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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mahlen und Trocknen
von feuchten Rohstoffen, bestehend aus einer Schleudermühle (Desintegrator) mit
zentrischer Eintragseinrichtung für das Rohgut, die von einer Heißgaszuleitung zur
Mühle konzentrisch umgeben ist und in einen konzentrisch innerhalb des eigentlichen
Zerkleinerungsrotors angeordneten, mit Verteilorganen bestückten Verteilerrotor
mündet. Sie ist insbesondere zur Verarbeitung von keramischen Stoffen geeignet,
wie Lehm, Ziegelton, Rohstoffe für Feinkeramik, Schieferton u. dgl.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird der Rohstoff über
einen Schneckenförderer in eine Trockengaszuleitung geführt, wo eine Vortrocknung
der vom Förderer abfallenden groben Rohstoffbrocken erfolgt. Die vorgetrockneten
und mit Gas vermischten Brocken werden mittels umlaufender Förderbleche oder Förderarme
in die Mahltrommel hineingeschleudert. Dort treffen die Brocken auf Messer eines
Verteilers, die mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Förderbleche umlaufen.
Die Brocken werden von diesen Messern mitgenommen und gegen Schlagstifte geschleudert.
Hierbei beginnt die eigentliche Zerkleinerung. Der zerkleinerte Rohstoff wird anschließend
mit einem zweiten Trockengasstrom in Berührung gebracht.
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Diese und ähnliche Konstruktionen haben den Nachteil, daß bei der
Vortrocknung große Rohstoffbrocken mit verhältnismäßig kleiner Oberfläche vorhanden
sind. Die Wärmeübertragung verläuft deshalb langsam. Die Temperatur der Trocknungsgase
muß niedrig sein, da andernfalls die Materialstücke an der Oberfläche übermäßig
getrocknet werden und verdörren, so daß eine Materialverschlechterung auftritt.
Dies gilt insbesondere für Rohstoffe der Feinkeramik. Zum Beispiel verliert Halloisit
bereits bei 120° C das kristallinisch gebundene Wasser. Die niedrigen Gastemperaturen
sind die Ursache für eine lange Trocknungszeit, große Trocknungsgasmengen und eine
kleine Durchsatzleistung der Vorrichtung.
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Des weiteren ist eine durch einen äußeren Heizmantel beheizte Rotationsmühle
bekannt, der der Rohstoff ohne Vortrocknung zugeführt wird. Die heißen Gase aus
der Heizkammer werden erst hinter der Mühle, nämlich zwischen dem letzten Schlagwerk,
und einem Ventilator dem zerkleinerten Rohstoff beigemischt. Nachteilig ist hierbei,
daß nur ein verhältnismäßig trockener Rohstoff bearbeitet werden kann, weil sonst
die Gefahr eines Verklebens oder Verstopfens der Mühle besteht. Falls der Rohstoff
eine höhere Feuchtigkeit besitzt, muß ihm so viel fertiges Produkt zugefügt werden,
daß sich eine mittlere Feuchtigkeit ergibt, um so einen fortlaufenden Betrieb der
Mühle sicherzustellen. Das Zurückführen eines Teils des trockenen gemahlenen Rohstoffs
setzt die Durchsatzleistung herab und erhöht den Energieverbrauch, und der der wiederholten
Wirkung der hohen Temperaturen ausgesetzte Rohstoff wird, ähnlich wie im ersten
Fall, durch Überhitzen gefährdet und erleidet eine Herabsetzung seiner technologischen
Eigenschaften.
