DE102004050002A1

DE102004050002A1 - Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut mit getrennter Luftführung

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Publication number: DE102004050002A1
Application number: DE102004050002A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Pallmann
Original assignee: Pallmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Pallmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-10-15
Also published as: US7364100B2; US20060086856A1; DE102004050002B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut mit zwei innerhalb eines einen Zerkleinerungsraum (4; 42; 61) umschließenden Gehäuses (3; 41; 62) koaxial zueinander angeordneten Scheiben (7, 26; 46, 48; 71, 75). Deren sich gegenüberliegende Flächen sind zumindest in Teilbereichen zur Bildung einer Zerkleinerungszone mit zusammenwirkenden Zerkleinerungswerkzeugen (12, 27; 49, 50; 72, 76) besetzt, wobei zur Erzeugung einer Relativbewegung der Scheiben (7, 26; 46, 48; 71, 75) untereinander zumindest eine der Scheiben (26; 48; 71, 75) eine Rotationsbewegung um die gemeinsame Achse (8; 40; 60) ausführt. Gleichzeitig gelangt das Aufgabegut als Gasfeststoffgemisch (34; 58; 85) axial durch eine der Scheiben (7; 43; 75) in den Zerkleinerungsraum (4; 42; 61) und wird radial der Zerkleinerungszone zugeführt. Dabei wird zusätzlich Kühlgas (35; 59; 86, 87) in den Zerkleinerungsraum (4; 42; 61) geführt. Erfindungsgemäß ist der Zerkleinerungsraum (4; 42; 61) unterteilt in eine von dem Gasfeststoffgemisch (34; 58; 85) durchströmte Kammer (30; 54; 84) und in zumindest eine weitere, lediglich von Kühlgas (35; 59; 86, 87) durchströmte Kammer (31; 55; 81, 83). Auf diese Weise kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung auf den gewünschten Maschinendurchsatz unter Einhaltung einer maximalen Grenztemperatur optimiert werden, wobei ein besonders wirtschaftlicher Zerkleinerungsbetrieb möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gattungsgemäße Vorrichtungen zeichnen sich durch eine luftdurchströmte Betriebsart aus. Dabei wird Luft zusammen mit dem Aufgabegut als Gasfeststoffgemisch axial in den Zerkleinerungsraum eingeleitet und gelangt nach radialer Umlenkung fliehkraftbedingt in eine ringförmige Zerkleinerungszone, wo es zwischen den Zerkleinerungswerkzeugen eine Zerkleinerung auf die gewünschte Größe erfährt. Nach Verlassen der Zerkleinerungszone sammelt sich das ausreichend gefeinte Gut in einem zwischen dem Gehäuse und den Zerkleinerungswerkzeugen umlaufenden Ringkanal, wo es im Luftstrom tangential über den Materialabzug ausgetragen wird. Die treibende Kraft für den Transport des Aufgabeguts durch die Zerkleinerungsvorrichtung stellt neben der Zentrifugalkraft im wesentlichen die Luftströmung dar, deren Schleppkraft auf das Aufgabegut wirkt.

Bei der Zerkleinerung des Aufgabeguts in der Zerkleinerungszone wird ein beträchtlicher Teil der zur Zerkleinerung aufzubringenden Energie in Wärme umgewandelt. Ursache hierfür sind Reib- und Aufprallkräfte, denen das Aufgabegut zur Zerkleinerung unterworfen wird und die vor allem an den Zerkleinerungswerkzeugen wirken. Das damit verbundene Aufheizen des Aufgabeguts birgt vor allem in Verbindung mit wärmeempfindlichen Materialien und/oder der Fein- und Feinstmahlung von Stoffen die Gefahr, dass einerseits das Aufgabegut irreversibel geschädigt wird und andererseits die Zerkleinerungsvorrichtung infolge der thermischen Beanspruchung Schaden nimmt.

Die Kühlung gattungsgemäßer Vorrichtungen erfolgt in der Regel über den Luftanteil im Gasfeststoffgemisch, der den Mahlspalt passiert. Dabei findet ein Wärmeübergang von den Zerkleinerungswerkzeugen auf die Luft statt, wobei sich der gewünschte Kühleffekt einstellt.

Demzufolge zeichnen sich gattungsgemäße Vorrichtungen dadurch aus, dass während des Zerkleinerungsbetriebs der die Vorrichtung durchströmenden Luft sowohl eine Transportfunktion als auch eine Kühlfunktion zukommt.

Darüber hinaus ist es auch schon bekannt, zusätzliche Luft in den Zerkleinerungsraum einzubringen. Das zusätzliche Luftvolumen ist in der Lage, Wärme abzuführen und dadurch die Kühlwirkung zu verstärken. Auch hier wird die erwärmte Luft zusammen mit dem ausreichend gefeinten Gut abgezogen.

