EP4646293A1 - Wälzmühle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wälzmühle mit einer rotierenden Mahlschüssel, welche einen Mahlschüsselrand aufweist. Zusätzlich sind Mahlwalzen vorgesehen. Die Wälzmühle weist ferner eine Mahlraumwand auf, welche die Mahlschüssel zumindest auf Höhe des Mahlschüsselrandes umgibt. Zwischen der Mahlraumwand und dem Mahlschüsselrand ist ein Freiraum vorgesehen, welcher mit einer Prozessluftzuführung strömungstechnisch verbunden ist, so dass ein Prozessluftstrom durch den Freiraum nach oben strömen kann. Diese Wälzmühle ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass in dem Freiraum Mischkörper zum Erzeugen von Luftwirbeln angeordnet sind, wobei die Mischkörper einen im Wesentlichen flachen Hauptkörper und mit einem Neigungswinkel von mindestens 15º zur Strömungsrichtung des Prozessluftstroms angeordnet sind. Die Mischkörper sind ferner im Freiraum derart platziert, dass mindestens 66% des Umfangs der Mischkörper durch den Prozessluftstrom im Betrieb frei umströmbar sind.

Description

Wälzmühle

Die Erfindung betrifft eine Wälzmühle mit einer rotierenden Mahlschüssel, wobei die Mahlschüssel einen Mahlschüsselrand aufweist. Auf der Mahlschüssel rollen Mahlwalzen beziehungsweise Mahlkörper ab. Diese sind bevorzugt stationär zur Mahlschüssel aber rotierbar angeordnet. Es ist ferner eine Mahlraumwand vorgesehen, welche die Mahlschüssel zumindest auf Höhe des Mahlschüsselrandes umgibt. Sie kann auch die gesamte Wälzmühle abschließen. Zwischen der Mahlraumwand und dem Mahlschüsselrand ist ein Freiraum ausgebildet, welcher mit einer Prozessluftzuführung strömungstechnisch verbunden ist, so dass im Betrieb der Wälzmühle ein Prozessluftstrom durch den Freiraum nach oben strömt. Als Freiraum kann hierbei nicht nur der Bereich zwischen Mahlschüsselrand und Mahlraumwand sondern der Bereich zwischen Mahlschüssel, insbesondere deren Seite, und Mahlraumwand angesehen werden.

Wälzmühlen werden zur Zerkleinerung von verschiedenen Materialien eingesetzt. Ein Hauptanwendungsbereich ist die Zerkleinerung von Brennmaterialien wie Kohle oder Koks sowie die Zerkleinerung von Zementklinker. Auch zur Aufbereitung von Gestein zur Erzgewinnung werden sie verwendet. Hierbei wird das zu zermahlende Mahlgut auf die Mahlschüssel aufgegeben, welche sich dreht. Durch die Drehung wird das zentral auf die Mahlschüssel aufgegebenen Mahlgut nach außen in Richtung des Mahlschüsselrandes befördert. Auf dem Weg dorthin wird es unter die stationären, um ihre eigene Achse rotierbaren Mahlwalzen befördert und dort zerkleinert. Anschließend wird das zumindest teilweise zerkleinerte Mahlgut über dem Mahlschüsselrand in den Freiraum abgeworfen und während des Betriebes vom Prozessluftstrom, welcher vom unterhalb der Mühle gegen die Schwerkraft strömend vorgesehen ist, nach oben befördert. Oberhalb der Mahlschüssel, die auch als Mahlteller bezeichnet wird, ist oft ein Sichter vorgesehen, in dem eine Sichtung des zumindest teilweise gemahlenen Mahlgutes nach Grob- und Feingut stattfindet. Die Kombination des Prozessluftstroms, welcher die über den Mahlschüsselrand gefallenen Partikel nach oben trägt, mit diesen Partikeln kann auch als Staub-/Luftgemischs bezeichnet werden. Auf dem Weg nach oben zum Sichter regnen die gröbsten Partikeln des Staub-/Luftge- mischs über der Mahlschüssel aus, während der feinere Teil des Grobanteils und das Fertiggut pneumatisch zum dynamischen Sichter transportiert wird.

Das Feingut wird aus dem Mahlprozess ausgeschleust, wohingegen das Grobgut in der Regel wieder auf die Mahlschüssel für eine weitere Vermahlung zurückgeführt wird.

Eine wichtige Rolle für den benötigten Prozessluftbedarf, den Produktdurchsatz und die energetische Effizienz der Mühle spielt der Schaufelkranz. Dieser befindet sich unterhalb des Freiraumes und dient zum Leiten, Führen und Beeinflussen des Prozessgasstromes.

