EP2484450B1 - Rührwerkskugelmühle - Google Patents

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EP2484450B1
EP2484450B1 EP12000233.2A EP12000233A EP2484450B1 EP 2484450 B1 EP2484450 B1 EP 2484450B1 EP 12000233 A EP12000233 A EP 12000233A EP 2484450 B1 EP2484450 B1 EP 2484450B1
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EP
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grinding container
grinding
ball mill
agitator
protective plate
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EP2484450A2 (de
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Eberhard Lipp
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Lipp Mischtechnik GmbH
Original Assignee
Lipp Mischtechnik GmbH
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Publication of EP2484450A3 publication Critical patent/EP2484450A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/16—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/18—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/18—Details
    • B02C17/183—Feeding or discharging devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/18—Details
    • B02C17/24—Driving mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a stirred ball mill with a grinding container and an axially extending in this agitator shaft, which is connected at least one end via a rotary feedthrough with the wall of the grinding container according to the preamble of the accompanying main claim.
  • stirred ball mills are used to comminute the solids of liquid, disperse systems or suspensions.
  • They usually consist of vertically and horizontally arranged cylindrical containers, which are usually filled to 60 to 80 vol .-% with grinding media.
  • These grinding media are mostly balls made of steel, glass or ceramic materials.
  • the axially arranged stirrer shaft can be found on the stirring elements such as discs or rods are arranged rotationally fixed. By a rotation of this agitator shaft an intensive movement of the grinding media is effected.
  • Said suspension is pumped with simultaneous rotation of the stirring shaft through the grinding container of the stirred ball mill, wherein the solid particles are comminuted within the suspension by the impact and shear forces acting on them, which are generated by the grinding media.
  • a suitable device is provided by which the grinding media are held in the grinding container, while the suspension can escape with the crushed solids contained therein.
  • a particular problem is the design of the rotary union at the entrance of the agitator ball shaft in the grinding container from a design point of view for the safe operation of a stirred ball mill. This is because there is a risk that grinding media damage the rotary unions present here, either by impact or by friction. This risk is particularly high when mechanical seals are used for the rotary feedthrough.
  • a protective disc covering the rotary feedthrough is arranged adjacent to the rotary feedthrough in the grinding container.
  • Corresponding devices are known from the DE 10 2008 058 585 A1 , of the EP 0 074 633 B1 or the US 5 330 112 A ,
  • Object of the present invention is therefore to develop previously known agitator ball mills.
  • the agitator ball mill according to the invention is defined by claim 1.
  • the protective disk is attached to the agitator shaft.
  • the protective disk is provided on its side facing the rotary feedthrough with conveyor blades extending essentially in the radial direction.
  • a convergent annular gap which is present at the periphery of the protective disk between this and the surrounding wall of the grinding container, on the one hand, a uniform entry of suspension in the grinding container can be ensured.
  • coarse agglomerations of solid materials in the suspension are additionally broken up by this convergent annular gap, for which purpose the shear stresses within the suspension can be utilized, which occur when the suspension passes through said convergent gap.
  • the radial dimensions of the convergent gap in particular at its end facing the interior of the grinding container, are selected so that grinding bodies with their usual dimensions can not penetrate into the gap.
  • the grinding container is provided on its wall with a ball emptying, which lies in the region of the grinding container facing side of the protective disk.
  • a ball emptying which lies in the region of the grinding container facing side of the protective disk.
  • FIG. 1 you can see the side view of a Rlickwerkskugelrnühle.
  • An agitator shaft 3 is driven by an electric motor 1 with the interposition of a transmission arranged in a gearbox 2.
  • This stirring shaft is occupied by axially aligned stirring elements in the form of rods 4, which mesh with counter-rods 5, which are arranged on the wall 6 of the grinding container 7 and protrude radially inwards.
  • the wall 6 is formed bivalve, so that it forms a cooling jacket 8, introduced into the through a cooling water inlet 9 cooling water and this is derived from a cooling water outlet 10 again.
  • the stirring shaft 3 is designed to be cooled accordingly.
  • the interior of the grinding container 7 is filled for the most part with grinding media 11, which occupy a volume of 60 to 80% of the free space in the grinding container 7.
  • annular gap 12 Through which the suspension passes with the comminuted solid particles in order to leave the grinding container 7 through a suspension outlet 13. Due to its dimensions, in particular the clear width of the annular gap 12 is thereby prevented that while the grinding media are discharged from the grinding container 11.
  • a protective plate 16 is provided in this area on the agitator shaft 3. This extends in the radial direction on the actual rotary feedthrough 14 and prevents so that individual grinding media 11 strike the rotary feedthrough 14 and can damage them.
  • the protective disk 16 is integrally formed with the agitator shaft 3 and also has on its side facing the rotary feedthrough 14 in the radial direction conveying wings 17.
