Kolloidmühle Die Erfindung betrifft Kolloidmühlen mit kegel förmigen Mahlkörpern, deren Mahlprozess in vier Zonen durchgeführt wird.
Kolloidmühlen, die heute vorzugsweise in der chemischen und Lebensmittelindustrie Verwendung finden und zur Zerkleinerung, Homogenisierung und Emulgierung des mannigfaltigsten Mahlgutes dienen, arbeiten entweder mit entsprechend ausgebildeten Mahlscheiben aus Hartkörpern oder mit Mahlkör pern, die mit verschiedenartigen Verzahnungen aus gerüstet sind. Die Anordnung, Grösse und Ausrichtung der Verzahnung ist ausschlaggebend für die Feinheit des mit der Mühle erzielbaren Mahlgutes.
Nach der Erfindung werden derartige Mühlen so ausgestaltet, dass der Ablauf des Mahlprozesses geord net und in verschiedene Zonen aufgeteilt wird. Da durch wird ein schwerer Nachteil der bekannten Mühle vermieden, der darin besteht, dass übergrosse Teilchen des Mahlgutes bei den bisherigen Mühlen aus dem Gebiet der Grobvermahlung in den Bereich der Feinvermahlung gelangen, wodurch zusätzliche Beanspruchungen an Maschine und Mahlkörper auf treten, die einen vorzeitigen Verschleiss zur Folge haben.
Ein Vorteil der neuen Einrichtung ist es, durch die Aufteilung des Mahlprozesses in einzelne Zonen diesen so wirksam zu gestalten, dass der Übergang von der einen Zone zur andern ohne Materialstauungen vor sich geht und die gewünschte Feinheit mit einem geringsten Aufwand an Arbeit bei geringster Wärme entwicklung erfolgt.
In der Zeichnung ist eine Mühle nach der Erfin dung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Mühle mit Angabe der Zonen, wobei der Rotor in Ansicht dargestellt ist, Fig. 2 Schnitt und Ansicht der Mahlkörper, Fig. 3 eine Draufsicht auf den topfförmigen Vor brecher.
In dem gewählten Ausführungsbeispiel sind vier Zonen vorgesehen, nämlich: I. Vorzerkleinerung II. Grobvermalflung III. Überleitung und Sortierung IV. Feinvermahlung Die Wirkungsweise der neuen Einrichtung ist aus nachstehenden Ausführungen zu entnehmen:
<I>I.</I> Yorzerkleinerung Das durch einen Trichter der Mühle zugeleitete Mahlgut gelangt zunächst in die erste Zone der Vor zerkleinerung, wird dort von dem rotierenden topf förmigen Vorbrecher 3 und dem rotierenden Mahl körper 4 aufgenommen und durch die Zentrifugal kraft entlang der zur Innenwand des Vorbrechers tangentialen Fläche 6 durch die Öffnungen 10 nach aussen geschleudert. Dabei wird es teils von der innern Verzahnung des Stators 1 erfasst, teils von der Schnitt kante 7 des Vorbrechers 3 ergriffen und entlang der Fläche 7, 7a dem Stator 1 zugeführt.
Das sich in diesen Ecken anhäufende Mahlgut wird durch den rotierenden Vorbrecher 3 unmittelbar zwischen die Verzahnung 8 des Stators 1 und die Verzahnung 12 des Vorbrechers hineingezogen und der Vorzerklei- nerung unterworfen. Dabei wird es zerrissen und wandert sowohl in den senkrechten Lücken zwischen den Zähnen 8 als auch in den unter dem Winkel b zur Horizontalen und dem Winkel a zur Vertikalen ver laufenden Lücken zwischen den Zähnen 12 nach unten weiter.
Ein Ausweichen des Mahlgutes in den Raum oberhalb des Vorbrechers kann nur in geringem Masse erfolgen, da die senkrechten Zahnlücken 8 des Stators 1 und die annähernd vertikalen Lücken des Vor- brechers 3 sich nach oben verjüngen. Es findet in dieser Zone also weniger ein Quetschen als mehr ein Zerreiben und Abscheren statt. Die obere Begrenzung des topfförmigen Vorbrechers 3 fällt unter einem Winkel e von der Schnittkante 7 bis zur nächsten Öffnung 10 ab, um ein Festbrennen des Mahlgutes an diesen Stellen zu verhindern.
