Zerkleinerungsgerät zum Herabsetzen der Korngrösse von Partikeln aus festem Material Es sind bereits Geräte zum Zerkleinern von festem Material bekannt, durch welche es im allgemeinen möglich ist, das Material in Partikel mit einer Korn grösse von 10 it zu zerteilen. Mit bestimmten Arten des Materials und der Geräte war es sogar mög lich, Partikel zu erzielen, die mehrheitlich unter 5 ,u Korngrösse aufweisen, wobei der grösste Teil der unter 5 ,ct liegenden Partikel sogar Korngrössen unter 3 ,u haben.
Jedoch war es bisher bei Benützung der bekann ten Verfahren und Geräte zum Herabsetzen der Korn grösse von zerkleinertem Material, unter Ausnahme des Verfahrens und der Geräte nach dem britischen Patent Nr.696799, praktisch unmöglich, in wirt schaftlicher Weise kleinere Partikel zu erzielen, als der durchschnittlichen Korngrösse von 5 ,u entspricht. Bei einer Zerkleinerung des Materials beispielsweise auf eine Korngrösse von 3 ,u ergibt sich für die ein zelnen Partikel eine ausserordentlich kleine Masse. Das Verhalten von Partikeln derart kleiner Masse ist jedoch ganz unterschiedlich von demjenigen grö sserer Partikel gleichen Materials.
In der Regel er fährt das Material, wenn es in Partikeln bis zu einer Korngrösse zwischen 3 und 5,u zerkleinert wird, bei dieser Korngrössenordnung eine Veränderung in che mischer, magnetischer und elektrostatischer Hinsicht, ebenso hinsichtlich der Entzündungstemperatur, Ka pillarität, Aufnahmefähigkeit von Feuchtigkeit und Fliessvermögen. Hinzu kommen noch Änderungen der Oberflächenaktivität und der chemischen Eigenschaf ten. Aus praktischen Gründen war es bisher, ab gesehen von den Verfahren und den Geräten nach dem bereits erwähnten britischen Patent, unmöglich, in wirtschaftlicher Weise in ein und derselben Ma schine irgendwelches Material bis zu Partikeln unter 10 /c Korngrösse zu pulverisieren.
Natürlich ändern sich die Verhältnisse etwas je nach dem bearbeiteten Material, jedoch kann man allgemein 10,u Korn grösse als die übliche, wirtschaftliche untere Grenze für die erzielbaren Korngrössen bezeichnen und 5,u Korngrösse als aussergewöhnlich günstiges Resul tat betrachten. Trockenes, pulverisiertes Material von 3,u, Korngrösse ist äusserst schwierig zu erzeugen.
Das vorerwähnte britische Patent behandelt ein Verfahren zum Herabsetzen der Korngrösse von Par tikeln aus festem Material, wobei diese mittels eines trockenen oder mindestens nahezu trockenen gas förmigen Mediums bewegt und zu gegenseitigen Zu sammenstössen gebracht sowie gleichzeitig der Ein wirkung eines Schallfeldes unterworfen werden.
Das genannte britische Patent behandelt ferner ein Gerät zum Herabsetzen der Korngrösse von Par tikeln aus festem Material. Dieses Gerät weist ein Ge häuse und Mittel zum Hindurchführen eines gasför migen Mediums durch dieses Gehäuse hindurch auf; ferner Mittel zur Einführung der zu behandelnden Par tikel in dieses strömende Medium und Mittel inner halb des Gehäuses, um die Partikel zu gegenseitigen Zusammenstössen zu bringen, während sie das Ge häuse durchströmen; ausserdem Mittel, um innerhalb des Gehäuses im gasförmigen Medium Schallwellen zu erzeugen.
Die hierbei und nachfolgend erwähnten Schall wellen sind vorteilhaft solche mit einer Schallenergie, welche mindestens bei bestimmten Frequenzen ein Energieniveau von etwa 120 db (dezibel) aufweist, und zwar vorzugsweise etwa 140 db (bezogen auf den Schalldruck po = 0,000204 dynes/cm2), wobei die Frequenz der betreffenden Schallwellen zwischen den jenigen des unteren Hörbereiches bis zu Ultra-Schall- frequenzen reichen.
