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Mühle Die Erfindung bezieht sich auf eine Mühle oder Homogenisiermaschine
mit sich relativ zueinander drehenden Mahlorganen mit ebenen, kegeligen oder zylindrischen
Mahlflächen, von denen jede mindestens eine konzentrisch zur Drehachse verlaufende
Ringrille oder Ringmulde und einen diese begrenzenden, jeweils in die Ringrille
der ihr gegenüberliegenden Mahlfläche vorstehenden Steg ausweist.
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Die bekannten Mühlen der vorstehenden Art vermögen deshalb nicht
voll zu befriedigen, weil bei ihnen das Mahlgut in einer im wesentlichen spiralförmigen
Bahn annähernd stetig durch die Mühle wandert. Die Intensität des Mahlvorgangs läßt
hier ebenso zu wünschen übrig wie bei anderen bereits bekannten Mühlen mit Mahlflächen,
die mit durchgehenden Nuten oder Riegeln versehen sind, die längs einer schräg zum
Radius verlaufenden Linie oder bei flachen Mahlflächen längs einer Erzeugenden oder
schräg zur Erzeugenden - verlaufen Der Nachteil auch dieser Mühlen ist, daß ein
Teil des Mahlgutstroms unbehandelt in den Nuten oder den Kanälen zwischen den Riegeln
vorgeschoben wird, ohne mit der anderen Mahlfläche in Berührung zu kommen. Man hat
versucht, diesen Nachteil durch Einsetzen niedriger Stauwände oder Sperriegel in
den Nuten und Kanälen oder durch seichtere Ausführung der Kanäle zu beseitigen.
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Mahlflächen der zuletzt genannten Ausführung weisen in der Regel
jedoch einen verhältnismäßig geringen Abstand zueinander auf. Er kann bisweilen
so gering sein, daß bei Aussetzen des Mahlgutstroms die Mahlflächen auf Grund des
Spiels in der Lagerung der Mühlenwelle in direkten Kontakt miteinander kommen und
die Mühle zerstört wird.
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Bei anderen Mahlflächen sind die Oberflächen in verschiedenen Mustern
geriffelt, im wesentlichen um das zwischen den Mahlflächen rollende oder einer Knetung
unterworfene Mahlgut zu erfassen und gegebenenfalls zu zerreißen. Hierbei ist die
Gefahr groß, daß das Mahlgut den einen Sektor der Mahlflächen zu schnell (Kanalisierung)
und andere Mahlflächensektoren zu langsam durchläuft (Verdrängung und tJbermahlung).
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Bei einer weiteren Mühlenausführung sind Stifte oder Zacken abwechselnd
auf der einen und der anderen Mahifläche befestigt. Das Mahlgut passiert dabei abwechselnd
eine stillstehende oder gegenläufig rotierende und anschließend eine mitläufig rotierende
Zapfenreihe und wird hierbei zerkleinert. Auch in diesem Fall besteht die Gefahr
einer Kanalisierung und Verdrängung.
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Es sind außerdem Mühlentypen bekannt, bei denen
das gesamte Mahlgut
an den arbeitenden Mahlflächen oder -kanten vorüber und über sie hinweggeleitet
wird. Bei scheibenförmigem Mahlorgan wird das Gut hierbei axial durch die beiden
mit Löchern versehenen Mahlscheiben geleitet; bei zylindrisch geformten Mahlflächen
von Mühlen, die nach diesem Verfahren arbeiten, passiert das Mahlgut radial durch
Zylindermäntel. Der Nachteil dieser Mühlentypen liegt in der zu hohen Geschwindigkeit,
mit der das Mahlgut an den Mahlflächen vorüberströmt.
