DE3624229A1 - Closed bead sand mill - Google Patents

Abstract

Closed bead sand mill for the very fine comminution and dispersion of solids in liquids with the aid of small, round, bead-like and sand-like grinding bodies which are accommodated in a narrow, essentially smooth-walled annular space which accommodates approximately 3 to 6 layers of grinding bodies and is formed by a closed circular trough, which can be cooled or heated, and a rotor which rotates at high speed in the trough and is surrounded by the solid-liquid mixture which passes axially through the trough, the grinding bodies performing random rolling-rubbing movements, and a return device being situated on the rotor, and having a conveying rate which corresponds as exactly as possible to the throughflow rate of the mixture of material which is ground. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf geschlossene Perlsand­ mühlen mit ringspaltartigen Mahlräumen nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1.The invention relates to closed pearl sand mills with annular gap-like grinding rooms to the top Concept of claim 1.

Perlsandmühlen dieser Gattung gibt es verschiedene. Der enge, nur etwa 3 bis 6 Lagen Mahlkörper fassende Mahl­ raum hat eine ausgezeichnete Leistungsdichte und damit hohe Mahlleistungen in kleinen Mahlräumen mit entspre­ chend geringen Mahlkörpermengen. Leider entstehen als Folge des geringen Mahlraumquerschnittes durch den Mahl­ gutfluß so hohe Drücke auf die Mahlkörper, daß sie vor der Auslaßtrennung blockiert werden. Das führt zu Ver­ stopfungen und Überhitzungen, sowie zu exzessivem Mühlen- und Mahlkörperverschleiß. Alle bekannten bzw. vorgeschla­ genen Spaltraum-Perlsandmühlen haben deshalb notgedrungen zum Abbau der Mahlkörperkonzentration besondere Mahlkör­ perrückförderleitungen.Pearl sand mills of this type are different. The close grinding, only about 3 to 6 layers of grinding media space has an excellent power density and therefore high grinding performance in small grinding rooms with accordingly small amounts of grinding media. Unfortunately arise as Result of the small grinding chamber cross section through the grinding so high pressures on the grinding media that they are in front the outlet separation can be blocked. This leads to ver blockages and overheating, as well as excessive milling and grinding media wear. All known or suggested The gap-type pearl sand mills have therefore become imperative special grinding media to reduce the grinding media concentration return conveyor lines.

In der DE-OS 28 11 899 ist eine Spaltraum-Perlsandmühle mit doppelkegeligem Mahlraum dargestellt. Zentral im Rotor befindet sich die Rückförderleitung von der Auslaß- zur Einlaßseite, wobei Zentrifugalkräfte der Mahlkörper dem Zufuhrdruck des Mahlgutes überlegen sein müssen. Schwie­ rigkeiten betreffs der Rückfördermenge, insbesondere bei Änderung von Größe und Wichte der Mahlkörper sowie der Mahlgutviskosität sind vorprogrammiert, von der Gefahr des unmittelbaren Mahlgutdurchschusses ganz zu schweigen.In DE-OS 28 11 899 is a split-room pearl sand mill shown with a double-conical grinding chamber. Central in the rotor is the return line from the outlet to Inlet side, the centrifugal forces of the grinding media Feed pressure of the regrind must be superior. Schwie issues regarding the return quantity, especially for Changing the size and weight of the grinding media and the Grist viscosity is preprogrammed from the danger Not to mention the immediate shoot through of regrind.

In der DE-OS 31 06 062 ist eine Spaltraum-Perlsandmühle mit zylindrischem Mahlraum beschrieben, bei der zur Mahl­ körperrückförderung ein äußeres, achsparalleles Rohr ge­ nutzt wird. Der Förderfluß soll auch hier durch Differenz von Zentrifugalkräften erzeugt werden. Praktisch sind bei den meisten Mahlgütern, insbesondere wenn sie zum Zementieren oder zu dilatantem Fließverhalten neigen, die Mahlkörper überhaupt nicht zu einem Kreislauf zu be­ wegen.DE-OS 31 06 062 is a split-room pearl sand mill described with a cylindrical grinding chamber, for grinding body return an outer, axially parallel tube ge is used. The flow of funding should also be here by difference  are generated by centrifugal forces. Are practical for most regrinds, especially if they are used for Cementing or tend to dilate flow behavior, the grinding media not to be in a cycle at all because of.