Der Nachteil bekannter Zerkleinerungsvorrichtungen liegt in der Doppelfunktion des Gasfeststoffgemisches, das einerseits die Aufgabe des Materialtransportes und andererseits die Aufgabe der Kühlung innehat. Unter bestimmten Umständen, wie zum Beispiel der Fein- und Feinstmahlung muss der Luftanteil im Gemisch aus Gründen der Kühlung über die für den Transport notwendige Menge hinaus gesteigert werden. Das hat zur Folge, dass bei der Abtrennung des gefeinten Gutes aus dem die Vorrichtung verlassenden Gasfeststoffgemisch große Volumina gefiltert werden müssen. Dies erfordert aus anlagentechnischer Sicht große Filterflächen und große Leitungsquerschnitte, was sich neben hohen Investitionskosten und Betriebskosten zusätzlich in einem erhöhten Raumbedarf niederschlägt.

Dieser Nachteil besteht auch bei gattungsgemäßen Vorrichtungen, bei denen eine Einspeisung zusätzlicher Kühlluft vorgenommen wird, da sich die zusätzliche Kühlluft stromabwärts der Zerkleinerungszone mit dem Gasfeststoffgemisch vermischt.

Darüber hinaus führt die Doppelfunktion des Gasfeststoffgemisches während des Zerkleinerungsbetriebs nur im Ausnahmefall zu einer optimalen Auslastung der Zerkleinerungsvorrichtung. In den meisten Fällen ist entweder das Förderpotential des Luftanteils im Gasfeststoffgemisch erschöpft bei noch vorhandenen Reserven in der Abkühlung. Oder es ist das Kühlpotential des Luftanteils erschöpft, obwohl noch Reserven bei der Förderleistung vorhanden wären. Dies führt zu einer verminderten Effizienz bekannter Vorrichtungen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtungen in wirtschaftlicher und funktioneller Hinsicht zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist das Verdienst der Erfindung, vorgenannte Zusammenhänge erkannt zu haben und darauf aufbauend eine räumliche Trennung von Kühlung und Materialtransport mittels eines Gases, vornehmlich Luft, zu erreichen.

Durch die Trennung des Kühlgasstromes vom Gasfeststoffgemisch ist es möglich, den Gasanteil im Gasfeststoffgemisch lediglich auf die erwünschte Förderleistung auszulegen. Daraus ergibt sich eine Reduzierung des Gasvolumens im Gasfeststoffgemisch auf das Minimum. Da der Kühlgasstrom keine Feststoffe enthält und nunmehr nur noch das im Volumen reduzierte Gasfeststoffgemisch über Filter geführt werden muss, bringt diese Maßnahme den Vorteil, dass bereits kleinere Filterflächen und Leitungsquerschnitte zur Abtrennung des gefeinten Gutes genügen, was sich sowohl in niedrigeren Investitions- als auch Betriebskosten niederschlägt.

Parallel kann die Kühlluft unabhängig von der notwendigen Förderleistung und lediglich in Abhängigkeit der vorhandenen Temperatur und der Art des Aufgabeguts in der erforderlichen Menge in den Zerkleinerungsraum eingespeist werden. Diese unabhängige und daher unterschiedliche Steuerung des Gasfeststoffgemisches und des Kühlgases erlauben eine bestmögliche Anpassung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an äußere Parameter. Dadurch lassen sich die Betriebskosten weiter minimieren und ein effizienterer Betrieb erreichen.

Eine getrennte Führung des Kühlgases führt ferner zu dem Vorteil, dass der Kühlluftstrom nicht von den Feststoffen im Gasfeststoffgemisch behindert wird. Insofern ist erfindungsgemäß eine verbesserte, da gleichbleibende Kühlwirkung der Zerkleinerungswerkzeuge erzielbar.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Unterteilung des Zerkleinerungsraumes durch eine in einer Radialebene bezüglich der Rotationsachse angeordnete Wand vorgesehen. Der Vorteil liegt in der Bildung zweier ringscheibenförmiger Kammern, deren Haupterstreckungsrichtung parallel zu deren Durchströmungsrichtung ist.

Vorteilhafterweise wird die Wand teilweise von einer Scheibe gebildet, an die sich in radialer Richtung eine Ringscheibe anschließt. Dadurch bleibt eine erfindungsgemäße Vorrichtung auf möglichst wenig Bauteile reduziert. Da die Scheibe gleichzeitig Teil der Kammer für den Kühlgasstrom ist, lässt sich auf diese Weise eine optimale Kühlwirkung erzielen.

Durch die in Weiterbildung der Erfindung vorgesehene, im Umfangsrichtung versetzte Anordnung der beiden Auslässe für das Gasfeststoffgemisch und das Kühlgas ist eine Entzerrung der beiden parallelen Leitungssysteme möglich mit dem Vorteil einer besseren Ausnutzung des vorhandenen Raumangebots.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die feststehende Scheibe von der Vorder- oder Rückwand des Gehäuses gebildet wird. Auf diese Weise gelingt eine konstruktiv äußerst komprimierte und daher kompakte Bauweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Vorteilhafterweise wird dabei die feststehende Scheibe von der aufgabeseitigen Gehäusewand gebildet, da sich dadurch eine möglichst einfache axiale Einleitung des Aufgabeguts in die Zerkleinerungszone ergibt.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht zwei rotierende Scheiben vor unter Bildung drei getrennter Kammern. Auf diese Weise ist eine Anwendung der Erfindung auch auf Zerkleinerungsvorrichtungen mit unterschiedlich rotierenden Scheiben möglich, was den erwünschten Effekt bringt, dass die Zerkleinerungswerkzeuge einem gleichmäßigen Verschleiß und daher einer gleichmäßigen Abnutzung unterworfen sind.

