Verfahren zum Pulverisieren von teilchenförmigem Material sowie Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pulverisieren von teilchenförmigem Material sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
In dieser Vorrichtung können die Teilchen des Materials auf eine bestimmte Feinheit zerkleinert werden.
Das wird durch gegenseitige Stösse der Teilchen und durch ihre Stösse gegen die Wand einer Mahlkammer erhalten, in welcher ein Wirbel mit hoher Geschwindigkeit eines Mahlgases besteht, von welchem die zu pulverisierenden Teilchen mitgerissen werden. Die Umfangsgeschwindigkeit des Wirbels ist gross gegenüber seiner nach innen gerichteten Komponente seiner Bewegung zu einer Ausgangsöffnung, die sich im zentralen Bereich des Wirbels befindet.
Die Erfindung hat die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Ziel, welche einen grösstmöglichen Wirkungsgrad der Umwandlung der Energie des in die Mahlkammer eingeführten Gases in eine Mahlenergie gewährleistet, wobei eine vorzeitige Dispersion der Teilchen des Materials im Wirbel verhindert wird, die zu einem Austritt der Teilchen in radialer Richtung aus der Kammer führen könnte, die noch nicht die gewünschte Feinheit haben.
Das erfindungsgemässe Verfahren, durch welches dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass das zu pulverisierende Material in der Form eines Speisestrahles in den äusseren Bereich eines spiralförmig nach innen verlaufenden Wirbels eines Gases eingeführt wird, der eine Umfangsgeschwineligkeit aufweist, die grösser ist als die Geschwindigkeit, mit welcher sich das Gas zum Zentrum des Wirbels bewegt, wobei der Wirbel des Gases in einer geschlossenen Mahlkammer gebildet wird, in welche das Gas in der Form eines Mahlstrahles eingeführt wird und welcher es durch eine Ausgangsöffnung im Zentrum des Wirbels entnommen wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine im we sentlichen kreisförmige Mahslkammer für die Teilchen des zu pulverisierenden Materials, Organe zur Einführung eines zum Mahlen dienenden Gases unter Druck in die Kammer durch mindestens eine am Umfang angeordnete Gasdüse, die mit einer Quelle des unter Druck stehenden Gases und dem Innenraum der Kammer in Verbindung steht, wodurch in der Kammer ein spiralförmig nach innen verlaufender Wirbel des Gases entsteht,
sowie Organe für die Einführung des zu pulverisierenden Materials in die Mahlkammer durch mindestens eine am Umfang angeordnete Materialdüse, die mit einer Quelle des Materials und dem Innenraum der Kammer in Verbindung steht und für die Zufuhr der Teilchen des Materials in den Wirbel und ihre Bewegung zusammen mit diesem dient, mit einer Winkelgeschwindigkeit, welche höher ist als die Geschwindigkeit der Bewegung der Teilchen radial nach innen zu einer Ausgangsöffnung im Zentrum des Wirbels.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 eine seitliche Ansicht mit Teilschnitt einer Ausführung einer erfindungsgemässen Pulverisiervorrichtung,
Fig. 2 einen vertikalen Schnitt nach der Linie 2-2 in der Fig. 1,
Fig. 3 einen horizontalen Schnitt nach der Linie 3-3 in der Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in der Fig. 2,
Fig. 5 einen vertikalen Teilschnitt der Vorrichtung nach den Linien 5-5 in den Fig. 2 und 3,
Fig. 6 eine Ansicht einer abgeänderten Ausführung eines Spinnenelementes, welches in der Ausgangsleitung der Pulverisiervorrichtung angeordnet ist,
Fig. 7 einen Schnitt des Spinnelementes nach der Linie 7-7 in der Fig. 6,
Fig.
8 einen vertikalen Schnitt einer anderen Ausführung einer Vorrichtung mit einem gemeinsamen Aus tritt des pulverisierten Materials und der verbrauchten Luft durch eine gemeinsame Ausgangsöffnung im oberen Bereich der Vorrichtung,
Fig. 9 einen vertikalen Schnitt einer Vorrichtung entsprechend der Vorrichtung nach der Fig. 8, wobei jedoch ein unabhängiger Ausgang für das pulverisierte Material und für die verbrauchte Luft durch den oberen Bereich bzw. den unteren Bereich der Vorrichtung vorgesehen ist,
Fig. 10 einen vertikalen Schnitt einer anderen Ausführung der Vorrichtung mit einer gemeinsamen oberen Ausgangsöffnung für das pulverisierte Material und die verbrauchte Luft,
Fig. 11 einen vertikalen Schnitt einer weiteren Ausführung der Vorrichtung, bei welcher in der Ausgangsleitung das Spinnelement vorgesehen ist,
Fig. 12 einen Schnitt der Vorrichtung nach der Linie 12-12 in der Fig.
11,
Fig. 13 einen Grundriss mit Teilschnitt einer weiteren Ausführung der Vorrichtung mit dem in der Ausgangsleitung angeordneten Spinnelement und
Fig. 14 einen horizontalen Schnitt nach der Linie 1414 in der Fig. 13.
Pulverisiervorrichtungen des Typs, auf welchen sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind entweder von horizontalem oder von vertikalem Typ. In beiden Fällen enthält die Vorrichtung eine Kammer, in welcher die Teilchen des zu mahlenden Rohmaterials mit einer hohen Geschwindigkeit durch einen spiralförmigen Wirbel bewegt werden, welcher in einer Ausgangsöffnung im zentralen Bereich des Wirbels endet. Zur Bildung und Aufrechterhaltung des Wirbelstromes der Teilchen in der Wirbelkammer wird ein Gas in den äusseren Bereich des Wirbels an einer oder mehreren äusseren Umfangsstellen zugeführt, und zwar mit einem solchen Düsendruck, dass das zugeführte Gas eine derart hohe Geschwindigkeit aufweist, dass sie dazu ausreicht, die Teilchen nach ihrer Einführung in die Wirbelkammer mit der erforderlichen hohen Geschwindigkeit zu bewegen.
Die Teilchen des Materials, welches auf eine gewünschte Feinheit pulverisiert werden soll, werden bei ihrer Bewegung mit hoher Geschwindigkeit entlang des spiralförmigen Wirbelpfades durch den Abrieb zerkleinert, welcher durch gegenseitige Zusammenstösse und Reibung der Teilchen sowie durch ihre Reibung an der inneren Wand der Wirbelkammer verursacht ist.
Trotz der Tatsache, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Bewegung der Teilchen sehr gross ist gegenüber der Ge schwindigkeit der Teilchen nach innen zur Ausgangs öffnung die sich im Bereich des Zentrums des Wirbels befindet, so dass gröbere und grössere Teilchen unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft eine Tendenz zur Bewegung entlang des äusseren Bereiches des Wirbels haben, hat es sich gezeigt, dass ein bedeutender Anteil dieser gröberen Teilchen zur Ausgangsöffnung des Wirbels bewegt wird und zusammen mit den feineren Teilchen austritt.
Diese unenvünschte Wirkung entsteht bei allen Vorrichtungen dieser Art, bei welchen die ganze Masse des zu behandelnden Rohmaterials an einer Stelle eingeführt wird, so dass an dieser Stelle eine bedeutende Verminderung der Geschwindigkeit der Strömung entsteht. Das gleiche entsteht in Fällen, wo die Einführung derart erfolgt, dass ungemahlenes Material entweichen kann, bevor es ein Teil der Masse wird, die sich wirbelförmig in der Wirbelkammer bewegt.
Die Verminderung der Geschwindigkeit des Wirbelstromes durch die Einführung der ganzen Masse des Rohmaterials an einer einzigen Stelle in die Strömung hat keinen kritischen Einfluss bei vertikalen Vorrichtungen, bei welchen die Ausscheidung durch die Fähigkeit des Gasstromes mit hoher Geschwindigkeit entsteht, Teilchen mit verminderter Grösse aus der Wirbelströmung zu reissen oder zu heben, wobei die gröberen Teilchen durch Schwerkraft oder Zentrifulgalkraft in der Trennzone ausgeschieden werden.
Es ist jedoch wichtig, dass eine solche Verminderung der Geschwindigkeit an der Stelle der Einführung des Rohmaterials in den Gasstrom nicht bei horizontalen Vorrichtungen entsteht, bei welchen die Ausscheidung nur unter dem Einfluss der Geschwindigkeit des Gasstromes erfolgt, durch welchen die Teilchen mitgerissen werden, sowie der auf die Teilchen einwirkenden Zentrifugalkraft, während sie zum Ausgang des Wirbels bewegt werden.
