DE10241924B3

DE10241924B3 - Rührwerksmühle mit kühlbarer Rührwelle

Info

Publication number: DE10241924B3
Application number: DE10241924A
Authority: DE
Inventors: Giacomo Dr. Canepa
Original assignee: Netzsch Feinmahltechnik GmbH
Current assignee: Netzsch Feinmahltechnik GmbH
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-09-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle mit einer Rührwelle, die mindestens über einen Teilbereich ihrer axialen Länge kühlbar ist. Zur Kühlung wird handelsübliches rohrförmiges Material in verschiedenen Querschnittsformen eingesetzt, durch das Kühlmittel fließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer gattungsgemäßen Rührwerksmühle entsprechend DE 42 40 779 C1 ist innerhalb eines zylindrischen Mahlbehälters eine Rührwelle angeordnet. Diese Rührwelle steht mit einer Antriebswelle in Verbindung, die außerhalb des Mahlbehälters gelagert ist. Innerhalb des Mahlbehälters weist die Rührwelle ein käfigartig offenes Wellenende auf. In den vom Käfig radial begrenzten Hohlraum erstreckt sich achsparallel ein starr angeordneter Kühlkörper. Außer von diesem Kühl- oder Heizkörper kann das Mahlgut-Mahlkörper-Gemisch auch über die Käfigstege, die hohl sein können, thermisch beeinflußt werden.

Auch aus der DE 24 45 631 A1 geht eine Rührwerksmühle hervor. Hier ist in mehreren Beispielen eine hohle zentrisch angeordnete Rührwelle dargestellt, an die hohle Mahlscheiben in senkrechter und geneigter Stellung angebracht sind. In die Scheiben sind geschwungene Trennwände zur Umleitung der Kühlmittelflüssigkeit eingearbeitet. Sowohl die Herstellung der kühlbaren Scheiben als auch deren Verbindung mit der Hohlwelle und das Einbringen der Trennwände ist nur in sehr kostenintensiven Arbeitsvorgängen möglich.

Eine Maschine zum geregelten Abkühlen und Aufheizen von Sauerteigen geht aus der DE 37 27 594 A1 hervor. Hierbei rotiert ein von einer Kühlflüssigkeit durchlaufenes Rührwerk in einem wärmeisolierten Behälter. Das Rührwerk selbst besteht aus einem Rohrleitungsgebilde mit einer Vielzahl von Bögen. Dabei gestaltet sich die Fertigung der Rohrleitungen selbst und deren Verbindung mit der hohlen zentrisch angeordneten Wellenachse sehr aufwendig.

Eine weitere Zerkleinerungseinrichtung geht aus der DE 44 34 940 A1 hervor. Die stehende Zerkleinerungsvorrichtung verfügt über einen zylindrischen kühlbaren Mahlbehälter in dem eine kühlbare zentrische Rührwelle rotiert. Die Rührwelle selbst besteht aus einem rohrförmigen Wellenkern, an dem in der untere Hälfte des Mahlbehälters stiftförmige Arme aus Vollmaterial angebracht sind. Das Wärme- oder Kühlmittel fließt über ein koaxial im Rührwellenkern angeordnets Rohr zu und verläßt diesen über einen Ringkanal außerhalb des Mahlbehälters. Zur Entnahme des bearbeiteten Produkts aus dem Zerkleinerungsbehälter ist in dessen Behälterboden eine Öffnung vorgesehen, die während des Zerkleinerungsvorgangs von einem Ventilkörper verschlossen wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Kühlbereich einer Rührwelle mit niedrigem Kosten- und Materialaufwand herzustellen und dabei gleichzeitig die Kühlleistung zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des 1. Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche 2–8 hervor.

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausführung der zur Kühlung des Produktes im Mahl- und Dispergierraum der Rührwerksmühle eingesetzten Elemente. Es handelt sich hierbei um rohrförmige, im Strangziehverfahren produzierte, profilierte Elemente mit Wandstärken von 1 mm bis 6mm. Diese Profile können die unterschiedlichsten Formen aufweisen. Die Querschnitte der Profile können rund, quadratisch, rechteckig, halbrund, dreieckig oder polygonal geformt sein. Die käfigartige Anordnung der Kühlelemente mit Wandstärken von 1-5 mm rund um das Auslaßsieb sorgt für eine gleichmäßige Kühlung, da das Produkt durch die Rotation der Kühlelemente mehrfach zur Wärmeabgabe veranlaßt wird.

