HK1248173B - 搅拌器式球磨机 - Google Patents

Description

搅拌器式球磨机

技术领域

本发明涉及搅拌器式球磨机。

背景技术

从EP2178641A1已知这种搅拌器式球磨机。在这种搅拌器式球磨机中，借助于研磨体，研磨或分散可流动研磨材料、研磨材料悬浮物。研磨悬浮物由载液和分布在其中的固体组成，其中起始粒度在几微米至几百微米的范围内。最终尺寸在微米、亚微米范围内，在特殊情况下甚至为纳米。

从EP2178642A1已知的搅拌器式球磨机中，相对较大的开口形成在限定相邻研磨单元的搅拌盘中，它们布置成与研磨室的内壁间隔开一定距离。通过搅拌盘使研磨体在搅拌盘的表面上、在研磨单元的相对于轴线的外部区域中被向外加速。对于研磨悬浮物也是类似的考虑保持。在相对于轴向方向的中心区域中，流动被重定向并且指向搅拌轴。研磨单元中的两个这样大致相反指向的流动被称为交织流(braided flow)或循环流(circularflow)。在搅拌盘中形成的大开口用作将研磨材料和研磨体从研磨单元通到从整体流动方向看的下游研磨单元。在相应的开口中，研磨体沿不同方向被界定相应开口的壁夹带，使得在相邻的研磨单元之间发生研磨体和研磨材料的完全不受控的通过，从而强烈地影响交织流，使得研磨体非常不均匀地分布在整个研磨室以及每个研磨单元中。此外，导致研磨材料在流过研磨室期间的停留时间的广泛分布。

在已知的搅拌器式球磨机中，研磨材料/研磨体通过开口形成在形成分离器装置的一部分的最下游搅拌盘中，用于研磨材料和研磨体通过并进入分离器装置。在最下游搅拌盘中，与上游搅拌盘中已经提到的大开口相一致，布置有凹槽，研磨体通过该凹槽被夹带并且因离心力向外加速。由于该凹槽，研磨材料/研磨体通过开口布置得相对靠近搅拌轴，也就是说由于结构原因。

依靠搅拌元件引起研磨体在主动研磨室内移动。借助于合适的泵将要处理的研磨悬浮物供应到密封的研磨室中，该研磨室可以在高达约5巴的压力下操作，在特别情况下最多10巴。包含在研磨悬浮物中的固体(即研磨材料)暴露于相对于彼此移动的研磨体并且被研磨或分散，这取决于它们的形态。

通过由于其粘度被研磨材料传递到研磨体的夹带力，后者被流动朝向研磨材料出口传送。这导致研磨体沿研磨室的轴线的不均匀分布。再加上因研磨体在搅拌盘的大开口的表面处的不受控加速所引起的研磨体的不均匀分布。对于研磨体的研磨材料压缩的相对高产量和/或相对高粘度，增加的磨损可能是非常容易的结果。此外，这通常可能导致研磨材料的过度应力，因此可能导致其破坏。

发明内容

因此，本发明的目的是借助于特别简单的方式，即使在最高产量和广泛的操作范围内，也确保在已知类型的搅拌器式球磨机中研磨体沿研磨室的均匀分布，同时产生特别均匀的研磨效果。

