CH715322A2 - Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle, Rührwerkskugelmühle und Verfahren zum Herstellen einer Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rührwelle (1) für eine Rührwerkskugelmühle (50), wobei die Rührwelle (1) eine Längsachse (L) und eine mit Rührelementen (3) ausgestattete Aussenmantelfläche (5) aufweist, wobei die Rührwelle (1) mit den Rührelementen (3) einstückig ausgebildet ist und aus einem Keramikmaterial besteht. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Rührwelle (1) für eine Rührwerkskugelmühle (50).

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle, eine Rührwerkskugelmühle und ein Verfahren zum Herstellen einer Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle gemäss den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik

[0002] Die Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle, insbesondere ein Rührwerk für eine Rührwerkskugelmühle. Die Rührwerkskugelmühle ist ein Gerät zur Grob-, Fein- und Feinstzerkleinerung oder Homogenisierung von Mahlgut. Eine Rührwerkskugelmühle besteht aus einem vertikal oder horizontal angeordneten, meist annähernd zylindrischen Mahlbehälter, der zu 70% bis 90% mit Mahlhilfskörpern gefüllt ist. Der Mahlbehälter ist bei Rührwerkskugelmühlen in der Regel stationär gelagert. Viele herkömmlich bekannte Mühlen werden durch eine zentrale Öffnung in einer der Stirnwände befüllt. Das Einfüllen kann alternativ auch direkt über den Mahlzylinder erfolgen. Das zu vermählende Produkt strömt beim Mahlvorgang kontinuierlich von einem Produkteinlass axial durch den Mahlraum bis zu einem Produktauslass. Dabei werden die suspendierten Feststoffe durch Prall- und Scherkräfte zwischen den Mahlkörpern zerkleinert bzw. dispergiert. In einem Auslassbereich erfolgt dann die Trennung der Mahlhilfskörper vom Produktstrom. Der Austrag ist von der Bauform abhängig und erfolgt beispielsweise durch ein Sieb am Mühlenende.

[0003] Das Rührwerk ist in der Regel durch eine Rührwerkswelle gebildet, die dazu dient, Rührelemente in Form von Scheiben oder radial abstehenden Stiften zu drehen, insbesondere um in Flüssigkeit verteilte Feststoffe des Mahlgutes zu deagglomerieren und zu zerkleinern. Die Rührwerkswelle wird in der Regel motorisch angetrieben. Als geeignete Rührelemente finden insbesondere Scheibenrührer mit einer Mehrzahl von an einer Rührwelle angeordneten Mahlscheiben Verwendung. Die Mahlscheiben sind meist kreisförmig und können mit Durchlassöffnungen versehen sein. Über die Durchlassöffnung wird insbesondere die Produktströmung sichergestellt.

[0004] Zwischen der Innenseite des Mahlzylinders und dem Rührwerk ist ein ringförmiger Mahlspalt ausgebildet, in dem sich im Betrieb der Rührwerkskugelmühle das zu zerkleinernde Mahlgut befindet. Das Rührwerk wird drehend angetrieben und beansprucht derart das Mahlgut innerhalb des Mahlspaltes, wodurch dieses zerkleinert wird, was zum einen durch die Mahlhilfskörper und zum anderen durch die Rührelemente des Rührwerks unterstützt wird. Insbesondere werden mittels einer Rührwelle das Mahlgut und die Mahlhilfskörper intensiv bewegt. Dabei werden die Feststoffpartikel des Mahlguts durch Prall, Druck, Scherung und Reibung zerkleinert.

[0005] Die Rührwellen bzw. Rührwerke bestehen vorzugsweise aus einem abriebfesten Material, insbesondere aus einem Metall oder einem keramischen Werkstoff, beispielsweise beschreibt WO 2000/054 884 A eine Rührwerkskugelmühle, bei der das Rührwerk, insbesondere die scheibenförmigen Rührelemente, aus einem keramischen Material besteht. Die DE 2 626 757 A1 offenbart einen Rührpropeller, der derart aufgebaut ist, dass nur relativ einfache und billige Teile der Abnützung ausgesetzt sind und dass diese Teile leicht ersetzbar sind. Wo es wirtschaftlich möglich ist, werden diese einfachen Teile aus einem besonders abriebfesten Material, beispielsweise Keramik, hergestellt.

[0006] Viele Prozesse, chemische, mechanische oder andere, laufen unter Erzeugung von Prozesswärme ab, welche den Prozessablauf selbst beziehungsweise die eingesetzten Ausgangsstoffe negativ beeinflussen kann, weil beispielsweise die am Prozess beteiligten Stoffe temperaturempfindlich sind oder die Temperaturänderung sich auf die Prozessgeschwindigkeit auswirkt und damit eine geordnete Prozessführung erschwert. Aus diesem Grund ist es üblich, einen Prozessablauf zu stabilisieren, indem beispielsweise die erzeugte Prozesswärme mittels geeigneter Kühlvorrichtungen beziehungsweise -verfahren abgeleitet wird. In Behältern ablaufende Prozesse werden dabei meist über die Behälterwand temperiert, zum Beispiel durch an der Wand verlaufende Kühl- oder Warmwasserrohre oder indem ein weiterer, vom ersten Behälter radial beabstandet angeordneter Aussenbehälter um den ersten Behälter herumgeführt wird, sodass sich zwischen den beiden Behältern ein Hohlraum bildet, durch welchen ein Fluidstrom, welcher ein Warmwasserstrom beziehungsweise ein Kühlmittelstrom sein kann, zum Transport der Prozesswärme geführt werden kann.

[0007] Auch bei dem Mahlprozess entsteht Wärme. In Abhängigkeit vom Produkt muss diese Wärme abgeführt werden bzw. es muss eine Wärmebildung verhindert werden. Die Problematik besteht insbesondere bei Rührwerkskugelmühlen mit einem grossen Mahlvolumen oder wenn ein höherer Leistungseintrag erwünscht wird. Zur Kühlung während des Mahlprozesses ist beispielsweise vorgesehen, den Mahlzylinder kühlbar auszugestalten. Beispielsweise beschreibt die Offenlegungsschrift DE 3614721 A1 die Ausstattung des Mahlbehälters mit einem Kühlmantel als bekannten Stand der Technik. Diese Schrift offenbart weiterhin, dass zudem der Rührwerksrotor an seinem Umfang mit wenigstens einem Kühlkanal versehen sein kann. Ein Mahlbehälter mit Kühlmantel wird weiterhin in der Offenlegungsschrift WO 2007/042 059 A1 gezeigt. Weiterhin weist die in diesem Dokument beschriebene Rührwerksmühle einen Innenstator auf, der ebenfalls gekühlt werden kann. Das Rührwerk ist topfförmig ausgebildet und umfasst einen ringzylindrischen Rotor.

[0008] Wie bereits im Zusammenhang mit der DE 3 614 721 A1 erwähnt, kann eine Kühlung alternativ oder zusätzlich auch über den Rührwerksrotor realisiert werden. Die Offenlegungsschrift DE 3 015 631 A1 beschreibt ein Rührwerk aus einem Innen- und einem Aussenzylinder, zwischen denen ein ringförmiger Kühlraum ausgebildet ist, wobei zur Kühlung ein Kühlmittel zuführende Rohrleitung achsparallel innerhalb des Kühlraums angeordnet ist, die an ein Zuführrohr für Kühlmittel angeschlossen ist.

[0009] Eine weitere kühlbare Rührwelle wird in der Patentschrift DE 10 241 924 B3 offenbart, wobei zur Kühlung rohrförmiges Material in verschiedenen Querschnittsformen eingesetzt wird, innerhalb dessen ein inneres Rohr angeordnet ist, das sich über nahezu die gesamte Länge erstreckt, wobei der Innenraum des Rohres mit dem Kühlmittelzulauf und der Aussenraum mit dem Kühlmittelablauf verbunden ist.

[0010] Ab einer gewissen Baugrösse müssen Rührwellen bzw. Rührwerke aus Keramik aus mehreren Bauteilen aufgebaut sein. Um die Einzelteile passend zueinander herzustellen, ist viel Schleifarbeit notwendig, wodurch die Kosten aufgrund der notwendigen Arbeitszeit sehr hoch sind. Zudem entstehen beim Zusammensetzen der Rührwelle aus einer Mehrzahl an Teilen sogenannte Toträume, in denen sich Mahlgut und/oder Mahlhilfskörper festsetzen können und somit den Maschinenraum verschmutzen. Solche mehrteiligen Keramikrührwellen sind zudem sehr bruchempfindlich, insbesondere bei der Montage, Demontage, Reinigung und Wartung. Zudem ist es bisher nicht möglich, Keramikrotoren mit einer Kühlung herzustellen.

Beschreibung

[0011] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle einfach und kostengünstig herzustellen, insbesondere eine kühlbare Rührwelle für den Einsatz in Hochleistungs-Rührwerkskugelmühlen.

[0012] Die obige Aufgabe wird durch eine Rührwelle für eine Rührwerkskugelmühle, eine Rührwerkskugelmühle und ein Verfahren zum Herstellen einer Rührweile für eine Rührwerkskugelmühle gelöst, die die Merkmale in den unabhängigen Patentansprüchen umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.

[0013] Die Rührwerkskugelmühle dient der Bearbeitung und insbesondere Zerkleinerung von Mahlgut mit Hilfe von Mahlhilfskörpern und weist einen Mahlbehälter mit einem Mahlguteinlass und einem Produktauslass auf, dem ein Rührwerk zugeordnet ist, das zumindest teilweise innerhalb des Mahlbehälters angeordnet ist.

[0014] Das Rührwerk umfasst einen Antrieb, eine am Antrieb angeordnete und in einer Drehrichtung rotierende Rührwelle und wenigstens ein an der Rührwelle angeordnetes Rührelement. Die Rührwelle weist einen vorzugsweise zylindrischen Grundkörper mit einer Längsachse auf, wobei an dem Grundkörper mindestens ein Rührelement, vorzugsweise eine Mehrzahl an Rührelementen, angeordnet ist/sind. Insbesondere weist die Rührwelle eine mit Rührelementen ausgestattete Aussenmantelfläche auf. Die Längsachse der Rührwelle fällt in der Regel mit der Längsachse des Mahlbehälters zusammen. Der Antrieb ist in der Regel ausserhalb des Mahlbehälters angeordnet und über eine die Behälterwandung durchdringende Antriebswelle mit der innerhalb des Mahlbehälters angeordneten Rührwelle verbunden.

[0015] Der Mahlbehälter ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und liegend oder stehend angeordnet, sodass die Rührwelle entsprechend liegend oder stehend angeordnet ist. Der Mahlbehälter kann auch eine andere Gestalt aufweisen und beispielsweise kegelstumpfförmig ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Rührwelle vorzugsweise dazu korrespondierend ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet.

[0016] Das mindestens eine Rührelement ist beispielsweise als Nocke ausgebildet, die sich vorzugsweise annähernd radial von der Rührwelle weg in Richtung einer Innenseite des Mahlbehälters der Rührwerkskugelmühle erstreckt.

