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Zerkleinerungsvorrichtung, insbesondere zum Zerkleinern von wärmeempfindlichen
Mahlgütern Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung, in der die Zerkleinerung
innerhalb einer fluidierten Mahlgutschicht (sogenannten Wirbelschicht) vollzogen
wird, deren Feststoffkomponente das Mahlgut selbst bildet.
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Wirbel- und Fließschichten entstehen bekanntlich dann, wenn in einem
Gefäß mit luftdurchlässigem Boden eine lose Materialschüttung von geeigneter Körnung
von unten her mit einem Glas durchströmt wird, wobei die Materialschüttung den Charakter
einer Flüssigkeit annimmt, d. h., Gegenstände können mehr oder weniger mühelos eingetaucht
werden, und zugeführtes Material entsprechender Körnung häuft sich nicht an der
Zufuhrstelle an, sondern verteilt sich rasch, wobei die Gesamtoberfläche der Wirbelschicht
entsprechend ansteigt.
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Diese Gegebenheiten sind bekannt, und man benutzt auch derartige Wirbelschichten
schon zu den verschiedensten Zwecken, beispielsweise beim sogenannten Wirbelsinterverfahren
und beim Transport pulvriger bzw. körniger Produkte, die durch »Aufwirbeln« fließfähig
und damit leicht transportfähig gemacht werden können.
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Mahlverfahren und Vorrichtungen, bei denen das Mahlgut mehr oder weniger
aufgelockert Mahlelementen zugeführt bzw. mit diesen in Kontakt gebracht wird, sind
an sich bekannt.
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Bei diesen bekannten Vorrichtungen arbeiten Mahlelemente, wie Zylinderscheiben,
Stabkäfige, völlig in die Mahlgutmasse eingetaucht, die durch von unten eingeblasene
Luft lediglich aufgelockert wird. Die Ausbildung einer Wirbelschicht im Sinn einer
»Halbflüssigkeit« kann dabei nicht erfolgen, da dies die eingetauchten Mahlelemente
nicht zulassen.
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Eine vorteilhafte Gesamtaufwirbelung des Mahlgutes zu einer Wirbelschicht
ist also bei diesen bekannten Vorrichtungen nicht möglich, In einer solchen Wirbelschicht
reiben sich gleichzeitig alle Mahlgutteilchen gegenseitig, und es werden aus ihr
ständig und in ihrem gesamten Bereich alle auf die gewünschte Feinheit gebrachten
Teilchen ausgetragen, ohne daß es dabei zum Austrag von zu groben Teilchen kommt,
die bei bekannten Vorrichtungen durch besondere Maßnahmen abgetrennt und in den
Mahlbereich zurückgeführt werden müssen.
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Ebenso sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen Gasströme
hoher Geschwindigkeit, die die Zerkleinerung bewirken, in Mahlgutschüttungtm gerichtet
werden.
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Diese bekannten Verfahren und Vorrichtungen erfordern jedoch in vielen
Fällen noch verschleißunterworfene Prallelemente. In manchen Fällen wird einerseits
mit einer zu geringen, andererseits mit zu großer Packungsdichte im Hinblick auf
eine intensive Zerkleinerungswirkung gearbeitet.
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Gemäß der Erfindung wird nun gegenüber den bekannten Verfahren und
Vorrichtungen in einer eine Wirbelschicht enthaltenden Vorrichtung die Zerkleinerung
derart durchgeführt, daß die Mahlelemente, wie rotierende horizontale Stiftscheiben,
Gasstrahldüsen od. dgl., im Bereich der Oberfläche des fluidierten Mahlgutbettes
angeordnet sind.
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In vorteilhafter Weise wird dabei mit dem durch die Wirbelschicht
strömenden Gas das Feingut sofort aus der Wirbelschicht und damit aus dem Mahlbereich
herausgeführt. Von vornherein im Aufgabegut enthaltenes Feingut wird demgemäß ebenfalls
sofort entfernt und belastet nicht den Mahlvorgang.
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Vermittels des ständig durch das Mahlgut strömenden Gases vollzieht
sich die Vermahlung bei gleichbleibend normalen Temperaturen, während bei den meisten
herkömmlichen Mahlverfahren die Mühlen und das Mahlgut durch Wärmebildung stark
belastet sind, so daß mitunter besondere Maßnahmen zur Kühlung getroffen werden
müssen, um überhaupt eine Vermahlung temperaturempfindlicher Güter durchführen zu
können.