Der auf dem Stator 1 angeordnete zylindrische Kragen 5 überdeckt teilweise die Öffnungen 10 des Vorbrechers 3. Diese Anordnung hat den Zweck, die Menge des zugeleiteten Mahlgutes unmittelbar vor Eintritt in die Verzahnung zu regeln. Bekanntlich lässt sich der Mahlspalt bei derartigen Kolloidmühlen durch eine vertikale Bewegung des Stators 1 oder des Rotors 3, 4 verstellen. Im vorliegenden Falle würde also bei einer Vergrösserung des Mahlspaltes auch eine Vergrösserung der Öffnungen 10 erfolgen, so dass eine grössere Menge zur Vermahlung gelangt.
Man erkennt, dass bei der neuen Mühle gegenüber den bisher bekannten Einrichtungen mit topfförmigem Vorbrecher durch die Öffnungen 10 und Ausführung mit senkrechter oder schräger Verzahnung am kege- ligen Mantel, das Neue in der Anordnung der zur Innenwandung des Vorbrechers tangentialen Fläche 6, der Schnittkante 7, der schräg unter dem Winkel e verlaufenden obern Begrenzung und der unter dem Winkel b zur Horizontalen verlaufenden Lücken, die mit den schräg geneigten einen Winkel a mit der Verti kalen bildenden Lücken Zahnsegmente 12 ergeben, besteht.
Auch die sich nach oben verjüngende Ver zahnung 8 des Stators 1 und der auf diesem befestigte zylindrische Kragen 5 ist dabei wesentlich.
II. Grobvermahlung Nach der Vorzerkleinerung gelangt das Mahlgut in die Zone der Grobvermahlung. Sie beginnt an der Stelle, an der die Zahnlücken des Statorteils 2 und des rotierenden Mahlkörpers ihre grösste Tiefe besitzen. Der Übergang geht ohne Stauung oder zusätzliche Wärmeentwicklung vor sich. Die Vermahlung in dieser Zone erfolgt mit rhombischen Zähnen 14, die durch Zahnlücken 11 und 13, welche in der gleichen Richtung unter verschiedenen Winkeln c und d zur senkrechten Achse geneigt, entstanden sind. Die Richtung wird durch die Drehrichtung des Rotors 3, 4 bestimmt.
Das Mahlgut wird von den Zahnsegmenten erfasst, durch die Zahnlücken der feststehenden und rotierenden Mahlkörper 2, 4 weitergeschleust, zerschnitten und zerrieben. Auf dem weiteren Wege nach unten ver jüngen sich die Zahnlücken, so dass die Korngrössen des Mahlgutes allmählich feiner werden.
Wesentlich für die neue Mühle sind somit die in einer bestimmten Richtung sich kreuzenden Zahn lücken 11, 13, die die Zähne 14 bilden. Die Schneid flächen dieser Rhomben sind insgesamt grösser, die Vermahlung wird dadurch intensiver und das Mahlgut gleichmässiger als bei älteren Einrichtungen, die zwar auch gerade oder schräge Verzahnungen am feststehen den und rotierenden Mahlkörper aufweisen.
Diese älteren Einrichtungen haben aber den Nachteil, dass ein grosser Teil des Mahlgutes nur einmal zerschnitten wird, dann sofort in den Lücken abwärtsgleitet und dort gegebenenfalls von einer feineren Verzahnung bei erhöhtem Leistungsaufwand und unter grosser Wärme entwicklung weiter verarbeitet wird. Diese Nachteile werden aber hier durch die im vorhergehenden be schriebene Anordnung vermieden. III. <I>Oberleitung und Sortierung</I> Das in der Grobvermahlung vorbereitete Mahlgut gelangt in die darunter befindliche Zone III, die aus einem System paralleler geneigter Nuten 15 besteht.
