EP4093550A1 - Stirred ball mill, stirred ball mill stirring mechanism, and method for comminuting milling material - Google Patents
Stirred ball mill, stirred ball mill stirring mechanism, and method for comminuting milling materialInfo
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- EP4093550A1 EP4093550A1 EP21701526.2A EP21701526A EP4093550A1 EP 4093550 A1 EP4093550 A1 EP 4093550A1 EP 21701526 A EP21701526 A EP 21701526A EP 4093550 A1 EP4093550 A1 EP 4093550A1
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- 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
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- B02C17/16—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge
- B02C2017/165—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge with stirring means comprising more than one agitator
Definitions
- the invention is in the field of comminution technology and relates to agitator ball mills comprising grinding containers, agitator shafts and drives.
- a grinding container is arranged in one main direction and has a grinding chamber for receiving material to be ground
- an agitating shaft has a central axis arranged parallel to the main direction of the grinding container and is designed as a screw rotatable about the central axis
- a drive is set up which To rotate the agitator shaft around its central axis.
- the invention relates to an agitator ball mill stirrer for such an agitator ball mill and a method for comminuting millbase, the method comprising slurrying the millbase to be milled in a grinding aid liquid, a millbase dispersion being obtained, continuous introduction of the millbase dispersion into a lower section of a millbase filled with grinding accessories Grinding chamber of an agitator ball mill, continuous vertical conveying of part of the grinding stock dispersion from the lower section of the grinding chamber into an upper section of the grinding chamber, whereby a prepared grinding stock dispersion is obtained in which at least part of the grinding stock dispersed in the auxiliary grinding liquid is comminuted, continuous feeding out of a part the prepared grist dispersion from the upper section of the grinding chamber, and a final separation of the comminuted grist from the processed grist dispersion that has been diverted out n.
- An agitator ball mill (agitator ball mill, agitator mill, agitator mill) is a device for comminuting and / or homogenizing solids as ground material.
- the grinding stock is mixed with auxiliary grinding bodies (grinding bodies, grinding balls) and this mixture is set in motion with the aid of an agitator in the grinding chamber of the agitator ball mill.
- auxiliary grinding bodies grinding bodies, grinding balls
- the auxiliary grinding bodies and the material to be ground repeatedly collide with one another and against the boundary walls of the grinding chamber.
- the agitator ball mill is a special form of the ball mill.
- Such grinding units get about at the Processing of mineral raw materials and pigments for use, but also in the processing of vegetable raw materials, for example in the paper industry or in the food industry.
- Agitator ball mills naturally offer many advantages when grinding stock that exhibits brittle fracture behavior is to be comminuted.
- Agitator ball mills have grinding containers that can be arranged vertically or horizontally.
- the interior (grinding chamber) of the grinding container often has the shape of a cylinder, a polygonal prism or shapes derived therefrom.
- the interior is predominantly filled with auxiliary grinding bodies with a spherical or ball-like basic shape, typically to about 70% to 90% of the volume of the interior.
- the auxiliary grinding bodies consist of a ceramic, metallic or mineral material, which should be chemically inert, wear-resistant and wear-resistant with respect to the material to be comminuted.
- the intensive movement and mixing of the auxiliary grinding bodies and the ground material is carried out by the agitator shaft of an agitator, which has suitable agitating elements.
- Grinding containers arranged horizontally are preferably used for wet grinding of grist dispersions with high mobility.
- Grinding containers arranged vertically can also be used for systems with poor mobility and poor flow behavior.
- vertically arranged grinding containers can be used in “wet” mode (wet operation) for grinding stock dispersions or in “dry” mode (dry mode) for finely divided regrind.
- Agitator ball mills with vertically arranged grinding containers are preferably used for grinding tasks in which grinding stock with certain fineness is to be obtained economically on an industrial scale.
- the ground material to be ground in the form of particles or lumps - the terms "particles” or “lumps” are used synonymously here
- the ground material to be ground are introduced into the grinding container as a dispersion (suspension, slurry, slurry).
- the material is introduced as a rule continuously, for example on the base of the grinding chamber via an inlet in the lower end wall of the grinding container.
- the solids content distributed in such a grist dispersion is determined with the aid of Grinding aids comminuted and dispersed.
- the comminuted ground material is discharged above the inlet, usually in the upper area of the grinding container.
- the auxiliary grinding bodies are typically separated from the comminuted ground material at the outlet of the grinding container, for example with the aid of a sieve.
- the product i.e. the comminuted ground material
- the product is present in a size distribution due to the process.
- the agitator typically has an agitator shaft and a drive.
- the agitator shaft comprises agitating elements such as axially arranged threads (as single-start or multi-start screws), a multiplicity of disks aligned parallel on the agitator shaft with passage openings or on pins aligned radially on the agitator shaft.
- the stirring elements are set in rotary motion via the agitator shaft, which results in an intensive mixing of the auxiliary grinding bodies and the ground material distributed in the grinding material dispersion, during which the ground material is deagglomerated and comminuted.
- the rotary movement of the agitator shaft is ensured by a suitable drive which has a drive unit, usually a suitable motor.
- the auxiliary grinding bodies are subject to high mechanical loads due to the intensive mixing and must therefore be replaced from time to time.
- the inner wall and agitator shaft usually have high-strength linings or coatings made of wear-resistant and wear-resistant materials.
- agitator ball mills with vertically arranged grinding containers are used, the agitator of which comprises an agitator shaft that has one or more threads as a stirring element, so that the agitator shaft also acts as a vertically arranged screw (screw, helix, helix, spiral) is designed, often as a multi-thread screw.
- This screw rotates out in a ball bed Auxiliary grinding bodies, the grinding stock dispersion with the grinding stock to be comminuted being in the space between the individual auxiliary grinding bodies.
- the auxiliary grinding bodies are set in motion, as a result of which a force is exerted on the grinding stock dispersion, which leads to a comminution of the grinding stock.
- agitator ball mills with agitators are required which ensure high drive powers.
- Drive units suitable for agitators in agitator ball mills typically have a maximum drive power of around 1,500 hp (corresponding to 1,120 kW) - for special applications, agitators with drive powers of up to 4,500 hp (corresponding to 3,360 kW) can be used in isolated cases.
- the power of such drive units is not sufficient to allow a variation of the throughput in the agitator ball mill within certain limits if the batches of auxiliary grinding bodies and grinding stock dispersions are difficult to move (e.g. batches with a high solids content, with grinding auxiliary bodies or grinding stock particles of large diameter and irregular shapes and / or in which the total mass of the batch to be moved is high - in contrast to easily movable batches, i.e.
- variable frequency converters instead of increasing the screw diameter of the agitator shafts, there is also the possibility of increasing the throughput of the agitator ball mill by using a drive unit which can drive the agitator shaft at higher rotational speeds.
- a drive unit which can drive the agitator shaft at higher rotational speeds.
- variable frequency converters would also be required.
- the use of variable frequency converters does not make sense for economic reasons. For this reason, only drive units with a fixed rotational speed are used in current agitator ball mills, which makes process control more difficult.
- an agitator ball mill which eliminates these disadvantages, which enables a particularly high throughput and / or an input of particularly large grinding energies or grinding capacities in a simple manner, especially when using conventional drive units for difficult-to-move batches which, above all, also allows the speed of rotation to be regulated.
- the invention includes an agitator ball mill comprising a grinding container, at least three agitator shafts and a drive, wherein the grinding container is arranged in a main direction and has a grinding chamber which is adapted to receive grist and auxiliary grinding bodies, each of the at least three agitator shafts one parallel to the main direction of the Has the grinding container arranged central axis and mounted as placed in the grinding container and rotatable about the central axis Screw is formed, wherein the drive is set up to rotate the at least three stirring shafts about their respective central axes, and wherein the at least three stirring shafts do not touch each other and the central axes of the at least three stirring shafts are arranged as side edges of a prism.
- Agitator ball mills are understood to mean all constructions known to the person skilled in the art for comminuting and / or homogenizing solids as grinding stock, in which the grinding stock is set in motion inside a grinding container together with auxiliary grinding bodies by means of an agitator with agitator shafts and at least one drive.
- Agitator ball mills of this type can be operated discontinuously (for example in batch operation), continuously (for example with constant or variable inflow and outflow) or also quasi-continuously.
- the grinding container is a housing, the interior of which is designed as a grinding chamber and is therefore adapted to receive a mixture of ground material or grinding material dispersion on the one hand and auxiliary grinding bodies on the other hand (in addition, depending on the grinding task, the mixture can also have other components, for example function-changing components such as additives in cement production or Auxiliary materials).
- the grinding container - and thus the grinding chamber - has a main direction (main direction of extent) in which it is arranged.
- the main direction of the grinding container is horizontal (or at least essentially horizontal with a maximum deviation of 10 ° from the horizontal), with a vertically arranged grinding container the main direction of the grinding container is vertical (or at least essentially vertical with a maximum deviation of 10 ° to the vertical).
- other arrangements are also possible, such as an “inclined” orientation of the grinding container, in which the main direction of the grinding container deviates from the vertical and the horizontal, or arrangements with an orientation that changes over the extent of the grinding chamber.
- the grinding container can be designed in any way, for example its housing jacket can be formed from individual segments or can be made in one piece.
- the grinding container can be designed for wet operation or dry operation.
- the invention preferably relates to agitator ball mills with vertically arranged grinding containers, in particular those which are designed for wet operation.
- a grinding chamber has the shape of a cylinder or a polygonal prism (the main direction of the grinding chamber runs in the direction of the axis of these geometrical structures) or shapes derived therefrom, but in principle it can also have other shapes.
- the grinding chamber can have an inlet and an outlet. "Fresh" ground material is fed into the grinding chamber via the inlet, and comminuted ground material is discharged from the grinding chamber via the discharge.
- the grinding stock is fed in in dispersed form and the grinding stock dispersion with the comminuted grinding stock is discharged.
- the grinding stock dispersion discharged from the grinding chamber with the comminuted grinding stock can be fed to a size separation. During size separation, regrind particles that have at most the desired target size are separated from larger regrind particles and the latter are returned to the grinding chamber.
- the regrind dispersion to be returned can be mixed with fresh regrind - usually in the form of a dispersion - before it is returned , the combined material flows then being introduced into the grinding chamber via a common inlet;
- the fresh ground material can also be fed in separately and a separate return inlet can be provided for the material flow to be returned.
- the inlet is often in the lower area of the grinding chamber (for example in the bottom of the grinding chamber or in the side wall of the grinding chamber near the bottom) and the discharge in the upper area of the grinding chamber (for example in the side wall of the grinding chamber).
- the mixture of grinding stock dispersion and auxiliary grinding bodies is conveyed from bottom to top against gravity.
- the inlet can also be located in the upper area of the grinding space and the discharge in the lower area of the grinding space.
- the discharge can have a sieve device, in which the auxiliary grinding bodies are separated from the grinding stock dispersion to be discharged, consisting of comminuted grinding stock and auxiliary grinding liquid, and retained in the grinding chamber; In principle, such a separation can also only take place outside the grinding container, for which purpose, however, a separate return of the diverted auxiliary grinding bodies would be required.
- Fresh auxiliary grinding bodies can be added to the grinding chamber via a separate feed opening, but other arrangements are also possible; for example, the grinding material dispersion can be mixed with the auxiliary grinding bodies before it is introduced into the grinding chamber and the mixture of the grinding material dispersion and auxiliary grinding bodies can then be introduced into the grinding chamber via the inlet.
- the agitator ball mill has at least three agitator shafts and a drive.
- the drive has at least one drive unit and can also include further elements, for example one
- Rotational speed change unit e.g. frequency converter
- a control unit for controlling the drive unit e.g. by means of control electronics or logic circuits
- machine elements for changing movement variables e.g. gearbox
- the drive is actively connected to the agitator shafts so that the drive power provided by the drive is transmitted to the agitator shafts.
- the operative connection between the agitator shaft and drive can be designed as desired, for example it can include a direct coupling (in that the agitator shaft is flanged to the shaft or the axis of the drive) or a coupling via a gear.
- a coupling can take place, for example, at one end section of the agitator shaft or via both end sections of the agitator shaft.
- any engine can be provided as the drive unit which is set up and - in particular with regard to the design of its power - suitable to set the agitator shaft or agitator shafts operatively connected to it in a rotary movement about an axis of rotation, for example a motor.
- the agitator shafts are elongated elements that are designed to be rotatable about the axis of rotation and are suitable for transferring rotary movements and torques from the drive to the mixture of auxiliary grinding bodies and grinding material or grinding material dispersion in the grinding chamber of the grinding container.
- the axis of rotation of a stirrer shaft is usually arranged parallel to its main direction of extent and represents the central axis of the stirrer shaft.
- the stirrer shaft has a stirrer section which is adapted for immersion in the mixture of auxiliary grinding bodies and ground material or grinding material dispersion and whose outer enveloping shape is often similar that of a cylinder or cone section is formed.
- the rotatable mounting of an agitator shaft can take place at one point or at several points, in the case of agitator shafts of agitator ball mills With a vertically arranged grinding container, the agitator shafts are often only supported at their upper end, but here, too, other configurations are fundamentally possible.
- An agitator shaft has agitator elements as essential functional components, which transfer the drive energy introduced by the drive when the agitator shaft rotates around the central axis designed as a rotation axis to the medium to be mixed in the grinding chamber, i.e. to the mixture of auxiliary grinding bodies and ground material or grinding material dispersion.
- the mixture is set in motion so that the constituents of the mixture are mixed.
- the stirring elements are shaped in such a way that the stirring shaft is designed as a screw that can be rotated around the central axis of the stirring shaft, so that the central axis of the screw coincides with the central axis / axis of rotation of the stirring shaft (the two central axes therefore have at most a slight positional deviation of a few percent of the outer diameter of the screw, in particular less than 5% of the outer diameter of the screw).
- screws worm, helix, spiral, spiral
- screws single-thread screws or multi-thread screws - for example double-thread screws
- three-thread screws or four-thread screws - the aforementioned ones with a cylindrical basic shape and those with a slightly tapered (conical ) Basic shape, with a filled middle area or with an unfilled middle area ("with core” or “without core")
- right-hand screws as well as left-hand screws with a suitable screw line, screw surface or helical surface, pitch and pitch angle, depending on the available drive power, composition of the mixture and the mixing to be achieved can be suitably selected in a manner known to the person skilled in the art.
- the at least three screws can be designed the same or different, for example with regard to the screw type, screw geometry (thread geometry) or the screw dimensions, that is to say, for example, their total length or their diameter.
- the areas of the agitator shaft that are particularly stressed during the power transmission can be designed to be wear-resistant, for example they can have a high-strength thread coating and / or tip coating. It has now been found that the ground material is not comminuted evenly over the entire extent of the grinding chamber or the screw, but that the stress area in question for the grinding processes is primarily located in a narrow area on the outside of the screw.
- the grinding energy introduced into the mixture of ground material / grinding material dispersion and auxiliary grinding bodies by the drive via the agitator shaft is proportional to the outer circumference of the agitator shaft designed as a screw.
- the entered grinding energy therefore increases linearly with the diameter of the screw, while the space requirement (the required base side, i.e. the base area for agitator ball mills with vertically arranged grinding containers) of such an agitator increases with the square of the diameter of the screw.
- the agitator shafts cannot be revolving shafts and must therefore not revolve in the machine frame on circular paths within the grinding chamber, so that an arrangement of the shafts on the revolving part of a planetary gear (epicyclic gear) is basically not possible here.
- the energy input is proportional to the total circumference of the agitator shafts, the energy input for the first system drops with the same space requirement twice as large as that for the second system. If particularly large grinding energies or grinding capacities are to be achieved in a grinding chamber with a given base and volume, then it makes sense to use several smaller agitator shafts instead of a single larger agitator shaft in the available milling chamber, so that, as a result of the division into several smaller agitator shafts, the Can increase performance efficiency.
- the agitator ball mill therefore has more than two agitator shafts, i.e. at least three agitator shafts, but more agitator shafts can also be provided, for example four agitator shafts, five agitator shafts or six agitator shafts.
- the stirrer shafts are designed as screws, which can be designed in any suitable form; for example, the agitator shafts can have a hollow shaft or a solid shaft.
- the drive is set up to rotate the at least three agitator shafts about their respective central axes; for this purpose, each agitator shaft can have a separate drive unit, but several or even all of the agitator shafts can have a common drive unit.
- the agitator shafts do not touch each other, so that there is a gap between two adjacent agitator shafts; Adjacent screws can in particular also be arranged in such a way that their threads do not interlock or penetrate one another.
- the gaps between the various agitator shafts can each be of the same size or also be of different sizes.
- the central axes of the agitator shafts are arranged in the grinding chamber of the grinding container in each case parallel to the main direction of the grinding container, so that the central axes of the at least three agitator shafts also run parallel to one another;
- a parallel course is regarded here as a course which has at most a deviation of 5 ° from an exactly parallel alignment.
- a prism is understood to be a polyhedron, the shape of which is obtained in the parallel displacement of a flat, regular or irregular polygon as a base area along a straight line as a displacement line, the straight line not lying in the plane of the polygon; in the case of a straight prism, the shift takes place perpendicular to the plane of the polygon; in the case of an inclined prism, the shift takes place at an angle deviating from the vertical.
- the polygon represents the base area and also represents the top surface of such a prism, the remaining boundary surfaces form the jacket surfaces, two jacket surfaces being connected to each other via a side edge which extends from a corner of the base surface to a corner of the top surface.
- the side edges are parallel to each other and are all the same length.
- the base area and top area are congruent, but in exceptional cases they can also be rotated relative to one another (so that the term prism can also include prismatoids).
- the prism as the side edges of which the at least three agitator shafts are arranged, can have a regular structure (the base area therefore represents a regular polygon, for example an equilateral triangle, a square, a regular pentagon, a regular hexagon or the like) or also an irregular structure (the base of which represents an irregular polygon, for example an unequal-sided triangle, in particular an isosceles triangle, an unequal-sided square, in particular an unequal-sided rectangle, a parallelogram or a trapezoid, as well as other non-regular closed polygonal curves), so that the prism also Cuboid, triangular prisms, pentagonal prisms, hexagonal prisms and the like.
- the base area therefore represents a regular polygon, for example an equilateral triangle, a square, a regular pentagon, a regular hexagon or the like
- an irregular structure the base of which represents an irregular polygon, for example an unequal-sided triangle, in particular an isosceles
- the arrangement of the center axes of the at least three agitator shafts as side edges of a prism is necessary in order to be able to use the torques of the three agitator shafts as effectively as possible for the grinding process, which is possible with a purely linear arrangement due to the smaller number of approach zones between adjacent agitator shafts (in the "gap"). between adjacent agitator shafts, where the outsides of adjacent screws approach each other and ground material and auxiliary grinding bodies are exposed to the influence of different agitator shafts) and would therefore not be possible due to the smaller total area of all approach zones.
- the adaptation of the grinding chamber to accommodate ground material and grinding auxiliary bodies includes, in addition to a suitable geometric configuration, generally also the use of suitable chemically inert and mechanically resilient materials that are resistant to abrasion and wear-resistant with respect to the material to be ground.
- the inner wall of the interior space is typically provided with a corresponding high-strength coating or lining, with the latter being able to be segmented or designed as a full cladding element.
- a corresponding high-strength lining or coating is also used for the agitator shaft, in particular for its central axis, its thread and their tip.
- the material for such linings or coatings is generally selected in accordance with the material of the auxiliary grinding bodies in order to minimize the mutual wear effects.
- the surface of such elements subject to wear consists of metals or alloys, such as steels such as high-alloy steels, in particular chromium steels, of ceramic materials or minerals, such as carbidic materials, in particular tungsten carbide, chromium carbide, tantalum carbide, niobium carbide, titanium carbide, hafnium carbide or mixed carbides thereof , in particular corundum (especially sintered corundum), titanium dioxide or zirconium dioxide (in a stabilized form - for example with yttrium oxide or scandium oxide or in non-stabilized form), agate or flint, and made of composite materials such as flart metals.
- metals or alloys such as steels such as high-alloy steels, in particular chromium steels, of ceramic materials or minerals, such as carbidic materials, in particular tungsten carbide, chromium carbide, tantalum carbide, niobium carbide, titanium carbide, hafnium carb
- auxiliary grinding bodies themselves are not an integral part of the agitator ball mill, but are essential in operation.
- auxiliary grinding bodies are used, the outside of which has a rounded shape to make the movement behavior more uniform, for example spherical or ball-like auxiliary grinding bodies, cylindrical auxiliary grinding bodies (“Cylpebs”), and ellipsoidal, ovoid or spindle-shaped auxiliary grinding bodies and the like.
- these typically fill up the volume of the grinding chamber to around 70% to 90%, with this quantitative ratio having a significant influence on the product quality.
- the size distribution of the ground material ultimately achieved depends primarily on the size and shape of the grinding aid as well as on the ground material itself (e.g. on its density, hardness, brittle fracture behavior, crystallinity and crystal morphology as well as the size of the ground material supplied).
- the choice of material for the auxiliary grinding bodies is generally chosen to match the material of the coating.
- all of the at least three agitator shafts are driven by the same drive unit.
- the agitator ball mill is designed in such a way that the drive for each of the at least three agitator shafts comprises its own drive unit. In this way, each agitator shaft can be controlled individually, which enables particularly versatile process control. If a rotational speed control is additionally provided in at least one drive unit - possibly also in all drive units - then even with grinding conditions that are not constant over time - for example a changing nature of the fed regrind - dynamically ensure a constant morphology for the comminuted regrind.
- the drive units can be designed identically or differently. The latter can also be useful if, for example, not all agitator shafts have the same screw diameter or the same screw geometry, but at least two different types are to be assigned with regard to diameter or geometry.
- the agitator ball mill can also be designed such that the drive for at least two of the at least three agitator shafts comprises a common drive unit, so that at least two drive units are provided for each agitator ball mill.
- the drive for at least two of the at least three agitator shafts comprises a common drive unit, so that at least two drive units are provided for each agitator ball mill.
- two agitator shafts are then driven by a common drive unit, the last agitator shaft has its own drive unit.
- agitator ball mills with four agitator shafts, three agitator shafts are driven by a common drive unit and the remaining agitator shaft then has its own drive unit or two agitator shafts are driven by a common drive unit and the other two agitator shafts either have their own drive unit or are instead driven by a second common drive unit;
- agitator ball mills with more than four agitator shafts that is to say with five agitator shafts, with six agitator shafts or with seven agitator shafts.
- the agitator ball mill is designed such that the drive is set up to drive at least one agitator shaft of the at least three agitator shafts at a rotational speed that can be regulated independently of the rotational speeds of the other agitator shafts of the at least three agitator shafts.
- This can be achieved, for example, by using individual drive units or agitator shaft gears that can be switched independently of one another. In this way, a special, individual process control can be achieved.
- the agitator ball mill is designed in such a way that the agitator ball mill has at least one inner agitator shaft in addition to the at least three agitator shafts, which each has a central axis arranged parallel to the main direction of the grinding container and the screw mounted in the grinding container and rotatable around the central axis is formed, wherein the at least one inner stirring shaft does not touch the at least three stirring shafts and the central axis of the at least one inner stirring shaft is arranged within the prism formed by the central axes of the at least three stirring shafts.
- the at least one inner agitator shaft is therefore not arranged on a side edge of the prism, the jacket of which is spanned by the at least three — outer — agitator shafts.
- the at least one inner agitator shaft can be designed identically with one agitator shaft or with several agitator shafts from the at least three (outer) agitator shafts or different from these, for example with regard to the screw type, screw geometry (thread geometry) or the screw dimensions, i.e. about their total length or their diameter . If more than one inner agitator shaft is provided (for example two inner agitator shafts or three inner agitator shafts), then these can be designed the same or different.
- This configuration offers the advantage that the inner area between the outer agitator shafts does not become depleted of ground material as a result of the rotation of the outer agitator shafts, so that no “empty inner area” arises as a dead volume or dead zone.
- An arrangement with at least one inner agitator shaft is all the more useful if there are more than four outer agitator shafts are provided, since then the volume of the inner area is also larger, so for example in agitator ball mills with five agitator shafts, with six agitator shafts, with seven agitator shafts or with eight agitator shafts.
- the agitator ball mill can additionally comprise a braking device which is set up to reduce the rotational speed of the at least one inner agitator shaft or to prevent a rotational movement.
- a braking device which is set up to reduce the rotational speed of the at least one inner agitator shaft or to prevent a rotational movement.
- Any suitable braking device can in principle be used for this purpose, for example mechanical braking systems, magnetic braking systems, electrical braking systems, fluid braking systems or the like.
- the rotatable inner agitator shaft can be braked in a targeted manner during operation, which makes it possible to directly influence the flow of the mixture of ground material / grinding material dispersion and auxiliary grinding bodies in the interior between the at least three (outer) stirring shafts in order to localize the formation of dead zones there to counteract this or to be able to influence the energy input and torque transmission through additional turbulence (for example when starting up or shutting down the agitator ball mill or to force or prevent a transition to cascade movement, cataract movement or centrifugation for the batch during operation).
- the agitator ball mill can be designed in such a way that the drive has a drive unit in order to rotate the at least one inner agitator shaft about its central axis.
- This drive unit can be a separate drive unit or a common drive unit, via which at least one or more of the outer agitator shafts and also the inner agitator shaft are driven, for example this common drive unit can be connected to the inner agitator shaft directly or via a corresponding gear.
- energy can also be introduced via the inner drive shaft; in addition, this enables the flow of the mixture of ground material / grinding material dispersion and auxiliary grinding bodies in the grinding chamber to be influenced in an even more targeted manner in order to be able to avoid dead zones.
- the agitator ball mill can also be designed in such a way that the at least one inner agitator shaft is not connected to a drive. A rotation of the inner agitator shaft around its central axis is then passively achieved in this embodiment by the inner agitator shaft running along in the flow movement of the mixture of millbase / millbase dispersion and Grinding aids.
- the inner agitator shaft serves to equalize a flow of material circulating in the grinding chamber and can thus lead to a passive stabilization of the grinding operation; in addition, the formation of dead zones can be counteracted.
- the at least three agitator shafts can be adapted for a rotary movement in the same direction of rotation (in each case clockwise or counterclockwise) or in different directions of rotation.
- the adaptation of the agitator shaft for certain directions of rotation primarily concerns its screw shapes, the design as a right-hand screw or as a left-hand screw;
- a corresponding adaptation also relates to the structural design of the drive for the respective directions of rotation, i.e. the control unit, the drive units and / or any elements for power transmission and / or torque transmission (for example of gears that are arranged between the drive unit and agitator shaft).
- At least three agitator shafts are adapted for different directions of rotation
- at least one agitator shaft of the at least three agitator shafts is a right-hand screw and at least one agitator shaft of the at least three agitator shafts is a left-hand screw.
- each agitator shaft it is then possible for each agitator shaft to have a direction of rotation that differs from the directions of rotation of the two adjacent agitator shafts. If adjacent agitator shafts have different directions of rotation, then the outer sides of their screws run where they approach each other (i.e. in the “gap” between adjacent agitator shafts) in the same direction, so that especially uniform grinding conditions prevail locally at these points.
- the agitator ball mill can also be designed in such a way that the at least three agitator shafts are adapted for a rotary movement in the same direction of rotation. If adjacent agitator shafts have the same directions of rotation, then the outer sides of their screws run in different directions in relation to one another in the approach zone.
