DE1916235A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern von Teilchenmassen - Google Patents

Description

• Verfahren und. Vorrichtung zum Zerkleinern von Teilchenmassen Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Zerkleinerung von Teilehenmassen in einer Art Rollenmühlen und soll sowohl eine höhere Mahl- oder Zerkleinerungsleistung erbringen, d..h. bezogen auf den Energieverbrauch der Mühle eine größere Zerteilungsleistung der 'L'eilchenmasse in einen feiner zerteilten Zustand, als auch die Möglichkeit zur Bewirkung eines feineren Mahl- oder Zerkleinerungsgrades, als er mit gewöhnlichen Kugel- oder Rollenmahlwerken erreichbar ist.
• Bekannt sind. Mühlen, die eine Zerkleinerungskammer mit einer von einer Rotationsfläche gebildeten Wand und eine Anzahl scheibenartiger Zerkleinerungsmasserollen aufweisen, welche in in Längsrichtung derKammer sich erstreckenden Stapeln angeordnet sind, um kreisförmigen Bewegungswegen um die Innenseite der Wand zu folgen, wobei diese Massen sich ein Stück von der Wand radial nach innen bewegen können. Beispielsweise zeigt die deutsche Patentschrift Nro 848 151 (Guido Wenzel) eine derartige Konstruktion. Bei dieser Mühle fällt das zu zerkleinernde Material jedoch nur von einem Zufuhrrohr in einen Trog, der sich mit dem Träger der Zerkleinerungsmasserollen dreht. BB ist keine zwingsläufige J'0luidumsströmung vorhanden, die das Material in einer die Vorteile des nachfolgend beschriebenen Verfahrers gemäß der Erfindung liefernden Wirbelbewegung in die Kammer trägt.
• Gemäß den Grundlagen der vorliegenden Erfindung wird die Verbesserung dadurch erreicht, daß man die Wirkungen einer geeignet gestalteten Zentrifugalrollenmühle mit der Streich- oder Durchlaufwirkung eines Trägerfluidums kombiniert, das die zerkleinerte Teilchenmasse derart vom einen zum anderen Ende der Mühle transportiert, daßdie Teilchenmasse während ihrer Zerkleinerung bis zu einem gewissen Grade selbsttätig klassifiziert wird. Gemäß diesen Grundlagen werden Teilchen gleicher Abmessungen intensiven Drücken unterworfen, die von den zusammenwirkenden, in rollender Berührung miteinander stehenden Oberflächen abgeleitet werden. Diese intensiven Drücke spalten die Teilchen in kleinere Teilchen. Diese kleineren Teilchen werden dann durch die Streichod.er Durchlaufwirkung des Trägerfluidums zu weiteren, zusammenwirkenden Oberflächen transportiert, die in rollender Berührung miteinander stehen und die Teilchen wiederum in noch kleinere Teilchen spalten. Dieser Vorgang wird d.urch so viele weitere, zusammenwirkende, in rollender Berührung miteinander stehende Oberflächen wiederholt, wie es erforderlich ist, um den erstrebten Zerkleinerungsgrad oder die erstrebte Kleinheit des Endproduktes zu erzeugen.
• Das bereits in Form von Teilchen oder in zerteilter Porm befindliche, zu zerkleinernde Material kann in einem Luftstrom, in.
• einem Strom aus einem neutralen oder trägen Gas, in einer Flüssigkeitsströmung oder selbst in einem Schaum aus in einer Plüssigkeit dispergierten Gasblasen transportiert werden.
• Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Zerkleinern von Teilchenmassen mit einer Mühle, die eine Zerkleinerungskam° mer mit einer von einer Rotationsfläche gebildeten Wand und eine Anzahl scheibenartiger Zerkleinerungsmasserollen aufweist, welohe in in Längsrichtung der Kammer sich erstreckenden Stapeln angeordnet sind, um einem kreisförmigen Bewegungsweg um die Innenseite dieser Wand zu folgen, wobei diese Zerkleinerungsmassen frei i sind, um sich ein Stück von dieser Wand radial--nach innen zu bewegen; dieses Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchenmasse von einem Wirbel oder Strudel eines Trägerfluidums derart in ein Ende der Kammer hinein und durch die Kammer zu deren anderem Ende getragen wird, daß eine Strömung von mit Partikeln geladenem Pluidum einem schraubenlinienförmigen Weg entlang der Wand folgt, und zwar so, daß die Rollenzerkleinerungsmassen den schraubenlinienförmigen Weg der Strömung des mit Partikeln geladenen Fluidums schneiden; der Mengenstrom, die Strömungsgeschwindigkeit undtiie jeweiligen Strömungsrichtungen des Trägerfluidumwirbels werden mit Bezug auf den Mengenstrom und die anfängliche mittlere Größe der Teilchenmasse derart bemessen oder abgestimmt, daß die Materialteilchen, während sie durch Zerkleinerung zwischen den scheibenartigen Zerkleinerungsmasserollen und der Wand d.er Zerkleinerungskammer kleiner gemacht werden, voneinander geschieden werden, wobei die feiner zerkleinerten oder kleineren Teilchen dazu neigen, sich schneller als die weniger fein zerkleinerten oder gröseren Teilchen in der parallel zur Achse der Zerkleinerungskammer verlaufenden Richtungskomponente zu bewegen; die Abmessungen der zusammenwirkenden, rollenden Glieder, ihre relativen Geschwindigkeiten zueinander und zur Strömung des mit Teilchen geladenen Fluidums werden so bemessen oder abgestimmt, daß die Trennung der Teilchen während ihrer Zerkleinerung beibehalten wird und daß sichergestellt wird, daß die auf einzelnen parallel zur Achse der Zerkleinerungskammer im Abstand voneinander liegenden Rollwegen zerkleinerten Teilchen im wesentlichen gleiche mittlere Größe haben.
• Bei einer Ausführungßform eines Rollenmahlwerks, das die die Grundlage der vorliegenden Erfindung bildende selbsttätige Klassifizierung erreicht, werden die Rollenmassen von einem Umläufer auf einer Kreisbahn um die Mittelachse der Mühle angetrieben, wobei die Rollenmassen, während sie dieser Kreisbahn folgen, durch Reibungsberührung mit dem Innenumfang einer stationären, im wesentlichen zylindrischen Zerkleinerungskammer oder, genau genommen, durch Berührung mit der den Innenumfang dieser zylindrischen Zerkleinerungskammer bedeckenden Teilchenmasse gedreht werden und gleichzeitig die 5'eilchemnasse durch den Zerkleinerungsdruck spalten und zerkleinern, der sich aus den auf die Rollenmassen wirkenden Zentrifugalkräften herleitet, während. die Rollenmassen mit der den stationären Innenumfang der Zerkleinerungskammer bedeckenden Teilchenmasse in Eingriff stehen. Bei einer solchen Ausführungsform wird. d.ie d.ie zu zerkleinernde Teilchenmasse tragende Strömung aus Trägerfluidum im wesentlichen tangential zum Innenumfang der Kammer in ein Ende der stationären Zerkleinerungskammer eingeführt. Hierdurch wird. die Trägerfluidumsströmung in eine Wirbelbewegung gebracht, d.urch die die von der Strömung getragene 'Geilchenmasse gegen den Innenumfang der stationären Zerkleinerungskammer geschleudert wird. Die so erzeugte Wirbelbewegung wird durch die Antriebswirkung des Umläufers und d.er Rollenzerkleinerungsmassen aufrechterhalten. Die Teilchenmasse wird nur so lange, wie sie in einer Wirbelbewegung kreist, fest gegen die Wände der stationären Zerkleinerungskammer gehalten und ist gleichzeitig der Axialbewegung de-s Trägerfluidums unterworfen, das sich infolge des Druckunterschiedes zwischen dem Einlag und dem Auslaß der Mühle (auf schraubenlinienförmigen Wegen) von einem zum anderen Ende der Mühle bewegt. Im allgemeinen bieten die feiner zerkleinerten Teilchen der Trägerströmung bezogen auf ihre Masse eine größere Oberfläche als die weniger fein zerkleinerten Teilchen und, da die Zentrifugal- und Reibungskräfte, welche die Teilchen am Innenumfang der Zerkleinerungskammer zu halten bestrebt sind, unabhängig davon, ob das Teilchen groß oder klein ist, gleich sind, werden die feiner zerkleinerten Teilchen leichter als die größeren Teilchen in axialer Richtung durch die Mühle "gespült". Hierdurch wird eine selbsttätige Klassifizierung bewirkt, indem die bereits zerkleinerten Teilchen von einer Eingriffsbahn mit den Zerkleinerungsmasserollen zu anderen (in axialer Richtung) weiter in Längsrichtung der Mühle liegenden Eingriffs bahnen bewegt werden und. hierdurch die Wirkung oder Leistung verbessert wird, da auf den einzelnen Zerkleinerungs bahnen in der Mühle Teilchengeicher Größe gemeinsam zerkleinert werden. Wenn die Zerkleinerungsmasserollen aus Stapeln koaxialer Scheiben bestehen, wobei. jede Scheibe sich zur Mittelachse der Mühle ra.dial bewegen kaini, besteht die Neigung, daß die klaseifizierten Teilchengruppen (jede Gruppe enthält Teilchen, deren mittlere Größe von derjenigen der in einer anderen Gruppe enthaltenen Teilchen verschieden ist) von einzelnen Scheiben auf einzelnen Rollenzerkleinerungsbahnen bearbeitet werden, die entlang der Achse der Mühle im Abstand. voneinander liegen.