[0017] Zwischen der Aussenmantelfläche der Rührwelle und der Innenmantelfläche des Mahlbehälters ist ein ringförmiger Mahlspalt ausgebildet, in dem sich ein Gemisch aus Mahlgut und Mahlhilfskörpern befindet. Aufgrund der Rotation der Rührwelle wird das Mahlgut innerhalb des Mahlspaltes aufgrund der Beanspruchung beispielsweise durch Aufeinanderprallen von Partikeln untereinander, durch Scherkräfte etc. zerkleinert. Die Rührelemente unterstützen dies, indem durch die Rührelemente ein zusätzlicher Energieeintrag insbesondere auf die Mahlhilfskörper bewirkt wird.

[0018] Die Rührwelle mit den Rührelementen ist einstückig ausgebildet und hergestellt und besteht vorzugsweise aus einem Keramikmaterial. Besonders bevorzugt wird die Rührwelle aus Siliziumcarbid (SiC), aus Siliziumcarbid mit freiem Silizium (SiSiC), aus Siiiziumnitrid, aus Zirkonoxid oder aus Mischkeramiken hergestellt. Siliziumcarbid-Keramiken weisen eine hohe Verschleissbeständigkeit, niedrige Thermoschockempfindlichkeit, niedrige Wärmedehnung, eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine gute Beständigkeit gegen Säuren und Laugen auf und sind darüber hinaus noch leicht und behalten ihre positiven Eigenschaften bis zu Temperaturen oberhalb von 1400 °C. Zudem ist Siliziumcarbid toxikologisch unbedenklich und kann somit auch im Nahrungsmittelbereich verwendet werden. Siliziumnitrid weist zwar im Vergleich zu Siliziumcarbid eine reduzierte Härte auf, jedoch kann durch einen Sintervorgang eine stängelige Umkristallisation der β-Siliziumnitridkristalle bewirkt werden, was zu einer erhöhten Bruchzähigkeit des Materials führt. Die hohe Bruchzähigkeit in Kombination mit kleinen Defektgrössen verleiht Siliciumnitrid eine der höchsten Festigkeiten unter den ingenieurkeramischen Werkstoffen. Durch die Kombination von hoher Festigkeit, niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und relativ kleinem Elastizitätsmodul eignet sich Siliziumnitrid-Keramik besonders für thermoschockbeanspruchte Bauteile. Im Unterschied zu anderen keramischen Werkstoffen weist Zirkonoxid einen sehr hohen Widerstand gegen die Ausbreitung von Rissen auf. Ausserdem besitzt Zirkonoxid-Keramik eine sehr hohe Wärmedehnung und wird deshalb gerne bei der Realisierung von Verbindungen zwischen Keramik und Stahl gewählt.

[0019] Besonders bevorzugt wird die Rührwelle mit den Rührelementen vermittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt. Auf diese Weise ist es möglich ein Bauteil mit inneren Hohlräumen herzustellen, das mit herkömmlichen Methoden wie beispielsweise Spritzgiessen o.Ä. ohne weitere Nachbearbeitung, beispielsweise ohne ein nachträgliches Einbringen von Bohrungen o.Ä., nicht in einem Verfahrensschritt herstellbar wäre. Nunmehr ist es jedoch möglich, einfach und kostengünstig mindestens einen integrierten Kühlkanal innerhalb der Rührwelle auszubilden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich der Kühlkanal zumindest bereichsweise parallel zu der Längsachse der Rührwelle erstreckt. Gemäss einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Kühlkanal mäanderförmig ausgebildet ist, beispielsweise erstrecken sich mindestens zwei Bereiche des Kühlkanals jeweils parallel zur Längsachse der Rührwelle, wobei zwischen den zwei parallel verlaufenden Bereichen ein Umlenkbereich ausgebildet ist.

[0020] Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung befinden sich jeweils zwei parallel verlaufende Bereiche, die von Kühlmittel in entgegengesetzten Strömungsrichtungen durchströmt werden, auf einer gemeinsamen Radialen der Rührwelle. Dadurch wird eine Gegenstromkühlung der Rührwelle erreicht. Insbesondere wird das Kühlmittel jeweils nahe der Längsachse der Rührwelle von der Mahlguteinlass-Seite zur Produktauslass-Seite geführt. Die Rückführung des Kühlmittels von der Produktauslass-Seite zur Mahlguteinlass-Seite erfolgt innerhalb der Rührwelle in einem Bereich benachbart zur Aussenmantelfläche der Rührwelle. Damit wird erreicht, dass das frischeste und somit kühlste Kühlmittel zuerst in den Bereich der Rührwerkskugelmühle geführt wird, in dem das Mahlgut am wärmsten ist. Dies ist insbesondere der Bereich nahe dem Produktauslass, nachdem das Mahlgut die Rührwerkskugelmühle in Förderrichtung von der Mahlguteinlass- Seite her durchströmt hat. Insbesondere durchströmt das Kühlmittel die Rührwelle an der Oberfläche der Rührwelle somit in Gegenrichtung zur Förderrichtung des Mahlguts durch die Rührwerkskugelmühle. Mithilfe dieser Gegenstromkühlung kann der Kühlprozess weiter optimiert werden.

[0021] Eine Ausführungsform der Rührwelle sieht vor, dass diese mindestens zwei Teil-Abschnitte umfasst, insbesondere einen ersten endständigen Teil-Abschnitt an dem die Rührwelle mit der Antriebswelle des Rührwerks verbunden ist. Beispielsweise weist der erste endständige Teil-Abschnitt einen Aufnahmebereich, insbesondere eine Wellenaufnahme, auf, in der das freie Ende der Antriebswelle angeordnet und drehfest mit der Rührwelle verbunden werden kann. Weiterhin ist mindestens ein zweiter Teil-Abschnitt vorgesehen. Der zweite Teil-Abschnitt ist vorzugsweise innen hohl ausgebildet. Zudem sind in dem zweiten Teil-Abschnitt vorzugsweise zwischen der Aussenmantelfläche und dem hohlen Innenraum bzw. Innenraumbereich Durchtrittsöffnungen ausgebildet. Insbesondere sind eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen vorgesehen, die sich parallel zur Längsachse der Rührwelle erstrecken. Innerhalb des zweiten Teil-Abschnitts kann vorzugsweise eine Trenneinrichtung ausgebildet sein. Das den Mahlspalt durchströmende Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch wird am offenen Ende des zweiten Teil-Abschnitts umgelenkt und strömt über die Trenneinrichtung in den hohlen Innenraum des zweiten Teil-Abschnitts. Die Trenneinrichtung, die beispielsweise als Trennsieb oder Klassierrotor ausgebildet sein kann, hält insbesondere die Mahlhilfskörper zurück und befördert diese zusammen mit gegebenenfalls noch nicht ausreichend zerkleinertem Mahlgut durch die Durchtrittsöffnungen zurück in den Mahlspalt. Das ausreichend zerkleinerte Mahlgut wird dagegen über den hohlen Innenraum zu einem Produktauslass der Rührwerkskugelmühle geleitet und kann dort entnommen werden.

[0022] Vorzugsweise werden die Mahlhilfskörper aufgrund des nur geringen Mahlspalts zwischen Rührwelle und Innenwand des Mahlbehälters in diesem sogenannten Mahlraum aufkonzentriert. Nur ein geringer Teil der Mahlhilfskörper wird zusammen mit dem Mahlgut umgelenkt und strömt über die Trenneinrichtung in den hohlen Innenraum des zweiten Teil- Abschnitts.

[0023] Gemäss einer Ausführungsform ist der zweite Teil-Abschnitt ein mittlerer Teil-Abschnitt, an den ein weiterer dritter endständiger Teil-Abschnitt anschliesst. Dieser dritte Teil-Abschnitt weist ebenfalls einen hohlen Innenraum auf. Im Falle eines zylindrischen Grundkörpers der Rührwelle sind die Innenräume des zweiten und gegebenenfalls dritten Teil-Abschnitts vorzugsweise ebenfalls zylindrisch ausgebildet und weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei der Radius des Querschnitts des Innenraums im dritten Teil-Abschnitt grösser oder gleich dem Radius des Querschnitts des Innenraums im zweiten Teil-Abschnitt ist. Zudem weisen die zylindrisch ausgebildeten inneren Hohlräume jeweils eine Längsachse auf, die deckungsgleich zur Längsachse der Rührwelle ausgebildet ist.

[0024] Im dritten Teil-Abschnitt sind vorzugsweise keine Durchtrittsöffnungen zwischen dem Innenraum und der Aussenmantelfläche der Rührwelle vorgesehen. Stattdessen kann im Innenraum des dritten Teilabschnitts eine Verschleissschutzhülse angeordnet sein, die vorzugsweise ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist. Insbesondere ist die Verschleissschutzhülse zwischen einem Behälterboden des Mahlbehälters und der Trenneinrichtung im zweiten Innenraumbereich angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wird das den Mahlspalt durchströmende Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch am offenen Ende des dritten Teil-Abschnitts umgelenkt innerhalb des zwischen der Verschleissschutzhülse und der Rührwelle ausgebildeten Ringspalts in Richtung des zweiten Teil-Abschnitts geführt, indem die Abtrennung des Mahlguts von den Mahlhilfskörpern erfolgt, wie es bereits oben beschrieben worden ist.

[0025] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich der mindestens eine Kühlkanal innerhalb des ersten endständigen Teil-Abschnitts und zumindest bereichsweise innerhalb des zweiten, mittleren Teil-Abschnitts erstreckt. Bei einer Ausführungsform einer Rührwelle umfassend drei Teil-Abschnitte kann vorgesehen sein, dass sich der mindestens eine Kühlkanal durch alle drei Teil-Abschnitte hindurch erstreckt. Ein mäanderförmiger Kühlkanal kann beispielsweise Parallel-Abschnitte umfassen, die innerhalb des zweiten Teil-Abschnitts der Rührwelle jeweils zwischen Durchtrittsöffnungen ausgebildet sind. Die Parallel-Abschnitte können sich zumindest teilweise in den ersten und/oder dritten Teil-Abschnitt der Rührwelle erstrecken. Insbesondere an den endständigen Bereichen des ersten und dritten Teil-Abschnitts der Rührwelle sind entsprechende Umlenkbereiche ausgebildet, die das Kühlmittel von einem Parallel-Abschnitt in den nächsten Parallel-Abschnitt umlenken, sodass das Kühlmittel einander direkt benachbart angeordnete Parallel-Abschnitte vorzugsweise jeweils gegenläufig durchfliesst.

[0026] Insbesondere ist vorgesehen, dass ein solcher Kühlkanal eine gerade Anzahl an Parallel-Abschnitten umfasst, so sich der Kühlmitteleingang und der Kühlmittelausgang jeweils am gleichen Ende der Rührwelle befinden. In diesem Fall durchströmt das Kühlmittel beispielsweise den ersten, dritten und fünften Parallel-Abschnitt etc. in einer ersten Strömungsrichtung und den zweiten, vierten und sechsten Parallel-Abschnitt etc. in einer entgegengesetzten zweiten Strömungsrichtung. Das Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch durchströmt den Mahlspalt in einer ersten Förderrichtung, die beispielsweise der ersten Strömungsrichtung entspricht und wird innerhalb der zweiten und/oder dritten Teil-Abschnitts der Rührwelle insbesondere in eine zweite Förderrichtung umgeleitet, die der zweiten Strömungsrichtung entspricht. Die Kühlwasserführung, insbesondere die Kühlwasserzu- und -ableitung kann durch ein Einschubteil gebildet sein, das beispielsweise gemeinsam mit der Antriebswelle am ersten Teil-Abschnitt der Rührwelle angeordnet und befestigt sein kann; beispielsweise kann das Einschubteil auf das Ende der Antriebswelle aufgesetzt werden und gemeinsam mit dieser in der Wellendurchführung angeordnet und befestigt werden, wobei die Kühlwasserzu- und -ableitung mit dem mindestens einen Kühlkanal der Rührwelle verbunden wird.

