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Rührwerksmühle Die Erfindung bezieht sich auf Rührwerksmühlen zum
Mahlen und Dispergieren von Festkörpern vorwiegend in Flüssigkeiten, die aus einem
vorzugsweise senkrecht angeordneten Mahlbehälter mit einem hochtourig umlaufenden
Rührwerk, das sich aus einer Rührwerkswelle mit Rührelementen zusammensetzt, bestehen.
In Anwesenheit von Mahlkörpern, wie Sand, Perlen od. dgl. erfolgt das Mahlen bzw.
Dispergieren des Zugabernaterials, wobei der Innenraum des Mahlbehälters zu etwa
40 bis 70% seines Volumens mit Mahlkörpern gefüllt ist.
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Rührwerksmühlen dieser Art sind bekannt. Als Rührelemente können auf
der Rührwerkswelle Arme, Scheiben od. dgl. angeordnet sein. Teilweise laufen diese
Mühlen mit Sand als Mahlkörper, es können jedoch auch Glasperlen und in Sonderfällen
Stahl-und Keramik-Mahlkörper verwendet werden. Sind beispielsweise Rührscheiben
auf der Rührwerkswelle angeordnet, so befindet sich zwischen dem Außenrand der Rührelemente
und der Troginnenwand ein ausreichender Spalt, so daß das im allgemeinen am unteren
Ende des Mahlbehälters unter Druck zugeführte Mahlgut im wesentlichen durch die
Spaltöffnungen im Höhenbereich eines jeden Rührelements aufwärts steigen kann, um
schließlich durch die Öffnungen eines Siebkopfes oder anderer Trenneinrichtungen
am oberen Ende des Mahltroges die Mühle zu verlassen. Allen Mühlen dieser Art ist
gemeinsam, daß sie vorwiegend senkrechte Mahlbehälteranordnungen besitzen, in die
das oben außerhalb des Mahlbehälters gelagerte Rührwerk frei fliegend hineinragt.
Die im Mahlbehälter befindlichen Mahlkörper haben eine relativ kleine Ausdehnung.
Ihr Durchmesser liegt im allgemeinen zwischen 0,7 und etwa 4 mm.
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Bei Mühlen heute üblicher Betriebsgrößen, z. B. mit Zylinderinhalten
bis maximal 120 1, ist diese fliegende Lagerung der Welle noch zufriedenstellend,
zumal diese frei fliegenden Wellen sich in der Mahlkörper-Mahlgutmischung relativ
gut zentrieren. Insbesondere für größere Mühlen ist jedoch die Gefahr gegeben, daß
Schwingungen auftreten, die schließlich zu einer Zerstörung der Rührwerke führen
können. Diese Schwingungen zu beherrschen ist deshalb besonders schwierig, da keine
konstanten Laufbedingungen geschaffen werden können. Durch die verschiedene Viskosität
der jeweiligen Mahlgut-Mahlkörpermischungen ist das Dämpfungsvermögen gegenüber
Schwingungen sehr unterschiedlich. Es treten Sonderfälle ein, unter denen die Mahlgut-Mahlkörpermischung
die Schwingungen überhaupt erst anregt und gegebenenfalls den kritischen Schwingungsbereich
der Rührwerkswellen in den Drehzahlbereich der Maschine verschiebt. Dies kann z.
B. eintreten, wenn durch das den Mahlbehälter passierende Mahlgut die Mahlkörper
vorwiegend zum oberen Ende des Mahlbehälters befördert werden und hier in ihrer
stärkeren Konzentration ein zusätzliches Lager simulieren, wodurch dann die unten
in einem von Mahlkörpern freien Bereich laufende Welle in ihrer Biegeschwingungszahl
mit der eigenen Drehzahl gleich sein kann. Auch periodisch auftretende Strömungszustände
des in den Mahlbehälter einlaufenden Mahlgutes können gegebenenfalls die Biegeschwingungszahl
des Mischwerkes anregen - Erscheinungen, die in kleineren Mühlen kaum gefährlich
sind, in großen Mühlen wegen der hohen Energien aber zu Beschädigungen und zur Zerstörung
der Mühle führen können.
