DE102005055563A1 - Luftwirbelmühle für die Mahltrocknung eines strömungsfähigen Produkts sowie Verfahren zum Betrieb dieser Mühle - Google Patents

Luftwirbelmühle für die Mahltrocknung eines strömungsfähigen Produkts sowie Verfahren zum Betrieb dieser Mühle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftwirbelmühle (1) für die Mahltrocknung eines strömungsfähigen Produktes mit einem gas-/luftdurchströmten Mahlraum (3), mit mehreren im Mahlraum angeordneten Mahlstufen, gebildet von einem Rotor (4) mit einer Vielzahl von Mahlplatten (9) und einem Statorgehäuse, mit einer Einrichtung (12, 13) für die Zufuhr eines vorzugsweise beheizten Trägergases sowie mit einer Einrichtung (6, 15, 16, 18) für die Zuführung des Produkts in den Mahlraum (3); um die Zuführung des Produkts in die Mühle (1) zu verbessern, wird vorgeschlagen, daß Bestandteil der Zuführungseinrichtung eine den Umfang des Mahlraumes (3) zumindest teilweise umgebende Zuführungsleitung (6) ist, die mit einem Zulauf (15) für das zu behandelnde Produkt ausgerüstet ist, die auf dem Umfang des Mahlraumes verteilt in den Mahlraum münden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Luftwirbelmühle für die Mahltrocknung eines strömungsfähigen Produktes mit einem gas-/luftdurchströmten Mahlraum mit mehreren im Mahlraum angeordneten Mahlstufen, gebildet von einem Rotor mit einer Vielzahl von Mahlplatten und einem Statorgehäuse, sowie mit einer Einrichtung für die Zuführung des Produkts in den Mahlraum.
  • Der Einsatz einer Luftwirbelmühle nicht nur zum Mahlen sondern auch und vorwiegend zum Trocknen nasser Produkte ist aus der EP 796 660 A1 bekannt. Problematisch ist allerdings, wenn es sich bei den zu trocknenden Produkten um viskose, klebrige, schmierige Produkte handelt, die, wenn man das Produkt seitlich in den Mahlraum dosiert, sich dann auf die rotierenden Mahlplatten setzen, Anbackungen an den Außenwänden erzeugen – im schlimmsten Fall die Mühle blockieren und zum Stillstand bringen – und in der kurzen Aufenthaltszeit nicht trocken werden.
  • In der Vergangenheit hat man sich dadurch geholfen, dass man diese Produkte zunächst außerhalb des Rotors bzw. vor der Einführung in den Rotor in einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Mischanlage mit bereits getrocknetem Produkt oder mit anderen Produkten vermischte, so dass dieses Gemisch insgesamt eine mit einer Dosierschnecke förderfähige, krümelige Masse ergab, die dann der Mahltrocknung im Rotor zugeführt wurde.
  • Diese Arbeit mit der Mischtrommel hat zusätzlichen apparativen Aufwand, eine zusätzliche thermische Belastung für das rückgemischte Produkt, eine zusätzliche Belastung ggfs. auch für den Mahltrocknungsprozess, einen zusätzlichen Raumbedarf und weitere Nachteile.
  • Der Versuch, ähnliche Produkte seitlich einzudüsen, ist mehrfach misslungen – entweder setzte sich die Maschine zu, bei zu großem geöffnetem Düsenquerschnitt, oder bei hinreichend kleinem Düsenquerschnitt und entsprechendem Vordruck setzte sich die Düse zu, insbesondere durch die hohe Temperatur der Heissluft, die an der Düse vorbeiströmt, und den relativ kleinen Düsenquerschnitt.
  • In machen Produkten sind auch Verunreinigungen nicht zu vermeiden oder nicht heraus zu filtrieren, insbesondere bei zähfließenden Produkten, so dass sich auch durch Fremdkörper in der Suspension Düsen zusetzen können. Auch der Einsatz oder Vorvermischung von Pressluft mit der Düse und mögliche Kühlung der Düse gaben nicht den gewünschten Erfolg.
  • Aus der DE 38 11 910 A1 ist es schließlich bekannt, feuchtes Produkt über einen sich etwa parallel zur Rotorachse erstreckenden Schlitz filmartig dünn unmittelbar in den Bereich zwischen Statorgehäuse und Mahlplatten einzupressen. Diese Lösung hat sich auf dem Markt nicht durchgesetzt.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Luftwirbelmühle der eingangs erwähnten Art die geschilderten Probleme zu beheben.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst.
