DE3536440C1 - Ringspaltmuehle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ringspaltmühle zum konti­ nuierlichen Feinstzerkleinern insbesondere von minera­ lischen Hartstoffen mit einem äußeren Mahlbehälter, in dem ein rotationssymmetrischer Innenkörper relativ bewegbar angeordnet ist, dessen Außenfläche mit der Innenfläche des Mahl­ behälters einen Mahlspalt begrenzt.

Mineralische Hartstoffe (Mohssche Härte <5), wie Ko­ rund, Zirkoniumdioxid, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid und ähnliche Stoffe, werden bisher vorwiegend in Kugel­ mühlen mit Eisenkugeln feinzerkleinert. Hierbei sind beträchtliche Verweilzeiten des Gutes im Mahlraum er­ forderlich, und alle mit dem Mahlgut und den Eisenku­ geln in Berührung kommenden Teile unterliegen sehr starkem Verschleiß. Außerdem ist der Mahlvorgang mit störender Geräuschentwicklung verbunden. Ein weiterer Nachteil solcher Kugelmühlen besteht darin, daß der Abrieb der Eisenkugeln in das Mahlgut gelangt und in chemischen Waschprozessen auf komplizierte aufwendige Weise herausgewaschen werden muß.

Ringspaltmühlen der eingangs erwähnten Art mit einem zylindrischen oder einem kegelstumpfförmigen, geradflä­ chigen, drehbaren inneren Rotor (DE-OS 28 48 479) sol­ len zwar gegenüber den herkömmlichen Kugelmühlen eine Verbesserung darstellen, sind zum Feinzerkleinern von mineralischen Hartstoffen aber wenig geeignet und nur bei der Zerkleinerung von sehr viel weicheren Stoffen, z.B. Kreide und dergleichen, wirtschaftlich. Dies ist vor allem auf das Verhalten von Mahlkugeln oder Mahl­ perlen in dem Mahlspalt zurückzuführen. Die zusammen mit dem Mahlgut (Schlicker) von unten in den Mahlspalt eingepumpten Mahlperlen bewegen sich zwar zunächst durch den Druck der Speisepumpe, mit der die Mahlgut­ suspension in die Ringspaltmühle gedrückt wird, sowie durch die Rotationsbewegung des Rotors in dem Mahlspalt nach oben, sacken jedoch bei Nachlassen des Pumpen­ druckes durch Schwerkraft nach unten und lassen einen Mahlvorgang im oberen Teil des Mahlspaltes gar nicht stattfinden. Will man dies verhindern, muß der Speise­ pumpendruck bzw. der Mahlgutdurchfluß derart erhöht werden, daß die Mahlperlen auch im oberen Teil des Mahlspaltes gehalten werden; dann besteht aber die Ge­ fahr, daß die Mahlperlen zusammen mit dem Mahlgut aus­ getragen werden, was wiederum die Mahlleistung redu­ ziert. Erfahrungsgemäß wird daher bei einer mittleren Durchflußgeschwindigkeit des Mahlgutes nur etwa die untere Hälfte des Mahlspaltes für den Mahlvorgang aus­ genutzt, und die theoretisch erzielbare Mahlleistung ist demgemäß nur etwa zur Hälfte realisiert. Außerdem bewirkt die hohe Packungsdichte der Mahlperlen im unte­ ren Teil des Mahlspaltes einen hohen Abrieb an der Oberfläche des Rotors und des Mahlbehälters, und es kann, insbesondere nach einer kurzen Stillstandszeit des inneren Rotors oder der Speisepumpe, sogar zu Blockierungen des Rotors kommen. Dieses Risiko soll bei den vorgenannten Ringspaltmühlen dadurch reduziert wer­ den, daß der Rotor an seinem unteren Ende mit einem Flügelpumpenrad versehen ist. Das Flügelpumpenrad ver­ stärkt jedoch nur einen weiteren Nachteil dieser Ring­ spaltmühle, der darin besteht, daß Mahlperlen, die nicht nach unten sacken, mit dem Mahlgut verstärkt zur Auslaßöffnung gepumpt werden und auch dadurch für den Mahlvorgang verloren sind. Überdies unterliegt das Flü­ gelpumpenrad einem starken Verschleiß durch Mahlperlen und Mahlgut. Bisweilen werden zur Zurückhaltung der Mahlperlen in dem Mahlspalt Siebe benutzt, die jedoch den Mahlgutaustrag behindern und sogar verhindern kön­ nen, wenn sie mit Mahlgut und Mahlperlen zugesetzt sind.

Eine andere bekannte Ringspaltmühle (DE-OS 28 11 899) weist einen kegelringförmigen Mahlgutbehälter auf, des­ sen Innenfläche mit einem kegelringförmigen drehbaren Verdrängungskörper einen Mahlraum begrenzt. In einer den Verdrängungskörper tragenden Ringscheibe sind schräg nach außen gerichtete Rückführkanäle für die Mahlperlen angebracht. Die Mahlperlen zeigen auch in diesem Falle das geschilderte ungünstige Verhalten, und die Ausnutzung der gesamten Höhe beider Mahlspaltteile für den Mahlvorgang wird trotz der Zirkulation der Mahlperlen auch hierbei praktisch nicht erzielt. Die in dem inneren abwärtsführenden Mahlspaltteil befindlichen Mahlperlen folgen nämlich dem Mahlgutstrom in Auslaß­ richtung anstatt ihm entgegenzuwirken, so daß in diesem Teil des Mahlspaltes noch geringere Arbeit geleistet wird als in dem anderen Mahlspaltteil, in dem die Schwerkraft eine gewisse Verweilzeitverlängerung her­ vorrufen mag. Als eventuelle weitere Ausführungsform kann der Mahlbehälter um die Mittelachse rotierbar an­ getrieben werden. Diese Maßnahme bringt jedoch keine Vorteile hinsichtlich der Optimierung des Zerkleine­ rungsgrades, sondern bewirkt eher das Gegenteil, weil die Mahlperlen nur um so schneller durch den Mahlspalt innen abwärts und außen aufwärts getrieben werden, so daß durch Verkürzung ihrer Verweilzeit in dem Mahlspalt die Mahlleistung sinkt. Diese bekannte Ringspaltmühle ist im übrigen nur zum Naßmahlen geeignet und kann trockenes Material gar nicht behandeln.