Bei diesen Vorrichtungen des horizontalen Typs kann es vorkommen, dass während der Ausscheidung der feinen Teilchen aus der Mahlkammer zusammen mit der verbrauchten Luft, von welcher sie mitgerissen werden, auch gröbere Teilchen zusammen mit der Gasströmung aus der Mahlkammer nach aussen gelangen.
Dadurch wird die Qualität der Siebung, die für die feinen Teilchen erwünscht ist, verschlechtert. Wenn die Geschwindigkeit des Gasstromes an der Stelle der Einführung des Rohmaterials vermindert wird, so ist der Gasstrom bei der Anwesenheit einer verminderten Zentrifugalkraft immer noch ausreichend stark, um in die Strömung des eingeführten Rohmaterials einzudringen und dieses zu dispergieren, was zur Folge hat, dass ein bedeutender Anteil der schwereren und gröberen Teilchen zur Ausgangsöffnung und durch diese nach aussen gezogen wird, bevor sie eine Gelegenheit haben können, durch Zusammenstösse und Reibung mit anderen Teilchen der eingeführten Masse des Materials zerkleinert zu werden.
Als Gas kann Luft, Dampf oder ein anderes geeignetes Gas verwendet werden, welches in die Mahlkammer bei einer beliebigen Temperatur und mit einem beliebigen Druck eingeführt wird, der normalerweise im Bereich von 7-10,5 Atmosphären liegt. Das Gas wird in die Mahlkammer durch die erwähnten Düsen eingeführt und bildet Mahlstrahlen zum Unterschied von Speisestrahlen des in die Mahlkammer eingeführten, auf eine bestimmte Teilchengrösse zu pulverisierenden Materials.
Vorzugsweise ist eine Mehrzahl der Düsen für die Speisestrahlen in gleichen Abständen am Umfang der Mahlkammer angeordnet, wobei alle Düsen gemeinsam durch einen einzigen Speisemechanismus des Injektortyps mit Rohmaterial versorgt werden können, und zwar mittels einer Leitung, welche die Mahlkammer umschliesst und mit der erwähnten Mehrzahl von am Umfang angeordneten Düsen in Verbindung steht. Jede Speisedüse kann gegenüber der Mahlkammer derart angeordnet sein, dass die Speisestrahlen des Rohmaterials in eine kreisförmige Bahn gerichtet sind, welche sich an die kreisförmige äussere Wand der Mahlkammer anschmiegt und mit dieser konzentrisch ist. Dadurch sind die Speisestrahlen der Teilchen des Rohmaterials im wesentlichen tangential zu einem Kreis gerichtet, der sich innerhalb des äusseren Bereiches des Wirbels der Gasströmung befindet.
Es ist z. B. bekannt, dass der Druckabfall in einem Strömungsmittel, welches durch einen Bogen mit 900 in einer Druckleitung fliesst, ungefähr dem Druckabfall in einem geraden Rohr mit einer Länge von 1,5-1,9 m entspricht und unter gewissen Umständen sogar das Fünf- bis Zehnfache dieses Wertes betragen kann.
Dadurch, dass das Ausgangsrohr der Mahlkammer mit einem Satz von Schaufeln zur Geradrichtung der Strömung versehen wird, die Enden aufweisen, welche sich frei über das Eingangsende des Ausgangsrohres hinaus um eine Länge von einer Hälfte bis zu einem ganzen Durchmesser des Ausgangsrohres erstrekken, wird das aus der Mahlkammer austretende Gas bei seiner Begegnung mit den vorgeschobenen Enden der Schaufeln bezüglich seiner Strömung geradgerichtet und gelangt daher in die Ausgangsleitung mit einem minimalen Druckabfall zwischen dem Druck des Gases in der Mahlkammer und dem Druck bei seinem Eintritt in das Ausgangsrohr. Dadurch wird gewährleistet, dass der maximale Anteil von Energie zum Mahlen verwendet wird, welche sich aus der Differenz zwischen der Energie des in die Mahlkammer eingeführten Gases und des in der Mahlkammer selbst enthaltenden Gases ergibt.
In den Fig. 1-5 der Zeichnung ist eine Vorrichtung des horizontalen Typs dargestellt. Die Vorrichtung 10 enthält eine kreisrunde obere Platte und eine kreisrunde untere Platte, welche mit einander zugewalldten, ringförmigen Flanschen 13 und 14 versehen sind, die Ausnehmungen in den Platten bilden und umschliessen.
In den Ausnehmungen der Platten 11 und 12 sind vorgeformte, auswechselbare Einsätze 15 und 16 aus einem gegen Abrieb widerstandsfähigen Material angeordnet, welches z. B. ein Kunststoff nach der Art des unter der Markenbezeichnung Teflon bekannten Kunststoffes wie auch Nylon, Polyurethan usw. oder auch ein geeignetes ,metallisches oder keramisches Material sein kann.
Die einander zugewandten Flächen der Einsätze 15 und 16 sind mit konischen Flächen 17 und 18 versehen, welche gemeinsam einen Hohlraum 19 bilden, dessen vertikale Tiefe sich von seinem Umfang nach innen vergrössert. Der Hohlraum 19 ist am Umfang durch einen ringförmigen Teil 20 mit einem T-förmigen Querschnitt verschlossen, welcher einen inneren, radial sich erstreckenden Teil 21 und einen ringförmigen, hohlen äusseren Teil 21 aufweist. Der innere radiale Teil 21 des Teiles 20 ist fest zwischen den einander zugewandten äusseren Teilen der Platten 11 und 12 angeordnet, während der äussere hohle Teil 21a die ringförmigen Flansche 13 und 14 der Platten 11 und 12 eng umschliesst.
Obwohl die mit den Einsätzen versehenen Platten 11 und 12 und der dazwischen angeordnete, ringförmige Teil 20 miteinander entsprechend der Darstellung in der Fig. 1 durch beliebige geeignete Organe verbunden sein können, werden diese Teile vorzugsweise durch eine Mehrzahl von rasch lösbaren C-förmigen Klemmen 22 festgehalten, von denen nur eine in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Dadurch wird eine rasche und einfache Zerlegung der Vorrichtung zur Reinigung wie auch für andere Arbeiten erleichtert. Der Hohlraum 19, welcher auf diese Weise durch die obere Platte 11 und die untere Platte 12 zusammen mit dem ringförmigen Teil begrenzt ist, bildet die Mahlkammer der Vorrichtung.
Die obere Platte 11 ist mit einer zentralen Öffnung 23 versehen, die mit einer Schulter versehen ist und koaxial mit einer zentralen Öffnung 24 des Einsatzes 15 ist. In ähnlicher Weise ist die untere Platte 12 mit einer zentralen Öffnung 25 mit einer Schulter versehen, die koaxial zu einer zentralen Öffnung 26 des Einsatzes 16 ist. Ein Ausgangsrohr 27 erstreckt sich in axialer Richtung durch die obere Platte der Vorrichtung nach innen bis zu einer Stelle, die sich unterhalb der zentralen Öffnung im Boden des Hohlraumes 19 erstreckt. Koaxial zum Ausgangsrohr 27 ist ein Sammelteil 28 angeordnet.
Der innere Durchmesser des Sammelteiles in seinem Bereich, welcher das untere Ende des Ausgangsrohres 27 umschliesst, ist grösser als der äussere Durchmesser des Endes des Rohres 27, so dass eine ringförmige Öffnung 29 entsteht, durch welche die Teilchen des Materials, welche in der Mahlkammer der Vorrichtung auf die gewünschte Grösse gemahlen sind, unter dem Einfluss der Schwerkraft in den Sammelteil 28 gelangen können, wobei das verbrauchte Gas aus der Mahlkammer durch das Rohr 27 abgeleitet werden kann.
Das Ausgangsrohr 27 ist vorzugsweise an der oberen Platte 11 und an ihrem Einsatz durch einen Kopf 30 befestigt, welcher einen Flansch aufweist, der in der Öffnung 23 der oberen Platte 11 durch einen Gewindering 31 befestigt ist, der auf dem Kopf 30 aufgeschraubt ist und sich gegen die untere Fläche des Einsatzes 15 abstützt. Eine Ausgangsleitung 32 ist durch Schrauben oder auf eine andere Weise am äusse- ren Ende des Ausgangsrohres befestigt und bildet seine Verlängerung.
Der Sammelteil 28 ist durch Schrauben oder auf eine geeignete Weise an der unteren Platte 11 und am Einsatz 16 befestigt.