  • Bei einer Einspeisung des Produkts nach der Erfindung treten die eingangs genannten Schwierigkeiten nicht mehr auf. Während des Betriebs tritt das Produkt aus der Vielzahl des über den Umfang des Mahlraums verteilten, relativ kleinen Austrittsöffnungen aus. Das der Trocknung des Produkts dienende Gas passiert die Mündungen unmittelbar und nimmt das Produkt effizient mit.
    •
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden.
  • Es zeigen
  • 1 einen Längsschnitt durch eine Luftwirbelmühle nach der Erfindung mit einer im Mahlraum befindlichen, ringförmigen Produktzuführungsleitung mit quadratischem Querschnitt,
  • 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1,
  • 3 eine Draufsicht auf die Zuführungsleitung nach den 1 und 2 entsprechend den Pfeilen A, B in 1,
  • 4 einen der 2 entsprechenden Ausschnitt mit rohrförmiger Zuführungsleitung,
  • 5 eine Draufsicht auf eine Zuführungsleitung, die sich auf Abstandshaltern abstützt,
  • 6 eine Mühle nach der Erfindung mit einer im Querschnitt dreieckigen Zuführungsleitung und verschiedenen, der Einspeisung von Produkt dienenden Einrichtungen,
  • 7 eine Anlage mit einer Mühle nach der Erfindung, bei der ein Teil des trockenen Produkts zwecks Rückpuderung in die Mühle zurückgefördert wird, sowie
  • 8 eine Ausführung einer Mühle nach der Erfindung, bei der die Zu- und 9 führungsleitung außerhalb des Mahlraumes angeordnet ist.
  • In den 1 bis 9 sind jeweils die Mühle mit 1, ihr zylindrisches Gehäuse mit 2, ihr vom Gehäuse 2 gebildeter Mahlraum mit 3, der im Mahlraum 3 befindliche Rotor mit 4, der Antriebsmotor für den Rotor 4 mit 5 sowie eine ringförmige Produktzuführungsleitung mit 6 bezeichnet. Auf der Welle 7 des Rotors 4 befinden sich in an sich bekannter Weise (vgl. EP 226 900 A2 ) Mahlscheiben 8, die peripher vertikal angeordnete Mahlplatten 9 tragen. Von der zylindrischen Gehäusewandung 2 getragene, den Mahlplatten 9 zugewandte Prallflächen sind nicht dargestellt. Die sich im wesentlichen vertikal erstreckende Rotorachse ist mit 10, der Auslass der Mühle 1 mit 14 bezeichnet.
  • Auf seiner Unterseite ist der Rotor 4 mit einer Ventilatorscheibe bzw. einem Gebläserad 11 ausgerüstet. Es sichert eine ausreichende Zufuhr von vorzugsweise heißem Trägergas, z.B. Luft, die der Mühle während des Betriebs über den Anschlußstutzen 12 zugeführt wird (Pfeil 13).
  • Die in den 1 bis 7 dargestellten Produktzuführungsleitungen 6 befinden sich im unteren Bereich des Mahlraumes 3. Sie sind jeweils mit einem nach außen geführten Anschlußstutzen 15 ausgerüstet, über den die Zufuhr von Produkt erfolgt (Pfeil 16). Im Inneren des Mahlraumes weisen die Zuführungsleitungen 6 Austrittsöffnungen 18 bildende Bohrungen auf, durch die das zugeführte Produkt in den Mahlraum 3 eintritt. Die Austrittsöffnungen 18 sind im wesentlichen gleichmäßig über den Umfang des Mahlraumes 3 verteilt. Die Durchmesser der Bohrungen betragen je nach zugeführtem Produkt ein bis mehrere mm. Zweckmäßig sind sie derart ausgebildet, dass das Pro dukt im wesentlichen senkrecht nach oben gesprüht wird. Mit Hilfe des etwa in Höhe der Austrittsöffnungen 18 angeordneten Ventilators 11 und einer darunter befindlichen Ringscheibe 19 wird die durch den Stutzen 12 eintretende Heißluft derart radial nach außen geführt, dass sie das eingespritzte oder eingesprühte Produkt effizient mitnimmt (Pfeile 20 in den 2 und 4).