Dieser Schallwellenbereich um fasst daher eine Schallenergie mit einem Energieniveau von mindestens 120 db (bezogen auf den Schalldruck <B>PO</B> = 0,000204 dynes(em2), wobei mindestens einige Frequenzen im Gesamtfrequenzbereich zwischen der unteren Hörgrenze von einigen 100 Hertz bis zu den höchsten Hörfrequenzen vorhanden sind und ferner in den Bereich der Ultra-Schallfrequenzen bis zu 100 Kilohertz und sogar darüber hinaus reichen. Es handelt sich hier durchwegs um Schwingungen im erwähnten gasförmigen Medium, ähnlich denjenigen, die auf viel niedrigerer Energiestufe und bei geeig neten Frequenzen vom menschlichen Ohr wahrnehm bar sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Zer kleinerungsgerät zum Herabsetzen der Korngrösse von Partikeln aus festem Material, das ein Gehäuse auf weist und mit Mitteln versehen ist, um einen Strom eines gasförmigen Mediums von unten nach oben durch dieses Gehäuse hindurchzuführen und die zu behandelnden Partikel in diesen Strom hineinzubrin gen, wobei ferner im Gehäuse Mittel vorgesehen sind, um ein gegenseitiges Zusammenstossen der Partikel zu bewirken und im genannten Medium Schallwellen zu erzeugen.
Das Zerkleinerungsgerät ist erfindungs gemäss dadurch gekennzeichnet, dass sich im unteren Teil des Gehäuses ein waagrechter, um eine senk rechte Achse drehbarer Verteilerteller befindet, wobei Mittel vorgesehen sind, um einen die Partikel ent haltenden Trägerstoff der Oberseite des Verteiler tellers zuzuführen sowie das gasförmige Medium in der Richtung von unten nach oben am Rand des Verteilertellers vorbeiströmen zu lassen, und dass im Gehäuse ein um eine vertikale Achse drehbarer Rotor gelagert ist, welcher mindestens zwei in axialem Ab stand voneinander befindliche Scheiben aufweist, wel che an ihrem Umfang je einen Satz radial-axialer, vibrierfähiger Schaufeln tragen,
wobei benachbarte Schaufelsätze durch je eine vibrierfähige waagrechte Scheibe getrennt sind, wobei die Mittel zum Auf wärtsbewegen und Beeinflussen des die Partikel ent haltenden Mediumstromes derart beschaffen sind, dass letzter eine Geschwindigkeit erteilt werden kann, die genügt, um die Schaufeln in zur Erzeugung von Schallwellen im Medium ausreichende Vibrationen zu versetzen.
Vorteilhaft weist das Gerät eine zentrale, vertikale Hohlwelle zum Zuführen des die zu zer kleinernden Partikel enthaltenden Trägerstoffes auf dem Verteilerteller auf, der auf der Oberseite mit Flü geln zur Erleichterung der Materialbeförderung zum Tellerrand versehen ist. Es wurde ferner gefunden, dass die Ausbeute quantitativ und qualitativ noch we sentlich verbessert werden kann, wenn mindestens ein Teil der inneren Ecken der Schaufeln, bezogen auf den Drehsinn des Rotors, auf der oberen Seite nach rück wärts, auf der unteren Seite dagegen nach vorwärts umgebogen sind. Statt dessen oder zusätzlich hierzu kann der Rotor auch mit Windflügeln versehen sein.
Durch geeignete Auswahl dieser Hilfsmittel in An passung an das zu behandelnde Material und den jeweils gestellten Bedingungen kann gegebenenfalls mit einem gleich grossen Gerät ein bis zum 10fachen grösserer Durchsatz und zugleich eine bis zum 4fachen stärkere Herabsetzung der Korngrösse der behandelten Partikel erreicht werden, als dies mit den bekannten Geräten der Fall ist.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Zerkleinerungsgerätes nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht, teilweise im senkrechten Mittellängsschnitt, mit Strömungsverlauf auf der lin ken Seite der Figur.
Fig. 2 zeigt perspektivisch eine Schaufel.
