DE3116159C2

DE3116159C2 - Verfahren zum Prallzerkleinern von harten Materialien wie Hartgestein oder dgl. und Prallbrecher zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3116159C2
Application number: DE19813116159
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ing. Bad Vöslau Wiedermann
Original assignee: Ing. Eduard Mannsberger, Fabrik für Maschinen-, Apparate- und Stahlbau, Leobersdorf
Priority date: 1981-03-18
Filing date: 1981-04-23
Publication date: 1987-04-02
Also published as: ATA127181A; DE3116159A1; AT370641B

Abstract

Verfahren zum Prallzerkleinern von harten Materialien wie Hartgestein od.dgl., bei dem das zu zerkleinernde Gut in Rotation versetzt, durch Zentrifugalkraft gegen Prallflächen geschleudert und dabei gebrochen wird, wobei während der Rotationsbewegung zunächst mit einem Teil des aufgegebenen Gutes umlaufende, innere, flügel- bzw. schaufelartige Prallflächen gebildet werden, worauf mit dem von den inneren Prallflächen abgeschleuderten Gut zunächst die äußeren Prallflächen gebildet werden und das darauffolgend aufgegebene Gut beim Auftreffen auf die vom zuvor aufgegebenen Gut gebildeten äußeren Prallflächen zerkleinert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prallzerkleinern von harten Materialien wie Hartgestein od. dgl., bei dem das zu zerkleinernde Gut in Rotation versetzt, durch Zentrifugalkraft gegen Prallflächen geschleudert und dabei gebrochen wird, wobei während der Rotationsbewegung zunächst mit einem Teil des aufgegebenen Gutes umlaufende, innere, flügel- bzw. schaufelartige Prallflächen gebildet werden, worauf das darauffolgend aufgegebene Gut mittels dieser Prallflächen gegen äußere Prallflächen geschleudert wird.
Die Erfindung betrifft weiters einen Prallbrecher bzw. eine Prallmühle zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.
Bei einem bekannten Verfahren zum Prallzerkleinern von harten Materialien wie Hartgestein od. dgl., wird das zu zerkleinernde Gut in Rotation versetzt, durch Zentrifugalkraft gegen ortsfeste Prallkörper geschleudert und dabei gebrochen. Wesentlich ist dabei, daß während der Rotationsbewegung zunächst mit einem Teil des aufgegebenen Gutes umlaufende, flügel- bzw. schaufelartige Prallflächen gebildet werden, worauf das darauffolgend aufgegebene Gut mittels dieser Prallflächen gegen die ortsfesten Prallkörper geschleudert wird (AT-PS 3 22 951).
Bei einer anderen bekannten Prallmühle mit senkrechter Achse tritt das Grobgut durch ein zentrales Einlaßrohr auf einen nach oben weitgehend überdeckten Schleuderteller ein. Das Gut wird auf hohe Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt und in eine gegenläufig umlaufende Mahlschüssel geschleudert, wodurch die Relativgeschwindigkeit vor dem Aufprall noch erhöht wird. Die Wand der Mahlschüssel ist so zurückgesetzt, daß sich zunächst eine Lage Mahlgut aufbaut, die die Mahlschüsseloberfläche vor direktem Beschuß schützt und damit einen wirksamen Verschleißschutz bietet. Oberhalb der eigentlichen Mahlzone ist auf den Rand der Mahlschüssel ein konischer, sich nach oben erweiternder Trichter aufgesetzt, über den das Mahlgut nach oben rutscht. Am Rand erfaßt es ein aufwärts gerichteter Luftstrom, der es in die Vorklassierzone trägt, in der das Gröbste durch die verringerte Luftgeschwindigkeit aussedimentiert und über einen weiteren konischen Trichter auf das Schleuderrad zurückfällt. Konzentrisch um das Aufgaberohr ist im Oberteil der Mühle eine Art Zyklonabscheider angeordnet, in den das Gut-Luft-Gemisch tangential durch ein verstellbares Leitblechgitter eintritt und bei dem in einer Spiralströmung das grobe Gut ausgeschieden wird. Es fällt in einem weiteren Trichter ebenfalls erneut auf das Schleuderrad. Das Feingut-Luftgemisch wird nach oben zentral in einem der Mühle nachzuschaltenden Abscheider von einem nachgeschalteten Gebläse abgesaugt und mit Unterdruck in die Mühle zurückgefördert. Bei dieser bekannten Prallmühle werden jedoch mit einem Teil des aufgegebenen Gutes keine flügel- oder schaufelförmigen Prallflächen gebildet (Aufbereitungs-Technik, Heft Nr. 5/1964).
