DE7038335U - Ruehrwerksmuehle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührv/erksmühle mit bestimmter Mahlkörperfüllung im Mahlbehälter und bezieht sich auf die Steuerung oder Regelung der Mahlbedingungen im Mahlbehälter.

Rührwerksmühlen oder Rührwerkskugelmühlen sind bekannt. Ihre wesentlichen Bestandteile sind ein meist zylindrischer hochschlanker Mahlbehälter, eine mit zweckmäßig geformten Rührorganen versehene Ruh·welle, die mit hoher Drehzahl im Mahlbehälter rotiert, sowie eine Mahlkörperfüllung aus kugelförmigen oder etwa kugelförmigen Mahlkörpern aus Stahl, Glas, Porzellan, Keramik oder ähnlichen Werkstoffen. Das naß zu mahlende oder zu dlspergierende Mahlgut wird meist durch eine stufenlos regelbare Speisepumpe von unten her in den Mahlbehälter gefördert und nach Durchtritt durch die Mahlzone am oberen Ende des Mahlbehälters abgezogen. Die Mahlkörperfüllung wird durch eine geeignete Trennvorrichtung, beispielsweise ein Sieb oder ein Reibspalt/ zurückgehalten. Das ausreichend gemahlene oder dispergierte Mahlgut fließt durch eine seitliche Öffnung über einen Auslauf ab, beispielsweise in ein Auffanggefäß.

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Durch die hohe Drehzahl der Rührwelle entstehen in der meist hoch-viskosen Hahlbebälterfüllung aus Mahlkörpern und flüssigem Mahlgut zwischen den einzelnen Mahlkörpern, den Mahlkörpern u.nd der Hahlbehülterwand sowie zwischen den Mahl» körpern und der Rührwelle Spalte, in denen Dif f erenzgeschv/indigkeiten mit hohem Gradienten auftreten, durch die die Dispergierung oder Zerkleinerung des Mahlgutes ähnlich wie im Reibspalt eines Walzenstuhls bev/irkt wird.

Den gev/ünschten Feinheitsgrad oder die erstrebte Dispergierung erzielt man außer durch entsprechende Auslegung der Mühle durch Wahl einer geeigneten bestimmten Mahlkörperfülluing, in der Menge und Größe der Mahlkörper aufeinander abgestimmt sind, durch Steuerung oder Regelung der Verweilzeit des Mahlgutes im Mahlbehälter. Hierzu dient die Speisepumpe, deren Förderleistung durch ein stufenloses Getriebe regelbar ist.

Für die Dispergier- und Mahlwirkung sind die Verhältnisse in den Mahlspalten bestimmend. Dabei sind entscheidend die Geschwindigkeits- und Druckverhältnisse in der Gesamtzahl der Mahlspalte. Eine Verbesserung der Dispergierwirkung durch Erhöhung der Geschwindigkeit und damit der Geschwindigkeitsgradienten ist durch die Verschleißfestigkeit des Mahlbehälters und der Rührorgane und nicht zuletzt auch der Mahlkörper begrenzt.

Die Möglichkeit der Dispergierleistungsverbesserung durch Erhöhung der Mahlspalt-Druckverhältnisse (es ist eine mit Mahlgut-Überdruck im Mahlbehälter arbeitende Rührwerksmühle bekannt) unter Berücksichtigung des Druckverhaltens der unterschiedlichen Mahlgüter war mit den bisherigen Konstruktionen ungenügend. Gleiches gilt für die Feinheitsbeeinflussung. Da der Mahlbehälter bisher* fest begrenzt war, konnte man nur eine bestimmte Mahlkörpermenge einführen, die sich im wesentlichen aus empirisch ermittelten Daten unter Berücksichtigung des Anlaufverhaltens der Mühle und

* fast immer

Stabilitätserwägungen, des Viskositätsverhaltens des Mahlgutes (Strukturviskosität, Thixotropie, Theopexie) der Temperaturompfindlichkeit des Mahlgutes, dex· benötigten Reinigungszeit fUr tfshlbehälter .und Mahlkörper füllung sowie des Werkstoffverschlci.ßcs in der Mühle ergab. Hierbei ergab sich nahezu in jedem Falle exne Mahlkörperfüllung bzw. -packung, die nicht optimaler Mahl- und Dispergierwirkung somit nicht wirtschaftlichster Nutzung der Mühle entsprach.

