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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum trokkenen Feinstzerkleinern
in einer hochtourig arbeitenden Rührwerksmühle, die teilweise mit Mahlkörpern gefüllt
ist und die von einem Gas durchströmt wird, sowie eine Rührwerksmühle zur Durchführung
des Verfahrens.
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Man kennt Rührwerksmühlen, die aus einem Mahlbehälter mit einem hochtourig
angetriebenen Rührwerk bestehen. Das Rührwerk wird gebildet durch eine Rührwerkswelle
mit vorzugsweise radial angeordneten Rührelementen. Das Mahlgut wird dem Mahlbehälter
zugeführt und in Anwesenheit von Mahlkörpern vermahlen. Diese bekannten Rührwerksmühlen
sind für eine Naßmahlung bestimmt, d. h. für die Zerkleinerung und Dispergierung
von Feststoffteilchen in Flüssigkeiten. Man kennt diesbezüglich sowohl diskontinuierlich
als auch kontinuierlich arbeitende Mühlen. Die Mahlkörper, z. B. Kugeln, bestehen
meistens aus Porzellan oder Flintsteinen, die einen Durchmesser von etwa 5 bis 10
mm aufweisen und mittels des Rührwerkes im Mahlbehälter bewegt werden. Solche Rührwerksmühlen
arbeiten je nach ihrer Größe mit Drehzahlen zwischen 30 und 200 Umdrehung pro Minute.
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Man kennt auch Rührwerksmühlen mit hochtourig laufendem Rührwerk,
bei denen die Mahlkörper und das Mahlgut mittels Rührscheiben in Bewegung gehalten
werden. Hierbei verwendet man vielfach Mahlkörper, deren Größe unter 1 mm Durchmesser
liegt. Der Mahlbehälter wird hierbei durchschnittlich zu 50'0% mit Mahlkörpern gefüllt.
Die scheibenförmigen Rührelemente können mit Ringöffnungen versehen sein, die dazu
dienen, auf die Füllung des Mahlbehälters eine Umwälzbewegung auszuüben. Auch diese
Rührwerksmühlen mit hochtourig angetriebenem Rührwerk kennt man bisher lediglich
für die Naßvermahlung.
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Darüber hinaus sind auch Rührwerksmühlen zum trockenen Betrieb bekanntgeworden,
die aus einem Mahlbehälter mit einem hochtourig angetriebenen, mit Rührelementen
versehenen Rührwerk bestehen, wobei das trockene Mahlgut dem Mahlbehälter zugeführt
und mit den im Mahlbehälter vorhandenen Mahlhilfskörpern durch das Rührwerk derartig
in Rotation versetzt wird, daß das Mahlkörper-Mahlgut-Haufwerk einen Ringzylinder
an der Wand des Mahlbehälters bildet. Durch den Mahlbehälter wirrt hierbei Luft
bzw. Gas hindurchgeführt, und zwar über den gesamten Querschnitt des Mahlbehälters
ausschließlich zu dem Zweck, um das Mahlgut und gegebenenfalls die Mahlkörper einem
Windsichter zuzuführen. Tritt jedoch hierbei eine dichte Ringzylinderbildung des
Mahlkörper-Mahlgut-Haufwerks an der Innenwand des Mahlbehälters ein, so ist eine
echte Feinstzerkleinerung innerhalb dieser Ringzylinderbildung in nennenswertem
Ausmaß nicht mehr möglich, weil die für die Zerkleinerung der Mahlgutteilchen notwendige
freie relative Beweglichkeit der Mahlkörper dann fehlt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Betrieb einer hochtourig arbeitenden Rührwerksmühle für die trockene Feinstzerkleinerung
von Feststoffen anzugeben, das den vorstehend geschilderten Nachteil vermeidet.
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Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Mahlverfahren der eingangs
umrissenen Gattung dadurch erreicht, daß sowohl der Mahlgutstrom als auch der stetig
direkt und nahezu ausschließlich durch das Mahlkörper-Mahlgut-Haufwerk geleitete
Gasstrom derart gesteuert werden, daß der Freiraum zwischen den Mahlkörpern zu 10
bis 60°/o mit Mahlgut gefüllt ist.
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Gemäß der Erfindung wird somit bewußt der Freiraum zwischen den Mahlhilfskörpern
nur zum Teil mit dem trockenen Mahlgut ausgefüllt. Hierdurch wird eine Bewegungsmöglichkeit
zwischen den einzelnen benachbarten Mahlkörpern und den dazwischen befindlichen
Feststoffteilchen aufrechterhalten. Dieses Merkmal zusammen mit dem weiteren Merkmal,
daß das Gas nahezu ausschließlich durch diesen verbleibenden Freiraum in der Ringzone
der Mahlkörper zwangsweise hindurchtreten muß, ist für den Ablauf der Trockenmahlung
mit befriedigender Leistung von entscheidender Bedeutung. Der nicht mit Feststoffen
ausgefüllte Freiraum zwischen den Mahlkörpern ist entscheidend dafür, daß das gesamte
System nicht in seiner Bewegung blockiert wird.