An dieser Stelle wird nur Mahlgut von entsprechender Korngrösse aufgenommen, während grössere Teilchen in den Spalt zwischen dem feststehenden und rotieren den Mahlkörper zerrieben werden, so dass nur geringe mechanische und thermische Beanspruchungen auf treten. Es sind deshalb Verzahnungen mit Schneid- oder Scherwirkung in diesem Stadium der Vermahlung nicht vorgesehen, es können sogar die obern Kanten der durch die Nuten 15 gebildeten Führung abgerundet sein.
<I>IV.</I> FeinvermaNung Das so bearbeitete Mahlgut mit gleichmässiger Korngrösse gleitet durch die Nuten 15 nun der Fein- vermahlung zu. Der Mahlprozess erfolgt hierbei nur im Mahlspalt selbst. Die aufgerauhten Flächen 16 der feststehenden und rotierenden Mahlkörper 2, 4 ver hindern dabei ein Gleiten des Mahlgutes an diesen Randschichten und somit eine unerwünschte Erwär mung. Es findet demnach eine innere Umwälzung des Mahlgutes im Spalt selbst statt und dadurch eine weitere Zerkleinerung, die die Gewähr dafür bietet, dass die Korngrösse unter der Spaltbreite bleibt.
We sentlich für die Feinvermahlung ist, dass am stehenden und am rotierenden Mahlkörper hierbei nur Auf- rauhungen vorgesehen sind und von der Anordnung be sonderer Verzahnungen, da dieselben wegen der Fein heit des Mahlgutes nicht mehr den an sie zu stellenden Anforderungen entsprechen würden, Abstand genom men ist. Die Aufrauhung der Flächen kann dabei auf mechanischem, chemischem oder elektrischem Wege stattfinden. Die bekannten Mühlen dieser Art haben Verzahnungen, die an der untern horizontalen Begren zung der Mahlkörper auslaufen und somit den freien Durchtritt des in den Lücken befindlichen Mahlgutes gestatten.
Es befinden sich darunter häufig uner wünscht grosse Teilchen, die das Gesamtbild der Ver- mahlung nachteilig beeinflussen. Wesentlich ist somit die Anordnung der aufgerauhten Flächen, um der artige Fehler zu vermeiden.
Colloid Mill The invention relates to colloid mills with conical grinding bodies, the grinding process of which is carried out in four zones.
Colloid mills, which are now preferably used in the chemical and food industries and are used to crush, homogenize and emulsify the most varied of ground material, work either with appropriately designed grinding disks made of hard bodies or with Mahlkör pern that are equipped with various types of toothing. The arrangement, size and alignment of the toothing is decisive for the fineness of the material that can be ground with the mill.
According to the invention, such mills are designed so that the course of the grinding process is geord net and divided into different zones. This avoids a serious disadvantage of the known mill, which consists in the fact that oversized particles of the ground material in the previous mills from the field of coarse grinding into the area of fine grinding, whereby additional stresses on the machine and grinding media occur, which cause premature wear have as a consequence.
One advantage of the new facility is that, by dividing the grinding process into individual zones, it is so effective that the transition from one zone to the other takes place without material congestion and the desired fineness with the least amount of work and the least amount of heat generated he follows.
In the drawing, a mill according to the invention is shown in one embodiment. 1 shows a vertical section through the mill with details of the zones, the rotor being shown in a view, FIG. 2 a section and view of the grinding media, FIG. 3 a top view of the pot-shaped crusher.
In the selected embodiment, four zones are provided, namely: I. Pre-comminution II. Coarse crumbling III. Transfer and sorting IV. Fine grinding The mode of operation of the new device can be seen from the following explanations:
<I> I. </I> Yorzerkleinerung The ground material fed through a funnel of the mill first arrives in the first zone of the pre-shredding, where it is taken up by the rotating pot-shaped primary crusher 3 and the rotating grinding body 4 and along by the centrifugal force the surface 6 tangential to the inner wall of the primary crusher through the openings 10 is thrown outward. It is partly grasped by the internal teeth of the stator 1, partly grasped by the cutting edge 7 of the primary crusher 3 and fed to the stator 1 along the surface 7, 7a.
The grinding material that accumulates in these corners is drawn in by the rotating primary crusher 3 directly between the toothing 8 of the stator 1 and the toothing 12 of the primary crusher and is subjected to preliminary crushing. It is torn and migrates both in the vertical gaps between the teeth 8 and in the gaps between the teeth 12 running downwards at the angle b to the horizontal and the angle a to the vertical.