- the solid constituents - i.e. the ground material and the auxiliary grinding bodies - which are exposed to the influence of different agitator shafts have local relative speeds in the approach zone relative to one another that are almost twice as high as the speed of the solid constituents in the flow of the agitator shafts outside the approach zone. This results in significantly higher local impact forces and shear forces in this zone and thus also a considerably higher input of grinding energy without requiring a larger area for the unit than with conventional single-shaft agitator ball mills, so that such a design has considerable advantages.
- an agitator ball mill In the case of agitator ball mills with at least three (outer) agitator shafts, which have the same direction of rotation, the risk is particularly high that dead zones will develop in the inner area between the agitator shafts (roughly equivalent to the formation of a vortex due to the donut effect). If an agitator ball mill therefore has at least three (outer) agitator shafts which are adapted for a rotary movement in the same direction of rotation, then - as described above - it can be useful if at least one inner agitator shaft is also provided.
- the at least one inner agitator shaft can be adapted for a rotary movement in the same direction of rotation as the at least three (outer) agitator shafts (wherein the at least one inner agitator shaft can have a different rotational speed than the at least three (outer) agitator shafts).
- the energy input can be increased even further, since additional proximity zones are created compared to an arrangement without an inner agitator shaft.
- the agitator ball mill can also be designed so that the at least three agitator shafts are adapted for a rotary movement in the same direction of rotation, and the at least one inner agitator shaft is adapted for a rotary movement in the direction of rotation different from the direction of rotation of the at least three agitator shafts. In this way, the same high grinding energy input is offered as in an agitator ball mill with at least three (outer) agitator shafts with the same direction of rotation, the formation of dead zones being counteracted.
- the agitator ball mill can be designed such that the outer diameter of each of the at least three agitator shafts is at most half the maximum inner width of the grinding chamber. This ensures that the majority of the energy input does not take place via a single agitator shaft, but essentially via each of the at least three agitator shafts to similar parts, so that an optimal increase in throughput and / or grinding energy or grinding performance can be achieved.
- the invention further comprises an agitator ball mill agitator for the agitator ball mill described above, the agitator ball mill agitator comprising at least three agitator shafts and a drive, each of the at least three agitator shafts having a central axis, being designed as a screw rotatable about the central axis and being set up for frame-fixed installation in a grinding container , wherein the drive is set up to rotate the at least three agitator shafts about their respective central axes, and the at least three agitator shafts do not touch each other and the central axes of the at least three agitator shafts are aligned parallel to one another and are arranged as side edges of a prism, in particular the drive for each of the at least three agitator shafts can comprise its own drive unit or can comprise a common drive unit for at least two of the at least three agitator shafts and can in particular be set up to include at least one of the at least three To drive agitator shafts at a rotational speed that can be
- the agitator ball mill agitator comprises at least three agitator shafts and a drive.
- Each of the at least three agitator shafts has a central axis and is designed as a screw that can be rotated about the central axis.
- each of the at least three agitator shafts set up for the most posed assembly in a grinding container.
- the drive is set up to rotate the at least three agitator shafts about their respective central axes.
- the at least three stirring shafts do not touch one another, and the central axes of the at least three stirring shafts are aligned parallel to one another and are arranged as side edges of a prism.
- the drive can comprise a separate drive unit for each of the at least three agitator shafts or can comprise a common drive unit for at least two of the at least three agitator shafts.
- the drive can optionally be set up in particular to drive at least one of the at least three agitator shafts at a rotational speed that can be regulated independently of the rotational speeds of the other of the at least three agitator shafts.
- the agitator ball mill agitator can have at least one inner agitator shaft in addition to the at least three agitator shafts, each of which has a central axis arranged parallel to the main direction of the grinding container.
- the at least one inner agitator shaft is designed as a screw that can be rotated about the central axis and is designed for a fixed installation in a grinding container, whereby it does not touch the at least three agitator shafts; the central axis of the at least one inner stirring shaft is arranged within the prism which is formed by the central axes of the at least three stirring shafts.
- the drive can optionally have a drive unit in order to rotate the at least one inner agitator shaft about its central axis, or it can not be connected to the at least one inner agitator shaft.
- the drive can also comprise a braking device which is set up to reduce the rotational speed of the at least one inner agitator shaft or to prevent a rotational movement.
- the outer diameter of each of the at least three agitator shafts can optionally also be at most half the maximum inner width of the grinding chamber. A corresponding agitator has already been explained in more detail in connection with the description of the agitator ball mill.
- the invention comprises a method for comminuting millbase in an agitator ball mill with a vertically arranged grinding container in wet operation, the method comprising (i) slurrying the millbase to be comminuted in a grinding aid liquid, a millbase dispersion being obtained, (ii) a continuous Introducing the grinding stock dispersion into a lower section of a grinding chamber filled with auxiliary grinding bodies of an agitator ball mill, in particular the agitator ball mill described above, (iii) a continuous vertical conveying of a part of the grinding stock dispersion from the lower section of the grinding chamber into an upper section of the grinding chamber by at least three rotating, positionally mounted vertical stirring shafts which do not touch one another, are at least substantially vertically parallel to one another and whose central axes are arranged as side edges of a prism, a prepared grinding stock dispersion being obtained in which at least part of the grinding stock dispersed in the auxiliary grinding liquid is comminuted, (iv) a continuous removal of part
- the ground material to be comminuted is first slurried in a grinding aid liquid, a grinding material dispersion being obtained.
- a grinding aid liquid a grinding material dispersion being obtained.
- suitable liquids can be used as the auxiliary grinding liquid, pure substances, solutions, mixtures and disperse systems, in particular liquids which are chemically inert to the constituent of the ground material to be comminuted;
- the auxiliary grinding liquid can optionally also be used for cleaning and processing the ground material, for example by decomposing any impurities in it or detaching it from the ground material, adsorbing it or otherwise binding it and thus separating it from the ground material.
- the ground material is a mineral raw material, it is often broken rock, which has previously been broken up in a breaking device (e.g. in a rotary crusher) and fed to a separating device for classification (e.g. a sifter or sieve), the broken stone being included the desired particle size is optionally fed to a further pre-comminution, for example a horizontal ball mill or roller mill, before it is finally introduced as grinding stock into a grinding stock dispersion.
- the slurry can then take place immediately when it is introduced into the grinding chamber of the agitator ball mill or shortly before it, for example in a mixing chamber or a grist dispersion tank.
- the slurrying of the millbase in the auxiliary milling liquid can take place in the process before the introduction of the millbase dispersion into the agitator ball mill.
- the grinding stock dispersion is subjected to a pre-classification (for example in a centrifugal separator, such as a hydrocyclone) before it is introduced into the agitator ball mill, in order to separate off grinding stock that already has the desired target size.
- a pre-classification for example in a centrifugal separator, such as a hydrocyclone
- the grinding stock dispersion with the grinding stock, which already has the desired target size can be discharged as a product dispersion from the agitator ball mill system and fed to further use.
- the grinding stock dispersion (or its coarse fraction) is continuously introduced into the lower section of the grinding chamber of an agitator ball mill.
- the grinding stock dispersion is typically conveyed by means of pumps upstream of the agitator ball mill through pipelines to the inlet of the grinding container and from there fed into the grinding chamber.
- the auxiliary grinding bodies are already located in the grinding chamber (together with product dispersion that was fed to the grinding chamber at an earlier point in time and has not yet left it).
- the auxiliary grinding bodies are often chosen so that they have larger dimensions than the material to be ground.
- the actual agitator ball mill can have one of the configurations already described in detail above.
- the grinding stock dispersion is continuously conveyed from the lower section of the grinding chamber in the vertical direction into an upper section of the grinding chamber.
- the at least three agitator shafts are aligned at least substantially vertically parallel to one another and are mounted in such a way that they do not touch one another, the central axes of the at least three agitator shafts being arranged as side edges of a prism. If the at least three agitator shafts are set in a rotary movement around their central axes, part of the grinding stock dispersion is conveyed upwards and is crushed by the auxiliary grinding bodies as a result of the impact and shear stresses that occur.
- the discharge typically has a sieve device so that the larger auxiliary grinding bodies cannot leave the milling chamber via the discharge, but rather remain in the milling chamber.
- the discharge in the grinding chamber can also be arranged above the grinding volume at a sufficient distance from the actual grinding volume (the sub-area of the grinding chamber where the stirring elements of the agitator shaft are arranged and result in a strong mixing of the mixture of grinding stock dispersion and auxiliary grinding bodies), so that the auxiliary grinding bodies Due to their mass, do not leave the grinding chamber via the discharge, but rather remain in the grinding chamber. Since the auxiliary grinding bodies are also subject to wear, new auxiliary grinding bodies can be introduced into the grinding space, for which purpose a separate auxiliary grinding body inlet can be provided in the upper section of the grinding space, for example.
- the prepared millbase dispersion with the comminuted millbase is then fed to a secondary classification in which the portions of the comminuted millbase that already have the desired target sizes (fines) are separated off in order to be discharged from the agitator ball mill as a product stream.
- the proportions of the comminuted ground material which do not yet have the desired target sizes, but which are still too large (coarse material), are usually fed back into the grinding chamber.
- the pre-classification and the Post-classification can be carried out together:
- the entire regrind suspension with the crushed regrind is fed directly into a tank, into which the fresh regrind suspension with the not yet crushed regrind is fed.
- the two millbase suspension streams are mixed with one another there and fed together to the single classifying device (such as the aforementioned hydrocyclone), in which the pre-classification then takes place simultaneously with the post-classification.
- FIG. 1 shows different schematic representations of a conventional agitator ball mill, namely FIG. 1a a side sectional view of a conventional agitator ball mill, FIG. 1b a simplified symbolic representation
- FIG. 1c shows schematic representations of agitator ball mills with three agitator shafts, namely FIG. 2a a simplified symbolic side view of a
- FIG. 2b a simplified horizontal section through an agitator ball mill with three agitator shafts
- FIG. 3 shows schematic, simplified horizontal sections through agitator ball mills with four agitator shafts which differ with regard to the directions of rotation of the four agitator shafts, namely FIG. 3a for a first embodiment, FIG. 3b for a second embodiment, FIG. 3c for a third embodiment and FIG. 3d for a fourth embodiment; and 4 shows schematic, simplified horizontal sections through agitator ball mills with five outer agitator shafts, namely FIGS. 4a, 4b and 4c, FIG. 4c additionally having an inner agitator shaft.
- FIG. 1 different schematic representations of a conventional agitator ball mill from the prior art and details thereof are shown.
- a conventional agitator ball mill T is shown in a sectional side view.
- the agitator ball mill T is an agitator ball mill with a vertically aligned screw.
- the agitator ball mill T has a grinding container 2 ‘, which is arranged vertically, with an interior designed as a grinding chamber 5‘.
- a single agitator shaft 3‘ is arranged, the central axis of which is also oriented vertically as the axis of rotation.
- the grinding chamber 5 ‘ is covered by a cover on which the drive 4‘ for the individual agitator shaft 3 ‘is located.
- the drive 4 ‘ has for this purpose a drive unit 6‘, which is designed as an electric motor and the top end of the
- the drive has a vertical axis via which the drive unit 6 ‘is operatively connected to the individual agitator shaft 3..
- the upper end of the individual agitator shaft 3 ‘ is attached to the lower end of the axle by means of a flange connection in such a way that the torque provided by the drive unit 6‘ is transmitted to the individual agitator shaft 3 ‘.
- the individual agitator shaft 3 ‘ is designed as a screw, namely as a screw of a cylindrical basic shape with a filled central area.
- the screw has two threads 8 ‘, so that this is a two-start screw.
- the drive 4 ‘and the agitator shaft 3‘ together form the
- Agitator ball mill agitator Near the bottom of the grinding container 2 ', which is designed as a base area, an opening is provided in the side wall of the grinding container 2', which opening forms the inlet 9 'of the grinding chamber 5'.
- a mixture of grinding stock dispersion and auxiliary grinding bodies (not shown) is continuously fed through this opening to the grinding chamber 5 'during operation.
- the mixture of grinding stock dispersion and auxiliary grinding bodies in the grinding chamber 5' is conveyed in the vertical direction from bottom to top and is exposed to strong shock and shear stresses, with the grinding stock being comminuted.
- the wall of the grinding chamber 5 ' is provided with a grinding chamber lining 1 T made of a high-strength material lined.
- the grinding container 2 ' has a further opening which forms the discharge 10' of the grinding space 5 '. This opening is arranged outside the grinding volume.
- a sieve is located in front of this opening so that the auxiliary grinding bodies are retained in the grinding chamber 5 'and only the grinding stock dispersion with the at least partially comminuted grinding stock is passed out of the grinding chamber via the discharge 10'.
- FIG. 2b shows a simplified symbolic side view of the conventional agitator ball mill 1 'shown in FIG. 1a.
- Fig. 1b for the sake of clarity, many construction elements are omitted, only the agitator ball mill 1 'with the grinding container 2' is shown, in whose interior 5 'there is the individual agitator shaft 3' with the thread 8 ', which via the drive 4' , which is arranged on the grinding container 2 ', is set in a rotational movement.
- the drive 4 ‘and the agitator shaft 3‘ together form the agitator ball mill agitator.
- FIG. 1c shows a detailed side view of the agitator shaft 3 'of the conventional agitator ball mill shown in FIG. 1a.
- the agitator shaft 3 ‘ is designed as a two-start screw of a cylindrical basic shape with a filled central area.
- the flange connection is indicated, via which the agitator shaft 3‘ is directly connected to the axis of the drive.
- FIG. 1d shows a simplified horizontal section through the conventional agitator ball mill 1 'shown in FIG. 1a.
- a simplified representation was chosen here in which, for reasons of clarity, most of the construction elements are not shown, so that essential differences to the present invention can be seen more clearly.
- 1d shows a horizontal section through the agitator ball mill 1 'on the fleas of the agitator shaft 3'.
- the agitator 2 ' the interior of which is designed as a grinding chamber 5', has a square cross-section (floor plan). For the single agitator shaft 3 ', the thread is not shown separately in Fig.
- FIG. 2 shows schematic representations of agitator ball mills according to an embodiment of the present invention, the agitator ball mills having three agitator shafts.
- 2a shows a simplified symbolic side view of such an agitator ball mill with three agitator shafts, the representation being selected analogously to the representation in FIG. 1b, so that many construction elements are not shown for the sake of clarity.
- the agitator ball mill 1 can be seen with the vertically aligned grinding container 2, in the interior 5 of which there are three agitator shafts 3, each with a thread 8.
- the agitator shafts 3 are arranged in the form of a triangle, with two agitator shafts 3 being positioned in the same plane and parallel to the plane of the drawing and a further agitating shaft 3 being positioned centrally in front of it in the viewing direction.
- a drive 4 is arranged on the grinding container 2, by means of which the three agitator shafts 3 are set in rotation about their central axes.
- the drive 4 here comprises three separate drive units, but instead a common drive unit can also be provided, which is connected to the three agitator shafts 3 via gears, or two drive units, of which one drive unit drives two of the three agitator shafts 3 and the third drive unit drives the third agitator shaft 3 drives.
- Each drive unit can have its own regulation, but a common regulation can also be provided, which also includes regulation of the rotational speeds of the three agitator shafts.
- the central axes of the three agitator shafts 3 are aligned parallel to one another and do not touch one another.
- FIG. 2b shows a simplified horizontal section through an agitator ball mill according to the embodiment of the present invention described above. As in FIG. 1d, this is a simplified representation in which, for reasons of better clarity, most of the construction elements are not are shown, whereby essential differences to the conventional agitator ball mill shown in Fig. 1d become more clearly recognizable. Accordingly, Fig. 2b is also a horizontal section through an agitator ball mill 1 on the fleas of the three agitator shafts 3.
- the agitator 2 the interior of which is designed as a grinding chamber 5, has a square cross-section for the sake of better distinguishability, but in principle all other suitable shapes are also possible, for example a circular or oval cross section, a regular or irregular polygonal cross section, for example a triangle, diamond, pentagon, hexagon, heptagon, octagon and the like.
- the threads are not shown separately in Fig. 2b, but only the maximum cross-sectional areas that are claimed by the agitator shafts 3, i.e. the outer edges of the screws (i.e. a projection of the outer edges of the threads onto the plane of representation).
- central axes of the agitator shafts 3 which run perpendicular to the plane of representation, are shown as crosses, around which the agitator shafts 3 rotate in the directions of rotation indicated by simple arrows.
- all three agitator shafts 3 have the same direction of rotation in the clockwise direction, but all three agitator shafts 3 can also have the same direction of rotation counterclockwise or two of the three agitator shafts have a common direction of rotation and the third an opposite direction of rotation.
- the central axes of the three agitator shafts 3 are arranged as side edges of a trigonal prism.
- an agitator ball mill 1 can basically be chosen similar to the elements of conventional agitator ball mills; possible configurations have already been mentioned in connection with the general description of the invention and with the description of FIG.
- the agitator ball mill can in particular have a horizontally arranged grinding container or a vertically arranged grinding container and be set up for a discontinuous, continuous or quasi-continuous process control in wet operation or in dry operation.
- the grinding container arranged in the downward direction can, for example, be formed from individual segments or be designed in one piece.
- the Grinding chamber has a shape that is derived from that of a cylinder or a polygonal prism, the inner wall of which can have high-strength cladding or coatings made of wear-resistant and wear-resistant materials.
- a vertically arranged grinding container set up for continuous operation generally has one or more inlets, for example on the base or in the vicinity of the base, whereas an outlet above the inlet can be provided, for example in the upper area of the grinding container.
- the grinding container can have further elements, for example a separate feed opening for fresh auxiliary grinding bodies, sieve units for holding back the auxiliary grinding bodies, maintenance openings and the like.
- the agitator ball mill agitator comprises the three agitator shafts 3 and the drive 4.
- the drive has at least one suitable drive unit, such as a motor, and other components such as units for changing the rotational speed, for example frequency converters, or other control units, such as those with control electronics or logic circuits, or machine elements for changing movement variables, for example gearboxes.
- a separate drive unit can be provided for each agitator axis, but several or even all of the agitator shafts can have a common drive unit, with the different drive units being controlled via a common control system or via separate control systems.
- the three agitator shafts each have a central axis which is arranged parallel to the downward direction of the grinding container and around which the agitator shafts are designed to be rotatable without the three agitator shafts touching each other.
- the agitator shafts are installed in the grinding container and have threads as agitator elements, so that the agitator shafts are designed as screws, for example as axially arranged single-start or multi-start screws, for example as double-start screws, three-start screws or four-start screws, these screws being for example such with a cylindrical basic shape and those with a slightly conical (conical) basic shape, can have a filled central area or a non-filled central area and right-hand screws or left-hand screws with a suitable screw line, screw surface or Helical surface, pitch and pitch angle can be.
- the screws - especially their thread turn and tip - can also have high-strength linings or coatings made of wear-resistant and wear-resistant materials.
- more than three agitator shafts can in principle also be provided (for example four agitator shafts, five agitator shafts or six agitator shafts), the central axes of which then represent the side edges of prisms that have different base areas, for example a triangle, a square, a pentagon, a hexagon or the like.
- the agitator shafts can be chosen to be the same or different and thus also have different diameters and screw geometries.
- the grinding stock to be comminuted is first slurried in an auxiliary grinding liquid, a grinding stock dispersion being obtained.
- the grinding stock dispersion is then continuously introduced into a lower section of the grinding chamber of the agitator ball mill described above, which is filled with auxiliary grinding bodies.
- the resulting mixture of grinding material dispersion and auxiliary grinding bodies is stirred / mixed by the rotational movement of the three vertically mounted stirrer shafts, which do not touch one another and are at least substantially vertically parallel to one another, their central axes being arranged as side edges of a prism, namely a trigonal prism .
- the grinding stock is comminuted and, at the same time, part of the grinding stock dispersion is continuously conveyed from the lower section of the grinding chamber vertically into an upper section of the grinding chamber.
- the processed grinding stock dispersion obtained in this way in which at least part of the grinding stock dispersed in the auxiliary grinding liquid has already been comminuted, is finally passed continuously out of the upper section of the grinding chamber.
- the auxiliary grinding bodies can be separated from the grinding stock dispersion, for example with the aid of a sieve, before it is discharged from the agitator ball mill.
- the comminuted millbase is separated from the pulverized millbase dispersion.
- FIG. 3 shows schematic, simplified horizontal sections through agitator ball mills according to further embodiments of the present invention, each agitator ball mill shown there having four agitator shafts.
- the form of simplified representations was chosen, each showing horizontal sections through an agitator ball mill 1 at the level of the four agitator shafts 3.
- FIGS. 3a, 3b, 3c and 3d each agitated container 2 is shown, the interior of which is designed as a grinding chamber 5 which has a square cross section.
- the threads are not shown separately, but only the outer edges of the screws.
- the central axes of the agitator shafts 3, which run perpendicular to the plane of representation, are indicated as crosses, around which the agitator shafts 3 rotate in the directions of rotation represented by the simple arrows.
- the central axes of the four agitator shafts 3 are each arranged as side edges of a prism with a square base.
- the four partial representations in Fig. 3 differ only in the direction of rotation of the four agitator shafts 3: In Fig. 3a all four agitator shafts 3 have the same direction of rotation (here clockwise), in Fig. 3b three agitator shafts 3 each have the same direction of rotation ( here counterclockwise) and an agitator shaft 3 has a different direction of rotation (here clockwise), in Fig.
- FIGS. 4a, 4b and 4c there are each stirred tank 2 shown, the interior of which is designed as a grinding chamber 5, which has a square cross-section.
- Fig. 4a an agitator ball mill 1 is shown, which has only five agitator shafts 3 in a pentagonal arrangement, the agitator ball mills 1 shown in Fig.
- FIGS. 4a, 4b and 4c also have a sixth agitator shaft, which as an inner agitator shaft 7 in the interior of the five outer agitator shafts 3 spanned pentagon is arranged.
- a sixth agitator shaft which as an inner agitator shaft 7 in the interior of the five outer agitator shafts 3 spanned pentagon is arranged.
- the central axes of the agitator shafts 3, 7, which run perpendicular to the plane of the drawing, are indicated as crosses, around which the agitator shafts 3, 7 rotate in the directions of rotation indicated by simple arrows.
- the directions of rotation for the five outer agitator shafts 3 in FIGS. 4a, 4b and 4c are each selected to be the same, but these can in principle also be selected to be different. In Fig.
- the direction of rotation of the inner agitator shaft 7 is different from the directions of rotation of the five outer agitator shafts 3, while in Fig. 4c the direction of rotation of all six agitator shafts 3, 7 is the same.
- the inner agitator shafts 7 also have diameters which differ from the diameters of the five outer agitator shafts 3 (in Fig. 4b the inner agitator shaft 7 has a smaller diameter than the five outer agitator shafts 3, in Fig. 4c, on the other hand, has a larger diameter.
- the inner agitator shaft can of course also have the same diameter as the outer agitator shafts.
- more than one inner agitator shaft can be provided in the interior of the prism spanned by the central axes of the outer agitator shafts.
- the (at least one ) the inner agitator shaft can be connected to the drive (for example with a separate or a common drive unit) or have no drive, so that it can only be set into rotation passively via the flow movement of the mixture of grinding material dispersion and auxiliary grinding body.
- the (at least one) inner agitator shaft also has a braking device sen, such as mechanical brake systems, magnetic brake systems, electrical brake systems, fluid brake systems or the like.
Landscapes
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Abstract
The present invention relates to a stirred ball mill (1) comprising a milling container (2), at least three stirring shafts (3) and a drive (4), the milling container (2) being arranged in a main direction and having a milling chamber (5) which is suitable for receiving milling material and milling aids. Each of the at least three stirring shafts (3) has a centre axis (X) arranged parallel to the main direction of the milling container (2) and is designed as a screw fixed to the frame in the milling container (2) and rotatable about the centre axis (X). The drive (4) is designed to rotate the at least three stirring shafts (3) about their respective centre axes (X), wherein the at least three stirring shafts (3) do not touch each other, and the centre axes (X) of the at least three stirring shafts (3) are arranged as side edges of a prism. The invention also relates to a stirred ball mill stirring mechanism for such a stirred ball mill (1) and to a method for comminuting milling material.
Description
Rührwerkskugelmühle, Rührwerkskugelmühlenrührwerk und Verfahren zum Zerkleinern von Mahlgut Agitator ball mill, agitator ball mill agitator and process for comminuting millbase
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Zerkleinerungstechnik und betrifft Rührwerkskugelmühlen umfassend Mahlbehälter, Rührwellen und Antriebe. In einer solchen Rührwerkskugelmühle ist ein Mahlbehälter in einer Hauptrichtung angeordnet und weist einen Mahlraum zur Aufnahme von Mahlgut auf, eine Rührwelle weist eine parallel zur Hauptrichtung des Mahlbehälters angeordnete Mittelachse auf und ist als um die Mittelachse drehbare Schraube ausgebildet, und ein Antrieb ist eingerichtet, die Rührwelle um ihre Mittelachse zu drehen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Rührwerkskugelmühlenrührwerk für eine derartige Rührwerkskugelmühle sowie ein Verfahren zum Zerkleinern von Mahlgut, das Verfahren umfassend ein Aufschlämmen des zu zerkleinernden Mahlguts in einer Mahlhilfsflüssigkeit, wobei eine Mahlgutdispersion erhalten wird, ein kontinuierliches Einbringen der Mahlgutdispersion in einen unteren Abschnitt eines mit Mahlhilfskörpern befüllten Mahlraums einer Rührwerkskugelmühle, ein kontinuierliches Vertikalfördern eines Teils der Mahlgutdispersion aus dem unteren Abschnitt des Mahlraums in einen oberen Abschnitt des Mahlraums, wobei eine aufbereitete Mahlgutdispersion erhalten wird, in der zumindest ein Teil des in der Mahlhilfsflüssigkeit dispergierten Mahlguts zerkleinert ist, ein kontinuierliches Herausleiten eines Teils der aufbereiteten Mahlgutdispersion aus dem oberen Abschnitt des Mahlraums, und ein abschließendes Abtrennen des zerkleinerten Mahlguts aus der herausgeleiteten aufbereiteten Mahlgutdispersion. The invention is in the field of comminution technology and relates to agitator ball mills comprising grinding containers, agitator shafts and drives. In such an agitator ball mill, a grinding container is arranged in one main direction and has a grinding chamber for receiving material to be ground, an agitating shaft has a central axis arranged parallel to the main direction of the grinding container and is designed as a screw rotatable about the central axis, and a drive is set up which To rotate the agitator shaft around its central axis. Furthermore, the invention relates to an agitator ball mill stirrer for such an agitator ball mill and a method for comminuting millbase, the method comprising slurrying the millbase to be milled in a grinding aid liquid, a millbase dispersion being obtained, continuous introduction of the millbase dispersion into a lower section of a millbase filled with grinding accessories Grinding chamber of an agitator ball mill, continuous vertical conveying of part of the grinding stock dispersion from the lower section of the grinding chamber into an upper section of the grinding chamber, whereby a prepared grinding stock dispersion is obtained in which at least part of the grinding stock dispersed in the auxiliary grinding liquid is comminuted, continuous feeding out of a part the prepared grist dispersion from the upper section of the grinding chamber, and a final separation of the comminuted grist from the processed grist dispersion that has been diverted out n.