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, daß der Verschleiß des Prallbrechers verringert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, daß mit dem von den inneren Prallflächen abgeschleuderten Gut zunächst die äußeren Prallflächen gebildet werden, die gleichfalls flügel- bzw. schaufelartig ausgebildet werden, worauf das darauffolgend aufgegebene Gut beim Auftreffen auf die vom zuvor aufgegebenen Gut gebildeten äußeren Prallflächen zerkleinert wird.
Bei diesem Verfahren wird das im Verlaufe des Zerkleinerungsvorganges aufgegebene Gut beim Aufschlagen auf die vom rotierenden Gut selbst gebildeten inneren Prallflächen (Schleuderflächen) zumeist bereits vorgebrochen und unmittelbar darauf mit hoher Geschwindigkeit gegen die gleichfalls vom rotierenden Gut selbst gebildeten äußeren Prallflächen geschleudert. Dadurch wird eine hervorragende Zerkleinerung des aufgegebenen Gutes erzielt, ohne daß die Verwendung von gesonderten Mahlkörpern und Prallkörpern notwendig wäre.
Es ist vorteilhaft, daß die äußeren Prallflächen eine Rotationsbewegung ausführen, insbesondere im entgegengesetzten Drehsinn wie die inneren Prallflächen umlaufen. Dadurch wird eine optimale Zerkleinerung des Gutes gewährleistet. Falls ein minderer Zerkleinerungsgrad ausreicht, können die äußeren Prallflächen auch still stehen bzw. im gleichen Drehsinn wie die inneren Prallflächen angetrieben werden.
Es ist weiters vorteilhaft, daß die äußeren und inneren Prallflächen mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der inneren Prallflächen größer als die Umfangsgeschwindigkeit der äußeren Prallflächen ist.
Hierbei ist es zweckmäßig, daß die Umfangsgeschwindigkeit der äußeren Prallflächen 15 bis 30 m/sec und die Umfangsgeschwindigkeit der inneren Prallflächen 50 bis 80 m/sec beträgt.
Um ein Abbremsen und ein Nachzerkleinern des Gutes zu gewährleisten, ist es günstig, daß das beim Auftreffen auf die äußeren Prallflächen zerkleinerte Gut an mindestens eine weitere, vorzugsweise stillstehende, Prallfläche geschleudert wird.
Der erfindungsgemäße Prallbrecher bzw. die erfindungsgemäße Prallmühle zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ist durch die Merkmale im Kennzeichen von Anspruch 6 gekennzeichnet.
Bei dieser Ausbildung entsteht am Beginn der Rotationsbewegung, nachdem bereits eine gewisse Menge Gut in den Rotor eingebracht worden ist, infolge der Zentrifugalkraft im Rotor ein aus Gutteilchen gebildetes Rotationsparaboloid, das von den in der Mantelfläche vorgesehenen Öffnungen ausgehende Vertiefungen in der Art von Wellentälern aufweist. Die seitlichen, gewölbten Wände dieser Vertiefungen stellen die inneren flügel- oder schaufelartigen Prallflächen dar, auf welche das darauffolgend eingebrachte Gut aufschlägt, worauf es von diesen Prallflächen durch die in der Mantelfläche vorgesehenen Öffnungen nach außen gegen den Drehkörper geschleudert wird, wo das auftreffende Gut zunächst die äußeren Prallflächen bildet. Das darauffolgend aufgegebene Gut wird sodann gegen die vom Gut selbst gebildeten äußeren Prallflächen geschleudert. Die inneren Prallflächen verlaufen hierbei stets unter einem Winkel zu den äußeren Prallflächen.
Bei dem erfindungsgemäßen Prallbrecher werden somit keine Pralleisten oder Flügel benötigt, die einem hohen Verschleiß unterliegen würden. Sämtliche Prallflächen werden vielmehr vom zuvor in den Rotor eingebrachten Gut selbst gebildet. Die Standzeit des erfindungsgemäßen Prallbrechers ist dementsprechend hoch, der Wartungsaufwand hingegen minimal.
Es ist zweckmäßig, daß der Drehkörper, der vorzugsweise in entgegengesetzter Drehrichtung wie der Rotor angetrieben ist, topfförmig ausgebildet ist, wobei der im wesentlichen geschlossene Boden des Topfes oben liegend angeordnet ist, und im wesentlichen nur eine Öffnung zum Durchtritt eines Beschickungstrichters für den Rotor aufweist.
