DE102010009894A1 - Rotor grinding tool for use in rotor impact mills for fine grinding, drying or grind drying, coating or deagglomeration of wet or dry material, has integrated turbo wheel-air classifier - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Rotorprallmühlen, ohne und mit integriertem Sichter (Sichtermühlen), zur Feinmahlung, Trocknung bzw. Mahltrocknung, Coatierung, Desagglomeration, oder Kombinationen dieser Aufgabenstellungen, von feuchtem oder trockenem Gut, deren Mahlzone von einem Trägergas durchströmt wird.
Die Rotorprallmühlen bestehen aus Einlauf- und Auslassvorrichtungen für Trägergas und Gut, sowie einem zylindrischen, scheibenförmigen oder kegelstumpfförmigen Rotor mit am Umfang verteilten Rotor-Mahlwerkzeugen, welcher mit einer Antriebseinheit in Verbindung steht, sowie einem ebenfalls zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Stator.The invention relates to rotor impact mills, without and with integrated classifier (classifier mills), for fine grinding, drying or grinding drying, coating, deagglomeration, or combinations of these tasks, of wet or dry material, the refining zone is flowed through by a carrier gas.
The rotor impact mills consist of inlet and outlet devices for carrier gas and Good, as well as a cylindrical, disc-shaped or frustoconical rotor with circumferentially distributed rotor grinding tools, which is in communication with a drive unit, as well as a cylindrical or frusto-conical stator.
Die Erfindung betrifft insbesondere die konstruktive Ausbildung der Rotor-Mahlwerkzeuge.The invention particularly relates to the structural design of the rotor grinding tools.
Um die zunehmenden Forderungen nach immer feineren Produkten, im Partikelgrößenbereich kleiner 0,100 mm und insbesondere kleiner 0,010 mm, erfüllen zu können, werden bei der Feinmahlung, der Trocknung bzw. Mahltrocknung, dem Coatieren, dem Desagglomerieren, oder Kombinationen dieser Aufgabenstellungen, zunehmend höhere Umfangsgeschwindigkeiten (bis über 140 m/s) und immer kleinere Mahlspalte (ca. 4 mm bis kleiner 1 mm) in Rotorprallmühlen realisiert.In order to be able to meet the increasing demands for ever finer products, in the particle size range of less than 0.100 mm and in particular smaller than 0.010 mm, increasingly higher peripheral speeds (fine grinding, drying or grinding drying, coating, deagglomeration, or combinations of these tasks) are used. to more than 140 m / s) and ever smaller grinding gaps (about 4 mm to less than 1 mm) realized in rotor impact mills.
Bei diesen hohen Umfangsgeschwindigkeiten und engen Mahlspalten entsteht vor den Prallflächen der im wesentlichen radial gestellten Rotor-Mahlwerkzeuge (meist einfache quaderförmige Körper) ein besonders hoher Staudruck (Trägergas-Stau) – infolge der dadurch auftretenden Strömungskräfte werden, trotz der vorliegenden großen Fliehkräfte, feine und feinste Mahlgutpartikel mit einem Teil der Gasströmung vor dem Rotormahlwerkzeug verstärkt in axialer Richtung (zur Mühlen-Auslassvorrichtung) transportiert, bevor sie in den Mahlspalt gelangen. Bei vorgegebener Konstruktion von Rotor und insbesondere Rotor-Mahlwerkzeug gemäß dem Stand der Technik reduziert sich dadurch die mögliche Beanspruchungshäufigkeit, insbesondere diejenige bei maximaler Beanspruchungsintensität im Mahlspalt. Die vom Markt in vielen Aufgabenstellungen geforderten feinsten Partikelgrößenverteilungen lassen sich mit Rotorprallmühlen mit herkömmlichen Rotor-Mahlwerkzeugen nach dem Stand der Technik nicht erreichen.At these high peripheral speeds and narrow grinding gaps arises in front of the baffles of substantially radially Asked rotor grinding tools (usually simple cuboid body) a particularly high back pressure (carrier gas jam) - due to the flow forces occurring thereby, despite the present large centrifugal forces, fine and finest Mahlgutpartikel reinforced with a portion of the gas flow in front of the rotor milling tool in the axial direction (to the mill outlet device) transported before they get into the grinding gap. With a given construction of the rotor and in particular rotor grinding tool according to the prior art thereby reduces the possible stress frequency, in particular that at maximum stress intensity in the grinding gap. The finest particle size distributions demanded by the market in many tasks can not be achieved with rotor impact mills using conventional rotor grinding tools according to the prior art.