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Mit der Erfindung wird das Ziel verfolgt, die geschilderten Nachteile
auszuschalten und eine Mühle zu schaffen, bei der das Mahlgut durch eine Vielzahl
von Richtungsänderungen durchwirbelt und der Mahleffekt verbessert wird. Diese Aufgabe
wird dadurch gelöst, daß bei einer Mühle der eingangs beschriebenen Art in jeder
Ringrille mindestens eine Querwand mit einer Ausnehmung angeordnet ist, in welche
der der Ringrille jeweils zugeordnete Steg eingreift. Die erfindungsgemäße Mühle
bewirkt eine gute Verteilung des Mahlgutes, und dadurch, daß der Mahlgutstrom erheblichen
Richtungsänderungen unterworfen wird, läßt sich ein Wandern des Mahlgutes auf bestimmten
bevorzugten Bahnen (Kanalisierung) verhindern. Gleichzeitig erfolgt eine Steigerung
der Mahlleistung, und schließlich kann wegen der starken Durchwirbelung des Mahlgutes
der Abstand der Mahlorgane voneinander vergleichsweise groß gewählt werden, ohne
daß zu befürchten ist, daß das Mahlgut nicht mehr in Kontakt mit den Mahlflächen
kommt und nicht einwandfrei behandelt wird.
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Eine Verbesserung des Mahleffektes wird ferner dadurch erzielt, daß
die Mahlorgane eine Druckwelle auf ihrem Weg durch das Mahlgut und den Träger
vor
sich her führen, die das naheliegende Mahlgut, das niedrige oder keine Relativgeschwindigkeit
hat, durchschüttelt oder in Schwingungen versetzt. Man kann die Druckwelle noch
dadurch verstärken, daß man ein benachbartes, gleichläufig rotierendes Mahlorgan
im Winkel zur Angriffslinie des ersterwähnten Mahlorgans anordnet. Hierdurch ergeben
sich in der Druckwelle infolge Interferenz Wellen mit besonders hoher, das Gut in
Schwingungen versetzender Wirkung.
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Auf Grund der erheblichen Richtungsänderungen des Mahlgutstroms kommt
das gesamte Mahlgut selbst bei relativ großem Abstand der Mahlorgane in engen Kontakt
mit den Mahlflächen. Man erreicht auf diese Weise, daß sich die Mahlflächen im Normalbetrieb
nicht so nahe gegenüberzustehen brauchen, so daß bei plötzlichem Aussetzen des Mahlgutstroms
kein Zusammenbrennen oder Festschweißen der beiden Flächen erfolgen kann.
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Die Mühle oder Homogenisiermaschine gemäß der Erfindung ist zur Bearbeitung
größeren, im wesentlichen stückförmigen oder feinverteilten und vorzugsweise loseren
und weicheren Materials, z. B. von Gesteins arten, Gewächsen, Getreidearten, Chemikalien,
Eßwaren, Textilien, Papier, vorgesehen, das in Gasen, Flüssigkeiten oder in festen,
feinverteilten Stoffen (Trägern) suspendiert (aufgeschlämmt) ist.
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Die Mühle bewirkt eine Feinverteilung des Mahlgutes und/oder wirkt
veredelnd auf dessen Oberflächenstruktur ein. Zum Beispiel erhält man durch Aufrauhen
der Oberfläche oder der Enden von Textil-oder Papierfasern verbesserte bindende
und filzende Eigenschaften.
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Die erfindungsgemäße Mühle bietet ferner die Möglichkeit der Veränderung
des Mahleffektes, d. h. der Behandlungsart des Mahlgutes zwischen den Malllfiächen,
und zwar kann z. B. faseriges Material geschnitten oder aufgerauht werden.
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Mehrere Ausführungen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 schematisch und teilweise im Schnitt eine Mühle mit zwei relativ
zueinander bewegten scheibenförmigen Mahlorganen, von denen das eine stillsteht
und das andere rotiert, Fig. 2 schematisch und teilweise im Schnitt eine weitere
Ausführung einer Mühle mit zwei rotierenden scheibenförmigen Mahlorganen, Fig. 3
schematisch und teilweise im Schnitt eine Mühle mit einem Mahlorgan in Form eines
Kegelstumpfes, Fig. 4 schematisch und teilweise im Schnitt eine weitere Ausführung
einer Mühle mit einem zylindrischen Mahlorgan, Fig. 5 einen Schnitt durch zwei einander
gegenüberstehende Mahlkörper einer Mühle, Fig. 6 einen Schnitt durch eine andere
Ausfüh rung zweier einander gegenüberstehender Mahlkörper, Fig. 7 im Detail und
teilweise im Schnitt die Draufsicht einer Ausführungsform einer flachen Mahlscheibe
in einer Mühle gemäß der Erfindung, Fig. 8 einen Schnitt durch eine weitere Ausführung
zweier einander gegenüberstehender Mahlkörper und Fig. 9 einen der Fig. 8 entsprechenden
Schnitt durch zwei konische Mahlkörper.
