Verfahren zum Mahlen und Trocknen von Teilchen von festen Stoffen sowie Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mahlen und Trocknen von Teilchen von festen Stoffen mittels eines gasförmigen Mediums.
Sie bezweckt ein Verfahren zu schaffen, mit dem sowohl ein stärkeres Ausmahlen als auch ein erhöhter Trocknungseffekt als mit bisher bekannten Verfahren erzielt werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass die Teilchen in eine Atmosphäre eines gasförmigen Mediums eingeführt werden, welches einen Wirbel bildet, worauf das Medium im Wirbel im wesentlichen von den Teilchen getrennt wird, und die Teilchen gemeinsam in eine zweite Atmosphäre geför dert werden, welche einen Wirbel eines anderen gasför migen Mediums enthält, worauf schliesslich das Medium des zweiten Wirbels von den Teilchen ge trennt wird und die Teilchen einer Sammelstelle zuge führt werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens. Diese ist gekennzeichnet durch eine erste Kammer, ein Ein- lassorgan für feste Teilchen, welches in die erste Kam mer führt, ein Einlassorgan für ein gasförmiges Medium, welches in die erste Kammer führt und tan- gential derart angeordnet ist, dass in der Kammer Ströme des gasförmigen Mediums entstehen, welche einen Wirbel bilden, sowie durch eine zweite Kammer, welche bezüglich der Strömung des Mediums in direk ter Verbindung mit der ersten Kammer steht und zweite Einlassorgane für ein anderes gasförmiges Medium enthält, welche in die zweite Kammer führen,
wobei diese Einlassorgane ebenfalls tangential angeord net sind, so dass in der zweiten Kammer die Ströme gasförmigen Mediums einen Wirbel bilden, sowie schliesslich durch ein Organ zum zentrifugalen Ab scheiden der behandelten festen Teilchen aus dem Medium des Wirbels in der zweiten Kammer und ein Organ zum Sammeln der behandelten festen Teilchen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung dargestellt. Anhand derselben wird das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt einer erfin- dungsgemässen Einrichtung; Fig. 2 einen Grundriss der Oberseite der Einrich tung nach Fig. 1; Fig. 3 ein verkleinerter Seitenschnitt einer Variante eines Teiles der Einrichtung nach Fig. 1; Fig. 4 ein schematischer verkleinerter Aufriss einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung;
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer weite ren Variante der Einrichtung nach Fig. 1; und Fig. 6 eine schematische Ansicht einer Variante der Einrichtung nach Fig. 4.
In Fig. 1 wird eine Einrichtung mit der allgemeinen Bezeichnung 10 gezeigt. Sie besteht aus einer ringför migen, mit einer peripherisch nach unten gerichteten engeren ringförmigen Kammer 14 integrierten Kammer 12. Der Innenteil der Kammer wird durch einen nach unten und innen gerichteten ringförmigen Durchlass 16 mit einer verhältnismässig engen vertikalen Kammer 18 verbunden. Das offene untere Stück der Kammer 18 steht mit dem Zentrum der zylinderförmigen Kam mer 22 in Verbindung.
Der Boden der Kammer hat eine zentrale Öffnung in Verbindung mit einer Separa- torkammer 24 mit einer verkleinerten Bodenöffnung 26, die in den Oberteil der Grundkammer 28 mündet, deren Bodenstück ebenfalls verkleinert ist. Auf dem offenen Boden der Kammer 28 befindet sich ein stern förmiges Ventil 30.
Um die Kammer 14 läuft eine ringförmige Einlass- leitung, die mit der Kammer mittels einer Mehrzahl Düsen 34 in Verbindung steht. Diese Düsen 34 sind tangential an der Peripherie der Kammer 14 ange bracht und stehen so in proportional zueinander liegen den Winkeln, dass die hieraus fliessenden Dampf- oder Gasströme aufeinander stossen. Diese Düsen können entweder Schlitzdüsen-Typen oder sog, konvergierend divergierende Düsen sein.
Der Schlitzdüsentyp sorgt nicht nur für eine geringem Geschwindigkeit, sondern auch für einen geringeren Temperaturabfall, während der konvergent-divergente Typ eine grössere kinetische Energie für 1Vlählzwecke, aber auch einen grösseren Temperaturabfall liefert. Die Einlassleitung 32 wird mit einem von dem im Einzelfall angewandten Verfah ren abhängigen geeigneten Medium z. B.
Dampf oder Gas aus einer (nicht gezeigten) Quelle durch ein Rohr 36 gespeist.
Ein oder mehrere Zuleitungsrohre 40 für Teilchen führen von einem Trichter. 42 in die Kammer 40. Diese werden schräg nach unten geneigt und tangential zur Peripherie der Kammer- angebracht.
Die Kammer 22 wird ausserdem von einem ring förmigen Einlassrohr 44 umgeben, das durch ein Rohr 46 mit einer nicht gezeigten zweiten Quelle eines dampf- oder gasförmigen Mediums verbunden ist. Die Einlassleitung 44 steht mit der Kammer 22 über meh rere tangential angebrachte Düsen 48. in. Verbindung.