[0027] An der Rührwelle ist vorzugsweise eine Mehrzahl an Rührelementen angeordnet. Insbesondere ist eine regelmässige Anordnung von in Reihen parallel zur Längsachse der Rührwelle und/oder in Reihe aufeinanderfolgend angeordneter Rührelemente entlang einer Umfangslinie des Grundkörpers der Rührwelle vorgesehen. Dabei können alle Rührelemente identisch ausgebildet sein oder auch unterschiedliche Formen aufweisen. Zudem können Bereiche an der Rührwelle vorgesehen sein, in der mehr Nocken als in anderen Bereichen ausgebildet sind etc.

[0028] Vorzugsweise sind die Rührelemente als vom Grundkörper der Rührwelle abstehende Nocken ausgebildet, wobei die am Grundkörper ausgebildete Verbindungsfläche der Nocken verhältnismässig gross ist, insbesondere im Vergleich zur Höhe der Nocken, mit der diese radial über den Grundkörper hinausstehen.

[0029] Die Nocke weist eine am Grundkörper der Rührwelle ausgebildete Verbindungsfläche, eine der Innenseite des Mahlbehälters zugewandte Oberseite, eine in Drehrichtung der Rührwelle vorauseilende Seite, eine in Drehrichtung der Rührwelle nachlaufende Seite und zwei zwischen der vorauseilenden Seite und der nachlaufenden Seite angeordnete Seiten auf. Die vorauseilende Seite wird auch als angeströmte Seite bezeichnet und die nachlaufende Seite wird auch als von der Strömung abgewandte Seite bezeichnet. Der Abstand zwischen der Verbindungsfläche und der Oberseite wird als Höhe der Nocken bezeichnet.

[0030] Über die verhältnismässig grosse Verbindungsfläche der Nocken kann vorteilhaft Wärme aus dem Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch in die Rührwelle und insbesondere in das Kühlmittel innerhalb des mindestens einen Kühlkanals der Rührwelle abgeführt werden. Die nachfolgend näher beschriebene Form der Nocken verringert die Empfindlichkeit des Keramikmaterials gegen Ab- oder Ausbrechen. Grundkörper und Nocken werden gemeinsam als monolithisches Bauteil aus einem keramischen Werkstoff hergestellt, insbesondere vermittels eines 3D-Druckverfahrens, sodass eine direkte stoffliche Verbindung zwischen dem Grundkörper der Rührwelle und den Nocken besteht. Die einstückige Ausführung der Rührwelle fördert sowohl Stabilität als auch Wärmeleitung, da potenzielle Bruchstellen und Wärmeleitungsbarrieren entfallen.

[0031] Für eine gute Stabilität der Nocken und zur Erzielung eines gleichmässig guten Mahlergebnisses ist es vorteilhaft, wenn jeder Nocken eine Verbindungsfläche zum Grundkörper der Rührwelle und eine vorauseilenden Seite aufweist, wobei ein Verhältnis aus der Projektion der vorauseilenden Seite auf eine normal zum Grundkörper der Rührwelle stehende Ebene und der Grösse der Verbindungsfläche kleiner als 1 ist.

[0032] Die vorauseilende Seite wird nachfolgend als stirnseitige Anströmfläche bezeichnet. Vorzugsweise kann ein Neigungswinkel der stirnseitigen Anströmfläche bezüglich der rechtwinklig zum Grundkörper stehenden Ebene in einem Bereich von –45° bis 85° liegen. Ein Winkel von 0° entspricht dabei einer rechtwinklig zum Grundkörper angeordneten Anströmfläche, wohingegen ein Winkel mit negativem Vorzeichen eine hinterschnittene Anströmfläche bezeichnet, d. h. eine Anströmfläche, die so geneigt ist, dass sie einen gewissen Bereich der Verbindungsfläche quasi überdachen. Neigungswinkel mit positivem Vorzeichen kennzeichnen demnach eine stirnseitige Anströmfläche, die umgekehrt geneigt ist, d. h. bei der das an dem Grundkörper befindliche Ende der Anströmfläche zuerst angeströmt wird.

[0033] Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn jeder Nocken eine Verbindungsfläche zur Rührwelle mit einer grössten Breite hat und das Verhältnis aus der Höhe jedes Nockens normal zur Rührwelle und der grössten Breite grösser als 0,2 ist. Die soeben erwähnte Verbindungsfläche entspricht insbesondere einer Grundfläche eines jeden Nockens und meint diejenige Fläche, mit der jeder Nocken in Kontakt mit der Rührwelle steht. Auch hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn jeder Nocken eine Verbindungsfläche zur Rührwelle mit einer grössten Länge hat und das Verhältnis aus der Höhe jedes Nockens und der grössten Länge kleiner als 1 ist.

[0034] Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn jeder Nocken eine Verbindungsfläche zur Rührwelle mit einer grössten Länge und einer grössten Breite hat, wobei das Verhältnis aus der grössten Breite und der grössten Länge kleiner als 1 ist.

[0035] Sind in Umfangsrichtung des Grundkörpers der Rührwelle mehrere Nocken in einer Reihe entlang einer Umfangslinie des Grundkörpers der Rührwelle aufeinanderfolgend angeordnet, dann kann es beispielsweise vorteilhaft sein, einen Abstand zwischen den in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Nocken einer Reihe auszuwählen, der gleich oder grösser ist als die grösste Länge eines Nockens in Umfangsrichtung. Sind eine Vielzahl von Nocken entlang mehrerer in Axialrichtung voneinander beabstandeter Umfangslinien jeweils in einer Reihe aufeinanderfolgend angeordnet, dann kann vorteilhaft ein axialer Abstand zwischen jeweils zwei axial benachbarten Nockenreihen grösser oder gleich dem 1,1-fachen der grössten Breite eines Nockens gewählt werden. Bei Anordnung von in Axialrichtung voneinander beabstandeten Nocken an dem Grundkörper der Rührwelle, kann vorgesehen sein, die Nocken axial fluchtend oder aber versetzt zueinander anzuordnen.

[0036] Wie bereits oben beschrieben kann im dritten endständigen Teil-Abschnitt der Rührwelle, insbesondere im dritten Innenraumbereich, eine Verschleissschutzhülse angeordnet und derart innerhalb der Rührwerkskugelmühle verbaut sein, dass diese einfach ausgetauscht werden kann.

[0037] Die Verschleissschutzhülse ist zumindest bereichsweise zylindrisch ausgebildet, insbesondere als Hohlzylinder. Der Hohlzylinder weist einen Aussendurchmesser auf, der geringer ist als der Innendurchmesser des dritten Innenraumbereichs. An einem Endbereich der Verschleissschutzhülse kann ein Befestigungsbereich, beispielsweise ein Flansch, vorgesehen sein, um die Verschleissschutzhülse in oder an der Rührwerkskugelmühle zu positionieren und zu befestigen.

[0038] Insbesondere ist zwischen der Innenmantelfläche der Rührwelle im dritten Innenraum bzw. Innenraumbereich und der Aussenmantelfläche der vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten Verschleissschutzhülse wiederum ein Mahlspalt ausgebildet, in dem das Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch in Richtung des zweiten Innenraumbereichs des zweiten Teil-Abschnitts geführt wird. Die Verschleissschutzhülse ist vorzugsweise ebenfalls einstückig und insbesondere aus einem Keramikmaterial gefertigt und kann analog zur Rührwelle beispielsweise im SD-Druckverfahren hergestellt werden.

[0039] Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Verschleissschutzhülse mindestens einen Kühlkanal umfasst, der beispielsweise ebenfalls mäanderförmig ausgebildet ist und somit eine grosse Kühlfläche ausbildet. Die Aussenmantelfläche der Verschleissschutzhülse kann ebenfalls mit nockenförmigen Erhebungen ausgebildet sein. Die Form der Erhebungen kann beispielsweise der Form der an der Rührwelle angeordneten, vorbeschriebenen Nocken entsprechen. Die Erhebungen verringern den Spalt zwischen der Innenmantelfläche der Rührwelle im dritten Innenraumbereich und der Aussenmantelfläche der Verschleissschutzhülse. Die Erhebungen dienen insbesondere als Abstreifer, um zu verhindern, dass sich Mahlgut und/oder Mahlhilfskörper an der Innenmantelfläche der Rührwelle anhaften. Stattdessen wird durch die Erhebungen sichergestellt, dass das Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch in der Strömung in Richtung den Durchtrittsöffnungen zur Rückführung der Mahlhilfskörper in Richtung des zwischen der Aussenmantelfläche der Rührwelle und der Innenwand des Mahlbehälters ausgebildeten Mahlraums.

[0040] Die Verschleissschutzhülse kann vorzugsweise in einer Rührwerkskugelmühle im Zusammenhang mit der vorbeschriebenen Rührwelle verwendet werden. Die Verschleissschutzhülse kann aber auch im Zusammenhang mit einer nach herkömmlichen Methoden hergestellten Rührwelle verwendet werden. Insofern ist hervorzuheben, dass die monolithische Ausbildung der Verschleissschutzhülse mit oder ohne an der Aussenmantelfläche ausgebildeten Erhebungen und/oder mit oder ohne mindestens einem Kühlkanal eine eigenständige Erfindung darstellt.

[0041] Eine vorbeschriebene, monolithisch mit Nocken o.Ä. und mindestens einem Kühlkanal ausgebildete Rührwelle kombiniert die Vorteile einer optimalen Kühlung mit höchster Verschleissbeständigkeit und eignet sich somit insbesondere für den Einsatz in Hochleistungsmühlen.

[0042] Die Anmeldung umfasst auch insbesondere einstückig ausgebildete und insbesondere aus einem Keramikmaterial gefertigte Rührwellen, die ohne Kühlkanal ausgebildet sind. Vorzugsweise weisen diese Rührwellen ebenfalls mindestens zwei unterschiedlich ausgebildete Teil-Abschnitte auf, insbesondere mindestens einen ersten endständigen Teil-Abschnitt zur Befestigung der Rührwelle an einer Antriebswelle und mindestens einen zweiten Teil-Abschnitt mit einem hohl ausgebildeten Innenraumbereich und Durchtrittsöffnungen zwischen dem Innenraumbereich und der Aussenmantelfläche der Rührwelle im zweiten Teil-Abschnitt.

[0043] Es sei an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die in Zusammenhang mit der erfindungsgemässen Vorrichtung erläutert wurden, gleichermassen Teilaspekte des erfindungsgemässen Verfahrens betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zur erfindungsgemässen Vorrichtung von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermassen für das erfindungsgemässe Verfahren. In umgekehrter Weise gilt dasselbe, sodass auch alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Verfahren erläutert wurden, gleichermassen Teilaspekte der erfindungsgemässen Vorrichtung betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zum erfindungsgemässen Verfahren von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermassen für die erfindungsgemässe Vorrichtung.