根据本发明，该目的通过第一方面的搅拌器式球磨机实现。

令人惊奇的是，已经证明的是，如果没有通孔的搅拌盘仅具有紧邻搅拌轴布置的小的研磨材料通过开口，这种搅拌器式球磨机可以以非常高的产量操作。术语“紧邻”应被理解为包括这样的情形：研磨室内边界和研磨材料通过开口的径向内边界重合，因此研磨材料通过开口界定研磨室内边界，以及这样的情形：研磨材料通过开口的径向内边界距研磨室内边界具有甚至小的距离。例如，研磨材料通过开口的径向内边界的距离可以具有的距研磨室内边界的距离处于，相应搅拌盘的、从研磨室内边界到相应搅拌盘的径向外边缘的径向延伸量的高达十分之一(≤0.1)的范围内。研磨材料通过开口的径向内边界距研磨室内边界的这种小距离由于制造的原因会是有利的或甚至是要求的。在非常广泛的产量范围内，实现绝对恒定的功率消耗，这是研磨体均匀分布的指标，其不受产量增加的不利影响。此外，在整个操作范围内，比起使用在径向更外侧布置区域中具有常规大开口的搅拌盘的搅拌器式球磨机在单批次操作中所实现的，实现了明显更窄的颗粒分布。对所描述的效果来说必需的是，在界定相邻研磨单元的搅拌盘中设置有布置成紧邻搅拌轴的研磨材料通过开口。研磨体在搅拌盘表面的主要部分上向外加速，使得在研磨容器的壁的区域中，实现了研磨体的增加的密度，这形成了用于研磨材料(即研磨悬浮物)的相应高的流动阻力。因此，在研磨室的外部区域中没有用于研磨材料的旁路，即自由通道。在研磨悬浮物(即由固体和载液组成的研磨材料)的固体密度和混合物密度的差异尽可能高、优选等于或高于2g/cm³的情况下，尤其促进该效果。因为相对小的研磨材料开口位于仅有少量研磨体的区域中，所以在相邻研磨单元之间不会发生不受控制的研磨材料的交换，特别是不会发生研磨体大量通过研磨材料开口。

特别有利的，根据本发明的搅拌器式球磨机的研磨材料通过开口的相对径向延伸是第二方面和第三方面的主题。

原则上，可以存在仅单个研磨材料通过开口。在第四方面中，规定了根据本发明的搅拌器式球磨机的搅拌轴周围的研磨材料通过开口的有利布置。

第五至第八方面规定了根据本发明的搅拌器式球磨机的特别有利的另外实施例，其中，可以有目的地实现了研磨体沿着搅拌盘的径向延伸的不同加速度，由此实现了定向地向外输送研磨体。

通过第九方面，在根据本发明的搅拌器式球磨机中，实现了研磨材料从一个研磨单元中的循环流动即交织流动的形式流入的下游研磨单元的相似流动中。

附图说明

本发明的进一步优点和细节来自于进一步的从属权利要求以及借助附图对本发明的实施例的以下描述。这些示出：

图1是根据本发明的搅拌器式球磨机的实施例的局部切除的侧视图的示意图，

图2是根据本发明的搅拌器式球磨机的搅拌盘的第一实施例的俯视图，

图3是图1的放大比例的图1的细节，

图4是根据本发明的搅拌器式球磨机的搅拌盘的第二实施例的俯视图，

图5是图4的搅拌盘的局部截面图，

图6是根据本发明的搅拌器式球磨机的搅拌盘的第三实施例的俯视图，

图7是图6的搅拌盘的局部截面图，

图8是与图3相对应的视图，与图1相比具有改进的研磨室内边界。

具体实施方式

在图1中，示出了水平的搅拌器式球磨机。如传统的那样，其具有支撑在地面2上的支架1。在支架中布置有驱动马达3，驱动马达3的旋转速度可以控制，可以包括V形带轮4，V形带轮4可以通过V形带5和另一V形带轮6可旋转地驱动搅拌器式球磨机的驱动轴7。通过多个轴承9将驱动轴7支撑在支架1的上部8中。

大致筒形研磨容器10可释放地安装在支架1的上部8。筒形研磨容器10具有内壁11，并且在面向上部8的端部处由第一盖12封闭，在另相反端处由第二盖13封闭。它包围研磨室14。内壁11因此形成研磨室外边界。

搅拌轴16布置在研磨室14中，与研磨容器10和驱动轴7的共同中心纵向轴线15同心，并且以抗扭转的方式连接到驱动轴7上。借助于布置在盖12和驱动轴7之间的垫圈17来密封研磨室14。搅拌轴16以悬臂的方式被支撑，也就是说，其在第二盖13的区域中不被支撑。在其整个长度上其设置有实施为环形搅拌盘18的搅拌工具。