Der durch den Schaufelkranz in das Mühleninnere eintretende Gasstrom soll hinsichtlich seines Impulses und seiner Ausrichtung geeignet sein, einen großen Massenstrom an gemahlenem Material anzuheben, zu mischen und zu verhindern, dass allzu viel Material im Gegenstrom in den Ringkanal fällt, der zur Zuführung des Prozessluftstromes dient.

Die Entwicklung der dazu geeigneten Schaufelkranzgeometrie geschah im Rahmen iterativer Versuche mit inkrementellen Verbesserungen und über lange Zeit. Trotzdem ist die beim heutigen Stand der Technik verwendete Schaufelkranzgeometrie immer noch Gegenstand intensiver Optimierungen bei der Inbetreibnahme beim Aufbau einer Wälzmühle. So muss der Inbetriebnahme-Ingenieur bei zu hohem Ausfallgutanteil entweder der Gasstrom der Mühle in nachteiliger Weise erhöhen oder er muss einzelne Schaufelkranzsegmente vollständig oder teilweise mit orthogonal zur Strömungsrichtung ausgerichteten Blechen abdecken. Beide Maßnahmen erhöhen signifikant den Energiebedarf des Mühlengebläses, und können die Leistungsgarantien sowie die Wettbewerbsfähigkeit schwächen.

Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, eine Wälzmühle anzugeben, welche effizient betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Wälzmühle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und in den Figuren und deren Erläuterung angegeben.

Die erfindungsgemäße Wälzmühle ist dadurch weitergebildet, dass in dem Freiraum Mischkörper zum Erzeugen von, insbesondere stationären, Luftwirbeln der durch den Freiraum strömenden Prozessluft angeordnet sind. Die Mischkörper weisen hierbei einen im Wesentlichen flachen Hauptkörper auf. Sie sind mit einem Neigungswinkel von mindestens 15° und maximal 60° zur Strömungsrichtung des Prozessluftstroms im Betrieb angeordnet, wobei sich die Mischkörper mit mehr als 90% ihres Körpers unterhalb des Mahlschüsselrandes befinden. Ferner sind die Mischkörper in dem Freiraum derart angeordnet und ausgebildet, dass mindestens 66% des Umfangs der Mischkörper durch den Prozessluftstrom im Betrieb frei umströmbar sind. Anders ausgedrückt bedeutet das, dass die Mischkörper mit maximal 34% ihres Umfangs beispielsweise an der Mahlschüssel befestigt sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es vorteilhaft ist, von der bekannten Schaufelkranzkonstruktion und -geometrie abzuweichen. Wie beschrieben, ist man bisher davon ausgegangen, dass es vorteilhaft ist, wenn der Prozessluftstrom möglichst gleichmäßig und gerichtet von unterhalb der Mahlschüssel nach oben in Richtung des fakultativ vorgesehenen Sichters strömt.

Entsprechend der Erfindung wird von diesem Konzept fundamental abgewichen.

Erfindungsgemäß werden Mischkörper in den Freiraum zwischen Mahlraumwand und Mahlschüsselrand sowie in den darunterliegenden Freiraum angeordnet. Hierbei sind die Mischkörper so ausgebildet und angeordnet, dass sie aktiv Luftwirbel im Prozessluftstrom erzeugen. Anders ausgedrückt wird fundamental vom bisherigen Konzept von geführter und gleichmäßiger Luftströmung abgewichen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass dies besonders mit im Wesentlichen flachen Mischkörpern erreicht werden kann, die jedoch mit einem Neigungswinkel zwischen 15° und maximal 60° zur Strömungsrichtung des Prozessluftstroms angeordnet sind. Grundsätzlich können die Mischkörper an einer beliebigen Stelle platziert sein. Der Neigungswinkel beträgt bevorzugt zwischen 25° und 45°, idealerweise um 35° zur örtlichen Strömungsrichtung des Prozessgases.

Ziel der mittels der Mischkörper erzeugten Luftwirbel ist es, das Mahlgut, welches vom Mahlschüsselrand in den Freiraum strömt oder fällt, nach oben in Richtung des Auslasses der Wälzmühle und/oder des vorgesehenen Sichters zu transportieren und dabei gleichzeitig die Partikel des Mahlgutes zu vereinzeln, das heißt zu dispergieren. Hierbei bieten die Luftwirbel im Gegensatz zu klassischen gerichteten turbulenzarmen Luftströmen den Vorteil, dass das Mahlgut, welches über die Mahlschüssel gefallen ist, in Partikel vereinzelt wird, so dass eine effiziente statische oder auch dynamische Sichtung oberhalb der Mahlschüssel ermöglicht wird.

