[0001] Die Erfindung betrifft Rührwerksmühlen, insbesondere Rührwerksmühlen mit einem Mahlbehälter,
dessen Innenseite aus einem Keramikmaterial besteht. Eine solche Rührwerksmühle ist
aus der
DE 37 23 558 A1 bekannt.
[0002] Rührwerksmühlen, häufig auch als Rührwerkskugelmühlen bezeichnet, werden heutzutage
in der produzierenden Industrie vielfach verwendet, um Materialien fein zu zerkleinern
und insbesondere Pulver herzustellen. Das Funktionsprinzip einer Rührwerksmühle beruht
darauf, dass zwischen der Innenseite eines Mahlbehälters und einem in dem Mahlbehälter
angeordneten Rotor ein ringförmiger Mahlspalt ausgebildet ist, in dem sich im Betrieb
der Rührwerksmühle das zu zerkleinernde Material befindet. Durch drehendes Antreiben
des Rotors wird das zu zerkleinernde Material im Mahlspalt so beansprucht, dass es
zerkleinert wird, beispielsweise durch Aufeinanderprallen von Partikeln untereinander,
durch Scherkräfte etc. Zur Verstärkung der Zerkleinerungswirkung sind häufig an der
Innenseite des Mahlbehälters und/oder am Außenumfang des Rotors Vorsprünge wie etwa
Nocken, Stäbe oder ähnliches angeordnet, die einerseits eine Durchmischung des zu
zerkleinernden Materials fördern und andererseits beispielsweise die Zahl der im Mahlspalt
stattfindenden Kollisionsvorgänge drastisch erhöhen, was die Zerkleinerungswirkung
einer Rührwerksmühle steigert. In aller Regel ist der Mahlspalt einer Rührwerksmühle
weitgehend mit Mahlhilfskörpern gefüllt, die zumeist kugelförmig sind und daher auch
als Mahlkugeln bezeichnet werden. In solchen Rührwerkskugelmühlen wird das zu zerkleinernde
Material insbesondere auch durch die Wirkung der sich im Betrieb bewegenden Mahlhilfskörper
zerkleinert. Der Mahlbehälter und der in ihm zur Drehung angeordnete Rotor haben häufig
eine zylindrische Gestalt, es sind jedoch auch andere Formen möglich und bekannt,
z. B. kegelstumpfförmige Rotoren und dazu passend ausgestaltete Mahlbehälter.
[0003] Je nach Art der zu lösenden Zerkleinerungsaufgabe muss der Mahlbehälter einer Rührwerksmühle
innen aus einem möglichst abriebfesten und auch inerten Material bestehen, das zudem
oft noch sehr temperaturbeständig sein muss. Hierzu ist es bekannt, den Mahlbehälter
mit einer keramischen Mahlraumauskleidung zu versehen (siehe die eingangs genannte
DE 37 23 558 A1). Insbesondere dann, wenn eine Rührwerkskugelmühle ein größeres Mahlvolumen hat oder
ein hoher Leistungseintrag erwünscht ist, besteht das Problem einer ausreichenden
Kühlung des zu zerkleinernden Materials während des Mahlprozesses. Zudem besteht die
Gefahr, dass sich die Mahlhilfskörper nicht ausreichend mit dem zu zerkleinernden
Produkt vermischen und daher ein nur unzureichendes Mahlergebnis erzielt wird.
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rührwerksmühle anzugeben,
die einen hohen Leistungseintrag beim Mahlen gestattet, ohne dass dabei das zu zerkleinernde
Material übermäßigen Temperaturen ausgesetzt wird, und die darüber hinaus reproduzierbar
gute und gleichmäßige Mahlergebnisse erzielt.
[0005] Diese Aufgabe ist ausgehend von dem eingangs genannten, gattungsgemäßen Stand der
Technik erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Innenseite des Mahlbehälters durch
ein einstückiges Behälterrohr aus Keramikmaterial gebildet ist, dass ein Verhältnis
aus der Höhe jedes Nockens normal zur Mahlbehälterinnenseite und dem Innendurchmesser
des Mahlbehälters ≤ 0,05 ist, und dass ein Verhältnis aus der Höhe jedes Nockens normal
zur Mahlbehälterinnenseite und der Mahlspaltweite ≤ 0,35 ist. Die beschriebenen Merkmale
führen dazu, dass bei einer erfindungsgemäßen Rührwerksmühle die Nocken bzw. Vorsprünge
eine große Grundfläche im Verhältnis zu ihrer Höhe sowohl bezüglich des Gesamtinnendurchmessers
des Mahlbehälters als auch bezüglich der Mahlspaltweite haben, wodurch zum einen eine
bessere Kühlung des zu zerkleinernden Materials stattfinden kann, weil die große Grundfläche
Wärme effektiver in den Mahlbehälter ableitet, und zum anderen eine insbesondere bei
Keramikmaterial bestehende Empfindlichkeit der Nocken bzw. Vorsprünge gegenüber Ab-
oder Ausbrechen deutlich verringert ist. Die einstückige Ausführung des Behälterrohrs
fördert sowohl die Stabilität als auch die Wärmeableitung, da potenzielle Bruchstellen
und Wärmeleitungsbarrieren entfallen.
