkzeuge 211 abgedeckt wird.
Bei einer beispielhaften Erstreckung der Außenstatormahlwerkzeuge 211 mit größerer Länge im Mahlraum 4 von 150 mm und einer Mahlraumlänge bzw. Länge des Außenstators 2 (Prozesszonenhöhe) von 500 mm ergibt sich ein Verhältnis von 0,3.
Das Verhältnis der Länge, in der Außenstatormahlwerkzeuge 211 mit größerer Länge in den Mahlraum 4 hineinragen, zum Außenstatorinnendurchmesser D2 beträgt bevorzugt zwischen 0,05 und 0,4, besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 0,3. Bei einer Erstreckung der Außenstatormahlwerkzeuge 211 mit größerer Länge im Mahlraum 4 von 150 mm und einem Außenstatorinnendurchmesser D2 von 550 mm ergibt sich ein Verhältnis von 0,27.
In RWKM kann es im in Durchströmrichtung hinteren Bereich aufgrund der Schleppkräfte, und insbesondere in vertikalen RWKM auch aufgrund der Schwerkraft, während des Mahl- bzw. Dispergiervorgangs zu einer Ansammlung von Mahlhilfskörpern kommen. Auch bei horizontalen oder schrägen RWKM können sich aufgrund der Schleppkräfte Mahlhilfskörper in einem Teil des Mahlraums, insbesondere in Durchströmrichtung abwärts, ansammeln. Durch die verlängerten Außenstatormahlwerkzeuge im in Durchströmrichtung hinteren Bereich kommt es in der gesamten RWKM zu einer verbesserten Fluidisierung der Mahlhilfskörper. Eine Ansammlung von Mahlhilfskörpern in einem Teil der Maschine kann wirksam verhindert werden. Falls es doch zu einer Ansammlung von Mahlhilfskörpern während des Betriebs kommen sollte, kann diese durch den Einsatz längerer Stifte im unteren Bereich des Außenstators merklich aufgelockert und in Bewegung gebracht werden. Somit werden verbesserte Zerkleinerungsergebnisse bzw. bessere Vermahlungsergebnisse erzielt und die Produktqualität erhöht. Insbesondere ermöglicht die Anordnung eine tiefere Leistungsaufnahme bei dünnflüssigen Produkten mit niedrigen Viskositäten (Zähigkeit) und/oder geringerer Zügigkeit.
Des Weiteren können in der Maschine auftretende Vibrationen aufgrund von Mahlhilfskörperansammlungen verringert werden. Bevorzugt werden die Mahlwerkzeuge der vorliegenden Offenbarung eingeklebt. Dadurch wird eine verfahrenstechnische Manipulation an der Mühle während des Betriebs verhindert. Die Abdichtung der Werkzeuge zum Stator erfolgt durch Klebung, wodurch eine Verringerung der Kühlfläche vermieden wird. Bevorzugt sind die Werkzeuge des Außenstators in zwei unterschiedlichen definierten Längen vorgesehen. Somit gibt es nur eine Stufe der Werkzeuglänge in axialer Richtung. Dies gewährleistet ferner konstante Vermahlungsbedingungen über die gesamte Mahldauer.
Die Erfindung kann auch in einer bestehenden RWKM angewendet werden, insbesondere in einer RWKM, deren Außenstatormahlwerkzeuge austauschbar ausgeführt sind. Um eine solche RWKM entsprechend nachzurüsten, werden die Außenstatormahlwerkzeuge der Reihen in Umfangsrichtung, die dem Zuführkanal abgewandt sind, durch Außenstatormahlwerkzeuge ersetzt, die eine entsprechend größere Länge aufweisen. Hierbei werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Außenstatormahlwerkzeuge einer gewünschten Anzahl von Reihen ersetzt, also zumindest die Werkzeuge der in Durchströmrichtung hintersten Reihe bevorzug diejenigen der drei hintersten Reihen.
Obwohl die Erfindung mittels der Figuren und der zugehörigen Beschreibung dargestellt und detailliert beschrieben ist, sind diese Darstellung und diese detaillierte Beschreibung illustrativ und beispielhaft zu verstehen und nicht als die Erfindung einschränkend. Es versteht sich, dass Fachleute Änderungen und Abwandlungen machen können, ohne den Umfang der folgenden Ansprüche zu verlassen. Insbesondere umfasst die Erfindung ebenfalls Ausführungsformen mit jeglicher Kombination von Merkmalen, die vorstehend zu verschiedenen Aspekten und/oder Ausführungsformen genannt oder gezeigt sind.
Die Erfindung umfasst ebenfalls einzelne Merkmale in den Figuren auch wenn sie dort im Zusammenhang mit anderen Merkmalen gezeigt sind und/oder vorstehend nicht genannt sind.
Im Weiteren schließt der Ausdruck „umfassen" und Ableitungen davon andere Elemente oder Schritte nicht aus. Ebenfalls schließt der unbestimmte Artikel „ein" bzw. „eine" und Ableitungen davon eine Vielzahl nicht aus. Die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen aufgeführter Merkmale können durch eine Einheit erfüllt sein. Die Begriffe „im Wesentlichen", „etwa", „ungefähr" und dergleichen in Verbindung mit einer Eigenschaft beziehungsweise einem Wert definieren insbesondere auch genau die Eigenschaft beziehungsweise genau den Wert. Alle Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als den Umfang der Ansprüche einschränkend zu verstehen.