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In F i g. 1 bis 4 sind verschiedene Typen von Mühlen dargestellt,
deren Mahlflächen gemäß der Erfin-
dung geformt sind. Eine Mahlfläche 1 wirkt hierbei
mit einer relativ zu ihr bewegten, rotierenden Mahlfläche 2 zusammen. Der Antrieb
der Mahlorgane erfolgt von einer oder mehreren Kraftquellen 3, z. B.
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Elektromotoren. Die die Mahlflächen tragenden Mahlorgane sind in an
sich bekannter Weise gelagert und angetrieben und können zueinander einstellbar
sein. Die Relativbewegung der Mahlflächen zueinander kann in der Weise erfolgen,
daß die eine Mahlfläche stillsteht und die andere rotiert, gegebenenfalls unter
periodischem Wechsel der Bewegungsrichtung.
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Es können auch beide Mahiflächen rotieren, wobei die Flächen meistens
entgegengesetzte Drehrichtung haben. Es ist jedoch auch möglich, die beiden Flächen
mit verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten in gleicher Richtung rotieren zu lassen.
In letzterem Fall wird das Mahlgut sehr milde behandelt, da mit Sicherheit ein rascher
Durchlauf zwischen den Mahlflächen erfolgt. Auch bei den zuletzt genannten Ausführungen
läßt sich die Bewegungsrichtung wechseln.
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In Fig. 5 sind im Detailschnitt zwei einander gegenüberstehende Mahlflächen
1 und 2 dargestellt, deren jede mit je einer konzentrisch zur Drehachse verlaufenden,
im Querschnitt muldenförmigen Ringrille4, 5 versehen ist. Die Seitenwände der Ringmulden
bilden Stege 6 und 7, die in die gegenüberliegenden Ringrillen 5 bzw. 4 hineinragen.
In den Rillen sind radiale Wände 8 und 9 vorgesehen, die mit Aussparungen 10 und
11 versehen sind, die den Stegen 6 bzw.- 7 angepaßt sind.
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Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführung der Mühle sind die Stege
6 und 7 erhöht, wobei gleichzeitig in den Stegen Aussparungen angeordnet sind, so
daß Zähne 16 und 17 gebildet werden. Das Mahlgut kann so zwischen den Mahlflächen
passieren, selbst wenn die Stege bis zum Boden der gegenüberliegenden Rillen reichen.
Es kann vorteilhaft sein, die Zähne in bestimmter Weise in Beziehung zueinander
und zu den Zähnen in der gegenüberliegenden Mahlfläche anzuordnen, z. B. so, daß
das Mahlgut bei einer bestimmten Lage der Mahlflächen zueinander in seinem Fluß
behindert wird. Im Grund der Rillen 4 und 5 angeordnete Ausnehmungen 13 bzw. 12
dienen zur Verstärkung des Mahleffektes. Diese Ausnehmungen können jede beliebige
Form haben und z. B. rund, quadratisch, rechtwinklig usw. sein. Sie können ferner
dieselbe oder unterschiedliche Form, Tiefe und Öffnungsfläche haben. Die Aussparungen
in den Stegen können auf verschiedene Weise ausgeführt sein, so daß die Zähne z.
B. einen quadratischen, rhombischen, rechtwinkligen, kreisrunden oder unregelmäßigen
Querschnitt aufweisen. Die Zähne können außerdem mit besonders zugespitzten Schneiden
versehen sein.