In Weiterbildung solcher Vorrichtungen können die beiden Auslässe für das Kühlgas stromabwärts zusammengefasst sein, um eine doppelte Leitungsführung zu ersparen.

Zur besseren Ausnutzung des Kühlpotentials des Kühlgases kann der Kühlgasstrom durch entsprechende Einbauten in der Kammer gezielt entlang der temperaturbeaufschlagten Bauteile geführt werden. Durch eine Anordnung der Einbauten auf Höhe der Zerkleinerungswerkzeuge wird die Kühlluft am Ort der größten Wärmeentwicklung vorbeigeführt, so dass ein größtmöglicher Wärmeübergang stattfindet.

In weiterer Fortbildung des Gedankens können die Scheiben auf ihrer der Kühlluftkammer zugewandten Seite Rippen aufweisen, um die Oberfläche gegenüber dem Kühlgas zu vergrößern und damit den Wärmeübergang zu steigern.

Durch eine radiale Ausrichtung der Rippen wird eine Durchströmung der Kammer erreicht, die zu einem größeren Kühleffekt führt. Bei rotierenden Scheiben kommt hinzu, dass die radial ausgerichteten Rippen einen Bewegungsimpuls auf das sie durchstreichende Kühlgas ausüben und somit die Kühlluftströmung zusätzlich vorantreiben.

Eine Anordnung der Rippen im Bereich der Einbauten bewirkt ein Zusammenwirken dieser Bauteile und damit sowohl einen verbesserter Kühl- als auch Transporteffekt.

