БИСЕРНАЯ МЕЛЬНИЦА
BEAD MILL

Изобретение относится к бисерной мельнице, согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
Из документа ЕР 1 992 412 А1 известна такая бисерная мельница. Бисерные мельницы применяют для диспергирования суспензий, то есть твердых веществ в жидкостях. Это осуществляют, например, при изготовлении клеящих веществ, типографских красок, косметики или фармацевтических продуктов. Для этого измельчаемый материал направляют через подводящий канал в рабочую полость бисерной мельницы, которая выполнена между наружной стенкой ротора и стенкой бункера, и измельчают совместно со вспомогательными мелющими телами, например, керамическими шаров, которые в последующем называют также мелющими телами, и с помощью инструментов, которые расположены на роторе и/или стенке бункера. С помощью движения перемешивания агломераты диспергируют и измельчают кристаллические структуры. При этом первоначальный размер частиц можно уменьшить с 100-500 мкм до менее чем 3 мкм. Затем готовый продукт направляют через канал отвода измельченного материала через сепаратор мелющих тел, в частности, в форме защитного сита, к выпускной линии. При этом ротор образует своего рода вращающуюся клетку вокруг сепаратора.
При таких бисерных мельницах мелющие тела должны находиться по возможности лишь в рабочей полости между ротором и стенкой бункера. Мелющие тела под воздействием расположенных на роторе, простирающиеся до области вблизи бункера инструментов ускоряются в наружном направлении и концентрируются там. Если на стенке бункера расположены инструменты, то они простираются в направлении ротора. Расположенные по мере необходимости на стенке бункера инструменты предпочтительно смещены относительно размещенных на роторе инструментов с тем, чтобы при вращении ротора они могли проходить между инструментами, расположенными на стенке бункера. Поток измельчаемого материала проходит через эту плотную упаковку мелющих тел в направлении оси ротора. За счет концентрирования мелющих тел в рабочей полости можно в существенной мере избежать их попадания в канал отвода измельченного материала. Дополнительно к концентрированию мелющих тел в кольцеобразной наружной рабочей полости в канале отвода измельченного материала предусмотрены устройства, которые предназначены для препятствования прохождению мелющих тел к сепаратору.
В канале отвода измельченного материала, который находится, как правило, внутри ротора и ограничен внутренним статором, мелющие тела, таким образом, отсутствуют или присутствуют лишь в малом количестве. Несмотря на это, вследствие нанесения течением мелющих тел на сепаратор в бисерной мельнице снова и снова возникает повышенное давление, которое может привести к уменьшению потока продукта или даже к автоматическому отключению во избежание повреждения бисерной мельницы. В бисерных мельницах из уровня техники на сепараторе могут быть размещены скребки, которые удерживают мелющие тела на расстоянии от сепаратора. Однако это может быть нежелательным при диспергировании чувствительных к температуре веществ, в частности, взрывчатых веществ или других опасных веществ, поскольку скребки могут обусловить нагревание измельчаемого материала.
В основу изобретения положена задача предотвращения намывания мелющих тел на сепаратор вследствие сил влечения и связанного с этим засорения сепаратора.
В соответствии с изобретением эту задачу решают с помощью признаков п. 1 формулы изобретения. Суть изобретения заключается в эффективном подавлении скопления мелющих тел на сепараторе за счет уменьшения расстояния между ротором и сепаратором. Этого можно достичь путем увеличения диаметра сепаратора, то есть, в частности, диаметра сита. В частности, расстояние между ротором и сепаратором можно выбирать в зависимости не исключительно от типоразмера бисерной мельницы, а в зависимости от диаметра мелющих тел. Далее, для расстояния можно установить максимальную величину, независимую от размера мелющих тел. За счет этой меры можно уменьшить скопление на сепараторе мелющих тел, вызванное нанесением вследствие сил влечения. Тем самым можно обеспечить как постоянный поток продукта, так и быстрое снижение доли грубого зерна в подлежащем диспергированию продукте.
В частности, задачу решают с помощью бисерной мельницы со следующими признаками. Бисерная мельница содержит бункер размольного отделения и рабочую полость мельницы, которая ограничена стенкой бункера, и вращающуюся вокруг средней продольной оси мешалку с ротором с внутренним диаметром d351. На роторе размещены инструменты, простирающиеся в направлении стенки бункера. Далее, на стенке бункера могут быть расположены вторые инструменты, простирающиеся в направлении ротора. Бисерная мельница содержит, далее, внутренний статор, который расположен внутри ротора. Между ротором и наружной стенкой внутреннего статора выполнен канал для отвода измельченного материала, через который измельченный материал направляют к сепаратору и после этого к выпускной линии. Рабочая полость, по меньшей мере, частично заполнена мелющими телами с диаметром d30. Разница между внутренним диаметром ротора и диаметром сепаратора определяет величину расстояния s между ротором и сепаратором. В соответствии с изобретением это расстояние s следует выбирать в зависимости от диаметра с мелющих тел и величина s должна составлять s = 0,5 x (d351 - d30)<5 x c. В следующей предпочтительной форме исполнения величина s в зависимости от диаметра с мелющих тел может составлять s < 3 x c. Далее, в соответствии с формой исполнения изобретения расстояние s, также независимо от размера мелющих тел, не должна превышать 2 мм.