Die als Stand der Technik geltende ältere Patentanmel­ dung P 34 31 636.1 schafft eine gewisse Abhilfe da­ durch, daß der drehbare innere Rotor und der stillste­ hende Mahlbehälter ein kegelstumpfförmiges, geradflä­ chiges Unterteil und ein entgegengesetzt verjüngtes kegelstumpfförmiges, geradflächiges Oberteil aufweisen, die im Bereich der Unterteile einen Mahlspalt und im Bereich der Oberteile einen Auslaßspalt begrenzen, des­ sen unteres Ende größten Durchmessers in eine ringför­ mige Kammer am offenen oberen Ende größten Durchmessers des Mahlspaltes mündet. Die ringförmige Kammer verhin­ dert eine Reduzierung der Mahlperlenmenge bzw. der Mahlwirkung, indem sie einen vorgegebenen Mahlperlen­ überschuß aufnimmt, der dort eine schwimmende Sperr­ schicht bildet, die die aktiven Mahlperlen im Mahlspalt zurückhält. Es wird dabei zwar die gesamte Höhe des Mahlspaltes für den aktiven Mahlvorgang der Mahlperlen ausgenutzt, weil Hydrodynamik und Zentrifugalkraft ein Absinken der Mahlperlen in den Mahlspalt verhindern, jedoch ist die Höhe des Mahlspaltes auf das Unterteil von Rotor und Mahlbehälter beschränkt und hierdurch ergibt sich eine unerwünschte Leistungseinbuße. Außer­ dem tritt die vorgenannte und vorteilhafte hydrodynami­ sche Wirkung nur bei einer Naßmahlung, nicht aber bei einer Trockenmahlung auf. Diese ist aber gerade bei mineralischen Hartstoffen häufig erwünscht, sollen de­ ren feinstgemahlene Pulver doch in trockener Form wei­ terverarbeitet werden und stellt daher eine Naßmahlung (mit anschließender Trocknung und Desagglomerierung) energetisch einen Umweg dar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ringspaltmühle der eingangs erwähnten Art so zu verbes­ sern, daß sie durch Erhöhung der Leistung in dem Mahl­ spalt eine wirtschaftlich und technisch optimale Feinstzerkleinerung von mineralischen harten Stoffen in nassem und in trockenem Zustand ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der obere und der untere Bereich des Innenkörpers in entgegengesetzten Richtungen verjüngt sind und an eine gemeinsame Äquatorzone größten Durchmessers angrenzen und daß die Außenfläche mindestens eines der Bereiche konvex gekrümmt ist.

Untersuchungen haben ergeben, daß rotationssymmetrische Körper der vorbeschriebenen Form ein relatives Optimum erbringen hinsichtlich der Summe aller Forderungen, die an die Arbeitsweise einer Ringspaltmühle gestellt wer­ den müssen: hoher Kugelfüllungsgrad im Mahlspalt, hohe Mahlgutförderung durch die Kugelpackung hindurch, hohe Leistungsübernahme der Kugeln von der Antriebsquelle, daher hohe Scherleistung der Kugeln in qualitativer (Mahlfeinheit) und quantitativer (Mahlgutmenge) Hin­ sicht, kein Austragen der Mahlkugeln durch den Mahlgut­ strom; und diese Forderungen gelten sowohl für die Naß­ mahlung als auch für die Trockenmahlung.

Diesen Anforderungen wird die erfindungsgemäße Mühle gerecht, wobei durch die Wahl des Antriebes der Charak­ ter der Mühle bestimmt werden kann:
Soll die Mühle im Naßbetrieb arbeiten, so ist der In­ nenkörper (als Rotor) anzutreiben; es bildet sich so­ dann im Mahlspalt ein hydrodynamischer Effekt aus, der als Folge der sich in entgegengesetzten Richtungen ver­ jüngenden oberen und unteren Bereiche von Innenkörper und Mahlbehälter sowie der konvexen Krümmung mindestens eines der Bereiche der Schwerkraft der Mahlperlen und des Mahlgutes entgegenwirkt und deren Absinken im Mahl­ spalt verhindert, während die Zentrifugalkraft im Be­ reich des größten Durchmessers verhindert, daß die Mahlperlen mit dem Mahlgut ausgetragen werden. Ohne Sie­ be ergibt sich eine Trennung von Mahlgut und Mahlper­ len. Da die Aufstiegsgeschwindigkeit des Mahlgutes im Mahlspalt einerseits von der Drehzahl des Innenkörpers abhängig ist, läßt sich durch deren Regelung die Mahl­ wirkung beeinflußen. Auf diese Weise ist es möglich, unter Verhinderung des Mahlperlenaustrages die Mahlwir­ kung zu variieren und den gewünschten Feinheitsgrad einzustellen. Die Verweilzeit des Mahlgutes in dem Mahlspalt hängt andererseits von der Mahlgutförderge­ schwindigkeit ab und läßt sich durch Steuerung der För­ derpumpe regulieren, so daß auch durch Beeinflussung dieses Parameters die Mahlwirkung in gewünschter Weise veränderbar ist. Wenn mit hohen Umfangsgeschwindigkei­ ten des Innenkörpers, aber geringerer Speisepumpenlei­ stung gearbeitet wird, bewegt sich das Mahlgut durch den rotierend angetriebenen Mahlperlengürtel langsam nach oben in Richtung des Austrages, und es ergibt sich durch lange Verweilzeit ein enges Kornspektrum des Mahlgutes.

Soll die Mühle im Trockenbetrieb arbeiten, so ist der Mahlbehälter (als Außenrotor) anzutreiben; die im Mahl­ spalt befindlichen Mahlperlen und Mahlgutpartikel wer­ den von der Fliehkraft erfaßt, die, als Folge der sich in entgegengesetzten Richtungen verjüngenden oberen und unteren Bereiche von Innenkörper und Mahlbehälter sowie der konvexen Krümmung mindestens eines der Bereiche, der Schwerkraft der Mahlkugeln und der Mahlgutpartikel entgegenwirkt und einerseits deren Absinken im Mahl­ spalt verhindert, andererseits aber auch das Austragen der Mahlperlen durch die Mahlgutpartikel. Im übrigen ergeben sich bei der Trockenmahlung grundsätzlich die gleichen Möglichkeiten zur Steuerung des Mahlprozesses wie bei der Naßmahlung. Anstelle einer Schlickerförder­ pumpe kann eine Luftstromförderung vorgesehen werden.