Der Einsatz 15 der oberen Platte ist mit einem nach oben offenen, ringförmigen Kanal 33 versehen, welcher sich am Iganzeln Umfang des Einsatzes in der nächsten Nähe seines äusseren Randes erstreckt. Wenn der Einsatz 15 in seiner Stellung innerhalb der oberen Platte 11 angeordnet ist, dient die obere Platte als ein Verschluss für die obere offene Seite des Kanales 33 im Einsatz. Auf diese Weise bilden die obere Platte und der Einsatz zusammen eine Verteilleitung 34, durch welche das Rohmaterial zugeführt werden kann, das in der Vorrichtung pulverisiert werden soll.
Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist die obere Platte 11 mit einem Speisemechanismus für das Material versehen, welcher die Form eines Speisekopfes 35 hat, der ein Venturirohr 36 enthält, mit einem Venturikanal 37, der mit der Verteilleitung 34 verbunden ist. An das Venturirohr 36 ist eine Druckleitung 38 für ein Druckgas angeschlossen, in welcher sich eine Düse 39 befindet, die koaxial zum Kanal 37 verläuft.
Mit dem Venturirohr 36 ist ein Vorratsbehälter 40 für das Material verbunden, welcher eine Ausgangs öffnung aufweist, die mit dem Eingang des Kanales 37 in Verbindung steht. Dadurch wird bei einer Strömung des Gases aus der Düse 39 in den Venturikanal das Rohmaterial aus dem Behälter 40 von der Gasströmung mitgerissen und in die Verteilleitung 34 eingeführt.
Der Speisekopf 35 ist gegenüber der ringförmigen Verteilleitung 34 derart angeordnet, dass das grobe, zu pulverisierende Material in die Verteilleitung in einer Richtung eingeführt wird, durch welche das Material im Uhrzeigersinn durch die Verteilleitung 34 fliesst, entsprechend einer Ansicht im Grundriss nach der Fig. 3. Dadurch wird das Material gleichmässig entlang der Verteilleitung 34 verteilt. Die Menge und der Druck des durch den Ventilkanal strömenden Gases ist auf den Wert begrenzt, welcher erforderlich ist, um das Material aus dem Vorratsbehälter in die Leitung 34 und aus dieser in die Mahlkammer 19 der Vorrichtung einzuführen, ohne dass ein übermässiger Druckabfall zwischen der ringförmigen Verteilleitung 34 und der Mahlkammer entsteht.
Das auf diese Weise in die Verteilleitung 34 eingeführte, grobe Material gelangt in die Mahlkammer 19 durch eine Mehrzahl von in gleichmässigen Abständen angeordnete Öffnungen 41, die im Boden 42 der Verteilleitung 34 angeordnet sind. Obwohl bei der Ausführung nach den Fig. 1-3 acht derartige Öffnungen vorgesehen sind, so versteht es sich, dass eine beliebige Anzahl derartiger, in gleichen Entfernungen am Umfang angeordneter Öffnungen im Boden der Leitung 34 vorgesehen sein kann, um dadurch eine gleich mässige Verteilung des groben Materials am Umfangsrand der Mahlkammer 19 zu erzielen.
Die Öffnungen 41 sind alle in der gleichen Richtung angeordnet, wobei sie sich unter dem gleichen Winkel zur Vertikalen erstrecken und in der gleichen Richtung (im Uhrzeigersinn) führen, wie die Düse des Speisekopfes 35. Die Anordnung ist am besten aus der Fig. 1 ersichtlich. Die Öffnungen 42 sind dabei so angeordnet, dass ihre Achsen in gleichmässigen Abständen einen Kreis schneiden, welcher konzentrisch zur äusseren Seitenwand 43 der Verteilleitung 34 ist (Fig. 5).
Die Ausgangsenden der Öffnungen 42 befinden sich dadurch in nächster Nähe der inneren Fläche der ringförmigen Seitenwand der Mahlkammer, wie es am besten aus der Fig. 2 hervorgeht.
Die Öffnungen 42 dienen als Kanäle, welche aus der Verteilleitung 34 in die Mahlkammer 19 führen, durch welche das grobe, zu pulverisierende Material in die Mahlkammer in der Form von einzelnen Strahlen mit gleichem Druck, gleicher Geschwindigkeit und gleichem Volumen eingeführt wird, und zwar in Abhängigkeit vom Druck des Gases, welches durch den Speisekopf 35 strömt. Das auf diese Weise in die Mahlkammer eingeführte Material strömt anfänglich entlang des Umfanges des äusseren Bereiches des Gaswirbels, welcher in der Mahlkammer besteht.
Dieser nach innen spiralförmig verlaufende Wirbel wird durch eine Gasströmung mit einem verhältnismä ssig hohen Druck (7 bis 11 at.) gebildet und mit einer hohen Geschwindigkeit dem Innenraum des hohlen, äusseren ringförmigen Teiles 21a des Teiles 20 zugeführt, welcher die äussere Wand der Mahlkammer bildet. Dieses Gas wird dem hohlen, äusseren Teil durch eine Leitung 44 zugeführt, die an eine geeignete Quelle des Druckgases angeschlossen ist. Das Gas wird in den Innenraum der Mahlkammer in der Form einer Mehrzahl von Strahlen mit hoher Geschwindrigkeit durch gleichmässig verteilte Öffnungen 45 zugeführt, die sich durch den radial vorspringenden Teil 21 des Teiles 20 erstrecken.
Die Öffnungen 45, welche zur Bildung der vorher erwähnten Mahlstrahlen mit hoher Geschwindigkeit dienen, sind in einer gleichen Anzahl vorhanden wie die Materialstrahlen, welche durch die Öffnungen 41 im Boden der Leitung 34 in die Mahlkammer eintreten.
Die verschiedenen Mahl strahlen gelangen in die Mahlkammer in einer derartigen Winkelstellung gegenüber dem äusseren Umfang der Kammer, dass in der Kammer ein nach innen spiralförmig verlaufender Wirbelstrom mit hoher Geschwindigkeit des Gases entsteht, welcher in der gleichen Richtung verläuft wie die Ma tenalstrahlen, und zwar im Uhrzeigersinn, entsprechend der Darstellung in der Fig. 3.
Jede der Öffnungen 45 für die Mahlstrahlen befindet sich in Strömungsrichtung gesehen vor und in nächster Nähe einer Öffnung 41 für einen Speisestrahl.
Der Winkel, unter welchem die Mahlstrahlen in die Mahlkammer führen, ist derart, dass sich der Strahl unter einem spitzen Winkel zur Richtung der Einführung des zu pulverisierenden Materials aus seiner Speise öffnung 41 erstreckt, welcher Winkel in der Fig. 3 mit a bezeichnet ist. Da die Speisestrahlen stromabwärts vom zugeordneten Mahlstrahl angeordnet sind, stossen diese Strahlen nicht gegenseitig aneinander im unmittelbaren Bereich ihres Eintrittes in die Mahlkammer. Auf diese Weise wird die Form der Strahlen nicht vorzeitig gestört, wie es sonst erfolgen würde, wenn sich die Mahlstrahlen mit den Speisestrahlen unmittelbar schneiden würden.
Die Speisestrahlen, welche das zu pulverisierende grobe Material führen, sind entlang von Pfaden gerichtet, welche tangential zu einem Kreis verlaufen, welcher sich in der nächsten Nähe der äusseren Umfangswand der Mahlkammer befindet, und sind somit an ihrer äusseren Seite durch diese Wand, an ihrer inneren Seite durch einen zugeordneten Mahlstrahl umschlossen. Das hat zur Folge, dass jeder Speisestrahl an der Stelle seiner Einführung in die Mahlkammer zwangweise entlang eines Kreises bewegt wird, welcher entlang der Wand der Mahlkammer verläuft.
Dadurch wird wesentlich eine Tendenz der schweren und gröberen Teilchen des zu pulverisierenden Materials vermindert, vorzeitig von einer nach innen gerichteten Kraftkomponente des Wirbels zur Ausgangsleitung mitgerissen zu werden. Diese schwereren und gröberen Teilchen des Materials werden daher durch Zusammenstösse miteinander und mit der Wand der Kammer zerkleinert, bis ihre Grösse ausreichend klein ist, um dem Einfluss der Zentrifugalkraft entgegenzuwirken, so dass sie sich gegen das Zentrum des Wirbels quer zu den divergierenden Endbereichen der Mahlstrahlen bewegen.
Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, ist das Ausgangsrohr 27 innen mit einem Spinnenteil 46 versehen, welcher eine Mehrzahl von radialen Schaufeln 47 aufweist, die sich in der Längsrichtung des Rohres erstrecken und eine Mehrzahl von Kanälen 48 (siehe Fig. 3) bilden, durch welche das Gas aus der Mahlkammer abgeleitet werden kann. Die Schaufeln 47 des Spinnenteiles 46 erstrecken sich frei über das Eingangsende des Ausgangsrohres hinaus, und zwar um eine Entfernung, die einer Hälfte des Durchmessers bis einem ganzen Durchmesser des Ausgangsrohres 27 gleich ist. Bei der Ausführung nach den Fig. 1 bis 5 erstreckt sich das freie Ende des Spinnenteiles nach unten in das obere Ende des Sammelteiles 28, wobei die in Längsrichtung verlaufenden äusseren Kanten der Schaufeln 47 von der zylindrischen Wand des Sammelteiles nach innen entfernt sind.
Die freien Enden der Schaufeln 47 des Spinnenteiles 46 befinden sich auf diese Weise im Bewegungspfad des Gases, welches die Mahlkammer verlässt und in das Eingangsende des Ausgangsrohres 27 gelangt.
Sie verhindern gegenseitige Stösse zwischen in Umfangs richtung entfernten Teilchen des Gasstromes, welche in das Ausgangsrohr auf die Weise zu gelangen suchen, dass sie sich radial quer zum runden Ende des Ausgangsrohres zur Achse des Rohres und darauf entlang der Achse nach oben bewegen. Die freien Enden der Schaufeln 47 trennen den Gasstrom bei seinem Verlassen des Wirbels in einzelne Segmente, welche darauf durch die Schaufeln nach oben umgeleitet werden, um sich darauf durch das Ausgangsrohr mit minimaler Turbulenz im Zentrum des Rohres zu bewegen.
Nach einem derartigen stromlinienförmigen Eintritt des verbrauchten Gases in das Ausgangsrohr gewährleisten die oberen Abschnitte der Schaufeln, die im Rohr eingeschlossen sind, eine weitere stromlinienförmige Strömung des Gases durch das Rohr nach oben und durch sein Ende nach aussen. Durch eine Verminderung der Turbulenz des austretenden Gasstromes bei seiner Einführung in die Ausgangsleitung wird ein übermässiger Druckabfall an dieser Stelle verhindert, so dass die Mahlenergie des Gases innerhalb der Druckkammer in maximalem Masse ausnützbar ist.
Der Spinnenteil 46 kann mit Schaufeln 47a versehen werden, deren freie Enden entsprechend der Darstellung in den Fig. 6 und 7 in gleicher Weise gekrümmt sind. Dadurch werden konkave Flächen gebildet, welche zum Umleiten und Führen der segmentförmigen Teile des Gasstromes dienen, welche aus dem Wirbel in der Mahlkammer entlang des festen Zentrums des vorstehenden Bereiches des Spinnenteiles nach oben durch Kanäle 48 zwischen den Schaufeln 47 im Ausgangsrohr 27 geleitet werden. Auf diese Weise wird eine geradlinige Strömung durch das Rohr 27 nach oben und die Ausgangsleitung für das verbrauchte Gas unterstützt.
Im Betrieb gelangt bei der beschriebenen und in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Vorrichtung das unter Druck stehende Gas aus dem hohlen Ringbaum 21 a durch die Öffnungen 45 in die Mahlkammer 19 in der Form einer Mehrzahl von Strahlen mit hoher Ge- schwindigkeit, die in der Richtung der in der Fig. 3 eingezeichneten Pfeile verlaufen. Entsprechend der Darstellung verläuft die Richtung dieser Mahlstrahlen sehnenförmig gegenüber dem Innenraum der Mahlkammer und unter einem spitzen Winkel gegenüber der Umfangswand der Kammer. Die Strahlen bilden in der Mahlkammer einen nach innen spiralförmig verlaufenden Wirbel, in dessen äusserem Bereich das zu pulverisierende Rohmaterial durch Öffnungen 41 der Verteilleitung 34 eingeführt wird.
Während die Teilchen des Materials in der Mahlkammer durch Abrieb gemahlen werden, werden die dadurch gebildeten feinen Teilchen durch die nach innen gerichtete Kraft des Wirbelstromes zum Zentrum des Wirbels mitgerissen und unter dem Einfluss von Schwerkraft in den Sammler 28 durch die Öffnung 29 geleitet, welche zwischen den konzentrischen Wänden des Ausgangsrohres 27 und des Sammlers 28 besteht. Die schwereren und gröberen Teilchen des Materials werden an einer vorzeitigen Bewegung in den wirbelförmigen Pfad des Gases durch die begrenzende Wirkung der Mahlstrahlen gehindert, von denen jeder in der beschriebenen Weise mit einem zugeordneten Speisestrahl zusammenwirkt.
Dadurch werden die Teilchen an einem Verlassen des Wirbels so lange gehindert, bis sie ausreichend zerkleinert sind, so dass sie sich zum Zentrum des Wirbels gegen den Einfluss seiner Zentrifugalkraft bewegen können.
Wenn die vom Gas mitgerissenen Teilchen mit der gewünschten Feinheit in den Bereich der Ausgangs öffnung 29 für das Material gelangen, werden sie aus der Gasströmung ausgeschieden und fallen durch Schwerkraft in den Sammler 28, während gleichzeitig das verbrauchte Gas durch das Ausgangsrohr 27 nach aussen strömt. Eine Ausscheidung des Materials mit der gewünschten Grösse erfolgt im inneren oder im zentralen Bereich des Wirbels, da nur die Teilchen, welche die gewünschte Feinheit haben, aus dem Wirbel in den Sammler getragen werden. Die Teilchen mit einer gröberen Grösse bleiben im Wirbel, bis sie ebenfalls auf die gewünschte Feinheit zerkleinert sind.
Da das verbrauchte Gas mit minimalem Druckabfall an der Stelle seiner Einführung in das Ausgangsrohr in die Atmosphäre abgeleitet wird, wird die Wirbellgeschwin- digkeit des Gasstromes in der Mahlkammer auf einem hohen Wert gehalten, so dass das in die Vorrichtung eingeführte Material mit hohem Wirkungsgrad pulverisiert wird.
Die Fig. 8, 9 und 10 zeigen weitere Formen der erfindungsgemässen Vorrichtung. Die Vorrichtung nach der Fig. 8 entspricht im wesentlichen der Ausführung nach den Fig. 1 bis 5 mit der Ausnahme, dass sie ein Ausgangsrohr 50 mit einem Spinnenteil 51 aufweist, die vollständig innerhalb einer Mahlkammer 52 dieser Vorrichtung angeordnet sind. Wie bei der vorher anhand der Fig. 1 bis 5 beschrielbenovn Ausführung enthält die Vorrichtung nach der Fig. 8 eine Verteilleitung 53, die am Umfang angeordnete Öffnungen 54 aufweist, durch welche das zu pulverisierende Ma serial in der Form von Speisestrahlen in die Mahlkammer eingeführt wird.
Das Gas wird in die Mahlkammer in der Form von Mahlstrahlen durch Öffnungen 55 eingeführt, welche mit einem hohlen Verteilring 56 in Verbindung stehen. Jedem Speisestrahl ist ein Mahlstrahl derart zugeordnet, dass eine Mehrzahl von am Umfang verteilten Mahleinheiten entsteht, die in der beschriebenen Weise arbeiten. Bei der Vorrichtung nach der Fig. 8 wird jedoch das pulverisierte Material gemeinsam mit dem verbrauchten Gas, welches aus dem Wirbel austritt, nach oben durch das Ausgangsrohr in einen geeigneten, nicht dargestellten Sammler abgeleitet, welcher an die Ausgangsleitung angeschlossen ist. Die Ausscheidung erfolgt in der beschriebenen Weise in einer Ausgangszone des Wirbels, welche den freien Bereich des Spinnenteiles 51 umschliesst.
Die Fig. 9 zeigt eine andere Form einer horizontalen Vorrichtung, bei welcher in einer Mahlkammer, welche der Kammer 52 nach der Fig. 8 entspricht, ein Wirbel durch einen Gasstrom gebildet wird, welcher durch eine Mehrzahl von Öffnungen 58 eingeführt wird, die gleichmässig am Umfang der Vorrichtung verteilt sind. Die Öffnungen 58 stehen alle mit einem gemeinsamen, hohlen Ringraum 59 in Verbindung, welchem das Gas unter geeignetem Druck zugeführt wird. Das zu pulverisierende Material wird in die Mahlkammer an einer einzigen Stelle durch einen Speisemechanismus 60 des Ejektortyps eingeführt, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art der Fall ist.
