Verfahren und Einrichtung zur Vermahlung von Material in einem Behälter mittels darin beweglicher Mahlkörper. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ver- mahlung von Material in einem Behälter mit tels darin beweglicher Mahlkörper.
Es ist an sich bekannt, Material in Behäl tern mittels Mahlkörpern zu zerkleinern und zu vermahlen, die derart in Bewegung ver setzt werden, dass.sie unter dem Einfluss der Schwere die Vermahlungs- und Zerkleine- rungsarbeit ausführen. Ein. Beispiel hiervon ist eine Kugel- oder Rohrmühle, in der sich ein Gemisch von Gut und Mahlkörpern infolge der Umdrehung der Mühle derart bewegt, dass die Mahlkörper in einem ge wissen Ausmass.
in der Drehrichtung empor gehoben werden, wonach sie herunterfallen und dabei das Material zerkleinern. Ferner ist es! bekannt, eine Relativbewegung von Mahlkörpern und Gut durch Vibrieren des Behälters derselben hervorzurufen, wie es beispielsweise bei den sogenannten Vibra- tions- oder Schwingmühlen der Fall ist.
Die genannten Vermahlungsmaschinen haben den Nachteil, dass kleine Mahlkörper nicht mit Vorteil benutzt werden können, weil sie unter dem Einfluss der Schwere allein keine genügende Schlagwirkung besitzen, um das Material in wirksamer Weise zu zerkleinern; auch lässt sich der Mahldruck selbst mit nor malen Mahlkörpern nicht erhöhen.
Beim vorliegenden, erfindungsgemässen Verfahren zur Vermahlung von jeder Art von Material mittels diesem Material beigemisch ten, in einem Behälter beweglichen Mahlkör- gern wird dieser Nachteil beseitigt.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine relative Drehbewegung zwischen einem im genannten Behälter befindlichen Umrührer und diesem Behälter schafft, der art, dass diese Drehbewegung einerseits das zu vermahlende Material und die Mahlkörper unter der Wirkung der Fliehkraft sich in einer Schicht längs der Behälterwand zu sammeln und anderseits die Mahlkörper gegeneinander zu verschieben zwingt.
Die Vermahlung erfolgt vorzugsweise ununterbrochen, indem das fertig vermahlene Gut dadurch ausgeschieden wird, dass die Mahlkörper und das Gut derart in Umlauf gesetzt werden, dass sie an Stellen innerhalb oder ausserhalb des Behälters vorübergeführt werden, an denen das fertig vermahlene Gut von den Mahlkörpern und dem nicht fertig vermahlenen Gut auf mechanischem, pneu matischem oder gegebenenfalls magnetischem Wege abgetrennt werden kann, wonach die Mahlkörper und das nicht fertig vermahlene Gut zum Behälter zurückgeführt werden. Das fertig vermahlene Gut kann in an sich be kannter Weise mittels eines durch den Behäl ter geleiteten Luft- oder Gasstroms abgeführt werden.
Ausser dem Mahlgut können in gewissen Fällen auch die Mahlkörper einem Ausscheider zugeführt werden, von welchem sie zusammen mit dem ungenügend vermah- lenen Gut zum Behälter zurückgeführt wer den.
Ferner ist es vorteilhaft, das Gut wäh rend der Vermahlung zu kühlen, und zwar vorzugsweise durch Kühlung des: Mahlbehäl ters. Auch ist es zweckmässig, den Mahlbehäl ter in Vibration zu versetzen, um eine Rela tivverschiebung unter den Mahlkörpern zu bewirken. Im, übrigen kann die Vermahlung entweder Nassvermahlung oder Trockenver- mahlung sein.
Beim Arbeiten nach dem beschriebenen Verfahren erzielt man gegenüber bisher bekannten Verfahren verschiedene Vorteile. Beispielsweise ist man imstande, gerade mit dem für die Zerkleinerung erforderlichen und nicht mit einem überschüssigen Druck zu arbeiten, einen unnützen Kraftbedarf daher zu vermeiden. Ferner ist man in der Lage, einen viel grösseren Mahldruck als bei bisher be kannten Verfahren zu erzielen, bei denen die Mahlkörper unter dem Einfluss der Schwere bewegt werden.
