EP3311921B1

EP3311921B1 - Rührwerkskugelmühle

Info

Publication number: EP3311921B1
Application number: EP16194368.3A
Authority: EP
Inventors: Benedikt SIMONS; Lionel Gross; Norbert Stehr
Original assignee: Willy A Bachofen AG
Current assignee: Willy A Bachofen AG
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2036-10-18
Also published as: JP6470814B2; US10173222B2; EP3311921A1; PL3311921T3; ES2698254T3; JP2018108572A; KR20180042811A; MY189809A; DK3311921T3; CN107952530A; US20180104698A1; CN107952530B; KR101859335B1; HK1248174A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührwerkskugelmühle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Rührscheibe für eine Rührwerkskugelmühle nach dem Oberbegriff des Anspruches 13.
Bei einer derartigen aus der DE 1 632 424 bekannten Rührwerkskugelmühle mit horizontal angeordnetem Mahlbehälter sind Rührscheiben mit kreisförmigen Mitnahme-Profilen bekannt, die durch Durchbrüche oder Schlitze oder durch flache Nuten gebildet sein können. Die Mitnahme-Profile sind kreisförmig ausgebildet und weisen einen Bogenhalbmesser von 50% bis 100% des Scheibenhalbmessers auf. Vom Scheibenrand beginnend wird der Profilanströmwinkel um 30% bis 50% in Richtung zur Scheibenmitte grösser als der Anströmwinkel bei einer glatten Rührscheibe. Hierdurch soll erreicht werden, dass der Dispergierwirkungsgrad ohne Zerstörung von Mahlkörpern erheblich gesteigert wird. Wegen des grossen Bogenhalbmessers enden die entsprechend geformten Mitnahme-Profile innen in einem erheblichen radialen Abstand zur Rührwelle und zwar jeweils seitlich davon. Am radial inneren Ende verlaufen die Mitnahme-Profile im Wesentlichen tangential zur Mittel-Längs-Achse der Rührwerks-Welle, also zum Drehvektor. Insgesamt ergibt sich keine zufriedenstellende Mitnahme der Mahlkörper im innenliegenden Bereich der Rührscheibe entsprechend einer radialen Erstreckung von etwa 50% zwischen innerer und peripherer Begrenzung der im Mahlraum befindlichen Rührscheiben-Oberfläche. Eine mit entsprechenden Rührscheiben ausgestattete Rührwerkskugelmühle ist nur für einen vergleichsweise geringen Mahlkörperfüllgrad von 40 bis 60% bezogen auf den Inhalt des Mahlraumes geeignet. Im Bereich der Rührscheibenperipherie werden die Mahlkörper durch die nachlaufenden Wände der Mitnahme-Profile, jeweils in der Ebene der Rührscheiben, senkrecht zur Rührwerks-Welle radial nach aussen bewegt. In einer solchen Rührwerkskugelmühle lässt sich nur ein geringer Leistungseintrag realisieren, der zudem sehr ungleichmässig im Mahlraum verteilt ist. Hierdurch ergibt sich eine schlechte Raum-Zeit-Ausbeute für den Mahlprozesses bei relativ hohem, spezifischem Energiebedarf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen höheren Leistungseintrag bei geringerer Rührscheiben-Umfangsgeschwindigkeit, weiterhin eine bessere Energieffizienz für den Mahlprozess zur Erzeugung einer engen Partikelgrössenverteilung des behandelten Mahlguts und gleichzeitig eine höhere Produktivität zu bewirken.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Rührwerkskugelmühle mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. durch eine Rührscheibe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 13 gelöst. Der grundlegende Lösungsgedanke der Erfindung liegt darin, zur Erzeugung von besonders ausgeprägten Zirkularströmungen in den Mahlzellen, insbesondere auch bei hohen Mahlkörper-Füllgraden, zur effektiveren Mitnahme der Mahlkörper die diese beschleunigenden, bereits an der Rührwerks-Welle beginnenden, nacheilenden Wänden der Mitnahme-Profile im inneren Bereich im rechten Winkel zur Mittel-Längs-Achse und - weiter aussen - rückwärts gekrümmt auszubilden, sowie die Mitnahme-Profile nicht bis zur Scheibenperipherie, also dem Aussen-Rand der Rührscheibe, fortzuführen. Überraschender Weise hat sich gezeigt, dass sich bei sonst mit für übliche Rührwerkskugelmühlen vergleichbaren Randbedingungen eine bessere Mahlqualität im Sinne einer engeren Partikelverteilung im behandelten Mahlgut ergibt, wenn die Mitnahme-Profile vor Erreichen des Aussen-Randes der Rührscheibe enden. Eine Erklärung hierfür ist, dass die durch die Mitnahme-Profile im radial äusseren Bereich nach aussen beschleunigten Mahlkörper mittels der in Gesamt-Durchström-Richtung der Rührwerkskugelmühle vorgeordneten Rührscheiben-Oberfläche in die vorgeordnete Mahlzelle und durch die jeweilige rückseitige Rührscheiben-Oberfläche in die stromabwärts nachgeordnete Mahlzelle umgelenkt werden. Es ergibt sich somit eine definierte Auffächerung der durch die beiden Seiten einer Rührscheibe nach aussen beschleunigten Mahlkörper, anstatt diese nur wie beim Stand der Technik im Bereich zwischen Aussen-Rand der Rührscheibe und Mahlraumwand zu komprimieren. Es werden benachbart zum Aussen-Rand der Rührscheibe, also im Ringraum bzw. Spalt zwischen dem Aussen-Rand der Rührscheibe und der Wand des Mahlbehälters keine Sekundärwirbel erzeugt. Hierdurch ergibt sich eine deutlich verbesserte Laufruhe der Rührwerkskugelmühle verbunden mit einem signifikant reduzierten Verschleiss von Rührscheiben und äusserer Mahlraumwandung. Durch die erfindungsgemäss ausgeführten Mitnahme-Profile der Rührscheiben sind betriebssicher diejenigen Parameter einstell- und fahrbar, mit denen eine vorgegebene Mahlqualität bei drastisch reduziertem spezifischen Energiebedarf für die Mahlaufgabe realisiert werden kann. Bei den Parametern handelt es sich insbesondere um einen hohen Mahlkörper-Füllgrad bei gleichzeitig geringerer Rührwerksdrehzahl.
Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 12 spezifizieren vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Rührwerkskugelmühle.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1: ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Rührwerkskugelmühle in schematischer Darstellung in einer Seitenansicht in teilweise aufgebrochener Darstellung,
Fig. 2: eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Rührscheibe,
Fig. 3: einen Teilquerschnitt durch die Rührscheibe nach Fig. 2,
Fig. 4: eine Teildarstellung aus Fig. 1 in gegenüber Fig. 1 vergrössertem Massstab mit Rührscheiben nach den Fig. 2 und 3,
Fig. 5: ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Rührscheibe in Draufsicht,
Fig. 6: einen Teilquerschnitt durch die Rührscheibe nach Fig. 5,
Fig. 7: eine Teildarstellung aus Fig. 1 in gegenüber Fig. 1 vergrössertem Massstab mit Rührscheiben nach den Fig. 5 und 6,
Fig. 8: ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Rührscheibe in Draufsicht,
Fig. 9: einen Teilquerschnitt durch die Rührscheibe nach Fig. 8,
Fig. 10: ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Rührscheibe in Draufsicht, und
Fig. 11: einen Teilquerschnitt durch die Rührscheibe nach Fig. 10.