[0006] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung steht das einstückige Behälterrohr aus Keramikmaterial
auf seiner Außenumfangsseite nicht in Kontakt mit einem z.B. aus Stahl bestehenden
Mantel, sondern ist mit radialem Abstand zu weiteren schützenden oder stützenden Bauteilen
der Rührwerksmühle eingebaut. Auf diese Weise werden durch unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten
hervorgerufene Spannungen vermieden, die sich negativ auf das einstückige Behälterrohr
aus Keramikmaterial auswirken könnten. Des Weiteren wird die Wärmeableitung nach außen
weiter verbessert.
[0007] Vorzugsweise bestehen sowohl das Behälterrohr als auch die Nocken aus Siliziumcarbid,
SiC, oder aus Siliziumcarbid mit freiem Silizium, SiSiC. Diese beiden Keramikmaterialien
haben eine hohe Verschleißbeständigkeit, niedrige Thermoschockempfindlichkeit, niedrige
Wärmedehnung, eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine gute Beständigkeit gegen Säuren und
Laugen und sind darüber hinaus noch leicht und behalten ihre positiven Eigenschaften
bis zu Temperaturen weit oberhalb von 1000°C.
[0008] Neben den zuvor bereits angegebenen Verhältnissen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt,
wenn jeder Nocken eine Verbindungsfläche zur Mahlbehälterinnenseite mit einer größten
Breite hat und das Verhältnis aus der Höhe jedes Nockens normal zur Mahlbehälterinnenseite
und der größten Breite größer als 0,2 ist. Die soeben erwähnte Verbindungsfläche entspricht
der weiter oben beschriebenen Grundfläche eines jeden Nockens und meint diejenige
Fläche, mit der jeder Nocken in Kontakt mit der Mahlbehälterinnenseite steht.
[0009] Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn jeder Nocken eine Verbindungsfläche
zur Mahlbehälterinnenseite mit einer größten Länge hat und das Verhältnis aus der
Höhe jedes Nockens und der größten Länge kleiner als 1 ist.
[0010] Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn jeder Nocken eine Verbindungsfläche zur Mahlbehälterinnenseite
mit einer größten Länge und einer größten Breite hat, wobei das Verhältnis aus der
größten Breite und der größten Länge kleiner als 1 ist.
[0011] Die vorgenannten, vorteilhaften Ausgestaltungen können für sich verwendet werden
oder miteinander kombiniert werden und verstärken jeweils die oben ausgeführten, vorteilhaften
Effekte.
[0012] Für eine gute Stabilität der Nocken und zur Erzielung eines gleichmäßig guten Mahlergebnisses
ist es vorteilhaft, wenn jeder Nocken eine Verbindungsfläche zur Mahlbehälterinnenseite
und eine stirnseitige Anströmfläche aufweist, wobei ein Verhältnis aus einer Projektion
der stirnseitigen Anströmfläche auf eine normal zur Mahlbehälterinnenseite stehende
Ebene und der Größe der Verbindungsfläche kleiner als 1 ist. Dabei kann ein Neigungswinkel
der stirnseitigen Anströmfläche bezüglich der normal zur Mahlbehälterinnenseite stehenden
Ebene in einem Bereich von -45° bis 85° liegen. Ein Winkel von 0° entspricht dabei
einer normal zur Mahlbehälterinnenseite angeordneten Anströmfläche, wohingegen Winkel
mit negativem Vorzeichen hinterschnittene Anströmflächen bezeichnen, d. h. Anströmflächen,
die so geneigt sind, dass sie einen gewissen Bereich der Mahlbehälterinnenseite quasi
überdachen. Neigungswinkel mit positivem Vorzeichen kennzeichnen demnach stirnseitige
Anströmflächen, die umgekehrt geneigt sind, d. h. bei denen das an der Mahlbehälterinnenseite
befindliche Ende der Anströmfläche zuerst angeströmt wird.
[0013] Grundsätzlich ist es vorteilhaft, zur Förderung der gewünschten Wechselwirkung mit
dem zu zerkleinernden Material eine Vielzahl von Nocken an der Mahlbehälterinnenseite
vorzusehen. Dabei kann der Mahlbehälter an seiner Innenseite auch nockenfreie Bereiche
aufweisen, oder kann in manchen Bereichen mehr Nocken und in anderen Bereichen weniger
Nocken haben. Zudem müssen nicht alle Nocken gleich sein, sondern können in unterschiedlichen
Formen und Größen in unterschiedlichen Bereichen angeordnet sein.
[0014] Im Sinne der zu lösenden Aufgabe kann es vorteilhaft sein, dass in Umfangsrichtung
der Mahlbehälterinnenseite mehrere Nocken in einer Reihe entlang einer Umfangslinie
aufeinanderfolgend angeordnet sind und ein Abstand zwischen in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden
Nocken gleich oder größer als die größte Länge eines Nockens ist.
[0015] Sind eine Vielzahl von Nocken entlang mehrerer in Axialrichtung voneinander beabstandeter
Umfangslinien jeweils in einer Reihe aufeinanderfolgend angeordnet, dann ist vorteilhaft
ein axialer Abstand zwischen jeweils zwei axial benachbarten Nockenreihen größer oder
gleich dem 1,1-fachen der größten Breite eines Nockens. Wenn Nocken in Axialrichtung
voneinander beabstandet an der Mahlbehälterinnenseite vorhanden sind, dann können
diese Nocken axial entweder fluchten oder auch versetzt zueinander angeordnet sein.