Zur Verminderung des Verschleißes ist es hierbei vorteilhaft, daß die Vorsprünge zumindest im Bereich jener Kanten bzw. Flanken, gegen welche das Gut aufprallt, mit einer Panzerung versehen sind.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prallmühle dargestellt ist, näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäße Prallmühle nach Linie I-I in Fig. 2
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Prallmühle nach Fig. 1, mit dem rotierenden, mit Mahlgut gefüllten Rotor teilweise im Schnitt, wobei zwecks Vereinfachung der Darstellung der obere Teil der Prallmühle weggelassen ist und
Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung des Rotors und Drehkörpers, mit Mahlgut gefüllt, teilweise im Schnitt.
Die dargestellte Prallmühle umfaßt ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 1 mit einem Gehäusesockel 2. An der Oberseite des Gehäuses 1 ist ein Gehäusedeckel 3 mit einem Beschickungstrichter 4 vorgesehen, dessen Öffnung 5 die Aufgabeöffnung zum Einbringen des zu zerkleinernden Gutes in die Prallmühle darstellt.
Im Inneren des Gehäuses 1 ist ein von einer nicht näher dargestellten Antriebsvorrichtung angetriebener Rotor 6 mit lotrechter Drehachse angeordnet. Der Rotor 6ist als flügelloser Hohlkörper von zylindrischer Gestalt ausgebildet und weist eine im wesentlichen geschlossene Mantelfläche auf. An seiner oberen, der Aufgabeöffnung 5 zum Einbringen des Gutes zugewandten Stirnseite weist der Rotor 6 eine axiale Öffnung 7 zum Einbringen des zu zerkleinernden Gutes auf, in welche der Beschickungstrichter 5 hineinragt. Auf seiner Mantelfläche hat der Rotor 6 an seiner der Aufgabeöffnung 5 zugewandten Seite vier Öffnungen 8 zum Austritt des Gutes; die Öffnungen 8 sind halbrundförmig ausgebildet und erstrecken sich bis unmittelbar an den Rand der Mantelfläche des Rotors 6. An dem Rand sind zwischen den einzelnen Öffnungen 8 flanschähnliche Leisten 9 vorgesehen, die in Richtung auf die Drehachse des Rotors 6 hin vorspringen.
Der Rotor 6 ist an seiner Unterseite, d. h. dem Boden, geschlossen ausgebildet und mit einer lotrechten Antriebswelle 10 drehfest verbunden, die in Lagern 11, 12 in einem Lagerkörper 13 des Gehäuses 1 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 10 ist hierbei mit der nicht näher dargestellten Antriebsvorrichtung, z. B. einem Elektromotor, verbunden.
Im Gehäuse 1 ist im Bereich der Austrittsöffnungen 8 des Rotors 6 ein den Rotor 6 im Abstand umgebender, in bezug auf den Rotor 6 koaxial angeordneter, topfförmiger Drehkörper 15 vorgesehen. Der den Rotor 6 von oben übergreifende Drehkörper 15 ist als flügelloser Hohlkörper mit im wesentlichen geschlossener Mantelfläche und offener Unterseite ausgebildet. Der im wesentlichen geschlossene Boden des Topfes ist oben liegend angeordnet, und besitzt eine Öffnung 16 zum Durchtritt des Beschickungstrichters 4. Der Drehkörper 15 wird mittels einer in Lagern 17, 18 gelagerten Hohlwelle 19, die mit einer Riemenscheibe 20 drehfest verbunden ist, in entgegengesetzter Drehrichtung wie der Rotor 6 angetrieben. Der Antrieb wird z. B. über ein Untersetzungsgetriebe von der Antriebseinrichtung für den Rotor 6 abgeleitet. Die Umfangsgeschwindigkeit des Drehkörpers 15 beträgt etwa 25-50% der Umfangsgeschwindigkeit des Rotors 6.
Der Drehkörper 15 besitzt an seiner Innenwand, in axialer Richtung im Bereich unterhalb der Austrittsöffnungen 8 des Rotors 6, eine von dieser Innenwand in radialer Richtung nach innen ragende, sich über den gesamten Umfang erstreckende Leiste 21. An dieser Leiste 21, welche die nach unten führende Öffnung 22 des Drehkörpers 15 begrenzt, ist mittels Schrauben 23 ein Ring 24 befestigt. Der Ring 24 ist an seinem Innenrand mit nach innen ragenden zahn- bzw. zackenförmigen Vorsprüngen 25 versehen. Diese Vorsprünge 25 ragen unterhalb der Öffnungen 8 des Rotors 6 in den zwischen dem Rotor 6 und Drehkörper 15 gebildeten Spalt. Diejenigen Kanten bzw. Flanken der Vorsprünge 25, auf welche das Gut aufprallt, sind mit einer Panzerung 26 versehen. Die Panzerung 26 besteht aus Hartmetallplättchen, z. B. aus Sintermetall, die in Ausnehmungen der Kanten bzw. Flanken eingesetzt und mit diesen durch Kleben, Löten od. dgl. verbunden sind.