Diese Vorrichtung ist ebenfalls mit einem Ausgangsrohr 61 mit einem spinnenförmigen Teil 62 versehen, dessen Ende über das Ende des Ausgangsrohres hinaus geführt ist, um auf diese Weise einen Wirbelstrom des Gases in der Mahlkammer mit maximaler Geschwindigkeit zu ermöglichen und somit die maximale Aus nützung der Mahlenergie zu gestatten. Wie bei der an erster Stelle beschriebenen Ausführung der Vorrichtung fallen bei der Vorrichtung nach der Fig. 9 die pulverisierten Teilchen unter dem Einfluss von Schwerkraft in einen Sammler 63, während das verbrauchte Gas aus dem Wirbel durch das Rohr 61 entweicht, welches mit dem Spinnenteil 62 versehen ist und in der beschriebenen Weise wirkt.
Die Fig. 10 zeigt die Verwendung eines Spinnenteiles bei einer sonst konventionellen Ausführung einer horizontalen Vorrichtung, wobei die Teilchen des Materials, welche auf gewünschte Feinheit zerkleinert sind, aus der Vorrichtung zusammen mit dem verbrauchten Gas abgeleitet werden, das aus dem Wirbel in der Mahlkammer durch ein Ausgangsrohr 65 abgeleitet wird. Die Teile 58, 59 und 60 wurden bereits beschrieben.
Die Fig. 11 und 12 zeigen eine vertikale Ausführung der Vorrichtung, in deren Ausgangsleituag der Spinnenteil angeordnet ist, welcher zur stromlinienförmigen Führung des verbrauchten Gases aus der Mahlkammer dient und auf diese Weise die Erreichung der grösstmöglichen Wirbelgeschwindigkeit in der Kammer mit der Hilfe der zugeführten Gasenergie gestattet. Bei dieser vertikalen Ausführung der Vorrichtung wird das pulverisierte Material in eine Wirbelkammer 70 eingeführt, in welcher der Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit um eine horizontale zentrale Achse wirbelt. Die Ableitung der zerkleinerten Teilchen erfolgt durch eine Ausgangsleitung, deren Achse koaxial mit der Drehachse des Wirbels ist.
Der zum Mahlen erforderliche Gasstrom wird aus einer geeigneten Druckquelle in die Wirbelkammer 70 durch eine Düse 71 eingeführt, welche sich in einem axialen Abstand von einem Kanal 72 befindet, welcher sich durch ein Venturirohr 73 erstreckt. Das zu pulverisierende Material wird in die Kammer 70 durch einen Förderstrom eines Gases eingeführt, welcher durch eine Düse 74 zugeführt wird und durch eine Bohrung 75 eines in axialer Richtung entfernten Venturirohres 76 geleitet wird, um das aus einem Vorratsbehälter 77 zugeführte Material in die Mahlkammer einzuführen. Der das Material führende Speisestrahl und der Strahl des zum Mahlen dienenden Gases sind gegeneinander von entgegengesetzten Enden einer unteren Kammer 78 gerichtet, welche mit der Wirbelkammer 70 durch Kanäle 79 und 80 in Verbindung steht.
Das zu pulverisierende Material wird zuerst in der Kammer 78 durch einen Zusammenstoss des Mahlstrahles mit dem Speisestrahl des zugeführten Materials zerbrochen. Darauf wird der Mahlstrahl und das von ihm mitgerissene Material durch den Kanal 79 nach oben geleitet, wobei in der Wirbelkammer 79 ein Wirbel mit hoher Geschwindigkeit gebildet wird. Das Gas strömt darauf durch ein Ausgangsrohr 89 nach aussen, welches in einen nicht dargestellten Sammler bekannter Ausführung führt. Unter dem Einfluss der in der Wirbelkammer auf die Teilchen wirkenden Zentrifugalkraft bewegen sich die schwereren und gröberen Teilchen entlang des äusseren Umfanges der Kammer und werden tangential durch den Kanal 80 in die untere Kammer 78 zurück bewegt, in welcher sie von neuem zerkleinert werden.
Die Teilchen des Materials, welche durch Abrieb und Stoss auf die gewünschte Feinheit zerkleinert wurden, werden von verbrauchtem Gas, welches das Zentrum des Wirbels durch die Ausgangsleitung 81 verlässt, mitgerissen. Die Ausgangsleitung 81 ist mit einem Spinnenteil 82 versehen, der am Umfang angeordnete Schaufeln 83 aufweist, wie sie im Zusammenhang mit den vorherigen Ausführungen beschrieben wurden. So sind auch bei dieser Ausführung der Vorrichtung die inneren Enden der Schaufeln 83 frei ausserhalb des entsprechenden inneren Endes des Ausgangsrohres 81 angeordnet und leiten das ausströmende Gas in und durch die Ausgangsleitung mit minimaler Turbulenz.
Dadurch wird der Druckabfall im Bereich des Einganges der Ausgangsleitung vermindert, was zu einer Verminderung des Druckes und einer entsprechenden Vergrösserung der Wirbelgeschwindigkeit und der Energie des in der Vorrichtung verlaufenden Wirbelstromes führt.
Die Fig. 13 und 14 zeigen eine weitere Ausführung des horizontalen Typs der Vorrichtung, bei welcher der Spinnenteil verwendet werden kann, um die Energie erhöhen zu können, welche im Gas zur Verfügung steht, das der Vorrichtung mit einem gegebenen Druck zugeführt wird, und auf diese Weise einen besseren Wirkungsgrad bezüglich gleichmässigerem und feinerem Mahlen des zu pulverisierenden Materials zu erreichen. Bei dieser Ausführung der Vorrichtung wird eine mehrstufige Wirkung mit der Hilfe einer äusseren toroidalen Kammer 85 erhalten, die einen Eingang 86 für das zugeführte Material aufweist. Das von einem Behälter 87 zugeführte Material wird durch eine Gasströmung mit geeignetem Druck erfasst und in die Kammer 85 eingeführt, an deren Umfang es verteilt wird.
Die äussere Kammer 85 ist auch mit einer Mehrzahl von am Umfang angeordneten Düsen 88 versehen, durch welche das primäre, zum Mahlen dienende Gas von einer geeigneten Quelle mit einem entsprechenden Druck in die Kammer 85 eingeführt wird. Das Gas dient einer Bewegung des zugeführten Materials entlang des Innenraumes der ringförmigen Kammer, wodurch eine erste Stufe der Zerkleinerung der Materialteilchen erhalten wird. Die Kammer 85 steht in Verbindung mit einer zentralen Wirbelkammer 89, und zwar durch eine Mehrzahl von Düsen 90, die gleichmässig am Umfang der zentralen Kammer verteilt sind und deren Achsen derart orientiert sind, dass ein Wirbel des primären Gases mit hoher Geschwindigkeit in der zentralen Kammer entsteht, die in ihrem zentralen Bereich eine Ausgangsleitung 91 aufweist.
Eine weitere Verminderung der Teilchengrösse des zu pulverisierenden Materials erfolgt in dieser Kammer 89. Nach der Verkleinerung auf die gewünschte Feinheit werden die Teilchen in radialer Richtung des Wirbels nach innen bewegt, um zusammen mit dem verbrauchten Gas durch die Leitung 91 auszutreten, wobei die Teilchen durch das Gas mitgerissen werden.
Wie bei allen vorher beschriebenen Ausführungen ist die Ausgangsleitung 91 mit einem Spinnenteil 92 versehen, der radiale Schaufeln 93 aufweist, deren Enden sich über das Eingangsende der Ausgangsleitung hinaus erstrecken, so dass die bereits genannten Wirkungen erzielt werden.
Obwohl im Zusammenhang mit den Schaufeln der Spinnenteile erwähnt wurde, dass sich ihre Enden vorzugsweise in eine Entfernung von einem halben bis zu einem ganzen Durchmesser des Ausgangsrohres, in welchem der Spinnenteil angeordnet ist, über das Ende dieses Rohres hinaus erstrecken, so versteht es sich, dass, obwohl diese Länge bevorzugt ist, sie nicht un bedingt eingehalten werden muss. So kann diese Länge je nach der Ausführung der Vorrichtung grösser als dieser Wert oder kleiner sein, vorausgesetzt, dass die Enden ausreichend lang sind, um einen glatten, stromlinienförmigen Übergang des verbrauchten Gases in das Eingangsende der Ausgangsleitung zu gestatten.
Ausserdem versteht es sich, dass, obwohl der Spinnenteil mit Vorteil bei allen beschriebenen Ausführungen der Vorrichtung verwendet werden kann, einschliesslich der Vorrichtungen nach den Fig. 1 bis 8, die beschriebene Anordnung der Speisestrahlen und Mahlstrahlen zur paarweisen Zusammenwirkung einen höheren Wirkungsgrad der Arbeitsweise der Vorrichtung auch dann gewährleistet, wenn der Spinnenteil weggelassen wird.