Unmittelbar über dem Oberteil der Kammer 18 und in Verbindung mit dieser, führt ein Auslassroir 50- von einer zentralen Öffnung, in. die. Kammer 1,2.. Koaxial mit dem Kanal 50 läuft ein Auslassrohr 52, das durch die Kammer 18 nach unten in den oberen Teil der Kammer 24 geführt ist.
Ein Leitungsrohr 54 führt von einer Öffnung im Oberteil der Grundkammer 29 di neh ein Abdampfventil 56 in einen Filterbehälter 58. Die Bedeutung dieses Abdampfventils für die Steigerung der Ausbeute des Endproduktes wird nachstehend aus führlich beschrieben.
Nach einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Kieselsäuregel oder ähnliche zu mahlende und zu entwässernde Stoffe durch das Füllrohr 40 in die Kam mer 14 eingeführt. In der Kammer 14 werden die Teil chen herumgewirbelt und in dem durch die Heiss- dampfströme erzeugten Wirbel aufeinander gestossen,
so dass sie sich gegenseitig pulverisieren. Bei einer Ein- lassdampftemperatur von ungefähr 480 -540 C oder höher und einem Druck von ungefähr 10 kg/cm2 be trägt die Dampfgeschwindigkeit in der etwa 150 mm breiten Kammer 14 mit einem Durchmesser von unge fähr 90 cm an jedem Punkt im Horizontalwirbel schät zungsweise ungefähr 270-4.50 m/sec. Hierdurch rotiert jedes Teilchen bis zu dem Augenblick, wo es den obe ren Teil der Kammer erreicht, zwischen 100 und 200 Mal.
Abgeteilte Teilchen steigen in den oberen Teil der Kammer auf, da der Wirbel selbst bei Fortsetzung der Dampf- und Rohstoffzufuhr durch die Kammer 14 auf steigt. Diese Anstiegbewegung geht verhältnismässig langsam vor sich und beträgt etwa 0,9-1,5 m/sec., obwohl sie gewöhnlich bei etwa 1,5-4,5 m Iiegt. Das vielfache Rotieren der Teilchen führt zu einem zahlen- mässig starken Aufeinanderprallen. Das Ergebnis ist ein sehr feines Ausmahlen, da das. Verhältnis der festen Teilchen zum Dampf sehr hoch ist.
Gleichzeitig lässt die langsame Aufwärtsbewegung des Wirbels reichlich Zeit zur Trocknung der Teilchen und Küh lung des Heissdampfes.
Beim Aufsteigen des Wirbels durch die Kammer 14 bewegen sich die feinsten Bodenteilchen mit diesem nach oben wie durch einen Kamin. Diese feinen Teil- chen wurden inzwischen nicht nur feingepulvert, son- dern teilweise auch während des Mahlabschnittes soweit getrocknet,
dass eine erneute Zusammenballung bei < gegenseitiger Berührung oder Berührung mit den Gerätewänden verhindert wird.
Es besteht ausserdem dank dem sog. Umsetzungs-Effekt keine Möglichkeit zur Verunreinigung der feinen Teilchen durch grabe Teilchen, da die Trennung grosser Stücke nicht durch Änderung der Zentrifugalkraft, sondern lediglich durch Gewichts- und Massenveränderung erfolgt.
Eine weitere Trennung der besonders und der weniger feinen T & Telmn. arfo#gt beten Aufsteigen des horizontalen Wirbels in die verhältnismässig flache, brei e Kammer 12;
, irr dieser Kammer 12, bildet der nunmehr nicht mehr durch die relativ engen Wände der Kammer 14 gehemmte Wirbel seine übliche nach innen gerichtete zunehmende Spiralform. Da sich jeder Teil des Wirbels spiralförmig nach innen bewegt und dessen Radius abnimmt,
steigt mit der Spiralbewegung auch dien Rotationsgeschwindigkeit arr. Die weniger e- neu oder die noch verhältnismässig feuchten und daher schwereren und zur Zusammenballung neigenden Teil chen verbleiben im Randgebiet des. Wirbels in der Kam mer 12 und wirbeln so, lange herum, bis sie trocken sind und keine. Neigung, mehr zur Zusammenballung haben.
Zu diesem Zeitpunkt werden sie ihrerseits infolge des zähen Widerstands der Flüssigkeit zum Wirbelkern be- fördert Beim Durchlauf durch die Kammer 12 fällt der Dampf im Wirbel infolge der Verdampfung des absor bierten Wassers auf den Kieselsäuregelteilchen auf ungefähr 120 C ab:
Während die Teilchen in den ringförmigen Durch- lass 16 getragen werden, rotieren sie mit sehr hohen Geschwindigkeiten (wobei, sie Zentrifuga & räfte von ungefähr 100 000-150 000:g bilden).
