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Schlägermühle Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum
Mahlen kömigen Gutes - vorzugsweise Kohle -
und zur gleichzeitigen
Energiezufuhr an das zum Transport und gegebenenfalls zum Trocknen des Mahlgutes
dienende Gas.
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Bekannt sind Mühlen, bei denen das Mahlgut zwischen verschieden gestalteten
Mahlflächen zerdrückt oder zerrieben wird (Walzenmühlen, Kugelmühlen); die Gasströmung
durch derartige, meist langsam laufende Mühlen ist im allgemeinen mit erheblichen
Verlusten an nutzbarer Energie behaftet, so daß zusätzliche Druckerhöhungsgebläse
erforderlich sind.
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Weiter sind verschiedene Bauarten von Schlägermühlen bekannt, bei
denen das Mahlgut durch die Schlagbeanspruchung beim Zusammenprall mit Schlägern,
Hämmern oder Schlagplatten zerkleinert wird (z. B. Schlägermühlen im engeren Sinn,
Schlagradmühlen, Prallmühlen). Bei den Schlägermühlen im engeren Sinn wird die vor
allem durch die Nachlaufströmung hinter den einzelnen Schlägern vom Rotor an das
Gas übertragene Energie größtenteils in Wärme und nur zu einem kleinen Teil in nutzbare
Volum-beziehungsweise Bewegungsenergie (Druck- beziehungsweise Geschwindigkeitssteigerung)
des Gases umgewandelt, die Antriebsleistung derartiger Mühlen ist also
- bezogen auf ihre Mahl- und Ventilationsleistung - verhältnismäßig
hoch. Zum Erzielen einer ausreichenden Ventilationswirkung muß eine kleine Leistungsdichte
(Mahlleistung/umbaut ' er Raum) gewählt, also große Mühlenabmessungen vorgesehen
werden. Bei den Schlagradmühlen, deren Aufbau im wesentlichen dem eines Ventilators
mit radial durchsfrömten und zum Mahlen geeigneten Laufrad entspricht, wird das
Mahlgut beim Durchgang durch das Schlagrad durch den Zusammenprall mit den Schlagplatten
zerkleinert; gleichzeitio, wird die nutzbare Energie des durch das Schlagrad strömenden
Gases infolge der Zentrifugalwirkung, der Verzögerung der Relativströmung und der
Vergrößerung der Absolutgeschwindigkeit auch bei großer Leistungsdichte
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trächtlich erhöht. Eine mahltechnisch zweckmäßige Anordnung der Schlagplatten
bedingt jedoch einen Eintrittsstoß für die Gasströmung und somit wiederum einen
Verlust an nutzbarer Energie. Das Mahlgut wird beim Durchgang durch das Schlagrad
nur ein-oder zweimal von den Schlagplatten getroffen, außerdem ist die für die Zerkleinerung
maßgebende Geschwindigkeit am Ort des ersten Zusammenpralls im allgemeinen beträchtlich
kleiner als die aus Festigkeitsgründen begrenzte Umfangsgeschwindigkeit des Rotors,
weil die Mahlgutzuführung üblicherweise von der Schlagradachse her erfolgt; die
Zerkl-,Inerung harter Stoffe ist daher nur in beschränktem Ausmaß möglich. Der Schlagplattenverschleiß
beeinflußt weitgehend die Mahl- und Ventilationsleistung der Mühle und läßt sich
kaum gleichmäßig auf die Mahlwerkzeuge verteilen, da sich Eingriffe in die Mahlgutzuführung
auch auf die Ventilationsleistung auswirken und umgekehrt; das bedeutet eine unbefriedigende
Ausnützung der Mahlwerkzeuge.