• Die Leistung einer Mühle, die gemäß den die selbsttätige Klassifizierung begünstigenden und. das Wesen der vorliegenden Erfinaung bildenden Prinzipien konstruier-t ist, wird dadurch insofern verbessert, als die Zerkleinerung größerer Teilchen, die sich in einer Zerkleinerungsbahn befinden, unabhängig aber gleichzeitig mit der Zerkleinerung kleinerer Teilchen vor sich geht, die sich in einer anderen Zerkleinerungsbahn weiter unten oder weiter v-orne in d.er Mühle befinden Dieses Prinzip ist für die tatsächliche Spaltung gleich großer, sich in jeder einzelnen Zerkleinerungsbahn befindlichen Teilchen förderlich (infolge des sehr hohen Zerkleinerungsd.ruckes, der aus d.er zentrifugalen Vervielfachung der lassen der einzelnen über sie rollenden Scheiben resultiert) und es vermeidet ein Abrieb oder Verschleiß erzeugendes Gleiten zwischen den einzelnen Teilchen und insbesondere zwischen den Teilchen und der Wand der Zerkleinerungskammer oder zwischen den Teilchen und dem Umfang der Rollenzerkleinerungsmasse oder des Scheibenstapels. Durch die Vermeidung Abrieb oder Verschleiß hervorrufenden Gleitens wird weniger Reibungswärme erzeugt, deren Erzeugung zusätzliche Antriebsenergie für die Mühle erforderlich machen würde, und gleictizeitig wird der unnötige Abrieb oder Verschleiß der zusammenwirkenden Oberflächen der Zerkleinerungsglieder der Mühle vermindert.
• Die oben beschriebene, selbsttätige Klassifizierung wird noch mehr bei einer bevorzugten Ausführungsform der Rollenmühle begünstigt, bei der sich sowohl die Zerkleinerungskammer oder besser noch mehrere Zerkleinerungskammern als auch die Zerkleinerungsmasserollen drehen. Bei dieser Ausführungsform ist, abgesehen von der noch wirksameren Begünstigung der selbsttätigen Klassifizierung, die Geschwindigkeit, mit der das Material durch eine Mühle gegebener Größe gleitet und auf einen getnschten Feinheitsgrad zerkleinert werden kann, größer ins bei einer gleich großen Mühle mit einer einzelnen, stationären SerkLelnerungskammer, weil die Anzahl der Zerkleinerungsbahnen vergrößert wird und dennoch die Zerkleinerungskräfte genau so groß oder größer sein können, und zwar wegen der höheren Kreiselgeschwindigkeiten und Zentrifugalkräfte, die auf die die Zerkleinerungsmassen bildende Rolle (oder den Stapel koaxialer Scheiben) wirken. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform werd.en mehrere im wesentlichen zylindrische Zerkleinerungskammern von einem Umläufer auf einer Kreisbahn um die Mittelachse der Mühle angetrieben, wobei die Zerkleinerungskammern selbst während ihrer Bewegung auf dieser Kreisbahn durch Reibungsberührung mit dem Innenumfang feststehender Ringe innerhalb des stationären Mühlengehäuses gedreht.werden. Innerhalb jeder Zerkleinerungskammer befinden sich freie Zerkleinerungsmasserollen, die vorzugsweise aus Stapeln einzelner, koaxialer Scheiben bestehen, deren Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Zerkleinerungskammern. Diese Zerkleinerungsmasserollen werden in d.er gleichen Drehrichtung wie die Zerkleinerungskammern durch Reibungsberührung mit der Teilchenmasse gedreht, die den Innenumfang der Zerkleinerungskammern bedeckt, wobei sie die Teilchenmasse durch die Zentrifugalkräfte spalten und zerkleinern, welche auf die gleiche Weise, wie es oben beschrieben wurde, durch die Kreisbewegung um die Mittelachse der Mühle erzeugt werden.
• Bei dieser Ausführungsform kann der die zu zerkleinernde Teilchenmasse tragende Fluidumsstrom über einen entlang der Mittelachse der Mühle verlaufenden Kanal in die Mühle gebracht werden, wobei der Kanal sich.mit dem Umläufer dreht, der die Zerkleinerungskammern (und die in ihnen enthaltenen Zerkleinerungsmasserollen) auf einer Kreisbahn um die Mittelachse der Mühle antreibt. Der Kanal verzweigt sich in radial angeordnete Leitungen oder kleinere Kanäle, die jeweils in ein Ende jeder Zerkleinerungskammer führen, wobei diese kleineren Kanäle tatsächlich d.ie Kanäle eines Zentrifugallaufrad.es bilden und der Teilchenmasse beim Verlassen der Kanäle oder Leitungen sowohl eine Radial- als auch eine Tangentialbewegung zur Mittelachse der Mühle erteilen, Durch diese kombinierte Radial- und Tangentialbewegung wird die Teilchenmasse gegen diejenigen Teile des lilnenumfanges der Zerkleinerungskaiiimern getragen9 die im jewel; ligen Augenblick von der Mittelachse der Mühle entfernt liegen.