In Figur 1 ist eine horizontale Rührwerkskugelmühle dargestellt. Diese weist in üblicher Weise einen Ständer 1 auf, der auf dem Boden 2 abgestützt ist. Im Ständer 1 ist ein gegebenenfalls drehzahlregelbarer Antriebsmotor 3 untergebracht, der mit einer Keilriemenscheibe 4 versehen ist, von der über Keilriemen 5 und eine weitere Keilriemenscheibe 6 eine Antriebswelle 7 der Rührwerkskugelmühle drehantreibbar ist. Die Antriebswelle 7 ist in einem oberen Abschnitt 8 des Ständers 1 mittels mehrerer Lager 9 drehbar gelagert.
An dem oberen Abschnitt 8 des Ständers 1 ist ein im Wesentlichen zylindrischer Mahlbehälter 10 lösbar befestigt. Der zylindrische Mahlbehälter 10 weist eine Innen-Wand 11 auf und ist an einem dem oberen Abschnitt 8 zugewandten Ende mittels eines ersten Deckels 12 und am gegenüberliegenden Ende mittels eines zweiten Deckels 13 verschlossen. Er umschliesst einen Mahlraum 14. Die Innen-Wand 11 bildet also die Mahlraum-Aussenbegrenzung.
Konzentrisch zur gemeinsamen Mittel-Längs-Achse 15 von Mahlbehälter 10 und Antriebswelle 7 ist im Mahlraum 14 eine drehfest mit der Antriebswelle 7 verbundene Rührwerks-Welle 16 angeordnet. Der Mahlraum 14 ist mittels Dichtungen 17 zwischen dem ersten Deckel 12 und der Antriebswelle 7 abgedichtet. Der Verbund aus Antriebswelle 7 und Rührwerks-Welle 16 ist fliegend gelagert, also im Bereich des zweiten Deckels 13 nicht mehr gelagert. Die Rührwerks-Welle 16 ist über ihre volle Länge im Mahlraum 14 mit Rührwerkzeugen versehen, bei denen es sich um kreisförmige Rührscheiben 18 handelt.
Die Rührscheiben 18 sind auf die Rührwerks-Welle 16 aufgesteckt und werden dort in üblicher Weise, beispielsweise durch eine nicht dargestellte Passfeder-Nut-Verbindung, drehfest auf der Rührwerks-Welle 16 gehalten und axial durch Distanz-Hülsen 19 auf Abstand voneinander gehalten. Die Rührwerks-Welle 16 mit den Distanzhülsen 19 und den Rührscheiben 18 bilden ein Rührwerk 20. Die Distanz-Hülsen 19 begrenzen den im Wesentlichen ringzylindrischen Mahlraum 14 an seiner Innenseite, bilden also eine Mahlraum-Innenbegrenzung.
Im Bereich des ersten Deckels 12 mündet eine Mahlgut-Zuführung 21 in den Mahlraum 14. Aus dem der Mahlgut-Zuführung 21 entgegengesetzten Ende des Mahlbehälters 10 mündet aus dem zweiten Deckel 13 eine Mahlgut-Abführung 22 aus.
Am Aussenumfang der dem zweiten Deckel 13 benachbarten letzten Rührscheibe 18 ist ein zylinderförmiger Käfig 23 ausgebildet. Er weist über seinen Umfang verteilt Durchbrechungen 24 auf. In den von der letzten Rührscheibe 18 und dem Käfig 23 umgrenzten Abtrenn-Raum 25 ist ein Siebkörper 26 angeordnet, der am zweiten Deckel 13 angebracht und mit der Mahlgut-Abführung 22 verbunden ist. Diese Teile bilden eine aus der EP 2 178 642 A1 bekannte Mahlgut-Mahlkörper-Trenneinrichtung 27, in die Mahlgut (z.B. Mahlsuspension) und Mahlkörper 33 durch eine Öffnung 28 eintreten.
Einander benachbarte Rührscheiben 18 weisen jeweils einen gleichen axialen Abstand a zueinander auf. Weiterhin definieren einander benachbarte Rührscheiben 18 einen Trennwinkel α, der jeweils durch eine Linie 29 zwischen dem Aussen-Rand 30 einer Rührscheibe 18 und dem Fuss einer benachbarten Rührscheibe 18 an der Rührwerks-Welle 16, d. h. an der jeweiligen Distanz-Hülse 19 und durch eine zur Achse 15 parallele Linie 31 gebildet ist. Es gilt hierbei: 30° ≤ α ≤ 60°.
Die Spaltbreite b des ringförmigen Spaltes 32 zwischen dem Aussen-Rand 30 und der Wand 11 beträgt höchstens 20% vom freien Radius R14 des Mahlraums 14 zwischen seiner Innenbegrenzung und seiner Aussenbegrenzung, das heisst: b ≤ 0.2 · R14.