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Bei den meisten Schlägermühlen und bei den Schlagradmühlen passiert
die Gasströmung, unabhängig von etwaigen Sekundärströmungen, zum überwiegenden Teil
den Rotor, beziehungsweise den von diesem bestrichenen Bereich. Es sind jedoch auch
Mühlen bekannt, bei denen der Rotor mit Abstand von den Seitenwänden des Mühlengehäuses
angeordnet ist und somit nur einen Teil der Mahlkammer bestreicht. Das Mahlgut selbst
wird häufig zusammen mit dem Gasstrom aufgegeben, es sind aber auch Konstruktionen
bekannt, bei denen Mahlgut und Gas getrennt zugeführt werden und erst in der Mühle
miteinander in Berührung kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für alle Kohlensorten
geeignete Schlägermühle mit großer Leistungsdichte und gleichmäßigem Mahlweikzeugverschleiß
zu schaffen, die dem zum Transport und unter Umständen auch zum Trocknen des Mahlgutes
erforderlichen, jedoch von diesem getrennt der Mühle zuströmenden Gas die nötige
nutzbare Energie zuführen kann, und die hinsichtlich ihrer Mahl- und Ventilationsleistung
weitgehend unabhängig vom Vorschleiß ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß die Mahlwerkzeuge des Rotors in an sich bekannter Weise nur einen Teil der Mahlkammer
bestreichen, wobei zwischen dem Rotor und mindestens einer Gehäusestirnwand ein
von Einbauten im we,
sentlichen freier Strömungskanal für den auf
der ganzen axialen Breite der Mahlkammer ein- und austretenden Gasstrom gebildet
wird, der durch eine radiale, bis an die Rotorachse heranreichende Zwischenwand
in einen Eintritts- und einen Austrittsteil getrennt ist. Bei einer so ausgebildeten
Mühle ist es möglich, für die Mahlung und für die Ventilation verschiedene Teile
des Rotors heranzuziehen (beispielsweise Umfangs- bzw. SeÄtenkant--n von Schlagplatten)
und hierdurch eine weitgehende Unabhängigkeit der Mahl- und Ventilationsleistung
vom Verschleiß zu erzielen. Die Umwandlung der vom Rotor infolge des Impulsaustausches
an das Gas übertragenen Energie in Wärme wird weitgehend eingeschränkt bzw. verhindert
durch die radiale Trennwand in dem Gehäuse, die das Entstehen einer mit dem Rotor
umlaufenden Ringströmung sowie einen Druckausgleich zwischen eintretender und austretender
Strömung verhindert. Auch die Bewegungsenergie der Mahlgutteilchen, die nach dem
Zusammenprall mit den Mahlwerkzeugen in der Gasströmung abgebremst werden, wird
teilweise in nutzbare Energie des Gases umgewandelt. Die Bewegung der Mahlgutteilchen
stört die Gasströmung und den Mechanismus der Impulsübertragung nicht, daher ermöglichen
Mühlen dieser Bauart eine große Leistungsdichte und somit bei vorgegebener Mahlleistung
kleine Mühlenabmessungen.
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Zweckmäßigerweise werden die Mahlwerkzeuge als ebene oder profilierte
Schlagplatten ausgebildet und beispielsweise nach einer der aus dem Turbinenbau
bekannten Konstruktionen zur Schaufelbefestigung mit dem Rotor verbunden. Das Mahlgut
wird durch einen lotrecht oder schräg abwärts führenden und oberhalb des Rotors
endenden Fallschacht auf den äußeren Rotorumfang gelenkt, wobei sich der Verschleiß
der am Rotor angebrachten Mahlwerkzeuge durch Einbau von Lenkblechen oder Streugittern
zwecks Beeinflussung der Mahlgutverteilung am Fallschachtaustritt weitgehend vergleichmäßigen
läßt.
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Die Lagerung der Mühle gemäß der Erfindung erfolgt bei großen Einheiten
zweckmäßig auf beiden Seiten des Rotors, da sich hierbei kleinere Lager und eine
dünnere Wehe, ergeben als bei einseitiger Lagerung; außerdem ist die Laufrufie größer
und die Empfindlichkeit gegen Unwuchten geringer. Dagegen kann es bei kleinen Einheiten
vorteilhaft sein, den Rotor einseitig fliegend am Ende der Rotorwelle derart anzuordnen,
daß er leicht ausgewechselt werden kann, da sich hierdurch die Stillstandzeit der
Mühle zum Auswechseln der Schlagwerkzeuge (im Vergleich mit der Stillstandzeit bei
zweiseitig gelagerten Mühlen) erheblich verkürzen läßt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Gehäuse seitlich
des Rotors im unteren Teil der Mühle schräg, vorzugsweise konisch, ausgebildet,
um Mahlgutablagerungen zu verhindern und längs dieser Flächen abrutschendes Mahlgut
wieder in den Wirkungsbereich der Mahlwerkzeuge zu führen.