• Nach Berührung mit den sich drehenden Innenumfängen der Zerkleinerungskammern sind die Reibungskräfte bestrebt, die Teilcnenmasse entlang den sich drehenden Innenumfängen d.er Zerkleinerungskammern mitzuschleppen. Die Teilchenmasse wird hierdurch einer zusammengesetzten Raumbewegung unterworfen. Die tangential zur Oberfläche der Zerkleinerungskammern verlaufenden Bewegungskomponenten sind bestrebt, die Teilchenmasse durch die von der kontinuierlichen einwärts gerichteten Ablenkbewegung (d.h. von der Zentripetalbeschleunigung) abgeleitete Zentrifugalkraft gegen die Innenumfänge der sich drehenden Zerkleinerungskammern zu halten. Diesen Bewegungskomponenten sind Bewegungskomponenten überlagert, die sich aus der Kreisbewegung der Zerkleinerungskammern um die Mittelachse der Mühle ergeben, wobei letztgenannte Bewegungskomponenten immer bestrebt sind, die Teilchenmasse von der Mittelachse der Mühle wegzutreiben. Die Dreh- und Kreisbewegungen erzeugen gemeinsam Kräfte, die zusammenwirken, um die Teilchenmasse fest gegen die im jeweiligen Augenblick von der Mittelachse der Mühle entfernt liegenden Teile der Innenumfänge der Zerkleinerungskammern zu halten, sie erzeugen zugleich aber entgegengesetzt gerichtete Kräfte, die die Teilchenmasse weniger fest gegen die im jeweiligen Augenblick näher an der Mittelachse der Mühle liegenden Teile der Innenumfänge der Zerkleinerungskammern halten. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, bei der eine einzelne, stationäre Zerkleinerungskammer vorgesehen war, bewegt sich die Trägerströmung aus Luft, Gas, einer Plüssigkeit oder'einem Schaum in axialer Richtung vom Einlaßende der Mühle zum Auslaßende hin und ist dabei bestrebt, die Teilchenmasse in axialer Richtung vom Einlaßende zum Auslaßena.e jeder Zerkleinerungskammer zu "spülen". Wie zuvor bieten die feiner zerkleinerten Teilchen der Trägerströmung, bezogen auf ihre Masse, eine größere Oberfläche und. werden d.aher bevorzugt in axialer Richtung zu verschiedenen Zerkleinerungsbahnen gespült", die von verschiedenen Scheiben der koaxialen Scheibenstapel gebildet werden, welche die Zerkleinerungsmasserollen bilden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die selbsttätige Klassifizierung deshalb mit größerer Sicherheit bewirkt, weil der Reibungswiderstand der Teilchen gegen die Innenumfänge der si-ch drehenden Zerkleinerungskammern bestrebt ist, die Teilchen gegen diese Umfänge zu halten, bis sie auf eine ausreichend. kleine Größe zerkleinert worden sind, bei der sie, bezogen auf ihre Masse, eine ausreichend große Oberfläche haben, um vom Trägerstrom in axialer Richtung weiter gespült zu werden. Darüberhinaus werden infolge des unterschiedlichen Druckes d.er Teilchen gegen d.ie Innenumfänge d.er Zerkleinerungskammern wegen ihrer unterschiedlichen Nettozentrifugalkraft (die sich aus der Wirkung der Masse aer Teilchen selbst bei ihrer Bewegung auf der zusammengesetzten Kreis- und Rotationsbahn herleitet) die größeren Teilchen von den kleineren Teilchen getrennt und die kleineren Teilchen werden der 'nrägerfluidumsströmung ausgesetzt, die immer eine starke Bewegungskomponente in axialer Richtung hat und kleinere Teilchen mit in Bezug auf ihre Masse größerer Oberfläche schneller aufgreift und weiterträgt als größere Teilchen.
• Bei Rollenmühlen, bei denen die selbsttätige Klassifizierung gemäß der vorliegenden Erfindung eintritt, und zwar sowohl bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform mit einer einzelnen, stationären Zerkleinerungskammer als auch bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform mit mehrere, sich drehenden Zerkleinerungskammern, sind die Zerkleinerungsgeschwindigkeit und der Zerkleinerungsgrad des Enderzeugnisses von einer rollen Anzahl von Faktoren abhängig. Diese Faktoren sind die zu Beginn vorahandene mittlere Größe und die Eigenart der Teilchenmasse, die Art und die Geschwindigkeit der Trägerströmung (oder die Druckdifferenz dieser Strömung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Mühle), die Abmessungen und die Dreh- und Kreisbewegungsgeschwindigkeit der Zerkleinerungsmasserolleli (oder der Zerkleinerungsmasserollen und der ZerkleinerungskamIIlerll bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform) und die Länge der Mühle oder die Anzahl der einzelnen Zerkleinerungsbahnen, d.tl. die Anzahl der einzelnen Scheiben in jedem Stapel koaxialer Scheiben, der die Zerkleinerungsmasserollne oder die Zerkleinerungsmasserwalze bildet. Alle diese Faktoren müssen in geeigneter Weise gewählt werden, um die wirksame Zerkleinerung mit der selbsttätigen Klassifizierung gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen.
• Bei geeigneter Welle dieser Faktoren reguliert sicil die Mühle im Betrieb weitgehend selbsttätig, da neu eintretende Teilchenmasse nur so schnell in die Mühle eingelassen wird, wie die feiner zerteilte, zerkleinerte Masse von der Trägerfluidumsströmung aus der Mühle ausgetragen wird.; das Material gelangt es nicht von einer Zerkleinerungsbahn zur nächsten, solangei'nicht ausreicnent weit zerkleinert worden ist, um vom Trägerfluidum in axialer Richtung weiter durch die Mühle getragen zu werden.
• hit den entsprechend den Grundlagen der vorliegenden Erfindung konstruierten und betriebenen, selbsttätig klassifizierenden Mühlen kann man Material auf eine mittlere Teilchengröße von nur 0,1- Mikron zerkleinern. Beim Zerkleinern von kaltverformbarem Material, wie beispielsweise Aluminium, Wolfram od.er Legierungen, wie -etwa nichtrostenden Stählen, hat das zerkleinerte Material die Gestalt von sehr dünnen Scnuppen. Das Verhältnis uer Breite zur Dicke derartiger Schuppen kann 50 : 1 oder sogar 100 : 1 betragen und die Schuppendicke kann nur 0,01 Mikron betragen. Beim Zerkleinern von spröderem Material, wie beispielsweise Kalkstein, fällt das zerkleinerte Erzeugnis als ein amorpher Staub an.
• Die selbsttätig klassifizierenden Rollenzerkleierungsmühlen gemäß der vorliegenden Erfindung kann man auf zahlreiche Arten praktisch ausführen, es werden jedoch nun einige spezielle Ausführungsfonnen nur als Beispiel mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt: 1<ig. 1 in einem schema-tischen Schnitt eine Mühle, bei der zwei Stapel aus Zerkleinerungsmasserollen eine Dreh- und eine Kreisbewegung in Berührung mit einer einzelnen, stationären Zerkleinerungskammer ausführen, Fig. 2 eine aer Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Variante zu Fig. 1, Fig. 3 eine Schnittansicht einer Mühle, die nach den Prinzipien der Fig. 1 oder 2 arbeitet, wobei in diesem Beispiel jedoch drei Stapel von Zerkleinerungsmasserollen vorgesehen sind, Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch die in Fig. 3 dargestellte Mühle, Pig. 5 einen schematischen Schnitt durch eine Mühle, bei der zwei Zerkleinerungskammern und zwei Zerkleinerungsmasserollenstapel in einem einzelnen, stationären Mühlengehäuse gemeinsam eine Dreh- und. Kreisbewegung ausführen, Fig. 6 in einer der Pig. 5 entsprechenden Darstellung eine Variante hierzu, Fig. 7 eine Schnittansicht einer Mühle, die nach dem Prinzip der Fig. 5 oder 6 arbeitet, wobei in diesem Beispiel jedoch d.rei Zerkleinerungskammern und drei Zerkleinerungsmasserollenstapel vorhanden sind, und.
• Pig. 8 einen Querschnitt durch die in Fig. 7 dargestellte Mühle.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine einfache Anordnung einer Ausfúbrungsform der Mühle, bei d.er das Prinzip d.er selbsttätigen-Klassifizierung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem.gewissen Grade verwirklicht ist. Die Mühle weist eine stationäre Zerkleinerungskammer 30 auf. In dieser Zerkleinerungskammer befinden sich Rollenmassen 31, die lose drehbar auf Wellen 32 gelagert- sind, wobei diese Wellen 32 außermittige Schenkel eines Umläufers 33 bilden, dessen Drehachse bei 34 d.argestellt ist.
• Jede Rollenmasse besteht aus einem Stapel koaxialer Scheiben, die zahlreiche Berührungslinien (oder Punkte) mit der stationären Zerkleinerungskammer 30 aufweisen. Der Spielraum zwischen den Bohrungen jeder der den Rollenmassestapel 31 bildenden koaxialen Scheiben und der Welle 32, auf der diese Scheiben drehbar sind, gibt den einzelnen Scheiben die Freiheit zu einer Radialbewegung, so daß, wenn die Massen durch den (von einem nicht dargestellten Motor angetriebenen) Umiäuüer 33 in die Kreisbahnbewegung um 4 je Achse 34 getrieben werden, die Rollenmassen durch eine Zentrifugalkraft in Anlage an die Innenseite der stationären Kammer 30 getrieben und durch Reibungseingriff mit der Kammer 30 um ihre eigene Achse gedreht werden, so daß sie in Umfangsrichtung um die Innenseite der Kammer 30 rollen, die sie auf einer Linie (oder einem Punkt) berühren.
