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Die Erfindung bezieht sich auf eine Scheibenmühle, bestehend aus einem Gehäuse mit zwei einander gegenüberliegenden, koaxialen, einen Mahlspalt zwischen sich bildenden und relativ gegeneinander verdrehbaren Mahlscheiben sowie einem eine Mahlscheibe durchsetzenden Mahlguteinlass.
Die Zerfaserung von faserigen Feststoffen, die vor dem Zerkleinern aufgeschlämmt werden, wird immer häufiger unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur durchgeführt, weil bei einer solchen thermomechanischen Stoffaufbereitung einerseits der Energieaufwand kleiner und anderseits die Qualität grösser als bei üblichen Zerfaserungen unter atmosphärischen Bedingungen und niedriger Temperatur wird. In den zu diesem Zweck eingesetzten Scheibenmühlen muss daher ein Überdruck aufgebaut werden, wobei es schwierig ist, den gewünschten Betriebsdruck aufrechtzuerhalten. Die das Mühlengehäuse durchsetzenden Antriebswellen für die Mahlscheiben laufen nämlich mit vergleichsweise hoher Drehzahl um, was besondere Probleme hinsichtlich der Dichtung zwischen dem Mühlengehäuse und den Antriebswellen mit sich bringt.
Ausserdem müssen die Dichtungspackungen häufig erneuert werden, wodurch die Gefahr für Betriebsausfälle ansteigt. Zum Wechseln der Mahlleisten bzw. Mahlsegmente muss das Mühlengehäuse geöffnet werden können, so dass zusätzliche Dichtungsarbeiten notwendig werden, um die erforderliche Dichtheit gewährleisten zu können.
Da trotz dieser aufwendigen und störungsanfälligen Dichtungen der Überdruck im Mühlengehäuse nicht ohne weiteres konstant gehalten werden kann, sind bei derartigen Scheibenmühlen auch noch Regeleinrichtungen für den Überdruck im Mühlengehäuse erforderlich.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Scheibenmühle zu schaffen, in der die faserigen Feststoffe in Form einer wässerigen Aufschlämmung unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zerfasert werden können, ohne dass die verschiedenen Gehäusedurchtritte in besonderer Weise abgedichtet zu werden brauchen.
Ausgehend von einer Scheibenmühle der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass eine der beiden Mahlscheiben einen die andere Mahlscheibe aussen umgreifenden Kranz trägt, der mit der umgriffenen Mahlscheibe einen den Mahlspalt um den Aussenrand der umgriffenen Mahlscheibe herum fortsetzenden, entlang deren Rückseite radial einwärts führenden Kanal bildet. Auf Grund dieser Massnahmen ergibt sich zwischen der den Kranz tragenden Mahlscheibe und dem Kranz ein gegen die Scheibenachse hin offener Ringraum, in den die andere Mahlscheibe eingreift. Bedingt durch die Fliehkraft ergibt sich demnach auf das sich in diesem Ringraum befindliche Mahlgut ein erhöhter Druck, wobei es keiner schwierigen Abdichtung zwischen sich drehenden Teilen bedarf.
Durch die Umlenkung des Mahlgutstromes um die vom Kranz umgriffene Mahlscheibe herum wird ausserdem eine gewisse Drosselwirkung erzielt, die einen zusätzlichen Druckaufbau im Mahlspalt zwischen den beiden Mahlscheiben erlaubt. Die im allgemeinen mit Dampf in den Mahlspalt gedrückten faserigen Stoffe werden daher unter Einwirkung des Förderdruckes und der Fliehkraft im Mahlspalt nach aussen in den Bereich der an den Mahlscheiben vorgesehenen Mahlleisten bzw. Mahlsegmente transportiert, wo sie unter entsprechender Temperatur- und Druckeinwirkung zerfasert werden. Das so zerkleinerte Mahlgut wird dann entlang der Rückseite der vom Kranz umgriffenen Mahlscheibe radial einwärts geführt und fliesst in das unter Atmosphärendruck stehende Gehäuse, wo es gesammelt und durch eine entsprechende Öffnung ausgetragen wird.
Da das Mühlengehäuse unter Atmosphärendruck steht, sind keine besonderen Dichtungsmassnahmen erforderlich, so dass mit Hilfe der erfindungsgemässen Lösung eine Zerfaserung unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur möglich wird, ohne dass besondere Dichtungsprobleme auftreten.
Die Umlenkung des Mahlgutstromes um die eine Mahlscheibe ergibt ausserdem den Vorteil, dass im Bereich des durch den Kranz bedingten Ringraumes die auf das Mahlgut wirkenden Fliehkräfte auf der Rückseite der vom Kranz umgriffenen Mahlscheibe der Förderrichtung entgegenwirken, was eine geringere Fördergeschwindigkeit und damit eine grössere Verweilzeit des Mahlgutes im Bereich der Mahlleisten bzw.
Mahlsegmente mit sich bringt.