Figurenbeschreibung

[0044] Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Grössenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Grössenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrössert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. <tb>Fig. 1<SEP>zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäss einstückig ausgebildeten Rührwelle., <tb>Fig. 2<SEP>zeigt eine technische Darstellung einer Seitenansicht der Rührwelle gemäss Fig. 1 . <tb>Fig. 3<SEP>zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwelle entlang der Schnittlinie A–A gemäss Fig. 2 . <tb>Fig. 4<SEP>zeigt eine weitere Schnittdarstellung der Rührwelle entlang der Schnittlinie B–B gemäss Fig. 3 . <tb>Fig. 5<SEP>zeigt eine technische Darstellung einer perspektivischen Ansicht der Rührwelle. <tb>Fig. 6<SEP>zeigt eine aufgeschnittene Rührwelle mit freigelegten mäanderförmigen Kühlkanälen. <tb>Fig. 7<SEP>zeigt eine seitliche Darstellung einer Verschleissschutzhülse. <tb>Fig. 8<SEP>zeigt eine perspektivische Darstellung der Verschleissschutzhülse. <tb>Fig. 9<SEP>zeigt eine Vorderansicht einer Rührwerkskugelmühle. <tb>Fig. 10<SEP>zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle entlang der Schnittlinie A–A gemäss Fig.  9 . <tb>Fig. 11<SEP>zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle entlang der Schnittlinie B–B gemäss Fig.  10 . <tb>Fig. 12<SEP>zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle entlang der Schnittlinie C–C gemäss Fig.  11 . <tb>Fig. 13<SEP>zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle entlang der Schnittlinie D–D gemäss Fig.  12 . <tb>Fig. 14<SEP>zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle gemäss den Schnittlinien E–E gemäss Fig.  9 . <tb>Fig. 15<SEP>zeigt eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäss einstückig ausgebildeten Rührwelle mit Gegenstromkühlung. <tb>Fig. 16<SEP>zeigt einen Längsschnitt einer Rührwerkskugelmühle mit einem als Gegenstromkühlung ausgebildeten Kühlkanal. <tb>Fig. 17<SEP>zeigt einen Querschnitt einer Rührwerkskugelmühle mit Rührwelle gemäss Fig. 16 entlang einer Schnittlinie A–A. <tb>Fig. 18A bis 18E<SEP>zeigen jeweils weitere Ausführungsformen von Rührwellen.

[0045] Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemässe Vorrichtung oder das erfindungsgemässe Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschliessende Begrenzung dar.

[0046] Fig. 1 bis 6 zeigen unterschiedliche Ansichten und Schnittdarstellungen einer erfindungsgemäss einstückig ausgebildeten Rührwelle 1. Eine solche Rührwelle 1 wird vorzugsweise in einer Rührwerkskugelmühle 50 verwendet, wie nachfolgend anhand der Fig. 9 bis 14 näher erläutert wird. Die Rührwelle 1 weist einen zylindrischen Grundkörper 2 mit einer Längsachse L auf, wobei auf der Aussenfläche des zylindrischen Grundkörpers 2 Rührelemente 3, insbesondere Nocken 4, ausgebildet sind. Die Aussenflächen der Nocken 4 und die nicht durch Nocken 4 bedeckten Aussenflächen des zylindrischen Grundkörpers 2 bilden zusammen die Aussenmantelfläche 5 der Rührwelle 1. Die Rührelemente 3 sind in mehreren Reihen, insbesondere jeweils in fluchtender Anordnung, an der Aussenseite des zylindrischen Grundkörpers 2 ausgebildet, wobei die Reihen parallel zur Längsachse L der Rührwelle 1 angeordnet und/oder ausgebildet sind.

[0047] Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass die Rührwelle 1 einstückig ausgebildet ist und insbesondere aus einem Keramikmaterial besteht. Besonders bevorzugt wird die Rührwelle 1 durch einen einzigen Verfahrensschritt aus dem Keramikmaterial hergestellt. Besonders bevorzugt wird hierzu ein 3D- Druckverfahren verwendet, da mit diesem Verfahren in einem einzigen Ve.rfahrensschritt auch Hohlräume innerhalb der Rührwelle 1 erzeugt werden können.

[0048] Bei dem Keramikmaterial kann es sich beispielsweise um Sitiziumcarbid (SiC), insbesondere gesintertes Siliziumcarbit (SSiC), Siliziumcarbid mit freiem Silizium (SiSiC), Siliziumnitrid, Zirkonoxid oder um Mischkeramiken handeln. Siliziumcarbid-Keramiken weisen eine hohe Verschleissbeständigkeit, niedrige Thermoschockempfindlichkeit, niedrige Wärmedehnung, eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine gute Beständigkeit gegen Säuren und Laugen auf und sind darüber hinaus noch leicht und behalten ihre positiven Eigenschaften bis zu Temperaturen oberhalb von 1400 °C. Zudem ist Siliziumcarbid toxikologisch unbedenklich und kann somit auch im Nahrungsmittelbereich verwendet werden. Siiiziumnitrid weist zwar im Vergleich zu Siliziumcarbid eine reduzierte Härte auf. Jedoch kann durch einen Sintervorgang eine stängelige Umkristallisation der β-Siliziumnitridkristalle bewirkt werden, was zu einer erhöhten Bruchzähigkeit des Materials führt. Die hohe Bruchzähigkeit in Kombination mit kleinen Defektgrössen verleiht Siliciumnitrid eine der höchsten Festigkeiten unter den ingenieurkeramischen Werkstoffen. Durch die Kombination von hoher Festigkeit, niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und relativ kleinem Elastizitätsmodul eignet sich Siliziumnitrid-Keramik besonders fürthermoschockbeanspruchte Bauteile. Im Unterschied zu anderen keramischen Werkstoffen weist Zirkonoxid einen sehr hohen Widerstand gegen die Ausbreitung von Rissen auf. Ausserdem besitzt Zirkonoxid-Keramik eine sehr hohe Wärmedehnung und wird deshalb gerne bei der Realisierung von Verbindungen zwischen Keramik und Stahl gewählt.

[0049] In der technischen Darstellung einer Seitenansicht der Rührwelle 1 gemäss. Fig. 2 und in der aufgeschnittenen Darstellung gemäss Fig. 6 ist ein Kühlkanal 6 zu erkennen, der innerhalb der einstückigen Rührwelle 1 ausgebildet ist. Vorzugsweise erstreckt sich dieser zumindest bereichsweise parallel zu der Längsachse L der Rührwelle 1. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass sich der Kühlkanal 6 zwischen den Endbereichen der Rührwelle 1 mäanderförmig erstreckt und insbesondere jeweils an den Endbereichen umgelenkt wird, wobei die Bereiche zwischen den Umlenkungen jeweils im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein können. In Fig. 2 sind beispielsweise drei Parallel-Abschnitte 61, 62, 63 des Kühlkanals 6 erkennbar, die zueinander parallel ausgebildet und zudem parallel zur Längsachse L der Rührwelle angeordnet sind. Zwischen den drei Parallel-Abschnitten 61, 62, 63 sind in den Endbereichen der Rührwelle 1 zwei Umlenkbereiche 67, 68 ausgebildet.

[0050] Ein den ersten Parallel-Abschnitt 61 in einer ersten Strömungsrichtung SR1 durchströmendes Kühlmittel wird im ersten Umlenkbereich 67 in den zweiten Parallel-Abschnitt 62 umgelenkt und durchströmt diesen in einer zweiten Strömungsrichtung SR2, die entgegengesetzt zur ersten Strömungsrichtung SR1 verläuft. Anschliessend wird das Kühlmittel im zweiten Umlenkbereich 68 in den dritten Parallel-Abschnitt 63 umgelenkt und durchströmt diesen wiederum in der ersten Strömungsrichtung SR1.

[0051] Die in Fig. 3 dargestellte Schnittdarstellung der Rührwelle 1 entlang der Schnittlinie A–A gemäss Fig. 2 zeigt, dass der innerhalb der Rührwelle 1 ausgebildete Kühlkanal 6 sechs Parallel-Abschnitte 61, 62, 63, 64, 65 und 66 aufweist, die jeweils wobei der erste Parallel-Abschnitt 61 und der zweite Parallel-Abschnitt 62 über einen ersten Umlenkbereich 67 verbunden sind, der zweite Parallel-Abschnitt 62 und der dritte Parallel-Abschnitt 63 über einen zweiten Umlenkbereich 68 verbunden sind, der dritte Parallel-Abschnitt 63 und der vierte Parallel-Abschnitt 64 über einen dritten Umlenkbereich (nicht dargestellt) verbunden sind, der vierte Parallel-Abschnitt 64 und der fünfte Parallel-Abschnitt 65 über einen vierten Umlenkbereich (nicht dargestellt) verbunden sind und der fünfte Parallel-Abschnitt 65 und der sechste Parallel-Abschnitt 66 über einen fünften Umlenkbereich 69 (vergleiche Fig. 6 ) verbunden sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Kühlmittel über den ersten Parallel-Abschnitt 61 des Kühlkanals 6 in die Rührwelle 1 eingeleitet wird und über den sechsten Parallel- Abschnitt 66 des Kühlkanals 6 aus der Rührwelle 1 ausgeleitet wird.

[0052] Die Rührwelle 1 weist drei Teil-Abschnitte auf, insbesondere einen ersten endständigen Teil-Abschnitt I, einen zweiten mittleren Teil-Abschnitt II und einen dritten endständigen Teil-Abschnitt III. Die Rührwelle 1 kann an ihrem ersten endständigen Teil-Abschnitt I mit einer Antriebswelle 70 der Rührwerkskugelmühle (nicht dargestellt) verbunden werden. Hierzu ist im ersten endständigen Teil-Abschnitt I beispielsweise eine Wellenaufnahme 7 ausgebildet. Die Rührwelle 1 ist zumindest bereichsweise als Hohlwelle ausgebildet, insbesondere der zweite Teil-Abschnitt II und der dritte Teilabschnitt III und gegebenenfalls bereichsweise der erste Teil-Abschnitt I weisen jeweils Innenraumbereiche auf. Insbesondere weist der zweite mittlere Teil- Abschnitt II einen ersten hohlen Innenraum bzw. Innenraumbereich 12 und der dritte Teil-Abschnitt III einen zweiten hohlen Innenraum bzw. Innenraumbereich 13 auf. Diese weisen vorzugsweise ebenfalls eine zylindrische Form auf, deren Längsachse jeweils deckungsgleich zur Längsachse L der Rührwelle 1 ausgebildet ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass der dritte Teil-Abschnitt III endseitig offen ausgebildet ist und insbesondere in diesem offenen Bereich einen weiter vergrösserten hohlen Innenraum zeigt. Wie nachfolgend noch im Zusammenhang mit den Fig.  9 bis  14 erläutert wird, kann in diesem hohlen Innenraum ein Verschleisselement o.Ä. angeordnet werden.