• Fig. 2 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der zusammenwirkenden Mühlenmahlglieder der Mühle gemäß Fig. 1; in Fig.2 haben d.ie Zerkleinerungsmasserollen 40 ein polyed.risches Profil, wobei ihre Zerkleinerungsflächen von einer Reihe teilzylind.rischer konvexer Oberflächen 42 gebildet werden, die mit den konkaven, teilzylindrischen Oberflächen 43 zusammenwirken, welche d.en Innenumfang der stationären Kammer 41 bilden; der Krümmungsradius jeder der konkaven Flächen 43 ist größer als der Radius der Kammer 41 und auch größer als d.er Krümmungsrad.ius der konvexen Zerkleinerungsflächen 42 auf den Zerkleinerungsmasserollen.
• Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform der Mühle, die nach den schematisch in Fig. 1 dargestellten-Prinzipien arbeitet, wobei bis zu einem gewissen Grade die erwünschte selbsttätige Klassifizierung gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt wird. Das Gehäuse 130 der Mühle bildet ein Lager für einen Umläufer 131, der auf einer in Lagern 133 drehbar gelagerten Welle 132 montiert ist. Die Zerkleinerungskammer 134 weist einen im Gehäuse 130 montierten, stationären Zylinder auf, der eine zylindrische Zerkleinerungsfläche 135 bildet. Der Umläufer weist eine obere und eine untere Endplatte 136 und 137 auf, die von drei Bolzen 138 starr im Abstand voneinander gehalten werden, und in jeder Endplatte sind drei radiale Gleitführungen 139 (siehe Fig. 4) ausgebildet. Drei Wellen 140 sind oben und unten drehbar in Lagern 141 gelagert, deren Lagergehäuse 142 in den Gleitführungen 139 verschieblich montiert sind, so daß die Wellen sich über eine begrenzte Distanz entlang der Gleitführungen 139 radial bewegen können.
• Jede der exzentrischen Wellen 140 erstreckt sich durch die übergroBen Mittelöffnungen 144 in einem Stapel von Kreisscheiben 14D, die alle den gleichen Durchmesser und beim dargestellten Ausführungsbeispiel konvexe, teilkugelige Kantenflächen 146 haben, welche die Zerkleinerungsflächen der Scheiben bilden. Beim dar-.
• gestellten Ausführungsbeispiel nimmt die. axiale Dicke der Scheiben 145 vom oberen zum unteren Ende jedes Stapels fortschreitend ab.
• Eine Einlaßl'eitung 150 führt tangential in den oberen Teil des Gehäuses 130 oberhalb d.er Kammer 134, um eine die zu ze-rkl.einernde Teilclienmasse tragende Trägerfluidumsströmung (das dargestellte Ausführungsbeispiel ist für eine Luft- oder Gasströmung ausgebildet) in die Zerkleinerungskamne.r einzuleiten. Durch eine mittlere Austrittsöffnung 151 am Boden des Gehäuses wird das nunmehr das zerkleinerte Material tragende Trägerfluidum abgeleitet.
• Die in den Fig. 3 und 4 als Beispiel dargestellte Mühle arbeitet folgendermaßen. Wenn die Welle 132 des Umläufers 131 von ihrem (nicht dargestellten) Antriebsmotor angetrieben wird, treiben die drei exzentrischen Wellen 140 d.es Umläufers die drei Scheibenstapel auf einer Kreisbahn um die Mittelachse 152 des Umläufers an, so daß die Scheiben einzeln durch die Zentrifugalkraft radial nach außen gegen die zylindrische Zerkleinerungsfläche 135 der stationären Kammer 134 getrieben werden. Die radialen Gleitführungen 139 und. die übergroßen Offnungen 144 drei Scheiben ermöglichen den einzelnen Scheiben eine freie Radialbewegung unter der Wirkung d.er Zentrifugalkraft, so daß die Scheiben einzeln mit aer Zerkleinerungsfläche 135 in Berührung kommen.
• Durch den Reibungseingriff jeder Scheibe mit der Zerkleinerungsfläche 135 (oder richtiger mit der gegen diese Zerkleinerungsfläche 135 geschleuderten Teilchenmasse) unter dem Normaldruck infolge der Zentrifugalkraft werden außerdem die Scheiben selbst um ihre eigenen Achsen auf den exzentrischen Wellen 140 gedreht, so daß die Scheiben um die zylindrische Innenfläche 135 der Kammer herumrollen, während sie vom Umläufer auf der Kreisbahn um die Mittelachse 152 angetrieben werden.
• Beim dargestellten Ausführungsbeispiel enthält jeder Stapel einundzwanzig Scheiben mit fortschreitend abnehmend.er axialer Dicke, die (beim dargestellten Beispiel, wo die .Scheiben teilkugelige Kantenflächen haben) einundzwanzig Berührungspunktbereiche jedes Stapels mit der Kammerfläche 135 halben, wobei diese Berührungspunkte auf einer geraden Linie liegen und (bei diesem Beispiel) einen vom oberen zum unteren Ende (die Mühle ist in diesem alle mit senkrechter Achse dargestellt) fortschreitend kleiner werdenden Abstand voneinander liabe. Die Zerkleinerung (oder richtiger die Spaltung) der Teilchenmasse findet an allen einundzwanzig Beruhrungspunkten jedes Stapels statt, während diese drei Scheibenstapel um die Zylinderfläche 135 herumgerollt werden. Da also die Teilchen während der Zerkleinerung fortschreitend (bei diesem Beispiel) von oben nach unten durch die Kammer geführt werden, werden -sie fortschreitend durch die aufeinanderfolgenden Scheiben zerkleinert, wobei jede Scheibe frei ist, um ihren eigenen Zerkleinerungs- oder Zerspaltungsdruck unter der Zentrifugalkraft auf die zwischen der Scheibe und der Kammerwand 135 gewalzten Teilchen auszuüben. In dem Maße, wie die einzelnen Teilchen fortschreitend kleiner werden, erfordern sie weniger Energie zu ihrer weiteren Zerkleinerung durch nachfolgende Scheiben.
• Die Teilchenmasse wird durch die von der Wirbelbewegung des Trägerfluidums hergeleitete Zentrifugalkraft gegen die Innenwand 135 der Zerkleinerungskammer geschleudert, wobei diese Wirbelbewegung zu Beginn durch den tangentialen Eintritt des die Teilchenmasse tragenden Trägerfluidums in das Mühlengehäuse 130 erzeugt und danach durch den dauernden Antrieb vom Umläufer und die Kreisbewegung der Zerkleinerungsma.ssewalzen (der Scheibenstapel 145) aufrechterhalten wird. Die Trägerfluidumsströmung schreitet bei ihrer Wirbelbewegung infolge des Druckunterschiedes zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Mühle in axialer Richtung durch die Mühle fort und ist daher bestrebt, die Teilchenmasse in axialer Richtung (ebenso wie in einer im wesentlichen tangential zur Innenwand 135 der Kammer 134 verlaufenden Richtung) mitzuschleppen. Die in Berührung mit der Innenwand 135 de(3 Kammer 134 befindliche Teilchenmasse wird aus der Wirbelbewegung mit der Trägerströmung zurückgehalten und. verzögert auch die benachbarten Teilchen. Kleine, zerkleinerte Teilchen haben in Bezug auf ihre Masse eine größere Oberfläche als größere, noch nicht so fein zerkleinerte Teilchen. Diese kleineren Teilchen werden bevorzugt aufgegriffen und sowohl in tangentialer als auch in axialer Richtung zur Achse der Kammer 134 vom Trägerfluidum mitgeschleppt. Die größeren, noch nicht so fein zerkleinerten Teilchen sind bestrebt zurückzubleiben, um mit den näher am Einlaßende der Mühle befindlichen Scheiben der Zerkleinerungsmasserollenstapel 145 in Eingriff zu kommen, während die kleineren, bereits zerkleinert-en Teilchen in axialer Richtung (ebenso wie in tangentialer Richtung) in Richtung auf die Eingriffs bahnen der weiter vom Einlaßende der Mühle entfernt liegenden Scheiben in den Stapeln 145 geschwemmt werden. Auf diese Weise wird ein gewisser Grad an selbsttätiger Klassifizierung der Teilchenmasse bewirkt, durch die die Zerkleinerung der Teilchen begünstigt wird, da sich im allgemeinen auf jeder der Eingriffsbahnen der einzelnen Scheiben in den Stapeln 145 gleich große Teilchen befinden. Dies wiederum begünstigt die reine Zerspaltung der Partikel durch die Walzwirkung unter intensiven, lokalisiertem Normaldruck, statt daß eine Abrieb oder Verschleiß erzeugende Gleitreibung auftritt, die sich ergibt, wenn Teilchen mit sehr verschiedener Größe gemeinsam zerkleinert werden. Diese selbsttätige Klassifizierung ist das- Wesen der vorliegenden Erfindung.