Fig. 3 zeigt in grösserem Massstab einen Ausschnitt im gleichen Schnitt wie Fig. 1.
Fig. 4 zeigt in derselben Darstellung wie Fig. 3 eine Variante hierzu.
Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, weist das Gerät ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 1 auf, das mit einem Futtermantel 2 versehen ist. Im Gehäuse 1 ist ein Rotor um eine senkrechte Achse drehbar gelagert. Er weist eine Nabe 3 auf, welche um eine feststehende, zentrale Hohlwelle 4 drehbar ge lagert ist. Die Hohlwelle 4 tritt von oben ein und reicht bis in den unteren Teil des Gehäuses, an wel cher Stelle seine Mündung 5 in vorbestimmtem Abstand oberhalb eines waagrechten Verteilertellers 6 liegt, wel cher fliegend am oberen Ende einer zur Rotorachse koaxialen Welle 7 sitzt. Diese ist mit der Nabe 3 verbunden und mit dieser zusammen in Lagern 8, 9 drehbar gelagert.
Nicht dargestellte, zweckdienliche Mittel sind vorgesehen, um den Rotor mit einer am Aussenumfang gemessenen Geschwindigkeit von min destens<B>750000</B> cm/Min. zu drehen. Zu diesem Zwecke kann die Welle 7 mit einer Riemenscheibe versehen sein, welche mittels eines Keilriemens oder dergleichen durch einen elektrischen Motor antreib- bar ist.
Unterhalb dem Drehteller 6 sind an der Welle 7 Windflügel 10 befestigt, welche derart gestaltet sind, dass sie durch im Gehäuse befindliche Öffnungen 11 bei sich drehendem Rotor Luft in den unteren Ge häuseteil hineinsaugen und diese Luft am Rande des Verteilertellers 6 vorbei nach aufwärts in den über dem Teller 6 befindlichen Gehäuseteil pressen. Statt Luft kann ein zweckdienliches Gas durch die öffnun- gen 11 angesaugt werden, an welche dann in diesem Falle auf der Aussenseite eine entsprechende Gas zufuhrleitung angeschlossen ist.
An der Nabe 3 sind im Abstand übereinander liegende, nach aussen vorspringende Ansätze 13 vor gesehen, an welchen Ringscheiben 12 mittels Schrau ben befestigt sind. Jede Ringscheibe 12 trägt am Rand einen Satz radial-axialer Schaufeln 14. Über und unter jedem Schaufelsatz sind ringförmige Vibratorplatten 15 angeordnet, die, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, mittels Nieten 15a befestigt sind, welche durch entsprechende, an den Schaufeln 14 befestigte Augen 14a geführt sind.
Jede innere, hintere, obere Ecke 16 einer jeden Schaufel 14 ist nach rückwärts abgebogen, bezogen auf den Drehsinn der Nabe 3 (Fig. 2), wo gegen jede innere, hintere, untere Ecke 17 jeder Schaufel 14 nach vorwärts abgebogen ist.
Die Schaufeln 14 und die Vibratorscheiben 15 be stehen aus solchem Material und sind derart bemes- sen, dass ein Strom des gasförmigen Mediums, welches vermöge der Einwirkung der Windflügel 10 im Ge häuse mit hoher Geschwindigkeit nach aufwärts be wegt wird, beim Vorbeigang an den Schaufeln diese in ausreichendem Ausmasse in Vibrationen versetzt, um hierdurch ein Schallfeld vorbestimmter Intensität innerhalb des Gehäuses 1, insbesondere in der unmit telbaren Umgebung der Schaufel 14 und Vibratorring 15 zu erzeugen.
Das aus Partikeln gangbarer Grösse bestehende, zu behandelnde Material wird schwebend in einem flüssigen oder gasförmigen Trägerstoff bzw. einem Flüssigkeits-Gasblasen-Gemisch durch die Hohlwelle 4 in das Gehäuse 1 gemäss dem Richtungspfeil a in Fig. 1 von oben nach unten eingeführt. Der diese Par tikel enthaltende Trägerstoff gelangt nach Austritt aus der Mündung 5 auf die Oberseite des Verteiler tellers 6, welcher mit hoher Tourenzahl angetrieben ist. Der Trägerstoff breitet sich gemäss den Pfeilen b auf dem Teller 6 allseitig aus und strömt nach dem Tellerrand zu. Hier wird er von dem am Tellerrand vorbei aufwärtsstreichenden, durch die Windflügel 10 bewegten gasförmigen Medium erfasst und nach auf wärts mitgerissen.