Im übrigen gilt für beide Ausführungsformen: die kon­ vexe Krümmung eines Bereiches des in entgegengesetzte Richtungen sich verjüngenden Mühlenquerschnittes kann durch einen zweiten konvex gekrümmten Bereich oder einen konischen geradflächigen Bereich ergänzt werden. Auch läßt sich vorteilhaft ein konvexer unterer Bereich mit einem wenigstens teilweise konkaven oberen Bereich kom­ binieren. Die Konkavität des oberen Bereiches des Quer­ schnittes trägt dazu bei, daß das Abtreiben der Mahl­ perlen nach oben behindert wird.

Die Außenfläche des Innenkörpers kann vorteilhafter­ weise in geschlossenem Linienzug kugelförmig gekrümmt sein. Entsprechend ist die Innenfläche des Mahlbehäl­ ters kugelförmig gekrümmt und es entsteht ein kugel­ schalenförmiger Mahlspalt, an dessen oberem Ende vor­ zugsweise jenseits des Innenkörpers der Auslaß für das gemahlene Gut vorgesehen ist. Die Einspeisung des zu mahlenden Gutes erfolgt vorteilhafterweise in der unte­ ren Scheitelsohle des Mahlspaltes. Auch die Ausbildung von Innenkörperaußenfläche und Mahlbehälterinnenfläche als Ellipsoid oder Hyperbelkörper und dergleichen ist realisierbar. Die Form der Außenfläche des Innenkörpers und der Innenfläche des Mahlbehälters muß nicht iden­ tisch sein; es läßt sich beispielsweise ein ellipti­ scher Innenkörper oder ein in der Äquatorzone größten Durchmessers etwas abgeflachter kugelförmiger Innenkör­ per mit einer absolut kugelförmigen Innenfläche eines Mahlbehälters kombinieren. Diese Verschiedenheit der Radien der Krümmungen der Außenfläche des Innenkörpers und der Innenfläche des Mahlbehälters, insbesondere in der Äquatorzone, begünstigt die Zurückhaltung der Mahl­ perlen in der Äquatorzone und intensiviert ihre Mahlar­ beit infolge der hier herrschenden großen Kräfte.

Die Mittelachse des Innenkörpers kann relativ zu der Mittelachse des Mahlbehälters geneigt sein. Da beim Be­ trieb der Mühle die massereichsten Partikel, d.h. in der Regel die Mahlperlen, sich auf eine Umlaufbahn begeben, die rechtwinklig zur Mittelachse des angetriebenen Müh­ lenteiles (Innenkörper oder Mahlbehälter) verläuft, bedeutet dies, daß, je nach Schrägstellung von Innen­ körper oder Mahlbehälter, der Auslaß für das gemahlene Gut an die höchste oder eine niedrigere Stelle des Mahlspaltes verlegt werden kann. Diese Distanz des Ma­ terialauslasses zur arbeitsintensivsten Äquatorzone des angetriebenen Mühlenteiles trägt zusätzlich zu einer Verhinderung des Austrages von Mahlperlen bei.

Der Innenkörper bzw. der Mahlbehälter ist zur Verände­ rung der Mahlspaltbreite zweckmäßigerweise verschiebbar gelagert. Die Verschiebung erfolgt insbesondere quer zur Mittelachse des Innenkörpers und führt dazu, daß dieser exzentrisch in dem Mahlbehälter steht und die eine Seite des Mahlspaltes enger ist als die gegenüber­ liegende Seite desselben. Dies bewirkt, daß sich beim Betrieb der Mühle in dem verengten Mahlspaltteil sowohl Mahlgut als auch Mahlperlen stauen, daß dieser Stau verhindert, daß Mahlperlen und Mahlgut in eine reine Tangentialbewegung zum angetriebenen Mühlenteil über­ gehen und steigert somit die Arbeitsleistung der Mühle. Eine weitere Steigerung der Leistung der Ringspaltmühle wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß sowohl der Innenkörper als auch der Mahlbehälter drehbar gelagert und mit einem Drehantrieb versehen sind. Der Drehsinn der rotierenden Teile ist zweckmäßigerweise vorwiegend gegenläufig. Die Rotation des Innenkörpers an der In­ nenseite des Mahlspaltes und des Mahlbehälters an der Außenseite des Mahlspaltes führen dazu, daß die Mahl­ perlen in dem Mahlspalt von zwei Seiten her in Drehung versetzt und zur Arbeitsleistung aktiviert werden. Die ganze Dicke der Mahlperlenschicht in dem Mahlspalt nimmt in diesem Fall an der Mahlarbeit teil. Die Gegen­ läufigkeit der Drehung beider Mühlenteile verursacht höhere Scherkräfte der Mahlperlen, und insbesondere in der Zone größten Durchmessers kann sich eine Leistungs­ verdoppelung gegenüber der Ausführungsform mit nur ei­ nem angetriebenen Mühlenteil ergeben.

Neben dieser Leistungssteigerung hat der gleichzeitige Antrieb von Innenkörper und Mahlbehälter einen anderen wesentlichen Vorteil: Die Mühle kann wahlweise und ohne weiteren Umbau für eine Naß- oder eine Trockenmahlung verwendet werden.

Soll das Mahlgut naß vermahlen werden, so wird der In­ nenkörper angetrieben. Läßt man den Mahlbehälter dabei ruhen, so stellt sich der normale Mahleffekt ein; wird er gegenläufig angetrieben, so wird der Mahleffekt er­ heblich gesteigert.

