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Rührwerksmühle Die Erfindung bezieht sich auf eine kontinuierlich
arbeitende Rührwerksmühle mit aufrecht stehendem Mahlbehälter, dem das Mahlgut von
unten zugeführt wird, mit einem Sieb am oberen Auslaß und einem im Mahlbehälterzentrum
angeordneten, aus einer Mehrzahl von scheibenförmigen Rührelementen bestehenden
Rührwerk.
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Mühlen dieser Art sind bekannt. Im allgemeinen weisen derartige Mühlen
einen zylindrischen Behälter auf, in dem konzentrisch ein Scheibenrührwerk angeordnet
ist. Der Behälter wird dabei zwischen 30 und 90,% mit Mahlkörpern kleinen Durchmessers
gefüllt, zwischen denen bei laufendem Rührwerk das von unten eingepumpte Mahlgut
hindurchtreten muß.
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Durch die nach oben gerichtete Fließbewegung werden nun die Mahlkörper
mehr oder weniger mit angehoben. Im Durchschnitt muß die Sinkgeschwindigkeit der
Mahlkörper der Steiggeschwindigkeit des Mahlgutes entsprechen. Bedingt durch die
Rührscheiben wird der zylindrische Mahlbehälter innen praktisch in mehrere Kammern
aufgeteilt. Der wesentliche Mahleffekt findet an der Peripherie der Rührscheiben
statt. Um gute Mahleffekte zu erzielen, dürfen Mindestabstände zwischen Rührscheibe
und Behälter nicht unterschritten werden. An diesen Stellen sind deshalb die Mahlgutfließgeschwindigkeiten,
bedingt durch den geringen Durchgangsquerschnitt, relativ groß. Dies bedeutet andererseits,
daß an den genannten Stellen immer die Gefahr besteht, daß Mahlkörper von einer
Kammer zur nächsten Kammer nach oben getragen werden. Diese Erscheinung begrenzt
die Durchsatzgeschwindigkeit der bekannten Mühlen relativ schnell.
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Es wurde schon vorgeschlagen, dieser Erscheinung dadurch abzuhelfen,
daß die Rührscheibe nicht als Vollscheibe ausgebildet wird, sondern als Scheibenring,
und daß die Verbindungen des Scheibenringes mit der Welle als nach unten ausgerichtete
Rührarme ausgebildet werden. Durch diese Ausführungsform soll erreicht werden, daß
die zu viel nach oben geförderten Mahlkörper durch die innere Scheibenöffnung wieder
nach unten befördert werden. Eingehende Beobachtungen zeigen jedoch, daß die vorgenannte
Ausbildung der Rührscheiben als Scheibenring diese Aufgabe nur in geringem Umfang
zu lösen vermag und überdies noch andere Schwierigkeiten mit sich bringt.
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Die Anreicherung des Behälters mit Mahlkörpern von unten nach oben
hin findet nämlich auch dann schon statt, wenn durch eine hohe Umlaufgeschwindigkeit
des Mischwerks bzw. der Rührscheiben Mahlgut und Mahlkörper nur einen Ring an der
Behälterwand bilden, der überhaupt nicht bis zu den Durchbrüchen in der Rührscheibe
reicht. Wird hingegen das Mahlgut so stark zugepumpt, daß dieser Ring bis zu diesen
Durchbrüchen reicht, dann besteht die Gefahr, daß das Mahlgut durch diese inneren
öffnungen nach oben gedrückt wird. Diese Erscheinung soll zwar durch die nach unten
gerichteten, als Rührarme ausgebildeten Speichen unterbunden werden. Die Wirkung
der Speichen ist jedoch nicht zufriedenstellend. Selbst dann, wenn die Speichen
im gewünschten Sinn arbeiten, besteht immer noch ein erheblicher Nachteil darin,
daß dann ein umgekehrter Kreislauf entsteht, d. h. das Mahlgut geht verstärkt durch
den an der äußeren Behälterwand in Verbindung mit der Rührscheibe gebildeten Reibspalt
nach oben, nimmt dabei Mahlkörper mit und kommt zum Teil durch die Öffnungen in
der Rührscheibe wieder nach unten zurück. Es entsteht also ein erheblicher Bewegungsimpuls
in und entgegen der allgemeinen Durchflußrichtung. Diese verstärkten Impulse bewirken
jedoch, daß ungenügend behandeltes Mahlgut schneller als gewünscht zum Auslaß gelangt
und feines Mahlgut länger als notwendig in der Mühle verbleibt.