Im Stand der Technik sind verschiedene Varianten von Rotor-Mahlwerkzeugen für Rotorprallmühlen beschrieben:
Bereits in der
Already in the
In der
In der
In der
Weiterhin wird vorgeschlagen die radial gestellten oberen Rotorbereiche mit Schlägerleisten auszurüsten, die an ihrer Außenkante bzw. -fläche ein Sägezahn- oder Trapezprofil aufweisen. Hierdurch wird die Trocknungsleistung erhöht und gleichzeitig reduziert sich das Rotordrehmoment der Mühle.Furthermore, it is proposed to equip the radially provided upper rotor areas with battens, which have a sawtooth or trapezoidal profile on their outer edge or surface. As a result, the drying performance is increased and at the same time the rotor torque of the mill is reduced.
In der
Darüber hinaus wird auch in dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass die Brechfläche zu einer Radialebene des Rotors um einen Brechflächen-Neigungswinkel zur Drehrichtung hin geneigt verlaufen.In addition, it is also proposed in this document that the refractive surface to a radial plane of the rotor by a refractive surface inclination angle to the direction of rotation are inclined.
In verschienen weiteren Veröffentlichungen werden Rotor-Mahlwerkzeuge für Rotorprallmühlen vorgestellt, mit dem Ziel diese einfacher austauschen zu können (z. B.:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde den Wirkungsgrad einer Vorrichtung (Rotorprallmühle ohne oder mit integriertem Turborad-Windsichter) zum Feinmahlen, Trocknen bzw. Mahltrocknen, Coatieren, Desagglomerieren, oder Kombinationen dieser Aufgabenstellungen von trockenem oder feuchtem Gut, weiter zu steigern.The object of the invention is to further increase the efficiency of a device (rotor impact mill without or with integrated turborad air classifier) for fine grinding, drying or mill drying, coating, deagglomerating, or combinations of these objects of dry or moist material.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Prallfläche der erfindungsgemäßen Rotor-Mahlwerkzeuge von Rotorprallmühlen Leitvorrichtungen aufweist. Dadurch erfolgt eine Förderung der Mahlgutpartikel im wesentlichen radial nach außen in den Mahlspalt – ein axialer Transport der Partikel vor den Rotormahlwerkzeugen in Richtung zum Mühlenauslass wird dadurch minimiert.According to the invention, the object is achieved in that the impact surface of the rotor grinding tools according to the invention of rotor impact mills has guide devices. This results in a promotion of Mahlgutpartikel substantially radially outward into the grinding gap - an axial transport of the particles in front of the rotor grinding tools towards the mill outlet is minimized.
Die Strömungsleitvorrichtungen können aber auch unter einem Winkel zur Vertikalen geneigt angeordnet sein.However, the flow guiding devices can also be inclined at an angle to the vertical.