Ein weiterer Vorteil ist, dass, da Wälzmühlen auch zur Mahltrocknung eingesetzt werden und durch die Vereinzelung der Partikel die warme oder heiße Prozessluft besonders gut an diese Partikel gelangen kann, so dass eine effiziente Trocknung erfolgt.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Mischkörper zum Erzeugen der, insbesondere stationären, Luftwirbel gegen die Strömungsrichtung des Prozessluftstroms geneigt sind und sich unterhalb oder größtenteils unterhalb des Mahlschüsselrandes befinden. Dies hat zur Folge, dass Luftwirbel, die an den Kanten der Mischkörper entstehen, sich in Strömungsrichtung fortsetzen und vergrößern. Da die Mischkörper gegen die Strömungsrichtung nach unten geneigt sind, sind die größten Luftwirbel tendenziell, dort vorhanden, wo das Mahlgut über den Mahlschüsselrand läuft. So nehmen die Luftwirbel das Mahlgut besonders gut auf und dispergieren es deutlich effizienter. Die Luftwirbel lösen sich auch von den Mischkörpern und pflanzen sich im freien Raum weiter fort.

Als wesentlicher Punkt der Erfindung wurde erkannt, dass die Luftwirbel besonders an den Kanten der Mischkörper entstehen. Daher werden diese bevorzugt so in dem Freiraum angeordnet, dass mindestens 66% des Umfangs der Mischkörper durch den Prozessluftstrom frei umströmbar sind. Es hat sich gezeigt, dass zwar grundsätzlich auch eine Anordnung mit lediglich 50% oder weniger möglich ist, diese jedoch im Vergleich zu dem bevorzugten 66%-igen Anteil deutlich kleiner und instabilere Luftwirbel erzeugt.

Grundsätzlich können die Mischkörper beliebig im Raum zwischen Mahlschüssel und Mahlraum angeordnet sein. Bevorzugt ist es, wenn die Mischkörper jedoch in Richtung der Mahlraumwand geneigt angeordnet sind. Es hat sich herausgestellt, dass hierbei bevorzugt Luftwirbel ausgebildet werden, welche größer werden, je weiter sie sich von der Mahlraumwand entfernen. Da die größten und intensivsten Luftwirbel wünschenswerterweise an der Stelle sind, an der das Mahlgut die Mahlschüssel verlässt, nämlich am Mahlschüsselrand, ist eine derartige Anordnung vorteilhaft, um die erfindungsgemäßen Vorteile zu erreichen.

Grundsätzlich können die Mischkörper beliebig ausgebildet sein und eine beliebige Form aufweisen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Luftwirbel, welche mit den Mischkörpern erzeugt werden, größer und stabiler sind, wenn die Mischkörper so angeordnet und ausgebildet sind, dass sich die Fläche der Mischkörper in Strömungsrichtung des Prozessluftstroms zumindest abschnittsweise verbreitert. Anders ausgedrückt können die Mischkörper derart dimensioniert und in dem Raum zwischen Mahlschüssel und Mahlraumwand angeordnet sein, dass sie an ihrer tiefsten Stelle einen geringeren Querschnitt aufweisen als an einer höheren Stelle. Dies bedeutet, dass sie beispielsweise schräg nach unten in diesem Raum angeordnet sind und sich nach oben in Richtung des Sichters beziehungsweise des Mahlraums verbreitern. Der Begriff „tief“ in diesem Sinn kann entsprechend der Erfindung derart verstanden werden, dass dieser Bereich näher an der Quelle der Prozessluftströmung angeordnet ist als ein Bereich der als höher bezeichnet wird. Hierbei kann auch berücksichtigt werden, dass wie bereits erläutert die Prozessluftströmung im Wesentlichen gegen die Schwerkraft verläuft.

Mögliche Formen der Mischkörper sind hierbei eine dreiecksähnliche Form, eine ovalähnliche Form, eine rundliche Form oder auch eine vieleckige Form. Grundsätzlich müssen die Mischkörper nicht alle dieselbe Form aufweisen, sondern können auch verschiedene Formen haben. Es ist aber auch möglich, jeweils nur die gleiche Form vorzusehen, um so die Abstimmung zu vereinfachen.

Vorteilhafterweise ist bei einer eckigen Form der Mischkörper beispielsweise einer dreiecksähnlichen, fünfecksähnlichen oder quadratischen Form mit der tiefsten Ecke des Mischkörpers mit einem Innenwinkel zwischen 10° und 90°, bevorzugt um 30°, ausgebildet. Es hat sich gezeigt, dass gerade an derartigen Innenwinkeln der Ecken beziehungsweise Kanten das Entstehen der Wirbel, die für den Transport und das Dispergieren der über die Mahlschüssel fallenden Partikel dienen, besonders ausgeprägt ist.