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Schließlich ist eine kontinuierlich arbeitende Rührwerksmühle in Vorschlag
gebracht worden, die nicht zum bekannten Stand der Technik zählt und bei der in
einem aufrecht stehenden Mahlbehälter eine Förderschnecke dazu dient, die Mahlkörper
in der Trogmitte nach oben zu befördern, wobei dann die Mahlkörper vom oberen Behälterrand
aus wieder in der Randzone nach unten fallen. Da bei dieser Mühle sehr hohe Verschleißerscheinungen
an der Behälterwand auftreten, ist es Aufgabe des älteren Vorschlages, die auftretenden
Verschleißerscheinungen an der Innenfläche des Mahlbehälters und an der Förderschnecke
zu vermindern. Es ist dazu üblich, die gefährdeten Stellen einer Mühle verstärkt
auszuführen
oder mit Überzügen zu versehen. Der ältere Vorschlag
besteht darin, auf der Innenwand des zylindrischen Mahlbehälters Horizontal- und
Vertikalrippen anzuordnen.
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Ferner sind Mühlen mit Mahlbehältern bekannt, deren Gestalt von der
Kreiszylinderform abweicht, doch handelt es sich bei diesen bekannten Mühlen um
Mahlbehälter mit waagerechter Achse. Schließlich kennt man eine aufrecht stehende
Rührwerksmühle, deren Mahlbehälter von der kreiszylindrischen Form abweicht. Diese
bekannte Mühle weist jedoch drei Rührwerke auf, die aus einzelnen Rührstäben bestehen.
Die vom Kreiszylinder abweichende Form des Mahlbehälters ist bei dieser Mühle durch
die geometrische Anordnung der Rührwerkswellen auf den Endpunkten eines gleichseitigen
Dreiecks bedingt. Damit das über den Mahlelementen befindliche Mahlgut in die Mahlzone
gelangt, wird es im Kreislauf am unteren Ende des Troges abgepumpt und oben wieder
zugegeben. Bei dieser Anordnung der diskontinuierlich arbeitenden Mühle treten nicht
die Probleme auf, deren Lösung durch den Erfindungsgegenstand angestrebt wird.
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Das eingangs erläuterte Mahlproblem, wie es bei kontinuierlich arbeitenden,
aufrecht stehenden Rührwerksmühlen mit geschlossenen Scheibenrührelementen auftritt,
denen das Mahlgut von unten zugeführt wird und in denen die Mahlkörper während des
Mahlvorganges in gleichen Höhenbereichen der Mühle verbleiben sollen, wird von diesen
älteren Vorschlägen nicht berührt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmühle zu schaffen,
bei der eine homogene Verteilung der Mahlkörper aufrechterhalten bleibt, wobei die
Mahlkörper innerhalb gewisser Höhenbereiche des Mahlbehälters verbleiben sollen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer kontinuierlich
arbeitenden Rührwerksmühle mit aufrecht stehendem Mahlbehälter, dem das Mahlgut
von unten zugepumpt wird, mit einem Sieb am oberen Auslaß und einem im Mahlbehälterzentrum
angeordneten, aus einer Mehrzahl von scheibenförmigen Rührelementen bestehenden
Rührwerk, vorgeschlagen, daß der Mahlbehälter eine von der Kreiszylinderform abweichende
Gestalt aufweist. Dadurch wird erreicht, daß die Mitnahme von Mahlkörpern durch
das Mahlgut durch den jeweiligen Spalt zwischen Behälterwand und Rührscheibe von
vornherein verhindert wird. Für eine Ausbildung des Mahlbehälters gemäß der vorstehend
gekennzeichneten Erfindung bestehen verschiedene Ausführungsmöglichkeiten. So kann
der Mahlbehälter eine beliebige Vieleckform erhalten oder auch mit Einbauten ausgestattet
werden.