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Im unteren Teil des Gehäuses wird weiterhin zweckmäßig --in Raum vorgesehen,
in dem sich Fremdkörper ansammeln können, ohne die Mahl- und Ventilationseigenschaften
der Mühle zu beeinträchtigen. Zum Entfernen der Fremdkörper soll dieser Raum (Mühlensumpf)
leicht von außen durch eine Reinigungstür od. dgl. zugänglich sein.
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Nach einem weiteren Erfindungsgedanken können im Bereich des Mahlgutaustritts
feste oder verstellbare Einbauten zum Beeinflussen der Mahlgutaufenthaltszeit in
der Mühle und damit der Ausmahlung vorgesehen werden. Man kann jedoch auch das Gas-Staub-Gemisch
nach dem Verlassen der Mühle einem Sichter beliebiger Bauart zuführen, in diesem
die noch zu groben Mahlgutteilchen abscheiden und letztere zusammen mit frischem
Mahlgut wieder der Mühle zuführen.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung werden die als Schlagplatten
ausgebildeten Mählwerkzeuge an dem Rotor radial angeordnet und so gestaltet, daß
ihre vornehmlich der Ventilation dienenden Seitenkanten einen stoßfreien Eintritt
der Austauschströniung in die vom Rotor und von den Schlagplatten gebildeten offenen
Kammern ermöglichen, während die Umfangskante zum Mahlen dient und daher verstärkt
wird. Bei entsprechender Bemessung der Mühlenquerschnitte ist es auch möglich, mit
einfachen ebenen Schlagplatten gute Mahl- und Ventilationsleistungen zu erzielen.
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Im folgenden sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher beschrieben.
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Bild 1 zeigt den Querschnitt, Bild 2 den Längsschnitt und Bild
3 die Draufsicht eineT Mühle gemäß der Erfindung für große Mahlleistung;
Bild 4 zeigt einen Querschnitt und Bild 5 einen Längsschnitt durch eine Mühle
für kleine Mahlleistung; die Bilder 6 bis 9 zeigen eine Schlagplatte
mit verstärkter Umfangskante.
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In einem gepanzerten Gehäuse 1 rotiert ein in den Lagern 2,
3 beidseitig gelagerter Rotor 4 mit radialen, ebenen Schlagplatten
5, die nach einer der im Turbinenbau bekannten Konstruktionen am Rotor 4
befestigt sind. Das Lager 3 ist zwecks Rotorkühlung mit einem Kühlwasserzufluß
6 und mit einem Kühlwasserabfluß 7 ausgerüstet; der Rotorantrieb erfolgt
über eine Kupplung 8. Eine ebenfalls gepanzerte Trennwand 9 reicht
im oberen Gehäuseteil bis nahe an den Rotorumfang und die Rotorseiten sowie an die
Rotorwelle heran und trennt die Saugseite (Zuströmseite) der Mühle von der Druckseite
(Abströmseite). Ein lotrechter Mahlgutzuführungsschacht 10 durchdringt die
Gaszuführung 11 und endet oberhalb des Rotors 4. Zum Beeinflussen der Mahlgutverteilung
am Ende des Fallschachtes 10 ist in dessen unterem Teil ein aus mehreren
parallelen Rundstäben bestehendes Streugitter 12 angeordnet. Im Bereich des Austrittsstutzens
13 für das Gas-Mahlstaub-Gemisch befindet sich eine schwenkbare Prallplatte
14 zum Beeinflussen der Ausmahlung. Ein Mühlensumpf 15 ist nach Öffnen einer
einigungstür 16 von außen leicht zugänglich.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Mühlenausführung ist folgende:
Das Mahlgut fällt durch den Schacht 10 auf den Rotor 4, nachdem es durch
das Streugitter 12 gleichmäßig über den Schachtquerschnitt zwecks Vergleichsmäßigung