Der Mahlraum 14 ist im Wesentlichen mit Mahlkörpern 33 gefüllt, und zwar vorzugsweise mit Mahlkörpern 33 aus Materialien relativ hoher Dichte, zum Beispiel Hochleistungskeramik aus ZrO₂ (Zirkondioxid) mit einer Feststoffdichte von 6.0 g/cm³. Der Mahlkörper-Füllgrad liegt im Bereich von 50% bis 90%, insbesondere im Bereich von 80% bis 90%. Die hohe Feststoffdichte der Mahlkörper 33 relativ zur Dichte der Mahlsuspension ist wichtig für die angestrebten Effekte, nämlich die Mahlkörper 33 bereits bei relativ geringen Rührwerksdrehzahlen im Bereich der Oberflächen der jeweiligen Rührscheiben 18 in die mahlkörperverdichtete Zone nach aussen zu fördern. Zwischen jeweils benachbarten Rührscheiben 18 sind Mahlzellen 34 (siehe z.B. Fig. 4) gebildet.
Die Rührscheiben 18 sind mit in die jeweilige Rührscheibe 18 integrierte, also nicht über deren Oberfläche vorstehende Mitnahme-Profile 35 (siehe z.B. Fig. 2) für die Mahlkörper 33 versehen, die unmittelbar an der inneren Wand des Mahlraums, also an den Distanz-Hülsen 19 beginnen. Damit die nachfolgend beschriebenen Effekte in optimaler Ausprägung auftreten, entspricht die Breite c der Mitnahme-Profile 35 vorzugsweise dem 0.5 bis 1.5-fachen der Dicke d der Rührscheiben 18. Es gilt also 0.5 · d ≤ c ≤ 1.5 · d.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 sind diese Mitnahme-Profile 35 als flache nutartige Kanäle 36 ausgebildet, die auf beiden Seiten der entsprechenden Rührscheibe 18 einander überdeckend ausgebildet sind, so dass zwischen ihnen - wie Fig. 3 entnehmbar ist - ein dünner Wandabschnitt 37 verbleibt. Der jeweilige Kanal 36 weist eine - bezogen auf die Drehrichtung 38 der Rührscheibe 18 - nacheilende Wand 39 auf, die parallel zur Mittel-Längsachse 15, die auch die Mittel-Längsachse 15 der jeweiligen Rührscheibe 18 ist, verläuft. Wie Fig. 2 entnehmbar ist, weist dieser Kanal 36 einen sich im rechten Winkel, radial zur Mittel-Längs-Achse 15 nach aussen erstreckenden inneren geradlinigen Kanal-Abschnitt 40 auf, an den sich radial nach aussen ein entgegen der Drehrichtung 38 abgebogener äusserer Kanal-Abschnitt 41 anschliesst, der in einem Abstand e zum Aussenrand 30 der Rührscheibe 18 endet. Der äussere Kanalabschnitt 41 endet also an einem ringförmigen Aussenbereich 42 der Rührscheibe 18. Der Abstand e bzw. die radiale Erstreckung e des umschliessenden ringförmigen Aussenbereichs 42 beträgt vorteilhafter Weise das 0.5 bis 1.5-fache der Dicke d der Rührscheiben 18. Es gilt also 0.5 · d ≤ e ≤ 1.5 · d.
Wie Fig. 2 weiterhin entnehmbar ist, werden in dem jeweiligen Kanal 36 die Mahlkörper 33 von der in Drehrichtung 38 nacheilenden Wand 39 tangential mitgenommen und dadurch zentrifugal beschleunigt. Die Tangentialgeschwindigkeit und damit die resultierenden radial nach aussen gerichteten Zentrifugalbeschleunigungen nehmen radial nach aussen zu, wie durch die radial nach aussen zunehmende Länge der Geschwindigkeits-Pfeile 43 angedeutet ist. Wegen der in der Nähe der Rührwelle 16 bzw. der Distanz-Hülse 19 vergleichsweise niedrigeren Tangentialgeschwindigkeit hat es sich als besonders effektiv im Sinne einer Erhöhung der Leistungseinbringung in den Mahlraum 14 gezeigt, wenn die die Mahlkörper 33 auf örtliche Umfangsgeschwindigkeit beschleunigende Wand 39 senkrecht zum Drehvektor, also zur Mittel-Längs-Achse 15, orientiert ist. Dies wird durch den geraden, radial angeordneten inneren Kanal-Abschnitt 40 bewirkt. Aus der Umfangsgeschwindigkeit der Mahlkörper 33 resultiert eine korrespondierende Zentrifugalbeschleunigung.