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Durch diese verfahrenstechnischen Umstände ist es gemäß der Erfindung
gelungen, einen erfolgreichen Einsatz der Scheibenrührwerksmühle für die Trockenvermahlung
möglich zu machen. Diese verfahrenstechnischen Bedingungen sind ein in bestimmten
Grenzen gesteuertes Mengenverhältnis des aufgegebenen Mahlgutes und des die Mühle
durchsetzenden Gasstromes, wobei es für die angestrebte Wirkung wichtig ist, daß
der Gasstrom praktisch nur durch das als zylindrischer Ringkörper an der Wand des
Mahlbehälters umlaufende Mahlkörperhaufwerk hindurchströmt.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird vorzugsweise eine solche Rührwerksmühle
vorgeschlagen, bei der das Rührwerk aus an der Rührwerkswelle konzentrisch angebrachten
ebenen Vollscheiben besteht. Durch diese Scheibenanordnung ergibt sich, daß der
durch den Mahlbehälter geführte Gasstrom gezwungen wird, durch das Mahlkörper-Mahlgut-Haufwerk
tatsächlich hindurchzutreten. Die ebenen Vollscheiben rotieren ohne mitnehmerartige
Ausbildungen konzentrisch um die Rührwerksachse und in senkrecht dazu verlaufenden
Ebenen. Es war keineswegs vorauszusehen, daß diese ebenen Scheiben den Mahlkörpern
die für die Ringbildung erforderliche Umlaufgeschwindigkeit sowie die für den Mahleffekt
notwendigen Relativbewegungen zwischen den Mahlkörpern erteilen können.
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Ein weiteres Merkmal des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß
im unteren Bereich des Mahlbehälters getrennte Anschlußstutzen für das Mahlgut und
für den Gasstrom und im oberen Bereich des Mahlbehälters ein gemeinsamer Austragstutzen
angeordnet sind.
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Diese getrennte Einbringung des Mahlgutes und des Gasstromes im unteren
Bereich des Mahlbehälters und der gemeinsame Abzug des Mahlgutes und des Gasstromes
durch einen gemeinsamen Austragstutzen im oberen Bereich des Mahlbehälters unterstützen
nicht nur zusätzlich die Wirkung, daß der Gasstrom und das Mahlgut auf der ganzen
Länge des Mahlbehälters innig zusammengeführt werden, sondern auf diese Weise ist
es auch möglich, die der Rührwerksmühle zuzuführende Mahlgutmenge einerseits und
den Gasstrom andererseits derart zu steuern, daß der für die Zerkleinerung notwendige
Freiraum zwischen den Mahlkörpern verbleibt, so daß in dem Freiraum zwischen den
Mahlkörpern der Feinstzerkleinerung
dienende Bewegungen der Feststoffteilchen
eintreten können.
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In vorteilhafter Weise besteht die Mahlkörperfüllung aus Mahlkörpern
unterschiedlichen Durchmessers zwischen 0,5 und 3 mm. Es können auch bestimmte Mischungen
von Mahlkörpern in diesem Größenbereich Anwendung finden. Der Mahlbehälter wird
normalerweise bis zu 90% mit Mahlkörpern gefüllt.
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Es hat sich gezeigt, daß bei Einhaltung dieser erfindungsgemäßen Betriebsbedingungen
eine Feinstvermahlung trockener Substanzen durchaus in befriedigender Weise durchführbar
ist. Während bei der bekannten Naßmahlung die gesamten Zwischenräume zwischen den
Mahlkörpern mit der Mahlgutflüssigkeit ausgefüllt sind, ist bei dem Einsatz einer
solchen Rührwerksmühle für ein trockenes Mahlgut besonders darauf zu achten, daß
nur ein Bruchteil des zwischen den Mahlkörpern zur Verfügung stehenden freien Raumes
mit Mahlgut ausgefüllt sein darf.
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Mit ,dem Erfindungsgegenstand ist es möglich, die Trockenzerkleinerung
von Feststoffen bis in den Größenbereich von 1 um zu erreichen. Dieser Feinheitsgrad
liegt erheblich unter demjenigen, der mit Stiftmühlen erreichbar ist.
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Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird bei entsprechend
hochtourig betriebenem Scheibenrührwerk mit Ringbildung des Mahlgut-Mahlkörper-Gemisches
an der Behälterwand und durch die Ringzone geleitetem Gasstrom in den Mahlbehälter
von unten ständig eine bestimmte dosierte Luft- oder Gasmenge eingeblasen. Diese
Luft- bzw. Gasmenge ermöglicht die notwendige Teilfüllung der Zwischenräume zwischen
den Mahlkörpern und wirkt andererseits gleichzeitig derart sichtend, daß das Feinstpulver
die Mühle schneller durchläuft als das noch nicht ausreichend feine Material. Um
diese Mühle dem Effekt der fortschreitenden Mahlung anzupassen, empfiehlt es sich,
Mahlkörper unterschiedlicher Durchmesser zu verwenden. Es hat sich gezeigt, daß
auch in trocken gerührten Mahlkörperhaufen unterschiedlicher Durchmesser sich im
unteren Bereich des Mahlbehälters eine Anreicherung der größeren Mahlkörper ergibt.