Eine Rührwerkskugelmühle (Rührwerkkugelmühle, Rührwerkmühle, Rührwerksmühle) ist eine Vorrichtung zum Zerkleinern und/oder Homogenisieren von Feststoffen als Mahlgut. Dazu wird das Mahlgut mit Mahlhilfskörpern (Mahlkörpern, Mahlkugeln) vermengt und dieses Gemenge mit Hilfe eines Rührwerks im Mahlraum der Rührwerkskugelmühle in Bewegung versetzt. Bei dieser Bewegung stoßen die Mahlhilfskörper und das Mahlgut wiederholt gegeneinander und gegen die Begrenzungswände des Mahlraums. Infolge der bei der Bewegung auftretenden Kräfte - der Prallkräfte aufgrund von Schlagbeanspruchung und der Scherkräfte, die zwischen Mahlgut und Mahlhilfskörpern und auch zwischen Mahlgut und Rührwerkskugelmühle auftreten - wird das Mahlgut zerkleinert, sodass die Rührwerkskugelmühle eine Sonderform der Kugelmühle darstellt. Derartige Mahlaggregate gelangen etwa bei der
Aufarbeitung von mineralischen Rohstoffen und Pigmenten zum Einsatz, aber auch bei der Verarbeitung von pflanzlichen Rohstoffen, etwa in der Papierindustrie oder in der Lebensmittelindustrie. Rührwerkskugelmühlen bieten naturgemäß besonders viele Vorteile, wenn Mahlgut zerkleinert werden soll, welches Sprödbruchverhalten aufweist.An agitator ball mill (agitator ball mill, agitator mill, agitator mill) is a device for comminuting and / or homogenizing solids as ground material. For this purpose, the grinding stock is mixed with auxiliary grinding bodies (grinding bodies, grinding balls) and this mixture is set in motion with the aid of an agitator in the grinding chamber of the agitator ball mill. During this movement, the auxiliary grinding bodies and the material to be ground repeatedly collide with one another and against the boundary walls of the grinding chamber. As a result of the forces that occur during movement - the impact forces due to impact stress and the shear forces that occur between the material to be ground and the auxiliary grinding bodies and also between the material to be ground and the agitator ball mill - the material to be ground is comminuted, so that the agitator ball mill is a special form of the ball mill. Such grinding units get about at the Processing of mineral raw materials and pigments for use, but also in the processing of vegetable raw materials, for example in the paper industry or in the food industry. Agitator ball mills naturally offer many advantages when grinding stock that exhibits brittle fracture behavior is to be comminuted.
Rührwerkskugelmühlen weisen Mahlbehälter auf, die vertikal oder horizontal angeordnet sein können. Der Innenraum (Mahlraum) der Mahlbehälter besitzt häufig die Form eines Zylinders, eines polygonalen Prismas oder davon abgeleitete Formen. Im Betrieb ist der Innenraum zum überwiegenden Teil mit Mahlhilfskörpern mit kugeliger oder kugelähnlicher Grundform gefüllt, typischerweise zu etwa 70 % bis 90 % des Volumens des Innenraums. In der Regel bestehen die Mahlhilfskörper aus einem keramischen, metallischen oder mineralischen Material, welches chemisch inert, abriebarm und gegenüber dem zu zerkleinernden Material verschleißfest sein sollte. Die intensive Bewegung und Durchmischung der Mahlhilfskörper und des Mahlguts erfolgt durch die Rührwelle eines Rührwerks, welche geeignete Rührelemente aufweist. Agitator ball mills have grinding containers that can be arranged vertically or horizontally. The interior (grinding chamber) of the grinding container often has the shape of a cylinder, a polygonal prism or shapes derived therefrom. During operation, the interior is predominantly filled with auxiliary grinding bodies with a spherical or ball-like basic shape, typically to about 70% to 90% of the volume of the interior. As a rule, the auxiliary grinding bodies consist of a ceramic, metallic or mineral material, which should be chemically inert, wear-resistant and wear-resistant with respect to the material to be comminuted. The intensive movement and mixing of the auxiliary grinding bodies and the ground material is carried out by the agitator shaft of an agitator, which has suitable agitating elements.
Florizontal (waagerecht oder liegend) angeordnete Mahlbehälter gelangen bevorzugt bei der Nassmahlung von Mahlgutdispersionen mit hoher Beweglichkeit zum Einsatz. Vertikal (senkrecht oder stehend) angeordnete Mahlbehälter lassen sich darüber hinaus auch für Systeme mit schlechter Beweglichkeit und schlechtem Fließverhalten einsetzen. Vertikal angeordnete Mahlbehälter können je nach konkreter Anwendung in „nasser“ Betriebsweise (Nassbetrieb) für Mahlgutdispersionen eingesetzt werden oder in „trockener“ Betriebsweise (Trockenbetrieb) für feinteiliges Mahlgut. Rührwerkskugelmühlen mit vertikal angeordneten Mahlbehältern gelangen bevorzugt bei Mahlaufgaben zum Einsatz, bei denen Mahlgut mit bestimmten Feinheiten großtechnisch kostengünstig erhalten werden soll. Grinding containers arranged horizontally (horizontally or horizontally) are preferably used for wet grinding of grist dispersions with high mobility. Grinding containers arranged vertically (vertically or upright) can also be used for systems with poor mobility and poor flow behavior. Depending on the specific application, vertically arranged grinding containers can be used in “wet” mode (wet operation) for grinding stock dispersions or in “dry” mode (dry mode) for finely divided regrind. Agitator ball mills with vertically arranged grinding containers are preferably used for grinding tasks in which grinding stock with certain fineness is to be obtained economically on an industrial scale.
Im Nassbetrieb von Rührwerkskugelmühlen mit vertikal angeordneten Mahlbehältern wird das zu zerkleinernde Mahlgut (in Form von Partikeln oder Brocken - die Begriffe „Partikel“ oder „Brocken“ werden hier synonym verwendet) als Dispersion (Suspension, Aufschlämmung, Slurry) in den Mahlbehälter eingebracht. Dabei erfolgt der Materialeintrag in der Regel kontinuierlich, beispielsweise an der Grundfläche des Mahlraums über einen Einlass in der unteren Stirnwand des Mahlbehälters. Der in einer solchen Mahlgutdispersion verteilte Feststoffanteil wird hierbei mit Hilfe von
Mahlhilfskörpern zerkleinert und dispergiert. Abhängig von der jeweiligen Ausgestaltung der Rührwerkskugelmühlen erfolgt der Austrag des zerkleinerten Mahlguts oberhalb des Einlasses, in der Regel im oberen Bereich des Mahlbehälters. Die Mahlhilfskörper werden typischerweise am Austrag des Mahlbehälters vom zerkleinerten Mahlgut abgetrennt, etwa mit Hilfe eines Siebes. Bei einer solchen Verfahrensführung liegt das Produkt, also das zerkleinerte Mahlgut, verfahrensbedingt in einer Größenverteilung vor. In the wet operation of agitator ball mills with vertically arranged grinding containers, the ground material to be ground (in the form of particles or lumps - the terms "particles" or "lumps" are used synonymously here) are introduced into the grinding container as a dispersion (suspension, slurry, slurry). The material is introduced as a rule continuously, for example on the base of the grinding chamber via an inlet in the lower end wall of the grinding container. The solids content distributed in such a grist dispersion is determined with the aid of Grinding aids comminuted and dispersed. Depending on the particular configuration of the agitator ball mills, the comminuted ground material is discharged above the inlet, usually in the upper area of the grinding container. The auxiliary grinding bodies are typically separated from the comminuted ground material at the outlet of the grinding container, for example with the aid of a sieve. When the process is carried out in this way, the product, i.e. the comminuted ground material, is present in a size distribution due to the process.
Die zur Zerkleinerung des Mahlguts erforderlichen Prallkräfte und Scherkräfte werden durch das Rührwerk in die Rührwerkskugelmühle eingetragen. Das Rührwerk weist typischerweise eine Rührwelle und einen Antrieb auf. Die Rührwelle umfasst Rührelemente wie etwa axial angeordnete Gewindegänge (als eingängige oder mehrgängige Schrauben), eine Vielzahl an parallel auf der Rührwelle ausgerichteten Scheiben mit Durchlassöffnungen oder an auf der Rührwelle radial ausgerichteten Stiften. Über die Rührwelle werden die Rührelemente in Drehbewegung versetzt, wodurch es zu einer intensiven Durchmischung der Mahlhilfskörper und des in der Mahlgutdispersion verteilten Mahlguts kommt, bei welcher das Mahlgut deagglomeriert und zerkleinert wird. Die Drehbewegung der Rührwelle wird über einen geeigneten Antrieb gewährleistet, der ein Antriebsaggregat aufweist, in der Regel einen geeigneten Motor. The impact forces and shear forces required for comminuting the ground material are entered into the agitator ball mill by the agitator. The agitator typically has an agitator shaft and a drive. The agitator shaft comprises agitating elements such as axially arranged threads (as single-start or multi-start screws), a multiplicity of disks aligned parallel on the agitator shaft with passage openings or on pins aligned radially on the agitator shaft. The stirring elements are set in rotary motion via the agitator shaft, which results in an intensive mixing of the auxiliary grinding bodies and the ground material distributed in the grinding material dispersion, during which the ground material is deagglomerated and comminuted. The rotary movement of the agitator shaft is ensured by a suitable drive which has a drive unit, usually a suitable motor.
Während des Betriebs der Rührwerkskugelmühle werden die Mahlhilfskörper infolge der intensiven Durchmischung mechanisch stark beansprucht und müssen daher von Zeit zu Zeit ersetzt werden. Um den Abrieb an der Innenwand des Mahlbehälters und an der Rührwelle sowie an den Rührelementen gering zu halten, weisen Innenwand und Rührwelle üblicherweise hochfeste Verkleidungen oder Beschichtungen aus abriebarmen und verschleißfesten Materialien auf. During the operation of the agitator ball mill, the auxiliary grinding bodies are subject to high mechanical loads due to the intensive mixing and must therefore be replaced from time to time. In order to keep the abrasion on the inner wall of the grinding container and on the agitator shaft as well as on the agitator elements low, the inner wall and agitator shaft usually have high-strength linings or coatings made of wear-resistant and wear-resistant materials.
Für die Feinmahlung von mineralischem Mahlgut wie beispielsweise Erzen werden etwa Rührwerkskugelmühlen mit vertikal angeordneten Mahlbehältern eingesetzt, deren Rührwerk eine Rührwelle umfasst, die als Rührelement einen oder mehrere Gewindegänge aufweist, sodass die Rührwelle als ebenfalls vertikal angeordnete Schraube (Schnecke, Helix, Wendel, Spirale) ausgebildet ist, häufig auch als mehrgängige Schraube. Diese Schraube rotiert in einer Kugelschüttung aus
Mahlhilfskörpern, wobei sich die Mahlgutdispersion mit dem zu zerkleinernden Mahlgut im Raum zwischen den einzelnen Mahlhilfskörpern befindet. Infolge der Drehbewegung der Schraube werden die Mahlhilfskörper in Bewegung versetzt, wodurch eine Kraftwirkung auf die Mahlgutdispersion ausgeübt wird, die zu einer Zerkleinerung des Mahlguts führt. Insbesondere für derartige Anwendungen werden Rührwerkskugelmühlen mit Rührwerken benötigt, welche hohe Antriebsleistungen gewährleisten. For the fine grinding of mineral regrind such as ores, agitator ball mills with vertically arranged grinding containers are used, the agitator of which comprises an agitator shaft that has one or more threads as a stirring element, so that the agitator shaft also acts as a vertically arranged screw (screw, helix, helix, spiral) is designed, often as a multi-thread screw. This screw rotates out in a ball bed Auxiliary grinding bodies, the grinding stock dispersion with the grinding stock to be comminuted being in the space between the individual auxiliary grinding bodies. As a result of the rotary movement of the screw, the auxiliary grinding bodies are set in motion, as a result of which a force is exerted on the grinding stock dispersion, which leads to a comminution of the grinding stock. For such applications in particular, agitator ball mills with agitators are required which ensure high drive powers.
Für Rührwerke von Rührwerkskugelmühlen geeignete Antriebsaggregate weisen typischerweise maximale Antriebsleistungen von etwa 1.500 hp (entsprechend 1.120 kW) auf - für Sonderanwendungen kann vereinzelt auch auf Rührwerke mit Antriebsleistungen bis zu 4.500 hp (entsprechend 3.360 kW) zurückgegriffen werden. Die Leistung derartiger Antriebsaggregate ist jedoch nicht ausreichend, um eine Variation des Durchsatzes in der Rührwerkskugelmühle innerhalb gewisser Grenzen zu erlauben, wenn die Gemenge aus Mahlhilfskörpern und Mahlgutdispersionen schwerbeweglich sind (also etwa Gemenge mit hohem Feststoffanteil, mit Mahlhilfskörpern oder Mahlgutpartikeln von großem Durchmesser und unregelmäßigen Formen und/oder in denen die zu bewegende Gesamtmasse des Gemenges hoch ist - im Unterschied zu leichtbeweglichen Gemengen, also etwa Gemengen, in denen der Volumenanteil an flüssiger Phase relativ hoch ist, in denen sowohl die dispergierten Mahlgutpartikel als auch die Mahlhilfskörper relativ glatt und hinreichend klein sind und in denen die zu bewegende Gesamtmasse des Gemenges hinreichend niedrig ist); solche Gemenge können insbesondere auch bei der Aufbereitung mineralischer Rohstoffe auftreten. Gerade bei solchen schwerbeweglichen Gemengen lassen sich leistungsstärkere Rührwerkskugelmühlen daher nicht ohne Weiteres mit derzeit kommerziell verfügbaren Antriebsaggregaten realisieren: Um für solche schwerbeweglichen Gemenge eine Rührwerkskugelmühle mit einem Eintrag von besonders großen Mahlenergien oder Mahlleistungen und mit besonders hohem Durchsatz konstruieren zu können, wird in der Regel der Durchmesser der Rührwelle vergrößert, nämlich der Durchmesser des Gewindegangs der Schraube. Die Masse einer Schraube steigt jedoch mit dem Quadrat des Schraubendurchmessers an, weshalb zum Antreiben einer größeren Schraube erheblich leistungsstärkere Antriebsaggregate benötigt werden. Die Auswahl an derartig leistungsstarken Antriebsaggregaten auf dem Markt ist klein, weshalb hier zumeist auf
Sonderanfertigungen zurückgegriffen werden muss. Sofern sich Rührwerkskugelmühlen mit höherer Leistung in technischer Hinsicht überhaupt realisieren lassen, so ist dies daher mit unverhältnismäßig hohen Kosten verbunden. Drive units suitable for agitators in agitator ball mills typically have a maximum drive power of around 1,500 hp (corresponding to 1,120 kW) - for special applications, agitators with drive powers of up to 4,500 hp (corresponding to 3,360 kW) can be used in isolated cases. However, the power of such drive units is not sufficient to allow a variation of the throughput in the agitator ball mill within certain limits if the batches of auxiliary grinding bodies and grinding stock dispersions are difficult to move (e.g. batches with a high solids content, with grinding auxiliary bodies or grinding stock particles of large diameter and irregular shapes and / or in which the total mass of the batch to be moved is high - in contrast to easily movable batches, i.e. batches in which the volume fraction of the liquid phase is relatively high, in which both the dispersed grist particles and the auxiliary grinding bodies are relatively smooth and sufficiently small and in which the total mass of the mixture to be moved is sufficiently low); Such mixtures can occur in particular in the processing of mineral raw materials. Particularly with such heavily agitated batches, more powerful agitator ball mills can therefore not be easily realized with currently commercially available drive units: In order to be able to design an agitator ball mill with an input of particularly high grinding energies or grinding capacities and with a particularly high throughput for such heavy-moving batches, the Increased the diameter of the agitator shaft, namely the diameter of the thread of the screw. However, the mass of a screw increases with the square of the screw diameter, which is why significantly more powerful drive units are required to drive a larger screw. The selection of such powerful drive units on the market is small, which is why mostly on here Custom orders must be used. If agitator ball mills with higher performance can be realized at all from a technical point of view, this is therefore associated with disproportionately high costs.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, anstelle einer Vergrößerung des Schraubendurchmessers der Rührwellen den Durchsatz der Rührwerkskugelmühle zu steigern, indem ein Antriebsaggregat verwendet wird, welches die Rührwelle mit höheren Drehgeschwindigkeiten (Drehzahlen) antreiben kann. Zur Änderung der Drehgeschwindigkeit des Antriebsaggregats würden dann neben leistungsstärkeren Antriebsaggregaten auch entsprechend variable Frequenzumrichter benötigt. Aufgrund der Kosten, die mit solchen leistungsstärkeren Antriebsaggregaten verbunden sind, ist jedoch aus wirtschaftlichen Gründen der Einsatz von variablen Frequenzumrichtern nicht sinnvoll. Daher gelangen bei aktuellen Rührwerkskugelmühlen nur Antriebsaggregate mit fester Drehgeschwindigkeit zum Einsatz, was zu einer erschwerten Prozessregelung führt. Alternatively, instead of increasing the screw diameter of the agitator shafts, there is also the possibility of increasing the throughput of the agitator ball mill by using a drive unit which can drive the agitator shaft at higher rotational speeds. To change the rotational speed of the drive unit, in addition to more powerful drive units, correspondingly variable frequency converters would also be required. However, due to the costs associated with such more powerful drive units, the use of variable frequency converters does not make sense for economic reasons. For this reason, only drive units with a fixed rotational speed are used in current agitator ball mills, which makes process control more difficult.
Demzufolge ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rührwerkskugelmühle bereit zu stellen, welche diese Nachteile beseitigt, die insbesondere auch bei Verwendung herkömmlicher Antriebsaggregate für schwerbewegliche Gemenge einen besonders hohen Durchsatz und/oder einen Eintrag von besonders großen Mahlenergien oder Mahlleistungen auf einfache Weise ermöglicht und die vor allem auch eine Regelung der Drehgeschwindigkeit erlaubt. Accordingly, it is the object of the present invention to provide an agitator ball mill which eliminates these disadvantages, which enables a particularly high throughput and / or an input of particularly large grinding energies or grinding capacities in a simple manner, especially when using conventional drive units for difficult-to-move batches which, above all, also allows the speed of rotation to be regulated.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Rührwerkskugelmühle, ein Rührwerkskugelmühlenrührwerk und ein Verfahren zum Zerkleinern von Mahlgut mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen. This object is achieved by an agitator ball mill, an agitator ball mill agitator and a method for comminuting millbase with the features specified in the independent claims. Advantageous further developments result from the subclaims, the following description and the drawings.
Die Erfindung beinhaltet eine Rührwerkskugelmühle umfassend einen Mahlbehälter, zumindest drei Rührwellen und einen Antrieb, wobei der Mahlbehälter in einer Hauptrichtung angeordnet ist und einen Mahlraum aufweist, der angepasst ist zur Aufnahme von Mahlgut und Mahlhilfskörpern, wobei jede der zumindest drei Rührwellen eine parallel zur Hauptrichtung des Mahlbehälters angeordnete Mittelachse aufweist und als in dem Mahlbehälter gestelltest montierte und um die Mittelachse drehbare
Schraube ausgebildet ist, wobei der Antrieb eingerichtet ist, die zumindest drei Rührwellen um ihre jeweiligen Mittelachsen zu drehen, und wobei die zumindest drei Rührwellen einander nicht berühren und die Mittelachsen der zumindest drei Rührwellen als Seitenkanten eines Prismas angeordnet sind. The invention includes an agitator ball mill comprising a grinding container, at least three agitator shafts and a drive, wherein the grinding container is arranged in a main direction and has a grinding chamber which is adapted to receive grist and auxiliary grinding bodies, each of the at least three agitator shafts one parallel to the main direction of the Has the grinding container arranged central axis and mounted as placed in the grinding container and rotatable about the central axis Screw is formed, wherein the drive is set up to rotate the at least three stirring shafts about their respective central axes, and wherein the at least three stirring shafts do not touch each other and the central axes of the at least three stirring shafts are arranged as side edges of a prism.
Als Rührwerkskugelmühle werden alle dem Fachmann bekannten Konstruktionen zum Zerkleinern und/oder Homogenisieren von Feststoffen als Mahlgut verstanden, bei denen das Mahlgut im Innern eines Mahlbehälters zusammen mit Mahlhilfskörpern mittels eines Rührwerks mit Rührwellen und zumindest einem Antrieb in Bewegung versetzt wird. Derartige Rührwerkskugelmühlen können etwa diskontinuierlich (etwa im Batchbetrieb), kontinuierlich (etwa mit zeitlich konstantem oder variablem Zulauf und Ablauf) oder auch quasi-kontinuierlich betrieben werden. Agitator ball mills are understood to mean all constructions known to the person skilled in the art for comminuting and / or homogenizing solids as grinding stock, in which the grinding stock is set in motion inside a grinding container together with auxiliary grinding bodies by means of an agitator with agitator shafts and at least one drive. Agitator ball mills of this type can be operated discontinuously (for example in batch operation), continuously (for example with constant or variable inflow and outflow) or also quasi-continuously.
Der Mahlbehälter ist ein Gehäuse, dessen Innenraum als Mahlraum ausgebildet ist und daher zur Aufnahme eines Gemenges an Mahlgut oder Mahlgutdispersion einerseits und Mahlhilfskörpern andererseits angepasst ist (zusätzlich kann das Gemenge je nach Mahlaufgabe auch weitere Bestandteile aufweisen, beispielsweise funktionsverändernde Komponenten wie Zumahlstoffe bei der Zementherstellung oder Hilfsstoffe). Der Mahlbehälter - und damit der Mahlraum - weist eine Hauptrichtung (Haupterstreckungsrichtung) auf, in welcher dieser angeordnet ist. Bei einem horizontal angeordneten Mahlbehälter ist die Hauptrichtung des Mahlbehälters horizontal (oder zumindest im Wesentlichen horizontal mit einer Abweichung von maximal 10 ° zur Horizontalen), bei einem vertikal angeordneten Mahlbehälter ist die Hauptrichtung des Mahlbehälters vertikal (oder zumindest im Wesentlichen vertikal mit einer Abweichung von maximal 10 ° zur Vertikalen). Darüber hinaus sind auch andere Anordnungen möglich, etwa eine „schräge“ Ausrichtung des Mahlbehälters, bei denen die Hauptrichtung des Mahlbehälters von der Vertikalen und von der Horizontalen abweicht, oder Anordnungen mit sich über die Erstreckung des Mahlraum ändernder Ausrichtung. Grundsätzlich können Mahlbehälter beliebig konstruiert sein, beispielsweise kann dessen Gehäusemantel aus einzelnen Segmenten gebildet werden oder einstückig ausgebildet sein. Der Mahlbehälter kann für einen Nassbetrieb oder einen Trockenbetrieb ausgebildet sein. Bevorzugt betrifft die Erfindung Rührwerkskugelmühlen mit vertikal angeordneten Mahlbehältern, insbesondere solche, die für einen Nassbetrieb ausgebildet sind.
Üblicherweise hat ein Mahlraum die Form eines Zylinders oder polygonalen Prismas (die Hauptrichtung des Mahlraums verläuft also in Richtung der Achse dieser geometrischen Gebilde) oder davon abgeleitete Formen, grundsätzlich kann dieser jedoch auch andere Formen aufweisen. Für einen kontinuierlichen Betrieb oder quasi kontinuierlichen Betrieb kann der Mahlraum einen Zulauf und einen Austrag aufweisen. Über den Zulauf wird „frisches“ Mahlgut in den Mahlraum eingeleitet, über den Austrag wird zerkleinertes Mahlgut aus dem Mahlraum ausgeleitet. Bei Rührwerkskugelmühlen mit vertikal angeordneten Mahlbehältern im Nassbetrieb wird das Mahlgut in dispergierter Form zugeführt und die Mahlgutdispersion mit dem zerkleinerten Mahlgut abgeleitet. Die aus dem Mahlraum ausgeleitete Mahlgutdispersion mit dem zerkleinerten Mahlgut kann einer Größentrennung zugeführt werden. Bei der Größentrennung werden Mahlgutpartikel, die höchstens die jeweils gewünschten Zielgröße aufweisen, von größeren Mahlgutpartikeln abgetrennt und letztere wieder in den Mahlraum zurückgeführt. Für den Fall, dass die am Austrag aus dem Mahlraum ausgeleitete Mahlgutdispersion oder ein Teil davon vom Auslaufstrom abgezweigt und erneut in den Mahlraum zurückgeführt werden soll, kann die rückzuführende Mahlgutdispersion vor der Rückführung mit frischem Mahlgut - in der Regel in Form einer Dispersion - vermengt werden, wobei die vereinigten Stoffströme dann über einen gemeinsamen Zulauf in den Mahlraum eingeleitet werden; natürlich kann das frische Mahlgut auch separat zugeführt und für den rückzuführenden Stoffstrom ein separater Rückführungseinlauf vorgesehen sein. Bei vertikal angeordneten Mahlbehältern befindet sich der Zulauf häufig im unteren Bereich des Mahlraums (etwa im Boden des Mahlraums oder in der Seitenwand des Mahlraums nahe des Bodens) und der Austrag im oberen Bereich des Mahlraums (etwa in der Seitenwand des Mahlraums). Im Mahlraum wird das Gemenge aus Mahlgutdispersion und Mahlhilfskörpern also gegen die Schwerkraft von unten nach oben gefördert. Bei anderen Ausgestaltungen vertikal angeordneter Mahlbehälter kann sich der Zulauf in auch im oberen Bereich des Mahlraums und der Austrag im unteren Bereich des Mahlraums befinden. The grinding container is a housing, the interior of which is designed as a grinding chamber and is therefore adapted to receive a mixture of ground material or grinding material dispersion on the one hand and auxiliary grinding bodies on the other hand (in addition, depending on the grinding task, the mixture can also have other components, for example function-changing components such as additives in cement production or Auxiliary materials). The grinding container - and thus the grinding chamber - has a main direction (main direction of extent) in which it is arranged. With a horizontally arranged grinding container, the main direction of the grinding container is horizontal (or at least essentially horizontal with a maximum deviation of 10 ° from the horizontal), with a vertically arranged grinding container the main direction of the grinding container is vertical (or at least essentially vertical with a maximum deviation of 10 ° to the vertical). In addition, other arrangements are also possible, such as an “inclined” orientation of the grinding container, in which the main direction of the grinding container deviates from the vertical and the horizontal, or arrangements with an orientation that changes over the extent of the grinding chamber. Basically, the grinding container can be designed in any way, for example its housing jacket can be formed from individual segments or can be made in one piece. The grinding container can be designed for wet operation or dry operation. The invention preferably relates to agitator ball mills with vertically arranged grinding containers, in particular those which are designed for wet operation. Usually, a grinding chamber has the shape of a cylinder or a polygonal prism (the main direction of the grinding chamber runs in the direction of the axis of these geometrical structures) or shapes derived therefrom, but in principle it can also have other shapes. For continuous operation or quasi-continuous operation, the grinding chamber can have an inlet and an outlet. "Fresh" ground material is fed into the grinding chamber via the inlet, and comminuted ground material is discharged from the grinding chamber via the discharge. In agitator ball mills with vertically arranged grinding containers in wet operation, the grinding stock is fed in in dispersed form and the grinding stock dispersion with the comminuted grinding stock is discharged. The grinding stock dispersion discharged from the grinding chamber with the comminuted grinding stock can be fed to a size separation. During size separation, regrind particles that have at most the desired target size are separated from larger regrind particles and the latter are returned to the grinding chamber. In the event that the regrind dispersion discharged from the grinding chamber or a part of it is to be branched off from the outlet stream and returned to the milling chamber again, the regrind dispersion to be returned can be mixed with fresh regrind - usually in the form of a dispersion - before it is returned , the combined material flows then being introduced into the grinding chamber via a common inlet; Of course, the fresh ground material can also be fed in separately and a separate return inlet can be provided for the material flow to be returned. In the case of vertically arranged grinding containers, the inlet is often in the lower area of the grinding chamber (for example in the bottom of the grinding chamber or in the side wall of the grinding chamber near the bottom) and the discharge in the upper area of the grinding chamber (for example in the side wall of the grinding chamber). In the grinding chamber, the mixture of grinding stock dispersion and auxiliary grinding bodies is conveyed from bottom to top against gravity. In other configurations of vertically arranged grinding containers, the inlet can also be located in the upper area of the grinding space and the discharge in the lower area of the grinding space.