[0016] Schließlich kann es vorteilhaft sein, manche oder alle Nocken in Draufsicht gesehen
unter einem Winkel zu der zugehörigen Umfangslinie anzuordnen, wobei dieser Winkel
vorzugsweise in einem Bereich von -22,5° bis 22,5° liegt, bezogen auf die mit einem
Winkel von 0° angeordnete, zugehörige Umfangslinie.
[0017] Zur weiteren Verstärkung der zur Zerkleinerung erwünschten Wechselwirkungen kann
in bekannter Weise auch der Rotor mit radial nach außen vorstehenden Vorsprüngen beispielsweise
in Form von Rührstäben versehen sein. Diese Vorsprünge und die Oberfläche des Rotors
können ebenfalls aus Keramikmaterial bestehen, insbesondere aus Siliziumcarbid oder
aus Siliziumcarbid mit freiem Silizium. Die Vorsprünge bzw. Rührstäbe am Rotor können
bei sich drehendem Rotor in die zwischen Nocken oder Nockenreihen axial bestehenden
Lücken eintauchen oder nicht. Im ersteren Fall spricht man davon, dass die Rührstäbe
mit den Nocken überlappen, d. h. ein Außenkreisdurchmesser der Rührstäbe ist größer
als ein Innenkreisdurchmesser der Nocken. Von nicht überlappenden Rührstäben bzw.
Vorsprüngen wird hingegen gesprochen, wenn die Rührstäbe zu kurz sind, um in die axialen
Zwischenräume zwischen Nocken oder Nockenreihen einzutauchen.
[0018] Wenn Vorsprünge an der Mahlbehälterinnenseite vorgesehen sind und darüber hinaus
Vorsprünge auf der Außenumfangsfläche des Rotors, dann sind vorteilhaft die Vorsprünge
(Nocken) an der Mahlbehälterinnenseite kleiner als die Vorsprünge (Rührstäbe) auf
dem Rotor bzw. der Rührwelle. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden zur einfacheren
Unterscheidung voneinander an der Mahlbehälterinnenseite vorhandene Vorsprünge als
Nocken und auf dem Rotor bzw. der Rührwelle vorhandene Vorsprünge als Rührstäbe bezeichnet.
Mit diesen zur einfacheren Unterscheidung gewählten Bezeichnungen soll jedoch kein
unterschiedlicher Bedeutungsinhalt verbunden sein, d. h. es handelt sich sowohl bei
den Nocken als auch bei den Rührstäben um Vorsprünge, deren Gestalt durch die gewählte
Bezeichnung nicht eingeschränkt sein soll. Sowohl die Vorsprünge an der Mahlbehälterinnenseite
als auch die Vorsprünge auf dem Rotor bzw. der Rührwelle können jegliche zum Erzielen
eines gewünschten Mahlergebnisses als geeignet angesehene Form, Größe und Anordnung
haben.
[0019] Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im Folgenden bevorzugte Ausgestaltungen
einer erfindungsgemäßen Rührwerksmühle anhand der beigefügten, schematischen Figuren
näher erläutert. Es zeigt:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Rührwerksmühle im Axialschnitt,
- Figur 2
- eine räumliche Darstellung eines Endes eines einstückigen Behälterrohres, das eine
Mahlbehälterinnenseite ausbildet, auf der Nocken gemäß einer ersten Ausführungsform
angeordnet sind,
- Figur 3
- eine Seitenansicht eines der Nocken aus Fig. 2,
- Figur 4
- eine Ansicht ähnlich Figur 2, jedoch mit Nocken an der Mahlbehälterinnenseite gemäß
einer zweiten Ausführungsform,
- Figur 5
- eine Ansicht ähnlich Figur 4, jedoch mit Nocken an der Mahlbehälterinnenseite gemäß
einer dritten Ausführungsform,
- Figur 6
- eine Ansicht ähnlich Figur 4, jedoch mit Nocken an der Mahlbehälterinnenseite gemäß
einer vierten Ausführungsform,
- Figur 7
- eine Ansicht ähnlich Figur 4, jedoch mit Nocken an der Mahlbehälterinnenseite gemäß
einer fünften Ausführungsform,
- Figur 8
- eine Ansicht ähnlich Figur 4, jedoch mit Nocken an der Mahlbehälterinnenseite gemäß
einer sechsten Ausführungsform,
- Figur 9
- eine Detailansicht eines Abschnitts des Mahlspalts mit Nocken an der Mahlbehälterinnenseite
gemäß der zweiten Ausführungsform und Rührstäben am Rotor in nicht überlappender Konfiguration,
und
- Figur 10
- eine Ansicht ähnlich Figur 9, jedoch mit Nocken an der Mahlbehälterinnenseite gemäß
der fünften Ausführungsform und Rührstäben am Rotor in überlappender Anordnung.