Soll das Mahlgut trocken vermahlen werden, so wird der Mahlbehälter angetrieben. Läßt man den Innenkörper ru­ hen, so stellt sich die normale Mahlleistung ein; wird er gegenläufig angetrieben, wird die Mahlleistung er­ höht. Ein weiterer erheblicher Vorteil des gleichzeiti­ gen gegenläufigen Antriebes von Innenkörper und Mahlbe­ hälter liegt darin, daß durch die Steigerung der Dreh­ zahlen beider Mühlenteile derart hohe Umfangsgeschwin­ digkeiten im Mahlspalt erreicht werden können, daß die von den Mahlgutpartikeln aufgenommene Energie aus­ reicht, sie beim Aufeinandertreffen im Mahlspalt zu zerkleinern. Dies bedeutet, daß in diesem Fall auf den Einsatz von Mahlperlen verzichtet werden kann, und daß eine Material-mit-Material-Mahlung (= Autogenmahlung) stattfindet. Dies kann eine besondere Rolle spielen, wenn der Mahlperlenabrieb eine Verunreinigung des Mahl­ gutes darstellen würde. Die Leistung der Mühle kann auch bei der Autogenmahlung durch eine einseitige Mahl­ spaltverengung gesteigert werden.

Zur Anpassung an den zu mahlenden Stoff und die ge­ wünschte Feinheit können bei der erfindungsgemäßen Ringspaltmühle zahlreiche Parameter eingestellt und aufeinander abgestimmt werden. Vorteilhafterweise ist eine Intervall-Schaltautomatik für den Innenkörper und den Mahlbehälter vorgesehen, die beide zunächst mit gleichem Drehsinn antreiben läßt, bei Erreichen der maximalen Drehzahl den Innenkörper bzw. den Mahlbehäl­ ter bis zur Erreichung eines einseitigen Mahlspaltes von ca. 1 mm relativ zueinander verschieben läßt und gleichzeitig einen der rotierenden Teile auf Gegenläu­ figkeit umschaltet, danach das verschobene Teil in sei­ ne Ausgangslage mit gleichem Drehsinn zurückführen und sodann diese Vorgänge wiederholen läßt.

Die Innenfläche des Mahlbehälters und die Außenfläche des Innenkörpers weisen feinrauhe Oberflächen auf. Dies bedeutet, daß sie keinesfalls besonders glatt sein dür­ fen, aber auch nicht besonders rauh sein sollten. Die Feinrauhigkeit kann durch eine geeignete Beschichtung der Oberflächen erzielt werden, die als Korrosions- und Verschleißschutzschicht dient. Zur Vermeidung von Wär­ mestaus kann der Innenkörper innen belüftet sein. Au­ ßerdem kann der Mahlbehälter von einem Kühlflüssig­ keitsmantel umgeben oder luftgekühlt sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung schematisch dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform einer Ringspaltmühle, geeignet für eine Naß- oder Trockenmahlung, mit angetriebenem Mahlbehälter und angetriebenem sowie exzentrisch verschiebba­ rem Innenkörper,

Fig. 2 einen Querschnitt längs Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt einer Ringspaltmühle entsprechen Fig. 1, jedoch mit exzentrisch zur Mittelachse des Mahlbehälters verschobenem In­ nenkörper,

Fig. 4 einen Längsschnitt einer abgewandelten Ring­ spaltmühle zur Naßmahlung mit stillstehendem Mahlbehälter,

Fig. 5 einen Längsschnitt einer Ringspaltmühle zur Trocken- oder Naßmahlung mit zur senkrech­ ten Drehachse des Innenkörpers geneigter Mit­ telachse des drehbaren Mahlbehälters und Mahl­ behälterantrieb von unten,

Fig. 6 einen Längsschnitt einer Ringspaltmühle wie Fig. 5, jedoch mit zur senkrechten Mittel­ achse des drehbaren Mahlbehälters geneigter Drehachse des Innenkörpers und

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer Ringspalt­ mühle zur Trocken- und Naßmahlung mit angenä­ hert elliptisch geformter Außenfläche des In­ nenkörpers und Innenfläche des Mahlbehälters.

In einem beliebigen Gestell 10 ist an einer Tragplatte 11 eine Ringspaltmühle 12 zur Naß- oder Trockenmahlung aufgehängt. Die Ringspaltmühle 12 besteht im wesent­ lichen aus einem hauptsächlich kugelförmig gestalteten, angetriebenen hohlen Innenkörper 13 mit senkrecht nach oben ragender Drehachse in Form einer Hohlwelle 14 und einem äußeren Mahlbehälter 15, dessen Innenfläche ku­ gelförmig ist und der um seine zu der Hohlwelle 14 des Innenkörpers 13 koaxiale Mittelachse vorwiegend gegen­ läufig drehbar ist. Am unteren Ende ist der Innenkörper 13 durch Entfernung eines Kalottenabschnittes der Kugel bei 17 abgeflacht. In diese Abflachung mündet ein gera­ der Durchlaß 18 der rohrförmigen Hohlwelle 14, deren unteres Ende 19 in eine Innengewindebohrung eines Paß­ körpers 20 in dem Innenkörper 13 eingeschraubt ist und deren oberes Ende eine Einlaßöffnung 18 a aufweist und eine Antriebsscheibe 48 trägt. Die Hohlwelle 14 ist in einem Doppellager 16 gelagert, dessen Lagergehäuse 21 mit einer Verstellvorrichtung 22 fest verbunden ist, deren Aufgabe und Ausbildung nachfolgend im einzelnen erläutert werden.