Zur Anpassung der Mahlbedigungen an die jeweiligen Anforderungen des Mahlgutes während des Mahlens ist jedoch schon bei einem bekannten älteren Vorschlag (GB-PS 1 038 153) vorgesehen, den Mahlbehälter zur Veränderung seines ArbeitsVolumens mit einer verstellbaren Wand zu versehen, vorzugsweise in Form eines die Mahlkörperfüiiung nach oben zurückhaltenden, unter Federvorspsnnung stehenden Siebs, das durch eine Schraubvorrichtung oder eine andere mechanische, hydraulische oder pneumatische Einrichtung in Achsrichtung des Mahlbehälters bzw. der Rührwelle verstellbar bzw. nach unten absenkbar ist und als Verdrängungseinrichtung für die Mahlkörper wirkt. Hierduch ist im Betrieb die Aufrechterhaltung einer gewünschten, vorteilhaften Packungsdichte erleichtert. Für den Betrieb ist vorgesehen, daß das Volumen des Arbeitsraums des Mahlbehälters nach einer anfänglichen Anlaufzeit für die restliche Behandlungszeit so weit verkleinert wird, daß es vollständig von der Masse der sich berührenden Mahlkörper und der Flüssigkeit in den sich bildenden Zwischenräumen eingenommen wird. Dabei kann das Volumwn des Arbeitsraumes des Behälters so weit verkleinert werden, daß die Mahlkörper in Berührung miteinander gehalten werden und unter eine' Druck stehen.

Unabhängig von der Lage des Siebs nimmt die Mahlkörperfüllung während der Stillstandszeiten etwa ihre größte Packungsdichte ein, weshalb sich über der Packung unter Umständen reine Flüssigkeit befindet. Daher ist bei eingefülltem hochviskosem oder thixotropem Mahlgut der Anlauf ebenso erschwert, wie bei Mühlen mit unveränderlichem Arbeitsvolumen, weil sich die mit

den Ruhrorganen versehene Welle in beiden Fällen beim Anlauf zu 100 % in der Mahlkörperfüllung befindet, wodurch sie unter Umständen sogar blockiert werden kann.

Um einen Anlauf bei wirtschaftlicher Auslegung des Antriebs zu erreichen, muß neben dem Einbau von besonderen Vorrichtungen, z. B. einer Anlaufkupplung, im Antriebssystem die Mahlkörperfüllung durch Vorspülen mit niedrigviskosen Flüssigkeiten aufgelockert werden, um die Viskosität des Mahlbehälterinhalts zu erniedrigen. Das zum Anfahren der Mühle notwendige Losbrechmoment kann auch durch Komplizierung und Überdimensionierung des Antriebs, dessen Leistung dann im Betriebszustand nicht genutzt wird, aufgebracht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Möglichkeit, die Mahlbedingungen optimal einstellen zu können, mit einfachen Mitteln das Anlaufverhalten zu verbessern.

Diese Aufgabe ist für eine Rührwerksmühle mit Verdrängungseinrichtung für die Mahlkörper dadurch gelöst, daß die Verdrängungseinrichtung als stirnseitig unmittelbar an den Boden des Mahlbehälters oder an dessen Seitenwand nahe dem Mahlbehälterboden angebautes und zum Mahlbehälterinneren hin offenes Zylinder-Kolben-Aggregat ausgebildet ist. Die Verdrängungseinrichtung ist vorzugsweise druckmittelbetätigbar.

Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, die Dichte der Mahlkörperfüllung im aktiven Mahlbehältervolumen, das ist das von den Rührorganen unmittelbar erfaßte oder bearbeitete Mahlbehältervolumen, durch Abzug von Mahlkörpern vor dem Anlauf zu erniedrigen, damit beim Anlauf die für den normalen Betriebszustand vorgesenene Antriebsleistung ausreicht. Die Erniedrigung der Mahlkörperfüllung geschieht durch Abzug von Mahlkörpern in ein unterhalb der Rührorgane mündendes Zylinder-Kolben-Aggregat, aus dem es im Betrieb zur Beeinflussung der Mahlbedingungen jederzeit wieder in das aktive Mahlbehältervolumen eingespeist werden

kann, wobei das Arbeitsvolumen des Mahlbehälters nicht verändert zu werden braucht oder wird.