Bei der Abwärts- bewegung des. Wirbels durch die Kammer 18. haben die Teilchen die Tendenz, an den Wänden der Kammer haften zu bleiben;
sie sind noch: schwerer als der Dampf und haben dernrgemäss eine höhere Zentrifugal- und Abscheidungskraft. Der leichtere Dampf bewegt sich gegen das Zentrum und wird hierher abgeschie@- den. Er bewegt sieh dann durch das Absaugrohr 50 aufwärts. <RTI
ID="0002.0170"> und wird abgeblasen. Inzwischen fällt, wie weiter unten. ausführlicher beschrieben wird, Luft, eire dichteres Gas als der Dampf, von der Kammer 22 in die Kammer 24 und bildet wegen des Vorhandenseins von Dampf in. der Kammer 18 eine dynamische, einer Kaltwetterfront in der Erdatmosphäre ähnliche Sperr schicht.
Eine kleine Dampfmenge kann aber in die Kammer 22 und von da aus zusammen mit Luft in die Kammer 24 absinken, aus der sie durch den Absaug- kranal 52 zusammen mit der Luft ausströmt. Dieser Vorgang ist vielfach erwünscht, da so mehr feste Kör per in die Kammer 22 gezogen werden.
Die Teilchen in Kammer 18 werden infolge ihrer hohen Zentrifugalkraft in die Kammer 22 geschleudert. In diese Kammer wird sehr heisse Luft (ungefähr zwi schen 540 -930 C) mit Niederdruck (ungefähr 0,14- 0@,28 kg/cm2) durch die Einlassrohre 48 hineingebla sen.
Diese Einlässe 48 werden für Niederdruck-Heiss- luft verwendet und sind wesentlich grösser als die Dampfeinlässe 34 in die Kammer 14; es handelt sich um Schlitz-Typen, während die Einlässe 34 vorzugs weise konvergierend-divergierender Art bei Benutzung der Vorrichtung für diesen besonderen Zweck sind.
Da die Einlässe 48 tangential RTI ID="0002.0201" WI="17" HE="4" LX="1569" LY="2538"> angebracht sind, erzeugen sie auch einen starken Wirbel, in dem die Teilchen herumgewirbelt und so zerstreut werden, dass jede Tendenz zur Zusammenballung überwunden wird, und die Heissluft nunmehr die Oberfläche eines jeden Teil- chens erreicht und, dieses vollständig trocknet. Auch hier werden die feuchteren schweren Teilchen in Wir belbewegung am Aussenrand des äusserst intensiven Wirbels gehalten,
bis. sie vallkammen trocken und leicht genug sind:, uni durch den zähem Widerstand der ausströmenden Gase nach innen. getragen zu. werden:.
Die Heissluft ersetzt hier vollkommen die Dampf- atmosphäre um jedes Teilchen durch dx"e@ Luftatmo- sphäre. Infolgedessen werden alle Teilchen bei Abküh lung mit Luftatmosphäre gegeneinander gedrückt und ballen sich nicht mehr zusammen. Bei ausschliesslicher Anwendung von Dampf wie bei den früheren Verfah ren neigt
jedoch der zurückbleibende Dampf zur Kon densation und zur festen Verbindung einiger aufeinan der stossender Teilchen.
Nach überwindung .der auf die Teilchen in der Kammer 22 wirkenden Zentrifugalkraft durch den Rei bungswiderstand der zähen Flüssigkeit werden die leichteren, trockeneren Teilchen mit der ausströmen den Flüssigkeit nach aussen und unten in die Separa- torkammer 24 geschleudert.
Hier wird im wesentlichen die gesamte Luft und der etwa noch zurückbleibende Dampf von den trockenen Teilchen gelöst, strömt durch den Austrittskanal 52 nach oben und wird abge- blasen, während die trockenen, noch wirbelnden Teil chen in die Grundkammer 28 befördert und durch das Ventil 30 entfernt werden.
Mitunter ist das Absaugen einer kleinen Luftmenge zusammen mit den wirbelnden Teilchen in die Kammer 28 wünschenswert, da dies. zu einer erhöhten Teilchen- ansammlung beiträgt. Dies. ist der Tatsache zuzuschrei- ben, dass die festen Teilchen beim Einströmen des Flüssigkeitswirbels in die Kammer 28 radial nach aus sen geschleudert werden und sich absetzen. Beim Zu sammenfallen des. Wirbels wird in dessen Zentrum ein zweiter Wirbel erzeugt, der in die Kammer 24 zurück gezogen wird.
Einige feste Teilchen werden in diesen zweiten Rückflusswirbel hineingezogen und würden normalerweise mit diesem in die Kammer 24 zurückge saugt werden. Dies wird aber durch das Anzapfventil 56 verhindert, da es eine Auflösung des durch die öff- nung 26 eintretenden Wirbels bewirkt und hierbei die Luft zur Beförderung dieser Teilchen durch den Kanal 24 in den Staubabsaugbehälter 58 freimacht.
Da die Lufttemperatur infolge der Verdunstung der gesamten Feuchtigkeit auf den Teilchen zu diesem Zeitpunkt verhältnismässig niedrig (89 -120 C) ist, können herkömmliche Filterbehälter verwendet wer den. Auf diese Weise wird z. B. die Ansammlung von Kieselsäuregelteilchen, die bekanntlich bei Verwendung von Zentrifugalauffangbehältern sehr schwierig ist, von etwa 65-75 % auf ungefähr 90-95 % erhöht.