Der Austrag kann eine Siebeinrichtung aufweisen, in welcher die Mahlhilfskörper von der auszuleitenden Mahlgutdispersion aus zerkleinertem Mahlgut und Mahlhilfsflüssigkeit abgetrennt und im Mahlraum zurückbehalten werden; grundsätzlich kann eine derartige Abtrennung auch erst außerhalb des Mahlbehälters erfolgen, wofür dann allerdings eine gesonderte Rückführung der ausgeleiteten Mahlhilfskörper
erforderlich wäre. Die Zugabe von frischen Mahlhilfskörpern in den Mahlraum kann über eine separate Zuführungsöffnung erfolgen, jedoch sind auch andere Anordnungen möglich; so kann die Mahlgutdispersion etwa bereits vor dem Einleiten in den Mahlraum mit den Mahlhilfskörpern vermengt und das Gemenge aus Mahlgutdispersion und Mahlhilfskörpern dann über den Zulauf in den Mahlraum eingebracht werden. The discharge can have a sieve device, in which the auxiliary grinding bodies are separated from the grinding stock dispersion to be discharged, consisting of comminuted grinding stock and auxiliary grinding liquid, and retained in the grinding chamber; In principle, such a separation can also only take place outside the grinding container, for which purpose, however, a separate return of the diverted auxiliary grinding bodies would be required. Fresh auxiliary grinding bodies can be added to the grinding chamber via a separate feed opening, but other arrangements are also possible; for example, the grinding material dispersion can be mixed with the auxiliary grinding bodies before it is introduced into the grinding chamber and the mixture of the grinding material dispersion and auxiliary grinding bodies can then be introduced into the grinding chamber via the inlet.
Ferner weist die Rührwerkskugelmühle zumindest drei Rührwellen und einen Antrieb auf. Der Antrieb weist zumindest ein Antriebsaggregat auf und kann darüber hinaus weitere Elemente umfassen, beispielsweise eineFurthermore, the agitator ball mill has at least three agitator shafts and a drive. The drive has at least one drive unit and can also include further elements, for example one
Drehgeschwindigkeitsänderungseinheit (etwa Frequenzumrichter), eine Regelungseinheit zum Regeln des Antriebsaggregats (etwa mittels einer Reglungselektronik oder Logikschaltkreisen) oder Maschinenelemente zum Ändern von Bewegungsgrößen (etwa Getriebe). Der Antrieb ist mit den Rührwellen wirkverbunden, sodass die vom Antrieb bereitgestellte Antriebsleistung auf die Rührwellen übertragen wird. Die Wirkverbindung zwischen Rührwelle und Antrieb kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise kann diese eine direkte Kopplung beinhalten (indem etwa die Rührwelle an den Schaft oder die Achse des Antriebs angeflanscht ist) oder eine Kopplung über ein Getriebe. Dabei kann eine Kopplung etwa an einem Endabschnitt der Rührwelle erfolgen oder über beide Endabschnitte der Rührwelle. Als Antriebaggregat kann grundsätzlich jede Kraftmaschine vorgesehen sein, die eingerichtet und - insbesondere bezüglich der Auslegung ihrer Leistung - geeignet ist, die mit ihr wirkverbundene Rührwelle oder Rührwellen in eine Drehbewegung um eine Drehachse zu versetzen, beispielsweise ein Motor. Rotational speed change unit (e.g. frequency converter), a control unit for controlling the drive unit (e.g. by means of control electronics or logic circuits) or machine elements for changing movement variables (e.g. gearbox). The drive is actively connected to the agitator shafts so that the drive power provided by the drive is transmitted to the agitator shafts. The operative connection between the agitator shaft and drive can be designed as desired, for example it can include a direct coupling (in that the agitator shaft is flanged to the shaft or the axis of the drive) or a coupling via a gear. A coupling can take place, for example, at one end section of the agitator shaft or via both end sections of the agitator shaft. In principle, any engine can be provided as the drive unit which is set up and - in particular with regard to the design of its power - suitable to set the agitator shaft or agitator shafts operatively connected to it in a rotary movement about an axis of rotation, for example a motor.
Die Rührwellen sind längliche Elemente, die um die Drehachse rotierbar ausgebildet sind und zum Weiterleiten von Drehbewegungen und Drehmomenten vom Antrieb auf das Gemenge aus Mahlhilfskörpern und Mahlgut oder Mahlgutdispersion im Mahlraum des Mahlbehälters geeignet sind. Die Drehachse einer Rührwelle ist dabei in der Regel parallel zu ihrer Haupterstreckungsrichtung angeordnet und stellt die Mittelachse der Rührwelle dar. Die Rührwelle weist einen Rührabschnitt auf, der zum Eintauchen in das Gemenge aus Mahlhilfskörpern und Mahlgut oder Mahlgutdispersion angepasst ist und dessen äußere einhüllende Form häufig ähnlich der eines Zylinders oder Kegelabschnitts ausgebildet ist. Die drehbare Lagerung einer Rührwelle kann an einer Stelle oder an mehreren Stellen erfolgen, bei Rührwellen von Rührwerkskugelmühlen
mit einem vertikal angeordneten Mahlbehälter sind die Rührwellen häufig nur an ihrem oberen Ende gelagert, jedoch sind auch hier andere Ausgestaltungen grundsätzlich möglich. The agitator shafts are elongated elements that are designed to be rotatable about the axis of rotation and are suitable for transferring rotary movements and torques from the drive to the mixture of auxiliary grinding bodies and grinding material or grinding material dispersion in the grinding chamber of the grinding container. The axis of rotation of a stirrer shaft is usually arranged parallel to its main direction of extent and represents the central axis of the stirrer shaft. The stirrer shaft has a stirrer section which is adapted for immersion in the mixture of auxiliary grinding bodies and ground material or grinding material dispersion and whose outer enveloping shape is often similar that of a cylinder or cone section is formed. The rotatable mounting of an agitator shaft can take place at one point or at several points, in the case of agitator shafts of agitator ball mills With a vertically arranged grinding container, the agitator shafts are often only supported at their upper end, but here, too, other configurations are fundamentally possible.
Eine Rührwelle weist als wesentliche Funktionsbestandteile Rührelemente auf, welche die vom Antrieb eingebrachte Antriebsenergie bei der Rotation der Rührwelle um die als Drehachse ausgebildete Mittelachse auf das zu durchmischende Medium im Mahlraum übertragen, also auf das Gemenge aus Mahlhilfskörpern und Mahlgut oder Mahlgutdispersion. Hierbei wird das Gemenge in Bewegung versetzt, sodass die Bestandteile des Gemenges durchmischt werden. Vorliegend sind die Rührelemente so ausgeformt, dass die Rührwelle als eine um die Mittelachse der Rührwelle drehbare Schraube ausgebildet ist, sodass die Mittelachse der Schraube mit der Mittelachse/Drehachse der Rührwelle übereinstimmt (die beiden Mittelachsen weisen also allenfalls eine geringe Lageabweichung von wenigen Prozent des Außendurchmessers der Schraube auf, insbesondere von weniger als 5 % des Außendurchmessers der Schraube). Grundsätzlich sind als Schraube (Schnecke, Helix, Wendel, Spirale) alle gängigen Ausgestaltungen geeignet, sei es eingängige Schrauben oder mehrgängige Schrauben - beispielsweise zweigängige Schrauben, dreigängige Schrauben oder viergängige Schrauben -, vorgenannte etwa solche mit zylindrischer Grundform und solche mit leicht kegeliger (konischer) Grundform, mit ausgefülltem Mittelbereich oder mit nichtausgefülltem Mittelbereich („mit Seele“ oder „ohne Seele“), rechtsgängige Schrauben ebenso wie linksgängige Schrauben von jeweils geeigneter Schraublinie, Schraubfläche oder Wendelfläche, Ganghöhe und Gangwinkel, die je nach verfügbarer Antriebsleistung, Zusammensetzung des Gemenges und der zu erzielenden Durchmischung in einer dem Fachmann bekannten Weise geeignet gewählt werden können. Die zumindest drei Schrauben können dabei gleich oder auch unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise hinsichtlich der Schraubenart, Schraubengeometrie (Gewindeganggeometrie) oder der Schraubenabmessungen, also etwa deren Gesamtlänge oder deren Durchmesser. Zur Verbesserung des Verschleißverhaltens können die bei der Kraftübertragung besonders beanspruchten Bereiche der Rührwelle verschleißarm ausgestaltet sein, beispielsweise können sie eine hochfeste Gewindegangbeschichtung und/oder Spitzenbeschichtung aufweisen.
Es wurde nun herausgefunden, dass das Mahlgut nicht über die gesamte Ausdehnung des Mahlraums oder der Schraube gleichmäßig zerkleinert wird, sondern dass der für die Mahlprozesse in Frage kommende Beanspruchungsraum sich vor allem in einem engen Bereich an der Schraubenaußenseite befindet. Ferner wurde herausgefunden, dass die vom Antrieb über die Rührwelle in das Gemenge aus Mahlgut/Mahlgutdispersion und Mahlhilfskörpern eingetragene Mahlenergie zum äußeren Umfang der als Schraube ausgestalteten Rührwelle proportional ist. Die eingetragene Mahlenergie steigt daher also linear mit dem Durchmesser der Schraube an, während der Platzbedarf (die benötigte Grundseite, bei Rührwerkskugelmühlen mit vertikal angeordneten Mahlbehältern also deren Grundfläche) eines derartigen Rührwerks mit dem Quadrat des Durchmessers der Schraube ansteigt. Für einen hohen Energieeintrag ist dabei eine effiziente Drehmomentübertragung zwischen Antriebsaggregat und Rührwelle einerseits und Gemenge aus Mahlgut/Mahlgutdispersion und Mahlhilfskörpern andererseits erforderlich, weshalb die Rührwellen in dem Mahlbehälter gestelltest montiert sein müssen, dessen Innenraum als der Mahlraum ausgebildet ist. Als gestelltest wird eine Welle bezeichnet, deren Position sich relativ zum Gestell (dem Maschinengestell, also der tragenden Teile der Rührwerkskugelmühle und ihres Mahlbehälters, insbesondere des Mahlraums) nicht ändert; dies schließt natürlich eine Drehbewegung der Welle um ihre Mittelachse nicht aus. Aus diesem Grund können die Rührwellen auch keine umlaufenden Wellen sein und dürfen daher im Maschinengestell nicht auf Kreisbahnen innerhalb des Mahlraumes umlaufen, sodass hier etwa eine Anordnung der Wellen an dem umlaufenden Teil eines Planetengetriebes (Umlaufgetriebes) grundsätzlich nicht möglich ist. An agitator shaft has agitator elements as essential functional components, which transfer the drive energy introduced by the drive when the agitator shaft rotates around the central axis designed as a rotation axis to the medium to be mixed in the grinding chamber, i.e. to the mixture of auxiliary grinding bodies and ground material or grinding material dispersion. The mixture is set in motion so that the constituents of the mixture are mixed. In the present case, the stirring elements are shaped in such a way that the stirring shaft is designed as a screw that can be rotated around the central axis of the stirring shaft, so that the central axis of the screw coincides with the central axis / axis of rotation of the stirring shaft (the two central axes therefore have at most a slight positional deviation of a few percent of the outer diameter of the screw, in particular less than 5% of the outer diameter of the screw). Basically, all common designs are suitable as screws (worm, helix, spiral, spiral), be it single-thread screws or multi-thread screws - for example double-thread screws, three-thread screws or four-thread screws - the aforementioned ones with a cylindrical basic shape and those with a slightly tapered (conical ) Basic shape, with a filled middle area or with an unfilled middle area ("with core" or "without core"), right-hand screws as well as left-hand screws with a suitable screw line, screw surface or helical surface, pitch and pitch angle, depending on the available drive power, composition of the mixture and the mixing to be achieved can be suitably selected in a manner known to the person skilled in the art. The at least three screws can be designed the same or different, for example with regard to the screw type, screw geometry (thread geometry) or the screw dimensions, that is to say, for example, their total length or their diameter. To improve the wear behavior, the areas of the agitator shaft that are particularly stressed during the power transmission can be designed to be wear-resistant, for example they can have a high-strength thread coating and / or tip coating. It has now been found that the ground material is not comminuted evenly over the entire extent of the grinding chamber or the screw, but that the stress area in question for the grinding processes is primarily located in a narrow area on the outside of the screw. It was also found that the grinding energy introduced into the mixture of ground material / grinding material dispersion and auxiliary grinding bodies by the drive via the agitator shaft is proportional to the outer circumference of the agitator shaft designed as a screw. The entered grinding energy therefore increases linearly with the diameter of the screw, while the space requirement (the required base side, i.e. the base area for agitator ball mills with vertically arranged grinding containers) of such an agitator increases with the square of the diameter of the screw. For a high energy input, an efficient torque transmission between the drive unit and agitator shaft on the one hand and a mixture of ground material / grinding material dispersion and auxiliary grinding bodies on the other hand is required, which is why the agitator shafts must be installed in the grinding container, the interior of which is designed as the grinding chamber. A shaft whose position does not change relative to the frame (the machine frame, that is to say the supporting parts of the agitator ball mill and its grinding container, in particular the grinding chamber) is referred to as placed; this of course does not preclude a rotary movement of the shaft about its central axis. For this reason, the agitator shafts cannot be revolving shafts and must therefore not revolve in the machine frame on circular paths within the grinding chamber, so that an arrangement of the shafts on the revolving part of a planetary gear (epicyclic gear) is basically not possible here.
Beim Vergleich der eingetragenen Energien für Rührwellensysteme mit gleichem Platzbedarf aber unterschiedlichem Rührwellendurchmesser ist ersichtlich, dass es vorteilhafter ist, mehrere kleinere Rührwellen zu verwenden als eine größere Rührwelle: Beispielsweise berechnet sich für ein erstes System aus vier kleinen Schrauben als Rührwellen, die jeweils einen Durchmesser ds,k = D aufweisen, der Gesamtumfang Us,k der vier kleineren Rührwellen zu Us,k = 4 x (p D), während ein zweites System aus einer großen Schraube als Rührwelle mit dem Durchmesser ds,g = (2D), welches denselben Platzbedarf hat wie das erste System, einen Umfang Us,g der Rührwelle von Us,g = 1 x (p (2D)) aufweist. Da der Energieeintrag proportional zum Gesamtumfang der Rührwellen ist, fällt bei gleichem Platzbedarf der Energieeintrag für das erste System
doppelt so groß aus wie der für das zweite System. Sollen in einem Mahlraum von gegebener Grundseite und Volumen besonders große Mahlenergien oder Mahlleistungen realisiert werden, dann ist es daher sinnvoll, in dem zur Verfügung stehenden Mahlraum anstelle von einer einzigen größeren Rührwelle mehrere kleinere Rührwellen einzusetzen, sodass sich infolge der Aufteilung auf mehrere kleinere Rührwellen die Leistungseffizienz steigern lässt. When comparing the energies entered for agitator shaft systems with the same space requirement but different agitator shaft diameters, it can be seen that it is more advantageous to use several smaller agitator shafts than one larger agitator shaft: For example, for a first system with four small screws as agitator shafts, each with a diameter ds , k = D, the total circumference Us, k of the four smaller agitator shafts to Us, k = 4 x (p D), while a second system consisting of a large screw as agitator shaft with the diameter ds, g = (2D), which has the same Like the first system, it takes up space, Us, g of the agitator shaft of Us, g = 1 x (p (2D)). Since the energy input is proportional to the total circumference of the agitator shafts, the energy input for the first system drops with the same space requirement twice as large as that for the second system. If particularly large grinding energies or grinding capacities are to be achieved in a grinding chamber with a given base and volume, then it makes sense to use several smaller agitator shafts instead of a single larger agitator shaft in the available milling chamber, so that, as a result of the division into several smaller agitator shafts, the Can increase performance efficiency.
In einer derartigen Anordnung weist die Rührwerkskugelmühle daher mehr als zwei Rührwellen auf, also zumindest drei Rührwellen, jedoch können auch mehr Rührwellen vorgesehen sein, beispielsweise vier Rührwellen, fünf Rührwellen oder sechs Rührwellen. Die Rührwellen sind als Schrauben gestaltet, die konstruktiv beliebig in geeigneter Form ausgebildet sein können; beispielsweise können die Rührwellen einen Hohlschaft oder einen Vollschaft aufweisen. Der Antrieb ist dabei eingerichtet, die zumindest drei Rührwellen um ihre jeweiligen Mittelachsen zu drehen; dafür kann jede Rührwelle ein separates Antriebsaggregat aufweisen, es können aber auch mehrere oder sogar alle Rührwellen ein gemeinsames Antriebsaggregat aufweisen. Die Rührwellen berühren einander nicht, sodass zwischen zwei benachbarten Rührwellen ein Spalt vorliegt; dabei können benachbarte Schrauben insbesondere auch so angeordnet sein, dass ihre Gewindegänge nicht ineinander greifen oder einander durchdringen. In einer Rührwerkskugelmühle können die Spalte zwischen den verschiedenen Rührwellen jeweils gleichgroß sein oder auch unterschiedlich groß ausgebildet sein. Die Mittelachsen der Rührwellen sind in dem Mahlraum des Mahlbehälters jeweils parallel zur Hauptrichtung des Mahlbehälters angeordnet, sodass die Mittelachsen der zumindest drei Rührwellen ebenfalls parallel zueinander verlaufen; als paralleler Verlauf wird hier ein Verlauf angesehen, welcher höchstens eine Abweichung von 5 ° zu einer exakt parallelen Ausrichtung aufweist. Dabei sind die Mittelachsen dieser zumindest drei Rührwellen als Seitenkanten eines Prismas angeordnet (als polygonale Anordnung). Als Prisma wird vorliegend ein Polyeder verstanden, dessen Form bei der Parallelverschiebung eines ebenen regelmäßigen oder unregelmäßigen Polygons als Grundfläche entlang einer Geraden als Verschiebungslinie erhalten wird, wobei die Gerade nicht in der Ebene des Polygons liegt; bei einem geraden Prisma erfolgt die Verschiebung senkrecht zu der Ebene des Polygons, bei einem schiefen Prisma erfolgt die Verschiebung unter einem von der Senkrechten abweichenden Winkel. Das Polygon stellt dabei die Grundfläche und auch
die Deckfläche eines solchen Prismas dar, die übrigen Begrenzungsflächen bilden die Mantelflächen, wobei jeweils zwei Mantelflächen miteinander über eine je Seitenkante verbunden sind, die sich von einer Ecke der Grundfläche zu einer Ecke der Deckfläche hin erstreckt. Die Seitenkanten sind zueinander parallel und weisen alle die gleiche Länge auf. In der Regel sind Grundfläche und Deckfläche deckungsgleich, ausnahmsweise können diese aber auch gegeneinander verdreht sein (sodass der Begriff Prisma auch Prismatoide umfassen kann). Das Prisma, als dessen Seitenkanten die zumindest drei Rührwellen angeordnet sind, kann eine regelmäßige Struktur aufweisen (dessen Grundfläche also ein regelmäßiges Polygon darstellt, etwa ein gleichseitiges Dreieck, ein Quadrat, ein regelmäßiges Fünfeck, ein regelmäßiges Sechseck oder dergleichen) oder auch eine unregelmäßige Struktur (dessen Grundfläche also ein unregelmäßiges Polygon darstellt, etwa ein ungleichseitiges Dreieck, insbesondere auch ein gleichschenkliges Dreieck, ein ungleichseitiges Viereck, insbesondere ein ungleichseitiges Rechteck, ein Parallelogramm oder ein Trapez, sowie andere nicht-regelmäßige geschlossene polygonale Kurvenzüge), sodass das Prisma also auch Quader, trigonale Prismen, pentagonale Prismen, hexagonale Prismen und dergleichen umfasst. Die Anordnung der Mittelachsen der zumindest drei Rührwellen als Seitenkanten eines Prismas ist erforderlich, um die Drehmomente der drei Rührwellen möglichst effektiv zum Mahlvorgang nutzen zu können, was etwa bei einer rein linearen Anordnung aufgrund der geringeren Anzahl an Annäherungszonen zwischen benachbarten Rührwellen (im „Spalt“ zwischen benachbarten Rührwellen, wo sich die Außenseiten benachbarter Schrauben einander annähern und Mahlgut sowie Mahlhilfskörper dem Einfluss unterschiedlicher Rührwellen ausgesetzt sind) und damit aufgrund der geringeren Gesamtfläche aller Annäherungszonen nicht möglich wäre.In such an arrangement, the agitator ball mill therefore has more than two agitator shafts, i.e. at least three agitator shafts, but more agitator shafts can also be provided, for example four agitator shafts, five agitator shafts or six agitator shafts. The stirrer shafts are designed as screws, which can be designed in any suitable form; for example, the agitator shafts can have a hollow shaft or a solid shaft. The drive is set up to rotate the at least three agitator shafts about their respective central axes; for this purpose, each agitator shaft can have a separate drive unit, but several or even all of the agitator shafts can have a common drive unit. The agitator shafts do not touch each other, so that there is a gap between two adjacent agitator shafts; Adjacent screws can in particular also be arranged in such a way that their threads do not interlock or penetrate one another. In an agitator ball mill, the gaps between the various agitator shafts can each be of the same size or also be of different sizes. The central axes of the agitator shafts are arranged in the grinding chamber of the grinding container in each case parallel to the main direction of the grinding container, so that the central axes of the at least three agitator shafts also run parallel to one another; A parallel course is regarded here as a course which has at most a deviation of 5 ° from an exactly parallel alignment. The central axes of these at least three agitator shafts are arranged as side edges of a prism (as a polygonal arrangement). In the present case, a prism is understood to be a polyhedron, the shape of which is obtained in the parallel displacement of a flat, regular or irregular polygon as a base area along a straight line as a displacement line, the straight line not lying in the plane of the polygon; in the case of a straight prism, the shift takes place perpendicular to the plane of the polygon; in the case of an inclined prism, the shift takes place at an angle deviating from the vertical. The polygon represents the base area and also represents the top surface of such a prism, the remaining boundary surfaces form the jacket surfaces, two jacket surfaces being connected to each other via a side edge which extends from a corner of the base surface to a corner of the top surface. The side edges are parallel to each other and are all the same length. As a rule, the base area and top area are congruent, but in exceptional cases they can also be rotated relative to one another (so that the term prism can also include prismatoids). The prism, as the side edges of which the at least three agitator shafts are arranged, can have a regular structure (the base area therefore represents a regular polygon, for example an equilateral triangle, a square, a regular pentagon, a regular hexagon or the like) or also an irregular structure (the base of which represents an irregular polygon, for example an unequal-sided triangle, in particular an isosceles triangle, an unequal-sided square, in particular an unequal-sided rectangle, a parallelogram or a trapezoid, as well as other non-regular closed polygonal curves), so that the prism also Cuboid, triangular prisms, pentagonal prisms, hexagonal prisms and the like. The arrangement of the center axes of the at least three agitator shafts as side edges of a prism is necessary in order to be able to use the torques of the three agitator shafts as effectively as possible for the grinding process, which is possible with a purely linear arrangement due to the smaller number of approach zones between adjacent agitator shafts (in the "gap"). between adjacent agitator shafts, where the outsides of adjacent screws approach each other and ground material and auxiliary grinding bodies are exposed to the influence of different agitator shafts) and would therefore not be possible due to the smaller total area of all approach zones.
Die Anpassung des Mahlraums zur Aufnahme von Mahlgut und Mahlhilfskörpern beinhaltet neben einer geeigneten geometrischen Ausgestaltung in der Regel auch die Verwendung geeigneter chemisch inerter und mechanisch belastbarer Materialien, welche abriebarm und gegenüber dem zu zerkleinernden Material verschleißfest sind. Typischerweise wird die Innenwandung des Innenraums hierfür mit einer entsprechenden hochfesten Beschichtung oder Auskleidung versehen, wobei letztere etwa segmentiert oder als Vollverkleidungselement ausgebildet sein kann. Eine entsprechende hochfeste Auskleidung oder Beschichtung wird ebenfalls für die Rührwelle verwendet, insbesondere für deren Mittelachse, deren Gewindegang und
deren Spitze. Das Material für derartige Auskleidungen oder Beschichtungen wird in der Regel in Übereinstimmung mit dem Material der Mahlhilfskörper gewählt, um die gegenseitigen Verschleißwirkungen zu minimieren. Typischerweise besteht die Oberfläche von derartigen verschleißbeanspruchten Elementen aus Metallen oder Legierungen, etwa Stählen wie hochlegierte Stähle, insbesondere Chromstähle, aus keramischen Werkstoffen oder Mineralien, etwa karbidischen Materialien, insbesondere Wolframcarbid, Chromcarbid, Tantalcarbid, Niobcarbid, Titancarbid, Hafniumcarbid oder Mischcarbiden davon, oxidischen Materialien, insbesondere Korund (vor allem Sinterkorund), Titandioxid oder Zirkoniumdioxid (in stabilisierter Form - etwa mit Yttriumoxid oder Scandiumoxid- oder auch in nicht stabilisierter Form), Achat oder Feuerstein, sowie aus Kompositwerkstoffen, etwa Flartmetallen. The adaptation of the grinding chamber to accommodate ground material and grinding auxiliary bodies includes, in addition to a suitable geometric configuration, generally also the use of suitable chemically inert and mechanically resilient materials that are resistant to abrasion and wear-resistant with respect to the material to be ground. For this purpose, the inner wall of the interior space is typically provided with a corresponding high-strength coating or lining, with the latter being able to be segmented or designed as a full cladding element. A corresponding high-strength lining or coating is also used for the agitator shaft, in particular for its central axis, its thread and their tip. The material for such linings or coatings is generally selected in accordance with the material of the auxiliary grinding bodies in order to minimize the mutual wear effects. Typically, the surface of such elements subject to wear consists of metals or alloys, such as steels such as high-alloy steels, in particular chromium steels, of ceramic materials or minerals, such as carbidic materials, in particular tungsten carbide, chromium carbide, tantalum carbide, niobium carbide, titanium carbide, hafnium carbide or mixed carbides thereof , in particular corundum (especially sintered corundum), titanium dioxide or zirconium dioxide (in a stabilized form - for example with yttrium oxide or scandium oxide or in non-stabilized form), agate or flint, and made of composite materials such as flart metals.