Auch die Distanz der Elemente zum Auslaß bzw. zum Sieb im Mahlbehälter beeinflußt die Kühlleistung. Insbesondere bei mittel- bis hochviskosen Produkten wird deren Umwälzung um die kühlbaren Elemente erhöht, indem die Elemente auf unterschiedlichen Teilkreisen im Abstand von der Rotationsachse zur Rührwelle angeordnet sind. Hierbei ist die Anordnung, bei der jeweils zwischen zwei Elementen auf einem äußeren Teilkreis ein Element auf einem inneren Teilkreis folgt, vorteilhaft, da die dadurch erzeugte Schaufelwirkung die Umwälzung positiv beeinflußt.

Auch die Anordnung der Elemente entlang einer sich von der Rotationsachse der Rührwelle zum Mahlbehälter hin erweiternden Spirale bewirkt eine zeitlich kürzere Umwälzung und damit eine Verstärkung der Kühlleistung.

Eine weitere Verbesserung der Kühlleistung und in diesem speziellen Fall auch der Dispergier- und Mahlleistung wird erzielt durch die Vergrößerung der Kühlfläche der Elemente, indem Scheiben mit einer Distanz von 30-500 mm zueinander auf den kühlbaren Elementen befestigt werden. In einer speziellen Anwendung dieser Ausführung werden die Scheiben auf benachbarten Elementen in verzahnter Anordnung angebracht. Hierdurch entstehen zwischen den Scheiben höhere Differenzgeschwindigkeiten, unter deren Einfluß die Mahlhilfskörper-Produkt-Suspension steht und wodurch die Mahl- und Dispergierleistung steigt.

Obwohl in den Ausführungsbeispielen nur Siebe als Auslaßtrennvorrichtung dargestellt sind, ist die erfindungsgemäße Gestaltung der kühlbaren Elemente natürlich auch bei Spalttrennvorrichtungen vorteilhaft einsetzbar.

Eine weitere Unterstützung der Umwälzung besteht erfindungsgemäß darin, daß zwischen den kühlbaren Elementen Rühr-Dispergierelemente zum Einsatz kommen. Dabei sind zur Erzeugung einer erhöhten Mahlleistung und Verwirbelung der Suspension im Schnitt halbkreisförmige und mit Stiften versehene Rühr- oder Mahlwerkzeuge zwischen den kühlbaren Elementen vorgesehen.

Da es vielfach auf eine produktspezifische Kühlung (Zellmassen ca. 20-25 °C, Flexofarben ca. 45 °C) ankommt, werden erfindungsgemäß unterschiedliche Rührwellengestaltungen in der Praxis zum Einsatz kommen. Dazu kann die Rührwelle in unterschiedliche Wirkungsbereiche aufgeteilt sein. Für Produkte, die einer starken Kühlung bedürfen, werden sich die Kühlelemente auf bis zu 80 % der Länge der Rührwelle erstrecken. Bei Produkten mit mittlerer Temperaturverträglichkeit wird die Rührwelle aus einem Bereich bestehen, der rein zur Mahlung und Dispergierung bestimmt ist und einem Kühlbereich, der nicht unter 20 % der gesamten Mahlraumlänge einnimmt.