  • In allen Ausführungsbeispielen sind die Zuführungsleitungen 6 jeweils als Ringleitungen ausgebildet, welche den unteren Bereich des Mahlraumes 3 umfassen. Das Ziel der im wesentlichen gleichmäßigen Produktzufuhr würde auch durch eine Zuführungsleitung 6 erreicht, die als Ringabschnitt ausgebildet ist, der den unteren Bereich des Mahlraumes 3 nur teilweise, vorzugsweise überwiegend, umfasst. Die Zuführungsleitung 6 kann aus mehreren Abschnitten bestehen, die in einfacher Weise demontiert und extern gereinigt werden können. Außerdem kann es zweckmäßig sein, eine von außen betätigbare Vorrichtung vorzusehen, mit deren Hilfe der Querschnitt der Austrittsöffnungen 18 veränderbar ist.
  • Bei der Ausführung nach 5 sind Abstandshalter 21 vorgesehen, die an der Gehäusewandung 2 befestigt sind und die Ringleitung 6 tragen. Zweckmäßig stützt sich die Ringleitung 6 auf weitere, nicht sichtbare Abstandshalter ab, die sich zwischen dem Boden der Mühle 1 und der Ringleitung 6 erstrecken. Der Vorteil dieser Maßnahmen liegt darin, dass die Reinigung des Mahlraumes der Mühle 1 im Bereich der Zuführungsleitung 6 einfacher ist.
  • 6 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Mühle 1 mit einer im Querschnitt dreieckigen Zuführungsleitung 6. Mit (a), (b) und (c) sind drei Varianten der Produktzuführung schematisch dargestellt. Ist das Produkt ausreichend flüssig, kann es nach Variante (a) mit Hilfe einer Pumpe 23, deren Auslass über die Zuführungsleitung 16 mit dem Anschlussstutzen 15 verbunden ist, aus einem Vorratsbehälter 24 in die Ringleitung 6 gefördert werden. Zähflüssigere Produkte können in an sich bekannter Weise über eine Schnecke 25 (Varianten b und c) zugeführt werden. Bestandteil der Variante (c) ist noch ein vorgeschalteter Mischer 26, in welchem das Rohprodukt mit bereits getrocknetem Produkt oder anderen Materialien, wie Trägermaterialien, Zusatzstoffen o.dgl., vermischt werden kann.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach 6 ist eine weitere Leitung 27 dargestellt, die in die Produktzuführungsleitung 16 mündet. Sie kann – wenn nötig – der Zufuhr von Gas mit erhöhtem Druck, z.B. Pressluft, dienen. Eine derartige Druckbeaufschlagung hat die Wirkung einer erhöhten Fließfähigkeit des Produktes und einer Reduzierung der Verstopfungsgefahr der Zuführungsöffnungen 18.
  • Die Ringleitung 6 des Ausführungsbeispiels nach 6 ist mit zwei einander etwa gegenüberliegenden Anschlußstutzen 15 und 28 ausgerüstet. An den Anschlußstutzen 28 schließt sich eine Leitung 29 an, die in den Vorratsbehälter 24 mündet. Durch die Leitung 29 wird Produkt, das durch die Austrittsöffnungen 18 nicht in den Mahlraum 3 eingetreten ist, im Kreis geführt. Diese Lösung erlaubt es, durch Drucksteuerung in der Rückführungsleitung 29 (z.B. durch einen regelbaren Engpass 30) den Druck in der Ringleitung 6 zu regulieren.
  • Bei der in 7 dargestellten Anlage ist der Auslass 14 der Mühle 1 über die Leitung 31 mit einem Filter 32 verbunden. Der Förderung des getrockneten Produkts dient in an sich bekannter Weise der an den Sichter 32 angeschlossene Ventilator 33. Das Endprodukt gelangt über eine Zellradschleuse 34 in ein Fördermittelmittel, hier eine Förderschnecke 35, deren Austritt mit 36 bezeichnet ist. Die Schnecke 35 ist außerdem über eine Leitung 37 mit dem der Zufuhr von Heißluft dienenden Anschlußstutzen 12 verbunden. Über diesen Weg kann eine „Rückpuderung" durchgeführt werden, die, da das zum Teil zurückgeführte, bereits trockene Produkt dem Mahlraum 3 zusammen mit der Heißluft zugeführt wird, besonders wirksam ist.
  • Die 8 und 9 zeigen ein Ausführungsbeispiel für eine Mühle 1 nach der Erfindung mit einer Ringleitung 6, die sich außerhalb des Mahlraumes 3 befindet. Über eine Mehrzahl von vorzugsweise gebogenen Röhrchen 41 ist die Ringleitung 6 mit dem Mahlraum 3 verbunden. Die innerhalb des Mahlraumes 3 befindlichen Enden der Röhrchen 41 bilden die Austrittsöffnungen 18 für das zu trocknende Produkt.