Process for pulverizing particulate material and apparatus for carrying out the process
The invention relates to a method for pulverizing particulate material and an apparatus for carrying out the method.
In this device, the particles of the material can be crushed to a certain fineness.
This is achieved by the particles colliding with one another and by their impact against the wall of a grinding chamber in which there is a high-speed vortex of a grinding gas which entrains the particles to be pulverized. The circumferential speed of the vortex is great compared to its inwardly directed component of its movement to an exit opening which is located in the central region of the vortex.
The invention aims to create a method and a device which ensures the greatest possible efficiency in converting the energy of the gas introduced into the grinding chamber into grinding energy, preventing premature dispersion of the particles of the material in the vortex, which would lead to an escape of the Particles could lead out of the chamber in a radial direction that are not yet of the desired fineness.
The method according to the invention, by means of which this object is achieved, is characterized in that the material to be pulverized is introduced in the form of a feed jet into the outer area of a spiral-shaped inwardly extending vortex of a gas which has a circumferential velocity which is greater than that Velocity at which the gas moves to the center of the vortex, the vortex of the gas being formed in a closed grinding chamber into which the gas is introduced in the form of a milling jet and from which it is withdrawn through an exit opening in the center of the vortex.
The inventive device for performing the method is characterized by an essentially circular grinding chamber for the particles of the material to be pulverized, organs for introducing a gas used for grinding under pressure into the chamber through at least one circumferentially arranged gas nozzle which is connected to a source of the pressurized gas communicates with the interior of the chamber, creating a spiral inward vortex of the gas in the chamber,
and means for introducing the material to be pulverized into the grinding chamber through at least one circumferential material nozzle which is in communication with a source of the material and the interior of the chamber and for feeding the particles of the material into the vortex and moving them together with this serves, with an angular velocity which is higher than the velocity of the movement of the particles radially inwards to an exit opening in the center of the vortex.
Further details of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments on the basis of the accompanying drawings. It shows:
1 shows a side view with partial section of an embodiment of a pulverizing device according to the invention,
Fig. 2 is a vertical section along the line 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 is a horizontal section along the line 3-3 in Fig. 2,
Fig. 4 is a section along the line 4-4 in Fig. 2,
5 shows a vertical partial section of the device along lines 5-5 in FIGS. 2 and 3,
6 is a view of a modified embodiment of a spider element which is arranged in the output conduit of the pulverizer;
7 shows a section of the spinning element along the line 7-7 in FIG. 6,
Fig.
8 is a vertical section of another embodiment of a device with a common outlet for the pulverized material and the used air to pass through a common outlet opening in the upper region of the device,
9 shows a vertical section of a device corresponding to the device according to FIG. 8, but with an independent outlet for the pulverized material and for the used air being provided through the upper area and the lower area of the device, respectively.
10 shows a vertical section of another embodiment of the device with a common upper exit opening for the pulverized material and the used air,
11 shows a vertical section of a further embodiment of the device in which the spinning element is provided in the output line,
12 shows a section of the device along the line 12-12 in FIG.
11,
13 shows a plan view with partial section of a further embodiment of the device with the spinning element arranged in the outlet line and FIG
14 shows a horizontal section along the line 1414 in FIG. 13.
Pulverizers of the type to which the present invention relates are either of the horizontal or vertical type. In both cases the device contains a chamber in which the particles of the raw material to be ground are moved at a high speed through a spiral vortex which ends in an exit opening in the central region of the vortex. To create and maintain the eddy current of the particles in the vortex chamber, a gas is fed into the outer area of the vortex at one or more outer circumferential locations, with a nozzle pressure such that the fed gas has such a high velocity that it is sufficient to moving the particles at the required high speed after their introduction into the vortex chamber.
The particles of the material that is to be pulverized to a desired fineness are crushed as they move at high speed along the spiral vortex path by the abrasion caused by mutual collision and friction of the particles as well as by their friction on the inner wall of the vortex chamber .
Despite the fact that the peripheral speed of the movement of the particles is very high compared to the speed of the particles inwards to the exit opening which is in the area of the center of the vortex, coarser and larger particles tend to move under the influence of centrifugal force along the outer area of the vortex, it has been shown that a significant proportion of these coarser particles are moved to the exit opening of the vortex and exit together with the finer particles.
This undesirable effect arises in all devices of this type in which the entire mass of the raw material to be treated is introduced at one point, so that at this point there is a significant reduction in the speed of the flow. The same occurs in cases where the introduction is done in such a way that unground material can escape before it becomes part of the mass that swirls in the swirl chamber.
The reduction in the velocity of the eddy current by introducing the whole mass of the raw material into the flow at a single point has no critical influence on vertical devices, in which the elimination of particles of reduced size from the eddy flow is caused by the ability of the gas to flow at high speeds to tear or lift, whereby the coarser particles are separated out by gravity or centrifugal force in the separation zone.
It is important, however, that such a reduction in the speed at the point of introduction of the raw material into the gas stream does not occur in horizontal devices in which the precipitation occurs only under the influence of the speed of the gas stream through which the particles are entrained, as well as the centrifugal force acting on the particles as they move towards the exit of the vortex.
With these devices of the horizontal type, it can happen that during the separation of the fine particles from the grinding chamber, together with the used air, which entrains them, coarser particles together with the gas flow from the grinding chamber come to the outside.
This degrades the quality of the sieving desired for the fine particles. If the speed of the gas flow at the point of introduction of the raw material is reduced, the gas flow in the presence of a reduced centrifugal force is still strong enough to penetrate into the flow of the introduced raw material and disperse it, with the result that a A significant proportion of the heavier and coarser particles is drawn to the exit opening and through this to the outside before they can have an opportunity to be comminuted by collision and friction with other particles of the introduced mass of material.
The gas used may be air, steam or any other suitable gas which is introduced into the grinding chamber at any temperature and pressure, which is normally in the range of 7-10.5 atmospheres. The gas is introduced into the grinding chamber through the mentioned nozzles and forms grinding jets in contrast to the feed jets of the material which is introduced into the grinding chamber and is to be pulverized to a certain particle size.
Preferably, a plurality of the nozzles for the feed jets are arranged at equal intervals on the circumference of the grinding chamber, it being possible for all nozzles to be jointly supplied with raw material by a single feed mechanism of the injector type, namely by means of a line which surrounds the grinding chamber and with the aforementioned plurality of circumferentially arranged nozzles is in communication. Each feed nozzle can be arranged opposite the grinding chamber in such a way that the feed jets of the raw material are directed in a circular path which clings to the circular outer wall of the grinding chamber and is concentric with it. As a result, the feed jets of the particles of the raw material are directed essentially tangentially to a circle which is located within the outer region of the vortex of the gas flow.
It is Z. It is known, for example, that the pressure drop in a fluid flowing through an elbow with 900 in a pressure line corresponds approximately to the pressure drop in a straight pipe with a length of 1.5-1.9 m and under certain circumstances even the five- can be up to ten times this value.
By providing the exit tube of the grinding chamber with a set of blades for straightening the flow, which have ends which extend freely beyond the entrance end of the exit tube by a length of one-half to a full diameter of the exit tube, this becomes apparent The gas emerging from the grinding chamber is straightened with respect to its flow when it meets the advanced ends of the blades and therefore enters the outlet line with a minimal pressure drop between the pressure of the gas in the grinding chamber and the pressure when it enters the outlet pipe. This ensures that the maximum proportion of energy is used for grinding, which results from the difference between the energy of the gas introduced into the grinding chamber and the gas contained in the grinding chamber itself.
Referring to Figures 1-5 of the drawings, there is shown a horizontal type apparatus. The device 10 contains a circular upper plate and a circular lower plate, which are provided with facing, annular flanges 13 and 14, which form and enclose recesses in the plates.
In the recesses of the plates 11 and 12, preformed, exchangeable inserts 15 and 16 made of an abrasion-resistant material are arranged, which z. B. a plastic of the type of known under the brand name Teflon plastic such as nylon, polyurethane, etc. or a suitable metallic or ceramic material can be.
The mutually facing surfaces of the inserts 15 and 16 are provided with conical surfaces 17 and 18, which together form a cavity 19, the vertical depth of which increases inwardly from its circumference. The cavity 19 is closed on the circumference by an annular part 20 with a T-shaped cross section, which has an inner, radially extending part 21 and an annular, hollow outer part 21. The inner radial part 21 of the part 20 is fixedly arranged between the facing outer parts of the plates 11 and 12, while the outer hollow part 21a tightly encloses the annular flanges 13 and 14 of the plates 11 and 12.
