EP0045498B1

EP0045498B1 - Gekühlte Rührwerkzeuganordnung

Info

Publication number: EP0045498B1
Application number: EP81106030A
Authority: EP
Inventors: Armin Geiger; Johannes Dipl.Ing.Eth Leuthold
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Buehler AG
Priority date: 1980-08-04
Filing date: 1981-07-31
Publication date: 1986-12-30
Also published as: DE3175740D1; DE3029528A1; EP0045498A1

Description

Die Erfindung betrifft eine gekühlte Rührwerkzeuganordnung bei Rührwerkskugelmühlen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt (DE-A-26 29 251), die stabförmigen und mit einem länglichen Hohlraum versehenen Rührwerkzeuge eines Rotors an einen scheibenförmigen Hohlraum anzuschließen, in dem eine Kühlflüssigkeit um Leitscheiben herumströmt. Zwar kann durch die hohle Ausbildung der stabförmigen Rührwerkzeuge die Kühlflüssigkeit in die Rührwerkzeuge eindringen ; eine definierte Kühlung der Rührwerkzeuge ist aber dadurch nicht gewährleistet, weil der Medienaustausch zwischen dem scheibenförmigen Hohlraum und dem Inneren der Rührwerkzeuge unkontrolliert vor sich geht, so daß einerseits eine intensive Kühlung der stabförmigen Rührwerkzeuge nicht gewährleistet ist, während andererseits der Grad der Kühlung davon abhängt, wieviel von der in dem Hohlraum strömenden Kühlflüssigkeit mehr oder weniger zufällig in das Innere der Rührwerkzeuge gelangt. Da die stabförmigen hohlen Rührwerkzeuge nicht zwangsdurchströmt werden, kann es in ihnen insbesondere aufgrund der auftretenden Zentrifugalkräfte auch zur Ablagerung von Verunreinigungen, wie Wasserstein oder Schlamm aus dem Kühlwasser kommen, was dann die Kühlwirkung der Rührwerkzeuge noch weiter herabsetzen würde, wobei davon auszugehen ist, daß eine Reinigung verstopfter, hohler Rührwerkzeuge praktisch eine völlige Demontage voraussetzt.
Weiter ist bereits eine gekühlte Rührwerkzeuganordnung mit hohlen scheibenförmigen Rührwerkzeugen bekannt (DE-A-24 45 631), in deren Hohlraum radial verlaufende Wandmittel angeordnet sind, die den Hohlraum in einen Kühlmittelzufuhrteil und einen Kühlmittelabfuhrteil unterteilen. Die Verbindung zwischen diesen beiden Teilen wird durch über den Umfang verteilte Bohrungen in den Wandmitteln erzielt, die im äußeren Umfangsbereich der Wandmittel im Abstand vom Umfangsrand vorgesehen sind. Aufgrund des Abstandes der Kühlmittelübertrittsbohrungen vom Umfangsrand und voneinander kommt es zum einen zu einer auf den Bereich der Bohrungen konzentrierten ungleichmäßigen Strömungsverteilung innerhalb der scheibenförmigen Rührwerkzeuge ; außerdem muß am Umfangsrand des Innenraums der hohlen scheibenförmigen Rührwerkzeuge mit Schlamm- und Wassersteinablagerungen sowie mit nicht vom Kühlwasser durchströmten Bereichen gerechnet werden. Die Gleichmäßigkeit der Kühlung ist also ebensowenig gewährleistet wie eine intensive Kühlung gerade in den am meisten erwärmten Umfangsbereichen der scheibenförmigen Rührwerkzeuge.