Bevorzugt ist ferner die Anordnung eines Temperatursensors im Zerkleinerungsraum, der beispielsweise über Aussendung eines Infrarotstrahls kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitintervallen die Temperatur der Zerkleinerungszone erfasst. Durch Auswertung der Messergebnisse ist eine temperaturabhängige Steuerung des Kühlgasstroms möglich. In Weiterbildung dieses Gedankens ist eine selbsttätige Steuerung, vorzugsweise eine mikroprozessorgesteuerte Steuerung vorgesehen, die sowohl das Gasfeststoffgemisch als auch die Kühlgasmenge steuert. Auf diese Weise ist ein mannloser Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei kontinuierlicher Optimierung möglich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Das Ausführungsbeispiel betrifft eine Scheibenmühle ohne darauf beschränkt zu sein. Ebenso liegen Siftmühlen, Refiner und dergleichen im Rahmen der Erfindung.
Es zeigen
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der in 2 dargestellten Linie 1-1,
2 eine Vorderansicht auf die in 1 dargestellte Vorrichtung,
3 und 4 weitere Teilschnitte weiterer Ausführungsformen der Erfindung und
5 eine Vorderansicht auf eine zusätzliche Ausführungsform der Erfindung.
Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung in Form einer Scheibenmühle. Man sieht zunächst einen lediglich in 2 dargestellten Maschinenunterbau 1, der mit seinen Füßen 2 auf dem Untergrund ruht. Die Oberseite des Maschinenunterbaus 1 bildet eine Plattform, auf der die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung aufgebaut ist.
Die Zerkleinerungsvorrichtung besitzt ein im wesentlichen trommelförmiges, eine Rotationsachse 8 umgebendes Gehäuse 3, das einen Zerkleinerungsraum 4 umschließt. Das Gehäuse 3 weist an seiner Vorderseite 5 eine zentrale kreisförmige Öffnung 6 auf, die mit Hilfe einer um eine vertikale Achse verschwenkbaren Gehäusetür 7 verschließ- und verriegelbar ist.
Die Gehäusetür 7 besitzt ebenfalls eine zentrale kreisförmige Beschickungsöffnung 9, an die von der Außenseite ein vertikaler Fallschacht 10 über einen Rundbogen 11 anschließt. Die Innenseite der Gehäusetür 7 erweitert sich ausgehend vom Rand der Beschickungsöffnung 10 konisch. Der sich daraus ergebende größere innere Querschnitt der Beschickungsöffnung 10 ist von den kreisförmig um die Achse 8 angeordneten Zerkleinerungswerkzeugen 12 in Form eines Mahlrings umgeben. Die Zerkleinerungswerkzeuge 12 sind somit feststehend an der Innenseite der Gehäusetür 7 befestigt, die auf diese Weise die Funktion der ersten Mahlscheibe übernimmt.
Die Rückwand 15 weist im Bereich der Rotationsachse 8 ebenfalls eine kreisförmige Öffnung 16 auf. An der Außenseite der Rückwand 15 schließt sich eine einen zum Zerkleinerungsraum 4 parallelen Hohlraum 17 umschließende kastenförmige Verstärkung 18 an. Auch die kastenförmige Verstärkung 18 besitzt im Bereich der Rotationsachse 8 eine kreisförmige Öffnung 19. Eine weitere Öffnung 36 ist im Fußbereich der kastenförmigen Verstärkung 18 vorgesehen, durch welche der Hohlraum 17 mit Kühlluft 35 beaufschlagt werden kann. Koaxial zur Rotationsachse 8 ist eine horizontale Wellenlagerung 20 vorgesehen, die fest mit der kastenförmigen Verstärkung 18 verbunden ist und sich durch die Öffnung 19 erstreckt.
In der Wellenlagerung 20 ist innerhalb der Lagegruppen 21 eine Antriebswelle 22 frei drehbar gelagert, die sich mit ihrem vorderen Ende durch die Öffnung 16 in der Rückwand 15 des Gehäuses 3 hindurch in den Zerkleinerungsraum 4 hinein erstreckt. Ihr äußeres Ende trägt eine Mehrrillenscheibe 23, die über Riemen mit dem lediglich in 2 dargestellten Antriebsmotor 24 verbunden ist. Die Riemen verlaufen dabei innerhalb einer Schutzverkleidung 25.
Auf dem gegenüberliegenden, im Zerkleinerungsraum 4 befindlichen Ende der Antriebswelle 22 sitzt eine kreisförmige Nabenscheibe 26. Die Nabenscheibe 26 ist somit planparallel und im Abstand zur Gehäusetür 7 angeordnet. Die Nabenscheibe 26 ist ebenfalls mit Zerkleinerungswerkzeugen 27 in Form eines Mahlringes bestückt, die den Zerkleinerungswerkzeugen 12 unter Bildung eines Mahlspalts in engem axialem Abstand gegenüberliegen und mit diesen zur Zerkleinerung des Aufgabeguts zusammenwirken.
Auf Höhe der Zerkleinerungswerkzeuge 27 sieht man an der der Rückwand 15 zugewandten Seite der Nabenscheibe 26 gleichmäßig über den Kreisumfang verteilte, radial ausgerichtete Rippen 28. Die Rippen 28 können eine Höhe von 5 bis 25 mm besitzen und in gegenseitigem Umfangsabstand von 20 bis 100 mm angeordnet sein. Infolge der starren Befestigung an der Nabenscheibe 26 führen die Rippen 28 zusammen dieser eine Rotationsbewegung um die Achse 8 aus.
Den Rippen 28 axial gegenüberliegend sind an der Rückwand 15 des Gehäuses 3 Luftleitelemente 37 befestigt, die den Durchströmungsquerschnitt in diesem Bereich verengen. Dadurch wird die Kühlluft 35 gezielt auf die Bauteile ausgerichtet, die eine größte Wärmeentwicklung zeigen. Zudem wirken die rotierenden Rippen 28 mit den Luftleitelementen 37 derart zusammen, dass eine Förderwirkung auf den Kühlluftstrom ausgeübt wird.