Die Mahlhilfskörper selbst stellen dabei keinen integralen Bestandteil der Rührwerkskugelmühle dar, sind im Betrieb jedoch unerlässlich. Typischerweise werden Mahlhilfskörper verwendet, deren Außenseite zur Vergleichmäßigung des Bewegungsverhaltens eine abgerundete Form aufweist, beispielsweise kugelige oder kugelähnliche Mahlhilfskörper, zylindrische Mahlhilfskörper („Cylpebs“) sowie ellipsoide, ovoide oder spindelförmige Mahlhilfskörper und dergleichen. Diese füllen im Betrieb das Volumen des Mahlraums zu typischerweise etwa 70 % bis 90 % aus, wobei dieses Mengenverhältnis einen deutlichen Einfluss auf die die Produktqualität besitzt. Die letztendlich erzielte Größenverteilung des Mahlguts hängt vor allem von der Größe und Form der Mahlhilfskörper sowie vom Mahlgut selber ab (etwa von dessen Dichte, Härte, Sprödbruchverhalten, Kristallinität und Kristallmorphologie sowie von der Größe des zugeführten Mahlguts). Die Materialwahl der Mahlhilfskörper wird der Regel übereinstimmend mit dem Material der Beschichtung gewählt. The auxiliary grinding bodies themselves are not an integral part of the agitator ball mill, but are essential in operation. Typically, auxiliary grinding bodies are used, the outside of which has a rounded shape to make the movement behavior more uniform, for example spherical or ball-like auxiliary grinding bodies, cylindrical auxiliary grinding bodies ("Cylpebs"), and ellipsoidal, ovoid or spindle-shaped auxiliary grinding bodies and the like. During operation, these typically fill up the volume of the grinding chamber to around 70% to 90%, with this quantitative ratio having a significant influence on the product quality. The size distribution of the ground material ultimately achieved depends primarily on the size and shape of the grinding aid as well as on the ground material itself (e.g. on its density, hardness, brittle fracture behavior, crystallinity and crystal morphology as well as the size of the ground material supplied). The choice of material for the auxiliary grinding bodies is generally chosen to match the material of the coating.
In der einfachsten Ausgestaltung werden alle der zumindest drei Rührwellen von demselben Antriebsaggregat angetrieben. Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Rührwerkskugelmühle so ausgebildet, dass der Antrieb für jede der zumindest drei Rührwellen ein eigenes Antriebsaggregat umfasst. Auf diese Weise lässt sich jede Rührwelle individuell ansteuern, was eine besonders vielseitige Prozessregelung ermöglicht. Ist hierbei zusätzlich in mindestens einem Antriebsaggregat - gegebenenfalls auch in allen Antriebsaggregaten - eine Drehgeschwindigkeitsregelung vorgesehen, so lässt sich selbst bei zeitlich nicht konstanten Mahlbedingungen - etwa
einer sich ändernden Beschaffenheit des zugeführten Mahlguts - für das zerkleinerte Mahlgut dynamisch eine gleichbleibende Morphologie sicherstellen. Darüber hinaus ist es durch den Einsatz von separaten Antriebsaggregaten für jede Rührwelle möglich, mit kommerziell verfügbaren Antriebsaggregaten einen möglichst hohen Gesamtenergieeintrag zu erzielen, sodass eine besonders hohe Mahlleistung realisiert werden kann. Die Antriebsaggregate können hierbei identisch ausgebildet sein oder auch verschieden. Letzteres kann auch dann sinnvoll sein, wenn etwa nicht alle Rührwellen denselben Schraubendurchmesser oder dieselbe Schraubengeometrie aufweisen, sondern bezüglich Durchmesser oder Geometrie mindestens zwei unterschiedlichen Typen zuzurechnen sind. In the simplest embodiment, all of the at least three agitator shafts are driven by the same drive unit. According to a further aspect, the agitator ball mill is designed in such a way that the drive for each of the at least three agitator shafts comprises its own drive unit. In this way, each agitator shaft can be controlled individually, which enables particularly versatile process control. If a rotational speed control is additionally provided in at least one drive unit - possibly also in all drive units - then even with grinding conditions that are not constant over time - for example a changing nature of the fed regrind - dynamically ensure a constant morphology for the comminuted regrind. In addition, by using separate drive units for each agitator shaft, it is possible to achieve the highest possible total energy input with commercially available drive units, so that a particularly high grinding capacity can be achieved. The drive units can be designed identically or differently. The latter can also be useful if, for example, not all agitator shafts have the same screw diameter or the same screw geometry, but at least two different types are to be assigned with regard to diameter or geometry.
Stattdessen kann die Rührwerkskugelmühle aber auch so ausgebildet sein, dass der Antrieb für zumindest zwei der zumindest drei Rührwellen ein gemeinsames Antriebsaggregat umfasst, sodass bei jeder Rührwerkskugelmühle zumindest zwei Antriebsaggregate vorgesehen sind. Bei einer Rührwerkskugelmühle mit drei Rührwellen werden dann folglich zwei Rührwellen von einem gemeinsamen Antriebsaggregat angetrieben, die letzte Rührwelle verfügt über ein eigenes Antriebsaggregat. Bei einer Rührwerkskugelmühle mit vier Rührwellen werden drei Rührwellen von einem gemeinsamen Antriebsaggregat angetrieben und die verbliebene Rührwelle verfügt dann über ein eigenes Antriebsaggregat oder aber zwei Rührwellen werden von einem gemeinsamen Antriebsaggregat angetrieben und die übrigen beiden Rührwellen verfügen dann entweder über je ein eigenes Antriebsaggregat oder werden stattdessen von einem zweiten gemeinsamen Antriebsaggregat angetrieben; entsprechendes gilt für Rührwerkskugelmühlen mit mehr als vier Rührwellen, also etwa mit fünf Rührwellen, mit sechs Rührwellen oder mit sieben Rührwellen. Bei einer derartigen Ausgestaltung reicht es aus, lediglich eines der zumindest zwei Antriebsaggregate für einen Betrieb mit regelbarer Drehgeschwindigkeit (Drehzahl) einzurichten, um eine Änderung der Beanspruchungsgeschwindigkeit innerhalb des Gemenges aus Mahlgut/Mahlgutdispersion und Mahlhilfskörpern im Mahlraum zu gewährleisten. Eine derartige Ausgestaltung weist weniger Antriebsaggregate auf als die Ausgestaltung, bei der jede Rührwelle über ein eigenes Antriebsaggregat verfügt, weshalb auch der Platzbedarf geringer ausfallen kann und diese Ausgestaltung aufgrund der geringeren Anzahl an Antriebsaggregaten auch kostengünstiger sein kann. Gleichzeitig bietet diese Ausgestaltung aber bereits eine Prozessregelung, die
signifikant leistungsstarker ist als eine Rührwerkskugelmühle mit zumindest drei Rührwellen, die allesamt von einem einzigen Antriebsaggregat angetrieben werden, weshalb diese Variante einen sinnvollen Kompromiss darstellt. Instead, the agitator ball mill can also be designed such that the drive for at least two of the at least three agitator shafts comprises a common drive unit, so that at least two drive units are provided for each agitator ball mill. In the case of an agitator ball mill with three agitator shafts, two agitator shafts are then driven by a common drive unit, the last agitator shaft has its own drive unit. In an agitator ball mill with four agitator shafts, three agitator shafts are driven by a common drive unit and the remaining agitator shaft then has its own drive unit or two agitator shafts are driven by a common drive unit and the other two agitator shafts either have their own drive unit or are instead driven by a second common drive unit; The same applies to agitator ball mills with more than four agitator shafts, that is to say with five agitator shafts, with six agitator shafts or with seven agitator shafts. In such a configuration, it is sufficient to set up only one of the at least two drive units for operation at a controllable rotational speed (speed) in order to ensure a change in the loading speed within the mixture of ground material / grinding material dispersion and auxiliary grinding bodies in the grinding chamber. Such a configuration has fewer drive units than the configuration in which each agitator shaft has its own drive unit, which is why the space requirement can be lower and this configuration can also be more cost-effective due to the smaller number of drive units. At the same time, however, this configuration already offers a process control that is significantly more powerful than an agitator ball mill with at least three agitator shafts, all of which are driven by a single drive unit, which is why this variant represents a sensible compromise.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Rührwerkskugelmühle so ausgebildet, dass der Antrieb eingerichtet ist, zumindest eine Rührwelle der zumindest drei Rührwellen mit einer Drehgeschwindigkeit anzutreiben, die unabhängig von den Drehgeschwindigkeiten der anderen Rührwellen der zumindest drei Rührwellen regelbar ist. Dies lässt sich beispielsweise durch die Verwendung individueller Antriebsaggregate oder unabhängig voneinander schaltbarer Rührwellengetriebe erreichen. Auf diese Weise kann eine besondere individuelle Prozessregelung erzielt werden. According to a further aspect, the agitator ball mill is designed such that the drive is set up to drive at least one agitator shaft of the at least three agitator shafts at a rotational speed that can be regulated independently of the rotational speeds of the other agitator shafts of the at least three agitator shafts. This can be achieved, for example, by using individual drive units or agitator shaft gears that can be switched independently of one another. In this way, a special, individual process control can be achieved.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Rührwerkskugelmühle so ausgebildet, dass die Rührwerkskugelmühle zusätzlich zu den zumindest drei Rührwellen zumindest eine innere Rührwelle aufweist, die jeweils eine parallel zur Hauptrichtung des Mahlbehälters angeordnete Mittelachse aufweist und die als in dem Mahlbehälter gestelltest montierte und um die Mittelachse drehbare Schraube ausgebildet ist, wobei die zumindest eine innere Rührwelle die zumindest drei Rührwellen nicht berührt und die Mittelachse der zumindest einen inneren Rührwelle innerhalb des von den Mittelachsen der zumindest drei Rührwellen gebildeten Prismas angeordnet ist. Somit ist die zumindest eine innere Rührwelle also nicht an einer Seitenkante des Prismas angeordnet, dessen Mantel von den zumindest drei - äußeren - Rührwellen aufgespannt wird. Die zumindest eine innere Rührwelle kann dabei mit einer Rührwelle oder mit mehreren Rührwellen aus den zumindest drei (äußeren) Rührwellen identisch ausgebildet sein oder von diesen verschieden, beispielsweise hinsichtlich der Schraubenart, Schraubengeometrie (Gewindeganggeometrie) oder der Schraubenabmessungen, also etwa deren Gesamtlänge oder deren Durchmesser. Ist mehr als eine innere Rührwelle vorgesehen (beispielsweise zwei innere Rührwellen oder drei innere Rührwellen), so können diese gleich oder auch unterschiedlich ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Innenbereich zwischen den äußeren Rührwellen nicht infolge der Rotation der äußeren Rührwellen an Mahlgut verarmt, sodass kein „leerer Innenbereich“ als Totvolumen oder Totzone entsteht. Eine Anordnung mit zumindest einer inneren Rührwelle ist umso sinnvoller, wenn mehr als vier äußere Rührwellen
vorgesehen sind, da dann auch das Volumen des Innenbereichs größer wird, also etwa bei Rührwerkskugelmühlen mit fünf Rührwellen, mit sechs Rührwellen, mit sieben Rührwellen oder mit acht Rührwellen. According to a further aspect, the agitator ball mill is designed in such a way that the agitator ball mill has at least one inner agitator shaft in addition to the at least three agitator shafts, which each has a central axis arranged parallel to the main direction of the grinding container and the screw mounted in the grinding container and rotatable around the central axis is formed, wherein the at least one inner stirring shaft does not touch the at least three stirring shafts and the central axis of the at least one inner stirring shaft is arranged within the prism formed by the central axes of the at least three stirring shafts. The at least one inner agitator shaft is therefore not arranged on a side edge of the prism, the jacket of which is spanned by the at least three — outer — agitator shafts. The at least one inner agitator shaft can be designed identically with one agitator shaft or with several agitator shafts from the at least three (outer) agitator shafts or different from these, for example with regard to the screw type, screw geometry (thread geometry) or the screw dimensions, i.e. about their total length or their diameter . If more than one inner agitator shaft is provided (for example two inner agitator shafts or three inner agitator shafts), then these can be designed the same or different. This configuration offers the advantage that the inner area between the outer agitator shafts does not become depleted of ground material as a result of the rotation of the outer agitator shafts, so that no “empty inner area” arises as a dead volume or dead zone. An arrangement with at least one inner agitator shaft is all the more useful if there are more than four outer agitator shafts are provided, since then the volume of the inner area is also larger, so for example in agitator ball mills with five agitator shafts, with six agitator shafts, with seven agitator shafts or with eight agitator shafts.
Dabei kann die Rührwerkskugelmühle zusätzlich eine Bremseinrichtung umfassen, die eingerichtet ist, um bei der zumindest einen inneren Rührwelle die Drehgeschwindigkeit zu verringern oder eine Drehbewegung zu verhindern. Hierfür ist jede geeignete Bremseinrichtung grundsätzlich einsetzbar, etwa mechanische Bremssysteme, magnetische Bremssysteme, elektrische Bremssysteme, Fluidbremssysteme oder dergleichen. Auf diese Weise kann die drehbare innere Rührwelle im Betrieb gezielt abgebremst werden, wodurch es möglich ist, im Innenraum zwischen den zumindest drei (äußeren) Rührwellen die Strömung des Gemenges aus Mahlgut/Mahlgutdispersion und Mahlhilfskörpern direkt zu beeinflussen, um dort der Ausbildung von Totzonen lokal entgegenzuwirken oder um durch eine zusätzliche Verwirbelung den Energieeintrag und die Drehmomentübertragung beeinflussen zu können (beispielsweise beim Anfahren oder Herunterfahren der Rührwerkskugelmühle oder um im Betrieb für das Gemenge einen Übergang zu Kaskadenbewegung, zu Kataraktbewegung oder zu Zentrifugation zu erzwingen oder zu verhindern). In this case, the agitator ball mill can additionally comprise a braking device which is set up to reduce the rotational speed of the at least one inner agitator shaft or to prevent a rotational movement. Any suitable braking device can in principle be used for this purpose, for example mechanical braking systems, magnetic braking systems, electrical braking systems, fluid braking systems or the like. In this way, the rotatable inner agitator shaft can be braked in a targeted manner during operation, which makes it possible to directly influence the flow of the mixture of ground material / grinding material dispersion and auxiliary grinding bodies in the interior between the at least three (outer) stirring shafts in order to localize the formation of dead zones there to counteract this or to be able to influence the energy input and torque transmission through additional turbulence (for example when starting up or shutting down the agitator ball mill or to force or prevent a transition to cascade movement, cataract movement or centrifugation for the batch during operation).
Dabei kann die Rührwerkskugelmühle so ausgebildet sein, dass der Antrieb ein Antriebsaggregat aufweist, um die zumindest eine innere Rührwelle um ihre Mittelachse zu drehen. Dieses Antriebsaggregat kann ein separates Antriebsaggregat sein oder aber ein gemeinsames Antriebsaggregat, über welches zumindest eine oder auch mehrere der äußeren Rührwellen und auch die innere Rührwelle angetrieben werden, beispielsweise kann dieses gemeinsame Antriebsaggregat mit der inneren Rührwelle direkt oder aber über ein entsprechendes Getriebe verbunden sein. Mit dieser Ausgestaltung kann auch über die innere Antriebswelle ein Energieeintrag erfolgen, darüber hinaus ermöglicht dies eine noch gezieltere Beeinflussung der Strömung des Gemenges aus Mahlgut/Mahlgutdispersion und Mahlhilfskörpern im Mahlraum, um Totzonen vermeiden zu können. Stattdessen kann die Rührwerkskugelmühle aber auch so ausgebildet sein, dass die zumindest eine innere Rührwelle nicht mit einem Antrieb verbunden ist. Eine Rotation der inneren Rührwelle um ihre Mittelachse wird bei dieser Ausbildung dann passiv erreicht durch ein Mittlaufen der inneren Rührwelle in der Strömungsbewegung des Gemenges aus Mahlgut/Mahlgutdispersion und
Mahlhilfskörpern. Auf diese Weise dient die innere Rührwelle zur Vergleichmäßigung eines im Mahlraum umlaufenden Stoffstroms und kann damit zu einer passiven Stabilisierung des Mahlbetriebs führen, darüber hinaus kann der Ausbildung von Totzonen entgegengewirkt werden. The agitator ball mill can be designed in such a way that the drive has a drive unit in order to rotate the at least one inner agitator shaft about its central axis. This drive unit can be a separate drive unit or a common drive unit, via which at least one or more of the outer agitator shafts and also the inner agitator shaft are driven, for example this common drive unit can be connected to the inner agitator shaft directly or via a corresponding gear. With this configuration, energy can also be introduced via the inner drive shaft; in addition, this enables the flow of the mixture of ground material / grinding material dispersion and auxiliary grinding bodies in the grinding chamber to be influenced in an even more targeted manner in order to be able to avoid dead zones. Instead, the agitator ball mill can also be designed in such a way that the at least one inner agitator shaft is not connected to a drive. A rotation of the inner agitator shaft around its central axis is then passively achieved in this embodiment by the inner agitator shaft running along in the flow movement of the mixture of millbase / millbase dispersion and Grinding aids. In this way, the inner agitator shaft serves to equalize a flow of material circulating in the grinding chamber and can thus lead to a passive stabilization of the grinding operation; in addition, the formation of dead zones can be counteracted.
Grundsätzlich können dabei die zumindest drei Rührwellen für eine Drehbewegung im gleichen Drehrichtungen (jeweils im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn) oder in unterschiedlichen Drehrichtungen angepasst sein. Die Anpassung der Rührwelle für bestimmte Drehrichtungen betrifft dabei in erster Linie deren Schraubenformen, die Ausgestaltung als rechtsgängige Schraube oder als linksgängige Schraube; darüber hinaus betrifft eine entsprechende Anpassung auch die konstruktive Ausgestaltung des Antriebs für die jeweiligen Drehrichtungen, also der Regelungseinheit, der Antriebsaggregate und/oder etwaiger Elemente zur Kraftübertragung und/oder Drehmomentübertragung (beispielsweise von Getrieben, die zwischen Antriebsaggregat und Rührwelle angeordnet sind). In principle, the at least three agitator shafts can be adapted for a rotary movement in the same direction of rotation (in each case clockwise or counterclockwise) or in different directions of rotation. The adaptation of the agitator shaft for certain directions of rotation primarily concerns its screw shapes, the design as a right-hand screw or as a left-hand screw; In addition, a corresponding adaptation also relates to the structural design of the drive for the respective directions of rotation, i.e. the control unit, the drive units and / or any elements for power transmission and / or torque transmission (for example of gears that are arranged between the drive unit and agitator shaft).
Sind die zumindest drei Rührwellen angepasst für unterschiedliche Drehrichtungen, so ist zumindest eine Rührwelle der zumindest drei Rührwellen eine rechtsgängige Schraube und zumindest eine Rührwelle der zumindest drei Rührwellen eine linksgängige Schraube. Dadurch ist es dann bei einer geraden Anzahl an Rührwellen möglich, dass jede Rührwelle eine Drehrichtung aufweist, die sich von den Drehrichtungen der beiden ihr benachbarten Rührwellen unterscheidet. Weisen benachbarte Rührwellen unterschiedliche Drehrichtungen auf, dann laufen die Außenseiten ihrer Schrauben dort, wo sie sich einander annähern (also im „Spalt“ zwischen benachbarten Rührwellen), in gleicher Laufrichtung zueinander, sodass an diesen Stellen lokal besonders gleichmäßige Mahlbedingungen herrschen. Stattdessen kann die Rührwerkskugelmühle aber auch so ausgebildet sein, dass die zumindest drei Rührwellen für eine Drehbewegung in derselben Drehrichtung angepasst sind. Weisen benachbarte Rührwellen dieselben Drehrichtungen auf, dann laufen die Außenseiten ihrer Schrauben in der Annäherungszone in unterschiedlicher Laufrichtung zueinander. Dadurch weisen die Festbestandteile - also das Mahlgut und die Mahlhilfskörper -, die dem Einfluss unterschiedlicher Rührwellen ausgesetzt sind, in der Annäherungszone relativ zueinander lokale Relativgeschwindigkeiten auf, die fast doppelt so hoch sind wie die Geschwindigkeit der Festbestandteile in der Strömung der Rührwellen außerhalb
der Annäherungszone. Dies hat in dieser Zone signifikant größere lokale Prallkräfte und Scherkräfte und somit auch einen erheblich höheren Mahlenergieeintrag zur Folge, ohne dass für das Aggregat eine größere Fläche benötigt wird als bei herkömmlichen Einwellen-Rührwerkskugelmühlen, sodass eine derartige Ausgestaltung erhebliche Vorteile mit sich bringt. If the at least three agitator shafts are adapted for different directions of rotation, at least one agitator shaft of the at least three agitator shafts is a right-hand screw and at least one agitator shaft of the at least three agitator shafts is a left-hand screw. As a result, with an even number of agitator shafts, it is then possible for each agitator shaft to have a direction of rotation that differs from the directions of rotation of the two adjacent agitator shafts. If adjacent agitator shafts have different directions of rotation, then the outer sides of their screws run where they approach each other (i.e. in the “gap” between adjacent agitator shafts) in the same direction, so that especially uniform grinding conditions prevail locally at these points. Instead, the agitator ball mill can also be designed in such a way that the at least three agitator shafts are adapted for a rotary movement in the same direction of rotation. If adjacent agitator shafts have the same directions of rotation, then the outer sides of their screws run in different directions in relation to one another in the approach zone. As a result, the solid constituents - i.e. the ground material and the auxiliary grinding bodies - which are exposed to the influence of different agitator shafts, have local relative speeds in the approach zone relative to one another that are almost twice as high as the speed of the solid constituents in the flow of the agitator shafts outside the approach zone. This results in significantly higher local impact forces and shear forces in this zone and thus also a considerably higher input of grinding energy without requiring a larger area for the unit than with conventional single-shaft agitator ball mills, so that such a design has considerable advantages.
Bei Rührwerkskugelmühlen mit zumindest drei (äußeren) Rührwellen, welche die gleiche Drehrichtung haben, ist das Risiko besonders hoch, dass sich im Innenbereich zwischen den Rührwellen Totzonen ausbilden (etwa entsprechend einer Trombenbildung aufgrund des Donut-Effektes). Weist daher eine Rührwerkskugelmühle zumindest drei (äußere) Rührwellen auf, die für eine Drehbewegung in derselben Drehrichtung angepasst sind, dann kann es - wie zuvor beschrieben - sinnvoll sein, wenn zusätzlich auch zumindest eine innere Rührwelle vorgesehen ist. Die zumindest eine innere Rührwelle kann dabei für eine Drehbewegung in derselben Drehrichtung wie die zumindest drei (äußeren) Rührwellen angepasst sein (wobei die zumindest eine innere Rührwelle durchaus eine andere Drehgeschwindigkeit aufweisen kann als die zumindest drei (äußeren) Rührwellen). Auf diese Weise kann der Energieeintrag noch weiter erhöht werden, da gegenüber einer Anordnung ohne innere Rührwelle zusätzliche Annäherungszonen geschaffen werden. Stattdessen kann die Rührwerkskugelmühle aber auch so ausgebildet sein, dass die zumindest drei Rührwellen für eine Drehbewegung in derselben Drehrichtung angepasst sind, und wobei die zumindest eine innere Rührwelle für eine Drehbewegung in der von der Drehrichtung der zumindest drei Rührwellen verschiedenen Drehrichtung angepasst ist. Auf diese Weise wird derselbe hohe Mahlenergieeintrag geboten wie bei einer Rührwerkskugelmühle mit zumindest drei (äußeren) Rührwellen von gleicher Drehrichtung, wobei der Ausbildung von Totzonen entgegengewirkt wird. In the case of agitator ball mills with at least three (outer) agitator shafts, which have the same direction of rotation, the risk is particularly high that dead zones will develop in the inner area between the agitator shafts (roughly equivalent to the formation of a vortex due to the donut effect). If an agitator ball mill therefore has at least three (outer) agitator shafts which are adapted for a rotary movement in the same direction of rotation, then - as described above - it can be useful if at least one inner agitator shaft is also provided. The at least one inner agitator shaft can be adapted for a rotary movement in the same direction of rotation as the at least three (outer) agitator shafts (wherein the at least one inner agitator shaft can have a different rotational speed than the at least three (outer) agitator shafts). In this way, the energy input can be increased even further, since additional proximity zones are created compared to an arrangement without an inner agitator shaft. Instead, the agitator ball mill can also be designed so that the at least three agitator shafts are adapted for a rotary movement in the same direction of rotation, and the at least one inner agitator shaft is adapted for a rotary movement in the direction of rotation different from the direction of rotation of the at least three agitator shafts. In this way, the same high grinding energy input is offered as in an agitator ball mill with at least three (outer) agitator shafts with the same direction of rotation, the formation of dead zones being counteracted.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Rührwerkskugelmühle so ausgebildet sein, dass der Außendurchmesser jeder der zumindest drei Rührwellen höchstens die Hälfte der maximalen Innenweite des Mahlraums beträgt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nicht der überwiegende Teil des Energieeintrags über eine einzige Rührwelle erfolgt, sondern im Wesentlichen über jede der zumindest drei Rührwellen zu ähnlichen Teilen, sodass eine optimale Erhöhung von Durchsatz und/oder von Mahlenergie oder Mahlleistungen erzielt werden kann.