Although the inset plates 11 and 12 and the annular part 20 disposed therebetween can be connected to one another by any suitable means as shown in FIG. 1, these parts are preferably connected by a plurality of quickly releasable C-shaped clamps 22 held, of which only one is shown in Figs. This facilitates quick and easy dismantling of the device for cleaning as well as for other work. The cavity 19, which is delimited in this way by the upper plate 11 and the lower plate 12 together with the annular part, forms the grinding chamber of the device.
The top plate 11 is provided with a central opening 23 which is shouldered and coaxial with a central opening 24 of the insert 15. Similarly, the lower plate 12 is provided with a central opening 25 with a shoulder that is coaxial with a central opening 26 of the insert 16. An exit tube 27 extends axially inwardly through the top plate of the device to a point which extends below the central opening in the bottom of cavity 19. A collecting part 28 is arranged coaxially to the outlet pipe 27.
The inner diameter of the collecting part in its area, which surrounds the lower end of the outlet tube 27, is larger than the outer diameter of the end of the tube 27, so that an annular opening 29 is created through which the particles of the material which are in the grinding chamber of the Device are ground to the desired size, can get into the collecting part 28 under the influence of gravity, wherein the used gas can be discharged from the grinding chamber through the pipe 27.
The outlet tube 27 is preferably attached to the top plate 11 and to its insert by a head 30 which has a flange which is secured in the opening 23 of the top plate 11 by a threaded ring 31 which is screwed onto the head 30 and which is against the lower surface of the insert 15 is supported. An outlet line 32 is fastened to the outer end of the outlet pipe by screws or in some other way and forms its extension.
The collecting part 28 is attached to the lower plate 11 and to the insert 16 by screws or in any suitable manner.
The insert 15 of the top plate is provided with an upwardly open, annular channel 33 which extends around the entire periphery of the insert in the vicinity of its outer edge. When the insert 15 is in position within the top plate 11, the top plate serves as a closure for the upper open side of the channel 33 in the insert. In this way the top plate and the insert together form a distribution duct 34 through which the raw material to be pulverized in the apparatus can be fed.
As can be seen in particular from FIGS. 1 and 2, the upper plate 11 is provided with a feed mechanism for the material which has the form of a feed head 35 containing a venturi tube 36 with a venturi channel 37 which is connected to the distribution line 34 is. A pressure line 38 for a pressurized gas is connected to the Venturi tube 36 and contains a nozzle 39 which runs coaxially to the channel 37.
A storage container 40 for the material is connected to the Venturi tube 36 and has an outlet opening which is connected to the inlet of the channel 37. As a result, when the gas flows from the nozzle 39 into the Venturi duct, the raw material from the container 40 is entrained by the gas flow and introduced into the distribution line 34.
The feed head 35 is arranged opposite the annular distribution line 34 in such a way that the coarse material to be pulverized is introduced into the distribution line in a direction through which the material flows clockwise through the distribution line 34, corresponding to a plan view according to FIG. 3 As a result, the material is distributed evenly along the distribution line 34. The amount and the pressure of the gas flowing through the valve channel is limited to the value which is necessary to introduce the material from the storage container into the line 34 and from this into the grinding chamber 19 of the device, without an excessive pressure drop between the annular Distribution line 34 and the grinding chamber is created.
The coarse material introduced into the distribution line 34 in this way reaches the grinding chamber 19 through a plurality of openings 41 which are arranged at regular intervals and which are arranged in the bottom 42 of the distribution line 34. Although eight such openings are provided in the embodiment according to FIGS. 1-3, it goes without saying that any number of such openings, arranged at equal distances on the circumference, can be provided in the bottom of the line 34 in order to thereby achieve an even distribution to achieve the coarse material on the peripheral edge of the grinding chamber 19.
The openings 41 are all arranged in the same direction, extending at the same angle to the vertical and leading in the same direction (clockwise) as the nozzle of the feed head 35. The arrangement can best be seen in FIG . The openings 42 are arranged such that their axes intersect at regular intervals a circle which is concentric to the outer side wall 43 of the distribution line 34 (FIG. 5).
The exit ends of the openings 42 are thereby in close proximity to the inner surface of the annular side wall of the grinding chamber, as best shown in FIG.
The openings 42 serve as channels which lead from the distribution line 34 into the grinding chamber 19, through which the coarse material to be pulverized is introduced into the grinding chamber in the form of individual jets with the same pressure, the same speed and the same volume, namely in Dependence on the pressure of the gas which flows through the feed head 35. The material introduced into the grinding chamber in this way initially flows along the circumference of the outer region of the gas vortex which exists in the grinding chamber.
This inwardly spiraling vortex is formed by a gas flow at a relatively high pressure (7 to 11 at.) And fed at high speed to the interior of the hollow, outer annular part 21a of part 20, which forms the outer wall of the grinding chamber . This gas is fed to the hollow outer part through a line 44 which is connected to a suitable source of the pressurized gas. The gas is fed into the interior of the grinding chamber in the form of a plurality of jets at high speed through evenly distributed openings 45 which extend through the radially projecting part 21 of the part 20.
The openings 45, which serve to form the aforementioned grinding jets at high speed, are present in the same number as the material jets which enter the grinding chamber through the openings 41 in the bottom of the conduit 34.
The various grinding jets enter the grinding chamber in such an angular position relative to the outer circumference of the chamber that an inwardly spiraling eddy current with high gas velocity is created, which runs in the same direction as the Ma tenalstrahl, namely in Clockwise, as shown in FIG. 3.
Each of the openings 45 for the grinding jets is located in front of and in close proximity to an opening 41 for a feed jet when viewed in the direction of flow.
The angle at which the grinding jets lead into the grinding chamber is such that the jet extends at an acute angle to the direction of the introduction of the material to be pulverized from its feed opening 41, which angle is denoted by a in FIG. 3. Since the feed jets are arranged downstream of the assigned grinding jet, these jets do not collide with one another in the immediate area of their entry into the grinding chamber. In this way, the shape of the jets is not disturbed prematurely, as it would otherwise occur if the grinding jets intersected the feed jets directly.
The feed jets, which guide the coarse material to be pulverized, are directed along paths which are tangential to a circle which is in the vicinity of the outer peripheral wall of the grinding chamber, and are thus on its outer side through this wall, on its inner side enclosed by an assigned grinding jet. The consequence of this is that each feed jet at the point of its introduction into the grinding chamber is forcibly moved along a circle which runs along the wall of the grinding chamber.
This substantially reduces a tendency for the heavy and coarser particles of the material to be pulverized to be carried away prematurely by an inwardly directed force component of the vortex to the outlet line. These heavier and coarser particles of the material are therefore crushed by colliding with one another and with the wall of the chamber until their size is sufficiently small to counteract the influence of the centrifugal force, so that they are directed towards the center of the vortex across the diverging end regions of the grinding jets move.
As can best be seen from Figs. 2 and 3, the outlet pipe 27 is internally provided with a spider part 46 which has a plurality of radial blades 47 which extend in the longitudinal direction of the pipe and a plurality of channels 48 (see Fig 3), through which the gas can be discharged from the grinding chamber. The blades 47 of the spider member 46 extend freely beyond the inlet end of the exit tube, by a distance that is equal to one half the diameter to a full diameter of the exit tube 27. In the embodiment according to FIGS. 1 to 5, the free end of the spider part extends downward into the upper end of the collecting part 28, the longitudinal outer edges of the blades 47 being removed inwardly from the cylindrical wall of the collecting part.
The free ends of the blades 47 of the spider part 46 are in this way in the path of movement of the gas which leaves the grinding chamber and enters the inlet end of the outlet pipe 27.
They prevent mutual collisions between particles of the gas flow which are distant in the circumferential direction and which seek to get into the outlet tube in such a way that they move radially across the round end of the outlet tube to the axis of the tube and then up along the axis. The free ends of the blades 47 separate the gas flow as it leaves the vortex into individual segments, which are then diverted upwards by the blades in order to then move through the outlet pipe with minimal turbulence in the center of the pipe.
After such streamlined entry of the spent gas into the exit tube, the upper portions of the vanes enclosed in the tube provide further streamlined flow of the gas up through the tube and out through its end. By reducing the turbulence of the exiting gas stream when it is introduced into the outlet line, an excessive pressure drop is prevented at this point, so that the grinding energy of the gas within the pressure chamber can be utilized to the maximum extent.
The spider part 46 can be provided with blades 47a, the free ends of which are curved in the same way as shown in FIGS. 6 and 7. As a result, concave surfaces are formed which serve to divert and guide the segment-shaped parts of the gas flow, which are directed upwards from the vortex in the grinding chamber along the fixed center of the protruding area of the spinning part through channels 48 between the blades 47 in the outlet pipe 27. In this way a straight flow through the pipe 27 upwards and the outlet line for the used gas is supported.