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Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rührwerksmühle können
die Rührwerksachse und die Behälterlängsachse einen spitzen Winkel miteinander bilden.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die die von der
Kreiszylinderform abweichende Gestalt des Mahlbehälters bewirkenden Staubarrieren,
die Ecken des Behälters oder die Wellen eines gewellten Zylinders in Längsrichtung
des Behälters eine leichte Schraubenlinienform auf. Diese Schraubenlinie kann dabei
gleichsinnig mit dem Drehsinn der Rührwerkswelle, aber auch gegensinnig dazu verlaufen.
Bei der Ausführungsform mit auf der Behälterinnenwand angebrachten schraubenlinienförmigen
Stauleisten werden die Mahlkörper erheblich am Mitwandern mit dem Mahlgut zum Mühlenauslaß
gehindert und damit der Maximaldurchsatz der Mühle erhöht. Da diese Staubarrieren
einerseits die Abrollgeschwindigkeit der Mahlkörper-Mahlgut-Mischung auf der Trogwand
vermindern und andererseits den Beanspruchungsbereich zwischen Rührscheibe und Trogwand
vergrößern, ist die Ausführungsform mit Staubarrieren besonders zweckvoll. Die Staubarrieren
können beispielsweise aus Federstahl bestehen, der auf einen Kern aufgewickelt und
dann mittels dieses Kernes in den Mahlbehälter eingebracht wird. Im Mahlbehälter
wird der Federstahl vom Kern gelöst, worauf sich die Schraubenfeder entspannt und
mit eigener Federspannung an die Troginnenwand zur Bildung der Staubarriere anlegt.
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Die rührwerksnächsten Behälterwandteile, beispielsweise die Erhöhungen
eines gewellten Trogmantels, sind für die Differenzgeschwindigkeit zwischen Mahlgut
und Rührwerksscheiben bestimmend, während die Ausbuchtungen als Beruhigungs- und
Absetzräume dienen. Diese Ausführungsform behält die große Differenzgeschwindigkeit
zwischen Mahlgut und Rührscheiben, wie sie für den Effekt derartiger Mühlen notwendig
ist, voll und ganz bei. Gegenüber den bekannten Einrichtungen hat sie aber den Vorteil,
daß in den erweiterten Ausbuchtungen die Mahlkörper sukzessive langsam absinken
können, und zwar in wesentlich größerem Maß, als dies in den reinen Reibspalten
bisher möglich gewesen ist. Durch den Zentrifugaldruck der Mahlelemente wird der
Vorgang des Absinkens der Mahlhilfskörper begünstigt. Dadurch unterscheidet sich
die erfindungsgemäße Lösung auch grundsätzlich von der eingangs beschriebenen bekannten
Ausführung mit durchbrochenen Reibscheiben.
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Die Absinkbewegung in den erweiterten Trogräumen ist demnach langsam,
wenn die Durchpumpgeschwindigkeit des Mahlgutes gering ist; sie steigert sich, wenn
verstärkt Mahlgut durchgesetzt wird. Selbst bei ungewollt starker Förderung, bei
welcher anomal viele Mahlhilfskörper nach oben gefördert würden, ist in ganz kurzer
Zeit wieder ein weitestgehender Ausgleich gegeben.
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Bei einer bevorzugten Ausführung weisen die Rührscheiben verschiedene
Durchmesser auf, wobei die Durchmesser der Rührscheiben von unten nach oben zunehmen.
Analog dazu besteht ein weiteres Merkmal der Erfindung darin, daß die rührwerksnächsten
Behälterwandteile in Längsrichtung konisch verlaufen. Diese Ausführungsvariation
bringt den Vorteil, daß sich die Mühlen auf ihre Durchsatzlänge hin besser an die
fortschreitende Mahlbewegung einerseits und an die resultierenden Kräfte zwischen
Schwerebeschleunigung und Zentrifugalbeschleunigung anpassen lassen. Diese Anpassung
wird unterstützt, wenn die Staubarrieren in einer leichten Schraubenlinienform angeordnet
sind. Diese Staubarrieren können auch aus sich über die ganze Länge des Behälters
erstreckenden Leisten bestehen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der
Zeichnung näher erläutert, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellt.
Dabei zeigt F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete
kontinuierlich arbeitende Rührwerksmühle, F i g. 2 einen Schnitt in Richtung I-1
der F i g. 1,
F i g. 3 eine weiteres Ausführungsbeispiel mit rechteckig
ausgebildetem Behälter und F i g. 4 einen wellenförmig ausgebildeten Behältermantel.