In "Farbe + Lack" 90. Jahrgang, Heft 11/1984 Seite S. 913 sind in den Bildern 10 und 11 auch schon gesteuerte Schnecken zur Rückförderung der Mahlkörper vorgeschlagen. Diese Lösung bedingt aber nicht nur einen erheblichen Aufwand, auch ihr Einsatzbereich ist beschränkt, weil die Schnecken zur Vermeidung von Mahlkörperbruch aus elastischem, leider nur begrenzt lösungsmittelfestem, Material bestehen muß.In "Farbe + Lack" 90th year, issue 11/1984 page p. 913 are already controlled in Figures 10 and 11 Screws for the return of the grinding media are proposed. However, this solution does not only require a significant one Effort, their area of application is limited because the screws to avoid grinding media breakage elastic, unfortunately only limited solvent-resistant, Material must exist.

Die Erfindung setzt es sich zur Aufgabe, diese Schwierig­ keiten zu beheben und gleichzeitig die Abhängigkeit dieser Mühlen von den rheologischen Eigenschaften des aus Feststoff, Flüssigkeit und Mahlkörpern bestehenden Mahlgemenges zu vermindern. The invention sets itself the task of making this difficult fixes and dependency at the same time of these mills from the rheological properties of the consisting of solid, liquid and grinding media Reduce grinding mixture.

Demzufolge wird vorgeschlagen, auf dem Rotorzylinder Rückförderelemente vorzusehen, deren Rückförderleistung etwa dem Mahlgutdurchsatz ent­ spricht. Selbstverständlich dürfen diese Rückförderele­ mente den Spaltraumcharakter nur unwesentlich beeinflus­ sen. Insbesondere darf die radiale Ausdehnung weder zu Perlenbruch noch zu Toträumen führen. Die Rückförderele­ mente sollten tunlichst nicht höher sein als der maxi­ male Mahlkörperdurchmesser.Accordingly, it is proposed to provide return elements on the rotor cylinder, the return flow rate ent about the regrind throughput speaks. Of course, these return conveyors are allowed elements influence the gap space character only insignificantly sen. In particular, the radial expansion must not Pearl break still lead to dead dreams. The return conveyor mente should not be higher than the maxi male grinding media diameter.

Als Rückförderelemente sind besonders flache Rückförder­ gewinde geeignet, die auch am einfachsten eine rechne­ rische Auslegung gestatten. Dafür ein Beispiel: Die opti­ male Leistungsdichte erreicht eine gegebene Spaltraummühle mit einem Rotordurchmesser von 200 mm bei einer Rotordreh­ zahl von 600 min^-1. Dieser Leistungsdichte entspricht ein Solldurchsatz des Mahlgutes von 200 l/h, was pro Rotor­ umdrehung einer Förderleistung von 5,55 cm³ entspricht. Eine Rückförderleistung gleicher Höhe erbringen unter Vernachlässigung des Förderwirkungsgrades eine Gewinde­ rille von 5 mm mal 1,8 mm oder auch von 9 mm mal 1 mm. - Als Vorteil erweist sich, daß der Förderwirkungsgrad mit steigender Mahlkörperdichte immer besser wird und kurz vor der Mahlkörperblockade fest ein Korkenziehereffekt entsteht, wodurch Mahlkörperblockaden sicher vermieden werden.Particularly flat return threads are suitable as return elements, which also allow the simplest calculation calculation. Here is an example: The optimal power density is achieved by a given gap mill with a rotor diameter of 200 mm and a rotor speed of 600 min ^-1 . This power density corresponds to a target throughput of the ground material of 200 l / h, which corresponds to a delivery rate of 5.55 cm ³ per rotor revolution. A return flow of the same height, neglecting the conveying efficiency, is achieved by a thread groove of 5 mm by 1.8 mm or also 9 mm by 1 mm. - It proves to be an advantage that the conveying efficiency becomes better and better as the grinding media density increases and that a corkscrew effect occurs shortly before the grinding media blockage, thereby reliably preventing grinding media blockages.