Diese größeren Mahlkörper führen jedoch auch zu einer größeren Zerkleinerungsenergie.
Bei einer solchen Arbeitsweise wird somit das aufgegebene grobe Mahlgut zunächst
in größerem Umfang den größeren Mahlkörpern ausgesetzt, um mit fortschreitender
Zerkleinerung auch von kleinen Mahlkörpern beansprucht zu werden. Da die zu mahlenden
Produkte im Verhältnis auch zu den kleinsten Mahlkörpern in gemahlenem Zustand im
allgemeinen verhältnismäßig klein sind, kann unter Umständen auf die Anordnung eines
Siebes am Ausgangsende des Mahlbehälters verzichtet werden. Sollte jedoch zur Aufrechterhaltung
einer optimalen Mahlgutfüllung zwischen ,den Mahlkörpern der Mahlluftstrom verstärkt
werden, so daß dieser Mahlluftstrom für die gleichzeitige Sichtung des fertigen
Produkts zu stark wird, so besteht in i diesem Fall durchaus die Möglichkeit, eine
getrennte Sichteinrichtung mit der Rührwerksmühle zu kombinieren. Diese Sichteinrichtung
kann aus Windsichtern, Siebanordnungen od. dgl. bestehen. Mit einer derartigen Zusatzeinrichtung
kann das der Mühle ausgangsseitig entnommene Grobgut zur nochmaligen Verarbeitung
wieder zugeführt werden.
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Die Drehzahl des Rührwerkes steht in Abhängigkeit von der Größe der
Mühle und beträgt etwa 750 bis 3000 UpM. Auch bei einer liegenden Rührwerksmühle
genügen solche Umdrehungszahlen, um die angestrebte Ringbildung an der Behälterwand
zu erreichen.
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Durch den Einsatz eines gesteuerten Luftstromes kann die Rührwerksmühle
sowohl im Überdruck- als auch im Unterdruckbereich gefahren werden. Beide Möglichkeiten
haben ihre Berechtigung je nach Art des zu verarbeitenden Rohstoffes und der dafür
benötigten Gase.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine stehende Rührwerksmühle
mit einer Windsichteranlage dargestellt.
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In einem Mahlbehälter 1 befindet sich ein Rührwerk, welches aus einer
Rührwerkswelle 2 mit daran befindlichen kreisförmigen Vollscheiben 3 besteht. Die
Rührwerkswelle ist in Lagern 4 und 5 gehalten und wird mittels eines nicht
dargestellten Antriebs hochtourig in Umdrehung versetzt. Der Mahlbehälter 1 ist
mit einem Doppelmantel 6 versehen, der für die Einhaltung bestimmter Betriebstemperaturen
bestimmt ist. Der Mahlbehälter ist an seinem oberen Ende mit einer Haube 7 abgedeckt.
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Das Rohmahlgut befindet sich in einem Rohgutbehälter 8 und wird über
eine Schnecke 9 in den Behälter 1 kurz über dem Behälterboden 11 eingedrückt. Der
Antrieb der Schnecke 9 erfolgt über einen Steuermotor 10.
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Über einen Stutzen 13 wird am unteren Ende des Mahlbehälters Luft
eingedrückt. Die Luftpressung wird durch ein Gebläse 14 erzeugt. Ein Steuerventil
15 steuert die Intensität der Luftzugabe. Die Luft steigt im Mahlbehälter 1 nach
oben und nimmt den Feingutanteil des gemahlenen Gutes mit. Von den in der Zeichnung
nur andeutungsweise gezeichneten Mahlkörpern 12 und durch das Rührwerk 2, 3 wird
das Rohmahlgut in Bewegung versetzt. Auf dem Weg nach oben erfolgt die Vermahlung
des Mahlgutes.
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Durch einen Austragstutzen 16 tritt das Luftfeingutgemisch aus der
Haube 7 aus und durchläuft zunächst einen Grobgutabschneider 17. Das hier noch nicht
ausreichend feine Gut wird abgesondert und gelangt in der eingezeichneten Pfeilrichtung
a zurück in den Rohgutbehälter B. Das Feingutluftgemisch jedoch geht weiter zu einem
Feinabschneider 18, wo das Feingut als Fertigware am unteren Ende in Pfeilrichtung
b austritt. Die gereinigte Luft geht in Pfeilrichtung c zu dem Ventilator
14 und verbleibt damit vorwiegend im Kreislaufsvstem.