Weiter ist bereits eine Rotormischvorrichtung bekannt (US-A-3 285 330), bei der in einem horizontal angeordneten Trog eine aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Heizfluid-Zu- bzw. -Abflußrohren bestehende Horizontalwelle sich radial erstreckende, an das Heizfluid-Zuflußrohr angeschlossene beidseitig offene Röhrchen und um diese herum angeordnete, mit dem Heizfluid-Abflußrohr verbundene hohle Schraubenbügel trägt, wobei das Heizfluid durch die Röhrchen hindurch bis zum radial äußeren Endbereich des Innenraums der Schraubenflügel strömt, dort umgelenkt wird und am Fuße der Schraubenflügel in das Heizfluid-Abflußrohr gelangt. Da sich die zylindrischen Röhrchen in einen flachen dreiecksähnlichen Raum erstrecken, ist die Strömung und damit die Wärmeübertragung ungleichmäßig. In den radial äußeren Eckbereichen der dreiecksähnlichen Räume können sich wegen der großen Entfernung vom Ausgang des Röhrchens Ablagerungen bilden, die nicht weggespült werden. Das Heizfluid kann nur entlang einer Strecke, die der radialen Ausdehnung der Schraubenflügel entspricht, Wärme an letztere abgeben. Da die Röhrchen nur an ihrem Fuß, also freitragend befestigt sind, sind sie gegen mechanische Erschütterungen empfindlich. Der bauliche Aufwand für Herstellung und Montage ist erheblich. Bei Rührwerkzeugen mit länglichem Hohlraum ist eine auf dem gleichen Prinzip beruhende Kühlung aus den vorgenannten Gründen und auch deswegen nicht zweckmäßig, weil der Platz in dem länglichen Hohlraum knapp ist.
Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, eine einfach aufgebaute, leicht herstell- und montierbare gekühlte Rührwerkzeuganordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mittels der eine intensive und gleichmäßige sowie reproduzierbare Kühlung aller Rührwerkzeuge gewährleistet ist, ohne daß eine Herabsetzung der Kühlwirkung gerade in den radial außen liegenden Bereichen durch Totzonen oder Ablagerung von Feststoffen befürchtet werden muß.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Patentanspruchs 1 vorgesehen.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung wird die gesamte, durch den Kühlkanal zufließende Wassermenge gezwungen, vollständig durch die stabförmigen Rührwerkzeuge hindurchzutreten, so daß eine definierte Strömung vorliegt, die eine gleichmäßige Kühlung auch über längere Zeiträume gewährleistet. Da sich die Wandmittel nicht ganz bis zum Ende des Rührwerkzeuges erstrecken, ist eine intensive Durchströmung gerade der radial außen liegenden Bereiche der Hohlräume gewährleistet. Aufgrund dieser intensiven Durchströmung, die noch durch die düsenartige Verengung des Kühlmittelzufuhrteils begünstigt wird, wird auch die Ablagerung von Wasserstein oder Schlamm sowie anderer Feststoffe in den radial außen liegenden Bereichen des Hohlraumes wirksam vermieden. Etwa zufällig erfolgte Ablagerungen werden durch den am radial äußeren Ende der Wandmittel einströmenden Flüssigkeitsstrahl sofort wieder beseitigt und durch das Kühlmittelabfuhrteil abgeführt. Die Kühlwirkung beginnt sofort beim Eintreten des Kühlmittels in das Rührwerkzeug und endet erst, nachdem das Kühlmittel die radiale Erstreckung des Rührwerkzeuges zweimal durchlaufen hat. Die Anordnung ist stabil, leicht herstellbar und gegen Erschütterungen nicht anfällig, weil die Wandmittel auf ihrer gesamten Länge mit dem Rührwerkzeug in Verbindung stehen.
Eine besonders intensive Kühlung wird durch die Merkmale des Anspruches 2 gewährleistet.
Eine baulich besonders einfache Ausführungsform ist im Anspruch 3 definiert.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben ; in dieser zeigt :