Der Drehteller 6 weist auf der Oberseite gemäss Fig. 1 eine Reihe von Ablenkflügeln 18 auf, welche das Aufwärtsströmen des Trägerstoffes mit den Materialpartikeln unterstützen und zugleich eine starre Verbindung zwischen der Nabe 3 und dem Teller 6 bewirken. Zusätzliche Flügel 18a können die Wirkung der Ablenkflügel 18 unterstützen.
Unterhalb der Windflügel 10 sitzt im Gehäuse 1 ein trichterförmiges Leitstück 19, welches eine zen trale untere Öffnung 20 aufweist, durch die das gas förmige Medium einströmt.
Das Gemisch umströmt nun gemäss den Pfeilen c den Rand einer am unteren Ende der Nabe 3 sit zenden ringförmigen Abschlussplatte 26 und gelangt unter den Zerkleinerungseinfluss des untersten Satzes von Schaufeln 14. Beim Weiterströmen nimmt nun das Gemisch den Weg des geringsten Widerstandes, wobei die Partikel einerseits die Tendenz haben, ge mäss den Pfeilen f und<I>d</I> in die einen grossen Durch lassquerschnitt aufweisenden Räume zwischen den Platten 26, 15 und der Scheibe 12 zu expandieren und zum anderen, kleineren Teil gemäss den Pfeilen g und h durch den schmalen Ringspalt zwischen der unter- stens Platte 15 und dem Futter 2 zu strömen.
Letz teren Weg nehmen in erster Linie die der grössten Zentrifugalkraft unterworfenen gröbsten Partikel. Der letztere enthaltende äussere Teilstrom des Gemisches erfährt beim Austritt aus dem schmalen Spalt und Eintritt in den mittleren Satz der Schaufeln 14 wegen der abrupten Vergrösserung des Durchlassquerschnittes eine intensive Durchwirbelung im Schaufelraum, in den von der anderen Seite her der innere Teilstrom des Gemisches zwangläufig eintritt, da er gemäss dem Pfeil e gezwungen ist, um den Aussenrand der betref fenden Scheibe 12 herum zu gehen. Beide Teilströme können sich in den einander zugekehrten Randzonen teilweise vermischen.
Jedoch wird in der Hauptsache der innere Teilstrom einerseits unter dem Zerkleine- rungseinfluss im Schaufelraum eine Zunahme an noch feineren Partikeln und anderseits eine Aufnahme von noch stärker zerkleinerten Partikeln des äusseren Teilstromes erfahren, der gemäss dem Pfeil f im mitt leren Schaufelsatz ebenso und aus denselben Gründen als zusätzlicher innerer Teilstrom abgespalten wird, wie dies für den untersten Schaufelsatz vorangehend erläutert wurde.
Der verbleibende äussere Teilstrom, der im wesentlichen die gröbsten Partikel enthält, wird daher an der Partikelmasse entsprechend ärmer und erfährt nach Passieren des schmalen Spaltes zwischen der mittleren Platte 15 und dem Futter 2 erneut eine Teilung, die wieder den inneren Teilstrom im obersten Schaufelsatz an feinkörnigerer Partikehnasse berei chert, zusätzlich zur nochmaligen Zerkleinerung der eigenen Partikel im Schaufelraum.
Die im äusseren Teilstrom verbleibenden Par tikel gelangen durch den schmalen Ringspalt zwischen der obersten Platte 15 und dem Futter 2 in einen Ringraum, an dessen Aussenseite eine Rückleitung 22 angeschlossen ist, durch welche die gröbsten Partikel infolge der Zentrifugalkraft abgezogen und wieder in den unteren Gehäuseraum zurückgeführt werden, wo sie in der Nähe des Tellers 6 erneut dem Medium strom zur erneuten Behandlung zugeführt werden. Die übrigen zerkleinerten Partikel werden durch eine Aus lassöffnung 21 am oberen Gehäuseende abgezogen.