In einer möglichen Ausgestaltung weisen die Mahlwerkzeuge zusätzlich zu den im wesentlichen radialen Leitvorrichtungen eine Leitvorrichtung im wesentlichen in Achsrichtung auf (mit der Funktion als Stauwehr), die den Transport der Mahlgutpartikel im Gasstrom (vor den Rotor-Mahlwerkzeugen) in radialer Richtung nach innen (zur Rotorachse hin) unterbindet bzw. minimiertIn one possible embodiment, in addition to the essentially radial guide devices, the grinding tools have a guide device essentially in the axial direction (with the function of a dam weir), which allows the transport of the grinding material particles in the gas flow (in front of the rotor grinding tools) in the radial direction inwards (for Rotor axis) prevents or minimizes
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Mahlprodukte häufiger im Mahlspalt (bei maximaler Beanspruchungsintensität) beansprucht werden. Hierdurch werden bei der Feinmahlung, Trocknung bzw. Mahltrocknung, Desagglomeration und/oder Coatierung bessere Ergebnisse erzielt als mit herkömmlichen Mahlwerkzeugen nach dem Stand der Technik.The advantages achieved by the invention are in particular that the milling products are more frequently claimed in the grinding gap (at maximum stress intensity). As a result, in the fine grinding, drying or grinding drying, deagglomeration and / or coating better results are achieved than with conventional grinding tools of the prior art.
ANWENDUNGSBEISPIEL 1APPLICATION EXAMPLE 1
Als Beispiel sei die Mahltrocknung eines feuchten Chemieproduktes (das als Filterkuchen anfällt) mit einer Partikelgrößenverteilung der Primärpartikel im Nanobereich (bei dem Beispiel 200 bis 800 nm) genannt. Herkömmliche Rotorprallmühlen zur Mahltrocknung erzielen selbst bei höchsten Umfangsgeschwindigkeiten bis über 140 m/s und engen Mahlspalten von ca. 1–2 mm nur Feinheiten von etwa d50 = 5 micron. Die Partikel werden dort als „größere” Agglomerate sehr wirkungsvoll getrocknet; die Agglomerate in dieser Größenordnung werden in den Rotorprallmühlen jedoch nicht weiter aufgeschlossen bzw. zerkleinert/desagglomeriert. Um die geforderten Feinheiten d 50 ≤ 2 micron zu erreichen muss eine energieintensive Strahlmahlung nachgeschaltet werden.As an example, the mill drying of a wet chemical product (which is obtained as a filter cake) with a particle size distribution of the primary particles in the nano range (200 to 800 nm in the example) may be mentioned. Conventional rotor impact mills for mill drying achieve only finenesses of about d50 = 5 microns, even at highest peripheral speeds of up to 140 m / s and narrow grinding gaps of about 1-2 mm. The particles are very effectively dried there as "larger" agglomerates; However, the agglomerates of this size are not further digested or disagglomerated in the rotor impact mills. In order to achieve the required fineness d 50 ≤ 2 micron, energy-intensive jet milling must be installed downstream.
Essentiell für die Erzielung feinster Partikelgrößenverteilungen bei diesem Produkt ist die Desagglomeration in noch feuchtem Zustand.Essential for achieving the finest particle size distributions in this product is the deagglomeration while still wet.
Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Rotor-Mahlwerkzeuge wird die Beanspruchungshäufigkeit der Partikel im Mahlspalt (Prallkontakte mit den Rotor- und Stator-Werkzeugen als auch autogen zwischen einzelnen Partikeln im hochturbulenten Luftwirbel), insbesondere im noch feuchten Zustand, deutlich erhöht.By using the rotor grinding tools according to the invention, the frequency of use of the particles in the grinding gap (impact contacts with the rotor and stator tools as well as autogenous between individual particles in highly turbulent air turbulence), especially in the still wet state, significantly increased.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen in dem Erreichen einer feineren Partikelgrößenverteilung mit einer Feinheit von d50 ca. 2 micron in einer Rotorprallmühle – eine nach geschaltete Strahlmahlung ist nicht mehrt erforderlich.The advantages achieved by the invention consist in the achievement of a finer particle size distribution with a fineness of d50 about 2 microns in a rotor impact mill - a downstream jet milling is no longer required.