Der gerade, innere Kanal-Abschnitt 40 hat erfindungsgemäss eine Länge f, die 25% bis 60%, vorzugsweise 30% bis 50% des freien Radius R18 der Rührscheibe 18 von der Distanz-Hülse 19 bis zum Aussen-Rand 30 entspricht. Es gilt also 0.25 · R18 ≤ f ≤ 0.6 · R18 und bevorzugt 0.3 · R18 ≤ f ≤ 0.5 · R18. Es hat sich gezeigt, dass ein deutlich über 60% des freien Radius R18 der Rührscheibe 18 hinausgehender, radialer Abschnitt 40 des Mitnahmeprofils 35 zu ungünstigen, für den Mahlprozess nicht nutzbaren Verwirbelungen der Mahlkörper 33 führt.
Durch die entgegen der Drehrichtung 38 rückwärts gekrümmte Ausbildung des Kanal-Abschnitts 41 und insbesondere dessen nacheilende als Mitnahmefläche wirkende Wand 39 ergibt sich neben der Zentrifugalbeschleunigung aufgrund der örtlichen Umfangsgeschwindigkeit eine tangentialradiale Mitnahme der im Eingriff mit der Wand 39 befindlichen Mahlkörper 33. Diese werden quasi formschlüssig nach aussen gefördert. Die radiale Mitnahme-Komponente nimmt vorteilhafterweise nach aussen kontinuierlich zu. Zur Erzielung eines energetisch günstigen Mahlprozess hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Krümmungsradius r41 kleiner als 40% des Radius r18 der Rührscheibe 18 ist. Zu beachten ist, dass der Kanal 36 und insbesondere der Kanal-Abschnitt 41 am äusseren Ende über seine volle Breite c ausläuft. Die nacheilende Wand 39 geht mit einem sehr kleinen Übergangs-Radius r41/42, also quasi in einem spitzen Winkel, in die konzentrisch zum Aussen-Rand 30 der Rührscheibe 18 verlaufende äussere Begrenzung des Kanal-Abschnitts 41 über, die durch den ringförmigen Aussenbereich 42 gebildet wird. Der Übergangs-Radius r41/42 sollte vorteilhafter Weise kleiner als 20% der Breite c des Mitnahme-Profils 35 sein. Es gilt also: r41/42 ≤ 0.2 · c. Die nacheilende Wand 39 übt in der erfindungsgemässen Ausgestaltung also bis zu ihrem äussersten Ende ausschliesslich nach aussen gerichtete Beschleunigungen auf die Mahlkörper 33 aus. Diese Ausgestaltung hat sich als besonders förderlich für die Ausbildung von ungestörten Zirkularströmungen, also Zopfströmungen 44 (siehe z.B. Fig. 4), unter Vermeidung von Sekundärwirbeln in den Mahlzellen 34 erwiesen, was wiederum eine Voraussetzung für einen effizienten Betrieb mit hohen Mahlkörper-Füllgraden ist.
Wie Fig. 4 entnehmbar ist, bilden sich in den einzelnen Mahlzellen 34 doppelte Zirkularströmungen, sogenannte Zopfströmungen 44, aus. Hierbei strömen die Mahlkörper 33 und zu behandelndes Mahlgut, also die Mahlsuspension, jeweils im Bereich einer Rührscheibe 18 aufgrund der durch die Rührscheiben 18 verursachten Tangential-Beschleunigungen nach aussen in Richtung der den Mahlraum 14 aussen begrenzenden Innen-Wand 11 und dann im axial mittleren Bereich der Mahlzelle 34 entsprechend wieder nach innen zurück zur Rührwerks-Welle 16 hin. Die Rührscheibe 18 wirkt beidseitig radial ausserhalb der als nutartige Kanäle 36 ausgebildeten Mitnahme-Profile 35 quasi als Umlenkvorrichtung. Dieser Aussenbereich 42 der Rührscheibe 18, in dem diese die gleiche Dicke wie im Bereich der Distanz-Hülse 19 aufweist, bewirkt eine Auffächerung und Richtungsänderung des nach aussen beschleunigten Gemischs aus Mahlkörpern 33 und Mahlgut. Die - bezogen auf die Gesamt-Durchström-Richtung 45 der Rührwerkskugelmühle - stromaufwärts liegende Seite des Aussenbereichs 42 der entsprechenden Rührscheibe 18 lenkt das Mahlkörper-Mahlgut-Gemisch stromaufwärts um. Diese der Gesamt-DurchströmungsRichtung 45 entgegensetzte Einwirkung auf die Mahlkörper 33 bewirkt, dass diese selbst bei erhöhtem