[0020] Figur 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Rührwerksmühle mit einem hier zylindrischen
Mahlbehälter 12, dessen Umfangsbegrenzung durch ein einstückiges Behälterrohr 14 aus
Keramikmaterial gebildet ist, dessen Mittellängsachse X zugleich die Achse ist, entlang
der sich der Mahlbehälter 12 erstreckt. Das Behälterrohr 14 und damit der Mahlbehälter
12 hat einen Innendurchmesser d und ist auf nicht näher dargestellte Weise zwischen
zwei stirnseitigen Flanschen 16, 18 aufgenommen, die den Mahlbehälter 12 axial begrenzen.
[0021] In dem Mahlbehälter 12 ist ein um die Achse X drehbar gelagerter Rotor 20 angeordnet,
der häufig auch als Rührwelle bezeichnet wird. Der Rotor 20 kann durch einen hier
nicht gezeigten Antrieb der Rührwerksmühle 10 in Drehung versetzt werden und erstreckt
sich im dargestellten Ausführungsbeispiel über nahezu die gesamte Länge des Mahlbehälters
12, kann jedoch bei anderen Ausführungsformen auch deutlich kürzer als der Mahlbehälter
sein. Der Einfachheit halber ist in Figur 1 nur eine Hälfte der Rührwerksmühle 10
dargestellt, jedoch versteht es sich, dass die andere, in Figur 1 nicht dargestellte
Hälfte ein zur Achse X spiegelbildliches Aussehen hat.
[0022] Zum Schutz des empfindlich auf Stöße reagierenden Behälterrohres 14 aus Keramikmaterial
ist an dessen Außenumfangsseite mit radialem Abstand vom Behälterrohr 14 eine Umhüllung
22 in Gestalt eines dünnwandigen zylindrischen Stahlrohres vorhanden, die von zwei
stirnseitigen, ringförmigen Flanschen 24, 26 getragen wird, die sich ihrerseits wie
dargestellt an den Flanschen 16, 18 axial abstützen. Falls gewünscht oder erforderlich,
kann der zwischen der Umhüllung 22 und dem Behälterrohr 14 bestehende Ringraum 15
von einer Kühl- oder Heizflüssigkeit durchströmt werden.
[0023] Zwischen einer durch das Behälterrohr 14 gebildeten Mahlbehälterinnenseite 28 und
einer dieser Mahlbehälterinnenseite zugewandten Oberfläche 30 des Rotors 20 ist ein
Mahlspalt 32 mit einer Mahlspaltweite MS gebildet. Der Mahlspalt 32 erstreckt sich
zwischen den genannten Flächen kreisringförmig um die Achse X herum und ist im Betrieb
der Rührwerksmühle 10 zumindest annähernd vollständig mit zu zerkleinerndem Material
und gegebenenfalls mit Mahlhilfskörpern (nicht dargestellt) gefüllt, so dass bei sich
drehendem Rotor 20 im Mahlspalt 32 eine Vermahlung des zu zerkleinernden Materials
stattfindet.
[0024] Zur Intensivierung des Mahlvorgangs im Mahlspalt 32 sind an der Mahlbehälterinnenseite
28 mehrere radial einwärts ragende Vorsprünge vorhanden, die hier als Nocken 34 bezeichnet
sind und sich mit einer Höhe h normal zur Mahlbehälterinnenseite 28 radial einwärts
in den Mahlspalt 32 bzw. den Mahlbehälter 12 erstrecken. Diese Nocken 34 können einstückig
mit dem Behälterrohr 14 ausgebildet oder nachträglich an der Mahlbehälterinnenseite
28 geeignet befestigt sein. Ferner ist auch der Rotor 20 mit von seiner Umfangsoberfläche
30 radial auswärts vorstehenden Vorsprüngen versehen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel
aufgrund ihrer stabförmigen Gestalt als Rührstäbe 36 bezeichnet sind. Diese Rührstäbe
36 haben eine normal zur Oberfläche 30 gemessene Höhe H und können wie die Nocken
34 entweder einstückig mit dem Rotor 20 ausgebildet oder im Nachhinein geeignet am
Rotor 20 befestigt sein.
[0025] Figur 2 zeigt in räumlicher Darstellung ein Ende des einstückigen Behälterrohres
14 aus Keramikmaterial in einem aus der Rührwerksmühle 10 ausgebauten Zustand. Es
ist gut zu erkennen, dass auf der Mahlbehälterinnenseite 28 eine Vielzahl Nocken 34
entlang mehrerer in Axialrichtung X voneinander beabstandeter Umfangslinien U (eine
Umfangslinie U ist beispielhaft in Fig. 2 gezeigt) der Mahlbehälterinnenseite jeweils
in einer Reihe aufeinanderfolgend angeordnet sind. Der Abstand zwischen zwei axial
benachbarten Nockenreihen ist mit a bezeichnet, der Abstand zwischen zwei entlang
einer Umfangslinie in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender Nocken 34 hingegen mit
A. Im in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel haben alle Nocken 34 in Umfangsrichtung
denselben Abstand A voneinander, der axiale Abstand a zwischen jeweils zwei Nockenreihen
ist für alle Nockenreihen gleich und die in axialer Richtung aufeinanderfolgenden
Nocken 34 fluchten jeweils miteinander. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen
können jedoch die Nocken zweier axial benachbarter Nockenreihen zueinander versetzt
angeordnet sein und/oder der Abstand A in Umfangsrichtung kann variieren, auch innerhalb
einer einzigen Nockenreihe. Zudem braucht der axiale Abstand a nicht für alle Nockenreihen
derselbe zu sein, sondern kann unterschiedlich gewählt werden, um beispielsweise eine
Nockendichte in bestimmten Abschnitten der Mahlbehälterinnenseite 28 zu erhöhen oder
zu verkleinern.