Durch eine entsprechende Abstimmung der radialen Tiefe des zwischen der den Kranz tragenden Mahlscheibe und dem Kranz gebildeten Ringraumes und der Eintauchtiefe der umgriffenen Mahlscheibe bzw. der Mahlleisten oder Mahlsegmente in diesen Ringraum können im Zusammenhang mit der weiter des Mahlspaltes und der Umlaufgeschwindigkeit des Mahlgutes alle gewünschten Mahlverhältnisse erreicht werden. Wesentlich dabei ist, dass das Mahlgut eine entsprechende Umlaufgeschwindigkeit innerhalb des Ringraumes zwischen Kranz und der zugehörigen Mahlscheibe erreicht, was unter Umständen durch Mitnehmer oder Förderschaufeln an der umlaufenden Mahlscheibe erzwungen werden kann. Da der auf das
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Mahlgut wirkende Druck dabei nicht vom Druck im Mühlengehäuse abhängt, sind auch keine besonderen
Regeleinrichtungen für den Druck erforderlich.
Grundsätzlich können beide Mahlscheiben angetrieben werden, wobei es für die Erreicheung einer bestimmten Umfangsgeschwindigkeit des Mahlgutes von Vorteil sein kann, beide Mahlscheiben in gleichem
Drehsinn, aber mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, anzutreiben. Besonders einfache konstruktive
Verhältnisse ergeben sich jedoch, wenn die den Kranz tragende Mahlscheibe gegenüber der andern, drehfest gelagerten Mahlscheibe angetrieben wird und wenn der Mahlguteinlass die drehfeste Mahlscheibe zentrisch durchsetzt, weil dann das Mahlgut nicht durch einen sich drehenden Körper hindurchgefördert werden muss und sich einfache Antriebsverhältnisse ergeben.
Trägt in einer weiteren Ausbildung der Erfindung der die eine Mahlscheibe umgreifende Kranz an seiner von der umgriffenen Mahlscheibe abgekehrten äusseren Stirnseite Mahlleisten bzw. Mahlsegmente, die mit Mahlleisten bzw. Mahlsegmenten an einem an die umgriffene Mahlscheibe angeschlossenen
Gehäusering oder an einem ringförmigen Ansatz der umgriffenen Mahlscheibe zusammenwirken, so ergibt sich ohne besonderen Mehraufwand eine zweite Mahlstufe, in der der gewünschte Feinheitsgrad der
Zerkleinerung erzielt wird, u. zw. unter atmosphärischen Bedingungen. Ein Nachbearbeiten des Mahlgutes in einer zweiten Scheibenmühle, wie dies bei den bekannten unter erhöhtem Druck und erhöhter
Temperatur arbeitenden Scheibenmühlen meist der Fall ist, wird daher überflüssig.
Es ist aber nicht nur ein Nachmahlen unter atmosphärischen Bedingungen möglich, sondern auch unter erhöhtem Druck, nämlich dann, wenn der die eine Mahlscheibe umgreifende Kranz an seiner der umgriffenen Mahlscheibe zugekehrten Stirnseite Mahlleisten bzw. Mahlsegmente trägt, die mit an der Rückseite der umgriffenen Mahlscheibe vorgesehenen Mahlleisten bzw. Mahlsegmenten zusammenwirken.
Dabei wird jedoch gegen die Fliehkraft gemahlen, was unter Umständen gewisse Schwierigkeiten mit sich bringen kann, so dass bei einer solchen Anordnung auf das Mahlgut Rücksicht genommen werden muss.
Trägt der Kranz auf seiner inneren und äusseren Stirnseite Mahlleisten, so kann sogar eine dreistufige Mühle erhalten werden, wobei wieder die letzte Stufe unter atmosphärischen Bedingungen arbeitet.
Die erfindungsgemässe Anordnung einer in einen Umfangskranz der andern Mahlscheibe eingreifenden Mahlscheibe ermöglicht in einfacher Weise auch eine Probenentnahme, um, was insbesondere bei zwei Mahlstufen von Bedeutung ist, die Weite des Hauptmahlspaltes zwischen den beiden Mahlscheiben einstellen zu können. Zu diesem Zweck braucht lediglich ein in den radial einwärts führenden Kanal zwischen dem Kranz und der von diesem umgriffenen Mahlscheibe ragendes Schöpfrohr zur Probenentnahme vorgesehen zu werden, über das das bei einer zweistufigen Mühle sonst nicht erfassbare Mahlergebnis der Hauptstufe überprüft werden kann.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in zwei Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe einstufige Scheibenmühle im Axialschnitt und Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer zweistufigen Scheibenmühle.
Die dargestellten Scheibenmühlen bestehen im wesentlichen aus einem Gehäuse --1--, in dem zwei Mahlscheiben--2 und 3-- untergebracht sind. Während die eine Mahlscheibe--2--auf einer in das Gehäuse --1-- ragenden, antreibbaren Welle --4-- aufgekeilt ist, ist die andere Mahlscheibe --3-- drehfest mit dem Gehäuse-l--verbunden. Der Mahlguteinlass --5-- kann daher die drehfeste Mahlscheibe --3-- in konstruktiv einfachster Weise durchsetzen, um eine einwandfreie und störungsunanfällige Mahlgutzuführung zu dem Mahlspalt --6-- zwischen den beiden koaxialen Mahlscheiben--2 und 3-- zu sichern.