搅拌盘18附接到搅拌轴16，并且例如借助于舌和槽连接以抗扭转的方式以常规方式保持在搅拌轴16上，并且通过间隔套筒19保持为彼此隔开。搅拌轴16与间隔套筒19和搅拌盘18一起形成搅拌器20。间隔套管19在其内端处界定大致筒形的研磨室14，从而形成研磨室内边界。

在第一盖12的区域中，研磨材料进口21通入研磨室14。在研磨容器10的与研磨材料进口21相反的端部，研磨材料出口22通向第二盖13之外。

在最后搅拌盘18的与第二盖13相邻的外周处，形成有筒形保持架23。它包括沿其圆周分布的多个开口24。在由最下游搅拌盘18和保持架23包围的分离器空间25中，布置有筛体26，筛体26附接至第二盖13并且连接到研磨材料出口22。这些部件形成研磨材料/研磨体分离装置27，其从EP2178642A1已知。

搅拌盘18(或18a，18b；参见图4至图7)包括在该实施例中为圆形的一个或多个研磨材料通过开口28。在它们的相对于中心纵向轴线15的内端处，研磨材料通过开口28界定至间隔套筒19，即研磨室内边界。研磨材料通过开口28以彼此均匀的角距离布置，例如图2所示的六个开口28。除了研磨材料通过开口28之外，搅拌盘18(或18a，18b)不具有任何开口，它们在其他地方是完全封闭的。

研磨材料通过开口28包括径向外边界，径向外边界沿搅拌盘18的径向方向距间隔套管19(研磨室内边界)具有距离R28。关于相应研磨材料通过开口28的径向外边界距间隔套筒19(即研磨室内边界)的距离R28与搅拌盘的径向外边缘30(径向外边界)的比值，适用以下条件：

0.05·R18≤R28≤0.25·R18，更优选R28≤0.15·R18。

相邻布置的搅拌盘18分别具有彼此间相同的轴向距离a。此外，相邻布置的搅拌盘18具有分离器角度α，分离器角度α由线29和线31限定，线29是从搅拌盘18的径向外边缘30到相邻搅拌盘18的在搅拌轴16处(即在相应间隔套筒19处)的内端，线31平行于中心纵向轴线15延伸。这里，适用条件是30°<α<60°。

径向外边缘30和壁11之间的间隙32的宽度b最大占到研磨室14的自由半径R14的20％。

研磨室14基本上填充有研磨体33，优选地具有由高密度材料制成的研磨体33，例如固体密度6.0g/cm³的ZrO2(二氧化锆)制成的高性能陶瓷。填充度(研磨体的块体积相对于研磨室的体积)在50％至90％的范围内，特别是在80％至90％的范围内。研磨体33相对于研磨悬浮物密度的高固体密度对于期望的效果是重要的，即将各个搅拌盘18的表面附近的研磨体33向外输送到累积研磨体的区域中。

在相邻的搅拌盘18之间分别形成有研磨单元34，其中在搅拌轴16被驱动时形成图3所示的交织流35。从图中可以看出，研磨体33和待加工的研磨材料(例如，研磨悬浮物)由于搅拌盘引起的切向加速度而在搅拌盘18的区域中向外流动，并且在研磨单元34的轴向中心区域中朝向搅拌轴16向内流动。在研磨轴16的区域中研磨体的浓度最小。在该区域中，研磨材料从一个研磨单元34通过研磨材料通过开口28流入相邻的研磨单元34。研磨材料通过研磨材料通过开口28的流动由图3中的流动方向箭头36指示。图1和图3中通过搅拌器式球磨机的整体流动方向37是从左到右，也就是说，从研磨材料进口21到研磨材料出口22。然而，在图3中，研磨材料通过开口28不界定间隔套筒19，而是相应研磨材料通过开口28的径向内边界沿径向方向距间隔套筒19具有小距离A，距离A可以达到搅拌盘18的从间隔套筒19(研磨室内边界)到外边缘30(径向外边界)测量的径向延伸量R18的十分之一(≤0.1)，使得通常适用条件0≤A≤R18(在该距离为0的情况下，相应研磨材料通过开口28的径向内边界界定隔离套管19，参见图2)。