des Schlagplattenverschleißes verteilt wurde. Der Rotor rotiert mit einer solchen
Umfangsgeschwindigkeit, daß das Mahlgut beim Zusammenprall mit den Schlagplatten
5 in ausreichendem Maße zerkleinert wird. Die nach dem arsten Zusammenprall
noch vorhandenen und zum Teil auch seitlich des Rotors herabfallenden Teilchen werden
durch die schrägen Gehäusewände im unteren Teil der Mühle wieder an den Rotor herangeführt
und weiter zerkleinert. Falls einzelne Teilchen die ganze
Mühle
ohne ausreichende Zerkleinerung, durchlaufen, so werden diese von der verstellbaren
Prallplatte 14 im Austrittsstutzen 13 noch einmal zum Rotor hin-g
gelenkt und zerkleinert. Das zum Transport und gegebenenfalls zum Trocknen des Mahlgutes
rrforderliche Gas (beispielsweise Luft oder heißes Rauchgas) gelangt durch den Eintrittsstutzen
11 der Gaszuführung in die Mühlc und strömt dann im wesentlichen seitlich
des vom Rotor bestrichenen Raumes zwischen diesem und dem Gehäuse in Rotordrehrichtung
von der Saugseite g zur Druckseite der Mühle; es durchströmt also nicht den Rotor.
Dieser Hauptströmung überlagert sich eine Sekundärströmung, durch die das in den
Kammern zwischen den Schlagplatten befindliche Gas ständig gegen solches aus der
seitlich vorbeifließenden Hauptströmung ausgetauscht wird. Der hiermit verbundene
Impulsaustausch bewirkt eine beträchtliche Energieübertragung vom Rotor an die Gas,strömung;
diese Energie wird vorwiegend als Volumenergie aufgenommen, d. h. der Druck
in dem Gas steigt. Die Trennwand 9 verhindert einen Druckausgleich zwischen
dem eintretenden und dem austretenden Gas sowie das Entstehen einer Ringströmung
um die Rotorachse; sie sorgt dadurch dafür, daß die dem Gas zugefährte Energie nicht
in Wärme umgewandelt wird, sondern weitgehend als nutzbare Volum- bzw. Bewegungsenergie
im Gas verbleibt. Fremdkörper gelangen im allgemeinen in den Mühlensumpf
15, wo sie die Mühle weder mechanisch schädigen noch ihre Mahl- und Ventilationsleistung
beeinträchtigen. Aus dem Mühlensumpf können sie bei einem Stillstand der Mühle leicht
durch die Reinigungstür 16 entfernt werden. Die Ventilationseigenschaften
der Mühle sind weitgehend unabhängig vom Verschleiß, da die der Mahlung
, dienende und daher vor allem verschleißende Umfangskante der Schlagplatten
den Impulsaustausch praktisch kaum beeinflußt.
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Die in den Bildern 4 und 5 dargestellte Mühle für kleine Mahlleistung
unterscheidet sich von der zuerst beschriebenen Ausführung im wesentlichen durch
die einseitige Lagerung mit fliegend angeordnetem Rotor, die einseitige Führung
des Gasstromes und die Ausbildung der Schlagplatten. Die Bezeichnungen entsprechen
den in den Bildern 1 bis 3 gewählten und auch die Wirkungsweise gleicht
der der vorher beschriebenen Ausführung.
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Die Bilder 6 bis 9 zeigen Seitenansicht (Bild
6),
Längsschnitt (Bild 7), Draufsicht (Bild 8) und Querschnitt
(Bild 9) einer Schlagplatte mit verstärkter Umfangskante 17; die gekrümmte
Querschnittsform ermöglicht einen stoßfreien Eintritt der Sekundärströmung und damit
eine vermehrte Energieübertragung an das Gas. Die Befestigung der Schlagplatte erfolgt
in der Weise, daß die beiden Seitenlappen 18 der Schlagplatte einen Wulst
des Rotors umfassen, dessen Querschnittsforin der Ausnehmung entspricht.