An die Nabenscheibe 26 schließt sich umfangseitig in einer Radialebene liegend eine Ringscheibe 29 an. Die Ringscheibe 29 ist über ihren äußeren Umfang fest mit dem Gehäuse 3 verbunden, während ihr innerer Umfang einen gleitenden Anschluss an die Nabenscheibe 26 bildet. Auf diese Weise wird der ringscheibenförmige Zerkleinerungsraum 4 in zwei ebenfalls ringscheibenförmige Kammern 30 und 31 unterteilt. Die Trennwand verläuft in einer Radialebene, gebildet von der Nabenscheibe 26 und der Ringscheibe 29.
Wie vor allem aus 1 ersichtlich erstreckt sich diese Unterteilung auch in den Bereich des Materialabzugs 14, der mit einem weiterführenden Leitungssystem verbunden ist. Dabei schließt eine erste Leitung 32 zum Abzug des gefeinten Materials an die Kammer 30 und eine zweite Leitung 33 zum Abzug der Kühlluft 35 an die Kammer 31 an.
Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung einen Temperaturfühler 38 auf. Der Temperaturfühler 38 ist beispielsweise am Umfang des Gehäuses 3 befestigt (2) und besitzt vorzugsweise einen Infrarotsensor, der die Temperatur in der Zerkleinerungszone kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitintervallen erfasst. Die gemessene Temperatur kann direkt auf einem Anzeigefeld dargestellt oder an eine selbsttätige Steuerung übermittelt werden.
Im Betrieb arbeitet eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie folgt:
Wie durch den Pfeil 34 angedeutet gelangt das Aufgabegut in Form eines Gasfeststoffgemisches über den Fallschacht 10 und Rundbogen 11 axial in den Zerkleinerungsraum 4, wo es zunächst auf die Stirnseite der Nabenscheibe 26 trifft. Dort wird es in eine radiale Richtung umgeleitet und fliehkraftbedingt in den Mahlspalt zwischen den Zerkleinerungswerkzeugen 12 und 27 getrieben. Nach Verlassen des Mahlspalts gelangt das gefeinte Gut zusammen mit dem Luftanteil des Gasfeststoffgemisches 34 in die Kammer 30 des Zerkleinerungsraumes 4 und wird über die erste Leitung 32 einer nicht weiter dargestellten Filteranlage zugeführt, wo eine Trennung der festen Phase von der gasförmigen Phase erfolgt.
Das Gasfeststoffgemisch 34 zeichnet sich dabei durch ein Mischungsverhältnis aus, bei dem der Gasanteil genau so groß ist, um die gewünschte Menge an Aufgabegut zur und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zu transportieren. Zwar übt der im Gasfeststoffgemisch 34 vorhandene Gasanteil auch eine Kühlwirkung in der Zerkleinerungszone aus, dies ist jedoch nicht bestimmend für die Größe des Gasanteils.
Für die Kühlung der Zerkleinerungszone wird zusätzlich wie die Pfeile 35 versinnbildlichen Kühlluft in die Zerkleinerungsvorrichtung eingetragen. Die Kühlluft 35 kann aus der Umgebungsluft angesaugt oder aus einem Kühlluftleitungssystem stammen und wird über die Öffnung 36 in den Hohlraum 17 der kastenförmigen Verstärkung 18 geleitet. Von dort gelangt die Kühlluft 35 über den zwischen der Nabenscheibe 26 und der Öffnung 16 freigelassenen Ringspalt in die Kammer 31 des Zerkleinerungsraums 4. Dort wird die Kühlluft 35 radial umgelenkt und mit Hilfe der Luftleitelemente 37 auf die Rippen 28 ausgerichtet. Beim Durchströmen der Rippen 28 findet ein Wärmeübergang von den Rippen 28 auf die Kühlluft 35 statt, womit zugleich ein Kühleffekt eintritt. Im Weiteren verlässt die Kühlluft 35 die Kammer 31 durch die zweite Leitung 33. Da keine Vermischung der Kühlluft 35 mit Aufgabegut beziehungsweise gefeintem Gut stattfindet, braucht die Kühlluft 35 nicht über Filteranlagen zur Abtrennung von Feststoffen geführt werden.
Während des Zerkleinerungsbetriebs wird mit Hilfe des Temperaturfühlers 38 die Temperatur in der Zerkleinerungszone festgestellt. Wird ein Wert erreicht bei dem Schäden am Aufgabegut oder der Zerkleinerungsvorrichtung zu befürchten sind, wird die in die Vorrichtung eingespeiste Menge an Kühlluft 35 erhöht und/oder die Beschickung mit Aufgabegut gedrosselt um die gewünschte Temperatur in der Zerkleinerungszone zu erreichen. Auf diese Weise lässt sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung stets mit einem optimalen Mischungsverhältnis von Aufgabegut zu Kühlluft bei vorgegebener Temperatur betreiben. Mit Hilfe einer selbsttätigen Steuerung kann dabei ein vollautomatischer Betrieb verwirklicht werden.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Darstellung beschränkt sich dabei auf den erfindungswesentlichen Bereich, da die übrige Ausbildung der in den 1 und 2 beschriebenen Vorrichtung entspricht, so dass das dort Gesagte gilt. Die Schnittführung entspricht 1.
In 3 sieht man wiederum ein trommelförmiges, eine Rotationsachse 40 umgebendes Gehäuse 41, das einen Zerkleinerungsraum 42 umschließt. Die Vorderseite des Gehäuses 3 wird von einer schwenkbaren Gehäusetür 43 gebildet, die im Bereich der Achse 40 eine konzentrische, kreisförmige Beschickungsöffnung 44 besitzt. Ferner sind weitere Öffnungen 45 in der Gehäusetür 43 vorgesehen, die kreisförmig um die Beschickungsöffnung 44 herum gruppiert sind.