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Bei einer weiteren bekannten Rotationsmühle zur Zerkleinerung von
Kohle mit nachgeschaltetem Ventilator werden gleichzeitig nebeneinander im Rotorbereich
Kohle und Luft zum Fördern der zerkleinerten Kohle zugeführt. Obwohl diese Luft
zu Trocknungszwecken auch erhitzt sein kann, darf sie keine zu hohe Temperatur annehmen,
da sonst die von ihr getroffenen Rotorteile überhitzt werden. Auch bei dieser Konstruktion
besteht die Gefahr, daß bei feuchtem, klebrigem Rohstoff die Rotationsmühle verstopft.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben,
mit deren Hilfe ein Rohstoff beliebiger Feuchte mit einem minimalen Energieaufwand
so gemahlen und getrocknet werden kann, daß keine Degenerierung des Materials und
keine unzulässige Temperaturbeanspruchung der Vorrichtung stattfindet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs beschriebene Vorrichtung
dadurch gekennzeichnet, daß die zentrische Eintragseinrichtung ein als Schneckenstrangpresse
wirkender Schneckenförderer ist, der mit dem Mündungsstück seines Gehäuses derart
zwischen die Verteilorgane des Verteilerrotors ragt, daß diese die verlängert gedachten
Mantellinien des Mündungsstücks kreuzen und daß die Heißgaszuleitung in den äußeren
Bereich des Verteilerrotors mündet.
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Der als Schneckenstrang presse wirkende Schnekkenförderer führt nicht
nur einen kompakten Materialstrang in die Mühle ein, sondern sichert ihn auch gegen
Drehung. Der Verteilerrotor kann daher mit maximalem Geschwindigkeitsunterschied
umlaufen. Er arbeitet daher nicht nur als Verteiler, sondern auch als Fräse, die
den Stirnteil des Strangs in kleine Teilchen zerfräst. Infolgedessen sind die nicht
vorgetrockneten Rohstoffteilchen bei der ersten Berührung mit dem Trockengas bereits
so klein verteilt, daß sie in kurzer Zeit durchgetrocknet sind und die Mühle verlassen
können, ehe eine Überhitzung oder Dörrung stattfindet. Man kann daher mit Trockengasen
hoher Temperatur und kleiner Menge arbeiten. Insbesondere besteht die Möglichkeit,
nur so viel Gas zuzuführen, wie zum Transport des behandelten Rohstoffs nötig ist.
Die kleinere Gasmenge bedeutet aber wiederum, daß am Austritt weniger Gas verlorengeht,
eine kleinere Filterfläche benötigt wird usw.
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Während ein Festkleben des Rohstoffs an den Verteilerorganen durch
eine entsprechend hohe Drehzahl verhindert werden kann, sind die Rohstoffteilchen
beim Erreichen der Brechstifte bereits so weit vorgetrocknet, daß sie auch dort
nicht mehr kleben bleiben können. Durch die konzentrische Zuführung der heißen Gase
außerhalb der Fräs-Zerkleinerungszone wird der eintretende Gasstrom von den kleinen
Rohstoffteilchen durchsetzt, so daß das Gas abgekühlt wird und die rotierenden Mühlenteile
gegen Überhitzung gesichert sind. Das heiße Gas kann nur nach außen abströmen, da
der Rohstoffstrang in der Schneckenstrangpresse als Abdichtung wirkt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verteilorgane als radial
angeordnete und axial in den Verteilerraum vorspringende Messer ausgebildet, deren
Außenkanten achsparallel verlaufen und deren innere Arbeitskanten spitzwinkelig
zur Achse gerichtet sind. Auf diese Weise ergibt sich der Fräseffekt über eine gewisse
axiale Länge des Verteilerraums. Insbesondere können die Messer auch das Mündungsstück
des Gehäuses des Schneckenförderers überragen.
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Des weiteren können die Messer des Verteilerrotors unmittelbar an
der Rotorscheibe des eigentlichen Zerkleinerungsrotors befestigt sein. Dies ergibt
einen sehr einfachen konstruktiven Aufbau. Außerdem erzielt man auf einfache Weise
die rasche Drehzahl des Verteilerrotors, die für den Fräseffekt erwünscht ist.
Sodann
ist es zweckmäßig, wenn die Gaszuleitung vom Gehäuse des Schneckenförderers durchsetzt
ist. Dies bedeutet, daß der Trocknungseffekt unmittelbar außerhalb des Fräsbereichs
beginnt.