Ferner umfasst die Erfindung ein Rührwerkskugelmühlenrührwerk für die zuvor beschriebene Rührwerkskugelmühle, das Rührwerkskugelmühlenrührwerk umfassend zumindest drei Rührwellen und einen Antrieb, wobei jede der zumindest drei Rührwellen eine Mittelachse aufweist, als um die Mittelachse drehbare Schraube ausgebildet ist und für eine gestellfeste Montage in einem Mahlbehälter eingerichtet ist, wobei der Antrieb eingerichtet ist, die zumindest drei Rührwellen um ihre jeweiligen Mittelachsen zu drehen, und wobei die zumindest drei Rührwellen einander nicht berühren und die Mittelachsen der zumindest drei Rührwellen parallel zueinander ausgerichtet und als Seitenkanten eines Prismas angeordnet sind, wobei insbesondere der Antrieb für jede der zumindest drei Rührwellen ein eigenes Antriebsaggregat umfassen kann oder für zumindest zwei der zumindest drei Rührwellen ein gemeinsames Antriebsaggregat umfassen kann und dabei insbesondere eingerichtet sein kann, zumindest eine der zumindest drei Rührwellen mit einer Drehgeschwindigkeit anzutreiben, die unabhängig von den Drehgeschwindigkeiten der anderen der zumindest drei Rührwellen regelbar ist, wobei insbesondere das Rührwerkskugelmühlenrührwerk zusätzlich zu den zumindest drei Rührwellen zumindest eine innere Rührwelle aufweisen kann, welche jeweils eine parallel zur Hauptrichtung des Mahlbehälters angeordnete Mittelachse aufweist, als um die Mittelachse drehbare Schraube ausgebildet ist und für eine gestellfeste Montage in einem Mahlbehälter eingerichtet ist, wobei die zumindest eine innere Rührwelle die zumindest drei Rührwellen nicht berührt und die Mittelachse der zumindest einen inneren Rührwelle innerhalb des von den Mittelachsen der zumindest drei Rührwellen gebildeten Prismas angeordnet ist, und dabei insbesondere der Antrieb nicht mit der zumindest einen inneren Rührwelle verbunden sein kann oder ein Antriebsaggregat aufweisen kann, um die zumindest eine innere Rührwelle um ihre Mittelachse zu drehen, und dabei insbesondere eine Bremseinrichtung umfassen kann, die eingerichtet ist, um bei der zumindest einen inneren Rührwelle die Drehgeschwindigkeit zu verringern oder eine Drehbewegung zu verhindern, wobei insbesondere der Außendurchmesser jeder der zumindest drei Rührwellen höchstens die Hälfte der maximalen Innenweite des Mahlraums betragen kann. According to a further aspect, the agitator ball mill can be designed such that the outer diameter of each of the at least three agitator shafts is at most half the maximum inner width of the grinding chamber. This ensures that the majority of the energy input does not take place via a single agitator shaft, but essentially via each of the at least three agitator shafts to similar parts, so that an optimal increase in throughput and / or grinding energy or grinding performance can be achieved. The invention further comprises an agitator ball mill agitator for the agitator ball mill described above, the agitator ball mill agitator comprising at least three agitator shafts and a drive, each of the at least three agitator shafts having a central axis, being designed as a screw rotatable about the central axis and being set up for frame-fixed installation in a grinding container , wherein the drive is set up to rotate the at least three agitator shafts about their respective central axes, and the at least three agitator shafts do not touch each other and the central axes of the at least three agitator shafts are aligned parallel to one another and are arranged as side edges of a prism, in particular the drive for each of the at least three agitator shafts can comprise its own drive unit or can comprise a common drive unit for at least two of the at least three agitator shafts and can in particular be set up to include at least one of the at least three To drive agitator shafts at a rotational speed that can be regulated independently of the rotational speeds of the other of the at least three agitator shafts, wherein in particular the agitator ball mill agitator in addition to the at least three agitator shafts can have at least one inner agitator shaft, which each has a central axis arranged parallel to the main direction of the grinding container, as Rotatable screw is formed around the central axis and is set up for a fixed installation in a grinding container, wherein the at least one inner agitator shaft does not touch the at least three agitator shafts and the center axis of the at least one inner agitator shaft is arranged within the prism formed by the center axes of the at least three agitator shafts is, and in particular the drive cannot be connected to the at least one inner agitator shaft or can have a drive unit in order to rotate the at least one inner agitator shaft about its central axis, and i In particular, it can comprise a braking device which is set up to reduce the rotational speed of the at least one inner agitator shaft or to prevent a rotational movement, wherein in particular the outer diameter of each of the at least three agitator shafts can be at most half the maximum inner width of the grinding chamber.
Demzufolge umfasst das Rührwerkskugelmühlenrührwerk zumindest drei Rührwellen und einen Antrieb. Jede der zumindest drei Rührwellen weist eine Mittelachse auf und ist als um die Mittelachse drehbare Schraube ausgebildet. Ferner ist jede der zumindest
drei Rührwellen für eine gestellteste Montage in einem Mahlbehälter eingerichtet. Der Antrieb ist eingerichtet, die zumindest drei Rührwellen um ihre jeweiligen Mittelachsen zu drehen. Die zumindest drei Rührwellen berühren einander nicht, und die Mittelachsen der zumindest drei Rührwellen sind parallel zueinander ausgerichtet und als Seitenkanten eines Prismas angeordnet. Accordingly, the agitator ball mill agitator comprises at least three agitator shafts and a drive. Each of the at least three agitator shafts has a central axis and is designed as a screw that can be rotated about the central axis. Furthermore, each of the at least three agitator shafts set up for the most posed assembly in a grinding container. The drive is set up to rotate the at least three agitator shafts about their respective central axes. The at least three stirring shafts do not touch one another, and the central axes of the at least three stirring shafts are aligned parallel to one another and are arranged as side edges of a prism.
Optional kann der Antrieb für jede der zumindest drei Rührwellen ein eigenes Antriebsaggregat umfassen oder für zumindest zwei der zumindest drei Rührwellen ein gemeinsames Antriebsaggregat umfassen. Ferner kann der Antrieb optional insbesondere eingerichtet sein, zumindest eine der zumindest drei Rührwellen mit einer Drehgeschwindigkeit anzutreiben, die unabhängig von den Drehgeschwindigkeiten der anderen der zumindest drei Rührwellen regelbar ist. Ebenfalls optional kann dabei das Rührwerkskugelmühlenrührwerk zusätzlich zu den zumindest drei Rührwellen zumindest eine innere Rührwelle aufweisen, welche jeweils eine parallel zur Hauptrichtung des Mahlbehälters angeordnete Mittelachse aufweist. In diesem Fall ist die zumindest eine innere Rührwelle dann als um die Mittelachse drehbare Schraube ausgebildet und für eine gestellfeste Montage in einem Mahlbehälter eingerichtet, wobei sie die zumindest drei Rührwellen nicht berührt; die Mittelachse der zumindest einen inneren Rührwelle ist dabei innerhalb des Prismas angeordnet, das von den Mittelachsen der zumindest drei Rührwellen gebildet wird. Weiterhin optional kann der Antrieb dabei ein Antriebsaggregat aufweisen, um die zumindest eine innere Rührwelle um ihre Mittelachse zu drehen, oder aber nicht mit der zumindest einen inneren Rührwelle verbunden sein. Ebenfalls optional kann der Antrieb auch eine Bremseinrichtung umfassen, die eingerichtet ist, um bei der zumindest einen inneren Rührwelle die Drehgeschwindigkeit zu verringern oder eine Drehbewegung zu verhindern. Schließlich kann der Außendurchmesser jeder der zumindest drei Rührwellen optional auch höchstens die Hälfte der maximalen Innenweite des Mahlraums betragen. Ein entsprechendes Rührwerk ist im Zusammenhang mit der Beschreibung der Rührwerkskugelmühle bereits näher ausgeführt. Optionally, the drive can comprise a separate drive unit for each of the at least three agitator shafts or can comprise a common drive unit for at least two of the at least three agitator shafts. Furthermore, the drive can optionally be set up in particular to drive at least one of the at least three agitator shafts at a rotational speed that can be regulated independently of the rotational speeds of the other of the at least three agitator shafts. Also optionally, the agitator ball mill agitator can have at least one inner agitator shaft in addition to the at least three agitator shafts, each of which has a central axis arranged parallel to the main direction of the grinding container. In this case, the at least one inner agitator shaft is designed as a screw that can be rotated about the central axis and is designed for a fixed installation in a grinding container, whereby it does not touch the at least three agitator shafts; the central axis of the at least one inner stirring shaft is arranged within the prism which is formed by the central axes of the at least three stirring shafts. Furthermore, the drive can optionally have a drive unit in order to rotate the at least one inner agitator shaft about its central axis, or it can not be connected to the at least one inner agitator shaft. Likewise optionally, the drive can also comprise a braking device which is set up to reduce the rotational speed of the at least one inner agitator shaft or to prevent a rotational movement. Finally, the outer diameter of each of the at least three agitator shafts can optionally also be at most half the maximum inner width of the grinding chamber. A corresponding agitator has already been explained in more detail in connection with the description of the agitator ball mill.
Schließlich umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Zerkleinern von Mahlgut in einer Rührwerkskugelmühle mit vertikal angeordnetem Mahlbehälter im Nassbetrieb, das Verfahren umfassend (i) ein Aufschlämmen des zu zerkleinernden Mahlguts in einer Mahlhilfsflüssigkeit, wobei eine Mahlgutdispersion erhalten wird, (ii) ein kontinuierliches
Einbringen der Mahlgutdispersion in einen unteren Abschnitt eines mit Mahlhilfskörpern befüllten Mahlraums einer Rührwerkskugelmühle, insbesondere der zuvor beschriebenen Rührwerkskugelmühle, (iii) ein kontinuierliches Vertikalfördern eines Teils der Mahlgutdispersion aus dem unteren Abschnitt des Mahlraums in einen oberen Abschnitt des Mahlraums durch zumindest drei drehende, gestelltest montierte vertikale Rührwellen, die einander nicht berühren, zumindest im Wesentlichen vertikal parallel zueinander ausgerichtet sind und deren Mittelachsen als Seitenkanten eines Prismas angeordnet sind, wobei eine aufbereitete Mahlgutdispersion erhalten wird, in der zumindest ein Teil des in der Mahlhilfsflüssigkeit dispergierten Mahlguts zerkleinert ist, (iv) ein kontinuierliches Herausleiten eines Teils der aufbereiteten Mahlgutdispersion aus dem oberen Abschnitt des Mahlraums, und (v) ein abschließendes Abtrennen des zerkleinerten Mahlguts aus der herausgeleiteten aufbereiteten Mahlgutdispersion. Finally, the invention comprises a method for comminuting millbase in an agitator ball mill with a vertically arranged grinding container in wet operation, the method comprising (i) slurrying the millbase to be comminuted in a grinding aid liquid, a millbase dispersion being obtained, (ii) a continuous Introducing the grinding stock dispersion into a lower section of a grinding chamber filled with auxiliary grinding bodies of an agitator ball mill, in particular the agitator ball mill described above, (iii) a continuous vertical conveying of a part of the grinding stock dispersion from the lower section of the grinding chamber into an upper section of the grinding chamber by at least three rotating, positionally mounted vertical stirring shafts which do not touch one another, are at least substantially vertically parallel to one another and whose central axes are arranged as side edges of a prism, a prepared grinding stock dispersion being obtained in which at least part of the grinding stock dispersed in the auxiliary grinding liquid is comminuted, (iv) a continuous removal of part of the prepared grinding stock dispersion from the upper section of the grinding chamber, and (v) a final separation of the comminuted grinding stock from the processed grinding stock dispersion which has been conducted out.
Demzufolge wird zunächst das zu zerkleinernden Mahlguts in einer Mahlhilfsflüssigkeit aufgeschlämmt, wobei eine Mahlgutdispersion erhalten wird. Als Mahlhilfsflüssigkeit können alle geeigneten Flüssigkeiten eingesetzt werden, Reinstoffe, Lösungen, Mischungen und disperse Systeme, insbesondere solche Flüssigkeiten, die gegenüber dem zu zerkleinernden Bestandteil des Mahlguts chemisch inert sind; dem steht nicht entgegen, dass die Mahlhilfsflüssigkeit gegebenenfalls auch zur Reinigung und Aufarbeitung des Mahlguts eingesetzt werden kann, etwa indem darin etwaige Verunreinigungen zersetzt oder aus dem Mahlgut gelöst, adsorbiert oder anderweitig gebunden werden und somit vom Mahlgut abgetrennt werden können. Accordingly, the ground material to be comminuted is first slurried in a grinding aid liquid, a grinding material dispersion being obtained. All suitable liquids can be used as the auxiliary grinding liquid, pure substances, solutions, mixtures and disperse systems, in particular liquids which are chemically inert to the constituent of the ground material to be comminuted; This is not opposed to the fact that the auxiliary grinding liquid can optionally also be used for cleaning and processing the ground material, for example by decomposing any impurities in it or detaching it from the ground material, adsorbing it or otherwise binding it and thus separating it from the ground material.
Stellt das Mahlgut einen mineralischen Rohstoff dar, so handelt es sich dabei häufig um gebrochenes Gestein, welches zuvor in einer Brechvorrichtung (etwa in einem Kreiselbrecher) aufgebrochen und einer Trennvorrichtung zur Klassierung zugeführt wurde (beispielsweise einem Sichter oder Sieb), wobei das aufgebrochene Gestein mit den gewünschten Partikelgrößen gegebenenfalls einer weiteren Vorzerkleinerung zugeführt wird, beispielsweise einer horizontalen Kugelmühle oder Walzenmühle, bevor es schließlich als Mahlgut in eine Mahlgutdispersion eingebracht wird. Das Aufschlämmen kann dann unmittelbar beim Einbringen in den Mahlraum der Rührwerkskugelmühle erfolgen oder kurz davor, etwa in einer Mischkammer oder einem Mahlgutdispersionstank. Sind der Zerkleinerung des Mahlguts in der Rührwerkskugelmühle weitere Verfahrensschritte vorgelagert, etwa solche zur
Mahlgutvorbereitung, Reinigung oder Vorzerkleinerung, so kann das Aufschlämmen des Mahlguts in der Mahlhilfsflüssigkeit im Prozessablauf zeitlich vor dem Einbringen der Mahlgutdispersion in die Rührwerkskugelmühle stattfinden. Typischerweise wird die Mahlgutdispersion vor dem Einbringen in die Rührwerkskugelmühle einer Vorklassierung unterzogen (beispielsweise in einem Fliehkraftabscheider, etwa einem Hydrozyklon), um Mahlgutanteile abzutrennen, welche bereits die gewünschte Zielgröße aufweisen. Nach dem Abtrennen kann die Mahlgutdispersion mit dem Mahlgut, welches bereits die gewünschte Zielgröße aufweist, als Produktdispersion aus dem Rührwerkskugelmühlensystem ausgeleitet werden und der weiteren Verwendung zugeführt werden. If the ground material is a mineral raw material, it is often broken rock, which has previously been broken up in a breaking device (e.g. in a rotary crusher) and fed to a separating device for classification (e.g. a sifter or sieve), the broken stone being included the desired particle size is optionally fed to a further pre-comminution, for example a horizontal ball mill or roller mill, before it is finally introduced as grinding stock into a grinding stock dispersion. The slurry can then take place immediately when it is introduced into the grinding chamber of the agitator ball mill or shortly before it, for example in a mixing chamber or a grist dispersion tank. If the grinding of the ground material in the agitator ball mill is preceded by further process steps, such as those for Preparation of the millbase, cleaning or pre-comminution, the slurrying of the millbase in the auxiliary milling liquid can take place in the process before the introduction of the millbase dispersion into the agitator ball mill. Typically, the grinding stock dispersion is subjected to a pre-classification (for example in a centrifugal separator, such as a hydrocyclone) before it is introduced into the agitator ball mill, in order to separate off grinding stock that already has the desired target size. After separation, the grinding stock dispersion with the grinding stock, which already has the desired target size, can be discharged as a product dispersion from the agitator ball mill system and fed to further use.
Nach dem Aufschlämmen wird die Mahlgutdispersion (oder deren Grobanteil) kontinuierlich in den unteren Abschnitt des Mahlraums einer Rührwerkskugelmühle eingeleitet. Dazu wird die Mahlgutdispersion typischerweise mittels Pumpen, die der Rührwerkskugelmühle vorgelagert sind, durch Rohrleitungen zum Einlass des Mahlbehälters gefördert und von dort in den Mahlraum eingespeist. Im Mahlraum befinden sich bereits die Mahlhilfskörper (zusammen mit Produktdispersion, die zu einem früheren Zeitpunkt dem Mahlraum zugeführt wurde und diesen noch nicht wieder verlassen hat). Dabei werden die Mahlhilfskörper häufig so gewählt, dass sie größere Abmessungen haben als das zu zerkleinernde Mahlgut. Die eigentliche Rührwerkskugelmühle kann dabei eine der zuvor bereits ausführlich beschriebenen Ausgestaltungen aufweisen. After slurrying, the grinding stock dispersion (or its coarse fraction) is continuously introduced into the lower section of the grinding chamber of an agitator ball mill. For this purpose, the grinding stock dispersion is typically conveyed by means of pumps upstream of the agitator ball mill through pipelines to the inlet of the grinding container and from there fed into the grinding chamber. The auxiliary grinding bodies are already located in the grinding chamber (together with product dispersion that was fed to the grinding chamber at an earlier point in time and has not yet left it). The auxiliary grinding bodies are often chosen so that they have larger dimensions than the material to be ground. The actual agitator ball mill can have one of the configurations already described in detail above.
Im Mahlraum wird die Mahlgutdispersion bei der Rotation der Rührwellen um ihre jeweiligen Mittelachsen kontinuierlich aus dem unteren Abschnitt des Mahlraums in vertikaler Richtung in einen oberen Abschnitt des Mahlraums gefördert. Dazu sind die zumindest drei Rührwellen zumindest im Wesentlichen vertikal parallel zueinander ausgerichtet und so gestelltest montiert, dass sie einander nicht berühren, wobei die Mittelachsen der zumindest drei Rührwellen als Seitenkanten eines Prismas angeordnet sind. Werden die zumindest drei Rührwellen in eine Drehbewegung um ihre Mittelachsen versetzt, wird ein Teil der Mahlgutdispersion nach oben gefördert und dabei durch die Mahlhilfskörper infolge der dabei auftretenden Schlagbeanspruchung und Scherbeanspruchung zerkleinert. Hierbei wird eine aufbereitete Mahlgutdispersion erhalten, in der zumindest ein Teil des in der Mahlhilfsflüssigkeit dispergierten Mahlguts
zerkleinert (bezogen auf die Partikelgröße des ursprünglich zugeführten Mahlguts) ist. Es werden vor allem diejenigen Anteile des Mahlguts nach oben gefördert, die bereits kleinere Partikelgrößen aufweisen, die Anteile des Mahlguts mit den größeren Partikelgrößen bleiben ebenso wie die Mahlhilfskörper vor allem im unteren Teil des Mahlraums zurück. Bei vielen Rührwerkskugelmühlen ist für die Mahlgutdispersion eine Pumpe lediglich im Einlaufsystem vorgesehen, die Entnahme der Mahlgutdispersion erfolgt hingegen passiv über ein Überlaufsystem, ohne dass im Austragsystem eine weitere Pumpe vorgesehen ist. Daher ist die mittlere Verweildauer des Mahlguts im Mahlraum vor allem durch die einstellbare Pumpenleistung der Pumpe im Zulaufstrom regelbar. In the grinding chamber, as the agitator shafts rotate around their respective central axes, the grinding stock dispersion is continuously conveyed from the lower section of the grinding chamber in the vertical direction into an upper section of the grinding chamber. For this purpose, the at least three agitator shafts are aligned at least substantially vertically parallel to one another and are mounted in such a way that they do not touch one another, the central axes of the at least three agitator shafts being arranged as side edges of a prism. If the at least three agitator shafts are set in a rotary movement around their central axes, part of the grinding stock dispersion is conveyed upwards and is crushed by the auxiliary grinding bodies as a result of the impact and shear stresses that occur. This gives a prepared millbase dispersion in which at least a portion of the millbase dispersed in the auxiliary milling liquid is obtained comminuted (based on the particle size of the originally supplied grist). Above all, those parts of the ground material that already have smaller particle sizes are conveyed upwards; the parts of the ground material with the larger particle sizes, like the auxiliary grinding bodies, remain mainly in the lower part of the grinding chamber. In many agitator ball mills, a pump for the grinding stock dispersion is only provided in the inlet system, whereas the removal of the grinding stock dispersion takes place passively via an overflow system, without another pump being provided in the discharge system. Therefore, the average dwell time of the grist in the grinding chamber can be regulated primarily through the adjustable pump output of the pump in the feed stream.
Nach Durchlaufen der vertikalen Transportstrecke wird aus dem oberen Abschnitt des Mahlraums kontinuierlich ein Teil der aufbereiteten Mahlgutdispersion herausgeleitet. Typischerweise weist der Austrag (Auslass, Ablauf) eine Siebvorrichtung auf, sodass die größeren Mahlhilfskörper den Mahlraum nicht über den Austrag verlassen können, sondern vielmehr im Mahlraum verbleiben. Alternativ oder zusätzlich kann der Austrag im Mahlraum auch in einem hinreichenden Abstand zum eigentlichen Mahlvolumen (dem Teilbereich des Mahlraums, wo die Rührelemente der Rührwelle angeordnet sind und eine starke Durchmischung des Gemenges aus Mahlgutdispersion und Mahlhilfskörpern bewirken) oberhalb des Mahlvolumens angeordnet sein, sodass die Mahlhilfskörper aufgrund ihrer Masse den Mahlraum nicht über den Austrag verlassen, sondern vielmehr im Mahlraum verbleiben. Da auch die Mahlhilfskörper einem Verschleiß unterliegen, können neue Mahlhilfskörper in den Mahlraum eingebracht werden, wofür etwa im oberen Abschnitt des Mahlraums ein separater Mahlhilfskörpereinlass vorgesehen sein kann. After passing through the vertical transport path, part of the prepared grinding stock dispersion is continuously passed out of the upper section of the grinding chamber. The discharge (outlet, drain) typically has a sieve device so that the larger auxiliary grinding bodies cannot leave the milling chamber via the discharge, but rather remain in the milling chamber. Alternatively or in addition, the discharge in the grinding chamber can also be arranged above the grinding volume at a sufficient distance from the actual grinding volume (the sub-area of the grinding chamber where the stirring elements of the agitator shaft are arranged and result in a strong mixing of the mixture of grinding stock dispersion and auxiliary grinding bodies), so that the auxiliary grinding bodies Due to their mass, do not leave the grinding chamber via the discharge, but rather remain in the grinding chamber. Since the auxiliary grinding bodies are also subject to wear, new auxiliary grinding bodies can be introduced into the grinding space, for which purpose a separate auxiliary grinding body inlet can be provided in the upper section of the grinding space, for example.
Die aufbereitete Mahlgutdispersion mit dem zerkleinerten Mahlgut wird nach dem Ausleiten aus dem Mahlraum dann einer Nachklassierung zugeführt, in welcher die Anteile des zerkleinerten Mahlguts, die bereits die gewünschten Zielgrößen aufweisen (Feingut), abgetrennt werden, um aus der Rührwerkskugelmühle als Produktstrom abgeführt zu werden. Die Anteile des zerkleinerten Mahlguts, welche noch nicht die gewünschten Zielgrößen aufweisen, sondern die vielmehr noch immer zu groß sind (Grobgut), werden in der Regel erneut dem Mahlraum zugeführt. In apparativer Hinsicht hat es sich dabei als günstig herausgestellt, wenn die Vorklassierung und die
Nachklassierung zusammen durchgeführt werden: Dazu wird die gesamte aus dem Mahlraum herausgeleitete Mahlgutsuspension mit dem zerkleinerten Mahlgut direkt in einen Tank geleitet, in welchen auch die frische Mahlgutsuspension mit dem noch nicht zerkleinerten Mahlgut eingespeist wird. Die beiden Mahlgutsuspensionsströme werden dort miteinander vermischt und gemeinsam der einzigen Klassiervorrichtung zugeleitet (etwa dem zuvor erwähnten Hydrozyklon), in welcher dann die Vorklassierung gleichzeitig mit der Nachklassierung erfolgt. After being discharged from the grinding chamber, the prepared millbase dispersion with the comminuted millbase is then fed to a secondary classification in which the portions of the comminuted millbase that already have the desired target sizes (fines) are separated off in order to be discharged from the agitator ball mill as a product stream. The proportions of the comminuted ground material which do not yet have the desired target sizes, but which are still too large (coarse material), are usually fed back into the grinding chamber. In terms of apparatus, it has proven to be favorable if the pre-classification and the Post-classification can be carried out together: For this purpose, the entire regrind suspension with the crushed regrind is fed directly into a tank, into which the fresh regrind suspension with the not yet crushed regrind is fed. The two millbase suspension streams are mixed with one another there and fed together to the single classifying device (such as the aforementioned hydrocyclone), in which the pre-classification then takes place simultaneously with the post-classification.
Der vorgenannte Verfahrensablauf lässt sich entsprechend der jeweiligen Rahmenbedingungen für die Trennaufgabe in dem Fachmann bekannter Weise ergänzen und abwandeln, ohne dass dabei von der Erfindung abgewichen wird, so lange dabei die vorgenannten Schritte (i), (ii), (iii), (iv) und (v) realisiert werden, wobei Schritt (iii) die größte Bedeutung zukommt. The aforementioned process sequence can be supplemented and modified in accordance with the respective framework conditions for the separation task in a manner known to the person skilled in the art, without deviating from the invention, as long as the aforementioned steps (i), (ii), (iii), (iv ) and (v) are implemented, step (iii) being the most important.
Die Erfindung soll im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen von besonders vorteilhaften Beispielen ohne Beschränkung des diesen Beispielen zugrundeliegenden allgemeinen Erfindungsgedankens näher beschrieben werden, woraus sich zudem auch weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben. Es zeigen jeweils schematischThe invention is to be described in more detail below with reference to the accompanying drawings of particularly advantageous examples without restricting the general inventive concept on which these examples are based, which also results in further advantages and possible applications. It each show schematically
Fig. 1 unterschiedliche schematische Darstellungen zu einer herkömmlichen Rührwerkskugelmühle, nämlich Fig. 1a eine seitliche Schnittansicht einer herkömmlichen Rührwerkskugelmühle, Fig. 1b eine vereinfachte symbolhafte1 shows different schematic representations of a conventional agitator ball mill, namely FIG. 1a a side sectional view of a conventional agitator ball mill, FIG. 1b a simplified symbolic representation
Seitenansicht einer herkömmlichen Rührwerkskugelmühle, Fig. 1c eine seitliche Detailansicht der Rührwelle einer herkömmlichen Rührwerkskugelmühle und Fig. 1d einen vereinfachten Florizontalschnitt durch eine herkömmliche Rührwerkskugelmühle; Fig. 2 schematische Darstellungen von Rührwerkskugelmühlen mit drei Rührwellen, nämlich Fig. 2a eine vereinfachte symbolhafte Seitenansicht einerSide view of a conventional agitator ball mill, FIG. 1c a detailed side view of the agitator shaft of a conventional agitator ball mill and FIG. 1d a simplified horizontal section through a conventional agitator ball mill; FIG. 2 shows schematic representations of agitator ball mills with three agitator shafts, namely FIG. 2a a simplified symbolic side view of a
Rührwerkskugelmühle mit drei Rührwellen und Fig. 2b einen vereinfachten Florizontalschnitt durch eine Rührwerkskugelmühle mit drei Rührwellen;Agitator ball mill with three agitator shafts and FIG. 2b a simplified horizontal section through an agitator ball mill with three agitator shafts;
Fig. 3 schematische vereinfachte Florizontalschnitte durch Rührwerkskugelmühlen mit vier Rührwellen, die sich hinsichtlich der Drehrichtungen der vier Rührwellen unterscheiden, nämlich Fig. 3a für eine erste Ausführungsform, Fig. 3b für eine zweite Ausführungsform, Fig. 3c für eine dritte Ausführungsform und Fig. 3d für eine vierte Ausführungsform; und
Fig. 4 schematische vereinfachte Horizontalschnitte durch Rührwerkskugelmühlen mit fünf äußeren Rührwellen, nämlich Fig. 4a, Fig. 4b und Fig. 4c, wobei Fig. 4c zusätzlich eine innere Rührwelle aufweist. 3 shows schematic, simplified horizontal sections through agitator ball mills with four agitator shafts which differ with regard to the directions of rotation of the four agitator shafts, namely FIG. 3a for a first embodiment, FIG. 3b for a second embodiment, FIG. 3c for a third embodiment and FIG. 3d for a fourth embodiment; and 4 shows schematic, simplified horizontal sections through agitator ball mills with five outer agitator shafts, namely FIGS. 4a, 4b and 4c, FIG. 4c additionally having an inner agitator shaft.