Wie dargelegt, können die Mischkörper prinzipiell beliebig im Raum zwischen der Mahlschüssel und der Mahlraumwand, also auch im Freiraum, angeordnet sein. Gute Ergebnisse konnten jedoch erzielt werden, indem die Mischkörper so angeordnet sind, dass sie sich vom Mahltellerrand in Richtung der Mahlraumwand erstrecken, wobei sie sich vom Mahltellerrand nach unten gegen die Strömungsrichtung des Prozessluftstroms erstrecken. In anderen Worten können die Mischkörper, vom Mahltellerrand ausgesehen, nach unten gegen die Prozessluftströmung erstreckend vorgesehen sein. Hierbei sollte ihr Querschnitt oder Durchmesser weiter unten geringer sein als im Bereich des Mahltellerrandes.

Bevorzugt ist es, wenn der höchste Punkt der Mischkörper in Strömungsrichtung des Prozessluftstroms im Wesentlichen auf Höhe des Staurandes angeordnet ist. Eine derartige Anordnung ermöglicht es, dass sich die größten und stabilsten Luftwirbel dort bilden, wo Mischkörper am Mahltellerrand vorhanden sind und die Partikeln den Mahlteller verlassen. Dies unterstützt wiederum die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Anordnung, wie das gute Dispergieren und wolkenartige Transportieren der einzelnen Partikel in Richtung Sichter und/oder Mühlenausgang.

Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass sich zumindest ein Bereich der Mischkörper auch oberhalb des Mahltellerrandes befindet.

Oft ist der Mahltellerrand ein Staurand, welcher dafür sorgt, dass eine gewisse Mahlbetthöhe auf der Mahlschüssel vorhanden ist. In diesem Fall ist es im Sinne der Erfindung, den Mahltellerrand mit dem Staurand gleichzusetzen. Wesentlich ist hierbei, dass auf die Kante Bezug genommen wird, von welcher aus das Mahlgut, nach der teilweisen Zerkleinerung durch die Mahlwalzen, durch die Zentrifugalkräfte herunterfällt, beziehungsweise von der das Mahlgut horizontal abgeschleudert wird.

Für die exakte Anordnung der Mischkörper ist grundsätzlich keine Einschränkung gegeben. So können diese mit dem Mahlteller mitdrehend ausgebildet sein. Das heißt sie können beispielsweise direkt am Mahlteller befestigt sein.

Ebenso ist es möglich, dass sie feststehend in Bezug auf den rotierenden Mahlteller angeordnet sind. Sie können beispielsweise an der Mahlraumwand dem Mühlengehäuse oder einer entsprechenden Trägerkonstruktion befestigt sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die lichte Weite zwischen dem Punkt eines Mischkörpers, welcher am nächsten zur Mahlraumwand angeordnet ist, und der Mahlraumwand zwischen 0%, bevorzugt 5%, und 30% der lichten Weite zwischen Mahlteller und Mahlraumwand an dieser Stelle. Anders ausgedrückt ist es bevorzugt, wenn sich die Mischköper nicht bis zur Mahlraumwand erstrecken. Wie weit sie sich jeweils in Richtung der Mahlraumwand erstrecken können, hängt von der lichten Weite zwischen dem Mahlteller und der Mahlraumwand ab. Es hat sich gezeigt, dass es zum Erzeugen der Strömungswirbel vorteilhaft ist, dass im Bereich der Mahlraumwand die Prozessluftströmung noch nicht durch die Mischkörper beeinflusst wird. Beispielsweise ist bei einem Durchmesser des Mahltellers von ca.6 m und des Mahlraumes von ca. 8 m ein Abstand von ca. 0,1 m zwischen Mahlraumwand und dem Beginn eines Mischkörpers bevorzugt.