Zwischen der kugelförmigen Innenfläche des Mahlbehäl­ ters 15 und der Außenfläche des angenähert kugelförmi­ gen Innenkörpers 13 befindet sich ein im oberen und unteren Bereich symmetrischer kugelschalenförmiger Mahlspalt 23 ungleichmäßiger Breite. Durch Abflachung des Innenkörpers 13 in seiner Äquatorzone 24 größten Durchmessers und Beibehaltung einer vollendeten Kugel­ form an der Innenfläche des Mahlbehälters 15 entsteht in der Äquatorzone 24 eine partielle Verbreiterung des Mahlspaltes 23, die nach oben und nach unten in allmäh­ lich schmaler werdende Mahlspaltpartien übergeht. Die untere schmalere Mahlspaltpartie endet in einem durch die Abflachung 17 des Innenkörpers 13 entstandenen ver­ größerten Mündungsraum 25 des Durchlasses 18 der Hohl­ welle 14, während die obere Mahlspaltpartie gegen einen Kranz von radialen, umfangsmäßig schrägen Auslaßöffnun­ gen 26 offen ist, die sich in einem zylindrischen An­ triebsgehäuse 27 befinden, das fest mit dem Mahlbehäl­ ter 15 verbunden ist, um diesen in Drehung zu verset­ zen, wenn ein in eine Rille 32 eingelegter Riemen An­ triebskraft auf das Antriebsgehäuse 27 überträgt. Die Auslaßöffnungen 26 sind radial und gleichsinnig schräg gerichtet und ihr inneres Ende liegt einem zylindri­ schen Ansatz 28 des Innenkörpers 13 gegenüber, der von einer Platte 29 abgedeckt ist und den Austritt der Hohlwelle 14 aus dem Innenkörper 13 verstärkt. Die Hohlwelle 14 wird von einer Buchse 30 mit Abstand 30 a umgeben, deren oberes Ende durch die Tragplatte 11 ragt und mit Hilfe einer gesicherten Mutter 41 an dieser festgespannt ist und die auf ihrem Außenumfang Innen­ ringe eines Doppelkugellagers 31 aufweist, welches das Antriebsgehäuse 27 des Mahlbehälters 15 drehbar lagert. Da das Antriebsgehäuse 27 mit dem Mahlbehälter 15 ge­ meinsam rotiert, drehen sich auch die Auslaßöffnungen 26 und schleudern das aus dem Mahlspalt 23 nach oben geförderte feinstgemahlene Gut radial nach außen in einen Kasten 33, aus dem es durch einen nach unten ge­ richteten Ablauf-Sammelkanal 34 in einen Auffangbehäl­ ter abläuft. Die Zentrifugalkraft hält die Mahlperlen in der Äquatorzone 24 zurück, so daß das Produkt von Mahlperlen frei ist.

Der Innenkörper 13 ist einschließlich seines zylindri­ schen Ansatzes 28 und des Durchlasses 18 der Hohlwelle 14 mit einer Korrosions- und Verschleißschutzschicht 35 versehen, die vorteilhaft eine feinrauhe Oberfläche aufweist. Auch die Innenfläche des Mahlbehälters 15 ist mit einer solchen feinrauhen Auskleidung 36 versehen, die sich bis in den Bereich der Auslaßöffnungen 26 an der Innenfläche des Antriebsgehäuses 27 erstreckt. Der Mahlbehälter 15 ist in waagerechter Ebene zentral ge­ teilt. Die obere und die untere Hälfte des Mahlbehäl­ ters 15 sind über zusammenpassende Flansche 37, 38 mit­ einander verschraubt. In der Mitte der unteren Hälfte des Mahlbehälters 15 ist im Bereich des Mündungsraumes 25 eine Öffnung 39 ausgebildet, die mit Hilfe einer Schraubkappe 40 verschließbar ist und dem Auslaß z.B. von Reinigungsfluid dient.

Die in Fig. 1 gezeigte Ringspaltmühle kann mit zen­ trisch in dem Mahlbehälter 15 angeordnetem Innenkörper 13 arbeiten. Es kann jedoch zur Feinstmahlung bestimm­ ter Hartstoffe günstiger sein, den Innenkörper 13 in dem Mahlbehälter 15 exzentrisch, und zwar koaxial oder vorzugsweise quer zu seiner Hohlwelle 14 zu verschie­ ben. Die Querverschiebung des Innenkörpers 13 ist im Bereich des Übermaßes 30 a der Bohrung der Buchse 30 in bezug auf den Außendurchmesser der Hohlwelle 14 möglich und zu ihrer Durchführung dient die erwähnte Verstell­ vorrichtung 22, die in Fig. 2 in Draufsicht veran­ schaulicht ist. Die Verstellvorrichtung 22 besteht im wesentlichen aus einem zweispurigen Schlitten 42 mit Schwalbenschwanzprofil, der über eine Halterung 43 mit dem Lagergehäuse 21 des Kugellagers 16 verbunden ist, das durch Buchsen zwischen einer Ringschulter 44 auf der Hohlwelle 14 und einer auf ein Außengewinde an der Hohlwelle 14 aufgeschraubten gesicherten Mutter 45 ein­ gespannt ist. Die beiden parallelen Seitenteile des Schlittens 42 sind je in einer mit der Tragplatte 11 festverbundenen Parallelführung 46 verschiebbar. Zur Sicherung der Position des Schlittens 42 in der Paral­ lelführung 46 dienen quergerichtete Gewindebolzen 47 (Fig. 2), die durch die Parallelführung 46 hindurch an die Schrägprofilierung jedes Seitenteiles des Schlit­ tens 42 angreifen. Die Verschiebung des Innenkörpers 13 quer zu seiner Drehachse mit Hilfe der Verstellvorrich­ tung 22 führt dazu, daß die lotrechte Mittelachse des Innenkörpers 13 zu der Mittelachse des Mahlbehälters 15 um das in Fig. 2 angedeutete Stück a quer versetzt ist, wodurch der Mahlspalt 23 auf einer Seite eine Verengung 23 a erhält und auf der gegenüberliegenden Seite eine Verbreiterung 23 b aufweist. Bei Drehung von Innenkörper 13 und Mahlbehälter 15 staut sich das mit den Mahlper­ len durch die obere koaxiale Öffnung 18 a des Durchlas­ ses 18 in den Mündungsraum 25 und damit in den Mahl­ spalt 23 eingeführte Mahlgut in der Verengung 23 a, die in der Praxis z.B. eine Breite von ca. 1 mm haben kann, und das Hindurchzwängen des Mahlgutes durch die Mahl­ perlen in dieser Verengung 23 a führt zu einer zusätz­ lichen Steigerung des Zerkleinerungsgrades. Es ist eine angenäherte Leistungsverdoppelung erreichbar, wenn da­ bei der Innenkörper 13 und der Mahlbehälter 15 sich gegenläufig drehen und auf diese Weise eine Verwirbe­ lung des Mahlgutes und der Mahlperlen hervorgerufen wird.