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Es sind zwar Rührwerksmühlen bekannt, bei denen die Rührwerkswelle
jeweils zusätzlich noch auf einem Fußlager am Boden des Mahlbehälters gelagert ist;
die Standdauer bzw. Haltbarkeit derartiger Fußlager ist jedoch wegen des durch die
Mahlkörper bedingten Abriebs sehr kurz. Darüber hinaus erleiden auch vor allem kleine
Mahlkörper nach kurzer Laufzeit eine erhebliche Zerstörung.
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Weiterhin sind noch Rührwerke bekannt, bei denen jeweils eine senkrecht
angeordnete Rührwelle ebenfalls innerhalb des Mahlbehälters noch einmal gelagert
ist. Diese Stützlager befinden sich aber nicht am Fuß der Welle. Sofern man also
solche Rührwerke über ihren vorgesehenen Verwendungszweck hinaus mit Mahlgut und
Mahlhilfskörpern beschicken würde, würde sich der vorgenannte Verschleißeffekt in
besonderem Maße zeigen, abgesehen davon, daß sie dann erst recht nicht mit der für
einen effektvollen Mahlbetrieb nötigen Drehzahl betrieben werden könnten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmühle
zu schaffen, die diese Nachteile
vermeidet und deren Betriebssicherheit
somit auch in größeren Baueinheiten und mit hochtourig umlaufender Welle auf längere
Dauer gesichert ist, d. h., daß die auftretenden Schwingungen beherrscht
werden können.
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Demzufolge besteht die erfindungsgemäße Rührwerksmühle aus einem vorzugsweise
senkrecht angeordneten Mahlbehälter mit einem darin hochtourig umlaufenden Rührwerk,
das durch eine Rührwerkswelle mit Rührelementen gebildet ist, wobei das Mahlgut
den Mahlbehälter in Anwesenheit von Mahlkörpern, wie Saad, Perlen od. dgl., zt!m
Zweck der Mahlung bzw. Dispergierung von Festkörpern vorwiegend in Flüssigkeiten
von unten nach oben durchströmt und den Mahlbehälter am oberen Ende durch ein Sieb
oder eine andere Trenn-Einrichtung verläßt, wobei die Rührwerkswelle am Boden des
Mahlbehälters in einem Fußlager gelagert ist. Hierbei soll erfindungsgemäß das Fußlager
mit erweitertem Lagerspalt versehen sein, und die Materialzufuhr soll durch den
Lagerspalt zwischen umlaufendem Lagerkörper und feststehendem Lagerring erfolgen,
wobei Anordnungen getroffen sind, die das Eindringen von Mahlkörpern in den Lagerspalt
verhindern.
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Bei der erfindungsgemäßen Rührwerksmühle wird die Lagerzerstörung
durch eindringende Mahlkörper und damit gleichzeitig die Zerstörung der Mahlkörper
selbst weiterhin auch dadurch verhindert, daß das Mahlgut durch das erweiterte Lagerspiel
- bei kontinuierlich arbeitenden Mühlen ständig - in den Mahlbehälter
gepumpt wird. Entgegen dieser Materialströmung können keine Mahlkörper in den Lagerspalt
eindringen. Da somit nun auch keine Mahlkörper durch das Fußlager zerstört werden
können, bleibt die Mahlkörpermenge in der Mühle gleich. Würde eine Zerstörung der
Mahlkörper und damit eine dauernde Änderung der Mahlkörpermenge eintreten, so wäre
die Arbeitsweise der Mühle nicht mehr kontrollierbar. Das Durchströmen des Mahlgutes
durch das Fußlager gemäß der Erfindung hat weiter den Vorteil, daß das Mahlgut bereits
bei seinem Eintritt einer gewissen Vorreibung unterworfen wird.