In einigen Phasen kann der Druck im Dampfrohr 50 über dem im Luftableitungsrohr 52 liegen. In die sem Fall wird zur Verhinderung des Rückstroms von zuviel Dampf in die Kammeer 22 ein Absaugventil im Dampfableitungsrohr 50 angebracht und so der Rück druck verhindert. Gleichzeitig wird der dynamische Widerstand bei 18 ausgeglichen. Man muss sich die Auspuffrohre 50 und 52 so vorstellen, dass diese zu getrennten (nicht gezeigten) Auspuffstellen führen, die beim vorliegenden Beispiel infolge der relativ niedrigen Temperaturen der Abgase (ungefähr zwischen 80 -120 C)
aus herkömmlichen Filterbehältern beste- hen können. Wie oben dargelegt, kann zur Verhinde rung eines Rückstroms und Ausgleichung des dynami- scheu Widerstands ein Absaugventil im<B>]Dampf</B> ablei- tungsrohr verwendet werden..
Das Gerät kann auch so konstruiert werden, dass beide Auspuffkanäle in einen einzigen Filterbehäker führen. Eine bildliche Darstellung hiervon zeigt Fig: 3;
in der das dem Ableitungsrohr 52 entsprechende Rohr 70 koaxial innerhalb:. des: dena. Ableitungskanab <B>50</B> ent- sprechenden Kanals 72 angebracht wird, so dass. beide in einen einzigem Filterbehälter führen. Der Kanal <B>72</B> wird, wiz dargestellt,
zur Geschwindigkeitserhöhwig und Druckverringerung am besten mit einem Venturi rohr 74 versehen, das für ein Absaugen des Stroms im den; Kanal 72 in den (nicht gezeigten):
Filterbehälter sorgt. Im. Kanal 72 kann ebenfalls stromaufwärts zum Filterbehälter ein Absaugventileingebaut werden.
Das vorgenannte Verfahren kann auch - wie in Fig. 4 dargestellt - mit einer Anlage herköm .nlichex mit Fluidumsenergie angetriebener Mühlen durchge- führt werden.
In Fig. 4 wird eine erste Mühle <B>100</B> ge zeigt, die von der Auslassöffnung her mittels eines Rohres 102. mit einem Zentrifugalsoparator 104 ver bunden wird.
Dieser wiederum wird mit denn Einlass für den Rohstoff 106 einer zweiten, wesentlich grösse- ren mit Flüssigkeitsenergie betriebenen Mühle mit der allgemeinen Bezeichnung 108 verbunden. Die Ba gt der beiden Mühlen ist in der USA-Patentschrift Nr. 2 590 220 beschrieben.
Beide bestehen aus einer oval- förmigen vertikal angebrachten Kammer wie bei 110 bzw. 112 und einen Einlass für Rohstoff und zwar bei 114 für die Mühle 100 und für die Mühle 10:
8 bei 106. Auf dem Boden der Mühle 100 befinden sich in einer Einlassleitung 118 Tangentialgasdüsen 116. Ähnliche Tangentialdüsen befinden sich in einer Einlassleistung 122 am Boden der Mühle 108, sind jedoch grösser als die in der Mühle 100.
Bei den Düsen 116 handelt es sich zur Erzielung einer grösseren Ansaugstrahlge- schwindigkeit ferner um konvergent-divergente Typen, bei den Düsen 120 hingegen um Schlitz-Typen zur Erzeugung einer stärkeren Turbulenz. Die Füllrohre sind Flüssigkeitsdrucktypen. Sie dienen lediglich zur Veranschaulichung, da andere Füllvorrichtungstypen, insbesondere, soweit es das Füllrohr 114 betrifft, ver wendet werden können.
Beim Betrieb wird der Rohstoff durch das Zulei tungsrohr 114 auf den Boden der Kammer<B>110</B> einge lassen und von Tangentialströmen von Heissdampf- hochdruck aus den Düsen 116 erfasst. Durch das Auf- einanderstossen dieser Dampfströme entsteht ein Wir belgemisch, in dem die Teilchen aufeinander prallen und sich gegenseitig mahlen. Teilchen und Dampf stei gen m einem Wirbel im linken Kammerteil 110 nach oben.
Beim Strömen durch die obere Krümmung, die ein Scheideglied darstellt, hält die auf die grösseren feuchteren Teilchen einwirkende Zentrifugalkraft diese im äusseren Wirbelgebiet fest, wo sie so lange zusätzlich durch die Mühle gewirbelt werden, bis sie fein gemah len und verhältnismässig trocken sind.
Unterdessen werden die feineren trockeneren Teilchen durch Dampf durch das Ablassrohr 102 am radialen Innenteil ge schleudert und strömen durch das Rohr 102 zum Sepa- rator 104, aus dem der meiste Dampf durch das Ab dampfrohr 123 nach oben entströmt, während sich die festen halbtrockenen Teilchen zusammen mit etwas Dampf in den Trichter 124 senken;
von hier aus wer den sie durch das Zuleitungsrohr 106 auf den Boden der Kammer 112 der Mühle 108 geblasen. HierRTI ID="0003.0197" WI="7" HE="4" LX="1849" LY="2616"> wer- den die Teilchen von Heissluftniederdruck aus den Tangentialdüsen 120 der Einlassleitung 122 erfasst. Dann werden sie mittels Heissluft in gleicher Weise wie bei ihrer Bewegung durch die Kammer 110 durch die Kammer 112 gewirbelt;
in diesem Falle werden sie allerdings nur wenig gemahlen, da der niedrige Luft druck nicht die hohe kinetische Energie wie Dampf hochdruck besitzt. Die Heissluft bewirkt aber eine sehr durchgreifende Trocknung der Teilchen, wobei die schwereren feuchteren Teilchen infolge ihrer grossen Zentrifugalkraft wiederum so lange im Randgebiet blei ben, bis sie trocken und leicht sind.