[0053] Weiterhin kann vorgesehen sein, dass im zweiten mittleren Teil-Abschnitt II zwischen dem hohlen Innenraumbereich 12 und der Aussenmantelfläche 5 der Rührwelle 1 Durchtrittsöffnungen 15 ausgebildet sind, deren Funktion ebenfalls nachfolgend im Zusammenhang mit den Fig. 9 bis 14 erläutert wird. Der zweite mittlere Teil-Abschnitt II wird deshalb auch als offener Teil-Abschnitt bezeichnet, während der erste Teil-Abschnitt I und der dritte Teil-Abschnitt III jeweils geschlossene Teil-Abschnitte darstellen. Die Durchtrittsöffnungen 15 erstrecken sich insbesondere parallel zur Längsachse L der Rührwelle vorzugsweise jeweils zwischen den Reihen mit Rührelementen 3, wie sie insbesondere im Zusammenhang mit Fig.  1 beschrieben worden sind.

[0054] Wie beispielsweise anhand der Fig. 6 gut zu erkennen ist, erstreckt sich der mindestens eine Kühlkanal 6 vorzugsweise durch alle drei Teil-Abschnitte I, II und III der Rührwelle 1, wobei die Umlenkbereiche 67, 68, 69 jeweils in den endständigen Teil-Abschnitten I und III ausgebildet sind. Insbesondere kann der Kühlkanal 6 mäanderförmig ausgebildet sein – dies wird nachfolgend noch detaillierter dargestellt.

[0055] Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt der Rührwelle 1, insbesondere eine Schnittdarstellung der Rührwelle 1 entlang der Schnittlinie B–B gemäss Fig. 3 . Bei Fig. 3 handelt es sich insbesondere um einen Querschnitt der Rührwelle 1 im zweiten Teil-Abschnitt II, der insbesondere durch die Rührelemente 3 hindurch geht. Hierbei sind gut die Durchtrittsöffnungen 15 zwischen dem ersten hohlen Innenraumbereich 12 und der Aussenmantelfläche 5 der Rührwelle 1 erkennbar. In Fig.  4 ist zu erkennen, dass der Kühlkanal 6 insbesondere parallel zur Längsachse L und zu den sich parallelaxial erstreckenden Durchtrittsöffnungen 15 ausgebildet ist, wobei jeweils ein Parallel-Abschnitt 61, 62, 63, 64, 65, 66 des Kühlkanals 6 benachbart zu in einer Reihe von Rührelementen 3 erstreckt.

[0056] Fig. 7 zeigt eine seitliche Darstellung einer Verschleissschutzhülse 30 und Fig. 8 zeigt eine perspektivische Darstellung der Verschleissschutzhülse 30. Die Anordnung der Verschleissschutzhülse 30 innerhalb einer Rührwerkskugelmühle 50 und deren Funktion wird insbesondere im Zusammenhang mit den Fig. 10 , 12 und 13 nachfolgend beschrieben.

[0057] Die Verschleissschutzhülse 30 ist zumindest bereichsweise zylindrisch ausgebildet, insbesondere weist die Verschleissschutzhülse 30 als Grundkörper 32 einen Hohlzylinder 33 auf, an dessen Aussenseite vorzugsweise Erhebungen 34, insbesondere in Form von nachfolgend näher beschriebenen Nocken 35 ausgebildet sind. Der Hohlzylinder weist einen Aussendurchmesser d30 auf, der geringer ist als der geringste Innendurchmesser dlll des dritten Innenraumbereichs III der Rührwelle 1 (vergleiche Fig. 2 ). An einem Endbereich der Verschleissschutzhülse 30 kann ein Befestigungsbereich, beispielsweise ein Flansch 36, vorgesehen sein, um die Verschleissschutzhülse 30 in oder an der Rührwerkskugelmühle 50 zu positionieren und zu befestigen, insbesondere um die Verschleissschutzhülse 30 am Mahlbehälterboden 59, insbesondere in einer geeigneten Aufnahme am Mahlbehälterboden 59, festzulegen – vergleiche Fig. 10 und 12 .

[0058] Die Verschleissschutzhülse 30 ist vorzugsweise ebenfalls einstückig und insbesondere aus einem Keramikmaterial gefertigt und kann analog zur Rührwelle 50 beispielsweise im 3D-Druckverfahren aus einem der vorbeschriebenen keramischen Materialien hergestellt werden.

[0059] Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Verschleissschutzhülse 30 mindestens einen Kühlkanal umfasst, der beispielsweise ebenfalls mäanderförmig ausgebildet ist und somit eine grosse Kühlfläche ausbildet (nicht dargestellt). Die Ausbildung des mindestens einen Kühlkanals der Verschleissschutzhülse kann der Ausbildung eines Kühlkanals 6 der Rührwelle 1 entsprechen. Die Zuleitungen zur Kühlmittelzufuhr und Kühlmittelabfuhr können beispielsweise durch den Mahlbehälterboden (59, vergleiche Fig. 10 , 12 ) ausgebildet sein.

[0060] Die Verschleissschutzhülse 30 kann vorzugsweise in einer in den Fig. 9 bis 14 dargestellten Rührwerkskugelmühle 50 mit einer Rührwelle 1 gemäss den Fig. 1 bis 6 verwendet werden. Die Verschleissschutzhülse 30 kann jedoch auch im Zusammenhang mit einer nach herkömmlichen Methoden hergestellten Rührwelle verwendet werden.

[0061] Fig. 9 bis 14 zeigen unterschiedliche Ansichten und Darstellungen einer Rührwerkskugelmühle 50 mit erfindungsgemässer Rührwelle 1, insbesondere zeigt Fig. 9 eine Vorderansicht einer Rührwerkskugelmühle 50, Fig. 10 zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle entlang der Schnittlinie A–A gemäss Fig. 9 und Fig. 11 zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle 50 entlang der Schnittlinie B–B gemäss Fig. 10 .

[0062] Die Rührwerkskugelmühle 50 umfasst einen sich entlang einer horizontalen Achse L50 erstreckenden zylindrischen Mahlbehälter 51 mit einer Innenmantelfläche 52. Der Mahlbehälter 51 kann aus einem Metall oder analog zur Rührwelle 1 aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet sein. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Mahlbehälter kühlbar ausgebildet ist und beispielsweise einen Aussenzylinder 53 und einen Innenzylinder 54 umfasst, zwischen denen ein Kühlraum 55 ausgebildet ist, in den über einen geeigneten Kühlmitteleingang 56 und einen Kühlmittelausgang 57 Kühlmittel K eingeleitet werden kann. Der Mahlbehälter 51 umfasst weiterhin einen Mahlbehälterdeckel 58 und einen Mahlbehälterboden 59.

[0063] Innerhalb des Mahlbehälters 1 ist eine Rührwelle 1 mit einer Längsachse L horizontal liegend angeordnet. Die Längsachse L der Rührwelle 1 stellt gleichzeitig deren Drehachse dar und ist zudem deckungsgleich zu der horizontalen Achse L50 des Mahlbehälters 51 angeordnet. Die Rührwelle 1 entspricht der in den Fig. 1 bis 6 beschriebenen Rührwelle 1, sodass für die Beschreibung der Merkmale derselben darauf Bezug genommen wird.

[0064] Durch den Mahlbehälterdeckel 58 hindurchgehend ist eine Antriebswelle 70 angeordnet, die mit einem Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor o.Ä. (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Antriebswelle 70 ist drehfest mit der Rührwelle 1 verbunden, insbesondere greift das in den Mahlbehälter 51 hineinragende Ende der Antriebswelle 70 in die Wellenaufnahme 7 im ersten Teil-Abschnitt I der Rührwelle 1. Weiterhin umfasst der Mahlbehälterdeckel 58 den Mahlguteinlass 71, über den das Mahlgut M in die Rührwerkskugelmühle 50 eingefüllt wird. Im Mahlbehälterboden 59 ist ein Produktauslass 72 vorgesehen, durch den das vermahlene Produkt P die Rührwerkskugelmühle 50 verlässt.

[0065] Zwischen der Innenmantelfläche 52 des Mahlbehälters 51 und der Aussenmantelfläche 5 der Rührwelle, insbesondere im Bereich der Rührelemente 3, ist ein ringförmiger Mahlspalt MS ausgebildet. Im Betrieb der Rührwerkskugelmühle 50 befindet sich darin das Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch. Durch drehendes Antreiben der Rührwelle 1 in Kombination mit den Mahlhilfskörpern (nicht dargestellt) wird das Mahlgut M im Mahlspalt MS so beansprucht, dass es zerkleinert wird, beispielsweise durch Aufeinanderprallen von Mahlgut-Partikeln untereinander, durch Scherkräfte etc. Zur Verstärkung der Zerkleinerungswirkung kann vorgesehen sein, dass an der Innenmantelfläche 52 des Mahlbehälters 51 ebenfalls Vorsprünge wie etwa Nocken, Stäbe oder ähnliches angeordnet sein können, die einerseits eine zusätzliche Durchmischung des Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisches bewirken und andererseits beispielsweise die Zahl der im Mahlspalt MS stattfindenden Kollisionsvorgange erhöht und somit die Zerkleinerungswirkung der Rührwerkskugelmühle 50 steigert.

[0066] Weiterhin ist vorgesehen, dass der Produktauslass 72 innerhalb eines sogenannten Aufnahmeteils 75 ausgebildet wird, das sich durch eine zentrale Öffnung im Mahlbehälterboden 59 erstreckt. Dieses Aufnahmeteil 75 kann ebenfalls über Kühlkanäle 76 verfügen, durch die zur Kühlung des Produktes P Kühlmittel K geleitet wird. Das Aufnahmeteil 75 erstreckt sich insbesondere axial im inneren Hohlraum der Rührwelle 1 in Richtung des Mahlguteinlasses 71 und ist im Bereich des Produktauslass 72 bereichsweise von der Verschleissschutzhülse 30 umgeben. An dem Endbereich des Aufnahmeteils 75 der dem Produktauslass 72 axial gegenüberliegend angeordnet ist, ist vorzugsweise ein nachfolgend noch näher beschriebenes Trennsieb 40 angeordnet, dass dazu dient, die Mahlhilfskörper im Innenraum der Rührwerkskugelmühle zurückzuhalten, während das Produkt P entnommen wird.

[0067] Der in Fig. 11 dargestellte Querschnitt der Rührwerkskugelmühle 50 zeigt insbesondere einen Querschnitt im Bereich des zweiten mittleren Teil-Abschnitts II der Rührwelle 1, vergleichbar mit Fig. 3 . Die Detailvergrösserung zeigt insbesondere eine alternative Ausführungsform eines Kühlkanals 6*, der keinen kreisförmigen Querschnitt aufweist, sondern mit einem optimierten, vergrösserten Querschnitt ausgebildet ist.