Die Rückwand 46 des Gehäuses 41 besitzt im Bereich der Achse 40 eine Wellendurchführung für eine lediglich im Endabschnitt dargestellte Antriebswelle 47, die in den Zerkleinerungsraum 42 hineinreicht. Auf diesem Ende der Antriebswelle 47 sitzt eine in einer Radialebene liegende Mahlscheibe 48.
Auf der der Rückwand 46 zugewandten Seite der Mahlscheibe 48 ist im äußeren Umfangsbereich ein Mahlring 49 befestigt. Diesem unter Bildung eines Mahlspalts in axialem Abstand gegenüber liegend befindet sich ein weiterer Mahlring 50, der fest mit der Rückwand 46 des Gehäuses 41 verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist somit die Rückwand 46 einer feststehenden Mahlscheibe funktionell gleichzusetzen.
Auf der der Gehäusetür 43 zugewandten Seite der Mahlscheibe 48 sieht man auf Höhe des Mahlrings 49 gleichmäßig über den Umfang verteilte und fest mit der Mahlscheibe 48 verbundene radial ausgerichtete Rippen 51.
In dem Bereich zwischen der Antriebswelle 47 und dem Mahlring 49 besitzt die Mahlscheibe 48 Öffnungen 52, die die Vorderseite der Mahlscheibe 48 mit der Rückseite verbinden. Ferner sieht man an der Vorderseite der Mahlscheibe 48 ein ringförmiges Leit- und Führungsblech 53 das fest mit der Mahlscheibe 48 verbunden ist und gleitend an die Beschickungsöffnung 44 in der Gehäusetür 43 anschließt.
Der Zerkleinerungsraum 42 ist erfindungsgemäß unterteilt in eine Kammer 54 und eine Kammer 55. Als Trennwand dient wiederum die Mahlscheibe 48 und die in radialer Richtung an die Mahlscheibe 48 anschließende Ringscheibe 39. Die Ringscheibe 39 ist an ihrem äußeren Umfang mit dem Gehäuse 41 verbunden und schließt mit ihrem inneren Umfang gleitend an die Mahlscheibe 48 an. Die kammerartige Unterteilung der Zerkleinerungsvorrichtung findet ihre Fortsetzung im Materialabzug wo eine erste Leitung 56 an die Kammer 54 anschließt und eine zweite Leitung 57 an die Kammer 55.
Im Betrieb wird ein Gasfeststoffgemisch 58 durch die Beschickungsöffnung 44 entlang des Leit- und Führungsbleches 53 und durch die Öffnungen 52 hindurch in die Kammer 55 eingeleitet, wo es fliehkraftbedingt den Mahlspalt durchwandert und dabei zerkleinert wird. Das ausreichend gefeinte Gut gelangt zusammen mit der Luft in die Leitung 57, die zur Ausscheidung des Feststoffanteils zur einer nicht weiter dargestellten Filteranlage führt.
Die Kühlluft 59 gelangt durch die Öffnungen 45 in der Gehäusetür 43 in die Kammer 54 und streicht dort radial entlang der Rippen 51, womit wiederum eine Abkühlung der Zerkleinerungszone stattfindet. Über die Leitung 56 gelangt die Kühlluft 59 aus der Zerkleinerungsvorrichtung und kann beispielsweise direkt ohne vorherige Filterung in die Umgebungsluft eingeleitet werden.
4 zeigt die Umsetzung des erfindungsgemäßen Gedankens an einer Scheibenmühle mit zwei gegenläufigen Mahlscheiben, wobei wiederum lediglich die erfindungswesentlichen Teile dargestellt sind. Die übrigen nicht dargestellten Bauteile entsprechen weitestgehend der in 1 und 2 dargestellten Vorrichtung, so dass auf diesen Teil der Beschreibung verwiesen wird.
Die in 4 dargestellte Vorrichtung besitzt ein trommelförmiges, eine Rotationsachse 60 umgebendes und einen Zerkleinerungsraum 61 umschließendes Gehäuse 62. Die Vorderseite des Gehäuses 62 wird von einer verschwenkbaren Gehäusetür 63 gebildet, die die Zugänglichkeit in das Gehäuseinnere ermöglicht.
Im Bereich der Rotationsachse 60 weist die Gehäusetür 63 eine zentrale Öffnung 64 auf, über die die Beschickung der Vorrichtung mit Aufgabegut erfolgt. Die Öffnung 64 wird von weiteren auf einem Kreisumfang liegenden Öffnungen 65 umgeben. Die Innenseite der Gehäusetür 63 weist einen zur Rotationsachse 60 konzentrischen Ringstutzen 66 auf.
Die Rückseite 67 des Gehäuses 62 weist im Bereich der Rotationsachse 60 eine Öffnung 68 zur Durchführung der Antriebswellen für den Mahlapparat auf. Um die Öffnung 68 sind wiederum kreisförmig weitere Öffnungen 69 gruppiert.
Im Bereich der Rotationsachse 60 verläuft eine erste Antriebswelle 70 in Form einer Hohlwelle, deren Ende in den Zerkleinerungsraum 61 hineinreicht. Die erste Antriebswelle 70 ist innerhalb einer horizontalen Lagerung frei drehbar gelagert. Die horizontale Lagerung ist in 4 nicht weiter dargestellt, entspricht aber im wesentlichen der unter 1 beschriebenen.
Das Ende der ersten Antriebswelle 70 trägt eine erste, in einer Radialebene zur Rotationsachse 60 ausgerichtete erste Mahlscheibe 71. Die Mahlscheibe 71 hält dabei sowohl zur Rückwand 67 als auch zur Gehäusetür 63 einen axialen Abstand ein. Der äußere Umfangsbereich der ersten Mahlscheibe 71 ist an der der Gehäusetür 63 zugewandten Seite mit einem ersten Mahlring 72 besetzt. Auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Mahlscheibe 71 sind im äußeren Umfangsbereich erste Radialrippen 73 gleichmäßig über den Umfang verteilt.