Die antreibbare Mahlscheibe --2-- trägt einen Kranz --7--, der die drehfeste Mahlscheibe--3-- aussen mit seiner Stirnwand --8-- umgreift und mit der umgriffenen Mahlscheibe --3-- einen den Mahlspalt - um den Aussenrand der umgriffenen Mahlscheibe --3-- herum fortsetzenden, entlang deren Rückseite radial einwärts führenden Kanal --9-- bildet. Das zwischen den Mahlleisten oder Mahlsegmenten --10-- zerkleinerte Mahlgut wird daher zwangsweise über den Kanal --9-- radial einwärts geführt, bevor es bei der in Fig. 1 gezeigten einstufigen Scheibenmühle in das Mühlengehäuse --1-- austreten kann, wo es sich sammel und über die Austragsöffnung --11-- abgezogen wird.
Zufolge der Drehung des Kranzes --7-wird auf das sich in dem sich zwischen dem Kranz --7-- und der Mahlscheibe --2-- ergebenden Ringraum befindliche Mahlgut, das mitgedreht wird, eine Fliehkraft ausgeübt, die einen entsprechenden Druckaufbau innerhalb dieses Ringraumes bewirkt. Das sich im Ringraum befindliche Mahlgut wird daher auch unter diesem Druck zerfasert. Dazu kommt noch, dass sich durch die Umlenkung des Mahlstromgutes eine Drosselwirkung ergibt, die zusätzlich einen Druckaufbau im Mahlspalt --6-- ermöglicht, so dass die
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gewünschte Zerfaserung des aufgeschlämmten Materials unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur gewährleistet werden kann, ohne das Gehäuse-l-unter einen Überdruck zu setzen.
Die radiale Ausdehnung der Stirnwand --8-- und die Durchflussquerschnitte bestimmen dabei im Zusammenwirken mit der Umlaufgeschwindigkeit des Mahlgutes die Druckverhältnisse.
Der Mahlspalt --6-- zwischen den beiden Mahlscheiben --2 und 3-- lässt sich durch eine entsprechende axiale Verstellung der festen Mahlscheibe --3-- einstellen. Zu diesem Zweck sind Hydraulik- zylinder --12-- vorgesehen, die auf die drehfest gehaltene aber axial verschiebbare Mahlscheibe --3-- einwirken.
Um einen Dampfaustritt durch die Durchführung der Antriebswelle --4-- zu verhindern, kann ein Ventilator --13-- vorgesehen werden, der drehfest mit der Welle oder der Mahlscheibe --2-- verbunden ist. Eine Abdichtung der Wellendurchführung über Stopfbüchsen ist jedoch nicht erforderlich, weil im Gehäuseinneren nur Atmosphärendruck herrscht.
Nach Fig. 2 ist die Scheibenmühle zweistufig ausgebaut. Zu diesem Zweck sind an der von der Mahlscheibe --3-- abgekehrten Seite der Stirnwand --8- des Kranzes --7-- Mahlleisten oder Mahlsegmente - angeordnet, die mit Mahlleisten bzw. Mahlsegmenten --15-- an einem Gehäusering --16-- zusammenwirken. Dieser Gehäusering --16-- ist im Gehäuse --1-- verschiebbar gelagert und kann mittels der Hydraulikzylinder --17-- zur Einstellung des Mahlspaltes zwischen den Mahlleisten --14 und 15-verstellt werden. Um den Mahlgutstrom vom Kanal --9-- zu den Mahlleisten --14 und 15-- zu leiten, schliesst der Gehäusering --16-- über das Gehäuse-l-an die Mahlscheibe --3-- an, so dass ein den Kanal --9-- fortsetzender Führungskanal entsteht. Zwischen den Mahlleisten bzw.
Mahlsegmenten --14 und 15-- wird das bereits durch die Mahlleisten --10-- der Mahlscheiben --2 und 3-- zerkleinerte Mahlgut auf den gewünschten Feinheitsgrad zerfasert, wobei jedoch im Gegensatz zur Hauptmahlstufe unter atmosphärischen Bedingungen gemahlen wird.
Um das Mahlergebnis der Hauptstufe kontrollieren zu können, ist schliesslich ein Schöpf rohr-18-- vorgesehen, das im Gehäuse-l-parallel zur Welle --4-- in Achsrichtung verschiebbar und um seine Achse verschwenkbar gelagert ist. Sei etwa rechtwinkelig abgekröpftes Ende --19-- kann daher in den Kanal --9-- eingeführt und gegen den Mahlgutstrom gerichtet werden, so dass eine Probe durch das Schöpfrohr --18-- entnommen werden kann. Durch einfaches Verschwenken des abgekröpften Endes --19-in die Strömungsrichtung des Mahlgutes oder quer hiezu wird ein weiterer Mahlgutaustritt durch das Schöpfrohr --18-- verhindert. Wird das Schopfrohr-18-zusätzlich in Achsrichtung aus dem Kanal --9-gezogen, so kann durch das Schöpfrohr-18-der Mahlgutstrom nicht behindert werden.