The ground material can only move slightly into the space above the primary crusher, since the vertical tooth gaps 8 of the stator 1 and the approximately vertical gaps of the primary crusher 3 taper upwards. In this zone there is less of a squeezing and more of a rubbing and shearing process. The upper boundary of the pot-shaped primary crusher 3 drops at an angle e from the cutting edge 7 to the next opening 10 in order to prevent the grist from burning on at these points.
The cylindrical collar 5 arranged on the stator 1 partially covers the openings 10 of the primary crusher 3. The purpose of this arrangement is to regulate the amount of the ground material fed in immediately before it enters the toothing. It is known that the grinding gap in such colloid mills can be adjusted by a vertical movement of the stator 1 or the rotor 3, 4. In the present case, if the grinding gap is enlarged, the openings 10 would also be enlarged, so that a larger amount would be ground.
It can be seen that in the new mill, compared to the previously known devices with a pot-shaped primary crusher, the new feature is the arrangement of the surface 6 tangential to the inner wall of the primary crusher, the cutting edge 7, through the openings 10 and the design with vertical or inclined toothing on the conical shell , the obliquely extending at the angle e upper boundary and extending at the angle b to the horizontal gaps, which result in tooth segments 12 with the obliquely inclined an angle a with the verti cally forming gaps.
The upwardly tapering teeth 8 of the stator 1 and the cylindrical collar 5 attached to it is essential.
II. Coarse grinding After the pre-crushing, the ground material reaches the coarse grinding zone. It begins at the point at which the tooth gaps of the stator part 2 and the rotating grinding body have their greatest depth. The transition takes place without congestion or additional heat generation. The grinding in this zone takes place with rhombic teeth 14, which are created by tooth gaps 11 and 13, which are inclined in the same direction at different angles c and d to the vertical axis. The direction is determined by the direction of rotation of the rotor 3, 4.
The grinding stock is grasped by the toothed segments, passed on through the gaps between the teeth of the stationary and rotating grinding bodies 2, 4, cut and ground. On the further way down, the gaps between the teeth become younger, so that the grain sizes of the ground material gradually become finer.
The tooth gaps 11, 13 which intersect in a certain direction and which form the teeth 14 are therefore essential for the new mill. The cutting surfaces of these rhombi are overall larger, the grinding is more intensive and the ground material more even than with older facilities, which also have straight or inclined teeth on the fixed and rotating grinding media.
However, these older devices have the disadvantage that a large part of the ground material is cut up only once, then immediately slides down into the gaps and is further processed there by a finer toothing with increased power expenditure and with great heat development. However, these disadvantages are avoided here by the arrangement described above. III. <I> Overhead line and sorting </I> The ground material prepared in the coarse grinding arrives in Zone III below, which consists of a system of parallel inclined grooves 15.
At this point, only ground material of the appropriate grain size is taken up, while larger particles are ground in the gap between the stationary and rotating grinding media, so that only low mechanical and thermal stresses occur. Toothings with cutting or shearing action are therefore not provided at this stage of the grinding process; even the upper edges of the guide formed by the grooves 15 can be rounded.
<I> IV. </I> Fine grinding The ground material processed in this way with a uniform grain size now slides through the grooves 15 for fine grinding. The grinding process takes place here only in the grinding gap itself. The roughened surfaces 16 of the stationary and rotating grinding bodies 2, 4 prevent the grinding material from sliding on these edge layers and thus undesired heating. There is accordingly an internal circulation of the ground material in the gap itself and thus further comminution, which guarantees that the grain size remains below the gap width.
It is essential for fine grinding that only roughening is provided on the stationary and rotating grinding body and that there is a gap between the arrangement of special toothings, as these would no longer meet the requirements placed on them due to the fineness of the ground material men is. The roughening of the surfaces can take place in a mechanical, chemical or electrical way. The known mills of this type have teeth that expire at the lower horizontal limita- tion of the grinding media and thus allow the free passage of the ground material located in the gaps.
These often include undesirably large particles that adversely affect the overall grind. The arrangement of the roughened surfaces is therefore essential in order to avoid such errors.