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Ein Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch die ganze Vorrichtung längs
der Ebene A -A in F i g. 2, F i g. 2 einen Schnitt längs der Ebene B-B in
F i g. 1 und F i g. 3 einen Schnitt längs der Ebene B-B in F i g. 1 bei einem anderen
Ausführungsbeispiel.
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Die Vorrichtung weist eine Förderschnecke 1 (F i g. 1) auf, die auf
einer Welle 2 befestigt und in einem Schneckengehäuse 3 gelagert ist. Die Welle
2 mit der Schnecke 1 mündet zusammen mit dem Schneckengehäuse 3 in eine Mahlkammer
4, wobei der Mündungsteil von einer Rohrleitung 5 für die Zufuhr von Trockengasen
konzentrisch umgeben ist, die gleichfalls in die Mahlkammer 4 mündet. Die Mahlkammer
4 ist in üblicherweise zylindrisch und besitzt eine vordere Stirnwand 7, eine hintere
Stirnwand 6 und eine Umfangswand B. Durch die vordere Stirnwand 7 führt eine Antriebswelle
9, die in einem oder zwei Lagern 10 gelagert ist. An der Antriebswelle 9 ist das
Mahlwerkzeug befestigt, nämlich ein Rotor 11, bestehend aus einer Scheibe 12, Schlagstiften
13 und einem Verteiler 14. Die Schlagstifte 13 sind an der Scheibe 12 in konzentrischen
Kreisen mit ungleicher Anzahl der Brechstifte befestigt. In der Mitte der Scheibe
12 ist der Verteiler 14, bestehend aus vier mit ihren Flächen zueinander senkrecht
stehenden Messern 15 angeordnet, deren äußere Kanten senkrecht zur Scheibe stehen
und deren innere Kanten gegen die Mitte der Scheibe 12 geneigt sind. Die vordere
Stirnwand 7 ist in der Mitte mit einer Öffnung 16 für die Trockengas-Rohrleitung
5 versehen. Das Gehäuse 3 der Schnecke 1 mündet koaxial zu dem Verteiler 14 in die
Mahlkammer 4, wobei es so tief in die Mahlkammer 4 eingreift, daß es von den Messern
15 etwas überragt wird. An die Umfangswand 8 der Mahlkammer 4 ist ein Kanal 17 angeschweißt,
der einen Eintrittsstutzen 18 (F i g. 2) und einen Austrittsstutzen 19 besitzt.
An der Innenoberfläche der vorderen Stirnwand 7 sind feststehende Stifte 20 derart
befestigt, daß beim Drehen des Rotors 1.1 die an der Scheibe 12 befestigten Schlagstifte
13 sich zwischen den festen Stiften 20 hindurch bewegen.
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Der Innenraum der Mahlkammer 4 ist mittels eines tangential
an die Mahlkammer 4 anschließenden und schräg aufwärts gerichteten Austrittsrohrs
21 mit einem Ventilator, einem Sichter und einem Abscheider verbunden (was in der
Zeichnung nicht dargestellt ist).
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Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet folgendermaßen: über die Rohrleitung
5 treten die Trokkengase in die Mitte der Mahlkammer 4 ein und erwärmen das Schneckengehäuse
3, die Scheibe 12, die Stifte 13 und 20 und den Innenraum der Mahlkammer 4. Ein
Teil der Trockengase strömt auch durch den Kanal 17 über den Eintrittsstutzen 18
und den Austrittsstutzen 19 und erwärmt die äußere Oberfläche der Mahlkammer 4.