Rückfördergewinde können unmittelbar in den Rotorzy­ linder eingeschnitten sein. Aus Verschließgründen aber empfiehlt es sich, die Gewinde mittels aufgelegter, leicht austauschbarer Verschleißbänder zu gestalten. - Unter­ schiedlich dicke Bänder erlauben eine komplette Ver­ schleißabdeckung des Rotors. - Hohle Bänder erlauben einen zwangsläufigen Kühlmitteldurchfluß unmittelbar in der Nähe der Wärmeentstehung. - Durch Temperaturdifferenzen benachbarter Bänder kann bei Produkten mit temperatur­ abhängigen Viskositäten der Fördereffekt unterstützt werden.Return threads can be fed directly into the Rotorzy be cut less. For reasons of closure, however it is recommended to lightly thread the thread to design interchangeable wear bands. - Under tapes of different thicknesses allow complete ver wear cover of the rotor. - Hollow bands allow one inevitable coolant flow directly in the Proximity of heat generation. - By temperature differences Adjacent belts can be used in products with temperature dependent viscosities the support effect supports will.

Als Förderelemente können aber auch einzelne Förder­ flächen oder Gewindestücke vorgesehen werden. Diese Unterteilung läßt Konstruktionen zu, die die Rückförder­ leistung ggf. auch während des Betriebes zu verändern ge­ statten. So können diese Einzelelemente durch an sich be­ kannte, in dem Rotorzylinder angebrachte Mechanismen, so­ wohl radial als auch im Anstellwinkel verstellt werden.Individual funding can also be used as funding elements surfaces or threaded pieces are provided. These Subdivision allows constructions that the return performance may also need to be changed during operation equip. So these individual elements can be by themselves knew mechanisms mounted in the rotor cylinder, so probably be adjusted radially as well as in the angle of attack.

Zur optimalen Nutzung der erfindungsgemäßen Perlsand­ mühle wird folgendes Verfahren vorgeschlagen. Normaler­ weise wird für Perlsandmühlen eine gleichmäßige Mahlkör­ perkonzentration über die ganze Troglänge gefordert. Für die obigen Spaltraum-Perlsandmühlen wird dieser Zustand erreicht, wenn die Durchsatz- und die Rückförderleistung etwa gleich sind, der Proportionalitätsfaktor also 1 be­ trägt. Der statistische Abstand von Mahlkörper zu Mahl­ körper ist überall gleich groß.For optimal use of the pearl sand according to the invention The following procedure is proposed. More normal an even grinding media becomes wise for pearl sand mills per concentration over the entire length of the trough. For The above split-room pearl sand mills will do this  reached when the throughput and the return flow are approximately the same, so the proportionality factor is 1 be wearing. The statistical distance from grinding media to grinding body is the same size everywhere.

Für viele Agglomeratmahlungen aber ist es vorteilhaft, wenn der Abstand der Mahlkörper untereinander der Agglo­ meratverkleinerung angepaßt ist, d. h. der Mahlkörperab­ stand muß zur Einlaufseite hin groß und zur Auslaufseite hin klein sein. Dieser Zustand wird erreicht, wenn die Rückförderleistung des Rotors kleiner als die Durchsatz­ leistung ist, der Proportionalitätsfaktor also unter 1 liegt.For many agglomerate grinds, however, it is advantageous if the distance between the grinding media is the agglomeration merate reduction is adjusted, d. H. the grinding media must be large on the inlet side and on the outlet side be small. This condition is reached when the Return flow of the rotor less than the throughput performance, i.e. the proportionality factor is less than 1 lies.