In operation, in the device described and shown in FIGS. 1 to 7, the pressurized gas from the hollow ring tree 21a passes through the openings 45 into the grinding chamber 19 in the form of a plurality of high-speed jets, which in FIG run in the direction of the arrows shown in FIG. 3. According to the illustration, the direction of these grinding jets runs in the shape of a chord with respect to the interior of the grinding chamber and at an acute angle with respect to the peripheral wall of the chamber. In the grinding chamber, the jets form an inwardly spiraling vortex, into the outer area of which the raw material to be pulverized is introduced through openings 41 of the distribution line 34.
While the particles of the material in the grinding chamber are ground by abrasion, the fine particles formed thereby are carried along by the inward force of the eddy current to the center of the eddy and, under the influence of gravity, are conducted into the collector 28 through the opening 29, which between the concentric walls of the outlet pipe 27 and the collector 28 consists. The heavier and coarser particles of the material are prevented from prematurely moving into the vortex-shaped path of the gas by the limiting action of the grinding jets, each of which interacts in the manner described with an associated feed jet.
This prevents the particles from leaving the vortex until they are sufficiently comminuted so that they can move to the center of the vortex against the influence of its centrifugal force.
When the particles entrained by the gas reach the area of the outlet opening 29 for the material with the desired fineness, they are separated from the gas flow and fall by gravity into the collector 28, while at the same time the used gas flows out through the outlet pipe 27. A separation of the material with the desired size takes place in the inner or in the central area of the vortex, since only the particles which have the desired fineness are carried out of the vortex into the collector. The particles with a coarser size remain in the vortex until they are also crushed to the desired fineness.
Since the used gas is discharged into the atmosphere with minimal pressure drop at the point of its introduction into the outlet pipe, the vortex speed of the gas flow in the grinding chamber is kept at a high value, so that the material introduced into the device is pulverized with high efficiency .
8, 9 and 10 show further forms of the device according to the invention. The device according to FIG. 8 corresponds essentially to the embodiment according to FIGS. 1 to 5 with the exception that it has an outlet pipe 50 with a spinning part 51, which are arranged completely within a grinding chamber 52 of this device. As in the embodiment previously described with reference to FIGS. 1 to 5, the device according to FIG. 8 contains a distribution line 53 which has openings 54 arranged on the circumference through which the material to be pulverized is introduced into the grinding chamber in the form of feed jets .
The gas is introduced into the grinding chamber in the form of grinding jets through openings 55 which are in communication with a hollow distributor ring 56. A grinding jet is assigned to each feed jet in such a way that a plurality of grinding units is created which are distributed around the circumference and operate in the manner described. In the device according to FIG. 8, however, the pulverized material, together with the used gas which emerges from the vortex, is discharged upward through the outlet pipe into a suitable collector, not shown, which is connected to the outlet line. The excretion takes place in the manner described in an exit zone of the vortex which encloses the free area of the spider part 51.
FIG. 9 shows another form of a horizontal device in which a vortex is formed in a grinding chamber, which corresponds to the chamber 52 according to FIG. 8, by a gas flow which is introduced through a plurality of openings 58 which are uniformly located on the Scope of the device are distributed. The openings 58 are all connected to a common, hollow annular space 59, to which the gas is supplied under a suitable pressure. The material to be pulverized is introduced into the grinding chamber at a single point by an ejector-type feed mechanism 60, as is the case with known devices of this type.
This device is also provided with an output tube 61 with a spider-shaped part 62, the end of which is guided beyond the end of the output tube in order to allow a vortex flow of the gas in the grinding chamber at maximum speed and thus the maximum utilization of the grinding energy to allow. As in the embodiment of the device described above, in the device according to FIG. 9 the pulverized particles fall under the influence of gravity into a collector 63, while the used gas escapes from the vortex through the pipe 61, which is connected to the spider part 62 is provided and acts in the manner described.
Fig. 10 shows the use of a spinning part in an otherwise conventional embodiment of a horizontal device, wherein the particles of the material, which are comminuted to the desired fineness, are discharged from the device together with the used gas which is passed through from the vortex in the grinding chamber an outlet pipe 65 is derived. Parts 58, 59 and 60 have already been described.
11 and 12 show a vertical embodiment of the device, in the output duct of which the spider part is arranged, which serves to streamline the used gas from the grinding chamber and in this way to achieve the greatest possible vortex speed in the chamber with the aid of the supplied gas energy allowed. In this vertical embodiment of the device, the pulverized material is introduced into a swirl chamber 70 in which the gas stream swirls at high speed about a horizontal central axis. The comminuted particles are discharged through an output line, the axis of which is coaxial with the axis of rotation of the vortex.
The gas flow required for grinding is introduced from a suitable pressure source into the swirl chamber 70 through a nozzle 71 which is located at an axial distance from a channel 72 which extends through a venturi 73. The material to be pulverized is introduced into the chamber 70 by a conveying flow of a gas which is fed through a nozzle 74 and passed through a bore 75 of a venturi tube 76 which is axially remote in order to introduce the material fed from a storage container 77 into the grinding chamber . The feed jet carrying the material and the jet of gas used for grinding are directed towards each other from opposite ends of a lower chamber 78 which communicates with the vortex chamber 70 through channels 79 and 80.
The material to be pulverized is first broken up in the chamber 78 by a collision of the grinding jet with the feed jet of the supplied material. The grinding jet and the material entrained by it are then guided upwards through the channel 79, a vortex being formed in the vortex chamber 79 at high speed. The gas then flows to the outside through an outlet pipe 89 which leads into a collector of known design, not shown. Under the influence of the centrifugal force acting on the particles in the vortex chamber, the heavier and coarser particles move along the outer circumference of the chamber and are moved tangentially back through the channel 80 into the lower chamber 78, in which they are comminuted again.
The particles of the material, which have been comminuted to the desired fineness by abrasion and impact, are carried away by the used gas which leaves the center of the vortex through the outlet line 81. The outlet line 81 is provided with a spider part 82 which has blades 83 arranged on the periphery, as they were described in connection with the previous embodiments. In this embodiment of the device, too, the inner ends of the blades 83 are arranged freely outside the corresponding inner end of the outlet pipe 81 and guide the outflowing gas into and through the outlet line with minimal turbulence.
As a result, the pressure drop in the area of the inlet of the outlet line is reduced, which leads to a reduction in pressure and a corresponding increase in the vortex speed and the energy of the eddy current running in the device.
Figures 13 and 14 show another embodiment of the horizontal type of device in which the spinning portion can be used to increase the energy available in the gas supplied to the device at a given pressure in this way to achieve a better degree of efficiency with regard to more even and finer grinding of the material to be pulverized. In this embodiment of the device a multi-stage effect is obtained with the aid of an outer toroidal chamber 85 which has an inlet 86 for the material supplied. The material supplied from a container 87 is captured by a gas flow at a suitable pressure and introduced into the chamber 85, on the periphery of which it is distributed.
The outer chamber 85 is also provided with a plurality of circumferentially arranged nozzles 88 through which the primary gas used for grinding is introduced into the chamber 85 from a suitable source at an appropriate pressure. The gas serves to move the supplied material along the interior of the annular chamber, whereby a first stage of comminution of the material particles is obtained. The chamber 85 is in communication with a central vortex chamber 89 by a plurality of nozzles 90 which are evenly distributed around the circumference of the central chamber and whose axes are oriented such that a vortex of the primary gas at high speed in the central chamber arises, which has an output line 91 in its central area.
A further reduction in the particle size of the material to be pulverized takes place in this chamber 89. After the reduction to the desired fineness, the particles are moved inward in the radial direction of the vortex in order to exit together with the used gas through line 91, the particles through the gas will be carried away.
As in all previously described embodiments, the outlet line 91 is provided with a spider part 92 which has radial blades 93, the ends of which extend beyond the inlet end of the outlet line, so that the effects already mentioned are achieved.
Although it was mentioned in connection with the blades of the spider parts that their ends preferably extend beyond the end of this tube at a distance of half a to a full diameter of the starting tube in which the spider part is arranged, it is understood that that although this length is preferred, it does not have to be strictly adhered to. Thus, depending on the design of the device, this length can be greater than or less than this value, provided that the ends are sufficiently long to allow a smooth, streamlined transition of the used gas into the inlet end of the outlet line.
In addition, it goes without saying that, although the spinning part can be used to advantage in all of the described embodiments of the device, including the devices according to FIGS. 1 to 8, the described arrangement of the feed jets and grinding jets for paired interaction increases the efficiency of the operation of the device guaranteed even if the spider part is omitted.