Unterhalb des Drehkörpers 15 ist das Gehäuse 1 mit einer nach innen ragenden Rippe 27 versehen, die sich in radialer Richtung bis etwa in den Umfangsbereich des Drehkörpers 15 erstreckt.
Die Drehrichtung des Rotors 6 ist in Fig. 2 mit Pfeil 30 und die entgegengesetzte Drehrichtung des Drehkörpers 15 ist in Fig. 2 mit Pfeil 31 bezeichnet. Der Aufprallwinkel β, unter den die Teilchen abgeschleudert werden, und die Geschwindigkeitsvektoren V _O, V ₁ und V ₂ sind in Fig. 2 dargestellt.
Die erfindungsgemäße Prallmühle arbeitet wie folgt:
Am Beginn des Zerkleinerungsvorganges wird in den Rotor 6 zunächst vorgebrochenes Hartgestein oder artgleiches körniges Gut aufgegeben. Während der Rotationsbewegung - die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors 6 beträgt dabei etwa 50 bis 80 m/sec - bilden die vorgebrochenen Teilchen infolge der Zentrifugalkraft im Inneren des Rotors ein Rotationsparaboloid, dessen Scheitel sich im unteren Bereich des Rotors befindet. In diesem Rotationsparaboloid sind fingerartige Vertiefungen ausgebildet, die von den Öffnungen 8 ausgehend sich in Richtung auf den Scheitel des Rotationsparaboloids hin erstrecken (Fig. 3). Die seitlichen Wände dieser Vertiefungen bilden flügel- bzw. schaufelartige Vorsprünge, auf welche das danach aufgegebene Gut aufschlägt und von diesen Flächen durch die Öffnungen 8 hindurch gegen den Drehkörper 16 geschleudert wird.
Dort bildet das zunächst auftreffende Gut die äußeren Prallflächen. Diese erhalten - von den zahn- bzw. zackenförmigen Vorsprüngen 25 des Ringes 24 ausgehend - gleichfalls flügel- bzw. schaufelartige Form. Wesentlich ist, daß die äußeren Prallflächen gleichfalls von fingerförmigen Vertiefungen eines Rotationsparaboloids gebildet werden, dessen Scheitel sich jedoch oberhalb des Rotors 6 befindet (Fig. 3). Die äußeren und inneren Prallflächen sind somit zueinander geneigt, d. h. sie schließen einen stumpfen Winkel miteinander ein.
Das danach auf die vom Gut selbst gebildeten äußeren Prallflächen geschleuderte Gut wird durch den Aufprall zerkleinert und gelangt durch den Spalt zwischen dem Drehkörper 15 und dem Rotor 6 in den Unterteil des Gehäuses. Ein Teil des Gutes wird hiebei gegen die Rippe 27 geschleudert, wodurch das Gut abgebremst und eine Nachzerkleinerung erzielt wird.
Es empfiehlt sich, am Beginn der Prallzerkleinerung zunächst vorgebrochenes Material von geringer Korngröße als das danach aufgegebene Material aufzugeben. Die Ausbildung der flügelartigen Vorsprünge hängt u. a. von der aufgegebenen Materialmenge, der Umfangsgeschwindigkeit und der Korngröße des aufgegebenen Materials ab. Letztere beträgt vorzugsweise 8 bis 250 mm. Das durch die Prallzerkleinerung erhaltene Endkorn ist weitgehend rißfrei.
Der Rotor muß nicht unbedingt zylindrisch ausgebildet werden; der Rotor kann vielmehr auch sich in Richtung zur Aufgabeöffnung hin erweiternde Gestalt haben, beispielsweise konisch ausgebildet sein. Der Rotor könnte aber auch aus einem zylindrischen und einem konischen Teil bestehen.
In der Mantelfläche des Rotors werden zumeist 2 bis 6 Öffnungen angeordnet; die Anordnung von mehr Öffnungen ist gleichfalls möglich.
Der Beschickungstrichter ragt vorzugsweise in den Rotor hinein; dies ist aber nicht unbedingt nötig. Der Beschickungstrichter könnte auch im Abstand oberhalb des Rotors angeordnet werden.
Mit der erfindungsgemäßen Prallmühle können die unterschiedlichsten harten Materialien, beispielsweise Gestein, aber auch andere Schüttgüter, wie z. B. Kohle, zerkleinert werden. Das Material kann z. B. mit einer Korngröße von 16 mm aufgegeben werden, und auf eine Korngröße von 0 bis 4 mm zerkleinert werden.