Bevorzugt sind die Mischkörper so angeordnet, dass eine projizierte Fläche der Mischkörper, die auf einer virtuellen Ebene, die rechtwinklig zu der Strömungsrichtung des Prozessluftstroms im Betrieb des Freiraums liegt, zwischen 25% und 55% dieser Ebene einnimmt. Die Ebene ist so angeordnet, dass sie den tiefsten Punkt des tiefsten Mischkörpers berührt. Anders ausgedrückt nehmen die schief im Freiraum angeordneten Mischkörper lediglich 25% bis 55% des Strömungsquerschnitts dieses Freiraumes ein, wenn sie auf eine entsprechende Ebene projiziert werden. Dies hat zur Folge, dass ein großer Teil des Freiraums beziehungsweise Ebene von den Mischkörpern nicht eingenommen wird. Dies ist erforderlich, um ausreichend Luftströmung zu ermöglichen, damit an den Kanten der Strömungs- oder Mischkörper die gewünschten Prozessluftstromwirbel entstehen können. Generell können die Mischkörper beliebig durch die Prozessluftströmung angeströmt werden. Eine besonders gute Ausbildung des Luftstromwirbel ergibt sich, wenn auf gleicher Höhe oder unterhalb der Mischkörper ein Strömungsgleichrichter zum Erzeugen einer geführten und im Wesentlichen gerichteten Luftströmung angeordnet ist. Dies führt dazu, dass die Mischkörper mit einer entsprechend geführten turbulenzarmen Strömung angeströmt werden, so dass die gewünschten Wirbel besonders gut ausgebildet werden können.

Wie bereits erläutert, können die Mischkörper beliebig ausgebildet und ausgeformt sein. Sie können jeweils unterschiedlich oder gleichförmig ausgebildet sein. Eine gleichförmige Ausbildung der Mischkörper bietet den Vorteil, dass eine Optimierung der Luftwirbel einfacher ist.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Mischkörper jeweils beabstandet zueinander angeordnet sind, so dass die Luftwirbel, die durch zwei benachbarte Mischkörper entstehen, sich gegenseitig nicht beeinflussen. Dies bedeutet, dass beispielsweise abhängig vom Mahlschüsseldurchmesser mindestens 5 cm bis 15 cm Abstand vom nähesten Punkt zweier benachbarter Mischkörper vorgesehen ist. Anders ausgedrückt kann der Abstand 2 % bis 10% der am Staurand befindlichen Seite oder Breite des Mischelements betragen.

Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn die Mischkörper komplett unterhalb des Mahlschüsselrandes oder sofern vorhanden des Staurandes angeordnet sind. Es hat sich gezeigt, dass die Wirbel relativ stabil sind, so dass es ausreichend ist, wenn die Mischkörper etwas unterhalb des Mahlschüsselrandes beziehungsweise des Staurandes enden und sich lediglich die entsprechenden Luftwirbel nach oben in Strömungsrichtung weg von den Mischkörpern zum Mahlschüsselrand beziehungsweise Staurand erstrecken.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Wälzmühle mit integriertem Sichter; Fig. 2 eine perspektivische ausschnittsweise Ansicht einer Mahlschüssel mit Mischkörpern;

Fig. 3 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Wälzmühle auf Höhe der Mahlschüssel;

Fig. 3a eine vereinfachte Schnittansicht gemäß der Linie A-A aus Fig. 3;

Fig. 3b eine vereinfachte Ansicht gemäß der Line B-B aus Fig. 3;

Fig. 4 eine stark schematisierte Zeichnung eines erfindungsgemäßen Mischkörpers; und

Fig. 5 verschiedene mögliche Formen von erfindungsgemäßen Mischkörpern.

In Fig. 1 ist eine stark vereinfachte Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Wälzmühle 1 gezeigt. Diese weist eine Mahlschüssel 4 auf, welche sich wie angedeutet dreht. Sie weist einen Mahlschüsselrand 5 auf, der in dieser Ausführungsform mit einem Staurand 6 ausgebildet ist. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.

Auf der Mahlschüssel 4 sind stationäre Mahlwalzen 8 vorgesehen, die um ihre Achse rotieren können und hydraulisch auf die Mahlschüssel gedrückt werden können. In der hier dargestellten Form sind lediglich zwei Mahlwalzen 8 verdeutlicht, es sind mittlerweile jedoch auch Wälzmühlen 1 mit drei, vier, fünf oder sechs und bis zu acht Mahlwalzen 8 bekannt.

Oberhalb der Mahlschüssel 4 befindet sich ein dynamischer Sichter 7, welcher ebenfalls um seine angedeutete Achse rotieren kann.