可以通过形成在搅拌盘18中的槽状通道38a，38b(见图4至图7)来增加由搅拌盘18引起的研磨体33的加速度，槽状通道38a，38b相应开始于研磨材料通过开口处并且被指引到相应搅拌盘18(或18a，18b)的径向外边缘30，但是不穿透相应搅拌盘18(或18a，18b)的径向外边缘30。因此，在所示实施例中，搅拌盘外圈39(在图中所示的实施例中)保持具有搅拌盘18(或18a，18b)的厚度c。此外，搅拌盘18(或18a，18b)沿平行于中心纵向轴线15的方向不被穿透。因此，各个搅拌盘18(或18a，18b)完全封闭，仅具有已经描述的研磨材料通过开口28。

根据图4和图5所示的第一实施例，通道38a相对于中心纵向轴线15径向地延伸，并且具有与研磨材料通过开口28的直径对应的宽度d。相应的通道38a形成在相应搅拌盘18a的两侧，使得如图5所示，薄壁部40a保留在它们之间。从图4可以看出，从转动方向41观察，研磨体33被相应的后通道壁42a切向地夹带，因此通过离心力(离心)加速。切向速度和由此产生的沿径向的切向加速度沿径向向外增加，这由表示速度的箭头43a的径向向外增加的长度表示。

在图6和图7所示的搅拌盘18b的实施例中，通道38b具有宽度d(对应于研磨材料通过开口28的直径)并且由壁部40b分隔，其包括开始于相应研磨材料通过开口28的内部笔直通道部44，内部笔直通道部44的径向向外接着是外部通道部45，该外部通道部45相对于搅拌盘18b的转动方向41逆向弯曲并且在外圈39之前终止。由于该设计，研磨体33在不同方向上经历加速度。在内部通道部44中，通道壁42b对研磨体33的夹带是切向的，而在径向外部通道部45中，由于通道壁42b的方向，夹带是径向和切向的。此外，代表速度的箭头43b的不同长度表示施加在研磨体33上的不同方向和不同量的加速度。值得注意的是，通道38b在外圈39处结束，具有其全宽度。后通道壁42b因此施加加速度，该加速度仅向外指向，一直到达很外端。由通道38b接合的研磨体33因此被准确地向外推动。

图8示出了可以应用于所有上述实施例的进一步改进，其中，相对于整体流动方向37，重定向通道46形成在间隔套筒19和上游搅拌盘18的研磨材料通过开口28之间，该重定向通道使来自相对于整体流动方向37的上游研磨单元34的研磨材料流重新定向，并且将其并入到下游研磨单元34中的径向向外的交织流35中。间隔套筒19b实施为使得在整体流动方向37上的下游研磨材料通过开口28可以被研磨单元34中的研磨材料流不受阻碍地到达。

Claims (14)

1.一种搅拌器式球磨机，

所述搅拌器式球磨机具有水平布置的研磨容器(10)，

所述研磨容器包围由所述研磨容器的壁(11)和研磨室内边界(19)界定的筒形研磨室(14)，

所述研磨容器具有研磨材料进口(21)，所述研磨材料进口通入所述研磨室的一端，以及

所述研磨容器具有研磨材料出口(22)，所述研磨材料出口通向所述研磨室的另一端之外，研磨材料/研磨体分离装置(27)布置在所述研磨材料出口的上游，所述研磨材料/研磨体分离装置是用于将研磨体与研磨材料分离的装置，