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Eine Mahlbahn im üblichen Sinn oder ein druck-oder verschleißfester
Behälter ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafterweise überhaupt
nicht vorhanden und notwendig, da die zu zerkleinernden Teilchen, vom eingetauchten
Mahlorgan angesaugt, unmittelbar in die Wirbelschicht geschleudert werden, wo eine
zusätzliche gegenseitige Zerkleinerung der Mahlgutteilchen erfolgt. Es ist jedoch
möglich, irgendwelche Prallflächen ebenfalls in die Wirbelschicht einzutauchen und
rings um das Mahlorgan anzuordnen. Diese Vorrichtung ist gegen Fremdkörper nahezu
unempfindlich, da gegebenenfalls schwere oder schwer mahlbare Teile in der Wirbel-
Schicht
auf den Boden sinken und das Mahlorgan nicht gefährden können.
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Weiterhin kann eine solche Vorrichtung, abgesehen von den Lagerungsteilen
für das Mahlorgan, vorteilhaft in relativ dünnem Blech sehr leicht ausgeführt sein,
da das Gehäuse keinen Belastungen unterworfen ist. Ja selbst eine Ausführung des
Behälters mit durchsichtigem Material, wie Plexiglas, wäre zumindest teilweise möglich,
was eine Beobachtung der Wirbelschichthöhe zuließe, insbesondere beim Anfahren einer
Vermahlung, um Luftzufuhr, Schichthöhe und Mahlgutzufuhr vorteilhaft steuern zu
können.
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Auch können beispielsweise in einem entsprechend großen Wirbelschichtgefäß
mehrere Mahlorgane angeordnet sein.
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Die Zerkleinerung kann dabei unter Verwendung bekannter Mahlelemente
in entsprechender Anpassung an die Eigenart der Vorrichtung erfolgen. So ist es
beispielsweise auch möglich, hierbei das bekannte Strahlmahlverfahren zur Anwendung
zu bringen, bei dem das Mahlgut Gasstrahlen von hoher Geschwindigkeit zugeführt
wird.
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Voraussetzung für eine Zerkleinerung in dieser Vorrichtung ist nur,
daß es sich bei dem zu zerkleinernden Material um ein solches handelt, mit dem sich
eine Wirbelschicht herstellen läßt, und daß demgemäß das Mahlgut zunächst auf eine
geeignete Korngröße vorgebrochen wird, was eine in der Zerkleinerungstechnik ohnehin
oft geübte und häufig notwendige Maßnahme ist, um entweder das Mahlgut fein dosieren
zu können, weil die Aufgabeöffnung der Mahlguteinrichtungen dies verlangt oder weil
sich ein befriedigender Mahlgutaufschluß nur stufenweise erreichen läßt.
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Wirbelschichten können mit Feststoffen mit einer Körnung von beispielsweise
etwa 0,05 bis 1 mm aufrechterhalten werden, bei mengenmäßig relativ kleinen, eingeblasenen
und aufwärts strömenden Gasmengen.
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Die Zusammenhänge zwischen Schichthöhe, Druckabfall, Hohlraumvolumen,
Durchströmgeschwindigkeit in Abhängigkeit von Korngröße und -form und Schüttvolumen
sind bekannt. Störungen dieser Wirbelschichten können auftreten durch sogenannte
Pfropfenbildung mit Durchschlag und Kanalbildung, die jedoch bei einer Zerkleinerung
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung von wenig ausschlaggebender Bedeutung sind,
da die Wirbelschicht ohnehin im Bereich des eingetauchten Mahlorgans bis zu einem
gewissen Grad Störungen erfährt, die hier jedoch auf das zu erzielende Ergebnis
einer Feinstmahlung ohne Einfluß bleiben.
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Zur näheren Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind nachfolgend
erläuterte Ausführungsbeispiele derartiger Vorrichtungen zeichnerisch dargestellt.