Die Wälzmühle 1 ist von einem Mühlengehäuse 12 umgeben, wobei der Bereich auf Höhe der Mahlschüssel auch als Mahlraumwand 13 des Mühlengehäuses 12 bezeichnet wird. Die Mahlraumwand 13 erstreckt sich aber auch von unterhalb der Mahlschüssel 4 bis zum Sichter ?. Zwischen dem Mühlengehäuse 12 beziehungsweise der Mahlraumwand 13 ist ein Freiraum 15 ausgebildet. Vom Mahlschüsselrand 5 in den Freiraum 15 in Richtung der Mahlraumwand 13 erstrecken sich die erfindungsgemäßen Mischkörper 20, die im Folgenden näher erläutert werden. Grundsätzlich müssten sie jedoch nicht vom Mahlschüsselrand 15 beziehungsweise dem Staurand 6 weg erstreckend vorgesehen sein. Im Folgenden wird das grundlegende Funktionsprinzip einer erfindungsgemäßen Wälzmühle 1 genau erklärt. Unterhalb der Mahlschüssel 4 befindet sich ein Ringkanal 18. Dieser wird im Betrieb mit einem Prozessluftstrom 17 beaufschlagt. Hierbei kann es sich um heiße Trocknungsgase, jedoch auch nur um Förderluft handeln. Zum Betrieb der Wälzmühle 1 dreht sich die Mahlschüssel 4. Das zu zermahlende Mahlgut wird auf die Mahlschüssel 4 aufgegeben, wobei die Aufgabe hier nicht verdeutlicht ist. Durch die Drehung der Mahlschüssel 4 wird das Mahlgut 31 zum Mahlschüsselrand 5 befördert. Dabei gelangt es unter die Mahlwalzen 8. Im Sinne der Erfindung können unter Mahlwalzen auch andere Mahlkörpergeometrien, wie beispielsweise Kugeln, verstanden werden.

Es bildet sich ein sogenanntes Mahlbett aus Mahlgut 31 aus. Durch das Mahlbett und die Rotation der Mahlschüssel 4 werden auch die Mahlwalzen 8 in Rotation versetzt. Es findet im Wesentlichen eine Druck- und Scherzerkleinerung des Mahlgutes 31 statt. Zum Teil zerkleinertes Mahlgut 31 und auch noch nicht zerkleinertes Mahlgut 31 wird durch die Drehung der Mahlschüssel 4 über diese in den Freiraum 15 geworfen. Basierend auf der Höhe des Staurandes 6 kann die Höhe des Mahlbettes beeinflusst werden.

Wie zuvor beschrieben, wird in dem Ringkanal 18 ein Prozessluftstrom 17 eingeblasen, der innerhalb der Wälzmühle 1 in Richtung des Sichters 7 verläuft. Dieser trägt zumindest einen Teil des über den Mahlschüsselrand 5 fallenden Mahlgutes 31 , welches im Folgenden als Partikel bezeichnet wird, nach oben in Richtung des Sichters 7.

Abhängig von der Masse der Partikeln 32 fallen diese bereits kurz oberhalb der Mahlwalzen 8 wieder zurück auf die Mahlschüssel 4 oder werden bis zum Sichter 7 getragen. Ein Teil der Partikeln 32 dringt hierbei getragen durch den Prozessluftstrom 17 in den Sichter 7 ein. Ein anderer Teil wird bereits vorab abgewiesen und fällt zurück auf die Mahlschüssel 4. Im Sichter 7 findet eine Sichtung nach Partikelmasse oder-große statt, wobei die als Grobgut abgewiesenen Partikeln 32 wiederum auf die Mühlschüssel 4 zurückfallen.

Erfindungsgemäß sind in dem Freiraum 15 oberhalb des Ringkanals 18 Mischkörper 20 vorgesehen. Diese sorgen dafür, dass die Prozessluft 17, welche durch den Ringkanal 18 in die Mühle 1 eingeblasen wird, verwirbelt wird beziehungsweise Luftwirbel entstehen. So wird zum einen Strähnenbildung verringert und zum anderen können die von der Prozessluft mitgerissenen Partikeln 32 dispergiert und besonders gut getrocknet werden. Gleichzeitig wird auch bereits eine Schwerkraftsichtung durchgeführt. Wesentlich ist hierbei die exakte Ausführung der Mischkörper 20.

In Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform von Mischkörpern 20 mit einem Ausschnitt einer Mahlschüssel 4, die auch als Mahlteller bezeichnet wird, gezeigt. In dieser Ausführungsform haben die Mischkörper 20 eine dreiecksähnliche Form, wobei die Basis des Dreiecks am Mahlschüsselrand 5 vorgesehen ist. Sie kann fest an der Mahlschüssel 4 oder am Mahlschüsselrand 5 befestigt sein, jedoch auch mittels einerweiteren Einrichtung stationär sein und sich nicht mit der drehenden Mahlschüssel 4 mitdrehen.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Darstellung von Fig. 2 gezeigt. Hieraus ist ersichtlich, dass die Mischkörper 20, von denen lediglich einer zu sehen ist, sich nach unten in Richtung des Ringkanals 18 erstrecken. Sie haben einen Abstand I zur Mahlraumwand 13. Dies ist vorteilhaft für die Erfindung, um die erfindungsgemäßen stationären Wirbel auszubilden.