• Die Kantenflächen 146 der einzelnen, die Zerkleinerungsmasserollenstapel 145 bildenden Scheiben haben bei dem hier dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel teilkugelige Gestalt, so daß sie die zylindrische Zerkleinerungsinnenfläche 135 der Zerkleinerungskammer 134 punktförmig berühren Diese teilkugel ge Gestalt kann erwünscht sein, wenn harte Materialien zerkleinert werden, wobei zur Erzielung einer wirksamen (d.h. vollstän digen) Zerspaltung der Teilchen ein sehr hoher Normaldruck ererforderlich ist. Bei weniger harten Materialien kann die Kantenfläche 146 der einzelnen Scheiben sich mehr der Gestalt eines Zylinders annähern, so daß die Kantenflächen 146 die zylindrische Zerkleinerungsoberfläohe 135 auf-einer Linie berühren und folglich jede Scheibe mit mehr als einem Teilchen gleichzeitig in Berührung kommt, wobei jedoch ein geringerer (aber noch sehr großer) Normaldruck erzeugt wird.
• Das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der die gestaffelten Zerkleinerungsmasserollen 145 bildenden Scheiben und dem Innendurchmesser der stationären, zylindrischen Zerkleinerungsoberfläche 135 muß unter Berücksichtigung der Eigenart und. der mittleren Anfangsgröße der zur Zerkleinerung in die Mühle eintretenden Teilchenmasse derart bestimmt werden, daß der "Kreiswinkel" (der Winkel zwischen der Tangente an den Umfang der Scheiben und.
• der Tangente an den Innenumfang der zylindrischen Kammerwand) klein genug ist, um ein reines Rollen statt einer Roll- und Gleitbewegung der zusammenwirkenden 3erkleinerungsglie'd.er zu ermöglichen. Die schematisch in Fig. 2 dargestellte Variante der Form dieser zusammenwirkenden Zerkleinerungsglieder läßt einen weiteren Wahlbereich für diesen Winkel bei einer Mühle gegebener Abmessungen zu, als er bei der schematisch in Pig. 1 dargestellten Gestalt der zusammenwirkenden Zerkleinerungsglieder möglich ist.
• Die obigen Betrachtungen zum Durchmesserverhånis der Zerkleinerungsglieder und zur Möglichkeit der Anordnung von mehr Zerkleinerungsbahnen innerhalb einer Mühle gegebener Größe führen dazu, daß einer etwas komplizierteren Bauart der Mühle der Vorzug gegeben wird, welche in den nun zu beschreibenden Zeichnungen und Ausführungsbeispielen erläutert ist.
• Fig. 5 zeigt schematisch diese Weiterentwickelte und bevorzugte Ausführungsform einer Mühle. Zwei (oder mehr) hohle, zylind.rische Zerkleinerungskammern 10 sind auf den gesonderten, exzent-rischen Schenkeln eines in gestrichelten Linien bei 11 angedeuteten drehbaren Umläufers lose drehbar gelagert, wobei der Umläufer mittels eines (nicht dargestellten) Antriebsmotors um seine Achse 12 drehbar montiert ist. Bei einer Drehung des Umläufers durch den Antriebsmotor wird daher jede Zerkleinerungskammer 10 auf einer Kreisbahn um die Achse 12 des Umläufers angetrieben. Die Zerkleinerungskammern 10 sind auf den Umläuferschenkeln lose drehbar montiert, damit sie eine begrenzte Radialbewegung ausführen können, während die Antriebskraft zur B-ewegung d.er Kammer in eine Kreisbahn um: die Achse 12 übertragen wird. Zwei Zerkleinerungskammern 10 sind. in einen. am Gehäuse der Mühle befestigten,, stationären Ring 14 eingeschlossen, so d.aß, wenn die zwei Kammern 10 um die Achse 12 auf einer Kreisbahn angetrieben werden, die. Zentrifugalkraft die Kammern 10 radial nach außen in Reibungseingriff mit dem stationären Ring, 14 führt, so daß vom Ring auf j-ede Lose drehbar montierte Kammer 10 ein Reibungsmoment ausgeübt wird, das' bewirkt, daß jede der Zerkleinerungskamme.rn 10 sich um ihre eigene Achse dreht, und die zwei Kammern rollen auf dem Innenuinfang des stationären Ringes 1:4 entlang, während sie ihrer Kreisbahn um die Achse 12 folgen.. Die Drehrichtung des Umläufers und die Richtung der Kreisbahnbewegung der Zerkleinerungskammern gibt d.er P feil 15 an und die Drehrichtung der Zerkleinerungskammern um ihre eigenen Achsen geben die Pfeile 16. an.
• In jeder Zerkleinerungskammer 20 befindet sich frei schwimmend eine Zerkleinerungsmassenwalze, die aus einem Stapel aus kreisförmigen, koaxialen Scheiben 20 besteht, wobei diese Scheiben einen kleineren Durchmesser als der Innend.urchmesser der Zerkleinerungskammern. 10 haben. Wenn d.ie Kammern vom Umläufer auf einer Kreisbahn um die Achse 12 angetrieben werden und d.abei jede Kammer auf dem stationären Ring 14 entlangrollt, werden diese Scheibenstapel 20 durch die Zentrifugalkraft von der Achse 12 radial nach außen in Richtung auf die Innenseite ihrer Zerkleinerungskammer 10 getrieben. Da darüberhinaus die Kammern 10 sich selbst um ihre eigenen Achsen drehen, übt diese Drehung ein Reibungsmoment auf die Stapel aus gegen die sich drehenden Innenseiten der Zerkleinerungskammern 10 gepreßten, koaxialen Scheiben 20 aus, so daß diese Scheibenstapel 20 auch um ihre eigenen Mitten gedreht werden und um die Innenseiten d.er sich drehenden Kammern 10 herumrollen. Die in einer Trägerfluidumsströmung in jede Zerkleinerungskammer 10 eingeleitete Teilchenmasse wird. gegen die innenwände der Zerkleinerungskammern geschleudert und ist bestrebt, sich um diese Kammern herum bei deren Drehung auszubrei.ten (wobei die Teilchenmasse durch die von der so den Teilchen erteilten Bewegung abgeleiteten Zentrifugalkräfte gegen die Innenwände der Kammern gehalten wird); die Teilchenmasse bildet eine Materialschicht, die zwischen den zusammenarbeitenden Zerkleinerungsfiächen liegt, d.h. zwischen den Innenseiten der Zerkleinerungskammern 10 und zwischen den Seitenkanten der Kreisscheiben, die die Stapel der Zerkleinerungsmasserollen 20 bilden.