Mahlkörper-Füllgrad und üblicher Mahlsuspensions-Strömungsgeschwindigkeit nicht durch letztere in die nachgeordnete Mahlzelle 34 mittransportiert werden. Somit ergibt sich eine gleichförmige Mahlkörperverteilung im gesamten Mahlraum 14. Die stromabwärts liegende Seite des Aussenbereichs 42 der die Mahlzelle 34 begrenzenden Rührscheibe 18 bewirkt hingegen eine entsprechende Umlenkung in Richtung stromabwärts. Die Mahlsuspension strömt durch den wegen der Wirkung der erfindungsgemässen Ausgestaltung der Rührscheiben 18 mahlkörperreduzierten Ringraum des Spaltes 32 hindurch und wird in der stromabwärts liegenden Mahl-Zelle 34 in die dortige Zirkularströmung 44 eingesogen. Zur Unterstützung der jeweiligen Umlenkungen können - wie Fig. 4 entnehmbar ist - die äusseren Kanal-Abschnitte 41 am Übergang in den Aussenbereich 42 mit einer Führungs-Schräge 46 versehen sein.
Für die Beschreibung des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 5 bis 7 werden, soweit es sich um identische Teile handelt, dieselben Bezugsziffern und soweit es sich um vergleichbare Teile handelt, dieselben Bezugsziffern mit einem nachgesetzten a verwendet, ohne dass es im Einzelnen einer erneuten Beschreibung bedarf. Die Rührscheibe 18a nach den Fig. 5 und 6 unterscheidet sich dadurch von der Rührscheibe 18 nach den Fig. 2 und 3, dass die Kanäle 36a nicht als Nuten mit einem sie voneinander trennenden Wandabschnitt 37 ausgebildet sind, sondern dass sie als durchgehende Schlitze mit einer von Oberfläche zu Oberfläche einer Rührscheibe 18a gehenden Wand 39 als Mitnahme-Profil 35a ausgestaltet sind. Der Wirkungsmechanismus entspricht grundsätzlich dem des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 2 bis 4. Die durch den Wegfall der Zwischenwand 37 erheblich vergrösserte Fläche der die Mahlkörper 33 beschleunigenden Wand 39, führt zu einer weiteren Steigerung der Leistungsaufnahme der Rührwerkskugelmühle bzw. ermöglicht einen gleichbleibenden Leistungseintrag bereits bei reduzierter Rührwerksgeschwindigkeit. Naturgemäss kann durch die als durchgehende Schlitze ausgebildeten Kanäle 36a mit den entsprechenden Kanal-Abschnitten 40a und 41a Mahlgut direkt von einer Mahlzelle 34 in eine stromabwärts benachbarte Mahlzelle 34 übertreten. Wie stark dieser grundsätzlich nicht angestrebte Effekt auftritt, hängt von den gewählten Betriebsparametern, insbesondere vom Volumen-Durchsatz pro Zeiteinheit der Mahlsuspension und dem Mahlkörperfüllgrad ab. Auch hier ist in Fig. 7 - gleichermassen wie in Fig. 4 - erkennbar, dass die Mahlkörperkonzentration zur Rührwerkswelle 16 hin stark abnimmt und zur Wand 11 hin stark zunimmt.
Es sind Misch-Ausgestaltungen zwischen geschlossenen nutartigen Kanälen und durchgehenden als Schlitzen ausgebildeten Kanälen möglich, die zu weiteren Vorteilen im Sinne des Erfindungsgedankens führen.
Für die Beschreibung des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 8 und 9 werden, soweit es sich um identische Teile handelt, dieselben Bezugsziffern und soweit es sich um vergleichbare Teile handelt, dieselben Bezugsziffern mit einem nachgesetzten b verwendet, ohne dass es im Einzelnen einer erneuten Beschreibung bedarf. Bei der Rührscheibe 18b nach den Fig. 8 und 9 ist der zwei miteinander deckungsgleiche Kanäle 36b voneinander trennende Wandabschnitt 37b etwa über die Länge des geradlinigen Kanal-Abschnitts 40b durchbrochen, während der Wandabschnitt 37b im radial äusseren, entgegen der Drehrichtung 38 gekrümmt verlaufenden, nutartigen Kanal-Abschnitt 41 weiterhin vorhanden ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Mitnahmewirkung gegenüber den Mahlkörpern 33 im Bereich der geringeren Umfangsgeschwindigkeit - also gerade dort, wo diese besonders erforderlich ist - durch den Wegfall der trennenden Wand intensiviert wird. In der äusseren Mahlkörper-reicheren Zone im Bereich des gebogenen Kanal-Abschnitts 41 hingegen unterbindet der trennende Wandabschnitt 37b einen unkontrollierten Übertritt von Mahlsuspension und Mahlkörpern 33 von einer Mahlzelle 34 in eine benachbarte. Diese Massnahme dient der Einengung der Partikelgrössenverteilung und damit der Steigerung der Mahlqualität bzw. der Mahleffizienz. Ansonsten gelten auch hier die vorherigen Ausführungen zum Wirkungsmechanismus.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 10 und 11 werden - soweit es sich um identische Teile handelt - die Bezugsziffern aus den Fig. 2 bis 3 verwendet. Soweit es sich um ähnliche Teile handelt, wird den Bezugsziffern aus den Fig. 2 und 3 jeweils ein c nachgeordnet. Einer erneuten Detailbeschreibung bedarf es insoweit nicht. Bei der Rührscheibe 18c nach den Fig. 10 und 11 sind in den geschlossenen Wandabschnitten 37c der nutartigen Kanäle 36c jeweils unmittelbar benachbart zur Rührwerks-Welle 16, also zur Distanz-Hülse 19, Mahlgut-Durchtritts-Öffnungen 47 ausgebildet, durch die aufgrund der geringen Konzentration von Mahlkörpern 33 benachbart zur Rührwerks-Welle 16 im Wesentlichen nur Mahlgut von einer Mahlzelle 34 in eine in Gesamt-Durchström-Richtung 45 benachbarte Mahlzelle 34 hindurchtritt. Für das Verhältnis der radialen Erstreckung R47, also der Erstreckung der Mahlgut-Durchlass-Öffnungen 47 von der Mahlraum-Innenbegrenzung aus in radialer Richtung der Rührscheibe 18c, zur radialen Erstreckung R18 der Rührscheiben 18c von der Mahlraum-Innenbegrenzung, also den Distanz-Hülsen 19, bis zum Aussenrand 30 gilt: 0.05 · R18 ≤ R47 ≤ 0.25 · R18. Bevorzugt gilt: R47 ≤ 0.20 · R18 und besonders bevorzugt gilt: R47 ≤ 0.15 · R18.
Die Mahlgut-Durchlass-Öffnungen 47 sind dabei nur in unmittelbarer Nähe der Distanz-Hülse 19 (Mahlraum-Innenbegrenzung) angeordnet. "In unmittelbarer Nähe" bedeutet, dass die radial innere Begrenzung der Mahlgut-Durchlass-Öffnungen 47 entweder an die Distanz-Hülse 19 angrenzen oder dass die radial innere Begrenzung der Mahlgut-Durchlass-Öffnungen in einem geringen radialen Abstand zur Distanz-Hülse 19 angeordnet sind, sodass generell gilt, dass dieser Abstand entweder null ist (angrenzend) oder bis zu etwa einem Zehntel der radialen Erstreckung R18 der Rührscheiben 18c bzw. 18b betragen kann (≤ 0.1 · R18).
Wegen des hier vorliegenden sehr geringen Durchströmungs-Widerstandes im Gegensatz zu den Verhältnissen in der Mahlkörper-verdichteten Zone im Bereich benachbart zum Aussen-Rand 30 der Rührscheiben 18c ist diese Ausgestaltung auch für höchste Mahlkörper-Füllgrade und besonders hohe Durchströmungsgeschwindigkeiten geeignet, bei gleichzeitiger Beibehaltung einer gleichförmigen Mahlkörperverteilung entlang des Mahlraums 14. Ein hoher Leistungseintrag kann bereits bei reduzierter Rührwerksdrehzahl bewirkt werden. Wegen der klar definierten Abgrenzung der Mahlzellen 34 gegeneinander wird ein unkontrollierter Übertritt von Mahlsuspension von einer Mahlzelle 34 in eine benachbarte Mahlzelle 34 vollständig unterbunden. Wegen dieser Ausgestaltung ergeben sich besonders hohe Mahlqualitäten bezüglich Homogenität, die durch eine enge Partikelgrössenverteilung der behandelten Mahlsuspension nachweisbar ist. Ansonsten ist auch hier der Wirkungsmechanismus so wie bereits beschrieben.