Die leichteren trockenen Teilchen hingegen werden durch den Luft strom durch den Absaugkanal 120 in einen Filterbe- hälter o. dgl. geschleudert. Der in der Luft verbliebene geringe Luftfeuchtigkeitsgehalt wird durch die Luft verdünnt und von den festen noch überhitzten Teil chen nicht absorbiert. Auf diese Weise werden zu 99,99 % getrocknete Teilchen geliefert.
In einigen Fällen, wo die ursprüngliche Feuchtig keit in der Rohmaterie sehr hoch, d. h. über 70 in Gewichtsprozenten liegt, ist es nicht erforderlich, dass der verarbeitete Stoff völlig knochentrocken oder über- mässig fein ist - hat man festgestellt, dass es wirt schaftlicher ist, die Materie zunächst teilweise im tur bulenten Zustand mit billigem Heissluftniederdruck zu trocknen und sie erst dann mit Heissdampf zu mahlen. Falls ein höherer Wasserentzug erwünscht ist, ist nach der Mahlphase mit Dampf eine Umsetzung mit Heiss- luft vorgesehen,
so dass die Dampfatmosphäre um die Teilchen durch Luft ersetzt wird. Der Stoff wird in der ersten Phase nur teilweise getrocknet, weil die noch grossen feuchten Teilchen bei Vornahme einer völligen Trocknung ihre Spaltenfeuchtigkeit sowie die aufge nommene Feuchtigkeit verlieren und Zusammenballun gen bilden würden. Die Trennung dieser Zusammen ballungen wäre schwieriger, da selbst bei Verwendung von Dampfhochdruck mehr Dampf benötigt wird.
Dieses Verfahren kann in Vorrichtungen, die im wesentlichen denen in den Fig. 1 und 4 ähnlich sind, in umgekehrter Stufenfolge durchgeführt werden. Zu nächst wird Heissluftunterdruck verwendet und erst dann erfolgt das Mahlen mit Heissdampfhochdruck. Die einzigen in den Vorrichtungen erforderlichen wesentlichen Änderungen bestehen in der Umkehrung der Düsengrösse und der verwendeten Düsentypen. Ausserdem muss nach Bedarf für eine zusätzliche Heissluft-Umsetzung Sorge getragen werden.
Fig. 5 zeigt eine modifizierte Form der Vorrichtung von Fig. 1 mit der allgemeinen Bezeichnung 150. Sie besteht aus einer ringförmigen mit einer nach unten gerichteten ringförmigen Kammer 154 zusammenge schlossenen Kammer 152. Die Kammer 152 hängt mit tels eines zentralen ringförmigen Durchlasses 156 mit einer schmalen Kammer 158 zusammen, die in eine ringförmige Kammer 160 führt.
Von dieser läuft eine nach unten gerichtete Zentrifugalseparatorkammer 162 mit einem offenen Unterstück; sie führt in eine Grund kammer 164 mit einem am Boden angebrachten Stern ventil 166, während die Ablasskanäle 168 und 170 wie in Fig. 1 zum Absaugen dienen.
Hier hingegen sind die tangentialen Zuleitungsrohre 172 in die Kammer 154 mit einer Heissluftniederdruckquelle verbundene Schlitz-Typen, während die tangentialen Zuleitungs rohre 174 in die Kammer 160 mit Vorliebe konver- gent-divergente Typen mit Verbindung zu einer Heiss- lufthochdruckquelle sind.
Um den Unterbeil der Sepa- ratorkammer 163 läuft ferner eine Einlassleitung 176 mit tangentialen Schlitztyp-Zuleitungsrohren 178. Sie wird aus einer (nacht gezeigten) Quelle durch ein Ven tilrohr 180 mit Heissluftniederdruck versorgt.
Bei diesem Umschaltvorgang erfolgt in der Kam mer 154 mittels Heissluftniederdruck eine Disper sion und - teilweise Trocknung der Teilchen in einem sich nach oben in die Kammer 152 bewegenden Wir bel. Von hier aus werden die leichteren trockeneren Teilchen durch den ringförmigen Durchlass 156 in die Kammer 158 geschleudert und von hier mittels Zentri fugalkraft in die Kammer 160 befördert, während die Luft durch den Absaugkanal 168 abgeblasen wird.