Aggregate und Primärkornpartikel dagegen benötigen der Partikelgröße angepaßte Zerkleinerungskräfte. Diese wach­ sen mit der höheren Mahlkörperkonzentration, die zur Einlaßseite hin erreicht wird, wenn die Rückförderleistung größer ist als die Durchflußleistung, der Proportionalitätsfaktor also über 1 liegt.Aggregates and primary grain particles, on the other hand, require the Grinding forces adapted to the particle size. This awake sen with the higher grinding media concentration to the inlet side is achieved when the return flow is greater than the flow rate, the proportionality factor is over 1.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen er­ läutert, wobei bekannte Einzelheiten, wie z. B. Antriebs- und Kühlelemente fortgelassen sind. Im einzelnen zeigtThe invention is based on schematic drawings refines, with known details such. B. drive and cooling elements are omitted. In detail shows

Fig. 1 den Längsschnitt einer Spaltraum-Perlsandmühle mit in den Rotorzylinder eingeschnittenem Rückfördergewinde, Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a gap-Perlsandmühle with incised into the rotor cylinder return screw threads,

Fig. 2 den Längsschnitt durch einen Rotorzylinder mit ver­ schiedenen Rückfördergewinden, Fig. 2 is a longitudinal section through a rotor cylinder with ver different return feed threads,

Fig. 3 die Ansicht eines Rotorzylinders mit einzelnen Rück­ förderelementen, Fig 3 shows the view conveying elements. A rotor cylinder with a single return,

Fig. 4 den Teilschnitt durch einen Rotor mit radial verstellbaren Rückförderelementen und Fig. 4 shows the partial section through a rotor with radially adjustable return elements and

Fig. 5 den Teilschnitt durch einen Rotor mit radial und im Anstellwinkel verstellbaren Rückförderflächen. Fig. 5 shows the partial section through a rotor with radially and in the angle of return adjustable return surfaces.

Die in Fig. 1 dargestellte Spaltraum-Perlsandmühle be­ steht aus dem Mahltrog 1, der Stirnwand 2 mit dem Ein­ laufstutzen 3, der Stirnwand 4 mit dem Auslaufgehäuse 5 und dem Auslaßstutzen 6. Im Trog 1 befindet sich der Rotorzylinder 7 mit dem eingeschnittenen Rückförderge­ winde 8. Die Perlen 9 demonstrieren die Spaltweitenver­ hältnisse. Über die Antriebswelle 10 wird der Rotorzy­ linder 7 schnell angetrieben. Die Scheibe 11 bildet mit der Stirnwand 4 einen Trennspalt zum Zurückhalten der Mahlkörper.The gap-type pearl sand mill shown in FIG. 1 is made up of the grinding trough 1 , the end wall 2 with a run nozzle 3 , the end wall 4 with the outlet housing 5 and the outlet nozzle 6 . In the trough 1 , the rotor cylinder 7 with the incised return conveyor winch 8 . The beads 9 demonstrate the gap width ratios. About the drive shaft 10 , the Rotorzy cylinder 7 is driven quickly. The disc 11 forms with the end wall 4 a separation gap for retaining the grinding media.