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Damit auch bei abgestellter Materialzufuhr bzw. bei diskontinuierlicher
Arbeitsweise keine Mahlkörper in den Fußlagerspalt gelangen können, ist bei einer
besonders vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Rührwerksmühle weiterhin
eine mit dem Rührwerk umlaufende gewichts- oder federbelastete Scheibe höhenverstellbar
vorgesehen, die sich völlig auf dem oberen Rand des am Trog befestigten Außenringes
des Lagers auflegt und nur bei Förderung des Mahlgutes durch den Mahlgutdruck angehoben
wird. Es bildet sich dann ein enger Spalt zwischen dieser mit dem Rührwerk umlaufenden
Scheibe und dem feststehendenAußenring des Lagers. Der Spalt bringt nochmals eine
Reib- bzw. Mahlwirkung auf das Mahlgut. Durch die Reib- bzw. Mahlwirkung wird aber
sowohl die Mahlgutdurchmischung begünstigt als auch ein Mahlkörpereintritt in das
Lager verhindert.
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Besonders vorteilhaft ist es, die umlaufende Scheibe mit einem federnden
Membrankörper derart mit der Welle zu verbinden, daß sie durch MahIgutrückstände
od. dgl. nicht an ihrer Höhenbeweglichkeit behindert ist. Zur Höhenverstellung der
umlaufenden Scheibe kann an der Rührwerkswelle zusätzlich ein Stellring vorgesehen
werden. Das Fußlager gemäß der Erfindung kann zylindrische oder auch konische Gleitflächen
haben. Konische Gleitflächen fördern den MateriaIdurchfluß und erlauben eine einfache
Einstellung des Lagerspieles, indem gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung das
Fußlager einen höhenverstellbaren Außenring aufweist. Ferner ist es möglich, die
Rührwerkswelle höhenverstellbar zu lagern.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand der
Zeichnung, die zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Rührwerksmühle wiedergibt,
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Rührwerksmühle
mit einem zylindrischen Fußlager und F i g. 2 einen Schnitt durch den Bodenteil
einer Rührwerksmühle niit einem verstellbaren konischen Fußlager.
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Bei dem Ausführun-sbeispiel gemäß F i g. 1 ist der Rührwerksbehälter
mit 1 sowie der dazugehörige Doppelmantel zum Heizen oder Kühlen mit 2 bezeichnet.
Das zu mahlende Material wird durch einen Einlaß 3 der Mühle zugeführt und
verläßt die Mühle am anderen Ende durch ein Sieb 4 und eine Auslaufschnauze
5. Im Mahlbehälter 1 läuft eine Rührwerkswelle 6, die mit Scheiben
7 bestückt ist, mit hoher Drehzahl um. Statt Scheiben können auch andere
Rührelemente Verwendung finden.
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Oberhalb des unteren Einlasses 3 am Boden 8 des Mahlbehälters
1 befindet sich die Fußlagerung gemäß der Erfindung, bestehend aus einem
äußeren feststehenden Lagerring 9 und einem an der Rührwerkswelle
6 befestigten Lagerzapfen 10. Das zu mahlende Gut soll ganz oder überwiegend
durch den von den Lagerelementen g 9 und 10 gebildeten Spalt 22 hindurchfließen.
Sollte dieser Lagerspalt für extreme Mahlgüter einen zu großen Widerstand bieten,
so können im Lagerkörper 10 zusätzlich noch Durchtrittsöffnungen
25 vorgesehen sein, die jedoch nur so groß sein sollen, daß auch durch den
Spalt 22 noch Mahlgut hindurchgepreßt wird. Da sich in Mühlen der vorliegenden Art
Mahlkörper relativ kleiner Ausdehnung befinden, im allgemeinen zwischen
0,7 und etwa 4 mm Durchmesser, sind Lagerungen im Mahlkörperbereich immer
leicht gefährdet. Gemäß der Erfindung ist dafür Sorge getragen, daß durch die Mahlgutströmung,
die durch den Lagerspalt geleitet wird, keine Mahlkörper in den Lagerspalt eintreten
und entweder das Lager beschädigen oder selbst zerstört werden können.