Ungefähr auf Höhe der Mahlschüssel 4 ist am Mühlengehäuse 13 ein Wulstpanzer 19 vorgesehen, der dazu dient, den Prozessluftstrom 17 in Richtung des Mühleninneren abzulenken. Dieser ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Der Wulstpanzer 19 sorgt in dieser Ausführungsform jedoch dafür, dass der Prozessluftstrom 17 nicht genau senkrecht nach oben strömt, sondern in Richtung des Mühleninneren abgelenkt wird. Dies bedeutet, dass der hier abgebildete Neigungswinkel a nicht mit dem Winkel übereinstimmt, mit dem die Mischkörper 20 sich gegen den Prozessluftstrom 17 neigen beziehungsweise in diesen erstrecken.

In Fig. 3a ist eine vereinfachte schematische Ansicht entsprechend der Linie A-A aus Fig. 3 gezeigt. Hier ist verdeutlicht, dass zwischen den einzelnen Mischkörpern 20 ein Abstand s vorhanden ist. Dieser Abstand ist bevorzugt, da - sollten die Mischkörper 20 direkt aneinander anstoßen - das Ausbilden der erfindungsgemäßen Strömungswirbel minimiert oder gestört werden kann. In der hier dargestellten Ausführungsform haben die Mischköper 20, wie bereits beschrieben, eine dreieckige Form mit einem Winkel ß an ihrer Spitze. Dieser Winkel ß beträgt bevorzugt um 30°.

Zur weiteren Verdeutlichung ist in Fig. 3b eine ebenfalls einfache Aufsicht entlang der Linie B-B aus Fig. 3 gezeigt, aus der noch einmal die exakte geometrische Anordnung der Mischkörper 20 hervorgeht. Aus dieser Abbildung geht insbesondere hervor, dass die Mischkörper derart dimensioniert sind, dass sie deutlich unter 55% einer Projektionsebene einnehmen, die entsprechend Fig. 3 mit E bezeichnet ist. Hierbei handelt es sich um eine virtuelle Ebene, die durch die unterste Spitze eines Mischkörpers 20 verläuft und senkrecht zur Strömungsrichtung 17 ist. Wesentlich ist hierbei, dass die projizierte Fläche der Mischkörper 20 so dimensioniert ist, dass sie maximal 55% dieses Bereiches, idealerweise um 35%, einnimmt. Die Ebene E kann auch nur bis zur Senkrechten am Schüsselaußendurchmesser gehen. Somit können sich die 55% auf die von oben gesehene Projektion des Ringspalts zwischen Mühlengehäuse und Mahlschüsselaußendurchmesser beziehen.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 das Entstehen der erfindungsgemäßen Strömungswirbel an einem Mischkörper 20 näher gezeigt. Hierbei wurde zur Verdeutlichung nicht auf eine korrekte Perspektive geachtet. An dem sich entgegen der Strömungsrichtung des Prozessluftstroms 17 erstreckenden Mischkörper 20 entstehen an der Spitze 22 zunächst kleine Luftwirbel 28, die sich entlang der Kante 21 fortpflanzen und größer werden. Im Bereich des Mahlschüsselrandes 5, an dem der Mischkörper 20 endet, lösen sich die Luftwirbel 28 vom Mischkörper 20 und pflanzen sich dennoch durch ihre Form weiter in dem Innenraum fort. Sie reißen über den Mahlschüsselrand 5 fallende Mahlgutpartikel mit sich und dispergieren diese. Dies erfolgt insbesondere durch die Luftwirbel 28 im Vergleich zu einer reinen gerichteten Strömung, wie sie in den herkömmlichen Wälzmühlen vorliegt.

Allgemein können die Mischkörper 20 eine beliebige Form aufweisen. In Fig. 5 sind verschiedenen Formen von möglichen Mischkörpern 20 dargestellt. Hierbei sind die Varianten der Mischkörper a) bis m) jeweils eben oder komplett flach, wohingegen die Mischkörper n), o) und p) eine räumliche Struktur haben.

Vorteilhaft ist, dass sie eine hauptsächlich flache Form besitzen, die beispielsweise durch einen Grundkörper 24 und eine Abbiegung 25 ausgebildet sein kann. Jedoch sind auch Ausführungen mit anderen Biegungen entsprechen der Abbildung n) oder p) möglich. Hierbei ist wesentlich, dass sich an den Kanten die erfindungsgemäßen Luftwirbel 28 bilden und entlang dieser fortsetzen. Auch diese können im Sinne der Erfindung noch als im Wesentlich flach angesehen werden.

Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion der Wälzmühle ist es somit möglich, einen effizienteren Transport zum Sichter von über die Mahlschüssel abfließende Partikeln zu ermöglichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 Wälzmühle (1 ) mit einer rotierenden Mahlschüssel (4), die einen Mahlschüsselrand (5) aufweist, mit Mahlwalzen (8), die auf der Mahlschüssel (4) abrollen, mit einer Mahlraumwand (13), welche die Mahlschüssel (4) zumindest auf Höhe des Mahlschüsselrandes umgibt, wobei zwischen der Mahlraumwand (13) und dem Mahlschüsselrand (5) ein Freiraum (15) ausgebildet ist, welcher mit einer Prozessluftzuführung strömungstechnisch verbunden ist, so dass im Betrieb ein Prozessluftstrom (17) durch den Freiraum (15) nach oben strömt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass in dem Freiraum (15) Mischkörper (20), zum Erzeugen von, insbesondere stationären, Luftwirbeln der Prozessluft, angeordnet sind, dass die Mischkörper (20) einen im Wesentlichen flachen Hauptkörper (21 ) aufweisen, dass die Mischkörper (20) mit einem Neigungswinkel von mindestens 15° und maximal 60° zur Strömungsrichtung des Prozessluftstroms (17) im Betrieb angeordnet sind, wobei sich die Mischkörper (20) mit mehr als 90% ihres Körpers unterhalb des Mahlschüsselrandes (5) befinden, und dass die Mischkörper (20) in dem Freiraum (15) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass mindestens 66% des Umfangs der Mischkörper (20) durch den Prozessluftstrom (17) im Betrieb frei umströmbar sind.

2. Wälzmühle (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkörper (20) in Richtung der Mahlraumwand (13) geneigt angeordnet sind.

3. Wälzmühle (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkörper (20) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass sich die Fläche der Mischkörper (20) in Strömungsrichtung des Prozessluftstroms (17) im Betrieb zumindest abschnittsweise verbreitert.

4. Wälzmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkörper (20) eine dreiecksähnliche Form, eine ovalähnliche Form, eine rundliche Form oder eine vieleckige Form aufweisen.

5. Wälzmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer eckigen Form der Mischkörper (20) die tiefste Ecke des Mischkörpers (20) einen Innenwinkel (ß) zwischen 10° und 90°, bevorzugt um 30°, aufweist.

6. Wälzmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Mischkörper (20) derart angeordnet sind, dass sie sich von dem Mahlschüsselrand in Richtung der Mahlraumwand (13) erstrecken, wobei sie sich vom Mahlschüsselrand nach unten gegen die Strömungsrichtung des Prozessluftstroms (17) im Betrieb erstecken.

7. Wälzmühle (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass der höchste Punkt in Strömungsrichtung des Prozessluftstroms (17) im Betrieb der Mischkörper (20) im Wesentlichen auf Höhe des Mahlschüsselrandes angeordnet ist.

8. Wälzmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Mischköper mit der Mahlschüssel mitdrehend angeordnet sind.

9. Wälzmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Mischkörper (20) feststehend angeordnet sind.

10. Wälzmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , dass die lichte Weite zwischen dem Punkt eines Mischkörpers (20), welcher am nähesten zur Mahlraumwand (13) angeordnet ist und der Mahlraumwand, zwischen 0%, bevorzugt 5%, und 30% der lichten Weite zwischen Mahlschüsselrand (5) und Mahlraumwand (13) an dieser Stelle.

11. Wälzmühle (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet , dass eine, auf eine virtuelle Ebene (E), die rechtwinklig zu der Strömungsrichtung des Prozessluftstroms (17) im Betrieb im Freiraum (15) liegt, projizierte Fläche der Mischkörper (20) zwischen 25% und 55% dieser Ebene (E) einnimmt, wobei die Ebene (E) derart angeordnet ist, dass sie den tiefsten Punkt des tiefsten Mischkörpers (20) berührt.

12. Wälzmühle (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet , dass auf gleicher Höhe oder unterhalb der Mischkörper (20) ein Strömungsgleichrichter zum Erzeugen einer geführten im Wesentlichen turbulenzarmen Strömung angeordnet ist.

13. Wälzmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , dass die Mischkörper (20) gleichförmig ausgebildet sind.

14. Wälzmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , dass die Mischkörper (20) beabstandet zueinander angeordnet sind.

15. Wälzmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , dass die Mischkörper (20) unterhalb des Staurandes (6) des Mahlschüsselrandes (5) angeordnet sind.