Claims

1. Verfahren zum Prallzerkleinern von harten Materialien wie Hartgestein od. dgl., bei dem das zu zerkleinernde Gut in Rotation versetzt, durch Zentrifugalkraft gegen Prallflächen geschleudert und dabei gebrochen wird, wobei während der Rotationsbewegung zunächst mit einem Teil des aufgegebenen Gutes umlaufende, innere, flügel- bzw. schaufelartige Prallflächen gebildet werden, worauf das darauffolgend aufgegebene Gut mittels dieser Prallflächen gegen äußere Prallflächen geschleudert wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem von den inneren Prallflächen abgeschleuderten Gut zunächst die äußeren Prallflächen gebildet werden, die gleichfalls flügel- bzw. schaufelartig ausgebildet werden, worauf das darauffolgend aufgegebene Gut beim Auftreffen auf die vom zuvor aufgegebenen Gut gebildeten äußeren Prallflächen zerkleinert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Prallflächen eine Rotationsbewegung ausführen, insbesondere im entgegengesetzten Drehsinn wie die inneren Prallflächen umlaufen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren und inneren Prallflächen mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der inneren Prallflächen größer als die Umfangsgeschwindigkeit der äußeren Prallflächen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der äußeren Prallflächen 15 bis 30 m/sec und die Umfangsgeschwindigkeit der inneren Prallflächen 50 bis 80 m/sec beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Auftreffen auf die äußeren Prallflächen zerkleinerte Gut an mindestens eine weitere, vorzugsweise stillstehende, Prallfläche geschleudert wird.

6. Prallbrecher bzw. -mühle zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus einem Gehäuse, das wenigstens je eine Aufgabeöffnung zum Einbringen des zu zerkleinernden Gutes und eine Austragsöffnung zum Ausbringen des zerkleinerten Gutes aufweist, und in welchem Gehäuse ein von einer Antriebsvorrichtung angetriebener Rotor mit im wesentlichen lotrechter Drehachse angeordnet ist, der als flügelloser Hohlkörper mit im wesentlichen geschlossener Mantelfläche ausgebildet ist und an seiner der Aufgabeöffnung des Gehäuses zugewandten Seite einerseits eine axiale Öffnung zum Eintragen des zu zerkleinernden Gutes und andererseits zwei oder mehrere, auf der Mantelfläche im gleichen Abstand voneinander angeordnete Öffnungen zum Austritt des Gutes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1) im Bereich der Austrittsöffnungen (8) des Rotors (6) wenigstens ein den Rotor (6) im Abstand umgebender, in bezug auf den Rotor (6) koaxial angeordneter Drehkörper (15) vorgesehen ist, der als flügelloser Hohlkörper mit im wesentlichen geschlossener Mantelfläche und offener Unterseite ausgebildet ist, wobei der Drehkörper (15) im Bereich der Austrittsöffnungen (8) des Rotors (6) wenigstens eine von seiner Mantelfläche nach innen ragende Leiste bzw. Rippe (21) aufweist, welche Leiste bzw. Rippe (21) und/oder ein an dieser angebrachter Ring (24) mit radial nach innen gerichteten zahn- bzw. zackenförmigen Vorsprüngen (25) versehen ist bzw. sind.

7. Prallbrecher bzw. -mühle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (15), der vorzugsweise in entgegengesetzter Drehrichtung wie der Rotor (6) angetrieben ist, topfförmig ausgebildet ist, wobei der im wesentlichen geschlossene Boden des Topfes oben liegend angeordnet ist, und im wesentlichen nur eine Öffnung (16) zum Durchtritt eines Beschickungstrichters (4) für den Rotor (6) aufweist.

8. Prallbrecher bzw. -mühle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (25) zumindest im Bereich jener Kanten bzw. Flanken, gegen welche das Gut aufprallt, mit einer Panzerung (26) versehen sind.

9. Prallrbecher bzw. -mühle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Panzerung (26) aus insbesondere in die Kanten bzw. Flanken der Vorsprünge (25) eingesetzten Plättchen aus Hartmetall, insbesondere Sintermetall, besteht.