Aufgrund der gewünschten guten Wärmeleitfähigkeit der kühlbaren Elemente kommen rohrförmige Elemente aus keramischen Materialien, Legierungen und hartstoffbeschichtete Werkstoffe zum Einsatz.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
Es zeigt:
1 einen horizontalen Längsschnitt einer schematisch dargestellten Rührwerksmühle
2 einen Querschnitt einer horizontal dargestellten Rührwerksmühle
3 einen horizontalen Längsschnitt einer Rührwerksmühle
4 einen Querschnitt einer horizontal dargestellten Rührwerksmühle
5 einen Ausschnitt zweier rohrförmiger kühlbarer Elemente
6 einen horizontalen Längsschnitt einer Rührwerksmühle mit einer Mahl- und einer Kühlzone
7 einen horizontalen Längsschnitt einer Rührwerksmühle mit einer Mahl- und einer Kühlzone
8 einen horizontalen Längesschnitt einer Rührwerksmühle mit einer Trennspalteinrichtung
In 1 ist eine erfindungsgemäße Rührwerksmühle 10 dargestellt. Die Rührwerksmühle 10 besteht aus einem Mahlbehälter 12 und einer in diesem von einem nicht dargestellten Antrieb in Rotation versetzten Rührwelle 14. Die Rührwelle 14 verfügt an ihrer linken Seite über ein Lager 16, durch das sie gegenüber dem Mahlbehälter 12 drehbar ist. Die rechte Seite der Rührwelle 10 dagegen ist frei und somit fliegend gelagert. Durch den Mahlguteinlaß 18 gelangt Mahlgut 20 und auch bei Bedarf Mahlhilfskörper in einen Mahlraum 22. Das Mahlgut wird nach dem Durchlauf durch den Mahlraum 22 von einem Sieb 24 von den Mahlhilfskörpern getrennt. Dazu sitzt das Sieb 24 zentrisch an einem Mahlbehälterdeckel 26, der den Mahlbehälter 12 an seiner dem Antrieb entgegengesetzten Seite abdeckt. Das Sieb 24 setzt sich aus mehreren mit Abstand zueinander angeordneten Ringen zusammen. Der Abstand der Ringe richtet sich nach der Größe der für den Mahlvorgang verwendeten Mahlhilfskörper, die z.B. aus Metall oder Keramik beschaffen sind.
Die Vermahlung und Dispergierung des Mahlgutes 20 wird ausgelöst von der Rührwelle 14. Da unterschiedliche Mahlgüter auch nur bis zu bestimmten Temperaturhöhen erwärmt oder erhitzt werden dürfen ohne daß sich schädliche Auswirkungen hinsichtlich z.B. der Farbbeständigkeit oder des Mischverhaltens u.a. ergeben, wird das Mahlgut während der gesamten Prozeßdauer oder nur über einen Teilbereich gekühlt. Dazu ist die Rührwelle 14 entsprechend der 1 mit mehreren, vorzugsweise 8 rohrförmigen kühlbaren Elementen 28 versehen. Das Kühlmittel strömt von links durch die hohle Antriebswelle in einen Verteilerraum 32 der Rührwelle 14 und von dort durch Rohre 34, die jeweils den Hohlraum der Elemente 28 durchsetzen, in die Elemente 28. Von dort fließt das Kühlmittel in einen Sammelraum 36 und von da über die Rohrleitung 38 aus dem Mahlbehälter 12. Die rohrförmigen Elemente 28 sind an der Seite zum Mahlbehälterdeckel hin durch eine Ringscheibe 40 abgedeckt.
Aus 2 werden Beispiele für die Anordnung der Elemente 28 erkennbar. In einem ersten Beispiel sind die Elemente 28 auf unterschiedlichen Teilkreisen zur Rotationsachse A angeordnet. Durch diese Anordnung zweier Elemente 28 auf einem größeren Teilkreis und ein dazwischenliegendes Element 28 mit kleinerem Teilkreis entsteht eine Art Schaufelstellung. Eine andere Gruppierung entsteht durch die Kombination zweier Elemente 28 mit einem Stabelement 42, an dem Stifte 44 aufgesetzt sind. Zur Erhöhung der Kühl- aber auch Mahlleistung sind die Elemente 28 mit Scheiben 46 besetzt.
Die 3 läßt eine Rührwerksmühle 10 erkennen, bei der die rohrförmigen Elemente 28 mit Scheiben 46 besetzt sind, die gleichen Abstand zueinander aufweisen. Die Abstände der Scheiben 46 auf allen Elementen 28 in diesem Ausführungsbeispiel sind gleich.
Die 4 stellt auf der linken und der rechten Seite des Mahlraumes 22 verschieden angeordnete Elemente 28 mit Scheiben 46 dar. Auf der linken Seite sind die Scheiben 46 in verzahnter Darstellung angeführt, wobei der Abstand der Elemente 28 kleiner als der Querschnitt der Scheiben 46 ist. Die rechte Hälfte stellt eine Anordnung der Elemente dar in der deren Abstand größer ist als der Scheibenquerschnitt.
Die 5 zeigt die verzahnte Scheibenanordnung in der Seitenansicht dargestellt.
Die 6 und 7 stellen eine Rührwerksmühle 10 dar, bei der die Rührwelle einen kühlbaren Wellenteil und einen mahlintensiven Wellenteil aufweist. In 6 fließt das Mahlgut über den Mahlguteinlaß 18 in den Mahlraum 22, wird hier unter der Einwirkung der auf der Rührwelle befestigten Mahlstifte 48 bearbeitet und gelangt anschließend in den kühlbaren Bereich (K) der Rührwelle 14. In der 7 unterteilt sich der Mahlraum 22 in einen inneren Mahlraum und einen äußeren Mahlraum. Das Mahlgut gelangt über den Mahlguteinlaß 18 zuerst in den äußeren Mahlraum am kühlbaren Bereich K der Rührwelle 14 vorbei in den mahlintensiven Bereich, der Mahlstifte 48 aufweist. Vom äußeren Mahlraum fließt das Mahlgut dann in den inneren Mahlraum 50 bis zum Sieb 24, welches im gekühlten Bereich der Elemente 28 angeordnet ist. Das Mahlgut verläßt über das Sieb 24 den Mahlraum, die Mahlhilfskörper strömen durch die von den Elementen 28 erzeugte Zentrifugalströmung zurück in den äußeren Mahlraum Obwohl nicht dargestellt, so ist es ohne weiteres möglich, die Kühlung auch auf den mahlintensiven Teil der Rührwelle, der Mahlstifte aufweist, zu erweitern. Ebenso ist es möglich, die Siebe 24 in der 6 und 7 drehbar in beiden Richtungen zu gestalten, wozu diese drehbar am Mahlbehälter gelagert werden und einen reversiblen Antrieb erhalten.
Aus 8 geht eine Rührwerksmühle hervor, bei der zusätzlich zur Kühlung der Rührwelle auch eine Kühlung im Bereich des Mahlbehälterauslasses stattfindet. Das gezeigte Beispiel betrifft eine Trennung des Produktes von den Mahlhilfskörpern durch eine rotierende Trennspalteinrichtung. Hierzu weist die Rührwelle 10 an ihrem inneren Rührwellenende 52 eine Trennplatte 54 auf, die gemeinsam mit einem Trennring 56 einen Trennspalt 58 bildet. Der Trennring 56 sitzt an einem zylindrischen Verdrängungskörper 60, der mit einem ringförmigen Kühlmittelraum versehen ist, über dessen Einlaß 62 und Auslaß 64 Kühlmittel zu- und abgeführt wird.