  • Für den Fall, dass es nötig ist, die die Gehäusewand 2 durchsetzenden Röhrchen 41 zu kühlen, können diese doppelwandig ausgebildet und der dadurch entstandene Mantelraum mit einem Kühlmittel durchströmt sein. Wie in 8 dargestellt, besteht auch die Möglichkeit, über die Leitung 27 kalte Gase, z.B. gekühlter Stickstoff, in die Zuführungsleitung 16 einzuspeisen, wodurch gleichzeitig die Fließfähigkeit des Produkts erhöht wird.
  • Während des Betriebs der dargestellten Ausführungsbeispiele tritt das zu trocknende Produkt aus der Vielzahl der Austrittsöffnungen 18 in den Mahlraum 3 ein. Die über den Anschlußstutzen 12 zugeführte und mit Hilfe der Ringscheibe 19 und dem Gebläserad 11 in Richtung der Austrittsöffnungen 18 gelenkte Heißluft nimmt das Produkt mit und fördert es in den Mahlspalt zwischen den Mahlplatten 9 und den nicht dargestellten Prallflächen. Dort finden eine effektive Verwirbelung und Trocknung, je nach Produkt auch eine weitere Zerkleinerung, statt. Das Endprodukt tritt bei 14 aus der Mühle aus und wird – wie beispielsweise in 7 dargestellt – über einen Filter einem weiteren Fördermittel 35 zugeführt.
  • Grundsätzlich können alle strömungfähigen Produkte in der beschriebenen Weise behandelt erden. Beispiele sind
    Aluminiumhydroxid: Eingang als Slurry mit 55–70% H2O
    Trocknung auf 0,2% H2O
    Hefezellschalen: Eingang als Slurry 85% H2O
    Trocknung auf 3–5% H2O
    Teilautolysierte Hefe: Eingang als Slurry 85% H2O
    Trocknung auf 3–5% H2O
    CaCO3: Eingang als Slurry 35% H2O
    Trocknung auf 0,1 % H2O
    Pigmente: Eingang als Slurry 55–70% H2O
    Trocknung auf 0,1 % H2O
    Titandioxid: Eingang als Slurry 60–65% H2O
    Trocknung auf 0,1 % H2O
    Pflanzenproteien: Eingang als Suspension oder
    pumpfähige Masse 60–65% H2O
    Trocknung auf 6–8 % H2O
    Weizen-Prozesswasser aus Stärkefabrik: Eingang als Suspension mit
    löslichen Stoffen 88–90% H2O
    Trocknung auf 6% H2O
    mit Weizenkleie als Trägerstoff
  • Im Vergleich zu Verfahren nach dem Stand der Technik wird eine wesentliche Verbesserung der Verdampfungsleistung und der Mahlleistung erreicht, bei einigen Produkten um mehr als 50%.
  • Darüber hinaus besteht der Vorteil, dass die Erfindung auch eine gründliche Reinigung und anschließende Trocknung des Mahlraumes 3 erlaubt. Dazu wird Reinigungsflüssigkeit über die Zuführungsleitung 6 in den Mahlraum 3 gesprüht. Nach der Reinigungsphase erfolgt die Trocknung mittels Heißluft, die in diesem Fall zweckmäßig ebenfalls über die Zuführungsleitung 6 dem Mahlraum 3 zugeführt wird.

Claims (27)

  1. Luftwirbelmühle (1) für die Mahltrocknung eines strömungsfähigen Produktes mit einem gas-/luftdurchströmten Mahlraum (3), mit mehreren im Mahlraum angeordneten Mahlstufen, gebildet von einem Rotor (4) mit einer Vielzahl von Mahlplatten (9) und einem Statorgehäuse, mit einer Einrichtung (12, 13) für die Zufuhr eines vorzugsweise beheizten Trägergasses sowie mit einer Einrichtung (6, 15, 16, 18) für die Zuführung des Produkts in den Mahlraum (3), dadurch gekennzeichnet, dass Bestandteil der Zuführungseinrichtung eine den Umfang des Mahlraumes (3) zumindest teilweise umgebende Zuführungsleitung (6) ist, die mit einem Zulauf (15) für das zu behandelnde Produkt ausgerüstet ist, und dass eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen (18) vorgesehen ist, die auf dem Umfang des Mahlraumes verteilt in den Mahlraum münden.