In Fig. 3 ist eine Ringspaltmühle zur Trockenmahlung im Schema dargestellt, deren Grundprinzip demjenigen der Ringspaltmühle gemäß Fig. 1 im wesentlichen entspricht. An der Tragplatte 50 eines Ständers 51 ist eine ange­ deutete zylindrische Buchse 52 befestigt, an der über ein Doppelkugellager 53 ein Mahlbehälter 54 mit exakt kugelförmiger Innenfläche drehbar aufgehängt ist. Der Mahlbehälter 54 ist fest mit einem Antriebsgehäuse 55 verbunden, das eine Umfangsrille 65 für einen Antriebs­ riemen aufweist. Das Antriebsgehäuse 55 ist mit einem Kranz von radialen Auslaßöffnungen 56 versehen, die in einen ringförmigen Absaugkanal 57 mit tangentialem Aus­ laß 58 münden, durch den das trockene feinstgemahlene Gut in Richtung des Pfeiles abgezogen wird. Der Mahl­ behälter 54 ist waagerecht geteilt, so daß nach seiner Öffnung von unten her ein angenähert kugelförmiger In­ nenkörper 58 in den Hohlraum eingeführt werden kann. Der Innenkörper 58 weist einen koaxialen Durchlaß 59 auf, der in eine koaxiale Hohlwelle 60 übergeht, die an ihrem oberen Ende einen Einlaß 59 a für das zu mahlende Gut und Mahlperlen aufweist. Die Hohlwelle 60 ist über eine Antriebsscheibe 49 an ihrem oberen Ende mit einem Antrieb verbindbar, der den Innenkörper 58 in Richtung des im Bereich eines Doppelkugellagers 61 eingezeichne­ ten Pfeiles dreht. Dieser Pfeil weist in eine der ange­ deuteten Drehrichtung des Mahlbehälters 54 entgegenge­ setzte Richtung.

Eine Verstellvorrichtung 62 ermöglicht eine radiale Verschiebung des Innenkörpers 58 in bezug auf den Innen­ raum des Mahlbehälters 54 derart, daß der Innenkörper 58 in der gezeigten Weise exzentrisch zu der senkrech­ ten Mittelachse des Mahlbehälters 54 versetzt ist und der Mahlspalt 63 in der Zeichnung links (63 a) schmaler ist als rechts (63 b). Die Verstellvorrichtung 62 kann einen Spindelantrieb 64 üblicher Art aufweisen, der eine millimetergenaue Verstellung des Innenkörpers 58 ggf. während der Drehung der Teile, d.h. während des Ringspaltmühlenbetriebes, ermöglicht. Die Ausbildung des Innenkörpers 58 und des Mahlbehälters 54 mit den ihnen zugehörigen Bauteilen entspricht im übrigen im wesentlichen der Ausführung nach Fig. 1.

Das Beispiel der Fig. 4 unterscheidet sich von den Bei­ spielen der Fig. 1 und 3 unter anderem dadurch, daß der Mahlbehälter 74 undrehbar mit einer Tragplatte 70 eines Ständers 71 verbunden ist und somit nur der in einem Doppelkugellager 72 gelagerte Innenkörper 73 ro­ tiert. Der Einsatz nur eines rotierenden Teiles genügt bei dieser Ringspaltmühle, weil sie - wie der Ablauf­ sammelkanal 75 und der die radialen Auslaßöffnungen 76 umgebende Kasten 77 zeigen - vorzugsweise zum Naßmah­ len, d.h. zur Verarbeitung von Schlicker bestimmt ist. Der Innenkörper 73 hat angenäherte Birnenform und ist im unteren Bereich 73 a etwa kugelförmig konvex ge­ krümmt, während sein oberer Bereich 73 b konisch oder sogar leicht konkav gestaltet sein kann. Der obere Be­ reich 73 b des Innenkörpers 73 wird von einer Welle 79 fortgesetzt, die keinen Durchlaß aufweist. Das durch die Tragplatte 70 hindurchragende Ende der Welle 79 ist in einem Kugellager 72 drehbar gelagert. Eine Antriebs­ scheibe 83 am oberen Ende der Welle 79 versetzt den Innenkörper 73 in Richtung des Pfeiles in Drehung. Die Innenfläche des Mahlbehälters 74 hat im unteren Bereich ebenfalls etwa Kugelform und ist im oberen Bereich dem Verlauf der Verjüngung des Innenkörpers 73 in dieser Zone im wesentlichen angepaßt. Zwischen beiden Teilen verbleibt ein Mahlspalt 81. Im Äquatorialbereich kann eine Verbreiterung des Mahlspaltes 81 vorgesehen sein, die die Zentrifugalkraft in dieser Zone verstärkt und die Zurückhaltung der Mahlperlen von den Auslaßöffnun­ gen 76 verbessert. Zu diesem Zweck dient auch eine ggf. vorsehbare konkave Krümmung des oberen Bereiches von Innenkörper 73 und Mahlbehälter 74. Ein Durchlaß 78 zur Einspeisung von Schlicker und Mahlperlen befindet sich zentral in der unteren Scheitelzone des Mahlspaltes 81. Der Durchlaß 78 ist gegen einen Mündungsraum 80 offen, der zwischen einer abgeflachten Partie des Innenkörpers 73 und der kugelförmigen Innenfläche des Mahlbehälters 74 entsteht. Der lotrechte Innenkörper 73 ist in bezug auf die Mittelachse des Mahlbehälters 74 radial ver­ schiebbar. Zu diesem Zweck dient eine Verstellvorrich­ tung 82, die der Verstellvorrichtung 62 des Beispiels nach Fig. 3 entsprechen kann.