[0068] In diesem Zusammenhang soll näher auf die Form der Nocken 4 eingegangen werden. Wie bereits beschrieben, wird die Rührwelle 1 einstückig hergestellt, insbesondere werden die Rührelemente 3 bei der Herstellung der Rührwelle 1 direkt mit ausgebildet und nicht nachträglich befestigt. Die Rührelemente 3 werden insbesondere als von dem zylindrisch ausgebildeten Grundkörper 2 der Rührwelle 1 abstehende Nocken 4 ausgebildet. Die am Grundkörper 2 der Rührwelle 1 ausgebildete Verbindungsfläche 20 der Nocken 4 ist verhältnismässig gross ausgebildet, insbesondere im Verhältnis zur radialen Höhe h der Nocken 4. Die Form der Nocken 4 kann sowohl im axialen Schnitt als auch in radialer Betrachtung jegliche geometrische Form annehmen, beispielsweise trapezförmig, mit abgerundeten Ecken, mit angefasten Kanten etc. Die Verbindungsfläche 20 entspricht insbesondere einer Grundfläche eines jeden Nockens 4 und meint diejenige Fläche, mit der jeder Nocken 4 in Kontakt mit der Aussenmantelfläche der Rührwelle 1 steht.

[0069] Da im dargestellten Ausführungsbeispiel der Kühlkanal 6, 6* benachbart zu den Nocken 4 ausgebildet ist, kann über die grosse Verbindungsfläche 20 der Nocken 4 vorteilhaft Wärme aus dem Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch in das Kühlmittel innerhalb des Kühlkanals 6, 6* abgeführt werden, da die grosse Verbindungsfläche 20 die Wärme effektiver ableitet. Weiterhin wird durch die Form die insbesondere bei Keramikmaterial bestehende Empfindlichkeit der Nocken 4 gegenüber Ab- oder Ausbrechen deutlich verringert. Die einstückige Ausführung der Rührwelle 1 fördert sowohl Stabilität als auch Wärmeleitung, da potenzielle Bruchstellen und Wärmeleitungsbarrieren entfallen.

[0070] Für eine gute Stabilität der Nocken 4 und zur Erzielung eines gleichmässig guten Mahlergebnisses ist es vorteilhaft, wenn jeder Nocken 4 eine Verbindungsfläche 20 zum Grundkörper 2 der Rührwelle 1 und eine stirnseitige Anströmfläche 21 aufweist (vergleiche auch Fig. 1 ), wobei ein Verhältnis aus einer Projektion der stirnseitigen Anströmfläche 21 auf eine senkrecht zum Grundkörper 2 der Rührwelle 1 stehende Ebene und der Grösse der Verbindungsfläche 20 kleiner als 1 ist.

[0071] Vorteilhaft ist beispielsweise, wenn jeder Nocken 4 eine Verbindungsfläche 20 zur Rührwelle 1 mit einer grössten Breite hat und das Verhältnis aus der Höhe jedes Nockens 4 normal zur Rührwelle 1 und der grössten Breite grösser als 0,2 ist. Weiterhin kann jeder Nocken 4 eine Verbindungsfläche 20 zur Rührwelle 1 mit einer grössten Länge aufweisen, wobei das Verhältnis aus der Höhe jedes Nockens 4 und der grössten Länge vorzugsweise kleiner als 1 ist. Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn jeder Nocken 4 eine Verbindungsfläche 20 zur Rührwelle 1 mit einer grössten Länge und einer grössten aufweist, wobei das Verhältnis aus der grössten Breite und der grössten Länge kleiner als 1 ist.

[0072] In diesem Zusammenhang wird auch auf die Fig. 18A bis 18E verwiesen. Fig. 18A bis 18E zeigen jeweils weitere Ausführungsformen von Rührwellen 1. Diese zeigen jeweils einen Querschnitt der Aussenmantelfläche 5, auf die Darstellung der Durchtrittsöffnungen, Kühlkanäle etc. analog zu Fig. 3 wurde hierbei verzichtet. Insbesondere ist bei den verschiedenen Ausführungsformen jeweils die Anordnung und Ausbildung der Rührelemente 3 bzw. Nocken 4 an der Aussenmantelfläche 5 unterschiedlich. Beispielsweise ist die Neigung der in Drehrichtung D vorauseilenden Seite bzw. Anströmfläche 21 und die Neigung der in Drehrichtung D nacheilenden Seite unterschiedlich stark ausgebildet.

[0073] Dabei kann ein Neigungswinkel der stirnseitigen Anströmfläche 21 bezüglich einer normal zur Innenseite des Mahlbehälters 59 stehenden Ebene und/oder einer normal zur zylindrischen Aussenmantelfläche der Rührwelle 1 stehenden Ebene in einem Bereich von Ebene in einem Bereich von –45° bis 85° liegen. Ein Winkel von 0° entspricht dabei einer Anströmfläche 21, die sich innerhalb einer normal zur Innenseite des Mahlbehälters 59 stehenden Ebene befindet (vergleiche Fig. 18C ), wohingegen ein Winkel mit negativem Vorzeichen eine hinterschnittene Anströmfläche 21 bezeichnet, d. h. eine Anströmfläche 21, die so geneigt ist, dass sie einen gewissen Bereich der Verbindungsfläche 20 quasi überdacht (vergleiche insbesondere Fig. 18D , 18E ). Neigungswinkel mit positivem Vorzeichen kennzeichnen demnach eine stirnseitige Anströmfläche 21, die umgekehrt geneigt ist, d. h. bei der das an dem Grundkörper 2 befindliche Ende der Anströmfläche 21 zuerst angeströmt wird (vergleiche insbesondere Fig. 18A , 18B , 18E ).

[0074] Grundsätzlich ist es vorteilhaft, zur Förderung der gewünschten Wechselwirkung mit dem Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch eine Vielzahl von Nocken 4 an der Rührwelle 1 vorzusehen. Dabei kann die Rührwelle 1 auch nockenfreie Bereiche aufweisen, oder kann in manchen Bereichen mehr Nocken 4 und in anderen Bereichen weniger Nocken 4 aufweisen. Zudem müssen nicht alle Nocken 4 gleich ausgebildet sein, sondern können in unterschiedlichen Formen und Grössen in unterschiedlichen Bereichen angeordnet sein.

[0075] Wie insbesondere anhand der Fig. 1 ersichtlich ist, kann es vorteilhaft sein, in Umfangsrichtung des Grundkörpers 2 der Rührwelle 1 mehrere Nocken 4 in einer Reihe entlang einer Umfangslinie des Grundkörpers 2 der Rührwelle 1 aufeinanderfolgend anzuordnen. Beispielsweise kann dabei ein Abstand zwischen in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Nocken 4 einer Reihe gleich oder grösser als die grösste Länge eines Nockens 4 in Umfangsrichtung ausgebildet sein.

[0076] Sind eine Vielzahl von Nocken 4 entlang mehrerer in Axialrichtung voneinander beabstandeter Umfangslinien jeweils in einer Reihe aufeinanderfolgend angeordnet, dann ist vorteilhaft ein axialer Abstand zwischen jeweils zwei axial benachbarten Nockenreihen grösser oder gleich dem 1,1-Fachen der grössten Breite eines Nockens 4. Wenn Nocken 4 in Axialrichtung voneinander beabstandet an dem Grundkörper 2 der Rührwelle 1 ausgebildet sind, dann können diese Nocken 4 axial entweder fluchten oder auch versetzt zueinander angeordnet sein.

[0077] Anhand der Schnittdarstellung Fig. 12 , die die Rührwerkskugelmühle 50 entlang der Schnittlinie C–C gemäss Fig.  11 zeigt, wird insbesondere der Weg des Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisches G innerhalb der Rührwerkskugelmühle 50 beschrieben. Mahlgut M wird über den Mahlguteinlass 71 in den Innenraum des Mahlbehälters 51 eingefüllt. Dieser ist bereits teilweise mit Mahlhilfskörpern befüllt, beispielsweise ist der Innenraum des Mahlbehälters bereits zu ca. 80% mit Mahlhilfskörpern befüllt. Aufgrund der Rotation der Rührwelle 1 werden das Mahlgut M und die Mahlhilfskörper (nicht dargestellt) zu einem Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch G vermischt, das entlang der Rührwelle 1 zwischen der Innenmantelfläche 52 des Mahlbehälters 51 und der Aussenmantelfläche 5 der Rührwelle 1 in einer ersten Förderrichtung FR1 in Richtung des Mahlbehälterbodens 59 strömt. Zwischen dem offenen Endbereich des dritten Teil-Abschnitts III der Rührwelle 1 und dem Mahlbehälterboden 59 ist ein Abstand ausgebildet, in dem die Strömung des Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisches G umgelenkt wird, sodass dieses nunmehr in einer der ersten Förderrichtung FR1 entgegengesetzten zweiten Förderrichtung FR2 den zweiten hohlen Innenraumbereich 13 des dritten Teil-Abschnitts III der Rührwelle 1 durchströmt.

[0078] Innerhalb des zweiten Innenraumbereichs 13 ist eine Verschleissschutzhülse 30 (vergleiche auch Fig. 10 ) angeordnet. Eine solche Verschleissschutzhülse 30 wurde bereits im Zusammenhang mit den Fig. 7 und 8 beschrieben, auf deren Beschreibung hiermit Bezug genommen wird. Zwischen der Innenmantelfläche der Rührwelle 50 im dritten Innenraumbereich III und der Aussenmantelfläche der Verschleissschutzhülse 30 ist wiederum eine Art Mahlspalt ausgebildet, in dem das Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch G in Förderrichtung FR2 in Richtung des ersten hohlen Innenraumbereichs 12 des zweiten mittleren Teil-Abschnitts II geführt wird. Zwischen den Nocken 35 der Verschleissschutzhülse 30 und der Innenmantelfläche der Rührwelle 50 im dritten Innenraumbereich III ist dieser Mahlspalt besonders gering. Die Nocken 35 dienen insbesondere als Abstreifer, um zu verhindern, dass sich Mahlgut und/oder Mahlhilfskörper an der Innenmantelfläche der Rührwelle 1 anhaften. Stattdessen wird durch die Nocken 35 sichergestellt, dass das Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch G in Strömung gehalten und in Förderrichtung FR2 den Durchtrittsöffnungen 15 im zweiten Teil-Abschnitt zugeführt wird, wo eine Rückführung der Mahlhilfskörper in Richtung des zwischen der Aussenmantelfläche der Rührwelle 1 und der Innenmantelfläche 52 des Mahlbehälters 51 ausgebildeten Mahlraums bzw. Mahlspaltes MS.

[0079] Innerhalb des ersten hohlen Innenraumbereichs 12 ist ein Trennsieb 40, ein Klassierrotor 41 oder eine andere geeignete Vorrichtung angeordnet, die die Mahlhilfskörper des Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisches G zurückhält, während ausreichend vermähltes Mahlgut als fertiges Produkt P hindurch gelangt und über den Produktauslass 72 aus der Rührwerkskugelmühle 50 entnommen werden kann. Die durch das Trennsieb 40, den Klassierrotor 41 o.Ä. zurückgehaltenen Mahlhilfskörper und gegebenenfalls noch nicht ausreichend vermahlenes Mahlgut M gelangen über die Durchtrittsöffnungen 15 im zweiten mittleren Teil- Abschnitt II der Rührwelle 1 zurück in den Mahlspalt MS zwischen Mahlbehälter 51 und Rührwelle 1 und werden erneut in Förderrichtung FR1 bewegt.

[0080] Fig. 13 zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle 50 entlang der Schnittlinie D–D gemäss Fig. 12 , in der die Anordnung der Verschleissschutzhülse 30 innerhalb des zweiten hohlen Innenraumbereichs 13 des dritten Teil-Abschnitts III der Rührwelle 1 zu erkennen ist.