10: Rührwerksmühle
12: Mahlbehälter
14: Rührwelle
16: Lager
18: Mahlguteinlaß
20: Mahlgut
22: Mahlraum
24: Sieb
26: Mahlbehälterdeckel
28: Elemente
30: Antriebswelle
32: Verteilerraum
34: Rohr
36: Sammelraum
38: Rohrleitung
40: Ringscheibe
42: Element
44: Stift
46: Scheiben
48: Mahlstifte
50: innerer Mahlraum
52: inneres Rührwellenende
54: Trennplatte
56: Trennring
58: Trennspalt
60: Verdrängungskörper
62: Einlaß
64: Auslaß

Claims

Rührwerksmühle mit einem Mahlbehälter (12), der einen Mahlguteinlaß (18) und einen Mahlgutauslaß aufweist und mit einem Mahlraum (22), in dem sich eine Rührwelle (14) erstreckt, die mit einem Antrieb versehen ist und mit kühlbaren Elementen (28) in Verbindung steht, wobei die Elemente (28) in Form eines käfigartigen Rotationskörpers ausgebildet sind und parallel oder konisch zu einer Rotationsachse (A) der Rührwelle angeordnet sind, und wobei der käfigartige Rotationskörper eine Trenneinrichtung, entsprechend einem Sieb (24) oder einer Trennspalteinrichtung, in sich aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (28) aus rohrförmigem Material mit rundem oder quadratischem oder rechteckigem oder halbrundem oder dreieckigem oder polygonalem Querschnitt bestehen und jeweils ein inneres Rohr (34) aufweisen, das sich über deren nahezu gesamte Länge erstreckt, wobei der Innenraum des Rohres (34) mit dem Kühlmittelzulauf und der radial äußere Raum mit dem Kühlmittelablauf verbunden ist.
Rührwerksmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (28) des käfigartigen Rotationskörpers auf zur Rotationsachse (A) unterschiedlichen Teilkreisen angeordnet sind.
Rührwerksmühle einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Elemente (28) mit zusätzlichen, radialen, zentrisch oder exzentrisch angeordneten Scheiben (46) versehen sind.
Rührwerksmühle nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (46) benachbarter rohrförmiger Elemente (28) gegeneinander versetzt sind und ineinandergreifen.
Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Elemente (28) selbst oder zusätzliche Stabelemente (42) mit Scheiben (46) oder Stiften (44) versehen sind.
Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Rührwelle (12) einen Kühlbereich (K) und einen Mahl- und Dispergierbereich aufweist.
Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Kühlbereiches (K) 20 % bis 80 % der gesamten Mahlraumlänge entspricht.
Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (28) aus verschleißfestem Material bestehen.