Liste der Bezugszeichen
I Rotor
II Rotormahlwerkzeuge 2 Außenstator
21 Außenstatormahlwerkzeuge
211 Außenstatormahlwerkzeuge mit größerer Länge
22 Innenstator
23 Abführraum 3 Trenneinrichtung
4 Mahlraum
5 Mittelachse
6 Ablaufkanal
7 Zuführkanal dl Rotorinnendurchmesser
Dl Rotoraußendurchmesser
D2 Außenstatorinnendurchmesser d22 Innenstatoraußendurchmesser

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Rührwerksmühle zum Behandeln von fließfähigem Mahlgut, mit einem kreiszylindrischen Außenstator (2), einem um eine gemeinsame Mittelachse (5) drehbar gelagerten Rührwerk mit einem kreiszylindrischen Rotor (1), wobei der Rotor (1) innerhalb des Außenstators (2) angeordnet ist, und wobei zwischen Rotor (1) und Außenstator (2) ein Mahlraum (4) ausgebildet ist, wobei in dem Mahlraum (4) eine Durchströmrichtung definiert ist, die sich von einem Zuführkanal (7) zu einem Ablaufkanal (6) erstreckt, wobei der Mahlraum (4) zwischen Außenstator (2) und Rotor (1) eine konstante Breite aufweist, wobei der Mahlraum (4) zumindest teilweise mit Mahlhilfskörpern gefüllt ist, wobei am Rotor (1) mehrere Rotormahlwerkzeuge (11) angebracht sind, die sich in Richtung des Außenstators (2) erstrecken, wobei am Außenstator (2) mehrere Außenstatormahlwerkzeuge (21, 211) angebracht sind, die radial mit einer Länge in den Mahlraum (4) hineinragen, und wobei die Außenstatormahlwerkzeuge (21, 211) in Umfangsrichtung nebeneinander beabstandet angeordnet sind und Reihen bilden, und diese Reihen parallel zueinander am Außenstator (2) entlang der Mittelachse angeordnet sind, wobei die Außenstatormahlwerkzeuge (211) wenigstens einer Reihe, bevorzugt von drei Reihen von Außenstatormahlwerkzeuge (211) an der dem Zuführkanal (7) abgewandten Seite des Mahlraums eine größere radiale Länge aufweisen als die übrigen Außenstatormahlwerkzeuge (21), und wobei die Außenstatormahlwerkzeuge (21, 211) jeder Reihe in Umfangsrichtung jeweils die gleiche Länge aufweisen.
2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, wobei der Außenstator (2) sechs bis zwölf Reihen von Außenstatormahlwerkzeugen (21, 211) in Umfangsrichtung und/oder acht bis zwanzig Längsreihen von Außenstatormahlwerkzeugen (21, 211) in Richtung der Mittelachse (5) aufweist.
3. Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Verhältnis einer Anzahl Außenstatormahlwerkzeuge (211) mit größerer radialer Länge zu einer Anzahl der übrigen Außenstatormahlwerkzeuge (21) zwischen 0,1 und 0,5 beträgt.
4. Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Rührwerksmühle im Betrieb derart angeordnet ist, dass die Mittelachse (5) vertikal ausgerichtet ist und die Durchströmrichtung im Mahlraum (4) von oben nach unten verläuft, so dass die untere Reihe bzw. die unteren Reihen in Umfangsrichtung die Reihen mit Außenstatormahlwerkzeugen (211) größerer Länge sind.
5. Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Länge der Außenstatormahlwerkzeuge (211) mit größerer radialer Länge um den Faktor 1,5 bis 2,5, bevorzugt 1,75 bis 2,25 und besonders bevorzugt 2,0 länger ist als die Länge der übrigen Außenstatormahlwerkzeuge (21).
6. Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Länge der übrigen Außenstatormahlwerkzeuge (21) zwischen 5 und 20 mm, bevorzugt zwischen 7 und 15 mm beträgt.
7. Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die
Rotormahlwerkzeuge (11) jeweils die gleiche Länge aufweisen.
8. Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die
Außenstatormahlwerkzeuge (21, 211) und/oder die Rotormahlwerkzeuge (11) in Form von Stiften ausgeführt sind.
9. Rührwerksmühle nach Anspruch 8, wobei die Stifte eine Zylinderform aufweisen, wobei die Länge mindestens so groß wie der Durchmesser der Stifte ist.
10. Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei innerhalb des Rotors (1) eine Trenneinrichtung (3) vorgesehen ist.
11. Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für ein Verhältnis eines Rotoraußendurchmessers Dl zu einem Außenstatorinnendurchmesser D2 gilt
0,6 < D1/D2 < 0,95.
12. Rührwerksmühle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für ein Verhältnis eines Innenstatoraußendurchmesser d22 zu einem Rotorinnendurchmessers dl gilt
0,8 < d22/dl < 0,95.
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