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Die erfindungsgemäße Rührwerksmühle besteht aus einem Behältermantel
1, dem Behälterboden 2
mit einer Einlauföffnung 3 für das Mahlgut.
In dem Behälter läuft eine Rührwelle 4 mit Rührscheiben 5 konzentrisch um. Oberhalb
des Behältermantels ist ein Sieb 6 angeordnet, welches die Mahlkörper zurückhalten
soll. Um das Sieb 6 herum ist, vorzugsweise über einen Teil der Länge des
Siebes, eine Fangtasse 8 angeordnet, die eine Auslaufschnauze 9 aufweist.
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Entsprechend einer möglichen Ausführungsform der Erfindung sind am
Behältermantel l Einbauten 10 vorgesehen. Diese Einbauten 10 bestehen
vorzugsweise aus radial gerichteten, sich über die ganze Länge des Behältermantels
1 erstreckende Leisten. Das Mahlgut wird, entsprechend dem Pfeil a bei der
Einlauföffnung 3 eingepumpt, besitzt eine allgemeine translatorische Bewegung
gemäß dem Pfeil b nach oben und in den durch die Einbauten 10 gebildeten
Räumen eine kleinere translatorische Bewegung nach unten gemäß den Pfeilen c. Vor
allem der translatorischen Bewegung in Richtung b ist selbstverständlich eine rotatorische
Bewegung überlagert. Gemäß den Pfeilen d und e fließt das fertig bearbeitete Mahlgut
dann durch das Sieb 6 in die Fangtasse 8 und aus dieser durch die Auslaufschnauze
9 ab.
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In F i g. 2 ist ein Querschnitt entsprechend der Linie I-1 der F i
g. 1 des ersten Ausführungsbeispieles dargestellt. Mit 1 ist wieder der Behältermantel
gekennzeichnet, während 4 die Rührwerkswelle und 5 eine Scheibe bezeichnet. Aus
F i g. 2 ist die radiale Richtung und die Ausdehnung der Leisten 10 ersichtlich.
Die radiale Länge ist derart gewählt, daß der Abstand zwischen den den Rührscheiben
benachbarten Kanten und den Rührscheiben selbst wiederum den Mahlverhältnissen optimal
angepaßt ist, während die Räume zwischen zwei Einbauten 10 einen größeren
Abstand von der Rührscheibe aufweisen, so daß die zuvor beschriebene Absinkbewegung
der Mahlelemente in diesen Räumen stattfinden kann.
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Bei dem in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Behälter
11 eine beispielsweise rechteckige Querschnittsform auf, wobei der geringste
Abstand zwischen der Scheibe 5 und der Behälterwand 11 etwa dem Abstand zwischen
den Einbauten 10 und den Scheiben 5 der F i g. 2 entspricht. Die in den Ecken
gebildeten Ausweitungen des rechteckigen Behältermantels 11 dienen als Beruhigungs-
und Absitzräume.
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Eine weitere Ausführungsmöglichkeit des Behältermantels ist in F i
g. 4 dargestellt. Der Mantel 12 ist in Form eines Wellrohres mit Wellen in
Rohrachsrichtung ausgebildet. Die den Scheiben nächsten Erhöhungen dieses gewellten
Behältermantels 12 sind wiederum für die Differenzgeschwindigkeit zwischen Mahlgut
und Rührscheibe verantwortlich. Die Ausbuchtungen dienen wiederum als Absitzräume.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, die Behältermäntel 1,11
bzw.
12 mit Kühl- oder Heizvorrichtungen zu umgeben. Auch besteht die Möglichkeit,
wie oben erwähnt, Rührscheiben 5 mit unterschiedlichem Durchmesser zu verwenden,
wobei vorzugsweise die Durchmesser von unten nach oben zunehmen. Analog dazu besteht
die Möglichkeit, den Behältermantel in bezug auf die Längsachse des Behälters konisch
auszubilden. In vielen Fällen ist es auch zweckmäßig, die Einbauten bzw. die Kanten
oder Wellen des Behältermantels nicht achsparallel, sondern in Form einer Schraubenlinie
mit großer Steigung anzuordnen. Die Schraubenlinie kann dabei gleichsinnig mit dem
Drehsinn der Rührwerkswelle, aber auch gegensinnig dazu verlaufen.