Die Fig. 2 zeigt den Rotorzylinder 7 a mit verschiedenen Gewindekonstruktionen im Schnitt. Alle Konstruktionen be­ nutzen schraubenlinienförmig angeordnete Bänder. - Die Flächbänder 12 sind vorteilhafterweise mit Punktschwei­ ßung befestigt. Für die Drahtbänder 13 genügt eine ent­ sprechende Vorspannung. Die unterschiedlich hohen Flach­ bänder 14 und 15 schützen die Außenfläche des Rotors vor jedem Verschleiß. Das Hohlband 16 erlaubt eine intensive Kühlung und in Verbindung mit dem ungekühlten Zwischen­ band 17 bei Produkten mit temperaturabhängiger Viskosi­ tät einen zusätzlichen Rückfördereffekt. Mit der Kombi­ nation von Drahtband 13 a und Flachband 15 a ist ebenfalls ein kompletter Schutz des Rotorzylinders gegeben. Fig. 2 shows the rotor cylinder 7 a with different thread designs in section. All constructions use helical tapes. - The flat strips 12 are advantageously attached with spot welding. For the wire tapes 13 , a corresponding bias is sufficient. The flat belts 14 and 15 of different heights protect the outer surface of the rotor from any wear. The hollow tape 16 allows an intensive cooling and, in conjunction with the uncooled intermediate band 17 in products with temperature-dependent viscometers ty an additional recirculation effect. With the combi nation of wire band 13 a and flat band 15 a is also a complete protection of the rotor cylinder.

Die Fig. 3 zeigt die Ansicht eines Rotorzylinders 7 b mit verschieden angeordneten Rückförderflächen. Die Rückför­ derflächen 18 können fest oder radial verschiebbar am Ro­ torzylinder befestigt sein. Die Rückförderflächen 19 sind fest mit den Drehkörpern 20 verbunden. Fig. 3 shows the view of a rotor cylinder 7 b with differently arranged return surfaces. The Rückför derflächen 18 can be fixed or radially displaceably attached to the ro tor cylinder. The return surfaces 19 are fixed to the rotating bodies 20 .

Die Fig. 4 zeigt einen Mühlenteilschnitt im Bereich einer radial verstellbaren Rückförderfläche 18, welche im Rotor 7 b gleitet. Die Verstellung wird bewirkt über den Bolzen 21, der im Spalt 22 des axial von außen durch die Antriebswelle verstellbaren Kulissensteines gleitet. Diese Verstellbarkeit erlaubt die Einstellung der Rück­ förderleistung und den Verschleißausgleich. Fig. 4 shows a partial mill section in the region of a radially adjustable return surface 18 which slides in the rotor 7 b . The adjustment is effected via the bolt 21 , which slides in the gap 22 of the sliding block that is axially adjustable from the outside by the drive shaft. This adjustability allows adjustment of the return flow rate and wear compensation.

Die Fig. 5 zeigt einen Mühlenteilschnitt im Bereich einer auf einem Drehkörper 20 befestigten Rückförder­ fläche 19. Der Drehkörper 20 besitzt die Verzahnung 24 für den Eingriff einer hier nicht dargestellten Zahnstange zur Drehverstellung und den Zapfen 25 für den Anschluß eines Zuggestänges. Die Dichtung 26 dichtet den Drehkörper 20 gegen die Rotorwand 7 b ab. Auch hier läßt sich die Rück­ förderleistung einstellen und der Verschleiß ausgleichen. Durch extreme radiale Verschiebung des Drehkörpers 20 kann die Perlendichte beeinflußt und ggf. der Rotoranlauf erleichtert werden. FIG. 5 shows a mill partial section in the region of a rotating body 20 mounted on a return conveyor surface 19. The rotating body 20 has the toothing 24 for the engagement of a rack, not shown here, for the rotary adjustment and the pin 25 for the connection of a pull rod. The seal 26 seals the rotary body 20 against the rotor wall 7 b . Here, too, the return flow rate can be adjusted and wear compensated. The bead density can be influenced by extreme radial displacement of the rotating body 20 and, if necessary, the rotor start-up can be facilitated.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf Spaltraum-Perl­ sandmühlen mit zylindrischem Mahltrog und auch nicht auf die dargestellten Beispiele der Rückförderelemente.The invention is not limited to gap-pearl sandmills with cylindrical grinding trough and not to the illustrated examples of the return elements.