• In den Bereichen der zahlreichen Berührungspunkte (oder Berührungslinien) zwischen den einzelnen die Zerkleinerungsmasserollen stapel 20 bildenden Scheiben und den Innenseiten der zylindrischen Zerkleinerungskammern 10 wird ein hoher Normaldruck auf die Materialteilchen in der zwischen diesen Zerkleinerungsflächen liegenden Schicht ausgeübt, so daß die Teilchenmasse durch die Walzwirkung der zusammenwirkenden Zerkleinerungsglieder 20 und 10 zerspalten und zerkleinert wird. In diesem gleichen Bereich ist die die Teilchenmasse gegen die Innenwände der Zerkleinerungskammern 10 haltende Kraft am höchsten, weil die Zentrifugalkräfte sowohl aus der Drehung der Kammer 10 um ihre eigene Achse als auch aus der Kreisbewegung der gleichen Kammern um die Mittelachse 12 der Mühle in der gleichen Richtung wirken. In den mit 17 bezeichneten Bereichen, wo die Abstände zwischen den Scheibe-nstapeln 20 und den Innenumfängen der Zerkleinerungskammern 10 am größten sind, ist die die Teilchenmasse gegen die Wände der Zerkleinerungskammern 10 haltende Kraft kleiner, weil die aus der Kreisbewegung der Kammern um d.ie Mittelachse 12 der Mühle hergeleiteten Zentrifugalkräfte den Zentrifugalkräften entgegenwirken, die sich aus der Drehung der Kammern 10 um ihre eigenen Achsen herleiten.
• Fig. b zeigt schematisch eine gegenüber der Mühle gemäß Pig. 5 abgewandelte Gestalt der zusammenwirkenden Zerkleinerungsglie der, wobei hier jede d.er Zerkleinerungsmassewalzen 21 polyed.rische Gestalt mit einer Reihe von (im vorliegenden Falle fünf) teilzylindrischen9 konvexen Zerkleinerungsilächen 22 aufweist, deren Krümmungaradius größer als der Radius der Zerkleinerungsmassenwalze 21 ist. Die Innenumfangsfläche jeder Zerkleinerungske er 10 wird. in diesem Falle von einer größeren Anzahl (in diesem Falle achs) tellzylindrischer, konkaver Zerkleinerungsflächen 24 gebildet, deren Krummungsradius größer ist als der der Flächen 22 der Zerkleinerungsmassenwalzen 21, wobei die Bogenbreite der konkaven Flächen 24 gleich der der fünf konvexen Zerkleinerungsflächen 22 auf der Zerkleinerungsmassenwalze 21 ist. Somit kann jede Zerkleinerungsmassenwalze 21 glatt um das Innere ihrer Zerkleinerungskammer 10 herumrollen, wobei ihre konvexen Zerkleinerungsflächen in passendem Eingriff mit den konkaven Zerkleinerungsflächen 24 der Kammer 10 rollen und wobei eine linienförmige Berührung zwischen den einander gegenüberliegenden, augenblickweise mitc-insnder in Eingriff stehenden Flächen 22 und 24 vorhanden ists Diese Anordnung ist nützlich, wenn ein großer Krümmungradius der Zerkleinerungsflächen erforderlich ist, ohne daß die Abmessungen der Mühle entsprechend vergrößert werden sollen.
• Die Pig. 7 und 8 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer Rollenzerkleinerungsmühle, die nach den schematisch in Fig. 5 dargestellten Prinzipien arbeitet und die gewünschte, selbsttätige Klassifizierung gemäß der vorliegenden Erfindung in höherem Maße hervorruft, als es bei den Mühlen möglich ist, die gemäß dem schematisch in Fig. 1 dargestellten Prinzip arbeiten, und die Ausführungsform gemäß Fig. 7 und 8 liefert bei einer Mühle gegebener Größe eine höhere Zerkleinerungsrate als die zuvor beschriebene und in den Fig. 3 und 4 dargestellte Mühle.
• Bei dieser Konstruktion weist der Umläufer 100 einen oberen Teil 101 mit einer einstückig ausgebildeten Hohlwelle 102 auf, die im festen Gehäuse 103 mit Lagern 104 drehbar gelagert ist; der Umläufer 100 weist ferner einen unteren Teil 105 ohne Welle auf, der mittels Schultern aufweisenden Bolzen 106 im Abstand vomoberen eil 101 des Umläufers befestigt ist. Die oberen und unteren Teile 101 und 105 weisen radiale Gleitlager 107 auf, in denen die Lagergehäuse 108 für die drei Zerkleinerungskammeranordnungen 109 gleitend gelagert sind. Jede Zerkleinerungskammeranordnung 109 weist eine langgestreckte, zylindrische Buchse 110 auf, die oben und unten durch ein Spitzende 111 geschlossen ist, wobei dlese Bushse eine zylindrische, innenliegende Zerkleinerungsfläche 112 bietet. Die Kammerbuchsen 110 wirken mit zwei stationären Ringen 113 zusammen, die im feststehenden Gehäuse 103 montiert sind, wobei die Buchsen 110 von der Zentrifugalkraft in Reibungseingriff mit den stationären Ringen 113 getrieben werden, wenn der Umläufer 100, der über seine Welle 102 angetrieben wird, die Buchsen 110 auf einer Kreisbahn um die Mittelachse der Mühle antreibt. Die Welle 102 weist einen Mittel,-kanal 114 auf, von dem drei Zweigleitungen oder Kanäle 115 in die Spitzenden 111 der drei Zerkieinerungskammeranordnungen 109 führen, um die die zu zerkleinernde Teilchenmasse tragende Trägerfluidumsströmung in die einzelnen Zerkleinerungskammern einzuführen. Die Zerkleinerungsmassenwalzen in jeder Zerkleinerungskammer bestehen aus Stapeln koaxialer Kreisscheiben 118 (im speziellen Ausführungsbeispiel sind zwölf gleiche Scheiben in jedem Stapel dargestellt). Beim dargestellten Beispiel weist jede Scheibe eine konvexe, teilkugelige Kante 119 auf, die von den Zentrifugalkräften punktförmig mit der zylindrischen Zerkleinerungsfläche 112 in Berührung betrieben wird, wenn der Umläufer sich dreht (und'die Zerkleinerungskammern mit den Zerkleinerungsmassenscheibenstapeln 118 in den Kammern einer Kreisbahn um die Mittelachse der Mühle folgen), so daß in diesem Falle der Zerkleinerungsvorgang in jeder Zerkleinerungskammer an zwölf Berührungspunktbereichen stattfindet. Die Sclieibenstapel 118 werden durch Reibungseingriff mit den Innenseiten der Buchsen 110 (oder richtiger durch Reibungseingriff mit der die Innenseiten dieser Buchsen bedeckenden Teilchenmasse) um ihre eigenen Mitten gedreht, so daß die Scheiben um das Innere der sich drehenden Buchsen 110 jeder Kammeranordnung herumrollen; diese Rollbewegung erzeugt die gewünschte Zerspaltung und Zerkleinerung an den zwölf Berührungspunktbereichen je Kammeranordnung unter dem Zerkleinerungsdruck, der sich aus der auf die Scheiben stapel 118 wirkenden Zentrifugalkraft ergibt.