Wie aus den vorstehenden Erläuterungen hervor geht, wird das die zu behandelnden Partikel enthal tende Trägerstoffgemisch nach Austritt aus dem unter sten Schaufelsatz beim Umströmen der Platte 15 in einen äusseren und einen inneren Teilstrom zerlegt. Beide Teilströme haben ausser der grossen Rotations geschwindigkeit und der langsamen Aufwärtsbewe gung noch gegenläufige Radialbewegungskomponen- ten. Diese bewirken bei Eintritt in jeden höheren Schaufelsatz vorerst ein Aufeinanderzubewegen beider Teilströme,
alsdann im Bereich der Schaufeln eine Bewegungsumkehr unter gleichzeitiger Zerkleinerung der Partikel im Wirbelzustand der Teilströme, wo bei zugleich eine Bereicherung des inneren Teilstro mes und eine entsprechende Verarmung des äusseren Teilstromes an Partikelmasse stattfindet. Alsdann be wegen sich die beiden Teilströme wieder vonein ander weg bis zum Eintritt in den nächsthöheren Schaufelsatz usw.
Es hat sich erwiesen, dass die erwähnten Abbie gungen der inneren Ecken 16, 17 der Schaufeln 14 nach rückwärts bzw. nach vorwärts, bezogen auf den Drehsinn des Rotors, in den verschiedenen Schaufel sätzen in günstigem Sinne hinsichtlich der Ausbeute an feinen Partikeln qualitativ und quantitativ beein flussen und ausserdem das Hindurchströmen der Ge mische durch das Gehäuse auf dem durch die Schaufeln 14, den Scheiben 12 und den Platten 15 bestimmten Weg begünstigen.
Hierbei werden die Par tikel mehrfach zerkleinert, und zwar sowohl durch die Vibrationen der Schaufeln 14 und Platten 15 als auch durch das Schallwellenfeld, welches durch die Vibra- tionen erzeugt wird, ebenso durch oder gegen sich bildende Stosswellen. Ausserdem stossen die Partikel gegenseitig in dem turbulenten Feld zusammen und werden dadurch ebenfalls zerkleinert und gegenseitig abgeschliffen.
Die Variante gemäss Fig. 4 unterscheidet sich ge genüber der Fig. 3 lediglich dadurch, dass die inneren Ecken der Schaufeln 14 nicht umgebogen, dafür jedoch an der Rotornabe 3 eine Reihe von Wind flügeln 23 sitzen, welche eine derartige aerodynami sche Gestalt haben, dass sie eine analoge Wirkung haben wie die umgebogenen Ecken 16, 17 der Schau feln 14. Diese Windflügel 23 können gegebenenfalls auch zusätzlich zu den umgebogenen Ecken 16, 17 der Schaufeln 14 Verwendung finden und dadurch deren Wirkung unterstützen.
Es ist anzunehmen, dass die zu behandelnden Materialpartikel innerhalb des Gehäuses vorerst durch einfaches, mechanisches Zerschlagen undjoder Zerrei ben infolge Zusammenstoss mit anderen Partikel oder mit der Innenseite des Gehäuses bzw. mit den Schau feln 14 oder Vibratorplatten 15, zerkleinert werden.
Durch diese primäre Schlag- und Reibungseinwirkung werden die verhältnismässig grossen Partikel vorerst zu kleineren Partikel zertrümmert und zerrieben, die als dann, bevor die Kohäsivkräfte des Materials wieder einzuwirken vermögen, unter den Einfluss des Schall feldes gelangen, wodurch sie weiter zerkleinert und auseinandergetrieben werden.
Es ist mitunter zweckmässig, das zu behandelnde feste Material vor der Einführung in das Gehäuse zu zerquetschen, zerschneiden, oder in beliebiger Weise zu pulverisieren, um auf diese Weise Partikel zu erhalten, die eine aussiebbare Korngrösse oder so gar eine durch die feinsten Siebmaschen gehende Korngrösse, wie z. B. 50,u, aufweisen. Diese Vor behandlung kann in der Regel leicht unmittelbar vor dem Einführen des Materials in das Gerät vorgenom men werden.