Das Beispiel nach Fig. 5 unterscheidet sich von den vorangegangenen Beispielen im wesentlichen dadurch, daß ein angenähert kugelförmiger Innenkörper 90 mit lot­ rechter Hohlwelle 91 mit einem wenigstens innen kugel­ förmigen Mahlbehälter 92 kombiniert ist, dessen Mittel­ achse 93 zu der lotrechten Mittelachse der Hohlwelle 91 unter einem Winkel α geneigt ist. Der Mahlbehälter 92 ist auf einem schrägen Fuß 94 über ein Doppelkugellager 95 drehbar gelagert, wobei der Drehantrieb von einem Riemen in einer Rille 96 eines Antriebsgehäuses 97 auf ihn übertragen wird. Die Drehung des Mahlbehälters 92 mit kugelförmiger Innenfläche soll in Richtung des dem Mahlbehälter 92 zugeordneten Pfeiles erfolgen. Ein zylindrischer Halsteil 98 des Mahlbehälters 92 enthält einen Kranz von radialen Auslaßöffnungen 99, die in einen Absaugkanal 100 mit tangentialem Auslaß 101 för­ dern. Der schrägstehende Halsteil 98 hat einen verhält­ nismäßig großen lichten Durchmesser, der von einer sta­ tionären schrägen Abdeckung 102 verschlossen ist, wel­ che an einer Tragplatte 103 eines Ständers 104 hängend befestigt ist. Zwischen der Unterseite der Abdeckung 102 und der Stirnfläche des Halsteiles 98 ist eine Gleitringdichtung 105 angeordnet. Der Innenkörper 90 wird über einen an eine Antriebsscheibe 106 am oberen Ende der Hohlwelle 91 angreifenden Antriebsriemen in Richtung des Pfeiles gegenläufig zu dem Mahlbehälter 92 in Drehung versetzt. Die Hohlwelle 91 ist in einem Dop­ pelkugellager 107 gelagert, und das Doppelkugellager 107 befindet sich in einem Lagergehäuse 108, das mit einer Verstellvorrichtung 109 verbunden ist, die eine exzentrische Verstellung des Innenkörpers 90 quer zu seiner Drehachse in dem kugelförmigen Hohlraum des schrägen Mahlbehälters 92 derart ermöglicht, daß eine Seite des Mahlspaltes 110 schmaler wird als die gegen­ überliegende Seite. Die Schrägstellung des Mahlbehäl­ ters 92 um den Winkel α zur Senkrechten, hat zur Folge, daß die Auslaßöffnungen 99, die in einer zur Querebene A-A des Mahlbehälters 92 parallelen Ebene liegen, tie­ fer und höher angeordnete Anteile haben. Da beim Be­ trieb der Mühle die massereichsten Partikel, d.h. in der Regel die Mahlperlen, sich auf eine Umlaufbahn begeben, die rechtwinklig zur Mittelachse des angetriebenen Müh­ lenteiles (Innenkörper 90 oder Mahlbehälter 92) ver­ läuft, bedeutet dies, daß, je nach Schrägstellung von Innenkörper 90 oder Mahlbehälter 92, der Auslaß für das gemahlene Gut an die höchste oder eine niedrigere Stel­ le des Mahlspaltes 110 verlegt werden kann. Diese Di­ stanz des Materialauslasses zur arbeitsintensivsten Äquatorzone des angetriebenen Mühlenteiles trägt zu­ sätzlich zu einer Verhinderung des Austrages von Mahl­ perlen bei. Das feinstgemahlene Material wird in Abhän­ gigkeit von dem Einspeisungsdruck, mit dem es durch die Hohlwelle 91 in den Mahlspalt 110 gedrückt wird, in dem Mahlspalt 110 mehr oder weniger langsam nach oben be­ wegt und tritt ohne die Mahlperlen in den Absaugkanal 100 aus. Der Effekt der Verbesserung der Verringerung des Mahlperlenabtreibens durch Schrägstellung des Mahl­ behälters wird auch bei stillstehendem Mahlbehälter erzielt.

Fig. 6 zeigt eine Ringspaltmühle, bei der ebenfalls die Drehachse eines Innenkörpers 111 mit der Mittelachse eines drehbaren Mahlbehälters 112 einen Winkel β ein­ schließt. In diesem Falle ist jedoch der Mahlbehälter 112 lotrecht ausgerichtet und der Innenkörper 111 steht schräg. Mahlbehälter 112 und Innenkörper 110 rotieren in Doppelkugellagern 113 bzw. 114 gegenläufig. Ihre An­ triebe werden von Motoren übertragen, die über Riemen an eine Antriebsscheibe 115 am oberen Ende einer Hohl­ welle 129 des Innenkörpers 111 und über ein Antriebsge­ häuse 116 an der Unterseite des Mahlbehälters 112 an­ greifen. Der Mahlbehälter 112 ist auf einem geraden Sockel 117 senkrecht stehend montiert, während der In­ nenkörper 111 in einem schrägen Lagergehäuse 118 schräg hängend angeordnet ist, das auf einer Tragplatte 119 eines Ständers 120 angebracht ist. Ein Kranz von radia­ len Auslaßöffnungen 121 umgibt einen zylindrischen Halsteil 122 des Mahlbehälters 112 und durch diese Aus­ laßöffnungen 121 gelangt der im Naßmahlverfahren gewon­ nene feinstgemahlene Schlicker in einen Ablaufsammelka­ nal 123, der zu einem Auffangbehälter führt. Auch in diesem Falle wird die Verhinderung des Austrages von Mahlperlen aus dem Mahlspalt 124 verbessert, weil sich die Austrittsöffnungen 121 in bezug auf die zur Senk­ rechten schrägstehende wirksame Äquatorzone B-B des Innenkörpers 111, in der die größten Fliehkräfte herr­ schen, in einen tieferen linksseitigen Anteil und einen höheren rechtsseitigen Anteil unterteilen, der von den Mahlperlen praktisch nicht erreicht wird.