Innerhalb der ersten Antriebswelle 70 ist eine zweite Antriebswelle 74 frei drehbar angeordnet, deren Ende sich mit Überstand über das Ende der ersten Antriebswelle 70 in den Zerkleinerungsraum 61 hinein erstreckt. Dieses Ende trägt eine planparallele zweite Mahlscheibe 75, deren äußerer Umfangsbereich einen zweiten Mahlring 76 aufweist. Der zweite Mahlring 76 liegt dabei unter Bildung eines radialen Mahlspalts dem ersten Mahlring 72 axial gegenüber. Auf der gegenüberliegenden Seite der zweiten Mahlscheibe 75 sind wiederum zweite Radialrippen 77 gleichmäßig über den Umfang verteilt.
Außerdem sieht man in dem Bereich zwischen dem zweiten Mahlring 76 und der Antriebswelle 74 mehrere Öffnungen 78, die einen Materialdurchtritt des Aufgabeguts von der Vorderseite zur Rückseite der zweiten Mahlscheibe 75 ermöglichen. Im Bereich der Öffnungen 78 besitzt die zweite Mahlscheibe eine ringförmige Schulter 79, die einen gleitenden Anschluss an den Ringstutzen 66 bildet.
Die erste Mahlscheibe 71 ist umfangseitig von einer ersten, in einer Radialebene angeordneten Ringscheibe 80 umgeben. Die Ringscheibe 80 ist mit ihrem äußeren Umfang fest mit dem Gehäuse 62 verbunden, während der innere Umfang gleitend an die erste Mahlscheibe 71 anschließt. Auf diese Weise wird in dem Zerkleinerungsraum 61 eine erste scheibenförmige Kammer 81 gebildet.
Die zweite Mahlscheibe 75 ist umfangseitig von einer zweiten planparallelen Ringscheibe 82 umgeben, die mit ihrem äußeren Umfang ebenfalls fest mit dem Gehäuse 62 verbunden ist, während ihr innerer Umfang gleitend an die zweite Mahlscheibe 75 anschließt. Auf diese Weise wird in dem Zerkleinerungsraum 62 eine zweite Kammer 83 und eine dritte Kammer 84 gebildet. Die erste Kammer 81 und zweite Kammer 83 sind stromabwärts zu einer gemeinsamen Leitung zusammengeführt, was in 4 nicht dargestellt ist.
Im Betrieb arbeitet die in 4 dargestellte Vorrichtung folgendermaßen:
Bei gegenläufig oder mit Differenzdrehzahl gleichläufig rotierenden Mahlscheiben 71 und 75 wird das Aufgabegut, wie durch die Pfeile 85 angedeutet, durch die Öffnungen 64 und 78 axial in den Bereich zwischen den Mahlscheiben 71 und 75 eingeleitet. Nach Auftreffen auf die Mahlscheibe 71 wird das Gasfeststoffgemsich radial umgelenkt und kommt so fliehkraftbedingt in den von den beiden Mahlringen 72 und 76 gebildeten Mahlspalt. Nach seiner Zerkleinerung gelangt das ausreichend gefeinte Gut in die Ringkammer 84, wo es sich sammelt und im Luftstrom tangential über den Materialabzug ausgetragen und einer nicht weiter dargestellten Filteranlage zugeführt wird.
Um einer Überhitzung der Zerkleinerungswerkzeuge und des Aufgabeguts vorzubeugen, wird ein erster Kühlluftstrom, angedeutet durch die Pfeile 86, durch die Öffnungen 69 in der Rückseite 67 des Gehäuses 62 in die erste Kammer 81 eingeleitet. Dadurch wird in der ersten Kammer 81 eine Strömung entlang der ersten Mahlscheibe 71 und insbesondere der ersten Radialrippen 73 erzeugt. Dabei findet ein Wärmeübergang und damit eine Abkühlung der Zerkleinerungswerkzeuge statt, bevor die Kühlluft 86 tangential aus dem Gehäuse 62 ausgeleitet wird.
In entsprechender Weise wird ein zweiter Kühlluftstrom, dargestellt durch die Pfeile 87, von der Vorderseite der Vorrichtung durch die Öffnungen 65 in der Gehäusetür 63 in die zweite Kammer 83 eingeleitet. Die dadurch entstehende Luftströmung entlang der zweiten Mahlscheibe 75 und insbesondere der zweiten Kühlrippen 77 ermöglicht einen Wärmeübergang und damit eine Abkühlung der Zerkleinerungswerkzeuge. Auch der Kühlluftstrom 87 wird tangential aus dem Gehäuse 62 ausgeleitet.
Die zur Kühlung verwendete Luft 86 und 87 kann direkt der Umgebungsluft entnommen werden oder aber über nicht dargestellte Leitungen aus einer vorgeschalteten Klimaanlage entstammen.
Die weitestgehend symmetrische Beschickung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Aufgabegut und Kühlluft ermöglicht eine einheitliche Temperaturverteilung in der Zerkleinerungszone und somit eine bestmögliche Ausnutzung des Zerkleinerungspotentials einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
5 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die weitestgehend der in 1 dargestellten entspricht, so dass bei Verwendung identischer Bezugszeichen auf den dortigen Teil der Beschreibung Bezug genommen wird. Unterschiede bestehen lediglich in der konstruktiven Ausbildung des Materialabzugs.
In 5 sieht man einen zweigeteilten Materialabzug 88 mit einem ersten Austragsstutzen 89, der vertikal nach oben führt und einem zweiten Austragsstutzen 90, der in Umfangsrichtung versetzt aus dem Gehäuse 3 mündet. Der erste Austragsstutzen 89 ist der in 1 dargestellten Kammer 30 für das gefeinte Gut zugeordnet, während der zweite Austragsstutzen 90 zum Ausleiten der Kühlluft 35 aus der Kammer 31 vorgesehen ist. Die versetzte Anordnung der beiden Austragsstutzen 89 und 90 erlaubt eine bessere Ausnutzung des vorhandenen Raumangebots bei besserer Zugänglichkeit.