In Fig. 1 sind unterschiedliche schematische Darstellungen einer herkömmlichen Rührwerkskugelmühle aus dem Stand der Technik sowie von Details dazu gezeigt. In Fig. 1a ist dabei eine herkömmliche Rührwerkskugelmühle T in einer seitlichen Schnittansicht dargestellt. Die Rührwerkskugelmühle T ist eine Rührwerkskugelmühle mit vertikal ausgerichteter Schraube. Die Rührwerkskugelmühle T weist einen Mahlbehälter 2‘, der vertikal angeordnet ist, mit einem als Mahlraum 5‘ ausgestalteten Innenraum auf. Im Mahlraum 5‘ ist eine einzelne Rührwelle 3‘ angeordnet, deren Mittelachse als Rotationsachse ebenfalls vertikal ausgerichtet ist. Nach oben hin ist der Mahlraum 5‘ von einer Abdeckung bedeckt, auf welcher sich der Antrieb 4‘ für die einzelne Rührwelle 3‘ befindet. Der Antrieb 4‘ weist hierfür ein Antriebsaggregat 6‘ auf, welches als Elektromotor ausgebildet ist und den obersten Abschluss derIn Fig. 1 different schematic representations of a conventional agitator ball mill from the prior art and details thereof are shown. In Fig. 1a a conventional agitator ball mill T is shown in a sectional side view. The agitator ball mill T is an agitator ball mill with a vertically aligned screw. The agitator ball mill T has a grinding container 2 ‘, which is arranged vertically, with an interior designed as a grinding chamber 5‘. In the grinding chamber 5 ‘a single agitator shaft 3‘ is arranged, the central axis of which is also oriented vertically as the axis of rotation. At the top, the grinding chamber 5 ‘is covered by a cover on which the drive 4‘ for the individual agitator shaft 3 ‘is located. The drive 4 ‘has for this purpose a drive unit 6‘, which is designed as an electric motor and the top end of the
Rührwerkskugelmühle T darstellt. Darüber hinaus weist der Antrieb eine vertikale Achse auf, über welche das Antriebsaggregat 6‘ mit der einzelnen Rührwelle 3‘ wirkverbunden ist. Das obere Ende der einzelnen Rührwelle 3‘ ist mittels einer Flanschverbindung an dem unteren Ende der Achse derart befestigt, dass das vom Antriebsaggregat 6‘ bereitgestellte Drehmoment auf die einzelne Rührwelle 3‘ übertragen wird. Die einzelne Rührwelle 3‘ ist als Schraube ausgebildet, nämlich als Schraube von zylindrischer Grundform mit ausgefülltem Mittelbereich. Die Schraube weist zwei Gewindegänge 8‘ auf, sodass es sich hierbei um eine zweigängige Schraube handelt. Der Antrieb 4‘ und die Rührwelle 3‘ bilden zusammen dasAgitator ball mill T represents. In addition, the drive has a vertical axis via which the drive unit 6 ‘is operatively connected to the individual agitator shaft 3.. The upper end of the individual agitator shaft 3 ‘is attached to the lower end of the axle by means of a flange connection in such a way that the torque provided by the drive unit 6‘ is transmitted to the individual agitator shaft 3 ‘. The individual agitator shaft 3 ‘is designed as a screw, namely as a screw of a cylindrical basic shape with a filled central area. The screw has two threads 8 ‘, so that this is a two-start screw. The drive 4 ‘and the agitator shaft 3‘ together form the
Rührwerkskugelmühlenrührwerk. Nahe des als Grundfläche ausgebildeten Bodens des Mahlbehälters 2‘ ist in der Seitenwand des Mahlbehälters 2‘ eine Öffnung vorgesehen, die den Zulauf 9‘ des Mahlraums 5‘ bildet. Durch diese Öffnung wird im Betrieb dem Mahlraum 5‘ kontinuierlich ein Gemenge aus Mahlgutdispersion und Mahlhilfskörpern (nicht dargestellt) zugeführt. Infolge der Rotationsbewegung der Rührwelle 3‘ wird das Gemenge aus Mahlgutdispersion und Mahlhilfskörpern im Mahlraum 5‘ in vertikaler Richtung von unten nach oben gefördert und dabei einer starken Stoßbeanspruchung und Scherbeanspruchung ausgesetzt, wobei das Mahlguts zerkleinert wird. Zur Verringerung des Verschleißes der Rührwerkskugelmühle T ist die Wandung des Mahlraums 5‘ mit einer Mahlraumauskleidung 1 T aus einem hochfesten Material
ausgekleidet. In seinem oberen Bereich weist der Mahlbehälter 2‘ eine weitere Öffnung auf, die den Austrag 10‘ des Mahlraums 5‘ bildet. Diese Öffnung ist außerhalb des Mahlvolumens angeordnet. Vor dieser Öffnung befindet sich ein Sieb, sodass die Mahlhilfskörper im Mahlraum 5‘ zurückgehalten werden und über den Austrag 10‘ lediglich die Mahlgutdispersion mit dem zumindest teilweise zerkleinerten Mahlgut aus dem Mahlraum herausgeleitet wird. Agitator ball mill agitator. Near the bottom of the grinding container 2 ', which is designed as a base area, an opening is provided in the side wall of the grinding container 2', which opening forms the inlet 9 'of the grinding chamber 5'. A mixture of grinding stock dispersion and auxiliary grinding bodies (not shown) is continuously fed through this opening to the grinding chamber 5 'during operation. As a result of the rotational movement of the agitator shaft 3 ', the mixture of grinding stock dispersion and auxiliary grinding bodies in the grinding chamber 5' is conveyed in the vertical direction from bottom to top and is exposed to strong shock and shear stresses, with the grinding stock being comminuted. To reduce the wear and tear on the agitator ball mill T, the wall of the grinding chamber 5 'is provided with a grinding chamber lining 1 T made of a high-strength material lined. In its upper area, the grinding container 2 'has a further opening which forms the discharge 10' of the grinding space 5 '. This opening is arranged outside the grinding volume. A sieve is located in front of this opening so that the auxiliary grinding bodies are retained in the grinding chamber 5 'and only the grinding stock dispersion with the at least partially comminuted grinding stock is passed out of the grinding chamber via the discharge 10'.
In Fig. 2b ist eine vereinfachte symbolhafte Seitenansicht der in Fig. 1a dargestellten herkömmlichen Rührwerkskugelmühle 1‘ gezeigt. In Fig. 1b sind der besseren Übersicht halber viele Konstruktionselemente weggelassen, wiedergegeben ist lediglich die Rührwerkskugelmühle 1‘ mit dem Mahlbehälter 2‘, in dessen Innenraum 5‘ sich die einzelne Rührwelle 3‘ mit dem Gewindegang 8‘ befindet, die über den Antrieb 4‘, welcher auf dem Mahlbehälter 2‘ angeordnet ist, in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Auch hier bilden der Antrieb 4‘ und die Rührwelle 3‘ zusammen das Rührwerkskugelmühlenrührwerk. FIG. 2b shows a simplified symbolic side view of the conventional agitator ball mill 1 'shown in FIG. 1a. In Fig. 1b, for the sake of clarity, many construction elements are omitted, only the agitator ball mill 1 'with the grinding container 2' is shown, in whose interior 5 'there is the individual agitator shaft 3' with the thread 8 ', which via the drive 4' , which is arranged on the grinding container 2 ', is set in a rotational movement. Here, too, the drive 4 ‘and the agitator shaft 3‘ together form the agitator ball mill agitator.
In Fig. 1c ist eine seitliche Detailansicht der Rührwelle 3‘ der in Fig. 1a dargestellten herkömmlichen Rührwerkskugelmühle gezeigt. Die Rührwelle 3‘ ist als zweigängige Schraube von zylindrischer Grundform mit ausgefülltem Mittelbereich ausgebildet. An der Mantelseite des zentralen Mittelbereichs, welcher die Mittelachse der Rührwelle 3‘ beingaltet, sind zwei Gewindegänge 8‘ angeordnet, welche mit einer abriebfesten Beschichtung versehen sind. Am oberen Ende der Rührwelle 3‘ ist die Flanschverbindung angedeutet, über welche die Rührwelle 3‘ mit der Achse des Antriebs direkt verbunden ist. FIG. 1c shows a detailed side view of the agitator shaft 3 'of the conventional agitator ball mill shown in FIG. 1a. The agitator shaft 3 ‘is designed as a two-start screw of a cylindrical basic shape with a filled central area. On the shell side of the central middle area, which holds the central axis of the agitator shaft 3, two threads 8 ‘are arranged, which are provided with an abrasion-resistant coating. At the upper end of the agitator shaft 3 ‘the flange connection is indicated, via which the agitator shaft 3‘ is directly connected to the axis of the drive.
In Fig. 1d ist ein vereinfachter Florizontalschnitt durch die in Fig. 1a dargestellte herkömmliche Rührwerkskugelmühle 1‘ gezeigt. Ebenso wie in Fig. 1b wurde hier eine vereinfachte Darstellung gewählt, in welcher aus Gründen der Übersicht die meisten Konstruktionselemente nicht dargestellt sind, wodurch wesentliche Unterschiede zur vorliegenden Erfindung deutlicher erkennbar sind. Fig. 1d stellt einen Florizontalschnitt durch die Rührwerkskugelmühle 1‘ auf der Flöhe der Rührwelle 3‘ dar. Der Rührbehälter 2‘, dessen Innenraum als Mahlraum 5‘ ausgebildet ist, weist einen quadratischen Querschnitt (Grundriss) auf. Für die einzige Rührwelle 3‘ ist in Fig. 1d der Gewindegang nicht separat dargestellt, gezeigt wird lediglich die maximale Querschnittfläche, die von
der Rührwelle 3‘ beansprucht wird, also die äußere Umrandung der Schraube der Rührwelle 3‘ (diese ist also nicht die Querschnittfläche der Rührwelle 3‘ selbst, sondern vielmehr die Projektion der Rührwelle 3‘ auf die Darstellungsebene). Ferner ist der effektive Durchmesser der Rührwelle 3‘ als Doppelpfeil und die senkrecht zur Darstellungsebene verlaufende Mittelachse der Rührwelle 3‘ als Kreuz eingezeichnet, wobei die Rührwelle 3‘ um diese Mittelachse in der mit einem einfachen Pfeil wiedergegebenen Drehrichtung (hier: im Uhrzeigersinn) rotiert. FIG. 1d shows a simplified horizontal section through the conventional agitator ball mill 1 'shown in FIG. 1a. As in FIG. 1b, a simplified representation was chosen here in which, for reasons of clarity, most of the construction elements are not shown, so that essential differences to the present invention can be seen more clearly. 1d shows a horizontal section through the agitator ball mill 1 'on the fleas of the agitator shaft 3'. The agitator 2 ', the interior of which is designed as a grinding chamber 5', has a square cross-section (floor plan). For the single agitator shaft 3 ', the thread is not shown separately in Fig. 1d, only the maximum cross-sectional area is shown, which is from the agitator shaft 3 'is stressed, so the outer edge of the screw of the agitator shaft 3' (so this is not the cross-sectional area of the agitator shaft 3 'itself, but rather the projection of the agitator shaft 3' on the plane of the drawing). Furthermore, the effective diameter of the agitator shaft 3 'is shown as a double arrow and the central axis of the agitator shaft 3' running perpendicular to the plane of the drawing is shown as a cross, the agitator shaft 3 'rotating around this central axis in the direction of rotation (here: clockwise).
In Fig. 2 sind schematische Darstellungen von Rührwerkskugelmühlen gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei die Rührwerkskugelmühlen drei Rührwellen aufweist. In Fig. 2a ist eine vereinfachte symbolhafte Seitenansicht einer solchen Rührwerkskugelmühle mit drei Rührwellen gezeigt, wobei die Darstellung analog zu der Darstellung in Fig. 1b gewählt wurde, sodass der besseren Übersicht halber viele Konstruktionselemente nicht dargestellt sind. In Fig. 2a ist die Rührwerkskugelmühle 1 mit dem vertikal ausgerichteten Mahlbehälter 2 erkennbar, in dessen Innenraum 5 sich drei Rührwellen 3 mit jeweils einem Gewindegang 8 befinden. Die Rührwellen 3 sind in Form eines Dreiecks angeordnet, wobei zwei Rührwellen 3 in derselben Ebene und parallel zur Darstellungsebene positioniert sind und eine weitere Rührwelle 3 in Blickrichtung mittig davor positioniert ist. Auf dem Mahlbehälter 2 ist ein Antrieb 4 angeordnet, mittels welchem die drei Rührwellen 3 in Rotation um ihre Mittelachsen versetzt werden. Der Antrieb 4 umfasst hier drei separate Antriebsaggregate, stattdessen kann aber auch ein gemeinsames Antriebsaggregat vorgesehen sein, welches über Getriebe mit den drei Rührwellen 3 verbunden ist, oder aber zwei Antriebsaggregate, von denen ein Antriebsaggregat zwei der drei Rührwellen 3 antreibt und das dritte Antriebsaggregat die dritte Rührwelle 3 antreibt. Jedes Antriebsaggregat kann über eine eigene Regelung verfügen, es kann aber auch eine gemeinsame Regelung vorgesehen sein, was ebenfalls eine Regelung der Drehgeschwindigkeiten der drei Rührwellen beinhaltet. Die Mittelachsen der drei Rührwellen 3 sind parallel zueinander ausgerichtet und berühren einander nicht. 2 shows schematic representations of agitator ball mills according to an embodiment of the present invention, the agitator ball mills having three agitator shafts. 2a shows a simplified symbolic side view of such an agitator ball mill with three agitator shafts, the representation being selected analogously to the representation in FIG. 1b, so that many construction elements are not shown for the sake of clarity. In Fig. 2a, the agitator ball mill 1 can be seen with the vertically aligned grinding container 2, in the interior 5 of which there are three agitator shafts 3, each with a thread 8. The agitator shafts 3 are arranged in the form of a triangle, with two agitator shafts 3 being positioned in the same plane and parallel to the plane of the drawing and a further agitating shaft 3 being positioned centrally in front of it in the viewing direction. A drive 4 is arranged on the grinding container 2, by means of which the three agitator shafts 3 are set in rotation about their central axes. The drive 4 here comprises three separate drive units, but instead a common drive unit can also be provided, which is connected to the three agitator shafts 3 via gears, or two drive units, of which one drive unit drives two of the three agitator shafts 3 and the third drive unit drives the third agitator shaft 3 drives. Each drive unit can have its own regulation, but a common regulation can also be provided, which also includes regulation of the rotational speeds of the three agitator shafts. The central axes of the three agitator shafts 3 are aligned parallel to one another and do not touch one another.
In Fig. 2b ist ein vereinfachter Florizontalschnitt durch eine Rührwerkskugelmühle gemäß der zuvor beschriebenen Ausführung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ebenso wie bei Fig. 1d handelt es sich hier um eine vereinfachte Darstellung, in welchen aus Gründen der besseren Übersicht die meisten Konstruktionselemente nicht
wiedergegeben sind, wodurch wesentliche Unterschiede zur in Fig. 1d gezeigten herkömmlichen Rührwerkskugelmühle deutlicher erkennbar zutage treten. Demzufolge ist auch Fig. 2b ein Florizontalschnitt durch eine Rührwerkskugelmühle 1 auf der Flöhe der drei Rührwellen 3. Der Rührbehälter 2, dessen Innenraum als Mahlraum 5 ausgebildet ist, weist der besseren Unterscheidbarkeit halber einen quadratischen Querschnitt auf, jedoch sind grundsätzlich auch alle anderen geeigneten Formen möglich, beispielsweise ein kreisförmiger oder ovaler Querschnitt, ein regelmäßig oder unregelmäßig polygonaler Querschnitt, beispielsweise ein Dreieck, eine Raute, ein Fünfeck, Sechseck, Siebeneck, Achteck und dergleichen. Für die drei Rührwellen 3 sind in Fig. 2b die Gewindegänge nicht separat dargestellt, sondern lediglich die maximalen Querschnittflächen, die von den Rührwellen 3 beansprucht werden, also die äußeren Umrandungen der Schrauben (also eine Projektion der Außenkanten der Gewindegänge auf die Darstellungsebene). Ferner sind die senkrecht zur Darstellungsebene verlaufenden Mittelachsen der Rührwellen 3 als Kreuze gezeigt, um welche die Rührwellen 3 in den jeweils mit einfachen Pfeilen wiedergegebenen Drehrichtungen rotieren. In Fig. 2b weisen alle drei Rührwellen 3 dieselbe Drehrichtung im Uhrzeigersinn auf, jedoch können alle drei Rührwellen 3 auch dieselbe Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn aufweisen oder jeweils zwei der drei Rührwellen eine gemeinsame Drehrichtung und die dritte eine gegenläufige Drehrichtung. Die Mittelachsen der drei Rührwellen 3 sind als Seitenkanten eines trigonalen Prismas angeordnet. FIG. 2b shows a simplified horizontal section through an agitator ball mill according to the embodiment of the present invention described above. As in FIG. 1d, this is a simplified representation in which, for reasons of better clarity, most of the construction elements are not are shown, whereby essential differences to the conventional agitator ball mill shown in Fig. 1d become more clearly recognizable. Accordingly, Fig. 2b is also a horizontal section through an agitator ball mill 1 on the fleas of the three agitator shafts 3. The agitator 2, the interior of which is designed as a grinding chamber 5, has a square cross-section for the sake of better distinguishability, but in principle all other suitable shapes are also possible, for example a circular or oval cross section, a regular or irregular polygonal cross section, for example a triangle, diamond, pentagon, hexagon, heptagon, octagon and the like. For the three agitator shafts 3, the threads are not shown separately in Fig. 2b, but only the maximum cross-sectional areas that are claimed by the agitator shafts 3, i.e. the outer edges of the screws (i.e. a projection of the outer edges of the threads onto the plane of representation). Furthermore, the central axes of the agitator shafts 3, which run perpendicular to the plane of representation, are shown as crosses, around which the agitator shafts 3 rotate in the directions of rotation indicated by simple arrows. In Fig. 2b, all three agitator shafts 3 have the same direction of rotation in the clockwise direction, but all three agitator shafts 3 can also have the same direction of rotation counterclockwise or two of the three agitator shafts have a common direction of rotation and the third an opposite direction of rotation. The central axes of the three agitator shafts 3 are arranged as side edges of a trigonal prism.
Von der Ausbildung des Rührwerks mit drei Rührwellen abgesehen können die übrigen Elemente einer erfindungsgemäßen Rührwerkskugelmühle 1 grundsätzlich ähnlich zu den Elementen von herkömmlichen Rührwerkskugelmühlen gewählt werden; mögliche Ausgestaltungen sind im Zusammenhang mit der allgemeinen Beschreibung der Erfindung sowie mit der Beschreibung von Fig. 1 bereits genannt worden. Apart from the design of the agitator with three agitator shafts, the other elements of an agitator ball mill 1 according to the invention can basically be chosen similar to the elements of conventional agitator ball mills; possible configurations have already been mentioned in connection with the general description of the invention and with the description of FIG.
So kann die Rührwerkskugelmühle insbesondere einen horizontal angeordneten Mahlbehälter oder einen vertikal angeordneten Mahlbehälter aufweisen und für eine diskontinuierliche, kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche Verfahrensführung im Nassbetrieb oder im Trockenbetrieb eingerichtet sein. Der in Flauptrichtung (vertikal oder horizontal) angeordnete Mahlbehälter kann beispielsweise aus einzelnen Segmenten gebildet werden oder einstückig ausgebildet sein. Typischerweise hat der
Mahlraum eine Form, die von der eines Zylinders oder eines polygonalen Prismas abgeleitet ist, wobei dessen Innenwand hochfeste Verkleidungen oder Beschichtungen aus abriebarmen und verschleißfesten Materialien aufweisen kann. Ein für den kontinuierlichen Betrieb eingerichteter vertikal angeordneter Mahlbehälter weist in der Regel einen oder mehrere Zuläufe auf, beispielsweise an der Grundfläche oder in der Nähe der Grundfläche, wohingegen ein Austrag oberhalb Einlasses vorgesehen sein kann, etwa im oberen Bereich des Mahlbehälters. Darüber hinaus kann der Mahlbehälter weitere Elemente aufweisen, beispielsweise eine separate Zuführungsöffnung für frische Mahlhilfskörper, Siebeinheiten zum Zurückhalten der Mahlhilfskörper, Wartungsöffnungen und dergleichen. Thus, the agitator ball mill can in particular have a horizontally arranged grinding container or a vertically arranged grinding container and be set up for a discontinuous, continuous or quasi-continuous process control in wet operation or in dry operation. The grinding container arranged in the downward direction (vertical or horizontal) can, for example, be formed from individual segments or be designed in one piece. Typically the Grinding chamber has a shape that is derived from that of a cylinder or a polygonal prism, the inner wall of which can have high-strength cladding or coatings made of wear-resistant and wear-resistant materials. A vertically arranged grinding container set up for continuous operation generally has one or more inlets, for example on the base or in the vicinity of the base, whereas an outlet above the inlet can be provided, for example in the upper area of the grinding container. In addition, the grinding container can have further elements, for example a separate feed opening for fresh auxiliary grinding bodies, sieve units for holding back the auxiliary grinding bodies, maintenance openings and the like.
Das Rührwerkskugelmühlenrührwerk umfasst die drei Rührwellen 3 und den Antrieb 4. Dabei weist der Antrieb mindestens ein geeignetes Antriebsaggregat auf, etwa einen Motor, sowie weitere Komponenten wie etwa Einheiten zur Änderung der Drehgeschwindigkeit, zum Beispiel Frequenzumrichter, oder andere Regelungseinheiten, etwa solche mit einer Reglungselektronik oder Logikschaltkreisen, oder auch Maschinenelemente zum Ändern von Bewegungsgrößen, beispielsweise Getriebe. So kann für jede Rührachse ein separates Antriebsaggregat vorgesehen sein, es können aber auch mehrere oder sogar alle Rührwellen ein gemeinsames Antriebsaggregat aufweisen, wobei die Ansteuerung der unterschiedlichen Antriebsaggregate über eine gemeinsame Regelung oder über separate Regelungen erfolgen kann. The agitator ball mill agitator comprises the three agitator shafts 3 and the drive 4. The drive has at least one suitable drive unit, such as a motor, and other components such as units for changing the rotational speed, for example frequency converters, or other control units, such as those with control electronics or logic circuits, or machine elements for changing movement variables, for example gearboxes. A separate drive unit can be provided for each agitator axis, but several or even all of the agitator shafts can have a common drive unit, with the different drive units being controlled via a common control system or via separate control systems.
Die drei Rührwellen weisen jeweils eine parallel zur Flauptrichtung des Mahlbehälters angeordnete Mittelachse auf, um welche die Rührwellen drehbar ausgebildet sind, ohne dass sich die drei Rührwellen dabei berühren. Die Rührwellen sind in dem Mahlbehälter gestelltest montiert und weisen als Rührelemente Gewindegänge auf, sodass die Rührwellen insgesamt als Schrauben ausgebildet sind, beispielsweise als axial angeordnete eingängige oder mehrgängige Schrauben, etwa als zweigängige Schrauben, dreigängige Schrauben oder viergängige Schrauben, wobei diese Schrauben zum Beispiel solche mit zylindrischer Grundform und solche mit leicht kegeliger (konischer) Grundform sein können, einen ausgefüllten Mittelbereich oder einen nichtausgefülltem Mittelbereich aufweisen können und rechtsgängige Schrauben oder linksgängige Schrauben von jeweils geeigneter Schraublinie, Schraubfläche oder
Wendelfläche, Ganghöhe und Gangwinkel sein können. Die Schrauben - vor allem deren Gewindegang und Spitze - können ferner hochfeste Verkleidungen oder Beschichtungen aus abriebarmen und verschleißfesten Materialien aufweisen. Wie in den nachfolgenden Ausführungen gezeigt ist, können grundsätzlich auch mehr als drei Rührwellen vorgesehen sein (beispielsweise vier Rührwellen, fünf Rührwellen oder sechs Rührwellen), deren Mittelachsen dann die Seitenkanten von Prismen darstellen, die unterschiedliche Grundflächen aufweisen, beispielsweise eines Dreiecks, eines Vierecks, eines Fünfecks, eines Sechsecks oder dergleichen. Die Rührwellen können gleich oder unterschiedlich gewählt werden und damit auch unterschiedliche Durchmesser und Schraubengeometrien aufweisen. The three agitator shafts each have a central axis which is arranged parallel to the downward direction of the grinding container and around which the agitator shafts are designed to be rotatable without the three agitator shafts touching each other. The agitator shafts are installed in the grinding container and have threads as agitator elements, so that the agitator shafts are designed as screws, for example as axially arranged single-start or multi-start screws, for example as double-start screws, three-start screws or four-start screws, these screws being for example such with a cylindrical basic shape and those with a slightly conical (conical) basic shape, can have a filled central area or a non-filled central area and right-hand screws or left-hand screws with a suitable screw line, screw surface or Helical surface, pitch and pitch angle can be. The screws - especially their thread turn and tip - can also have high-strength linings or coatings made of wear-resistant and wear-resistant materials. As shown in the following explanations, more than three agitator shafts can in principle also be provided (for example four agitator shafts, five agitator shafts or six agitator shafts), the central axes of which then represent the side edges of prisms that have different base areas, for example a triangle, a square, a pentagon, a hexagon or the like. The agitator shafts can be chosen to be the same or different and thus also have different diameters and screw geometries.
Beim Zerkleinern von Mahlgut in einer solchen Rührwerkskugelmühle mit vertikal angeordnetem Mahlbehälter im Nassbetrieb wird das zu zerkleinernde Mahlgut zunächst in einer Mahlhilfsflüssigkeit aufgeschlämmt, wobei eine Mahlgutdispersion erhalten wird. Die Mahlgutdispersion wird dann kontinuierlich in einen unteren Abschnitt des Mahlraums der zuvor beschriebenen Rührwerkskugelmühle eingebracht, der mit Mahlhilfskörpern befüllt ist. Das dabei erhaltene Gemenge aus Mahlgutdispersion und Mahlhilfskörpern wird durch die Rotationsbewegung der drei gestelltest montierten vertikalen Rührwellen gerührt/durchmischt, die einander nicht berühren und zumindest im Wesentlichen vertikal parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei deren Mittelachsen als Seitenkanten eines Prismas angeordnet sind, nämlich eines trigonalen Prismas. Bei der Rotationsbewegung wird das Mahlgut zerkleinert und gleichzeitig kontinuierlich ein Teil der Mahlgutdispersion aus dem unteren Abschnitt des Mahlraums vertikal in einen oberen Abschnitt des Mahlraums gefördert. Die so erhaltene aufbereitete Mahlgutdispersion, in der zumindest ein Teil des in der Mahlhilfsflüssigkeit dispergierten Mahlguts bereits zerkleinert wurde, wird aus dem oberen Abschnitt des Mahlraums schließlich kontinuierlich herausgeleitet. Dabei können die Mahlhilfskörper von der Mahlgutdispersion abgetrennt werden, etwa mit Hilfe eines Siebs vor dem Austrag der Rührwerkskugelmühle. Abschließend wird das zerkleinerte Mahlgut aus der herausgeleiteten Mahlgutdispersion abgetrennt. Mögliche Ausgestaltungen eines derartigen Zerkleinerungsverfahrens sind im Zusammenhang mit der allgemeinen Beschreibung der Erfindung bereits genannt worden.