[0081] Fig. 14 zeigt eine Schnittdarstellung der Rührwerkskugelmühle 50 mit einem mäanderförmigen Kühlkanal 6 gemäss den Schnittlinien E–E gemäss Fig. 9 . Insbesondere ist hierbei der Verlauf des ersten Parallel-Abschnitts 61 des Kühlkanals 6 und der Verlauf des sechsten Parallel-Abschnitts 66 des Kühlkanals 6 sichtbar. Das Kühlmittel K wird über den Kühlmitteleingang 56 zugeführt und durchströmt den ersten Parallel-Abschnitt 61 des Kühlkanals 6 in einer ersten Strömungsrichtung SR1. Wie im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben wird das Kühlmittel 6 mehrfach umgelenkt und durchströmt zuletzt den sechsten Parallel-Abschnitt 66 des Kühlkanals 6 in einer zweiten Strömungsrichtung SR2, entgegengesetzt zu der ersten Strömungsrichtung SR1, bevor es über den Kühlmittelausgang 57 aus der Rührwelle 1 ausgeleitet wird.

[0082] Fig. 15 zeigt eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäss einstückig ausgebildeten Rührwelle 1. Bei dieser Ausführungsform wurde teilweise auf die Darstellung der Rührelemente 3, insbesondere Nocken 4, sowie die genauere Ausbildung der Merkmale der drei Teil-Abschnitte I, II und III verzichtet. Die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Merkmale gelten jedoch auch bei dieser Ausführungsform, da nachfolgend insbesondere auf die Ausbildung des mindestens einen Kühlkanals 6 näher eingegangen werden soll.

[0083] Der hier dargestellte Kühlkanal 6 stellt eine sogenannte Gegenstromkühlung dar. Zum einen weist der Kühlkanal 6 auf einer sich zwischen der Längsachse L und der Aussenmantelfläche 5 der Rührwelle 1 erststreckenden ersten Radialen R1 zwei Parallel-Abschnitte 81, 82 auf. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Kühlmittel in den ersten Parallel-Abschnitt 81 eingeleitet wird und diesen in einer ersten Strömungsrichtung SR1 vom ersten Teil-Abschnitt I in Richtung des dritten Teil-Abschnitts III durchströmt, wobei die erste Strömungsrichtung SR1 vorzugsweise der ersten Förderrichtung FR1 für das Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch G gemäss den Fig. 9 bis 14 entspricht. Bei der Gegenstromkühlung ist insbesondere vorgesehen, dass das Kühlmittel K nacheinander zwei Parallel-Abschnitt 81 und 82, 83 und 84, 85 und 86, 87 und 88. durchströmt, die sich jeweils auf einer gemeinsamen Radialen R, R1, R2, R3, R4 der Rührwelle 1 befinden. Insbesondere wird dabei zuerst der jeweils näher zur Längsachse L verlaufenden Parallel-Abschnitt 81, 83, 85, 87 von Kühlmittel K durchströmt. Anschliessend wird das Kühlmittel K im Endbereich des dritten Teil-Abschnitts III in einem Umlenkbereich 95 in den jeweils auf derselben Radialen R1, R2 oder R3 angeordneten Parallel-Abschnitt 82, 84, 86 oder 88 umgelenkt und durchströmt diesen in einer der ersten Strömungsrichtung SR1 entgegengesetzten zweiten Strömungsrichtung SR2. Im freien Endbereich des ersten Teil-Abschnitts I ist ein Umlenkbereich 91 ausgebildet, der das Kühlmittel K von dem zweiten Parallel-Abschnitt 82 auf der ersten Radialen R2 in den dritten, näher an der Längsachse L der Rührwelle ausgebildeten Parallel-Anschnitt 83 auf der zweiten Radialen R2 umleitet. Nunmehr durchströmt das Kühlmittel den dritten Parallel-Abschnitt 83 wiederum in der ersten Strömungsrichtung SR1 und kann nachfolgend über einen weiteren Umlenkbereich 95 im dritten Teil-Abschnitt III in den auf derselben zweiten Radialen R2 ausgebildeten, weiter von der Längsachse L beabstandeten vierten Parallel-Abschnitt 84 umgelenkt werden usw. Zuletzt durchströmt das Kühlmittel in der zweiten Strömungsrichtung SR2 den auf der vierten Radialen R4 ausgebildeten letzten Parallel-Abschnitt 88 und wird aus der Rührwelle 1 abgeleitet. Bei der hier beschriebenen Gegenstromkühlung befinden sich jeweils zwei parallel verlaufende Parallel-Abschnitt 81 und 82, 83 und 84 etc. des Kühlkanals 6, die von Kühlmittel K in entgegengesetzten Strömungsrichtungen SR1, SR2 durchströmt werden, auf einer gemeinsamen Radialen R der Rührwelle 1. Insbesondere wird das Kühlmittel K jeweils nahe der Längsachse L der Rührwelle 1 von der Mahlguteinlass-Seite zur Produktauslass-Seite geführt. Die Rückführung des Kühlmittels K von der Produktauslass-Seite zur Mahlguteinlass-Seite erfolgt innerhalb der Rührwelle 1 in einem Bereich benachbart zur Aussenmantelfläche der Rührwelle 1.

[0084] Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Kühlmittel K die Parallel-Abschnitte 81 bis 88 nicht nacheinander durchströmt, sondern dass frisches Kühlmittel K in jeden der näher zur Längsachse L ausgebildeten Parallel-Abschnitte 81, 83, 85, 87 einströmt und jeweils aus den näher zur Aussenmantelfläche der Rührwelle 1 ausgebildeten Parallel-Abschnitte 82, 84, 86, 88 abgeführt wird. Der Umlenkbereich 91 ist hierbei insbesondere als Ringspalt 92 ausgeführt. Damit wird erreicht, dass das frischeste und somit kühlste Kühlmittel K zuerst in den Bereich der Rührwerkskugelmühle geführt wird, in dem das Mahlgut am wärmsten ist. Dies ist insbesondere der Bereich nahe dem Produktauslass, nachdem das Mahlgut die Rührwerkskugelmühle von der Mahlguteinlass-Seite her durchströmt hat. Mithilfe dieser Gegenstromkühlung kann der Kühlprozess weiter optimiert werden.

[0085] Fig. 16 zeigt einen Längsschnitt einer Rührwerkskugelmühle mit einer weiteren Ausführungsform einer Rührwelle 1 mit einem als Gegenstromkühlung ausgebildeten Kühlkanal 6 und Fig. 17 zeigt einen Querschnitt der Rührwerkskugelmühle mit Rührwelle gemäss Fig. 16 entlang einer Schnittlinie A–A. Hierbei ist vorgesehen, dass das Kühlmittel in einer ersten Strömungsrichtung SR1 über eine Kühlmittelzufuhrleitung 93 innerhalb der Antriebswelle 70 der Rührwelle 1 zugeführt wird und diese durch erste Parallel- Abschnitte 81 des Kühlkanals 6 in Strömungsrichtung SR1 durchströmt. Diese erste Strömungsrichtung SR1 entspricht vorzugsweise der ersten Förderrichtung FR1 für das Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch G gemäss den Fig. 9 bis 14 . Die ersten Parallel-Abschnitte 81 werden jeweils auch als innerer Strömungskanal 94 bezeichnet.

[0086] Im Endbereich des dritten Teil-Abschnitts III Ist jeweils ein Umlenkbereich 95 ausgebildet, der jeweils einen inneren Strömungskanal 94 mit einem zweiten Parallel-Abschnitt 82 des Kühlkanals 6 verbindet. Der zweite Parallel-Abschnitt 82 wird auch als äusserer Strömungskanal 96 bezeichnet. Insbesondere wird das Kühlmittel K im Umlenkbereich 95 umgelenkt und durchströmt nunmehr einen äusseren Strömungskanal 96 in einer der ersten Strömungsrichtung SR1 entgegengesetzten zweiten Strömungsrichtung SR2 und verlässt anschliessend über Kühlmittelabfuhrleitungen 97 innerhalb der Antriebswelle 70 die Rührwelle 1. Jeweils ein innerer Strömungskanal 94 und ein äusserer Strömungskanal 96 sind dabei auf einem Radiale R des Rührwelle 1 angeordnet, wobei der innere Strömungskanal 94 näher an der Längsachse L der Rührwelle 1 angeordnet ist als der äussere Strömungskanal 96.

[0087] Auch bei dieser Art der Gegenstromkühlung befinden sich jeweils zwei parallel verlaufende Parallel-Abschnitt 81 und 82 des Kühlkanals 6 auf einer gemeinsamen Radialen R der Rührwelle 1 und werden von dem Kühlmittel K in entgegengesetzten Strömungsrichtungen SR1, SR2 durchströmt. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass das Kühlmittel K jeweils wieder abgeführt wird, nachdem es die Rührwelle 1 einmal in der ersten Strömungsrichtung SR1 und einmal in der zweiten Strömungsrichtung SR2 durchströmt hat. Somit werden alle Parallel-Abschnitte 82 gleich stark gekühlt, während dagegen im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 15 die Kühlung in dem letzten Parallel-Abschnitt 88 gegenüber der Kühlung in dem zweiten Parallel-Abschnitt 82 deutlich reduziert ist. Somit ist die Kühlung eine Rührwelle 1 gemäss Fig. 16 gegenüber der Kühlung einer ersten Ausführungsform der Rührwelle 1 gemäss Fig. 15 weiter optimiert.

[0088] In Fig. 16 ist weiterhin die Zuführung von Mahlgut M, die Strömungsführung des Mahlgut/Mahlhilfskörpergemischs G innerhalb der Rührwerkskugelmühle 50 und die Entnahme von Produkt P dargestellt – vergleiche hierzu auch die Beschreibung zu Fig. 12 .

[0089] Weiterhin sind Ausführungsformen denkbar, bei denen im ersten Teilbereich I der Rührwelle 1 für die Kühlmittelzufuhr ein Ringspalt ausgebildet ist. Von diesem Ringspalt ausgehend verlaufen an eine Mehrzahl von Kühlkanälen in einer ersten Strömungsrichtung SR1 in Richtung des dritten Teilbereiches III. Hier sind dann mehrere Umlenkkanäle ausgebildet, die dann das Kühlmedium im Gegenstrom zur ersten Strömungsrichtung SR1 und im Gegenstrom zur Förderrichtung FR des Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisches G in einer zweiten Strömungsrichtung SR2 wieder zurückführen, insbesondere zu einem weiteren Ringspalt, welcher das «verbrauchte» Kühlmedium gesammelt abführt. So wird erreicht, dass jeder Wellenabschnitt jeweils mit frischem Kühlmittel gekühlt wird.

[0090] Die Ausführungsformen, Beispiele und Varianten der vorhergehenden Absätze, die Ansprüche oder die folgende Beschreibung und die Figuren, einschliesslich ihrer verschiedenen Ansichten oder jeweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination verwendet werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, sind für alle Ausführungsformen anwendbar, sofern die Merkmale nicht unvereinbar sind.