Claims

Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut mit zwei innerhalb eines einen Zerkleinerungsraum (4; 42; 61) umschließenden Gehäuses (3; 41; 62) koaxial zueinander angeordneten Scheiben (7, 26; 46, 48; 71, 75) deren sich gegenüberliegende Flächen unter Bildung einer Zerkleinerungszone zumindest in Teilbereichen mit zusammenwirkenden Zerkleinerungswerkzeugen (12, 27; 49, 50; 72, 76) besetzt sind, wobei zur Erzeugung einer Relativbewegung der Scheiben (7, 26; 46, 48; 71, 75) untereinander zumindest eine der Scheiben (26; 48; 71, 75) eine Rotationsbewegung um die gemeinsame Achse (8; 40; 60) ausführt, und wobei das Aufgabegut als Gasfeststoffgemisch (34; 58; 85) axial durch eine der Scheiben (7; 43; 75) in den Zerkleinerungsraum (4; 42; 61) gelangt und radial der Zerkleinerungszone zugeführt wird, und wobei zusätzlich Kühlgas (35; 59; 86, 87) in den Zerkleinerungsraum (4; 42; 61) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerkleinerungsraum (4; 42; 61) unterteilt ist in eine von dem Gasfeststoffgemisch (34; 58; 85) durchströmte Kammer (30; 54; 84), und in zumindest eine weitere lediglich von Kühlgas (35; 59; 86, 87) durchströmte Kammer (31; 55; 81, 83).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterteilung des Zerkleinerungsraumes (4; 42; 61) mindestens eine in einer Radialebene bezüglich der Achse (8; 40; 60) angeordnete Wand vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand oder die Wände von einer oder beiden Scheiben (26; 48; 71, 75) mit daran radial anschließenden Ringscheiben (29; 39; 80, 82) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass aus der Kammer (30; 54; 84) für das Gasfeststoffgemisch (34; 58; 85) in Umfangsrichtung versetzt zu dem Auslass aus der Kammer (31; 55; 81, 83) für das Kühlgas (35; 59; 86, 87) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Scheibe feststehend ausgebildet und von der Vorderwand (7) oder Rückwand (46) des Gehäuses (3; 41; 62) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgabeseitige Gehäusewand (7) die erste, feststehende Scheibe bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Scheiben (71, 75) rotierend ausgebildet und jeweils von einer koaxialen Ringscheibe (80, 82) umgeben sind, so dass zwischen den beiden Scheiben (71, 75) mit Ringscheiben (80, 82) eine erste Kammer (84) für das Gasfeststoffgemisch (85) gebildet wird, zwischen der Gehäuserückwand (67) und der ersten Scheibe (71) mit koaxialer Ringscheibe (80) eine zweite Kammer (81) für das Kühlgas (86) und zwischen der Gehäusevorderwand (63) und der zweiten Scheibe (75) mit koaxialer Ringscheibe (82) eine dritte Kammer (83) für das Kühlgas (87).
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslässe für die zweite und dritte Kammer (81; 83) stromabwärts zusammengefasst sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer (31; 55; 81, 83) für die Kühlluft (35; 59; 86, 87) Einbauten (37) vorgesehen sind, die geeignet sind den Kühlluftstrom (35; 59; 86, 87) an der Scheibe (26; 48; 71, 75) entlang zu führen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand der Einbauten (37) zur Achse (8; 40; 60) im wesentlichen dem radialen Abstand der Zerkleinerungswerkzeuge (12, 27; 49, 50; 72, 76) zur Achse (8; 40; 60) entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Scheiben (26; 48; 71, 75) auf der der Kammer (31; 55; 81, 83) für die Kühlluft (35; 59; 86, 87) zugewandten Seite Rippen (28; 51; 73, 77) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (28; 51; 73, 77) bezüglich der Achse (8; 40; 60) radial ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (28; 51; 73, 77) im Bereich der Einbauten (37) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Zerkleinerungsraum (4; 42; 61) ein Temperaturfühler (38) angeordnet ist, mit dem die Temperatur in der Zerkleinerungszone erfassbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine selbsttätige Steuerung, die die Menge des Gasfeststoffgemisches (34; 58; 85) in Abhängigkeit der Zerkleinerungsleistung und die Kühlgasmenge (35; 59; 86, 87) in Abhängigkeit der in der Zerkleinerungszone vorherrschenden Temperatur steuert.