[0026] Jeder Nocken 34 ist durch bestimmte Parameter charakterisiert, von denen die größte
Höhe h normal zur Mahlbehälterinnenseite 28 gemessen bereits genannt wurde. Die größte
Höhe h der Nocken 34 ist bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform so gewählt, dass
sich eine überlappende Anordnung mit den Rührstäben 36 ergibt, d. h. es gilt MS -
H < h. Bei einer solchen, als überlappend bezeichneten Anordnung tauchen demnach die
freien Endabschnitte der Rührstäbe 36 in die zwischen den axial voneinander beabstandeten
Nockenreihen bestehenden Lücken ein. Eine Verdeutlichung dieses Zustands ist, wenn
auch mit anderer Nockenform, in Figur 10 dargestellt.
[0027] Jeder Nocken 34 liegt mit seiner Grund- oder Verbindungsfläche F
Zyl auf der Mahlbehälterinnenseite 28 auf. Zur Verdeutlichung ist in Fig. 2 die Verbindungsfläche
F
Zyl eines Nockens 34 schraffiert wiedergegeben. Die größte Breite dieser Verbindungsfläche
F
Zyl ist mit B bezeichnet, die größte Länge der Verbindungslänge F
Zyl hingegen mit L. In Figur 2 hat die Breite der Verbindungsfläche F
Zyl über die gesamte Länge L der Verbindungsfläche F
Zyl den Wert der größten Breite B, jedoch kann dies bei anderen Ausführungsformen anders
sein. Beispielsweise kann die größte Breite B nur an einer Stelle der Längenerstreckung
eines Nockens 34 auftreten, oder nur in einem bestimmten Bereich. Es versteht sich,
dass aufgrund der zylindrischen Krümmung der Mahlbehälterinnenseite 28 die Verbindungsfläche
F
Zyl eines Nockens 34 ebenfalls eine zylindrisch gekrümmte Fläche ist und dass die Länge
L sowie der Abstand A in Bogenmaß angegeben werden können.
[0028] Ferner hat jeder Nocken 34 eine stirnseitige Anströmfläche 38, die bei den in Figur
2 dargestellten Nocken 34 steiler ist als eine am Nocken 34 entgegengesetzt zur Anströmfläche
38 angeordnete, rampenartig flach geneigte Anströmfläche 40. Ein aus Fig. 3 ersichtlicher
Neigungswinkel α der stirnseitigen Anströmfläche 38 kann bezüglich einer normal zur
Mahlbehälterinnenseite stehenden Ebene in einem Bereich von - 45° < α ≤ 85° liegen.
Ein Winkel α = 0° entspricht dabei einer Anströmfläche 38, die normal zur Mahlbehälterinnenseite
28 verläuft. Ein Winkel α > 0° entspricht einer Neigung der stirnseitigen Anströmfläche
38, wie sie in Figur 2 dargestellt ist und bei der ein an der Mahlbehälterinnenseite
28 angeordneter, unterer Rand der Anströmfläche 38 von anströmendem Medium zuerst
kontaktiert wird. Hingegen bedeutet ein Winkel α < 0°, dass ein radial oberer Rand
der stirnseitigen Anströmfläche 38 dem zuvor beschriebenen unteren Rand vorauseilt,
d. h. eine solchermaßen geneigte stirnseitige Anströmfläche 38 führt zur Ausbildung
eines anströmseitig hinterschnittenen Nockens 34.
[0029] Wenn wie in den Figur 2 und 3 dargestellt die stirnseitige Anströmfläche 38 steiler
steht als die Abströmfläche 40, dann führt dies im Betrieb der Rührwerksmühle 10 zu
einer verstärkten Abbremsung von sich in der Nähe der Mahlbehälterinnenseite 28 befindender
Partikel und Mahlhilfskörper, was insbesondere dazu führt, dass eine Konzentration
an Mahlhilfskörpern nahe der Mahlbehälterinnenseite 28 vermieden wird, weil durch
das Abbremsen der Mahlhilfskörper diese wieder radial einwärts in den Mahlspalt 32
geleitet und damit besser mit dem zu zerkleinernden Material vermischt werden. Allerdings
kann es abhängig von der zu lösenden Zerkleinerungsaufgabe manchmal auch vorteilhaft
sein, wenn die stirnseitige Anströmfläche 38 flacher geneigt ist als die Abströmfläche
40.
[0030] Unabhängig von der sonstigen Ausgestaltung eines Nockens 34 gilt jedoch für alle
Nocken 34, dass das Verhältnis aus der größten Höhe h jedes Nockens 34 und dem Innendurchmesser
d des Mahlbehälters ≤ 0,05 ist, d. h. h/d ≤ 0,05. Ebenso gilt für alle Nocken 34,
dass das Verhältnis aus der größten Höhe h jedes Nockens 34 und der Mahlspaltweite
MS ≤ 0,35 ist, d. h. h/MS ≤ 0,35.