Crushing device for reducing the grain size of particles of solid material Devices for crushing solid material are already known, through which it is generally possible to divide the material into particles with a grain size of 10 it. With certain types of material and equipment, it was even possible to obtain particles with a majority of less than 5.u grain size, with the majority of the particles below 5. ct even having a grain size of less than 3 u.
However, it has so far been practically impossible to achieve smaller particles in an economic manner when using the best known methods and devices for reducing the grain size of comminuted material, with the exception of the method and the devices according to British Patent No. 696799 average grain size of 5 u. When the material is comminuted, for example to a grain size of 3 µ, the individual particles have an extremely small mass. However, the behavior of particles of such a small mass is very different from that of larger particles of the same material.
As a rule, the material, if it is crushed into particles up to a grain size between 3 and 5, u, changes in chemical, magnetic and electrostatic terms at this grain size, as well as in terms of ignition temperature, capillarity, and moisture absorption and fluidity. Added to this are changes in the surface activity and chemical properties. For practical reasons, it has so far been impossible, apart from the methods and devices according to the aforementioned British patent, to use any material or particles in an economical manner in one and the same machine to be pulverized below 10 / c grain size.
Of course, the conditions change a little depending on the material being processed, but generally 10 .mu. grain size can be described as the usual, economic lower limit for the achievable grain sizes and 5 .u. grain size can be regarded as an exceptionally favorable result. Dry, powdered material of 3, u, grain size is extremely difficult to produce.
The aforementioned British patent deals with a method for reducing the grain size of particles made of solid material, these being moved by means of a dry or at least almost dry gaseous medium and brought to mutual collision and simultaneously subjected to the action of a sound field.
The aforementioned British patent also relates to an apparatus for reducing the grain size of particles made of solid material. This device has a housing and means for passing a gaseous medium through this housing; further means for introducing the particles to be treated in this flowing medium and means within the housing to bring the particles to collide while they flow through the housing; also means to generate sound waves in the gaseous medium inside the housing.
The sound waves mentioned here and below are advantageously those with a sound energy that has an energy level of about 120 db (decibel) at least at certain frequencies, and preferably about 140 db (based on the sound pressure po = 0.000204 dynes / cm2) , the frequency of the sound waves in question ranging from those of the lower audible range to ultra-sound frequencies.
This sound wave range therefore comprises sound energy with an energy level of at least 120 db (based on the sound pressure <B> PO </B> = 0.000204 dynes (em2), with at least some frequencies in the overall frequency range between the lower audible limit of a few 100 Hertz up to the highest audible frequencies and also in the range of ultra-sound frequencies up to 100 kilohertz and even beyond. These are all vibrations in the mentioned gaseous medium, similar to those that are at a much lower energy level and suitable Frequencies are perceptible by the human ear.
The present invention relates to a comminution device for reducing the grain size of particles of solid material, which has a housing and is provided with means to pass a flow of a gaseous medium from bottom to top through this housing and the particles to be treated in this In the case of electricity, means are also provided in the housing to cause the particles to collide with one another and to generate sound waves in the medium mentioned.
The shredding device is characterized according to the invention that in the lower part of the housing there is a horizontal distributor plate which can be rotated about a vertical axis, with means being provided to feed a carrier material containing the particles to the top of the distributor plate and the gaseous medium in the direction from bottom to top to flow past the edge of the distributor plate, and that a rotor rotatable about a vertical axis is mounted in the housing, which has at least two axially spaced disks, wel che on their circumference a set of radial carrying axial, vibratable blades,
Adjacent sets of blades are each separated by a vibratable horizontal disk, the means for moving upwards and influencing the flow of medium containing the particles are such that the latter can be given a speed that is sufficient to move the blades in to generate sound waves Medium to displace sufficient vibrations.
Advantageously, the device has a central, vertical hollow shaft for feeding the carrier material containing the particles to be shredded on the distributor plate, which is provided with wings on the top to facilitate the transport of material to the edge of the plate. It was also found that the yield can be significantly improved quantitatively and qualitatively if at least some of the inner corners of the blades, based on the direction of rotation of the rotor, are backward on the upper side and forward on the lower side are bent. Instead of this or in addition to this, the rotor can also be provided with wind blades.