Es ist daher möglich, ganz kleine Mahlkörper zu benutzen, so dass in jedem einzelnen Falle gerade die Grösse von Mahlkörpern verwendet werden kann, die bei der betreffenden Feinheit des zu vermahlen- den Materials am wirtschaftlichsten ist. Bei spielsweise ist es möglich, Mahlkörper bis zur Grössenordnung von 1 mm zu verwenden und doch noch genügend grosse Mahldrucke zu erzielen.
Als Beispiel sei die Verma.hlung von Zement, der schon bis auf eine Feinheit von etwa 8 % Siebrückstand auf einem Sieb mit 4900 Maschen vermahlen worden ist, ange führt, dieser Zement wurde nach dem beschriebenen Verfahren mit Mahlkörpern von<B>3,5</B> mm bis zu einer Feinheit von etwa 1/2 % Siebrückstand auf dem genannten Sieb vermahlen. Der Mahldruck rührt von der auf die Mahlkörper wirkenden Fliehkraft her. Wenn z.
B. der Behälter stillsteht, während der Umrührer sich dreht, werden die der Behälterwand am nächsten befindlichen Teile der Schicht eine Geschwindigkeit von unge fähr Null haben, während die dem Umrührer am nächsten befindlichen Teile der Schicht eine etwas geringere Geschwindigkeit als der Umrührer haben werden.
Die Geschwindig keitsverteilung in der Schicht wird demnach zwischen den beiden Werten linear steigend sein, woraus sich ergibt, dass sich die Mahl körper gegeneinander verschieben und gleich zeitig grossen Drucken ausgesetzt sind. Ähn liche Verhältnisse ergeben sich, wenn der Umrührer stillstehend ist und der Behälter umläuft, oder wenn beide sich drehen, aber mit verschiedener Drehzahl.
Die Gegeneinanderverschiebung der Mahl körper lässt sich ferner auch dadurch bewerk stelligen, da.ss die Schicht ganz oder teilweise von der Behälterwand abgelenkt wird, bei spielsweise mittels feststehender Umrührer, die dann als Schaber wirken, wobei sich die Schicht nach den Schabern wieder an die Behälterwand anlegt.
Bei der Ausführung des erfindungsge mässen Verfahrens ist es vorteilhaft, so hohe Drehzahlen anzuwenden, dass die Beschleuni gung durch die Fliehkraft diejenige durch die Schwere bei weitem, gewöhnlich um ein Viel faches, übertrifft. Bei solchen Drehzahlen stellt man fest, dass sich die Kugel- und Materialmasse in denjenigen Fällen, in denen es sich um die Vermahlung pulverförmiger Materialien zu noch grösseren Feinheiten unter Benutzung von kleinen Mahlkörpern handelt, ähnlich wie eine zähflüssige Flüssig keit verhält.
Vorzugsweise wird mit einer relativ dünnen Schicht gearbeitet, wobei überall in der ganzen Schicht überwiegend derselbe gleichbleibende Vermahlungsdruck auftritt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Die Ein richtung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Behälter mit Zu- und Ablauf für das Material und einen zentral im Behälter angeordneten Umrührer besitzt, wobei eine relative Drehbewegung zwischen Behälter und Umrührer erzeugt wird, und dass der Umrührer von der Behäl terwand einen solchen Abstand hat, dass ,
sich die Mahlkörper zwischen Umrührer und Be hälterwand nicht festklemmen können, wobei dieser Abstand zwischen der Behälterwand und dem Umrührer zweckmässigerweise min destens so gross ist wie das .Quermass der Mahlkörper, wodurch vermieden wird, dass sich die Mahlkörper zwischen Umrührer und Behälterwand festklemmen. Wenn die Ver- mahlung mit grösseren Mahlkörpern durch geführt werden soll,
so muss der Umrührer bis dicht an die Behälterwand reichen, damit Klemmungen vermieden werden, wobei die Mahlkörper vom Umrührer vor sich herge schoben werden, während sich der Umrührer bei Vermahlung mit kleineren Mahlkörpern wie schon erwähnt in einer Entfernung von mindestens dem, zweckmässigerweise aber von mindestens dreimal dem Quermass der Mahl körper von der Behälterwand befinden soll.