[0031] Vorteilhaft ist ferner, wenn für alle Nocken 34 gilt, dass das Verhältnis aus der
größten Höhe h jedes Nockens 34 und der größten Breite B der Verbindungsfläche F
Zyl größer als 0,2 ist, d. h. h/B > 0,2.
[0032] Vorteilhaft ist auch, wenn für alle Nocken 34 gilt, dass das Verhältnis aus der größten
Höhe h jedes Nockens 34 und der größten Länge L der Verbindungsfläche F
Zyl kleiner als 1 ist, d. h. h/L < 1.
[0033] Besonders vorteilhaft ist, wenn für alle Nocken 34 gilt, dass das Verhältnis aus
der größten Breite B und der größten Länge L der Verbindungsfläche F
Zyl kleiner als 1 ist, d. h. B/L < 1.
[0034] Sind wie in Figur 2 dargestellt mehrere Nocken 34 entlang einer Umfangslinie U aufeinanderfolgend
angeordnet, dann ist vorteilhaft der Abstand A zwischen je zwei in Umfangsrichtung
aufeinanderfolgenden Nocken 34 mindestens so groß wie die größte Länge L eines Nockens
34 bzw. seiner Verbindungsfläche F
Zyl.
[0035] Sind schließlich, wie ebenfalls in Figur 2 gezeigt, eine Vielzahl von Nocken 34 entlang
mehrerer in Axialrichtung voneinander beabstandeter Umfangslinien jeweils in einer
Reihe angeordnet, dann beträgt vorteilhaft ein axialer Abstand a zwischen jeweils
zwei axial benachbarten Nockenreihen zumindest das 1,1-fache der größten Breite B
eines Nockens 34 bzw. seiner Verbindungsfläche F
Zyl.
[0036] Wie in Figur 2 durch den Winkel β angedeutet, müssen die Nocken 34 sich ihrer Länge
nach nicht zwangsweise auf einer Umfangslinie erstrecken, sondern können gegenüber
einer Umfangslinie der Mahlbehälterinnenseite 28 unter dem Winkel β geneigt angeordnet
sein, wobei dieser Winkel β vorzugsweise in einem Bereich von - 22,5° ≤ β ≤ 22,5°
liegt.
[0037] Bei allen Ausführungsformen der Rührwerksmühle 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
besteht das einstückige Behälterrohr 14 vorzugsweise aus Siliziumcarbid oder aus Siliziumcarbid
mit freiem Silizium, wobei die Nocken 34 dann vorteilhaft aus demselben Material bestehen.
[0038] In den Figuren 4 bis 8 sind verschiedene Ausführungsformen von Nocken 34 dargestellt,
die an der Mahlbehälterinnenseite 28 angebracht sind.
[0039] Figur 4 zeigt Nocken 34a ähnlich den in Figur 2 dargestellten Nocken 34, allerdings
steht bei den Nocken 34a die stirnseitige Anströmfläche 38a exakt normal zur Mahlbehälterinnenseite
28 und die größte Höhe h ist deutlich geringer, so dass die Endabschnitte der Rührstäbe
36 nicht in die zwischen den Nockenreihen bestehenden Lücken eintauchen, d. h. es
gilt MS - H > h. Dieser Zustand ist in Figur 9 verdeutlicht.
[0040] Figur 5 zeigt Nocken 34b mit einer Form ähnlich der Nocken 34 aus Figur 2, allerdings
hat bei den Nocken 34b die stirnseitige Anströmfläche 38b eine schaufelartig gewölbte
Form.
[0041] Figur 6 zeigt Nocken 34c, deren Höhe h über die gesamte Länge L konstant ist (unter
Vernachlässigung der sich durch die gekrümmte Verbindungsfläche F
Zyl ergebenden Höhenunterschiede). Sowohl die stirnseitige Anströmfläche 38c als auch
die Abströmfläche 40c sind unter einem Winkel von α = 0° zur Mahlbehälterinnenseite
28 angeordnet, stehen allerdings nicht rechtwinklig zu der jeweiligen Umfangslinie,
sondern sind unter einem Winkel γ zu dieser geneigt angeordnet, wobei die Anströmfläche
38c unter demselben Winkel γ, jedoch entgegengesetzt zur Abströmfläche 40c geneigt
ist. Aufgrund der insgesamt geringeren Höhe h überlappt die in Figur 6 gezeigte Nockenanordnung
nicht mit den Rührstäben 36.
[0042] Figur 7 zeigt Nocken 34d mit einer ähnlich Figur 2 leicht geneigten stirnseitigen
Anströmfläche 38d, die jedoch im Unterschied zu Figur 2 keilartig zugespitzt verläuft.
Die hintere Abströmfläche 40d hingegen ist abgerundet ausgeführt und hat eine Neigung,
die betragsmäßig etwa der der vorderen Anströmfläche 38d entspricht. Aufgrund der
größeren Höhe h handelt es sich hier um eine mit den Rührstäben 36 überlappende Nockenanordnung.