By suitable selection of these aids in adaptation to the material to be treated and the respective conditions, an up to 10 times greater throughput and at the same time a up to 4 times greater reduction in the grain size of the treated particles can be achieved with an equally large device than with the known devices is the case.
The drawing shows an embodiment of the shredding device according to the invention.
Fig. 1 shows a view, partly in the vertical central longitudinal section, with the flow course on the lin ken side of the figure.
Fig. 2 shows a shovel in perspective.
FIG. 3 shows, on a larger scale, a detail in the same section as FIG. 1.
FIG. 4 shows a variant of this in the same illustration as FIG.
As can be seen in particular from FIG. 1, the device has an essentially cylindrical housing 1 which is provided with a lining casing 2. In the housing 1, a rotor is rotatably mounted about a vertical axis. It has a hub 3 which is rotatably superimposed on a fixed, central hollow shaft 4 GE. The hollow shaft 4 enters from above and extends into the lower part of the housing, at wel cher point its mouth 5 is at a predetermined distance above a horizontal distributor plate 6 wel cher cantilevered at the upper end of a shaft 7 coaxial to the rotor axis. This is connected to the hub 3 and rotatably mounted therewith in bearings 8, 9.
Appropriate means, not shown, are provided to move the rotor at a speed of at least 750,000 cm / min, measured on the outer circumference. to turn. For this purpose, the shaft 7 can be provided with a belt pulley which can be driven by an electric motor by means of a V-belt or the like.
Below the turntable 6, wind blades 10 are attached to the shaft 7, which are designed such that they suck air into the lower housing part through openings 11 in the housing when the rotor is rotating and this air past the edge of the distributor plate 6 upwards into the Press the housing part located above the plate 6. Instead of air, a suitable gas can be sucked in through the openings 11, to which a corresponding gas supply line is then connected on the outside in this case.
On the hub 3 superimposed, outwardly projecting lugs 13 are seen at a distance, to which annular disks 12 are fastened ben by means of screws. Each ring disk 12 carries a set of radial-axial blades 14 at the edge. Above and below each blade set are annular vibrator plates 15 which, as shown in FIGS. 3 and 4, are fastened by means of rivets 15a which are attached to the blades by corresponding ones 14 attached eyes 14a are guided.
Each inner, rear, upper corner 16 of each blade 14 is bent backwards, based on the direction of rotation of the hub 3 (FIG. 2), where each blade 14 is bent forward against each inner, rear, lower corner 17.
The blades 14 and the vibrator disks 15 are made of such a material and are dimensioned such that a flow of the gaseous medium, which due to the action of the wind blades 10 is moved upwards in the housing at high speed, when passing the blades this set in vibration to a sufficient extent to thereby generate a sound field of predetermined intensity within the housing 1, in particular in the immediate vicinity of the blade 14 and vibrator ring 15.
The material to be treated, consisting of particles of feasible size, is introduced floating in a liquid or gaseous carrier or a liquid-gas bubble mixture through the hollow shaft 4 into the housing 1 according to the direction arrow a in FIG. 1 from top to bottom. The carrier substance containing these Par articles arrives after exiting the mouth 5 on the top of the distributor plate 6, which is driven at high speeds. The carrier material spreads out on all sides according to the arrows b on the plate 6 and flows towards the edge of the plate. Here it is captured by the gaseous medium moving upwards past the edge of the plate and moving through the wind blades 10 and carried along upwards.
The turntable 6 has on the upper side according to FIG. 1 a number of deflecting vanes 18, which support the upward flow of the carrier material with the material particles and at the same time cause a rigid connection between the hub 3 and the plate 6. Additional wings 18a can support the action of the deflector wings 18.
Below the wind blade 10 sits in the housing 1 a funnel-shaped guide piece 19 which has a zen tral lower opening 20 through which the gaseous medium flows in.