ANWENDUNGSBEISPIEL 2APPLICATION EXAMPLE 2
Als ein weiteres Beispiel für die Vorteile der Erfindung sei die Mahltrocknung von Celluloseethern genannt. Diese Produkte werden gemäß
Essentiell für die Erzielung optimaler Produkteigenschaften (Feinheit, Schüttdichte, Rieselfähigkeit, Restfeuchte) ist die Zerkleinerung in feuchtem Zustand. Bei einer Zerkleinerung mit geringeren Feuchten wird das Produkt stark aufgefasert.Essential for achieving optimum product properties (fineness, bulk density, flowability, residual moisture) is comminution in a moist state. In a crushing with lower humidities, the product is heavily frayed.
Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Rotor-Mahlwerkzeuge lässt sich die Beanspruchungshäufigkeit in feuchtem Zustand erhöhen – die Celluloseether lassen sich zu feineren Produkten mit höherer Schüttdichte aufbereiten, das Rieselverhalten verbessert sich. By using the rotor grinding tools according to the invention, the frequency of use in the wet state can be increased - the cellulose ethers can be prepared to finer products with higher bulk density, the trickle behavior improves.
ANWENDUNGSBEISPIEL 3APPLICATION EXAMPLE 3
Bei der ambienten Feinmahlung von Gips wurde bei der Verwendung einer Mühle mit herkömmlichen Mahlwerkzeugen (Antriebsleistung 55 kW – maximale Auslastung) ein Durchsatz von ca. 3,0 t/h mit einer spezifischen Korngrößenverteilung erzielt.With the ambient fine grinding of gypsum, a throughput of approx. 3.0 t / h with a specific particle size distribution was achieved when using a mill with conventional grinding tools (drive power 55 kW - maximum utilization).
Nach Einsatz der erfindungsgemäßen Mahlwerkzeuge konnte der gleiche Durchsatz mit vergleichbarer Feinheit bei einer reduzierten Drehzahl mit ca. 30 kW Antriebsleistung erzielt werden.After use of the grinding tools according to the invention the same throughput could be achieved with comparable fineness at a reduced speed with about 30 kW drive power.
Nachstehend werden anhand von zeichnerischen Darstellungen für verschiedene Bauformen von Rotorprallmühlen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im Vergleich zu Beispielen gemäß dem Stand der Technik näher beschrieben:In the following, various embodiments of the invention will be described in more detail by comparison with examples according to the prior art with reference to drawings for different designs of rotor impact mills.
Hierbei zeigen:Hereby show:
Die in
In
Eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotor-Mahlwerkzeuge
In der
Der Rotor
In
Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotor-Mahlwerkzeugs
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden beide Merkmale (axiale und radiale Leitvorrichtungen
In
Am Umfang des Rotors
Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotor-Mahlwerkzeugs
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel können beide Merkmale (axiale und radiale Strömungsleitvorrichtungen) durch geeignete Modellierung eines Gussmodels des Rotor-Mahlwerkzeugs oder durch Fräsen realisiert werden.In the embodiment shown, both features (axial and radial Strömungsleitvorrichtungen) can be realized by suitable modeling of a casting model of the rotor grinding tool or by milling.
In
In
Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotor-Mahlwerkzeuges
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Bauformen von Rotorprallmühlen beschränkt.The invention is not limited to the designs of rotor impact mills described above and illustrated in the drawings.
Die radialen Strömungsleitvorrichtungen können unterschiedlichste Konturen/Querschnitte aufweisen, z. B. rechteckig, dreieckig oder auch verrundet sein; sie können aber auch einen Winkel zur Radialen aufweisen; sie können aber auch in der radialen oder vertikalen Erstreckung oder in der Höhe zu- oder abnehmen. Es sind auch Kombinationen unterschiedlicher Ausführungsformen realisierbar.The radial Strömungsleitvorrichtungen can have different contours / cross sections, z. B. rectangular, triangular or rounded; but they can also have an angle to the radial; but they can also increase or decrease in the radial or vertical extent or in height. There are also combinations of different embodiments feasible.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20111220 |