• Die von einer Bluidumsströmung getragene, zu zerkleinernde Teilchenmasse wird über den Mittelkanal 114 in d.er Umläuferwelle 102 in die Mühle eingeleitet und tritt dann durch die Zweigleitungen 115 If, hindurch. Beim in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Mittelkanal 114 und die Zweigleitungen 115 so proportioniert, daß die Mühle zur Aufnahme der zu zerkleinernden Teilcheiimasse eher in einer Flüssigkeitsströmung als in einer Strömung aus luft, Gas oder Schaum geeignet ist. Bei Mühlen, bei denen die Teilchenmasse in einer Luft.-,. Gas- oder Schaumströmung getragen wird, sind die Proportionen des Mittelkanals 114 und der Zweigleitungen 115 bezogen auf d.ie Gesamtabmessungen der Mühie größer als beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7. In diesem Feile wird außedem im oberen Spitzende 111 der Kammeranordnungen 109 nicht der in Fig. 7 dargestellte Flanschenhals ausgebildet, sondern die Kammeranordnungen öffnen sich nach außen mehr in unmittelbarer Verlängerung der zylidrischen, inneren Zerklienerungsflächen 112 der Zerkleinrungskammeranordnungen 109. Unabhängig davon, ob die Mühle zum Betrieb mit einer Flüssigkeitsträgerströmung oder einer Trägerströmung aus Luft, Gas oder Schaum bestimmt ist, bilden die Zweigleitungen oder Zweigkanäle 115 in der Tat die Kanäle eines Zentrifugalschaufelrades, das die zu zerkleinernde Teilchenmasse gegen die inneren Zerkleinerungsflächen 112 schleudert, woraufhin die Teilchenmasse durch Reibungsberührung mit diesen Oberflächen bei deren Drehung rundherumgeschleppt wird. Die Teilchenmasse wird während ihrer Zerkleinerung auf die oben beschriebene Weise durch die "Spülwirkung" der Trägerströmung selbsttätig klassifiziert und wandert in axialer Richtung durch die Zerkleinerungskammern 110 hindurch, wobei sie auf den einzelnen Rollbahnen d.er gestapelten Scheiben 118 gesondert zerkleinert wird, und sie tritt gegebenenfalls aus den unteren Spitzenden 111 der Kammern 110 in einen konvergierenden Auslaßteil 120 des stationären Mühlengehäuses ein.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die die Zerkleinerungsmassenwalze bildenden, gestapelten Scheiben 118 i der Zeichnung teilkugelige Kantenflächen 119 und gleiche axiale Dicke- Wie es oben beschrieben wurde, können diese Scheiben Seitenkanten 119 von mehr zylindrischer Gestalt haben, wenn dies für das zu zerkleinernde Material zweckmäßig ist, und sie können einzeln verschiedene axiale Dicke haben, wobei die Dicke der Scheiben in Förderrichtung des Materials während der Zerkleinerung kleiner (oder auch größer) werden kann, und zwar in Abhängigkeit voii der Eingenart des zu zerkleinernden Materials, von dem gewünschten Feinheitsgrad der Zerkleinerung und von der GeschWindigkeit, mit der die Zerkleinerung vor sich gehen soll.
• Bei der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Mühle ist der "Kreiswinkel" zwischen den zusammenwirkenden Zerkleinerungsflächen kleiner, als es im-allgemeinen bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Mühle möglich ist..- Eine weitere Veränderung des "Kreiswinkels" kann man erreichen, wenn man die schematisch in Fig.. 6 dargestellte polyedrische Gestalt der zusammenwirkenden Zerkleinerungsglieder anwendet.
• Gemäß einer weiteren Variante kann man in den Kantenflächen 119 der koaxial gestapelten Scheiben 118 Nuten oder Schlitze anordnen, die im Abstand. voneinander rund um d.en Umfang dieser Scheiben vorgesehen sind, wobei die Nuten mit der Drehachse der Scheiben 118 (oder mit der Achse der zylindrischen Zerkleinerungskammern 110) einen solchen Winkel bild.en, daß sie die Weiterförderung der Teilchenmasse von einer Eingriffsbahn der zusammenwirkenden Zerkleinerungsmassen zur nächsten Bahn in axialer Bewegungsrichtung der Teilchenmasse unterstützen. Diese Variante kann.man desgleichen bei Mühlen anwenden, die nach den schematisch in Fig. 1 (erläutert in den Pig. 3 und 4) dargestellten Prinzip arbeiten, oder bei Mühlen, die nach dem schematisch in Fig. 5 (erläutert in den Fig. 7 und 8) d.argestellten Prinzip arbeiten.
• Nach welchem Prinzip auch immer gearbeitet wird und welche Variante auch immer angewendet wird, man sieht wenigstens zwei und vorzugsweise drei oder mehr Zerkleinerungsmassenrollenstapel (oder Sätze aus Zerkleinerungsmasserollen und. zugehörigen, zylindrischen Zerkleinerungskammern) vor, die symmetrisch um die Hauptdrehachse der Mühle herum verteilt sind, um einen guten mechanischen Gewichtsausgleich zu gewährleisten.
• Bei den in den Fig. 5 oder 7 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Mittelachse der Mühle senkrecht gezeichnete Es verateht s.i: @ uaß Mühlen gemäß diesen (oder irgendwelchen anderen) Ausführungsformen auch mit waagerecht oder in einer anderen Richtung verlaufender Mittelachse betrieben werden können.
• Die rägerfluidumsströmung (Luft,.Gas, Flüssigkeit oder Schaum) trägt bei ihrem Durchgang durch die Zerkleinerungskammer (oder die Zerkleinerungskammern) der Mühle zur Kühlung der Kammer (oder Kammern) sowie zur Kühlung der Zerkleinerungsmassenwalze dadurch bei, daß sie die bei der Zerkleinerung oder Zerspaltung (und durch Reibungsabrieb, obwohl dieser bei Mühlen, die nach dem erfindungsgemäßen Prinzip mit selbsttätiger Klassifizierung e arbeiten, so weit wie möglich vermiden wird) erzeugte Hitze wegtragen. In ibhängigkeit von der Größe der Mühle und den Eigenschaften des zerkleinerten Materials, etwa der Hitzeempfindlichkeit dieses Materials, kann eine zusätzliche Kühlung auf herkömmliche Weise wünschenswert sein.
• Man sieht, daß Mühlen, die gemäß den in den beiliegenden eichnungen und der obigen Beschreibung erläuterten Ausführungsbeispeilen konstruiert sind, äußerst vielseitig sind, da man Zerkeleinerungsmassenwalzen oder Sätze von Zerkleinerungsmasserollen verschiedener Größe, verschiedenen Gewichtes, unterschiedlicher Anzahl und./oder Gestalt und. unterschiedlichen Kantenprofile leicht gegeneinander austauschen kann, ebenso wie man die ganzen Zerkleinerungskammereinheiten auswechseln kann, um den Umständ.en und der Eigenart des zu zerkleinernden Materials gerecht zu werden. Außerdem kann man die Eigenart d.es Trägerfluidums, dessen Geschwindigkeit in axialer Richtung durch die Mühle und das Verhältnis der Menge aB rägerfluidum zur Menge der von die sem getragenen Teilchenmasse je Volumeneinheit gesteuert variieren; infolgedessen kann man das erfindungsgemäße Prinzip der selbsttätigen Klassifizierung in unterschiedlichem Grade anwenden. Je höher der erreichte Gra<t der selbsttätigen Klassifizierung ist, desto mehr nähert man sich dem-jenigen Zustand, bei dem eine reine Zerspaltung der Teilchenmasse durch die Walzwirkung d.er zusammenwirkenden Zerkleinerungsglieder erreicht wird, wobei der Verschleiß dieser.Zerkleinerungsglieder durch unerwunsches Gleiten, der Reibungsabriebs entsprechend geringer wird; zugleich wird die Leistung der Mühle hinsichtlich des Energieverbrauches bezogen auf die Menge des bis auf einen gewünschten Feinheitsgrade zerkleinerten Materials größer.