In der Kammer 160 erzeugt der Heissdampfhochdruck aus dem Zuleitungsrohr 174 einen äusserst starken Wirbel, in dem die feuchten Teilchen mittels Zentrifu- galkraft in die Separatorkammer 162 befördert werden, aus der der Dampf in den Kanal 170 entweicht. Hier werden die Teilchen mittels zusätzlicher durch die Ein- lassleitungen 178 eingeblasener Heissluft erfasst und so in die Grundkammer 167 befördert.
Der restliche Ab lauf ist der gleiche wie in Fig. 1, wobei die grössere Teilchenmenge auf den Boden der Kammer 164 fällt, während eine geringe Luftmenge und einige mitge führte feine Teilchen durch ein Absaugrohr 182 in einen Filterbehälter 184 strömen. Eine zusätzliche Ein- lassvorrichtung ist bei 186 (vgl. Fig. 5) für den nach stehend aufgeführten Zweck angebracht.
Das gleiche Umkehrverfahren kann mit der Vor richtung in Fig.4 durchgeführt werden. Allerdings müsste die Mühle 110 grösser als die Mühle 108 sein und grössere Düsen haben, während die kleinere Mühle mit kleineren konvergent-divergenten Düsen 120 ausgestattet sein müsste.
Die zusätzliche Heissluft-Umsetzung kann im Rohr 126 erfolgen. Es ist aber ebenso die Verwendung einer einzigen Mühle sowohl für die Vortrocknung als auch für das Mahlen mit Dampf möglich. Dies wird in Fig. 6 veranschaulicht.
Fig.6 zeigt eine mit Flüssigkeitsenergie angetrie bene Mühle mit der allgemeinen Bezeichnung 200. Diese ist praktisch mit den Mühlen 100 und 108 iden tisch. Nur befinden sich an ihrem Boden zwei Sätze Einlassdüsen 202 und 204. Die Düsen 202 sind tan- gential angebracht, verhältnismässig gross und mit grossen Schlitzen versehen, während die Düsen 204 zwar auch tangential angeordnet, aber relativ klein und meist konvergent-divergente Typen sind.
Jeder Düsen satz nimmt eine Bodenhälfte der Mühle ein, wobei die Düsen 202 unmittelbar neben dem Zuleitungsrohr 206 liegen. Unter der Mühlenkammer befindet sich ein Sammelleitungsrohr, das mittels einer senkrechten Trennwand 216 in zwei Rohrverzweigungen 210 und 214 abgeteilt wird.
Die abgezweigte Kammer 210 be- liefert die Düsen mittels eines Ventilrohrs 218 aus einer (nicht gezeigten) Quelle mit Heissluftniederdruck. Die abgezweigte Kammer 214 versorgt die Düsen 204 aus einer (nicht gezeigten) Quelle mittels eines Ventil rohres 220 mit Heisslufthochdruck.
Bei Betrieb der Vorrichtung von Fig. 6 läuft die Rohmaterie durch das Füllrohr 206 auf den Kammer boden der Mühle 200 und wird dort von Heissluftnie- derdruck aus den Düsen 202 erfasst. Hierbei wird eine Dispersion der Teilchen in einer heissen turbulenten Umgebung und deren teilweise Trocknung bewirkt. Gleichzeitig tangieren die Düsen 202 und befördern so mit einströmender Heissluft die Teilchen über die Düsen 204.
Während der Teilchenstrom und die Heiss- Luft über die Düsen 204 laufen, bewirkt der Heiss dampfhochdruck aus den Düsen 204 ein Aufeinander prallen der Teilchen bei hohen Geschwindigkeiten, das eine gegenseitige Pulverisierung zur Folge hat.
Das Vorhandensein von Heissluft beeinflusst den Mahlef fekt des Dampfhochdrucksetwas ungünstig. Die Heiss- luft wirkt aber nicht nur als zusätzliches Trocknungs- medium (das mittels einer billigen, unmittelbaren Ver brennung erzeugt werden kann), sondern. verdünnt auch ausreichend den Dampf,
wodurch ein beträcht liches Absinken der Auspufftemperaturen der Mühle auf mitunter 80 -93 C ermöglicht wird. Dabei ist die Luft immer noch heiss genug, um eine unerwünschte Verdampfung zu verhindern. Dies ist darauf zurückzu führen, dass die relative Luftfeuchtigkeit bei diesen Temperaturen noch unter 100% liegt, und sich der Dampf noch in überhitzten Zustand befindet.
Bei aus- schliesslicher Verwendung von Dampf müsste der ab gelassene Dampf bei den vorherrschenden Druckver hältnissen mindestens noch 121 -149 C haben. Um gekehrt erlaubt diese niedrige Auspufftemperatur das Ausscheiden von mehr Hitze aus dem Dampf. Hat der Dampf beispielsweise anfänglich 524 C und liegt die Auspufftemperatur bei 80 C, so stehen für die Ver dampfung 445 C Differentialtemperatur zur Verfü gung. Falls die Auspufftemperatur 135 C betragen muss, stehen andererseits nur 389 C zur Verdampfung zur Verfügung.