Um ein Rutschen der Mahlkörper auf den Mahlflächen, die von gewissen Teilen der Wände und des Bodens des Behälters, von Teilen der im Behälter fest angebrachten Wände ,sowie von Teilen des Umrührers gebildet werden, zu verhindern, können die selben mit Rillen, Vorsprüngen, Rippen, Aus sparungen oder dergleichen versehen sein. Auch können die Wände des Behälters oder der Umrührer oder beide mit Vorsprüngen, wie schrägen oder schraubenförmigen, fort laufenden oder unterbrochenen Rippen, zum Fördern des Materials ausgerüstet sein.
Diese Mittel dienen dazu, Material und Mahlkörper im Behälter selbst in Umlauf zu setzen, so dass die früher erwähnte Ausscheidung des fertig vermahlenen Gutes erfolgen kann. Der Behälter kann mit senkrechter oder waag rechter Achse ausgeführt werden.
Wird er mit senkrechter Achse ausgeführt, kann der Umrührer derart ausgebildet werden, dass Mahlkörper und Material aufwärts im Behäl ter gefördert werden, der oben mit einem Sieb versehen sein kann, welches die Mahl körper zurückhält, aber das fertig vermahlene Gut passieren lässt. Die Mahlkörper können alsdann von selbst auf den Boden des Behäl ters herabfallen. Oben im Behälter kann Luft oder Gas zwecks Abführung des Materials eingeblasen werden. Das Einblasen erfolgt vorzugsweise tangential zur Behälterwand durch entsprechende Öffnungen in derselben.
Der Behälter kann aus einer Anzahl über einander angeordneter Kammern bestehen, die durch Öffnungen miteinander in Verbin dung stehen, durch welche Material und Mahlkörper aus einer Kammer in eine andere gefördert werden können, so dass ein Fördern überwiegend von unten nach oben im Behäl ter bewerkstelligt wird.
Die Einteilung in Kammern hat den Vorteil, dass sich nicht die ganze Menge an Material und Mahlkörpern bei Abstellung der Vorrichtung auf dem Bo den de Behälters sammelt und den Anlauf erschwert, da nur eine geringe Menge sich in jeder Kammer sammelt, weil die genannten Öffnungen zwischen den Kammern derart ausgebildet sind, dass weder Material noch Mahlkörper bei abgestellter Umrührung in nennenswerter Menge aus einer Kammer in eine darunter befindliche Kammer gelangen können.
Bei Verwendung eines Behälters mit waagerechter Achse können das vermahlene Gut und die Mahlkörper durch einen Über lauf entleert werden, worauf das fertig ver- mahlene Gut von den Mahlkörpern und dem nicht fertig vermahlenen Gut getrennt wird, die beide zum Behälter zurückgeführt wer den. Im Behälter mit waagerechter Aehse können auch Siebe angeordnet werden, welche die Mahlkörper zurückhalten, aber das fertig vermahlene Gut passieren lassen.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele der Einrichtung gemäss der Erfindung, und zwar zeigen: Fig. 1 eine Einrichtung mit senkrechter Achse, Fig. 2 eine ähnliche Einrichtung mit Luftausscheidung, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform ebenfalls mit senkrechter Achse, Fig. 4 dieselbe Einrichtung wie in Fig. 3, nachdem ein Teil der Behälterwand entfernt worden ist, Fig. 5 einen Schnitt nach V-V der Fig. 3,
Fig.6 einen Schnitt durch eine weitere Einrichtung mit senkrechter Achse, Fig. 7 einen Schnitt nach VII-VII der Fig. 6, Fig. 8 eine Einrichtung mit senkrechter Achse, in Kammern eingeteilt, Fig. 9 eine Einrichtung mit waagrechter Achse, Fig. 10 einen Schnitt nach X -X der Fig. 8,
Fig. 11 einen Schnitt nach XI-XI der Fig.10, und Fig. 12 eine abgeänderte Form einer Ein richtung mit waagerechter Achse.
In Fig. 1 zeigt 1 einen zylindrischen Be hälter mit senkrechter Achse. Im Behälter ist eine Welle 2 angebracht, an welcher mittels Armen 4 und Naben 5 die Schraubengänge 3 befestigt. sind, die durch die Umdrehung der Welle eine Umrührung im Gemisch von Mahl körpern und Gut bewirken und dasselbe infolge der Wirkung der Fliehkraft in einer Schicht an der Wand des Behälters sammeln und in Bewegung versetzen,
wie in. der Ab bildung angedeutet. Durch diese Bewegung verschieben sich die Mahlkörper gegeneinan der und verursachen so die Mahlwirkung. Die Welle 2 wird über eine Kupplung 9 angetrie ben. Oben ist der Behälter mit einem Sieb 6 ausgerüstet, welehes die Mahlkörper und das ungenügend vermahlene Gut zurückhält, das fertig vermahlene Gut aber passieren lässt, das dann in eine Umhüllung 8 mit Auslauf 7 gelangt.