  • suspension which enters parallel to the axis of the stirring shaft 3 through a feed pipe 18 into the grinding container 7, as conveyed with a pump impeller of a centrifugal pump in the grinding container 3.
  • this suspension after emerging from the feed tube 18 is deflected in the radial direction and then, as in the FIG. 2 can be seen pressed through an axially oriented convergent gap 19, whereby the suspension is specially accelerated and thus subjected to a shear, resulting in a splitting of agglomerations of particles within the suspension.
  • the radial width of the convergent gap lying in the radial direction is selected such that it is smaller at the end of the annular gap facing the interior of the grinding container 7 than a conventional measure of a grinding body 11. This results in an undesired penetration of grinding bodies 11 into the gap 19 and thus also in the space between the protective disk 16 and rotary feedthrough 14 prevents and the rotary feedthrough 14 is so safe from being caused by grinding media on her wear.
  • This emptying opening 22 is provided in the wall 6 of the flour container 7 and can be closed by a plug 23. With a removal of this plug 23, the existing in the grinding container 7 Mahl stresses 11 can be removed for replacement through the ball emptying opening 22.
  • stirrer shaft apart from a vertical arrangement of the stirrer shaft as shown here, also its horizontal arrangement can be provided.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle mit einem Mahlbehälter und einer axial in diesem verlaufenden Rührwelle, die an wenigstens einem Ende über eine Drehdurchführung mit der Wandung des Mahlbehälters verbunden ist gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Hauptanspruches.
  • Es ist bekannt, dass Rührwerkskugelmühlen eingesetzt werden, um die Feststoffe flüssiger, disperser Systeme bzw. Suspensionen zu zerkleinern.
  • Sie bestehen üblicherweise aus vertikal und horizontal angeordneten zylindrischen Behältern, die meist zu 60 bis 80 Vol.-% mit Mahlkörpern gefüllt sind. Diese Mahlkörper sind meistens Kugeln aus Stahl, aus Glas oder aus keramischen Materialien.
  • Innerhalb des Mahlbehälters ist die axial angeordnete Rührwelle zu finden, auf der Rührelemente wie Scheiben oder Stäbe verdrehfest angeordnet sind. Durch eine Rotation dieser Rührwelle wird eine intensive Bewegung der Mahlkörper bewirkt.
  • Es ist dabei auch bekannt, zur Erhöhung der Prall- oder Scherkräfte an der radial außen liegenden Wandung des Mahlbehälters mit den Rührelementen kämmende Gegenelemente bzw. Gegenstäbe vorzusehen.
  • Die genannte Suspension wird bei gleichzeitiger Rotation der Rührwelle durch den Mahlbehälter der Rührwerkskugelmühle gepumpt, wobei die Feststoffpartikel innerhalb der Suspension durch die auf sie wirkenden Prall- und Scherkräfte zerkleinert werden, die durch die Mahlkörper erzeugt werden.
  • Am Austritt des Mahlbehälters ist dann eine geeignete Vorrichtung vorgesehen, durch die die Mahlkörper im Mahlbehälter gehalten werden, während die Suspension mit den darin befindlichen zerkleinerten Feststoffen austreten kann.
  • Eine besondere Problematik ist unter konstruktiven Gesichtspunkten für den sicheren Betrieb einer Rührwerkskugelmühle die Abdichtung der Drehdurchführung am Eintritt der Rührwerkskugelwelle in den Mahlbehälter. Hier besteht nämlich die Gefahr, dass Mahlkörper die hier vorhandenen Drehdurchführungen beschädigen, sei es durch Aufprall oder aber durch Reibung. Besonders hoch ist diese Gefahr, wenn für die Drehdurchführung Gleitringdichtungen Verwendung finden.
  • Um diese Drehdurchführung zu schützen wird benachbart zu der Drehdurchführung im Mahlbehälter eine die Drehdurchführung abdeckende Schutzscheibe angeordnet. Entsprechende Vorrichtungen sind bekannt aus der DE 10 2008 058 585 A1 , der EP 0 074 633 B1 oder der US 5 330 112 A .
  • DE 10 2008 058 585 A1 offenbart dabei eine Rührwerkskugelmühle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aufgrund dieser Schutzscheibe wird mit einer konstruktiv einfach Maßnahme ein effektiver Schutz der Drehdurchführung gewährleistet. Die Mahlkörper werden durch diese Schutzscheibe daran gehindert, in mechanischen Kontakt mit der Drehdurchführung zu kommen und diese hat somit eine längere Standzeit. Es ergibt sich dabei von selbst, dass der axiale Abstand der Schutzscheibe von der Drehdurchführung grundsätzlich so gewählt ist, dass er kleiner ist als ein üblicher Mahlkörper. So kann zwischen Schutzscheibe und Drehdurchführung kein Mahlkörper gelangen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bisher bekannte Rührwerkskugelmühlen weiterzubilden.