In dieser Darstellung zeigt die F i g. 1 schematisch ein Wirbelschichtgefäß mit
von oben in die Wirbelschicht eingetauchtem Mahlorgan, F i g. 2 eine Anordnung,
bei der das Mahlorgan in einer Lagerung gehalten ist, die von unten in die Wirbelschicht
ragt, F i g. 3 eine Anordnung gemäß F i g. 2, bei der mehrere Mahlorgane in einem
Gefäß angeordnet sind, F i g. 4 Ausführungsmöglichkeiten der in die Wirbelschicht
einzutauchenden Mahlorgane.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem
in seinem Aufbau bekannten Wirbelschichtgefäß. Ein solches Gefäß besteht aus einem
unteren Luftverteilerkasten 1 mit Luftanschluß 2 und dem eigentlichen Wirbelschichtaufnahmebehälter
3. Diese beiden über den vollen Querschnitt offenen Teile werden lösbar mit Flanschen
4, 5 zusammengesetzt. Zwischen diesen Flanschen 4, 5 befindet sich ein Zwischenboden
6 aus zwei grob gelochten Blechen mit sich entsprechenden Lochungen, wobei zwischen
den Blechen ein luftdurchlässiges Gewebe, wie Nylon od. dgl., über den ganzen Querschnitt
eingelegt wird, damit ein über den ganzen Behälterquerschnitt möglichst gleichmäßiger
Luftdurchlaß erzielt wird.
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An einer Seitenwand des Behälters 3 ist eine Mahlgutzufuhröffnung
7 mit Aufgabetrichter 8 vorgesehen, der durch eine Zellenschleuse od. dgl. verschlossen
sein kann. Die Mahlgutzufuhr kann aber auch kurz unterhalb der Wirbelschichtoberfläche
erfolgen, so daß die Anordnung einer Zellenschleuse nicht notwendig ist.
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Zur Entleerung des Behälters 3 kann dieser mit einer unmittelbar über
dem Zwischenboden 6 befindlichen Öffnung versehen sein, die einfach durch einen
Schieber 9 verschlossen ist.
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Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist das Mahlorgan
10 von oben in den Oberflächenbereich der Wirbelschicht 11 eingetaucht und
wird von einem Motor 12 angetrieben. Der Motor kann dabei auch außerhalb der Staubabzugshaube
13 angeordnet sein. Eine staubdichte Kapselung ist dann nicht erforderlich. Die
Lagerung des Antriebs und des Mahlelementes erfolgt zweckmäßigerweise auf einem
vom Gefäß 1, 3 gesonderten Lagerbock 21. Bei entsprechend stabiler
Dimensionierung des Gefäßes könnte die Lagerung selbstverständlich auch unmittelbar
am Gefäß erfolgen.
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Die Wegführung und Abscheidung des Feingutes erfolgt durch die Abzugshaube
13, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Gebläses 14, hinter dem dann ein
Abscheider, wie Zyklon oder Filtergerät, angeordnet ist. Bei Verwendung eines Gebläses
14 empfiehlt es sich, einen Zuluftschieber 15 vorzusehen, der eine Steuerung der
Absaugung ermöglicht.
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Die Vorrichtung gemäß F i g. 2 zeigt insofern eine Abänderung gegenüber
der gemäß F i g. 1, als hier die Lagerung und der Antrieb des Mahlementes von unten
durch den Zwischenboden 6 hindurch erfolgt. Das Gefäß 3 ist hierbei hinsichtlich
einer Steuermöglichkeit für die Abzugsgeschwindigkeit der Luft oberhalb der Wirbelschicht
mit einer Erweiterung 16 ausgestattet, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des
die Wirbelschicht durchströmenden Gases über der Schicht verkleinert wird.
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Zuluftöffnungen 20 für das Gebläse können auch im Bereich der Erweiterung
16 angeordnet sein, womit allen Steuerbedürfnissen hinsichtlich der Luftgeschwindigkeit
Rechnung getragen ist.
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Die Ausführung in F i g. 3 entspricht grundsätzlich denen der bereits
beschriebenen, nur daß hierbei mehrere Mahlelemente innerhalb der Wirbelschicht
11 vorgesehen sind.
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In F i g. 4 sind beispielsweise Mahlelementausführungsformen dargestellt,
die vorzugsweise als offene und abgedeckte Stiftscheiben ausgebildet sind, wobei
die Abdeckungen 17 Ringform haben und damit in Scheibenmitte eine Mahlguteintrittsöffnung
aufweisen.
Die Scheiben 18 können Durchbrechungen für einen unmittelbaren
Luftdurchtritt aufweisen. Die Mahlelemente sind in Lagerungen 19,19' gelagert.