Der zusätzliche Heissluftniederdruck gestattet ausserdem die Anwendung eines stark vermin derten Dampfhochdrucks, da nur soviel Dampf benö tigt wird, als zum Mahlen erforderlich ist; für den Umfang des Wasserentzugs sorgt die Heissluft. Endlich verhindert die Tatsache, dass die sich in dauernder tur bulenter Suspension befindlichen Teilchen in einem gleichmässigen Strom von der Heissluftstation über die Düsen 202 zur Mahlstellung über die Düsen 205 be- fördert werden, jegliche Zusammenballungsmöglich- keit.
Nach dem Mahlen der Teilchen im Bereich der Düsen 204 durchlaufen sie in der gleichen Weise wie in der Beschreibung für die Mühlen 100 und 108 die Mühlenkammer, wobei die feineren trockeneren Teil chen durch das Absaugrohr 222 gleichzeitig mit Luft und Dampf in den Auspuffkanal 224 geschleudert wer den. Im Bedarfsfall kann eine zusätzliche Heissluftum- setzung ähnlich der in Fig. 5 unter 176-178 im Kanal 224 vorgenommen werden. Auch der Einbau eines Absaugventils ist möglich.
Das erfindungsgemässe Verfahren und dis zugehö rige Vorrichtung können zum Mahlen und/oder zum Dehydrieren von fast allen Typen von festen Teilchen verwendet werden, ob diese mineralischen, pflanzlichen oder tierischen Ursprungs sind. Das Verfahren und die Vorrichtung sind auch zur Dispersion und zum Kalzi- nieren derartiger Materialien verwendbar. Beispiele derartiger Materialien sind keramische und tonartige Produkte, wie z. B. Ton, Kaolin, Afapulgus-Ton, dia- tomazeische Erde, Karbonate, Silikate, Oxyde, Chlo ride, Phosphate und andere anorganische Stoffe, orga nische Stoffe wie z.
B. Zellulose, synthetische und natürliche Harze, Wachse und ähnliche Stoffe, Anti biotika und andere pharmazeutische Erzeugnisse, In sektizide, Fungizide und Herbizide, sowie Materialien wie Kohle, Bronze, Kupfer, Gold, Zinn und deren Legierungen.
Die beschriebene Einrichtung ist auch für gleichzei tige chemische Reaktionen zwischen den gemahlenen Teilchen und anderen Materialien verwendbar. Es kön nen auch gleichzeitig überzüge der Teilchen mit ande ren Materialien, wie z. B. Wachs, Kunstharzen usw. durchgeführt werden. Es ist auch die gleichzeitige Polymerisierung einer Flüssigkeit möglich, die als ein Lösungsmittel dient, wie z.
B. Styren, Butadien, Chlor- opren, Isobutylen und anderer synthetischer Harze, die bei der Herstellung von künstlichem Gummi und ähn lichen Stoffen verwendest werden. Es ist aber auch die gleichzeitige Zugabe von Pigmenten, Füllstoffen, Schmiermitteln, Plastifikatoren, Stabilisatoren usw. möglich.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die zugehö rige Einrichtung können auch zum gleichzeitigen Rösten und Mahlen von Kaffee verwendet werden, und der Herstellung eines Kaffee-Konzentrats durch Einführung von grünen Kaffeebohnen anstatt des Si- likagels, bei gleichzeitiger Einführung von Dampf durch die Düsen 34 mit einer Temperatur von unge fähr 204-316 C. Darauf folgt das bereits beschriebene Verfahren, welches mit der Bildung eines Kaffeepul vers endet, das als rasch lösliches Kaffeepulver ver kauft und verwendet werden kann.
Das vorliegende Verfahren und die entsprechende Einrichtung sind auch besonders gut für die Herstel lung von Kakao und Schokoladeprodukten geeignet. Bei dem bisher üblichen Verfahren wurden die Kakao bohnen zuerst geröstet, darauf zerdrückt und gereinigt, um die Schale vom Kernteil zu trennen. Die Kerne, welche ungefähr 53 % Fett enthalten, werden darauf fein gemahlen, wodurch eine dicke Flüssigkeit entsteht, dis als Schokoladebrei bezeichnet wird.
Dieser Brei wird dann einem hydraulischen Pressvorgang unterzo gen, zur Entziehung eines fettigen Filtrates, welches als Kakaobutter bezeichnet wird. Die restlichen festen Stoffe werden als Kakao-Presskuchen bezeichnet. Der Presskuchen wird dann in Kakaopulver überführt, und zwar durch Zerdrücken, Mahlen, Kühlen und Sichten durch kalte Luft. Die Kakaobutter wird bei der Her stellung von süsser Schokolade, Milchschokolade und überzügen von Schokolade in der folgenden Weise verwendet. Es werden Zusätze wie Zucker, Milchpul ver, aromatische Stoffe, Nusskerne usw. miteinander vermischt und zu einer glatten Paste in Rollenmühlen gemahlen.
Die Paste wird darauf einem längeren Kne ten ausgesetzt, nach welchem sie zur Erzielung einer gewünschten Flüssigkeit einen Zusatz von Kakaobutter in der erforderlichen Menge erhält.