In Fig. 3 sind schematische vereinfachte Horizontalschnitte durch Rührwerkskugelmühlen gemäß weiterer Ausführungen der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei jede dort dargestellte Rührwerkskugelmühle jeweils vier Rührwellen aufweist. Auch hier wurde die Form vereinfachter Darstellungen gewählt, die jeweils Horizontalschnitte durch eine Rührwerkskugelmühle 1 auf der Höhe der vier Rührwellen 3 darstellt. In den Fig. 3a, 3b, 3c und 3d sind jeweils Rührbehälter 2 gezeigt, deren Innenraum jeweils als Mahlraum 5 ausgebildet ist, der einen quadratischen Querschnitt aufweist. Für die vier Rührwellen 3 sind jeweils die Gewindegänge nicht separat dargestellt, sondern lediglich die äußeren Umrandungen der Schrauben. Die senkrecht zur Darstellungsebene verlaufenden Mittelachsen der Rührwellen 3 sind als Kreuze angedeutet, um welche die Rührwellen 3 in den jeweils durch die einfachen Pfeile wiedergegebenen Drehrichtungen rotieren. Die Mittelachsen der vier Rührwellen 3 sind jeweils als Seitenkanten eines Prismas mit quadratischer Grundfläche angeordnet. Die vier Teildarstellungen in Fig. 3 unterscheiden sich lediglich in der Drehrichtung der jeweils vier Rührwellen 3: In Fig. 3a weisen alle vier Rührwellen 3 dieselbe Drehrichtung auf (hier im Uhrzeigersinn), in Fig. 3b weisen drei Rührwellen 3 jeweils dieselbe Drehrichtung auf (hier gegen den Uhrzeigersinn) und eine Rührwelle 3 eine davon verschiedene Drehrichtung (hier im Uhrzeigersinn), in Fig. 3c und Fig. 3d weisen jeweils zwei Rührwellen 3 die eine Drehrichtung auf und die anderen beiden Rührwellen 3 die andere Drehrichtung, wobei in Fig. 3c die beiden Rührwellen 3 mit derselben Drehrichtung jeweils einander benachbart angeordnet sind wohingegen in Fig. 3d benachbarte Rührwellen 3 jeweils unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen. Von der Verwendung von vier Rührwellen 3 anstelle von drei Rührwellen abgesehen sind die im Zusammenhang mit Fig. 2 angeführten Erwägungen zur konstruktiven Ausgestaltung und zu etwaigen Gestaltungsspielräumen auch für die in Fig. 3 dargestellten weiteren Ausführungen gültig; dasselbe gilt für das Verfahren zum Zerkleinern von Mahlgut. When grinding stock in such an agitator ball mill with a vertically arranged grinding container in wet operation, the grinding stock to be comminuted is first slurried in an auxiliary grinding liquid, a grinding stock dispersion being obtained. The grinding stock dispersion is then continuously introduced into a lower section of the grinding chamber of the agitator ball mill described above, which is filled with auxiliary grinding bodies. The resulting mixture of grinding material dispersion and auxiliary grinding bodies is stirred / mixed by the rotational movement of the three vertically mounted stirrer shafts, which do not touch one another and are at least substantially vertically parallel to one another, their central axes being arranged as side edges of a prism, namely a trigonal prism . During the rotational movement, the grinding stock is comminuted and, at the same time, part of the grinding stock dispersion is continuously conveyed from the lower section of the grinding chamber vertically into an upper section of the grinding chamber. The processed grinding stock dispersion obtained in this way, in which at least part of the grinding stock dispersed in the auxiliary grinding liquid has already been comminuted, is finally passed continuously out of the upper section of the grinding chamber. The auxiliary grinding bodies can be separated from the grinding stock dispersion, for example with the aid of a sieve, before it is discharged from the agitator ball mill. Finally, the comminuted millbase is separated from the pulverized millbase dispersion. Possible configurations of such a comminution process have already been mentioned in connection with the general description of the invention. 3 shows schematic, simplified horizontal sections through agitator ball mills according to further embodiments of the present invention, each agitator ball mill shown there having four agitator shafts. Here, too, the form of simplified representations was chosen, each showing horizontal sections through an agitator ball mill 1 at the level of the four agitator shafts 3. In FIGS. 3a, 3b, 3c and 3d each agitated container 2 is shown, the interior of which is designed as a grinding chamber 5 which has a square cross section. For each of the four agitator shafts 3, the threads are not shown separately, but only the outer edges of the screws. The central axes of the agitator shafts 3, which run perpendicular to the plane of representation, are indicated as crosses, around which the agitator shafts 3 rotate in the directions of rotation represented by the simple arrows. The central axes of the four agitator shafts 3 are each arranged as side edges of a prism with a square base. The four partial representations in Fig. 3 differ only in the direction of rotation of the four agitator shafts 3: In Fig. 3a all four agitator shafts 3 have the same direction of rotation (here clockwise), in Fig. 3b three agitator shafts 3 each have the same direction of rotation ( here counterclockwise) and an agitator shaft 3 has a different direction of rotation (here clockwise), in Fig. 3c and Fig. 3d two agitator shafts 3 each have one direction of rotation and the other two agitator shafts 3 have the other direction of rotation, in Fig. 3c, the two agitator shafts 3 with the same direction of rotation are each arranged adjacent to one another, whereas in Fig. 3d adjacent agitator shafts 3 each have different directions of rotation. Apart from the use of four agitator shafts 3 instead of three agitator shafts, the considerations given in connection with FIG. 2 regarding the structural design and any design leeway also apply to the further embodiments shown in FIG. 3; the same applies to the method of crushing regrind.
In Fig. 4 sind schematische vereinfachte Horizontalschnitte durch Rührwerkskugelmühlen gemäß weiterer Ausführungen der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei jede Rührwerkskugelmühle jeweils fünf Rührwellen 3 aufweist, deren Mittelachsen als Seitenkanten eines Prismas mit einer regelmäßig-pentagonalen Grundfläche angeordnet sind. Auch hier wurde die Form vereinfachter Darstellungen gewählt, die jeweils Horizontalschnitte durch eine Rührwerkskugelmühle 1 auf der Höhe der Rührwellen 3 darstellen. In den Fig. 4a, 4b und 4c sind jeweils Rührbehälter 2
gezeigt, deren Innenraum jeweils als Mahlraum 5 ausgebildet ist, der einen quadratischen Querschnitt aufweist. In Fig. 4a ist eine Rührwerkskugelmühle 1 gezeigt, die lediglich fünf Rührwellen 3 in Fünfeckanordnung aufweist, die in Fig. 4b und 4c dargestellten Rührwerkskugelmühlen 1 weisen darüber hinaus eine sechste Rührwelle auf, die als innere Rührwelle 7 im Innern des von den fünf äußeren Rührwellen 3 aufgespannten Fünfecks angeordnet ist. Für alle Rührwellen 3, 7 sind in Fig. 4 jeweils die Gewindegänge nicht separat dargestellt, sondern lediglich die äußeren Umrandungen der Schrauben. Die senkrecht zur Darstellungsebene verlaufenden Mittelachsen der Rührwellen 3, 7 sind als Kreuze angedeutet, um welche die Rührwellen 3, 7 in den jeweils mit einfachen Pfeilen wiedergegebenen Drehrichtungen rotieren. Für die fünf äußeren Rührwellen 3 sind in den Fig. 4a, 4b und 4c die Drehrichtungen jeweils gleich gewählt, jedoch können diese grundsätzlich auch unterschiedlich gewählt werden. In Fig. 4b ist die Drehrichtung der inneren Rührwelle 7 unterschiedlich zu den Drehrichtungen der fünf äußeren Rührwellen 3 während in Fig. 4c die Drehrichtung aller sechs Rührwellen 3, 7 gleich ist. In Fig. 4b und 4c weisen die inneren Rührwellen 7 überdies Durchmesser auf, die sich von den Durchmessern der fünf äußeren Rührwellen 3 unterscheiden (in Fig. 4b weist die innere Rührwelle 7 einen kleineren Durchmesser auf als die fünf äußeren Rührwellen 3, in Fig. 4c hingegen einen größeren Durchmesser. Stattdessen kann die innere Rührwelle natürlich auch denselben Durchmesser wie äußere Rührwellen aufweisen. Grundsätzlich kann im Innenraum des von den Mittelachsen der äußeren Rührwellen aufgespannten Prismas auch mehr als eine innere Rührwelle vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die (zumindest eine) innere Rührwelle mit dem Antrieb verbunden sein (etwa mit einem separaten oder einem gemeinsamen Antriebsaggregat) oder auch keinen Antrieb aufweisen, sodass sie lediglich über die Strömungsbewegung des Gemenges aus Mahlgutdispersion und Mahlhilfskörper passiv in Rotation versetzt werden kann. Ferner kann die (zumindest eine) innere Rührwelle auch eine Bremseinrichtung aufweisen, etwa mechanische Bremssysteme, magnetische Bremssysteme, elektrische Bremssysteme, Fluidbremssysteme oder dergleichen. Davon abgesehen sind für die in Fig. 4 dargestellten weiteren Ausführungen ebenfalls die im Zusammenhang mit Fig. 2 angeführten Erwägungen zur konstruktiven Ausgestaltung und etwaigen Gestaltungsspielräumen gültig; dasselbe gilt für das Verfahren zum Zerkleinern von Mahlgut.
Bezugszeichenliste 4 shows schematic, simplified horizontal sections through agitator ball mills according to further embodiments of the present invention, each agitator ball mill having five agitator shafts 3, the central axes of which are arranged as side edges of a prism with a regular pentagonal base. Here, too, the form of simplified representations was chosen, each showing horizontal sections through an agitator ball mill 1 at the level of the agitator shafts 3. In FIGS. 4a, 4b and 4c there are each stirred tank 2 shown, the interior of which is designed as a grinding chamber 5, which has a square cross-section. In Fig. 4a an agitator ball mill 1 is shown, which has only five agitator shafts 3 in a pentagonal arrangement, the agitator ball mills 1 shown in Fig. 4b and 4c also have a sixth agitator shaft, which as an inner agitator shaft 7 in the interior of the five outer agitator shafts 3 spanned pentagon is arranged. For all agitator shafts 3, 7, the threads are not shown separately in FIG. 4, but only the outer borders of the screws. The central axes of the agitator shafts 3, 7, which run perpendicular to the plane of the drawing, are indicated as crosses, around which the agitator shafts 3, 7 rotate in the directions of rotation indicated by simple arrows. The directions of rotation for the five outer agitator shafts 3 in FIGS. 4a, 4b and 4c are each selected to be the same, but these can in principle also be selected to be different. In Fig. 4b the direction of rotation of the inner agitator shaft 7 is different from the directions of rotation of the five outer agitator shafts 3, while in Fig. 4c the direction of rotation of all six agitator shafts 3, 7 is the same. In Fig. 4b and 4c the inner agitator shafts 7 also have diameters which differ from the diameters of the five outer agitator shafts 3 (in Fig. 4b the inner agitator shaft 7 has a smaller diameter than the five outer agitator shafts 3, in Fig. 4c, on the other hand, has a larger diameter. Instead, the inner agitator shaft can of course also have the same diameter as the outer agitator shafts. In principle, more than one inner agitator shaft can be provided in the interior of the prism spanned by the central axes of the outer agitator shafts. Alternatively or additionally, the (at least one ) the inner agitator shaft can be connected to the drive (for example with a separate or a common drive unit) or have no drive, so that it can only be set into rotation passively via the flow movement of the mixture of grinding material dispersion and auxiliary grinding body. Furthermore, the (at least one) inner agitator shaft also has a braking device sen, such as mechanical brake systems, magnetic brake systems, electrical brake systems, fluid brake systems or the like. Apart from that, the considerations given in connection with FIG. 2 regarding the structural design and any design leeway are also valid for the further explanations shown in FIG. 4; the same applies to the method of crushing regrind. List of reference symbols
1 Rührwerkskugelmühle 1 agitator ball mill
V konventionelle Rührwerkskugelmühle V conventional agitator ball mill
2 Mahlbehälter 2 grinding containers
2‘ Mahlbehälter einer konventionellen Rührwerkskugelmühle2 ‘grinding container of a conventional agitator ball mill
3 (äußere) Rührwelle 3 (outer) agitator shaft
3‘ (einzelne) Rührwelle einer konventionellen Rührwerkskugelmühle3 ‘(single) agitator shaft of a conventional agitator ball mill
4 Antrieb 4 drive
4‘ Antrieb einer konventionellen Rührwerkskugelmühle 4 ‘Drive of a conventional agitator ball mill
5 Mahlraum 5 grinding chamber
5‘ Mahlraum einer konventionellen Rührwerkskugelmühle 5 ‘grinding chamber of a conventional agitator ball mill
6‘ Antriebsaggregat einer konventionellen Rührwerkskugelmühle6 ‘Drive unit of a conventional agitator ball mill
7 innere Rührwelle 7 inner agitator shaft
8 Gewindegang 8 thread turn
8‘ Gewindegang einer konventionellen Rührwerkskugelmühle8 ‘thread of a conventional agitator ball mill
9‘ Zulauf 9 ‘inlet
10‘ Austrag 10 ‘discharge
11 ‘ Mahlraumauskleidung X Mittelachse
11 ‘Grinding chamber lining X central axis
Claims
1. Rührwerkskugelmühle (1 ) umfassend einen Mahlbehälter (2), zumindest drei Rührwellen (3) und einen Antrieb (4), wobei der Mahlbehälter (2) in einer Hauptrichtung angeordnet ist und einen Mahlraum (5) aufweist, der angepasst ist zur Aufnahme von Mahlgut und Mahlhilfskörpern, wobei jede der zumindest drei Rührwellen (3) eine parallel zur Hauptrichtung des Mahlbehälters (2) angeordnete Mittelachse (X) aufweist und als in dem Mahlbehälter (2) gestelltest montierte und um die Mittelachse (X) drehbare Schraube ausgebildet ist, wobei der Antrieb (4) eingerichtet ist, die zumindest drei Rührwellen (3) um ihre jeweiligen Mittelachsen (X) zu drehen, und wobei die zumindest drei Rührwellen (3) einander nicht berühren und die Mittelachsen (X) der zumindest drei Rührwellen (3) als Seitenkanten eines Prismas angeordnet sind. 1. Agitator ball mill (1) comprising a grinding container (2), at least three agitator shafts (3) and a drive (4), the grinding container (2) being arranged in one main direction and having a grinding chamber (5) which is adapted to receive it of ground material and auxiliary grinding bodies, each of the at least three agitator shafts (3) having a central axis (X) arranged parallel to the main direction of the grinding container (2) and designed as a screw mounted in the grinding container (2) and rotatable about the central axis (X) , wherein the drive (4) is set up to rotate the at least three stirring shafts (3) about their respective central axes (X), and wherein the at least three stirring shafts (3) do not touch one another and the central axes (X) of the at least three stirring shafts ( 3) are arranged as side edges of a prism.
2. Rührwerkskugelmühle (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Antrieb (4) für jede der zumindest drei Rührwellen (3) ein eigenes Antriebsaggregat umfasst. 2. agitator ball mill (1) according to claim 1, wherein the drive (4) comprises a separate drive unit for each of the at least three agitator shafts (3).
3. Rührwerkskugelmühle (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Antrieb (4) für zumindest zwei der zumindest drei Rührwellen (3) ein gemeinsames Antriebsaggregat umfasst. 3. agitator ball mill (1) according to claim 1, wherein the drive (4) for at least two of the at least three agitator shafts (3) comprises a common drive unit.
4. Rührwerkskugelmühle (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Antrieb (4) eingerichtet ist, zumindest eine Rührwelle der zumindest drei Rührwellen (3) mit einer Drehgeschwindigkeit anzutreiben, die unabhängig von den Drehgeschwindigkeiten der anderen Rührwellen der zumindest drei Rührwellen (3) regelbar ist. 4. agitator ball mill (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the drive (4) is set up to drive at least one agitator shaft of the at least three agitator shafts (3) at a rotational speed that is independent of the rotational speeds of the other agitator shafts of the at least three agitator shafts (3) is adjustable.
5. Rührwerkskugelmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Rührwerkskugelmühle (1) zusätzlich zu den zumindest drei Rührwellen (3) zumindest eine innere Rührwelle (7) aufweist, die jeweils eine parallel zur Hauptrichtung des Mahlbehälters (2) angeordnete Mittelachse (X) aufweist und als in dem Mahlbehälter (2) gestelltest montierte und um die Mittelachse (X) drehbare
Schraube ausgebildet ist, wobei die zumindest eine innere Rührwelle (7) die zumindest drei Rührwellen (3) nicht berührt und die Mittelachse (X) der zumindest einen inneren Rührwelle (7) innerhalb des von den Mittelachsen (X) der zumindest drei Rührwellen (3) gebildeten Prismas angeordnet ist. 5. agitator ball mill (1) according to one of claims 1 to 4, wherein the agitator ball mill (1) in addition to the at least three agitator shafts (3) has at least one inner agitator shaft (7), each of which is arranged parallel to the main direction of the grinding container (2) Has central axis (X) and mounted as placed in the grinding container (2) and rotatable about the central axis (X) Screw is formed, wherein the at least one inner agitator shaft (7) does not touch the at least three agitator shafts (3) and the central axis (X) of the at least one inner agitator shaft (7) within that of the central axes (X) of the at least three agitator shafts (3 ) formed prism is arranged.
6. Rührwerkskugelmühle (1) nach Anspruch 5, wobei die Rührwerkskugelmühle (1) eine Bremseinrichtung umfasst, die eingerichtet ist, um bei der zumindest einen inneren Rührwelle (7) die Drehgeschwindigkeit zu verringern oder eine Drehbewegung zu verhindern 6. agitator ball mill (1) according to claim 5, wherein the agitator ball mill (1) comprises a braking device which is designed to reduce the rotational speed or to prevent a rotational movement in the at least one inner agitator shaft (7)
7. Rührwerkskugelmühle (1 ) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die zumindest eine innere Rührwelle (7) nicht mit dem Antrieb (4) verbunden ist. 7. agitator ball mill (1) according to one of claims 5 or 6, wherein the at least one inner agitator shaft (7) is not connected to the drive (4).
8. Rührwerkskugelmühle (1 ) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der Antrieb (4) ein Antriebsaggregat aufweist, um die zumindest eine innere Rührwelle (7) um ihre Mittelachse (X) zu drehen. 8. agitator ball mill (1) according to any one of claims 5 or 6, wherein the drive (4) has a drive unit to rotate the at least one inner agitator shaft (7) about its central axis (X).
9. Rührwerkskugelmühle (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die zumindest drei Rührwellen (3) für eine Drehbewegung in derselben Drehrichtung angepasst sind, und wobei die zumindest eine innere Rührwelle (7) für eine Drehbewegung in der von der Drehrichtung der zumindest drei Rührwellen (3) verschiedenen Drehrichtung angepasst ist. 9. agitator ball mill (1) according to any one of claims 5 to 8, wherein the at least three agitator shafts (3) are adapted for a rotary movement in the same direction of rotation, and wherein the at least one inner agitator shaft (7) for a rotary movement in the direction of rotation at least three agitator shafts (3) are adapted to different directions of rotation.
10. Rührwerkskugelmühle (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zumindest drei Rührwellen (3) für eine Drehbewegung in derselben Drehrichtung angepasst sind. 10. agitator ball mill (1) according to one of claims 1 to 8, wherein the at least three agitator shafts (3) are adapted for a rotary movement in the same direction of rotation.
11. Rührwerkskugelmühle (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest eine Rührwelle der zumindest drei Rührwellen (3) eine rechtsgängige Schraube ist und zumindest eine Rührwelle der zumindest drei Rührwellen (3) eine linksgängige Schraube ist. 11. agitator ball mill (1) according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one agitator shaft of the at least three agitator shafts (3) is a right-hand screw and at least one agitator shaft of the at least three agitator shafts (3) is a left-hand screw.
12. Rührwerkskugelmühle (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei der Außendurchmesser jeder der zumindest drei Rührwellen (3) höchstens die Hälfte der maximalen Innenweite des Mahlraums (5) beträgt.
12. agitator ball mill (1) according to one of claims 1 to 11, wherein the outer diameter of each of the at least three agitator shafts (3) is at most half the maximum inner width of the grinding chamber (5).
13. Rührwerkskugelmühlenrührwerk für eine Rührwerkskugelmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das Rührwerkskugelmühlenrührwerk umfassend zumindest drei Rührwellen (3) und einen Antrieb (4), wobei jede der zumindest drei Rührwellen (3) eine Mittelachse (X) aufweist, als um die Mittelachse (X) drehbare Schraube ausgebildet ist und für eine gestellfeste Montage in einem Mahlbehälter (2) eingerichtet ist, wobei der Antrieb (4) eingerichtet ist, die zumindest drei Rührwellen (3) um ihre jeweiligen Mittelachsen (X) zu drehen, und wobei die zumindest drei Rührwellen (3) einander nicht berühren und die Mittelachsen (X) der zumindest drei Rührwellen (3) parallel zueinander ausgerichtet und als Seitenkanten eines Prismas angeordnet sind, wobei insbesondere der Antrieb (4) für jede der zumindest drei Rührwellen (3) ein eigenes Antriebsaggregat umfassen kann oder für zumindest zwei der zumindest drei Rührwellen (3) ein gemeinsames Antriebsaggregat umfassen kann und dabei insbesondere eingerichtet sein kann, zumindest eine der zumindest drei Rührwellen (3) mit einer Drehgeschwindigkeit anzutreiben, die unabhängig von den Drehgeschwindigkeiten der anderen der zumindest drei Rührwellen (3) regelbar ist, wobei insbesondere das Rührwerkskugelmühlenrührwerk zusätzlich zu den zumindest drei Rührwellen (3) zumindest eine innere Rührwelle (7) aufweisen kann, welche jeweils eine parallel zur Hauptrichtung des Mahlbehälters (2) angeordnete Mittelachse (X) aufweist, als um die Mittelachse (X) drehbare Schraube ausgebildet ist und für eine gestellfeste Montage in einem Mahlbehälter (2) eingerichtet ist, wobei die zumindest eine innere Rührwelle (7) die zumindest drei Rührwellen (3) nicht berührt und die Mittelachse (X) der zumindest einen inneren Rührwelle (7) innerhalb des von den Mittelachsen (X) der zumindest drei Rührwellen (3) gebildeten Prismas angeordnet ist, und dabei insbesondere der Antrieb (4) nicht mit der zumindest einen inneren Rührwelle (7) verbunden sein oder ein Antriebsaggregat aufweisen kann, um die zumindest eine innere Rührwelle (7) um ihre Mittelachse (X) zu drehen, und dabei insbesondere eine Bremseinrichtung umfassen kann, die eingerichtet ist, um bei der zumindest einen inneren Rührwelle (7) die Drehgeschwindigkeit zu verringern oder eine Drehbewegung zu verhindern,
wobei insbesondere der Außendurchmesser jeder der zumindest drei Rührwellen (3) höchstens die Hälfte der maximalen Innenweite des Mahlraums (5) betragen kann. 13. Agitator ball mill agitator for an agitator ball mill (1) according to one of claims 1 to 12, the agitator ball mill agitator comprising at least three agitator shafts (3) and a drive (4), each of the at least three agitator shafts (3) having a central axis (X) as The screw is designed to be rotatable about the central axis (X) and is designed for a fixed installation in a grinding container (2), the drive (4) being arranged to rotate the at least three agitator shafts (3) about their respective central axes (X), and wherein the at least three agitator shafts (3) do not touch each other and the central axes (X) of the at least three agitator shafts (3) are aligned parallel to one another and are arranged as side edges of a prism, in particular the drive (4) for each of the at least three agitator shafts ( 3) can comprise its own drive unit or can comprise a common drive unit for at least two of the at least three agitator shafts (3) and in particular can include a drive unit can be icht to drive at least one of the at least three agitator shafts (3) at a rotational speed that can be regulated independently of the rotational speeds of the other of the at least three agitator shafts (3), in particular the agitator ball mill agitator in addition to the at least three agitator shafts (3) at least one inner stirrer shaft (7), each having a central axis (X) arranged parallel to the main direction of the grinding container (2), designed as a screw rotatable about the central axis (X) and designed for frame-fixed installation in a grinding container (2) , the at least one inner stirring shaft (7) not touching the at least three stirring shafts (3) and the central axis (X) of the at least one inner stirring shaft (7) within the prism formed by the central axes (X) of the at least three stirring shafts (3) is arranged, and in particular the drive (4) not be connected to the at least one inner agitator shaft (7) or a drive can have iebsaggregat to rotate the at least one inner agitator shaft (7) about its central axis (X), and in particular can include a braking device which is set up to reduce the speed of rotation of the at least one inner agitator shaft (7) or a Prevent rotational movement, wherein in particular the outer diameter of each of the at least three agitator shafts (3) can be at most half the maximum inner width of the grinding chamber (5).
14. Verfahren zum Zerkleinern von Mahlgut, das Verfahren umfassend ein Aufschlämmen des zu zerkleinernden Mahlguts in einer Mahlhilfsflüssigkeit, wobei eine Mahlgutdispersion erhalten wird, ein kontinuierliches Einbringen der Mahlgutdispersion in einen unteren Abschnitt eines mit Mahlhilfskörpern befüllten Mahlraums (5) einer Rührwerkskugelmühle (1), insbesondere einer Rührwerkskugelmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ein kontinuierliches Vertikalfördern eines Teils der Mahlgutdispersion aus dem unteren Abschnitt des Mahlraums (5) in einen oberen Abschnitt des Mahlraums (5) durch zumindest drei drehende, gestelltest montierte vertikale Rührwellen (3), die einander nicht berühren, zumindest im Wesentlichen vertikal parallel zueinander ausgerichtet sind und deren Mittelachsen (X) als Seitenkanten eines Prismas angeordnet sind, wobei eine aufbereitete Mahlgutdispersion erhalten wird, in der zumindest ein Teil des in der Mahlhilfsflüssigkeit dispergierten Mahlguts zerkleinert ist, ein kontinuierliches Herausleiten eines Teils der aufbereiteten Mahlgutdispersion aus dem oberen Abschnitt des Mahlraums (5), und - ein abschließendes Abtrennen des zerkleinerten Mahlguts aus der herausgeleiteten aufbereiteten Mahlgutdispersion.
14. A method for comminuting millbase, the method comprising slurrying the millbase to be comminuted in an auxiliary grinding liquid, whereby a millbase dispersion is obtained, continuously introducing the millbase dispersion into a lower section of a grinding chamber (5) of an agitator ball mill (1) filled with auxiliary milling bodies, in particular an agitator ball mill (1) according to one of claims 1 to 12, continuous vertical conveying of part of the grinding stock dispersion from the lower section of the grinding chamber (5) into an upper section of the grinding chamber (5) by at least three rotating, vertically mounted vertical stirring shafts (3) ), which do not touch one another, are aligned at least essentially vertically parallel to one another and whose central axes (X) are arranged as side edges of a prism, a prepared millbase dispersion being obtained in which at least part of the millbase dispersed in the auxiliary milling liquid is comminuted, a continuous removal of part of the prepared grinding stock dispersion from the upper section of the grinding chamber (5), and - a final separation of the comminuted grinding stock from the processed grinding stock dispersion conducted out.
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