  • Die Rührwerkskugelmühle gemäß der Erfindung wird durch Anspruch 1 definiert. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Schutzscheibe an der Rührwelle befestigt. Hierdurch kann die Position der Schutzscheibe innerhalb des Mahlbehälters gut fixiert werden, ohne dass dabei eine den Durchsatz von Mahlgut behindernde Befestigung für die Schutzscheibe vorgesehen werden muss. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schutzscheibe auf ihrer der Drehdurchführung zugewandten Seite mit im Wesentlichen in Radialrichtung verlaufenden Förderflügeln versehen ist. Durch die damit erzeugte Strömung von eintretender Suspension zunächst in Radialrichtung und dann an der Schutzscheibe vorbei in Axialrichtung wird eine besonders gute Förderwirkung für Suspension durch den Mahlbehälter erzeugt. Hierzu ist bekannt, dass die Suspension in Axialrichtung, .d. h. parallel zu der Richtung der Rührwelle in den Mahlbehälter eingeführt wird.
  • Durch einen konvergenten Ringspalt, der am Umfang der Schutzscheibe zwischen dieser und der um sie umlaufenden Wandung des Mahlbehälters vorhanden ist, kann einerseits ein gleichmäßiger Eintrag von Suspension in den Mahlbehälter gewährleistet werden. Zum anderen werden aber durch diesen konvergenten Ringspalt grobe Agglomerationen von festen Materialien in der Suspension zusätzlich aufgebrochen, wofür die Scherspannungen innerhalb der Suspension genutzt werden können, die auftreten beim Durchtritt der Suspension durch den genannten konvergenten Spalt. - Es versteht sich auch hier, dass die radialen Abmessungen des konvergenten Spaltes insbesondere an seinem dem Inneren des Mahlbehälters zugewandten Ende so gewählt sind, dass Mahlkörper mit ihren üblichen Maßen nicht in den Spalt eindringen können.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Mahlbehälter an seiner Wandung mit einer Kugelentleerung versehen, die im Bereich der dem Mahlbehälter zugewandten Seite der Schutzscheibe liegt. Ober diese relative Anordnung ist zu gewährleisten, dass bei Bedarf die innerhalb der Rührwerkskugelmühle vorhandenen Mahlkörper vollständig aus dem Mahlbehälter entnommen und gegebenenfalls durch unverschlissene ersetzt werden können.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt
    • Figur 1:
    die teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kugelmühle;
    Figur 2:
    den Kugelauslass einer Kugelmühle gemäß dem Detail II in Figur 1.
  • In Figur 1 erkennt man die Seitenansicht einer Rührwerkskugelrnühle. Über einen Elektromotor 1 wird unter Zwischenschaltung eines In einem Getriebekasten 2 angeordneten Getriebes eine Rührwelle 3 angetrieben. Diese Rührwelle ist mit in Axialrichtung ausgerichteten Rührelementen in Form von Stäben 4 besetzt, die mit Gegenstäben 5 kämmen, die an der Wandung 6 des Mahlbehälters 7 angeordnet sind und radial nach innen ragen. Die Wandung 6 ist dabei zweischalig ausgebildet, so dass sie einen Kühlmantel 8 bildet, in den durch einen Kühlwassereingang 9 Kühlwasser eingeleitet und aus einem Kühlwasserausgang 10 dieses wieder abgeleitet wird.
  • Auch die Rührwelle 3 ist entsprechend gekühlt ausgebildet.
  • Zwischen den Stäben 4 und den Gegenstäben 5 ist das Innere des Mahlbehälters 7 zum größten Teil mit Mahlkörpern 11 gefüllt, die ein Volumen von 60 bis 80 % des freien Raumes im Mahlbehälter 7 einnehmen.
  • Durch das Innere des Mahlbehälters 7 wird nun eine Suspension gepumpt. Durch die dabei gleichzeitig durchgeführte Rotation der Rührwelle 3 werden dabei die Mahlkörper 11 in Bewegung gesetzt, wobei die Feststoffpartikel in der genannten Suspension durch die Prall- und Scherkräfte der dabei aufeinander-prallenden Mahlkörper zerkleinert werden.
  • Am oberen Ende des Mahlbehälters findet sich dann ein Ringspalt 12, durch den die Suspension mit den zerkleinerten Feststoffpartikeln hindurchtritt, um durch einen Suspensionsaustritt 13 den Mahlbehälter 7 zu verlassen. Durch dessen Abmessungen, insbesondere die lichte Weite des Ringspalts 12 wird dabei verhindert, dass dabei auch die Mahlkörper aus dem Mahlbehälter 11 ausgetragen werden.
  • Wesentlich ist jetzt allerdings der Bereich, in dem die Rührwelle 3 an einer Drehdurchführung 14 durch die Wandung, insbesondere den Boden 15 des Mahlbehälters 7 hindurchgeführt wird.