Claims (11)

P A TE N T A N s P R U c H E

1. Verfahren zum Zerkleinern einer Teilchenmasse mit einer Mühle, die eine Zerkleinerungskammer mit einer von einer Rotationsfläche gebildeten Wand und eine Anzahl scheibenartiger Zerkleinerungsmasserollen aufweistt,. welche in sich. in Längsrichtung der Kamm-er erstreckenden Stapeln angeordnet sind und einer Kreisbahn um die Innenseite dieser Wand folgen, wobei diese Massen frei sind,, um sich ein Stück von dieser Wand radial nach innen zu b-ewege-n, dadurch gekennze,ichne-t , daß die Teilchenmasse in ein Ende der Kammer und durch diese hindurch zu deren anderem Ende von einem Trägerfluidumswirbel derart getragen wird, daß ein mit Partikeln geladener Fluidumsstrom einem schraubenlinienförmigen Weg entlang der Wand folgt,, und zwar derart, daß die Zerkleinerungsmassenrollen den schraubenlinienförmigen Strömungsweg des mit Partikeln geladenen Fluidums schneiden, daß der Mengenstrom, die Strömungsgeschwindigkeit und die im jeweiligen Augenblick gegebene Strömungsrichtung des Trägerfluidumswirbels mit Bezug auf den Mengenstrom und'die anfängliche mittlere Größe der Teilchenmasse derart proportioniert werden, daß d.ie Materialteilchen bei ihrer Zerkleinerung zwischen den scheibenartigen Zerkleinerungsmassenrollen und der Wand der Zerkleinerungskammer separiert werden, wobei die feiner zerkleinerten oder kleineren Teilchen dazu neigen, sich schneller als die weniger fein zerkleinerten oder größeren Teilchen in der parallel zur Achse der Zerkleinerungskammer verlaufenden Richtungskomponente zu bewegen, und daß d.ie Abmessungen der zusammenwirkenden Rollenglieder, ihre relativen Geschwindigkeiten untereinander und zum Strom des. mit Teilchen geladenen Fluidums derart proportioniert werden, daß die Separierung der Teilchen bei ihrer Zerkleinerung aufrechterhalten bleibt und dafür gesorgt wird, daß die in den einzelnen parallel zur Achse der Zerkleinerungskammer im Abstand voneinander liegenden Roll enbahnen zerkleinerten Teilchen bestrebt sind, gleiclle mittlere Abmessungen aufzuweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.r3 die Zerkleinerungskammer stationär gehalten und die scheibenartigen Zerkleinerungsmassenrollen, die derart gestapelt sind, daß ihre Zerkleinerungsflächen in Richtung der Achse der Kammer einen Abstand voneinander haben, zwangsläufig angetrieben werden, so daß sie sich auf einer Kreisbahn um die Wand dieser Kammer bewegen, daß die scheibenartigen Zerkleinerungsmassen frei und im wesentlichen ohne Gleiten entlang den einzelnen Bahnen rollen, während sie.allein durch ein Reibungsmoment um ihre eigenen Mitten gedreht werden, wobei dieses Reibungsmoment durch die Berührung mit einer Schicht der Teilchenmasse hervorgerufen wird, die zwischen d.er Wand der Zerkleinerungskammer und den scheibenartigen Zerkleinerungsmasserollen vorhanden ist, und daß auf diese Teilchenmasseschicht dauernd der Fluidumsströmungswirbel einwirkt, der die feiner zerkleinerten Teilchen schneller als die weniger fein zerkleinerten Teilchen durch die Zerkleinerungskammer trägt und so zur Klassifizierung der in jeder einzelnen Bahn zerkleinerten Teilchen beiträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenartigen Zerkleinerungsmassenrollen frei schwimmend in sich relativ drehenden Kammern angeordnet sind, wobei diese Kammern zwangsläufig auf einer Kreisbahn um ine Mittelachse der Mühle angetrieben werden, während sie sich gleichzeitig um ihre eigenen Symmetrieachsen drehen, daß die scheibenartigen Zerkleinerungsmassen, die so gestapelt sind, daß ihre Zerkleinerungsflächen in Richtung der Achse der zugevorigen Kammer einen Abstand voneinander haben, frei und im wesentlichen ohne Gleiten aufden einzelnen Bahnen entlangrollen, während sie allein durch- ein Reibungsmoment um ihre eigenen Symmetrieachsen gedreht werden, wobei sich dieses Reibungsmoment aus der Berührung mit einer zwischen den Wänden der sich relativ drehenden und kreisenden Zerkleinerungskammern und den scheibenartigen Zerkleinerungsmassenrollen befindlichen Teilchenmasseschicht ergibt, und daß auf die Teilchenmasseschicht dauernd eine Trägerfluidumsströmung ebenso wie eine Zentrifugalkraft einwirkt, deren Stärke sich auf dem Umfang der Innenwände der sich drehenden und kreisenden Kammern ändert, so daß die feiner zerkleinerten Teilchen schneller als d.ie weniger fein zerkleinerten Teilchen durch die Zerkleinerungskammer bewegt werden und die Teilchen sich so bei ihrer Zerkleinerung in den einzelnen Bahnen zu klassifizieren bestrebt sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerfluidumsstrõm luft, ein Gas oder ein Gasgemisch ist.

Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerfluidumsetrom eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeitsgemisch ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerfluidumsstrom ein Schaum aus in einer Flüssigkeit oder in einem Flüssigkeitsgemisch dispergierten luft- oder Gasblasen ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungsmassenrollen aus Stapeln einzelner Scheiben beatehen, in deren Umfangs kanten -im Abstand voneinander Nuten oder Ausnehmungen eingeschnitten sind.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkieinerungsmassenrollen aus Massenrollen mit polyedrischer Gestalt bestehen deren Umfangszerkleinerungsfläche aus einer Reihe konvexer, teilkugeliger oder teilzylindrischer, gekrümmter Zerkle,inerungsflächen mit.

gleichem Krümmungsradius besteht, wobei dieser Kürmmungsradius größer als der mittlere Krümmungsradius der Zerkleinerungsmasserollen selbst ist, und daß die mit.diesen Umfangsflächen zusammenwirkende Innenfläche der zugehörigen Zerkleinerungskammer aus einer Reihe gleicher, konkaver, teilkugeliger oder teilzylindri scher Bogenabschnitte besteht, deren Bogenbreite gleich der Bogenbreite der konvexen Zerkleinerungsflächen der Zerkleinerungsmasserollen ist und deren Krümmungsradius größer als der mittlere Innenrad.ius der zugehörigen Zerkleinerungskammer und größer als der Krümmungsradius der konvexen Flächen der Masserollen ist 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungsmassenrollen aus Stapeln koaxialer Scheiben oder Stapeln polyedrischer Gestalt bestehen, die alle gleiche axiale Dicke aufweisen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungsmassenrollen aus Stapeln koaxial angeordneter Scheiben oder Stapeln polyedrischer Gestalt bestehen, deren.axiale Dicken von einem zum anderen Ende des Stapels sich fortschreitend ändert.

11. Vorrichtung zum Zerkleinern einer Teilchenmasse mit einer Mühle, die eine Zerkleinerungskammer mit einer von einer Rotationsfläche. gebildeten Wand und eine Anzahl scheibenartiger Zerkleinrungsmassenrollen aufweist, welche in sich in Längsrichtung aer Kammer erstreckenden Stapeln angeordnet sind und einer Kreisbahn um die innenseite dieser Wand folgen, wobei diese Massen frei sind, um sich ein Stück von dieser Wand radial nach innen zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchenmasse in ein Ende der Kammer und durch diese hindurch zu deren anderem Ende von einem Trägerfluidumswirbel derart getragene wira, daß ein mit Teilchen geladener Pluidumsstrom einem schraubenlinienförmigen Weg entlang der Wand folgt, und zwar derart, daß die Zerkleinerungsmassenrollen den schraubenlinienförmigen Strömungsweg des mit Teilchen geladenen Fluidums schneiden, daß der Mengenstrom, die Strömungsgeschwindigkeit und die im jeweiligen Augenblick gegebene Strömungsrichtung des Trägerfluidumswirbels mit Bezug auf den Mengenstrom und die anfängliche mittlere Größe der Teilchenmasse derart proportioniert werden, daß die Naterialteilchen bei ihrer Zerkleinerung zwischen den scheibenartigen Zerkleinerungsmassenrollen und der Wand der Zerkleinerungskammer separiert werden, wobei die feiner zerkleinerten oder kleineren Teilchen dazu neigen, sich schneller als die weniger fein zerkleinerten oder größeren Teilchen in der parallel zur Achse der Zerkleinerungskammer verlaufenden Richtungskomponente zu bewegen, und daß die Abmessungen der zusammenwirkenden Rollenglieder, ihre relativen Geschwindigkeiten untereinander und zum Strom des mit Teilchen geladenen Fluidums derart proportioniert werden, daß die Separierung der Teilchen bei ihrer Zerkleinerung aufrechterhalten bleibt und dafür gesorgt wird, daß die in den-einzelnen parallel zur Achse der Zerkleinerungskammer im Abstand voneinander liegenden Rollenbahnen zerkleinerten Teilchen bestrebt sind, gleiche mittlere Abmessungen aufzuweisen.