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Falls die in Fig 6 dargestellten Mahlscheiben axial zueinander bewegbar
sind, können die Mahlkörper sehr weit ineinandergreifen und die Mahlflächen sich
nahe gegenüberliegen, so daß ein schneidender oder zermalmender Mahleffekt zustande
kommt. Bei größerem Abstand wird das Gut schälend oder aufrauhend gemahlen.
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Fig.7 zeigt die Draufsicht, teilweise im Schnitt, auf einen Mahlkörper
mit einer Ringrille oder Ringmulde 5, in denen quadratische Löcher 12 angeordnet
sind. Der Steg 7 seitlich der Ringmulde 5 ist erhöht und trägt regelmäßig geformte
Zähne 17. Die Wände 8 zwischen den Vertiefungen 5 sind mit Aussparungen
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zur Aufnahme der Stege einer gegenüberliegenden Mahlfläche versehen.
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Die Mühle kann mit schrauben- oder flügelförmigen Zuführorganen 14
(F i g. 6 und 7) und/oder Absaugeorganen 15 (F i g. 6) ausgerüstet sein.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführung von Mahlflächen ist in Fig.
8 dargestellt. Die Stege 6 und 7 und die Zähne 16 und 17 sind hierbei zum freien
Ende verjüngt ausgeführt. Diese Konstruktion ist aus Gründen der Festigkeit vorteilhaft;
sie gestattet außerdem eine größere Änderung des Mahleffektes bei axialer Verschiebung
der Mahlflächen zueinander als bei einer Mühle gemäß Fig. 6.
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Fig. 9 veranschaulicht die Gestaltung von Mahlkörpern mit kegeligen
Mahlflächen. Der Kegelwinkel der dargestellten Mühle beträgt 900.
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Die Ringmulden bzw. -rillen in den Mahlflächen können so ausgebildet
sein, daß der für das Durchwandern des Mahlgutes zur Verfügung stehende Querschnitt
einem Zehntel bis dem Zehnfachen der Fläche der Zuführöffnung entspricht. Die Querschnittsfläche
und die Zuführöffnung sind jedoch vorzugsweise gleich groß. Bei der Bemessung der
Querschnitte ist zu bedenken, daß in Anbetracht des Verschleißes usw. sich der Durchlaßquerschnitt
einer handelsüblichen Mühle während ihrer Lebensdauer beträchtlich verändern kann.
Deshalb sollte bei einer neuen Mühle der Durchgangsquerschnitt größer als die Einlaßfläche
sein.
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Der Mahleffekt hängt ferner von der Konzentration des Mahlgutes und
von der relativen Geschwindigkeit der Mahlflächen zueinander ab. Bei der Erfindung
können alle Konzentrationen von 0 bis 1000/o und sämtliche Geschwindigkeiten sowie
pendelnde oder oszillierende Bewegungen zur Anwendung kommen.
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Zur Veranschaulichung der Vorteile der Erfindung wurde naßfestes
Papier in zentimetergroße Stücke zerschnitten und in Wasser aus der städtischen
Wasserleitung von etwa 200 C auf 30/0 Konzentration aufgeschlämmt. Eine Scheibenmühle
gemäß der Erfindung mit einem Scheibendurchmesser von etwa 60 mm und 6000 U/min
wurde mit dieser Suspension gespeist. Bei einem Kraftverbrauch von 1 bis 2 kWh je
100 kg Papier und zweckmäßigem Abstand zwischen den Mantelflächen wurde vollständige
Zerfaserung (Freilegung der einzelnen Fasern) nach einem einzigen Durchgang erzielt.
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Im Handel befindliche Scheibenmühlen, die als für diesen Zweck besonders
geeignet angegeben werden, haben einen Scheibendurchmesser von etwa 280 mm bei 3000
Ulmin (Umfangsgeschwindigkeit etwa 44 m/s). Sie verbrauchen 5 bis 10 kWh je 100
kg Papier und benötigen mehr als zwei Durchgänge, um unter gleichen Voraussetzungen
eine vollständige Zerfaserung zu bewirken. Dies bedeutet also, daß die erfindungsgemäße
Mühle weniger Kraft verbraucht und geringerem Verschleiß ausgesetzt ist.