Wie dargestellt sind in dieser Ausführungsform die Nocken 34d alle unter demselben
Winkel β gegenüber einer Umfangslinie U der Mahlbehälterinnenseite 28 geneigt angeordnet.
[0043] Figur 8 schließlich zeigt Nocken 34e mit einer den Nocken aus Figur 7 entsprechenden
Form, die jedoch im Unterschied zu Figur 7 umgekehrt angeordnet sind, d.h. die abgerundete
Stirnfläche des Nockens ist hier die Anströmfläche 38e und die keilartig zugespitzte
Stirnfläche des Nockens ist die Abströmfläche 40e. Im weiteren Unterschied zur Figur
7 sind alle Nocken 34e jeweils entlang einer Umfangslinie und nicht schräg zu ihr
angeordnet.
[0044] Figur 9 zeigt anhand eines Nockens 34a aus Figur 4 und eines Rührstabs 36 eine nicht
überlappende Anordnung von Nocken und Rührstäben, d. h. die Rührstäbe 36 tauchen aufgrund
der geringen Höhe h der Nocken nicht in die zwischen den Nockenreihen bestehenden
Lücken ein.
[0045] Figur 10 hingegen zeigt anhand eines Nockens 34d aus Figur 7 und eines Rührstabs
36 eine überlappende Anordnung von Nocken und Rührstäben, d. h. die Höhe h der Nocken
ist so groß, dass in der seitlichen Projektionsansicht der Figur 10 das freie Ende
des Rührstabs 36 mit dem Nocken 34d überlappt, was nichts anderes bedeutet als dass
im Betrieb der Rührwerksmühle die Rührstäbe 36 in die zwischen den axial voneinander
beabstandeten Nockenreihen bestehenden Lücken eintaucht.
1. Rührwerkskugelmühle (10), mit
- einem Mahlbehälter (12), dessen Innenseite (28) aus einem Keramikmaterial besteht,
wobei der Mahlbehälter (12) sich entlang einer Achse (X) erstreckt und einen Innendurchmesser
(d) hat,
- einem innerhalb des Mahlbehälters (12) angeordneten, um die Achse (X) drehend antreibbaren
Rotor (20) mit einer der Innenseite des Mahlbehälters (12) zugewandten Oberfläche
(30), wobei zwischen der Oberfläche (30) des Rotors (20) und der Innenseite des Mahlbehälters
(12) ein Mahlspalt (32) mit einer Mahlspaltweite (MS) ausgebildet ist,
- mehreren Nocken (34), die an der Innenseite (28) des Mahlbehälters (12) angebracht
sind und sich von der Innenseite des Mahlbehälters mit einer Höhe (h) normal zur Mahlbehälterinnenseite
radial einwärts erstrecken,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Innenseite des Mahlbehälters (12) durch ein einstückiges Behälterrohr (14) aus
Keramikmaterial gebildet ist,
- das Verhältnis aus der Höhe (h) jedes Nockens (34) und dem Innendurchmesser (d)
des Mahlbehälters (12) ≤ 0,05 ist, und
- das Verhältnis aus der Höhe (h) jedes Nockens (34) und der Mahlspaltweite (MS) ≤
0,35 ist.
2. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Behälterrohr (14) und die Nocken (34) aus Siliziumcarbid (SiC) oder aus Siliziumcarbid
mit freiem Silizium (SiSiC) besteht.
3. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nocken (34) eine Verbindungsfläche (FZyl) zur Mahlbehälterinnenseite (28) mit einer größten Breite (B) hat und das Verhältnis
aus der Höhe (h) jedes Nockens (34) und der größten Breite (B) größer als 0,2 ist.
4. Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nocken (34) eine Verbindungsfläche (FZyl) zur Mahlbehälterinnenseite (28) mit einer größten Länge (L) hat und das Verhältnis
aus der Höhe (h) jedes Nockens (34) und der größten Länge (L) kleiner als 1 ist.
5. Rührwerkskugelmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nocken (34) eine Verbindungsfläche (FZyl) zur Mahlbehälterinnenseite (28) mit einer größten Länge (L) und einer größten Breite
(B) hat, wobei das Verhältnis aus der größten Breite (B) und der größten Länge (L)
kleiner als 1 ist.
6. Rührwerkskugelmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nocken (34) eine Verbindungsfläche (FZyl) zur Mahlbehälterinnenseite (28) und eine stirnseitige Anströmfläche (38) aufweist,
wobei ein Verhältnis aus einer Projektion (Fu) der stirnseitigen Anströmfläche (38) auf eine normal zur Mahlbehälterinnenseite
stehende Ebene und der Verbindungsfläche (FZyl) kleiner als 1 ist.
7. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Neigungswinkel (α) der stirnseitigen Anströmfläche (38) bezüglich der normal
zur Mahlbehälterinnenseite stehenden Ebene in einem Bereich von -45° < α ≤ 85° liegt.
8. Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung der Mahlbehälterinnenseite mehrere Nocken (34) in einer Reihe
entlang einer Umfangslinie aufeinanderfolgend angeordnet sind und ein Abstand (A)
zwischen in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender Nocken (34) ≥ der größten Länge (L)
eines Nockens (34) ist.
9. Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Nocken (34) entlang mehrerer in Axialrichtung (X) voneinander beabstandeter
Umfangslinien jeweils in einer Reihe aufeinanderfolgend angeordnet sind und dass ein
axialer Abstand (a) zwischen jeweils zwei axial benachbarten Nockenreihen größer oder
gleich dem 1,1-fachen der größten Breite (B) eines Nockens (34) ist.
10. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass manche oder alle Nocken (34) in Draufsicht gesehen unter einem Winkel (β) zu der
zugehörigen Umfangslinie angeordnet sind, wobei der Winkel (β) vorzugsweise in einem
Bereich von -22,5° ≤ β ≤ 22,5° liegt.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
1. Rührwerkskugelmühle (10), mit
- einem Mahlbehälter (12), dessen Innenseite (28) aus einem Keramikmaterial besteht,
wobei der Mahlbehälter (12) sich entlang einer Achse (X) erstreckt und einen Innendurchmesser
(d) hat,
- einem innerhalb des Mahlbehälters (12) angeordneten, um die Achse (X) drehend antreibbaren
Rotor (20) mit einer der Innenseite des Mahlbehälters (12) zugewandten Oberfläche
(30), wobei zwischen der Oberfläche (30) des Rotors (20) und der Innenseite des Mahlbehälters
(12) ein Mahlspalt (32) mit einer Mahlspaltweite (MS) ausgebildet ist,
- mehreren Nocken (34), die an der Innenseite (28) des Mahlbehälters (12) angebracht
sind und sich von der Innenseite des Mahlbehälters mit einer Höhe (h) normal zur Mahlbehälterinnenseite
radial einwärts erstrecken,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Innenseite des Mahlbehälters (12) durch ein einstückiges Behälterrohr (14) aus
Keramikmaterial gebildet ist,
- das Verhältnis aus der Höhe (h) jedes Nockens (34) und dem Innendurchmesser (d)
des Mahlbehälters (12) ≤ 0,05 ist, und
- das Verhältnis aus der Höhe (h) jedes Nockens (34) und der Mahlspaltweite (MS) ≤
0,35 ist.
2. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Behälterrohr (14) und die Nocken (34) aus Siliziumcarbid (SiC) oder aus Siliziumcarbid
mit freiem Silizium (SiSiC) besteht.
3. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nocken (34) eine Verbindungsfläche (FZyl) zur Mahlbehälterinnenseite (28) mit einer größten Breite (B) hat und das Verhältnis
aus der Höhe (h) jedes Nockens (34) und der größten Breite (B) größer als 0,2 ist.
4. Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nocken (34) eine Verbindungsfläche (FZyl) zur Mahlbehälterinnenseite (28) mit einer größten Länge (L) hat und das Verhältnis
aus der Höhe (h) jedes Nockens (34) und der größten Länge (L) kleiner als 1 ist.
5. Rührwerkskugelmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nocken (34) eine Verbindungsfläche (FZyl) zur Mahlbehälterinnenseite (28) mit einer größten Länge (L) und einer größten Breite
(B) hat, wobei das Verhältnis aus der größten Breite (B) und der größten Länge (L)
kleiner als 1 ist.
6. Rührwerkskugelmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nocken (34) eine Verbindungsfläche (FZyl) zur Mahlbehälterinnenseite (28) und eine stirnseitige Anströmfläche (38) aufweist,
wobei ein Verhältnis aus einer Projektion (Fu) der stirnseitigen Anströmfläche (38) auf eine normal zur Mahlbehälterinnenseite
stehende Ebene und der Verbindungsfläche (FZyl) kleiner als 1 ist.
7. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Neigungswinkel (α) der stirnseitigen Anströmfläche (38) bezüglich der normal
zur Mahlbehälterinnenseite stehenden Ebene in einem Bereich von -45° < α ≤ 85° liegt,
wobei bei einem Winkel α > 0° ein an der Mahlbehälterinnenseite (28) angeordneter,
unterer Rand der stirnseitigen Anströmfläche (38) von anströmendem Medium zuerst kontaktiert
wird und bei einem Winkel
α < 0° ein radial oberer Rand der stirnseitigen Anströmfläche (38) dem vorgenannten
unteren Rand vorauseilt.
8. Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung der Mahlbehälterinnenseite mehrere Nocken (34) in einer Reihe
entlang einer Umfangslinie aufeinanderfolgend angeordnet sind und ein Abstand (A)
zwischen in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender Nocken (34) ≥ der größten Länge (L)
eines Nockens (34) ist.
9. Rührwerkskugelmühle nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Nocken (34) entlang mehrerer in Axialrichtung (X) voneinander beabstandeter
Umfangslinien jeweils in einer Reihe aufeinanderfolgend angeordnet sind und dass ein
axialer Abstand (a) zwischen jeweils zwei axial benachbarten Nockenreihen größer oder
gleich dem 1,1-fachen der größten Breite (B) eines Nockens (34) ist.
10. Rührwerkskugelmühle nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass manche oder alle Nocken (34) in Draufsicht gesehen unter einem Winkel (β) zu der
zugehörigen Umfangslinie angeordnet sind, wobei der Winkel (β) vorzugsweise in einem
Bereich von -22,5° ≤ β ≤ 22,5° liegt.