Fig. 7 zeigt eine Ringspaltmühle, bei der auf einer Tragplatte 131 eines Ständers 130 ein Lagergehäuse 132 für das Doppelkugellager 133 einer lotrechten Hohlwelle 134 eines Innenkörpers 135 befestigt ist. Der Innenkör­ per 135 hat angenähert elliptische Form mit leichter Abflachung 136 in der Äquatorzone größten Durchmessers. Die untere Kuppe des elliptischen Innenkörpers 135 ist bei 137 ebenfalls abgeflacht, so daß ein Mündungsraum 138 zwischen der Abflachung 137 und der Wölbung der vollkommen elliptischen Innenfläche eines Mahlbehälters 139 entsteht. In den Mündungsraum 138 mündet der gerade Durchlaß 140 der Hohlwelle 134, durch den von oben her zu mahlendes Trockenmaterial eingeführt wird. Zwischen der Außenfläche des Innenkörpers 135 und der Innenflä­ che des Mahlbehälters 139 befindet sich ein Mahlspalt 141, der sich nach oben und unten gleichmäßig verengt. Der Mahlbehälter 139 ist mit einem Antriebsgehäuse 142 fest verbunden, das ein Doppelkugellager 143 enthält und den Antrieb eines Motors auf den Mahlbehälter 139 überträgt. Der Mahlbehälter 139 dreht sich gegenläufig zu dem Innenkörper 135, wobei die Drehachsen beider rotierender Teile koaxial angeordnet sind. Das feinst­ gemahlene Gut gelangt durch einen Kranz von radialen Auslaßöffnungen 144 in einen Absaugkanal 145. Eine An­ triebsscheibe 146 am oberen Ende der Hohlwelle 134 überträgt den Antrieb eines Motors auf den Innenkörper 135.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 7 handelt es sich lediglich um Beispiele, deren Bauelemente gegen­ einander austauschbar sind, so daß Ringspaltmühlen zum Naß- oder Trockenmahlen unterschiedlichster Hartstoffe entstehen, die mit drehbarem oder feststehendem Mahlbe­ hälter bzw. Innenkörper arbeiten und deren Mahlspalt einseitig verengt oder gleichmäßig bemessen sein kann.

Die Drehzahlen von Innenkörper und Mahlbehälter können dem zu mahlenden Gut angepaßt werden und unterschied­ lich oder gleich sein. Wichtig ist, daß beide Teile gegenläufig rotieren. Bei Einsatz einer Intervall- Schaltautomatik ist es allerdings möglich, den Mahlbe­ hälter und den Innenkörper zunächst mit gleichem Dreh­ sinn antreiben zu lassen, bei Erreichen der maximalen Drehzahl den Innenkörper bzw. den Mahlbehälter bis zur Erreichung eines einseitigen Mahlspaltes von ca. 1 mm relativ zueinander zu verschieben und gleichzeitig den Mahlbehälter oder den Innenkörper auf Gegenläufigkeit umzuschalten, danach den Mahlbehälter bzw. den Innen­ körper in seiner Ausgangslage mit gleichem Drehsinn zurückzuführen und sodann diese Vorgänge zu wiederho­ len.

Claims (14)

1. Ringspaltmühle zum kontinuierlichen Feinstzerklei­ nern insbesondere von mineralischen Hartstoffen mit einem äußeren Mahlbehälter, in dem ein rotationssymme­ trischer Innenkörper relativ bewegbar angeordnet ist, dessen Außenfläche mit der Innenfläche des Mahlbehälters einen Mahlspalt begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der obere und der untere Bereich des Innenkörpers (13) in entgegengesetzten Richtungen verjüngt sind und an eine gemeinsame Äquatorzone (24) größten Durchmessers angrenzen und daß die Außenfläche mindestens eines der Bereiche konvex gekrümmt ist.

2. Ringspaltmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Außenfläche des oberen Bereichs des Innen­ körpers wenigstens teilweise konkav gekrümmt ist.

3. Ringspaltmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Außenfläche des Innenkörpers (13) in ge­ schlossenem Linienzug kugelförmig gekrümmt ist.

4. Ringspaltmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Außenfläche des Innenkörpers (135) in ge­ schlossenem Linienzug elliptisch gekrümmt ist.

5. Ringspaltmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien der Krümmungen der Außenfläche des Innenkörpers (13) und der Innenflä­ che des Mahlbehälters (15) verschieden sind.

6. Ringspaltmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper (13) oder der Mahlbehälter (15) einen zentralen Durchlaß auf­ weist, der mit einem Einlaß für das Mahlgut verbunden ist und im unteren Bereich des Mahlspaltes (23) offen endet, und daß ein Auslaß (26) sich im oberen Bereich des Mahlbehälters (15) befindet.

7. Ringspaltmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse des Innen­ körpers (90) relativ zu der Mittelachse (93) des Mahl­ behälters (92) geneigt ist.

8. Ringspaltmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse des Innen­ körpers und/oder die Mittelachse des Mahlbehälters in bezug auf die Senkrechte geneigt sind.

9. Ringspaltmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper (13) bzw. der Mahlbehälter (15) zur Veränderung der Mahlspalt­ breite verschiebbar gelagert ist.

10. Ringspaltmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlbehälter (15) und/ oder der Innenkörper (13) drehbar gelagert und mit ei­ nem Drehantrieb verbunden ist.

11. Ringspaltmühle nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Innenkörper (13) und der Mahlbehälter (15) gegenläufig angetrieben sind.

12. Ringspaltmühle nach Anspruch 9 mit 10 oder mit 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung während der Drehung von Innenkörper (13) und/oder Mahlbehälter (15) durchführbar ist.

13. Ringspaltmühle nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Intervall-Schaltauto­ matik für den Innenkörper (13) und den Mahlbehälter (15) vorgesehen ist, die den Drehsinn von Innenkörper (13) und/oder Mahlbehälter (15) ändert, die Verschie­ bung des Innenkörpers (13) relativ zum Mahlbehälter (15) bewirkt und die Wiederholung dieser Vorgänge ver­ anlaßt.

14. Ringspaltmühle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Intervall-Schaltautomatik den Mahlbehälter (15) und den Innenkörper (13) zunächst mit gleichem Drehsinn antreiben läßt, bei Erreichen der maximalen Drehzahl den Innenkörper (13) bzw. den Mahlbehälter (15) bis zur Erreichung eines einseitigen Mahlspaltes (23) von ca. 1 mm relativ zueinander verschieben läßt und gleich­ zeitig den Mahlbehälter (15) oder den Innenkörper (13) auf Gegenläufigkeit umschaltet, danach den Mahlbehälter (15) bzw. den Innenkörper (13) in seine Ausgangslage mit gleichem Drehsinn zurückführen und sodann diese Vorgänge wiederholen läßt.