Wenn eine Verdrängungseinrichtung in Form eines Zylinder-Kolben-Aggregats auch die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt, kann sie auch durch eine in den Mahlbehälter h.ine.inbewegbare und zurückziehbare Membran gebildet sein.

Die Betätigung des Kolben-Zylinder-Aggregats erfolgt zweckmäßig mit einem Druckmittel, das entweder von einer handbetriebenen oder motorbetriebenen Druckmütelpuinpe entweder unmittelbar oder über einen Arbeitszylinder mittelbar den Kolben des Zylinder-Kolben- Aggregats beaufschlagt.

Durch das Zylinder—Kolben-Aggregat kann die Pichte und/oder Menge der Mahlkörper in der aktiven Mahlzone des Mahlbehälters vergrößert oder verkleinert und damit auch die Mahlbedingungen in den vielen Mahlspalten beeinflußt werden. Dies wäre mit einer Verweilzeitsteuerung für das Mahlgut im stationären Betriebszustand nicht möglich. Nur während des Anfahrens, bei dem über die Verweilzeit eine Temperatursteuerung des Mahlbehälterinhalts und damit eine Viskositätsbeeinflussung möglich ist, ließen sich etwas die Mahlbedingungen beeinflussen. Da aber während des Anfahrens die eigentlichen angestrebten Mahlbedingungen noch nicht vorliegen, sind über die Verweilzeit die Mahlbedingungen, wie :;ie auch im stationären Betrieb vorliegen, nicht beeinflußbar.

Da viele Mahlgüter thixotrop sind, wünscht man gerade beim Anfahren große Mahlspalte oder eine Teilbeaufschlagung der Rührorgane der Rührwelle, um den Arbeitsverbrauch niedrig zu halten. Dadurch sind Überlastungen des Antriebsmotors vermeidbar. Aus einer mittleren Stellung des Kolbens der Verdrängungseinrichtung wird dieser zurückgezogen, so daß in den mit dem zylindrischen Teil des Mahlbehälters in unmittelbarer Verbindung stehend^ kolbenstirnseitigen Zylinderteil Mahlkörper eintreten kö: u. Dadurch wird zunächst die Mahlkörpermenge verringert und dann der mittlere Abstand der Mahlkörper im Mahlbehälter vergrößert.

Umgekehrt läßt sich zur Intensivi: . ung der Mahl v/i rkung die mittlere Dichte der Mahlspalte, wie bei dem bc'--;nnten Vorschlag dadurch verkleinern, daß die Packungsdichte der Mahlkörperfüllung in aktiven Mahlbehältervolumen vergrößert wird.

Auch die erfindungsgemäße Rührwerksmühle erlaubt eine verhältnismäßig einfache automatische Regelung der Mahlbedingungen durch Messung eines für die Mahlbedingungen repräsentativen Ist-V/erts, Vergleichs mit einem Soll-Wert und Verwendung einer daraus abgeleiteten Regelgröße zur Steuerung der Verdrängungseinrichtung.

Mit der Erfindung ist das Anlaufenlassen der Mühle im entlasteten Zustand und die volle Ausnutzung der Antriebsleistung und damit der Mühle im stetigen Betrieb möglich. Die Mahlbedingungen können auf die einzelnen Mahlgüter, insbesondere auf deren Viskosität sowie deren Dilatanz- bzw. Rheopexie-Verhalten und deren Temperaturempfindlichkeit ohne Änderung der Mahlkörperfüllung angepaßt v/erden.

Die Erfindung ist anhand einer Zeichnung an zwei Ausführungsformen näher erläutert, in der zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgestal-teten Rührwerksmühle mit einem seitlich an die Mahlbehälterwand angesetzten Zylinder-Kolben-Aggregat und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgestalteten Rührwerksmühle mit an den Mahlbehälterboden angebauten Zylinder-Kolben-Aggregat.