  2. Luftwirbelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Austrittsöffnungen (18) im unteren Bereich des Mahlraumes (3) befinden.
  3. Luftwirbelmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (18) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass das austretende Produkt eine im wesentlichen nach oben gerichtete Strömungsrichtung hat.
  4. Luftwirbelmühle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zuführungsleitung (6) innerhalb des Mahlraumes (6) befindet.
  5. Luftwirbelmühle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrungen in der Zuführungsleitung (6) die in den Mahlraum (3) mündenden Austrittsöffnungen (18) bilden.
  6. Luftwirbelmühle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zuführungsleitung (6) im unteren Bereich des Mahlraumes (3) befindet.
  7. Luftwirbelmühle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsleitung (6) in den Boden des Mahlraumes (3) integriert ist.
  8. Luftwirbelmühle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zuführungsleitung auf Abstandshaltern abstützt.
  9. Luftwirbelmühle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zuführungsleitung (6) außerhalb des Statorgehäuses (2) befindet.
  10. Luftwirbelmühle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (18) von Rohrabschnitten (41) gebildet werden, die mit ihrem einen Ende mit der Zuführungsleitung (6) verbunden sind, die Gehäusewand durchsetzen und mit ihren anderen Enden im Mahlraum (3) münden.
  11. Luftwirbelmühle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (41) doppelwandig ausgebildet sind.
  12. Luftwirbelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsleitung (6) eine Ringleitung ist.
  13. Luftwirbelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) eintrittsseitig mit einem Gebläserad (11) ausgerüstet ist, das sich etwa in Höhe der Austrittsöffnungen (18) befindet.
  14. Luftwirbelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsleitung (6) mit nur einem Anschlußstutzen (15) für die Produktzuführung aus einem Vorratsbehälter (24) ausgerüstet ist.
  15. Luftwirbelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsleitung (6) mit zwei einander etwa gegenüberliegenden Anschlußstutzen (15, 28) ausgerüstet ist, von denen einer (15) der Produktzuführung und der zweite (28) der Rückführung von nicht in den Mahlraum (3) eingesprühtem Produkt über eine Leitung (29) in einen Vorratsbehälter (24) dient.
  16. Luftwirbelmühle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführungsleitung (29) mit einer Einrichtung (30) zur Steuerung des Druckes in der Zuführungsleitung (6) ausgerüstet ist.
  17. Luftwirbelmühle nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlußstutzen (15) mit einer der Zufuhr von Gasen, wie Pressluft, Stickstoff (z.B. gekühlt) usw. dienenden Leitung (27) in Verbindung steht.
  18. Luftwirbelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt (14) der Mühle (1) über eine Leitung (31) mit einem Filter (32) in Verbindung steht, dass der Auslass des Filters (32) mit einem Fördermittel (35) in Verbindung steht und dass das Fördermittel (35) über eine Leitung (37) mit dem Eintrittsbereich der Mühle (1) in Verbindung steht.
  19. Luftwirbelmühle nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (37) mit der der Zufuhr eines vorzugsweise beheizten Trägergases dienenden Einrichtung (12, 13) in Verbindung steht.
  20. Luftwirbelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Austrittsöffnungen 18 regelbar ist.
  21. Luftwirbelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsleitung (6) aus mehreren demontierbaren Abschnitten besteht.
  22. Verfahren zur Mahltrocknung eines strömungsfähigen Produktes mit Hilfe einer Luftwirbelmühle (1) mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu trocknende Produkt über die Zuführungsleitung (6) und deren Austrittsöffnungen (18) in den Mahlraum (3) gefördert wird und dass dem Mahlraum (3) außerdem vorzugsweise heiße Gase derart zugeführt werden, dass sie gemeinsam mit dem zu trocknenden Produkt die Mühle (1) durchsetzen.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Gase unter erhöhtem Druck in die Zuführungsleitung (6) eingespeist werden.
  24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des getrockneten Endprodukts in den Eintrittsbereich der Mühle (1) zurückgefördert wird.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das rückgeführte Produkt zusammen mit dem Trägergas in den Eintrittsbereich der Mühle (1) gefördert wird.
  26. Verfahren zur Reinigung einer Luftwirbelmühle (1) mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Reinigungsflüssigkeit über die Zuführungsleitung (6) und deren Austrittsöffnungen (18) in den Mahlraum (3) gefördert wird und anschließend mit Heißluft getrocknet wird.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Heißluft ebenfalls über die Zuführungsleitung (6) dem Mahlraum (3) zugeführt wird.
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