Claims (11)

1. Geschlossene Perlsandmühle zum Feinstzerkleinern und Dispergieren von Feststoffen in Flüssigkeiten mit Hilfe kleiner, runder, perl- und sandartiger Mahlkörper, die in einem engen, im wesentlichen glattwandigen, ca. 3 bis 6 Lagen Mahlkörper aufnehmenden Ringspalt-Mahlraum, gebildet von einem geschlossenen, ggf. kühl- oder heizbaren, kreis­ runden Trog und einem darin schnell umlaufenden, ggf. heiz- oder kühlbaren Rotor, umgeben vom Feststoff-Flüssig­ keitsgemisch, welches dem Trog an einem Ende zugepumpt wird, um ihn am anderen Ende nach Passieren einer Trenn­ einrichtung zum Zurückhalten der Mahlkörper zu verlassen, intensive, ungeordnete Rollreibbewegungen vollführen, da­ durch gekennzeichnet, daß auf dem Rotor Rückförderele­ mente vorgesehen sind, deren Förderleistung etwa dem Mahlgutdurchsatz entspricht.1.Closed pearl sand mill for finely crushing and dispersing solids in liquids with the help of small, round, pearl and sand-like grinding media, which are formed in a narrow, essentially smooth-walled, approx. 3 to 6 layers grinding media, formed by a closed, if necessary, coolable or heatable, circular trough and a rapidly revolving, possibly heatable or coolable rotor, surrounded by the solid-liquid mixture, which is pumped to the trough at one end, to the other end after passing through a separation device to leave the grinding media to leave, perform intense, disorderly rolling friction movements, characterized in that on the rotor Rückförderele elements are provided, the delivery rate corresponds approximately to the throughput. 2. Perlsandmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rotor Rückfördergewinde angebracht sind.2. Pearl sand mill according to claim 1, characterized in that return threads are attached to the rotor. 3. Perlsandmühle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückfördergewinde durch auf- oder eingelegte Bänder erstellt sind, die ggf. den eigentlichen Rotor komplett abdecken.3. Pearl sand mill according to claim 2, characterized in that the return thread through on or inlaid Bands are created, which may be the actual rotor cover completely. 4. Perlsandmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder für Kühlmitteldurchfluß hohl gestaltet sind. 4. pearl sand mill according to claim 3, characterized in that the bands for the coolant flow are hollow.   5. Perlsandmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor mit einzelnen Rückförderflächen bestückt ist.5. pearl sand mill according to claim 1, characterized in that the rotor is equipped with individual return surfaces. 6. Perlsandmühle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückförderflächen radial verstellbar sind.6. Pearl sand mill according to claim 5, characterized in that the return surfaces are radially adjustable. 7. Perlsandmühle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückförderflächen im Anstellwinkel variabel sind.7. Pearl sand mill according to claim 5, characterized in that the return surfaces are variable in the angle of attack. 8. Verfahren zum Betrieb einer Perlsandmühle nach An­ spruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine veränderbare Proportionalität zwischen der Rotordrehzahl bzw. Rotor­ förderleistung und dem Mahlgutdurchsatz zur gewollten Be­ einflussung der Perlendichteverteilung über der Troglänge.8. Method for operating a pearl sand mill according to An saying 1 to 7, characterized by a changeable Proportionality between the rotor speed or rotor delivery rate and the regrind throughput to the desired loading influence of the pearl density distribution over the length of the trough. 9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den Proportionalitätsfaktor 1 für gleichmäßige Perlendichte­ verteilung über der ganzen Troglänge.9. The method according to claim 8, characterized by the Proportionality factor 1 for even pearl density distribution over the entire length of the trough. 10. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Pro­ portionalitätsfaktoren kleiner 1 für höhere Perlendichte zum Trogauslaß hin.10. The method according to claim 8, characterized by Pro proportionality factors less than 1 for higher pearl density towards the trough outlet. 11. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Pro­ portionalitätsfaktoren größer 1 für höhere Perlendichte zur Trogeinlaßseite hin.11. The method according to claim 8, characterized by Pro proportionality factors greater than 1 for higher pearl density towards the trough inlet side.