Claims

Rührwerkskugelmühle
- mit einem horizontal angeordneten Mahlbehälter (10),
-- der einen ringzylindrischen, durch eine Mahlbehälter-Wand (11) und eine Mahlraum-Innenbegrenzung begrenzten Mahlraum (14) mit einem freien Radius R14 umschliesst,

-- in den an einem Ende eine Mahlgut-Zuführung (21) einmündet und

-- aus dem am anderen Ende eine Mahlgut-Abführung (22) mit einer vorgeordneten Mahlgut-Mahlkörper-Trenneinrichtung (27) ausmündet,

- mit einem im Mahlraum (14) angeordneten Rührwerk (20), das
-- eine in einer Drehrichtung (38) drehantreibbare Rührwerks-Welle (16) mit einer Mittel-Längs-Achse (15) und

-- auf der Rührwerks-Welle (16) drehfest angebrachte, ein einem axialen Abstand (a) voneinander angeordnete Rührscheiben (18, 18a, 18b, 18c) aufweist,
--- wobei die Rührscheiben (18, 18a, 18b, 18c) einen Aussen-Rand (30) und eine Dicke d aufweisen,

--- wobei die Rührscheiben (18, 18a, 18b, 18c) einen freien Radius R18 zwischen der Mahlraum-Innenbegrenzung und dem Aussen-Rand (30) aufweisen,

--- wobei zwischen dem Aussen-Rand (30) der Rührscheiben (18, 18a, 18b, 18c) und der Mahlbehälter-Wand (11) ein Spalt (32) mit einer radialen Breite b ausgebildet ist,

--- wobei jeweils zwei einander benachbarte Rührscheiben (18, 18a, 18b, 18c) eine Mahlzelle (34) begrenzen und

--- wobei die Rührscheiben (18, 18a, 18b, 18c) jeweils innerhalb der Rührscheiben (18, 18a, 18b, 18c) ausgebildete Mitnahme-Profile (35, 35a, 35b, 35c) für Mahlkörper (33) aufweisen, die jeweils durch eine - bezogen auf die Drehrichtung (38) - nacheilende, parallel zur Mittel-Längs-Achse (15) ausgebildete Wand (39) von in der Rührscheibe ausgebildeten Kanälen (36, 36a, 36b, 36c) gebildet sind, die jeweils im - bezogen auf die Mittel-Längs-Achse (15) - radial äusseren Bereich durch einen gegen die Drehrichtung (38) abgebogenen Kanal-Abschnitt (41, 41a, 41b, 41c) gebildet sind,