所述搅拌器式球磨机具有布置在所述研磨室(14)中的搅拌器(20)，所述搅拌器具有：

能够被旋转地驱动的搅拌轴(16)，所述搅拌轴具有中心纵向轴线(15)，以及

搅拌盘(18)，所述搅拌盘以抗扭转的方式安装至所述搅拌轴(16)并且所述搅拌盘彼此间隔一距离a，

其中两个相邻布置的搅拌盘(18)分别界定研磨单元(34)，

其中所述搅拌盘(18)包括连接相邻的研磨单元(34)的开口，以及

其中相对于所述中心纵向轴线(15)，所述搅拌盘(18)具有从所述研磨室内边界到所述搅拌盘(18)的径向外边缘(30)的径向延伸量R18，

其中，所述开口被实施为研磨材料通过开口(28)，并且仅布置成紧邻所述研磨室内边界(19)，其中，所述研磨材料通过开口(28)分别具有径向外边界，所述径向外边界沿所述搅拌盘(18)的径向方向距所述研磨室内边界具有距离R28，

其中，所述研磨材料通过开口(28)的径向外边界的距离R28与所述搅拌盘(18)的径向延伸量R18的比值适用以下条件：0.05·R18≤R28≤0.25·R18，

以及其中，所述搅拌盘(18)在其他部分是封闭的。

2.根据权利要求1所述的搅拌器式球磨机，其特征在于，所述研磨材料通过开口(28)的径向外边界的距离R28与所述搅拌盘(18)的径向延伸量R18的比值还适用以下条件：R28≤0.20·R18。

3.根据权利要求1所述的搅拌器式球磨机，其特征在于，所述研磨材料通过开口(28)的径向外边界的距离R28与所述搅拌盘(18)的径向延伸量R18的比值还适用以下条件：R28≤0.15·R18。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的搅拌器式球磨机，其中所述研磨材料通过开口(28)以距彼此均匀的角距离布置。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的搅拌器式球磨机，其特征在于，在所述搅拌盘(18a，18b)两侧形成有槽状通道(38a，38b)，所述槽状通道(38a，38b)始于所述研磨材料通过开口(28)处并且沿所述搅拌盘(18a，18b)的中心纵向轴线(15)的方向并未穿过相应的搅拌盘(18a，18b)，所述槽状通道指向所述搅拌盘(18a，18b)的径向外边缘(30)并且朝向所述搅拌盘(18a，18b)的径向外边缘(30)被封闭。

6.根据权利要求5所述的搅拌器式球磨机，其中，形成在所述搅拌盘(18a，18b)的不同侧且始于所述研磨材料通过开口(28)处的所述通道(38a，38b)成对地一致布置。

7.根据权利要求5所述的搅拌器式球磨机，其中，形成在所述搅拌盘(18a)的两侧的通道(38a)相对于所述中心纵向轴线(15)笔直地且径向地延伸。

8.根据权利要求5所述的搅拌器式球磨机，其特征在于，形成在所述搅拌盘(18b)的两侧的通道(38b)包括与所述搅拌盘(18b)的转动方向(41)逆向地弯曲的外部通道部(45)。

9.根据权利要求5所述的搅拌器式球磨机，其中，所述搅拌盘(18a，18b)包括布置在径向外侧的搅拌盘外圈(39)。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的搅拌器式球磨机，其特征在于，当沿着所述搅拌器式球磨机的整体流动方向(37)观察时，在将上游的研磨单元(34)与下游的研磨单元(34)相连接的所述研磨材料通过开口(28)的下游，设置有径向地通入所述研磨单元(34)的重定向通道(46)。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的搅拌器式球磨机，其中，在所述搅拌盘(18)的径向外边缘(30)和所述研磨容器(10)的壁(11)之间分别形成有间隙(32)，所述间隙的径向宽度b最大占到所述研磨室内边界(19)与所述研磨容器的壁(11)之间的研磨室(14)的自由半径R14的20％。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的搅拌器式球磨机，其中，所述研磨室(14)填充有研磨体(33)，所述研磨体(33)的总体积对应于所述研磨室(14)的容积的50％至90％。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的搅拌器式球磨机，其中，所述研磨体(33)具有的固体密度比所述研磨材料的密度高至少2g/cm³。

14.根据权利要求1至3中任一项所述的搅拌器式球磨机，其中，所述研磨室(14)填充有研磨体(33)，所述研磨体(33)的总体积对应于所述研磨室(14)的容积的80％至90％。