  • Bei der hier dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist in diesem Bereich an der Rührwerkswelle 3 eine Schutzscheibe 16 vorgesehen. Diese erstreckt sich in Radialrichtung über die eigentliche Drehdurchführung 14 und verhindert so, dass einzelne Mahlkörper 11 auf die Drehdurchführung 14 aufschlagen und diese beschädigen können.
  • Bei der hier dargestellten Erfindung ist die Schutzscheibe 16 einstückig mit der Rührwelle 3 ausgebildet und weist außerdem auf ihrer der Drehdurchführung 14 zugewandten Seite in Radialrichtung verlaufende Förderflügel 17 auf. Mit diesen Förderflügeln 17 wird Suspension, die parallel zur Achse der Rührwelle 3 durch ein Zuführrohr 18 in den Mahlbehälter 7 eintritt, wie mit einem Pumpenrad einer Zentrifugalpumpe in den Mahlbehälter 3 hineingefördert. Dabei wird diese Suspension, nach dem Austreten aus dem Zuführrohr 18 in Radialrichtung umgelenkt und wird dann, wie dies in der Figur 2 zu erkennen ist, durch einen in Axialrichtung ausgerichteten konvergenten Spalt 19 gedrückt, wodurch die Suspension speziell beschleunigt und damit einer Scherung unterzogen wird, was zu einer Aufspaltung von Agglomerationen von Partikeln innerhalb der Suspension führt. Die in Radialrichtung liegende lichte Weite des konvergenten Spaltes ist dabei so gewählt, dass sie an dem dem Inneren des Mahlbehälters 7 zugewandten Ende des Ringspaltes kleiner ist als ein übliches Maß eines Mahlkörpers 11. Hierdurch wird ein unerwünschtes Eindringen von Mahlkörpern 11 in den Spalt 19 und damit auch in den Raum zwischen Schutzscheibe 16 und Drehdurchführung 14 verhindert und die Drehdurchführung 14 ist so sicher vor einem durch Mahlkörper an ihr verursachten Verschleiß geschützt.
  • Oberhalb der Schutzscheibe 16 fluchtet diese mit ihrer Oberseite 20, mit der Unterkante 21 einer Kugelentleeröffnung 22. Diese Kugelentleeröffnung 22 ist in der Wandung 6 des Mehlbehälters 7 vorgesehen und kann durch einen Stopfen 23 verschlossen werden. Bei einer Entfernung dieses Stopfens 23 können durch die Kugelentleeröffnung 22 die in dem Mahlbehälter 7 vorhandenen Mahlkörper 11 zu einem Auswechseln entnommen werden.
  • Wesentlich bei der Erfindung ist auch, dass durch die Schutzscheibe 16 die Drehdurchführung 14 geschützt wird und somit die Rührwerkskugelmühle betriebssicherer auszuführen ist.
  • Der guten Ordnung halber sei noch erwähnt, dass außer einer, wie hier dargestellten vertikalen Anordnung der Rührwelle, auch deren horizontale Anordnung vorgesehen sein kann. Außerdem ist es möglich, eine Rührwelle an beiden Enden mit Drehdurchführungen am Mahlbehälter 7.zu lagern, wobei dann gegebenenfalls auch für eine weitere Drehdurchführung eine entsprechende Schutzscheibe an der Rührwelle vorzusehen wäre.

Claims (3)

  1. Rührwerkskugelmühle mit einem Mahlbehälter (7) und einer in dieser axial verlaufenden Rührwelle (3), die an wenigstens einem Ende über eine Drehdurchführung (14) mit der Wandung (15) des Mahlbehälters (7) verbunden ist, wobei benachbart zu der Drehdurchführung (14) im Mahlbehälter (7) eine die Drehdurchführung (14) abdeckende Schutzscheibe (16) angeordnet ist, die an der Rührwelle (3) befestigt und mit in Radialrichtung verlaufenden Förderflügeln (17) versehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Förderflügel (17) auf der der Drehdurchführung (14) zugewandten Seite der Schutzscheibe (16) angeordnet sind, um damit eine Strömung von eintretender Suspension zunächst in Radialrichtung und dann an der Schutzscheibe (16) vorbei in Axialrichtung durch den Mahlbehälter (7) zu erzeugen.
  2. Rührwerkskugelmühle gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen Schutzscheibe (16) und umlaufender Wandung (6) des Mahlbehälters (7) ein konvergenter Ringspalt (19) vorhanden ist.
  3. Rührwerkskugelmühle gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Wandung (6) des Mahlbehälters (7) eine mit der Schutzscheibe (16) korrespondierende Entleeröffnung (22) vorgesehen ist.
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EP2484450A3 EP2484450A3 (de) 2016-04-20
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