dadurch gekennzeichnet,
dass die Kanäle (36, 36a, 36b, 36c) jeweils mit ihrer in Drehrichtung (38) nacheilenden Wand (39) einen radial zur Mittel-Längs-Achse (15) geradlinig verlaufenden inneren Kanal-Abschnitt (40, 40a, 40b, 40c) mit einer Länge f und daran anschliessend den entgegen der Drehrichtung (38) abgebogenen äusseren Kanal-Abschnitt (41, 41a, 41b, 41c) aufweisen, und
dass die äusseren Kanal-Abschnitte (41, 41a, 41b, 41c) radial nach aussen durch einen Aussenbereich (42) der Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) mit einer radialen Breite e abgeschlossen sind.
Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) auf beiden Seiten der Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) ausgebildete Kanäle (36, 36a, 36b, 36c) aufweist, wobei jeweils zwei der an unterschiedlichen der beiden Seiten der Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) ausgebildeten Kanäle (36, 36a, 36b, 36c) paarweise deckungsgleich angeordnet sind.
Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die paarweise deckungsgleich angeordneten Kanäle (36, 36b, 36c) nutartig ausgebildet sind und mittels eines Wandabschnitts (37, 37b, 37c) der Rührscheibe (18, 18b, 18c) voneinander getrennt sind.
Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der Wandabschnitt (37b, 37c) jeweils im Bereich des geradlinigen Kanal-Abschnitts (40b, 40c) mittels einer Mahlgut-Durchlass-Öffnung (47) geöffnet ist, die eine radiale Erstreckung R47 in radialer Richtung der Rührscheibe (18b, 18c) aufweist.
Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die paarweise deckungsgleich angeordneten Kanäle (36a) schlitzartig miteinander verbunden sind.
Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kanäle (36, 36a) an ihrem Übergang zum Aussenbereich (42) der Rührscheibe (18, 18a) mit Führungs-Schrägen (46, 46a) versehen sind, die Mahlkörper (33) in diejenige Mahlzelle (34) umlenken, der die Kanäle (36, 36a) zugewandt sind.
Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass für das Verhältnis der radialen Breite b des Spaltes (32) zum freien Radius R14 des Mahlraums (14) gilt: b ≤ 0.2 · R14.
Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass für das Verhältnis der Dicke d der Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) und der radialen Breite e des Aussenbereichs (42) der Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) gilt: 0.5 · d ≤ e ≤ 1.5 · d.
Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass für das Verhältnis des freien Radius R18 der Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) und der Länge f des geradlinig verlaufenden inneren Kanal-Abschnitts (40, 40a, 40b, 40c) gilt:
0.25 · R18 ≤ f ≤ 0.6 · R18, und bevorzugt

0.3 · R18 ≤ f ≤ 0.5 · R18.
Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die äusseren Kanal-Abschnitte (41, 41a, 41b, 41c) mit einem Krümmungsradius r41/42 in den Aussenbereich (42) der Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) übergehen, für den im Verhältnis zu einer Breite c der Kanäle (36) gilt:
r41/42 ≤ 0.2 · c.
Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlgut-Durchlass-Öffnungen (47) nur in unmittelbarer Näheder Mahlraum-Innenbegrenzung ausgebildet sind.
Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verhältnis der radialen Erstreckung R47 der jeweiligen Mahlgut-Durchlass-Öffnung (47) zur radialen Erstreckung R18 der Rührscheiben (18b, 18c), jeweils von der Mahlraum-Innenbegrenzung, gilt:
0.05 · R18 ≤ R47 ≤ 0.25 · R18, und dabei bevorzugt R47 ≤ 0.20 · R18 und besonders bevorzugt R47 ≤ 0.15 · R18.
Rührscheibe für eine Rührwerkskugelmühle nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) einen Aussen-Rand (30) und eine Dicke d aufweist, und welche Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) jeweils innerhalb der Rührscheiben (18, 18a, 18b, 18c) ausgebildete Mitnahme-Profile (35, 35a, 35b, 35c) für Mahlkörper (33) aufweist, die jeweils durch eine - bezogen auf die Drehrichtung (38) der Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) - nacheilende, parallel zu einer Mittel-Längs-Achse (15) der Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) ausgebildete Wand (39) von in der Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) ausgebildeten Kanälen (36, 36a, 36b, 36c) gebildet sind, die jeweils in - bezogen auf die Mittel-Längs-Achse (15) - im radial äusseren Bereich durch einen gegen die Drehrichtung (38) abgebogenen Kanal-Abschnitt (41, 41a, 41b, 41c) gebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kanäle (36, 36a, 36b, 36c) jeweils mit ihrer in der Drehrichtung (38) nacheilenden Wand (39) einen radial zur Mittel-Längs-Achse (15) geradlinig verlaufenden inneren Kanal-Abschnitt (40, 40a, 40b, 40c) und daran anschliessend den entgegen der Drehrichtung (38) abgebogenen äusseren Kanal-Abschnitt (41, 41a, 41b, 41c) aufweisen, und
dass die äusseren Kanal-Abschnitte (41, 41a, 41b, 41c) radial nach aussen durch einen Aussenbereich (42) der Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) abgeschlossen sind.
Rührscheibe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass die Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) an beiden Seiten der Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) ausgebildete Kanäle (36, 36a, 36b, 36c) aufweist, wobei jeweils zwei der an unterschiedlichen der beiden Seiten der Rührscheibe (18, 18a, 18b, 18c) ausgebildeten Kanäle (36, 36a, 36b, 36c) paarweise deckungsgleich angeordnet sind.
Rührscheibe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kanäle (36, 36a) an ihrem Übergang zum Aussenbereich (42) mit Führungs-Schrägen (46, 46a) versehen sind.