[0091] Wenn auch im Zusammenhang der Figuren generell von «schematischen» Darstellungen und Ansichten die Rede ist, so ist damit keineswegs gemeint, dass die Figurendarstellungen und deren Beschreibung hinsichtlich der Offenbarung der Erfindung von untergeordneter Bedeutung sein sollen. Der Fachmann ist durchaus in der Lage, aus den schematisch und abstrakt gezeichneten Darstellungen genug an Informationen zu entnehmen, die ihm das Verständnis der Erfindung erleichtern, ohne dass er etwa aus den gezeichneten und möglicherweise nicht exakt massstabsgerechten Grössenverhältnissen der Stückgüter und/oder Teilen der Vorrichtung oder anderer gezeichneter Elemente in irgendeiner Weise in seinem Verständnis beeinträchtigt wäre. Die Figuren ermöglichen es dem Fachmann als Leser somit, anhand der konkreter erläuterten Umsetzungen des erfindungsgemässen Verfahrens und der konkreter erläuterten Funktionsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung ein besseres Verständnis für den in den Ansprüchen sowie im allgemeinen Teil der Beschreibung allgemeiner und/oder abstrakter formulierten Erfindungsgedanken abzuleiten.

[0092] Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.

Bezugszeichenliste

[0093] <tb>1<SEP>Rührwelle <tb>2<SEP>zylindrischer Grundkörper <tb>3<SEP>Rührelement <tb>4<SEP>Nocke <tb>5<SEP>Aussenmantelfläche <tb>6,6*<SEP>Kühlkanal <tb>7<SEP>Wellenaufnahme <tb>12<SEP>erster Innenraumbereich <tb>13<SEP>zweiter Innenraumbereich <tb>15<SEP>Durchtrittsöffnung <tb>20<SEP>Verbindungsfläche <tb>21<SEP>stirnseitige Anströmfläche <tb>30<SEP>Verschleissschutzhülse <tb>32<SEP>zylindrischer Grundkörper <tb>33<SEP>Hohlzylinder <tb>34<SEP>Erhebung <tb>35<SEP>Nocke <tb>36<SEP>Flansch <tb>40<SEP>Trennsieb <tb>41<SEP>Klassierrotor <tb>50<SEP>Rührwerkskugelmühle <tb>51<SEP>Mahlbehälter <tb>52<SEP>Innenmantelfläche <tb>53<SEP>Aussenzylinder <tb>54<SEP>Innenzylinder <tb>55<SEP>Kühlraum <tb>56<SEP>Kühlmitteleingang <tb>57<SEP>Kühlmittelausgang <tb>58<SEP>Mahlbehälterdeckel <tb>59<SEP>Mahlbehälterboden <tb>61<SEP>(erster) Parallel- Abschnitt des Kühlkanals <tb>62<SEP>(zweiter) Parallel-Abschnitt des Kühlkanals <tb>63<SEP>(dritter) Parallel-Abschnitt des Kühlkanals <tb>64<SEP>(vierter) Parallel-Abschnitt des Kühlkanals <tb>65<SEP>(fünfter) Parallel-Abschnitt des Kühlkanals <tb>66<SEP>(sechster) Parallel-Abschnitt des Kühlkanals <tb>67<SEP>(erster) Umlenkbereich des Kühlkanals <tb>68<SEP>(zweiter) Umlenkbereich des Kühlkanals <tb>69<SEP>(fünfter) Umlenkbereich des Kühlkanals <tb>70<SEP>Antriebswelle <tb>71<SEP>Mahlguteinlass <tb>72<SEP>Produktauslass <tb>75<SEP>Aufnahmeteil <tb>76<SEP>Kühlkanal <tb>81<SEP>(erster) Parallel-Abschnitt <tb>82<SEP>(zweiter) Parallel-Abschnitt <tb>83<SEP>(dritter) Parallel-Abschnitt <tb>84<SEP>(vierter) Parallel-Abschnitt <tb>85<SEP>(fünfter) Parallel-Abschnitt <tb>86<SEP>(sechster) Parallel-Abschnitt <tb>87<SEP>(siebter) Parallel-Abschnitt <tb>88<SEP>(achter/letzter) Parallel-Abschnitt <tb>91<SEP>Umlenkbereich <tb>92<SEP>Ringspalt <tb>93<SEP>Kühlmittelzufuhrleitung <tb>94<SEP>innerer Strömungskanal <tb>95<SEP>Umlenkbereich <tb>96<SEP>äusserer Strömungskanal <tb>97<SEP>Kühlmittelabfuhrleitung <tb><SEP> <tb>d30<SEP>Aussendurchmesser Verschleissschutzhülse <tb>dlll<SEP>Innendurchmesser dritter Teilabschnitt <tb>D<SEP>Drehrichtung <tb>FR1<SEP>erste Förderrichtung <tb>FR2<SEP>zweite Förderrichtung <tb>G<SEP>Mahlgut/Mahlhilfskörpergemisch <tb>h<SEP>Höhe der Nocken <tb>I<SEP>erster endständiger Teil-Abschnitt <tb>II<SEP>zweiter mittlerer Teil-Abschnitt <tb>III<SEP>dritter endständiger Teil-Abschnitt <tb>K<SEP>Kühlmittel <tb>L<SEP>Längsachse der Rührwelle <tb>L50<SEP>Achse des Mahlbehälters der Rührwerkskugelmühle <tb>M<SEP>Mahlgut <tb>MS<SEP>Mahlspalt <tb>P<SEP>Produkt <tb>R<SEP>Radiale <tb>R1<SEP>erste Radiale <tb>R2<SEP>zweite Radiale <tb>R3<SEP>dritte Radiale <tb>SR1<SEP>erste Strömungsrichtung <tb>SR2<SEP>zweite Strömungsrichtung

Claims (15)

1. Rührwelle (1) für eine Rührwerkskugelmühle (50), wobei die Rührwelle (1) eine Längsachse (L) und eine mit Rührelementen (3) ausgestattete Aussenmantelfläche (5) aufweist, wobei die Rührwelle (1) mit den Rührelementen (3) einstückig ausgebildet ist und aus einem Keramikmaterial besteht.

2. Rührwelle (1) nach Anspruch 1, wobei die Rührwelle (1) mindestens einen Kühlkanal (6) aufweist, der sich vorzugsweise zumindest bereichsweise parallel zu der Längsachse (L) der Rührwelle (1) erstreckt.

3. Rührwelle (1) nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine Kühlkanal (6) mäanderförmig ausgebildet ist.

4. Rührwelle (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei sich der mindestens eine Kühlkanal (6) in mindestens zwei Bereichen jeweils parallel zu der Längsachse (L) der Rührwelle (1) erstreckt, wobei zwischen den zwei parallel verlaufenden Bereichen ein Umlenkbereich ausgebildet ist, insbesondere wobei ein Kühlmittel die mindestens zwei über einen Umlenkbereich miteinander verbundenen Bereiche in entgegengesetzten Strömungsrichtungen durchströmt.

5. Rührwelle (1) nach Anspruch 4, wobei jeweils zwei parallel verlaufende. Bereiche, die von Kühlmittel in entgegengesetzten Strömungsrichtungen durchströmt werden, auf einer gemeinsamen Radialen (R1, R2 oder R3) der Rührwelle (1) angeordnet sind.

6. Rührwelle (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Rührwelle (1) einen ersten endständigen Teil-Abschnitt (I) aufweist, an dem die Rührwelle (1) an einer Antriebswelle (70) anordenbar ist, wobei die Rührwelle (1) weiterhin einen zweiten mittleren Teil-Abschnitt (II) und einen dritten endständigen Teil-Abschnitt (III) aufweist.

7. Rührwelle (1) nach Anspruch 5, wobei sich der mindestens eine Kühlkanal (6) innerhalb des ersten endständigen Teil-Abschnitts (I) und zumindest bereichsweise innerhalb des zweiten, mittleren Teil-Abschnitts (II) erstreckt, insbesondere wobei sich der mindestens eine Kühlkanal (6) durch alle drei Teil-Abschnitte hindurch erstreckt.

8. Rührwelle (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der zweite, mittlere Teil-Abschnitt (II) einen ersten hohlen Innenraum (12) aufweist, insbesondere einen zylindrisch ausgebildeten ersten hohlen Innenraum (12) mit einer Längsachse, die deckungsgleich zur Längsachse (L) der Rührwelle (1) ausgebildet ist.

9. Rührwelle (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der dritte endständige Teil-Abschnitt (III) einen zweiten hohlen Innenraum (13) aufweist, insbesondere einen zylindrisch ausgebildeten zweiten hohlen Innenraum (13) mit einer Längsachse, die deckungsgleich zur Längsachse (L) der Rührwelle (1) ausgebildet ist.

10. Rührwelle (1) nach Anspruch 8, wobei zwischen dem ersten hohlen Innenraum (12) des zweiten, mittleren Teil- Abschnitts (II) und der Aussenmantelfläche (5) der Rührwelle (1) im Bereich des zweiten, mittleren Teil-Abschnitts (II) Durchtrittsöffnungen (15) ausgebildet sind.

11. Rührwelle (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Rührelemente (3) als von einem Grundkörper (2) der Rührwelle (1) abstehende Nocken (4) ausgebildet sind, wobei die am Grundkörper (2) ausgebildete Verbindungsfläche der Nocken (4) verhältnismässig gross ist, insbesondere wobei jeder Nocken (4) eine Verbindungsfläche zu einem Grundkörper der Rührwelle (1) und eine vorauseilenden Seite aufweist, wobei ein Verhältnis aus der Projektion der vorauseilenden Seite auf eine normal zum Grundkörper der Rührwelle stehende Ebene und der Grösse der Verbindungsfläche kleiner als 1 ist.

12. Rührwelle (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Rührwelle (1) mit den Rührelementen (3) im 3D-Druckverfahren herstellbar ist.

13. Rührwerkskugelmühle (50) mit einem sich entlang einer horizontalen oder vertikalen Achse (L50) erstreckenden Mahlbehälter (51) mit einer Innenmantelfläche (52), mit einer innerhalb des Mahlbehälters (51), um die horizontale oder vertikale Achse (L50) drehbaren Rührwelle (1) mit einer Aussenmantelfläche (5), wobei an der Aussenmantelfläche (5) Rührelemente (3) ausgebildet sind, wobei zwischen den Rührelementen (3) der Rührwelle (1) und der Innenmantelfläche (52) des Mahlbehälters (51) ein Mahlspalt (MS) ausgebildet ist, wobei die Rührwelle (1) mit den Rührelementen (3) einstückig ausgebildet ist und aus einem Keramikmaterial besteht, insbesondere Rührwerkskugelmühle (50) mit einer Rührwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.

14. Rührwerkskugelmühle (50) nach Anspruch 13, umfassend eine in einem Innenraum der Rührwelle (1) anordnenbare Verschleissschutzhülse (30), die aus einem Keramikmaterial besteht und einstückig ausgebildet ist.

15. Verfahren zum Herstellen einer Rührwelle (1) für eine Rührwerkskugelmühle (50), wobei die Rührwelle (1) einstückig aus einem Keramikmaterial gefertigt wird, insbesondere Verfahren zum Herstellen einer Rührwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, insbesondere wobei die Rührwelle (1) mit den Rührelementen (3) vermittels 3D-Druck hergestellt wird.