Durch die durch die Rohrleitung 5 strömenden Trockengase wird auch der durch die
Schnecke 1 zugeführte Rohstoff vorgewärmt. Der durch die Schnecke 1 in die Mitte
der Mahlkammer 4 eingeführte Rohstoff wird durch die Messer 15 des Verteilers 14
geschnitten, durch die Brechstifte 13 und 20 weiter zerkleinert und
gleichmäßig entlang der ganzen Breite der Mahlkammer 4 verteilt. Das Zerkleinern
des Rohstoffs ist sehr wirkungsvoll, da die Rohstoffkörner wiederholt auf das System
der Stifte 13 und 20 bzw. die Scheibe 12 und die Innenoberfläche der Mahlkammer
4 aufprallen. Der Rohstoff wird so lange zerkleinert, bis er die Innenoberfläche
der Mahlkammer 4 erreicht, wobei er intensiv getrocknet und durch den Strom der
Trockengase und durch Fliehkraft in das Austrittsrohr 21 geschleudert wird. Das
Steuern des Zerkleinerungsprozesses und des Trocknens des Rohstoffs wird entweder
durch Änderung der Drehzahl des Rotors 11 bzw. der Stifte 13 und 20 oder durch Änderung
der Temperatur und der Menge der Trockengase oder durch Kombination dieser Steuerverfahren
bewirkt. Die Temperaturregelung wird in einer der bekannten Arten durchgeführt,
z. B. durch Steuern der Brennstoffmenge, durch Zufuhr kalter Luft u. dgl. An die
erfindungsgemäße Mahl- und Trockenvorrichtung sind mittels des Austrittsrohrs 21
bekannte Sichter und Abscheider angeschlossen, die die groben Körner zur wiederholten
Verarbeitung zurückführen.
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Der Gegenstand der Erfindung kann in vielerlei Richtung abgewandelt
werden. Gemäß F i g. 3 wird ein Teil eines Kreises bzw. zweier oder mehr Kreise
der Stifte 20, die an der vorderen Stirnwand 7 der Mahlkammer 4 befestigt sind,
durch ein Segment 22 oder durch konzentrisch gelagerte Segmente ersetzt, mittels
welcher bei festerem Material der Zerkleinerungseffekt erhöht wird. An dem Umfang
der Scheibe 12 des Rotors 11 können gegenseitig symmetrisch Austrageschaufeln 23
befestigt sein. Die Messer 15 des Verteilers 14 können auch eine andere Form
haben.
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Durch die beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung wird gegenüber
den bekannten Anordnungen ein höherer Zerkleinerungs- und Trockeneffekt erzielt.
Außer auf den Vorteilen, die in der Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erwähnt wurden, beruht der höhere technische Effekt darin, daß durch die getrennte
Zufuhr des Rohstoffs und der Trockengase ein direkter Kontakt des unzerkleinerten
Rohstoffs mit den heißesten Trockengasen verhütet wird, so daß eine Beeinträchtigung
der technologischen Eigenschaften auch bei den empfindlichsten Rohstoffen unmöglich
ist. Das Trocknen verläuft unter gleichzeitigem Zerkleinern mit hoher Geschwindigkeit
in einem kleinen Raum, so daß Verluste über die Oberfläche der Trockenvorrichtung
minimal sind. Die fortlaufend gekühlten Trockengase kommen mit fortlaufend feiner
gemahlenem Material in Kontakt, so daß eine vollkommene Ausnützung der zugeführten
Wärme ermöglicht wird. Das Zerkleinern des Materials beginnt bei höchster Feuchtigkeit,
also in einem Zustand, wo es den kleinsten Widerstand für das Mahlen aufweist, die
weitere Zerkleinerung verläuft unter gleichzeitigem Trocknen. Durch die erhöhte
Intensität des Trockenvorgangs gemäß der Erfindung wird die ganze Trockenwärme in
der Mühle ausgenützt, so daß die Wärmeverluste minimal sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in erster Linie zum Verarbeiten
von keramischen Rohstoffen verwendet werden, wie Ton, Schieferton, Lehm u. dgl.,
sie kann jedoch auch zum Verarbeiten von Kohle, Rohstoffen für die chemische Industrie
und anderem Verwendung finden.