In einem zylindrischen, hochschlanken Mahlbehälter 1 mit Kühlmantel 2, der einen Kühlwassereinlaß 3 und Kühlwasserauslaß aufweist, rotiert mit hoher Drehzahl eine Rührwelle 5 mit radial abstehenden Rührorganen 6. Der Mahlbehälter ist nach unten hin durch einen am Flansch 7 des zylinderischen Mahlbehälters ange-

schraubten Mahlbehälterboden 8, der den Mahlguteinlaß 9 mitt.'.t aufweist, und oben mit einer mit dem Flansch 10 d°*3 Mahlbe-iältors verschraubten Ringscheibe 11, die mit einer auf der Rührwelle 5 sitzenden Scheibe 12 einen Trennspalt 13 zum Zurückhalten dar Mahlkörper der Mahlkörperfüllung 14 bildet, abgeschlosser. Das dispergierte Mahlgut, das durch den Trennspalt 13 hindurchtritt, kann über einen seitlichen Auslaß 16 in ein neben der Mühle aufzustellendes, nicht dargestelltes Auffanggefäß ablaufen. Die Rührwelle ist gegenüber dem Kopf der Mühle mittels einer Stopfbuchspackung 17 abgedichtet und wird von der Antriebswelle 18 eines nicht dargestellten Antriebsmotors über eine Kupplung 19 angetrieben.

In der Nähe des Mahlbehälterbodens 8 ist eine Verdrängungseinrichtung 20 in Form eines Zylinder-Kolben-Aggregats vorgesehen. Stirnseitig ist der Zylinder 21 unmittelbar an die Seitenwand des Mahlbehälters 1 nahe dem Behälterboden angeschlossen und ist zum Mahlbehälterinneren hin offen. Dadurch verweilen sich die Mahlkörper der Mahlkörperfüllung 14 ebenso wie im Unterteil des Mahlbehälters 1 in diesem Teil des Zylinders 21. Im Zylinder ist axial verschieblich ein Kolben 22 vorgesehen, der mittels einer handbetätigbaren Spindel 23, die auf geeignete Weise im Zylinderkopfdeckel 24 drehbar gelagert ist, auf die Rührwellenachse zu und von ihr weg bewegbar ist. Wird der Kolben 22 zu dem Behälter hinbewegt, verringert sich wegen der konstanten Mahlkörpermenge der mittlere Abstand der Mahlkörper, so daß die Mahlbedingungen intensiviert sind. Die Betätigung des Kolbens 22 kann auch mit einem durckmittelbetätigbaren Arbeitszylinder erfolgen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kugelmühle ist das Zylinder-Kolben-Aggregat 20 an den Mahlbehälterboden 8 angebaut, während der Mahlguteinlaß 9 an das untere Ende der Seitenwand des Mahlbehälters 1 verlegt ist. ie Verstellung des Kolbens 22 erfolgt durch Einpumpen von Druckmittel mittels einer handbetätigten ölpumpe 25.

Die stellung der Verdrängungseinrichtung kann automatisch ii. Engigkeit von der Motorleistung oder der Temperatur sowie von Hand erfolgen.

Mittels der Verdrängungseinrichtung läßt sich , insbesondere bei Druckmittelbetätigung ,· gleichzeitig der Mahlspaltdruck ermitteln sowie reproduzieren.

Die Rührwerksmühle läßt sich für die Dispergierung von Anstrichfarben, Druckfarben, Textil- und Lederdeckfarben, Karbonfarben, Tonbandmassen, fotografischenEmulsionen, pharmazeutischen und kosmetischen Präparaten, Klebstoffen, Kakao- und Schokoladenmassen und vielen anderen Mahlgütern verwenden.

Claims (2)

J5 C h U ΐ ζ π μ sprüche

1. Rührv.^rerksinüiile mit bestimaiter Mahlkörperfüllmig und einer Verdrängungseinrichtung für die Mahlkörper zur Veränderung der Kahlkörrex"packungsdiclrte im Kahlbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungseinrichtung als stirnseitig unmittelbar an den Boden (3) des Kahlbehälters (1) oder an dessen Seitenwand nahe dem Mahlbehälterboden aagetautes und zum Mahlbehälterinneren hin offenea ^ylinder-Kolben-Aggregat (20) ausgebildet ist.

2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, dadurch g e kennreich η et, daß die Ve rdräigingse inr ichtimg druckinittelbetätigbar ist.

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