Mahlgut und Mahlkörper werden beim Erreichen des obern Teils des Behäl ters die Behälterwand verlassen, weil die Schraubengänge 3 nicht ganz bis an den Deckel des Behälters reichen, und werden dann von einem in Bolzen 12 aufgehängten Trichter 11 aufgefangen, um aus diesem Trichter zentral in den Behälter geleitet zu werden und auf den Boden desselben zu fal len, wonach sie aufs neue längs der Behälter wand nach oben gefördert werden. Das Mate rial wird dem Behälter unten durch einen Zulauf 10 zugeführt. An der Welle 2 können übrigens mehrere Schraubengänge, die nicht unbedingt fortlaufend sein müssen, angeord net werden.
In Fig. \? ist der Behälter oben mit Öff nungen, vorzugsweise Spalten 6', versehen, die von einer Umhüllung 8' umgeben sind, durch die mittels eines Vertilators 15 Luft, die vorzugsweise in tangentialer Richtung einströmen soll, durch einen Einlauf 7' zuge führt wird. Diese Luft wird durch die Spal ten unter einem solchen Druck zugesetzt, dass sie beim Durchgang der Materialschicht vor den Öffnungen 6' das vermahlene Gut mit sich reisst.
Die Materialpartikel werden von der Zentrifugalkraft gegen die Behälterwand gedrückt, und die Luft soll also die Zentri- fuga.lkraft aufheben und überwinden, um die Partikel vom Behälter zu entfernen. Oben an der Welle 2 ist ein Flügelrad 16 angeordnet, welches das ungenügend vermahlene Gut aus scheidet, worauf das Gemisch von Luft und Material durch einen Ablauf 13 zu einem Zyklon 14 gelangt, wo das fertig vermahlene Gut niedergeschlagen wird, während die Luft vom Ventilator 15, wie durch Pfeile in. der Abbildung veranschaulicht, abgesaugt wird.
Ein rings uni den Behälter unterhalb der Umhüllung 8' angebrachtes Düsenrohr 17 dient der Zuführung von Wasser durch ein Ventil 18. Das Wasser fliesst an der Aussen seite des Behälters herunter und kühlt den- selben und,somit das darin befindliche Mate rial. Unten ist der Behälter mit einer Rinne 19 und einem Ventil 20 des Abflussrohres die ser Rinne zur Aufsammlung und Ableitung des Wassers versehen.
Fig. 3 bis 5 zeigen eine Einrichtung mit einem Behälter 21 mit Materialzulauf 22 und mit an einer Welle 25 mittels der Arme 23 starr befestigten Umrührgestängen. Die Welle wird über eine Kupplung 26 angetrie ben. Durch einen tangentialen Einlaufstutzen 27 wird dem Behälter Luft oder Gas zuge führt, um das vermahlene Gut durch einen zentralen Auslauf 28 des Behälters abzufüh ren. Die Luft wird hier wieder vorzugsweise an der Stelle zugeführt, wo Mahlgut und Mahlkörper die Behälterwand verlassen.
Der Umrührer besteht aus schräg angeordneten Gestängen 24, die ein Fördern von Mahlgut und Mahlkörpern vom Boden des Behälters nach aufwärts in demselben bewirken, wie dies durch Pfeile in Fig. 3 angedeutet wird.
In Fig. 6 und 7 zeigt 51 einen umdrehen den Behälter mit senkrechter Achse. Der Behälter ist mit einer in einem Lager 52 gelagerten, zentral angeordneten Hohlwelle 55 ausgerüstet. Auf der Welle 55 ist ein Zahnrad 53 angebracht, das von einem Ge triebe 54 angetrieben wird. Im Behälter sind zwei stillstehende Schaber 56 vorgesehen, die an den Armen 57 befestigt sind, die wiederum mit einer feststehenden Welle 58 starr ver bunden sind. Der Behälter wird von einem stillstehenden Deckel 59 gedeckt, der mit Einlasstrichter 61 für das Material und Ein lassstutzen 60 für die Luft versehen ist.