Es ist vorteilhafter die Kerne allein zu rösten, nachdem vorher die Schale entfernt wurde, als die gan zen Bohnen. Dadurch wird nämlich nicht nur die Wirksamkeit des Röstvorganges verbessert. Die Kerne. allein sind besser teilbar und können mit weniger Mühe und Verbrauch an Energie in den Schokolade brei umgewandelt werden. Das ist durch das vorlie gende Verfahren und die entsprechende Einrichtung möglich, in welcher sich die Kakaokerne entweder ge genseitig oder mit anderen Zugaben zur Bildung von Kakaopulver mahlen können.
Wenn süsse Schokolade oder Milchschokolade her gestellt werden soll, so können andere Zugaben, wie z. B. Zucker, Trockenmilch, Aromastoffe usw. der Mischung beigefügt werden.
Es muss noch bemerkt werden, dass nicht nur pul verförmiger Kaffee und pulverförmiger Kakao sowie Schokolade sondern auch andere pulverförmige Lebensmittel Schwierigkeiten bei einer Verteilung des Pulvers im Wasser oder einer anderen Flüssigkeit bie ten. Dieses Problem kann nach der vorliegenden Erfin dung durch Ausbildung von Überzügen auf den Teil chen umgangen werden, wenn sich diese in Suspension befinden. Die Überzüge können aus wasseraufnehmen- den Stoffen wie z. B. Zucker bestehen.
Wenn dieses wasseraufnehmende Material mit der Flüssigkeit ge wischt wird, -so schmilzt es und die Oberflächenspan nung lässt nach. Dadurch werden die einzelnen Teil chen des überzogenen Stoffes voneinander abgestossen, und es wird eine sofortige Homogenisierung der Flüs sigkeit erzielt.
Wenn das erfindungsgemässe Verfahren und/oder die Einrichtung für die Ausführung einer che mischen Reaktion zur Bildung eines Überzuges einer Polymerisation usw.
verwendet werden, so können die für diesen Zweck verwendeten Materialien während der ersten Mahlphase, der zweiten Phase zum Wasser entzug durch Luft oder während der Nachtrocknungs- phase mit Luft (falls angewandt) zugeführt werden. Als Anwendungsbeispiel wird in Fig. 6 bei 18:6 eine Ein- füllhilfsvorrichtung dargestellt.
Dieses Einfüllrohr kann von jeder gewünschten Bauart sein und ist bei dem vorliegenden Beispiel zur Beimischung von geschmolzenem, mikrostallinem Wachs in gesteuerten einheitlichen Mengen in die Kammer 162 verwendbar.
Sobald hier die Teilchen aufgefangen und im Luft- niederdruck aus dem Einlassrohr 17:8 .herumgewirbelt werden, wird auch das Wachs in den Wirbel hineinge- saugt. Während der Bewegung der Teilchen durch das flüssige Luft-Wachs-Gemisch setzt .sich das Wachs auf den Teilchen ab,
bleibt bei deren Abkühlung dort haf ten und bildet eine homogene Schicht. Das Einlassrohr 186 kann ausserdem für das Einführen von Harzen, Ölen, Pigmenten, Füllmassen und dgl. verwendet wer den.
Ausserdem können die Füllrohre 178 zum Einfül- len von Flüssigkeit zur Bildung von .Schichten auf den Teilchen oder zur Auslösung einer chemischen Reak tion verwendet werden.
Ebenso ist deren Verwendung zum Einfüllen von Flüssigkeiten möglich, die im Zu sammenhang mit der Entwässerungsfunktion -oder an denen Stelle andere Effekte auf die Teilchen ausüben. Diese festen oder flüssigen Stoffe können während jeder anderen Phase entweder dem Mahl- oder Dehy- drierungswirbel beigemischt werden.
Trotz der obigen Beschreibung des Heissluftnieder- drucks als flüssiges Entwässerungsmittel können wahl weise andere elastische Flüssigkeiten je nach der zu behandelnden Substanz und dem gewünschten Zustand verwendet werden. Diese Flüssigkeiten können bei spielsweise .der Gruppe der Verbrennungsgase wie CO und C02, niedrigen Fetekohlenwasserstoffen, z.
B.. Methan, Äthylwasserstoff, Propangase sowie Inertgase, beispielsweise Nitrogen, entnommen werden. Als Ent wässerungsmittel sind ausserdem Gase wie Helium, Wasserstoff, Wasserstoffsulfide, Chlorgas, Methylchlo- ride, Ammoniumoxydhydrate, Salpetersäure usw. ver wendbar.
Möglich ist auch die Verwendung einfacher, aromatischer Kohlenwasserstofft, beispielsweise Ben zol, Monochlorobenzol usw., falls die Temperaturbe dingungen nicht so sind, dass diese einen Zerfall .des Kohlenwasserstoffes herbeiführen. Im allgemeinen kann jedes das Endprodukt nicht ungünstig beeinflussende Gasgemisch verwendet werden.
Man sollte darauf achten, dass der Druck in der Vorrichtung entsprechend den verwendeten Stoffen und Flüssigkeiten sowie der angewandten Verfahrens- art :entweder unter oder über dem atmosphärischen Druck liegt.
Es ist ferner ,darauf zu achten, dass die Möglichkeit zur Anwendung sehr hohen Temperaturen, z. B. 880 bis 930 C und darüber, falls erwünscht, eine Teil chenschmelzung zulässt.