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Da andererseits der Spalt nicht zu eng toleriert sein sollte, ist
es besonders vorteilhaft, diese Lagerstellen zusätzlich vor Mahlkörpern zu schützen.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung vor, daß die obere Kante des äußeren Lagerringes
9 als Schleifkante ausgebildet ist, oberhalb der eine Scheibe 11 mittels
einer Membran 12 an der Welle 6 befestigt ist und mit dieser umläuft.
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Die Scheibe 11 liegt, sofern kein Mahlgutdruck von unten sie
anhebt, immer auf der Schleiffläche des Lagerkörpers 9 auf. Sie hebt immer
nur so weit ab und bildet einen Austrittsspalt 24, als es für den Durchtritt der
jeweils zugedrückten Mahlgutmenge notwendig ist. Die maximale Abhebhöhe bzw. Spalthöhe
24 kann gegebenenfalls mechanisch begrenzt werden.
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In dem in F i g. 2 gezeigten Mühlenausschnitt ist wiederum
mit 1 der Behälter, mit 2 der Mantel und mit 3 der untere Einlaß bezeichnet.
Ferner ist die
Rührwerkswelle 6 mit einer Scheibe
7 dargestellt. Das in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte La-er bat eine
konische Ausbildung, damit das Lagerspiel eingestellt werden kann. Zu diesem Zweck
befindet sich in dem Lagergehäuse 13 ein konischer Mantelring 14. Dieser
Mantelring ist im Lagergehäuse 13 höhenverstellbar an-Cordnet. Zur Höhenverstellung
des Mantelringes sind Zapfen 15, die durch den Behälterboden 8 hindurchreichen
und in Rohransätzen 16 angeordnet sind, vorgesehen. Mit Verschlußschrauben
17 kann die Höhe des Mantelringes 14 beispielsweise durch Zwischenle"en kleiner
Paßstücke leicht eingestellt werden. Iii dem konischen Lageraußenring 14 läuft ein
konischer Lagerzapfen 18, der an der Rührwerkswelle befesthyt ist. Zwischen
den konischen Gleitflächen des Lagerzapfens 1,8 und des konischen Mantelringes 14
befindet sich der in seiner Größe vcrstellbare Lagerspalt 21.. Zusätzlich zum Lagerspalt
21. können im La-erzapfen 18 noch Materialdurchtrittsöffnungen
26 vorgesehen sein.
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An Stelle des höhenverstellbaren Außenringes 14 kann das Lagerspiel
auch durch eine höhenverstellbare Welle 6 eingestellt werden. Zur Verhinderung
g
des Eintritts von Mahlkörpern in den Lagerspalt bzw. in die Materialdurchtrittsöffnunjen
26 des Laaerzapfens 1.8 ist wiederum eine mit der Rührwerkswelle
0 unhaufende Sche;be Ilf-i vorgesphen. In dem Ausfübrungsbeispiel gemäß Fig.
2 ist die Scheibe 11a über einen Rohrfederkörper 19 und einen Stellring20
federnd und höhenverstellbar mit der Rührwerkswelle 6 verbunden. Bei eingestellter
Materialförderung wird die Scheibe lla von der Schleiffläche des Außenringes13 um
einen für den Durchtritt des Materials notwendigen Spalt23 an-ZD gehoben. Die Rührwerksmühle
kann unter Beibehaltung des Gruiidgedankens der Erfindung in ihrer Ausbildung noch
weiter abgewandelt werden. So können z. B. die Gleitflächen des Lagerzapfens und
des Außenringes als Kugelabschnitte ausgebildet oder konkavkonvex gekrümmt sein.
Die Erfindung ist daher nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.