Das genügend fein vermahlene Gut wird durch die Ilohlwelle 55 aus dem Behälter abge führt. Jeder der Umrührer 56 schabt einen Teil der Schicht von der Behälterwand ab, wie es deutlicher aus Fig. 7 hervorgeht, indem der genannte Teil der Schicht nach der Ab- ,schabung sich wieder mit der nicht abge schabten Schicht an der Behälterwand ver einigt.
Hierdurch werden nicht nur Relativ verschiebungen unter den einzelnen Mahl körpern bewirkt, sondern diese treffen auch die Behälterwand mit einer gewissen Kraft, so dass auch eine gewisse ,Schlagwirkung vor handen ist.
Fig. 8 zeigt einen Behälter -21', worin Scheidewände 44 vorgesehen sind, so dass der Behälter in eine Anzahl übereinander befind licher Kammern unterteilt ist. In jeder Kam mer ist ein Umrührer 24 vorgesehen, der an Armen 23:
befestigt ist, die wiederum an einer durch den ganzen Behälter gehenden Welle 25' befestigt sind, welche über die Kupp lung 26' angetrieben wird. In jeder Scheide wand 44 befindet sich eine zentrale Öffnung mit einem Bund 43, welcher Mahlgut und Mahlkörper daran verhindert, durch die genannte Öffnung zu fallen.
Ferner ist jede Scheidewand, wie es aus den Abbildungen 10 und 11 hervorgeht, mit Öffnungen 45 ver sehen, die durch Ausdrücken eines Teils der Platte 44 aus der Ebene des übrigen Teils der Platte gebildet werden können, so dass diese Teile eine schwache Neigung nach abwärts aufweisen.
Die Umrührer 24 fördern das Ge- misch von Mahlgut und Mahlkörpern durch die Öffnungen 45 hinauf, während dieses Gemisch nicht von selbst durch die genann ten Öffnungen passiert, wenn die Umrührer stillgesetzt sind. Das Mahlgut und- die Mahl körper verlassen die oberste Kammer durch einen Auslaufstutzen 46, worauf sie zu einem Schüttelsieb 47 gelangen, durch welches das fein vermahlene Gut einen Sammelbehälter 48 erreicht,
während die Mahlkörper und das ungenügend vermahlene Gut in einem Behäl ter 49 aufgespeichert werden, um von dort durch den Einlauf 50 zur untersten Kammer des Behälters 21' zu gelangen. Das Gut vom Behälter 48 kann gegebenenfalls einem Wind lichter zugeleitet werden, damit ungenügend vermahlenes Gut noch weiter abgetrennt wer den kann.
Fig. 9 zeigt einen drehbaren Behälter 29 mit waagrechter Achse. Der Behälter ist mit einem im Lager 31 ruhenden Lagerzapfen 30 versehen. Am Lagerzapfen ist ein Zahnrad 32 festgekeilt, das von einem Getriebe 33 angetrieben wird. Umrührer 34 sind an Armen 35 befestigt, die wiederum an einer in Lagern 37 gelagerten Welle 36 befestigt sind.
Auch in diesem Falle drehen sich die Umrührer, aber mit einer Geschwindigkeit, die von derjenigen des Behälters verschieden ist. Die Welle 36 wird über eine Kupplung 38 angetrieben. Der Behälter 29 ist nach der Seite offen, wo der Umrührer eingeführt ist, ist aber hier von einer Umhüllung 39 um geben, von welcher das Mahlgut und die Mahlkörper, die den Behälter verlassen, zu einem Windseparator 40 geführt werden,
in welchem das genügend fein vermahlene Gut ausgeschieden und durch den Auslauf 41 abgeführt wird, während die Mahlkörper und das ungenügend vermahlene Gut durch 42 zum Behälter 29 zurückgeführt werden, wie dies durch einen Pfeil in der Figur angedeu tet wird.
F'ig. 12 zeigt einen Behälter 29' ebenfalls mit waagrechter Achse. Die Umrührer 34 sind an den Armen 3.5 befestigt, die wieder um an einer Welle 36' befestigt sind, welche an jedem Ende in Lagern 3.7' gelagert ist. Die Welle wird über eine Kupplung 38' angetrieben. Der Behälter 29' ist auch in die sem Falle von einer Umhüllung 39' umgeben, welche das Mahlgut und die Mahlkörper auf speichert, die den Behälter 29' verlassen.