Figur 1 einen schematischen Querschnitt eines Ausschnittes einer Rotorwand einer Rührwerkskugelmühle mit daran angeordnetem, in den Mahlraum vorstehenden Rührwerkzeug,
Figur 2 einen zu Fig. 1 analogen Schnitt einer weiteren Ausführungsform und
Figur 3 einen Querschnitt der Ausführungsform nach Fig. 2 im Bereich der Anlage des Wandstückes 9 an dem Einsatz 14'.

Nach Fig. 1 ist in eine radiale Bohrung eines Rührwerksmühlenrotors 17 ein stabförmiges Rührwerkzeug 18 dicht eingesetzt, welches einen länglichen Hohlraum 13 enthält, der radial innen in einem Kühlkanal 12 mündet, der parallel zur Außenfläche des Rotors 17 innerhalb desselben verläuft. Radial außen ist der Hohlraum 13 des Rührwerkzeugs 18 geschlossen.
Gegenüber der dem Kühlkanal 12 zugewandten Stirnseite des Rührwerkzeuges 18 erstreckt sich von der entgegengesetzten Wand des Kühlkanals 12 ein Wandteil 9 in Richtung des Rührwerkzeuges und mündet etwa im Bereich des Beginns des Hohlraums 13. Dort schließt sich an das Wandteil 9 eine ebene Wand 14' an, die einen Bestandteil des Rührwerkzeuges 18 bildet und den Hohlraum 13 in einen Kühlmittelzufuhrteil 13' und einen Kühlmittelabfuhrteil 13" unterteilt.
Die Wand 14' erstreckt sich jedoch nicht ganz bis zum radial äußeren Ende des Hohlraums 13, so daß dort noch ein Zwischenraum 10 verbleibt, durch den hindurch das vom Kühlkanal 12 in Richtung der Pfeile zugeführte Kühlmittel strömen kann. Im rechten Teil des Kühlkanals 12 strömt das Kühlmittel wieder ab.
Aufgrund dieser Ausbildung wird das Kühlmittel gezwungen, im Sinne der eingezeichneten Pfeile durch die gesamte Länge des Rührwerkzeuges 18 hindurchzutreten. Da wegen des Wandteils 9 das gesamte Kühlmittel durch das Rührwerkzeug 18 hindurchströmen muß, ist auch ein definierter Durchsatz gewährleistet.
Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 ist in den Hohlraum 13 ein Einsatz in Form einer zweigängigen Schraube 14' eingebracht. An dem dem Kühlmittelkanal 12 zugewandten Ende der Schraube 14' ist wieder das Wandteil 9 vorgesehen, welches den einen Gewindegang im Zufuhrteil des Kühlmittelkanals 12 münden läßt, so daß durch diesen Gewindegang des Kühlmittel schraubenförmig bis zum äußeren Endbereich 8 des Hohlraums 13 hindurchströmen kann.
Der andere Gewindegang mündet auf der entgegensetzten Seite des Wandteils 9, so daß das von dem Endbereich 8 in den zweiten Gewindegang strömende Kühlmittel in den Austrittsteil des Kühlmittelkanals 12 eintritt, wie das durch die Pfeile in Fig. 2 angedeutet ist.
Die besonderen Vorteile der Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 bestehen darin, daß die zweigängige Schraube 14' allseitig innerhalb des Rührwerkzeuges 18 zentriert ist und ein besserer Wärmeübergang wegen der höheren Geschwindigkeit des Kühlmittels gewährleistet wird.

Claims

1. Gekühlte Rührwerkzeuganordnung bei Rührwerkskugelmühlen mit stabförmigen, vom Rotor und/oder Stator in den Mahlraum vorstehenden hohlen Rührwerkzeugen, deren länglicher Hohlraum sich bis zu einem im Rotor bzw. Stator angeordneten, von einem Kühlmittel durchströmten Kühlkanal erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlraum (13) Wandmittel (14') angeordnet sind, welche zusammen mit der Wand des Rührwerkzeugs (18) den Hohlraum (13) in Längsrichtung in einen Kühlmittelzufuhrteil (13') und wenigstens einen Kühlmittelabfuhrteil (13") unterteilen, sich nicht ganz bis zum äußeren Ende des Rührwerkzeuges (18) erstrecken und mit einem den Kühlkanal (12) ebenfalls unterteilenden Wandteil (9) verbunden sind.

2. Rührwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandmittel (14') durch einen Einsatz in Form einer zweigängigen Schraube gebildet sind.

3. Rührwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandmittel (14') durch eine ebene Wand gebildet sind.