Расположенные на роторе инструменты оставляют предпочтительно лишь небольшой зазор до стенки 9 бункера, причем зазор имеет ширину b, для которой в отношении диаметра с мелющих тел действует правило: 4c < b < 6c, причем в качестве минимальной ширины b зазора действует правило: 1,0 мм < b < 2,0 мм.
На внутреннем статоре могут быть расположены протирающиеся к ротору скребковые инструменты. Эти скребковые инструменты в случае их наличия перекрывают друг друга в направлении средней продольной оси и расположены на внутреннем статора таким образом, что при приведении ротора в действие они воздействуют на мелющие тела импульсом, направленным в направлении потока.
Между скребковыми инструментами и ротором предпочтительно выполнен зазор, ширину е которого в соотношении с диаметром с мелющих тел определяют следующим образом: 4c < e < 6c, причем минимальная ширина е зазора составляет 1,0 мм < c < 2,0 мм.
Далее, в мешалке выполнены каналы отвода мелющих тел для отвода мелющих тел из области сепаратора в рабочую полость.
Для диаметра с мелющих тел действует предпочтительно с < 0,65 мм и предпочтительно 0,02 мм < c < 0,3 мм.
Другие признаки, преимущества и подробности следуют из последующего описания изобретения на основании единственной фигуры на которой представлен в вертикальном продольном сечении фрагмент бисерной мельницы в соответствии с формой исполнения изобретения.
Изображенная на фиг. 1 бисерная мельница содержит обычным образом бункер размольного отделения с расположенной внутри рабочей полостью 8. Рабочая полость 8, по меньшей мере, частично заполнена мелющими телами 43 (не изображены) с диаметром с. Бисерная мельница содержит, далее, внутренний статор 22 и вращающийся вокруг средней продольной оси 19 ротор 35 с диаметром d351. При этом между наружной стенкой 23 статора 22 и ротором 35 выполнен канал 478 для отвода измельченного материала. На роторе 35 размещены инструменты 38, которые выступают внутрь рабочей полости 8. Далее, на стенке 9 бункера расположены вторые инструменты 74, смещенные относительно расположенных на роторе 35 инструментов. Выше статора 22 в качестве сепаратора расположен контрольный грохот 30, который выполнен вращательно-симметрично средней продольной оси 19. Контрольный грохот 30 препятствует попаданию мелющих тел 43 в расположенную далее линию 31 отвода, которая находится внутри внутреннего статора 22. Между контрольным грохотом 30 и ротором 35 выполнено расстояние s. При этом расстояние s можно описать как:
s = 0,5 x (d351 - d30)
и может быть выставлено, в частности, путем выбора диаметра d30 контрольного грохота 30.
Ранее при увеличении размеров бисерной мельницы выбирали также соответственно большее по величине расстояние s между контрольным грохотом 30 и ротором. Вопреки ожиданиям, это не ведет к пропорциональному возрастанию потока продукта. Более, того, поток продукта остается ниже ожидаемого.
Это связано с тем, что в процессе эксплуатации может возникнуть ситуация, когда вследствие действия сил влечения и несмотря на наличие устройства для удерживания мелющих тел 43 происходит их намывание на контрольный грохот 30. Это может привести к уменьшению потока или к полному засорению грохота.
Чтобы эффективно это предотвратить, уменьшают расстояние s между контрольным грохотом 30 и ротором 35. При этом расстояние s можно выбирать независимо от конструктивной формы бисерной мельницы в зависимости от диаметра c мелющих тел. Это ведет к увеличению пропускной способности бисерной мельницы, поскольку уменьшена опасность намывания мелющих тел 43 на контрольный грохот 30, и за счет этого к быстрому снижению доли грубого зерна в подлежащем диспергированию продукте.
В соответствии с изобретением расстояние s между контрольным грохотом 30 и ротором 35 в зависимости от диаметра с мелющих тел определено следующим образом:
s < 5 x c
или
0,5 x (d351 – d30) < 5 x c
В следующей предпочтительной форме исполнения для расстояния s в зависимости от диаметра с мелющих тел определено:
s < 3 x c
В следующей предпочтительной форме исполнения расстояние s, также независимо от размера мелющих тел, не превышает 2 мм.
Несмотря на то, что описанный ранее пример исполнения показывает бисерную мельницу с вертикальном средней продольной осью 19, описанные исполнения можно использовать также без труда в горизонтальной позиции или в промежуточно расположенной позиции.