The mixture now flows around the edge of an annular end plate 26 sitting at the lower end of the hub 3 according to the arrows c and comes under the crushing influence of the lowest set of blades 14. As it continues to flow, the mixture now takes the path of least resistance, with the particles on the one hand have the tendency to expand ge according to the arrows f and <I> d </I> in the spaces having a large passage cross section between the plates 26, 15 and the disk 12 and to the other, smaller part according to the arrows g and h to flow through the narrow annular gap between the lowest plate 15 and the lining 2.
The latter route is primarily taken by the coarsest particles subject to the greatest centrifugal force. The outer partial flow of the mixture containing the latter experiences an intense turbulence in the blade space, into which the inner partial flow of the mixture inevitably enters from the other side, when it exits the narrow gap and enters the middle set of blades 14 due to the abrupt increase in the passage cross section. since it is forced according to arrow e to go around the outer edge of the disc 12 in question. Both partial flows can partially mix in the edge zones facing one another.
However, mainly the inner partial flow will experience an increase in even finer particles under the crushing influence in the blade space on the one hand and an uptake of even more crushed particles in the outer partial flow on the other hand, which according to the arrow f in the middle blade set also and for the same reasons is split off as an additional inner partial flow, as was explained above for the lowest blade set.
The remaining outer partial flow, which essentially contains the coarsest particles, is therefore correspondingly poorer in terms of particle mass and, after passing the narrow gap between the middle plate 15 and the lining 2, is again divided, which again divides the inner partial flow in the uppermost set of blades into finer-grained ones Particle mass enriches, in addition to the repeated crushing of its own particles in the shovel space.
The particles remaining in the outer partial flow pass through the narrow annular gap between the top plate 15 and the chuck 2 into an annular space, on the outside of which a return line 22 is connected, through which the coarsest particles are drawn off as a result of the centrifugal force and returned to the lower housing space are, where they are again supplied to the medium stream near the plate 6 for renewed treatment. The remaining crushed particles are drawn off through an outlet opening 21 at the upper end of the housing.
As can be seen from the above explanations, the carrier substance mixture containing the particles to be treated is broken down into an outer and an inner partial flow after exiting the under most blade set when flowing around the plate 15. In addition to the high rotational speed and the slow upward movement, both partial flows have opposing radial movement components. When entering each higher set of blades, these initially cause the two partial flows to move towards one another,
then in the area of the blades a movement reversal with simultaneous comminution of the particles in the vortex state of the partial flows, where at the same time an enrichment of the inner partial flow and a corresponding depletion of the outer partial flow of particle mass takes place. Then the two partial flows move away from each other again until they enter the next higher set of blades, etc.
It has been shown that the abovementioned turns of the inner corners 16, 17 of the blades 14 backwards and forwards, based on the direction of rotation of the rotor, in the various blade sets in a favorable sense with regard to the yield of fine particles qualitatively and quantitatively Influence and also favor the flow of the mixture through the housing on the path determined by the blades 14, the discs 12 and the plates 15.
Here, the particles are comminuted several times, both by the vibrations of the blades 14 and plates 15 and by the sound wave field generated by the vibrations, as well as by or against shock waves that are formed. In addition, the particles collide with one another in the turbulent field and are thereby also crushed and mutually abraded.
The variant according to FIG. 4 differs ge compared to FIG. 3 only in that the inner corners of the blades 14 are not bent, but a number of wind blades 23 sit on the rotor hub 3, which have such an aerodynamic cal shape that they have an effect analogous to the bent corners 16, 17 of the blades 14. These wind blades 23 can optionally also be used in addition to the bent corners 16, 17 of the blades 14 and thereby support their effect.
It can be assumed that the material particles to be treated within the housing are initially crushed by simple, mechanical smashing and / or crushing as a result of collision with other particles or with the inside of the housing or with the blades 14 or vibrator plates 15.
As a result of this primary impact and friction, the relatively large particles are initially shattered and ground into smaller particles, which then come under the influence of the sound field before the cohesive forces of the material are able to act again, whereby they are further crushed and driven apart.
It is sometimes advisable to crush, cut or pulverize the solid material to be treated before introducing it into the housing, in order to obtain particles that have a sieve size or even a grain size that can be sieved through the finest mesh such as B. 50, u, have. This pre-treatment can usually easily be done immediately before the material is introduced into the device.