DE19506434C1 - Vorrichtung und Verfahren zur Zerkleinerung von porösen, steinartigen Materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Zerkleinerung von porösen, steinartigen Materialien.

Derartige poröse Materialien sind z. B. als mineralische, wärmedämmende Baustoffe in variablem stofflichen Aufbau bekannt und sind im Vergleich zu massiven Baustoffen durch eine vergleichsweise niedrige Rohdichte, von z. B. kleiner 800 kg/m³, einer Druckfestigkeit von z. B. kleiner 10 N/mm², sowie einer in Abhängigkeit von der Rohdichte variablen Porosität, mit einem Porenvolumen bis ca. 80%, gekennzeichnet.

Die nach dem heutigen Stand der Technik bekannten Zerkleinerungsmaschinen - auch Brecheranlagen genannt - sind stets auf hohe Energieeinleitung ausgelegt, was insbesondere bei porösen, weichen, steinartigen Materialien zur weitgehenden Strukturzerstörung bis zur Mehlfeinheit kleiner 0,5 mm Korngröße führt.

Bei z. B. Hammermühlen handelt es sich in der Regel um einen umlaufenden Schlägerrotor mit pendelnden oder feststehenden Hämmern, wobei das zu zerkleinernde Material an feststehenden Gehäuseleisten (Schlagleisten) gebrochen wird und durch einen am Gehäuseunterteil befindlichen Siebeinsatz getrieben wird.

Bei z. B. Walzenbrechern, auch Nockenwalzenbrecher genannt, handelt es sich um ein mit aufgesetzten Nocken bestücktes rotierendes Walzenpaar. Das anfallende gebrochene Material wird mittels Siebung selektiert, und das verbleibende Überkorn wird erneut in den Nockenwalzenbrecher zurückgeführt.

Bei derartigen Zerkleinerungsmaschinen arbeiten die rotierenden Zerkleinerungswerkzeuge stets mit hoher Drehzahl und/oder mit mehrmaligem Durchlauf des selektierten Überkorns, was insbesondere bei der Zerkleinerung von porösen Materialien mit niedriger Festigkeit zur Zerstörung der gewollten Nutzkörnung führt und in der Regel ca. 30 bis 50% des Aufgabematerials in mehlartiger Feinheit anfällt.

Wenn das Ziel der Zerkleinerung auf die Gewinnung von Körnungen größer als 0,5 mm ausgerichtet ist, resultiert hieraus ein erheblicher wirtschaftlicher Nachteil.

Es hat deshalb an Versuchen nicht gefehlt, dieses mehlartige Feingut z. B. unter Druck zu kompaktieren, und die entstehenden plattenartigen Schülpen erneut der Zerkleinerung zu unterwerfen. Diese aufwendige Maßnahme ist zwar geeignet den Nutzkornanteil zu erhöhen, jedoch bewirkt die vorausgehende Kompaktierung eine nicht gewollte Erhöhung der Schüttdichte sowie weitgehenden Verlust der Porosität derartiger Körnungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der vorgenannten Mängel eine einfache, eine materialverträgliche mechanische Beanspruchung auf poröse, steinartige Materialien zur schonenden Zerkleinerung ausübende Vorrichtung und ein damit durchführbares, wirtschaftliches Zerkleinerungsverfahren zu schaffen, wobei eine optimale Ausbringung von Nutzkörnungen in variabler Korngröße, d. h. größer 0,5 mm Korndurchmesser, für verschiedenartige Verwendungszwecke erreicht wird.

Die gegenständliche Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 und die Verfahrensaufgabe durch den Patentanspruch 10 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtungs- und Verfahrenslösung dar.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß poröse, steinartige Körper mit Hilfe von - als Schneidmesser ausgebildeten dünnwandigen Stahlblechen - in Scheiben von variabler Dicke zerschnitten werden können.

Aufgrund der geringen mechanischen Festigkeit zerbrechen diese Materialscheiben bei geringem Kraftaufwand in körnige Teile von variabler Größe.

Dieses überraschende Ergebnis führte zur Umsetzung der einzelnen Verfahrensschritte in eine spezielle, zweckgerichtete Zerkleinerungsvorrichtung mit wirtschaftlicher Arbeitsweise.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches nachfolgend näher erläutert wird. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Seitenansicht der Zerkleinerungsvorrichtung.

Das zu zerkleinernde, poröse, steinartige Material (M) wird in einen Vorbunker (1) gebracht und gelangt auf einen Vibrationstisch (6), der aus einer Stahlplatte mit Durchlaßöffnungen (7) in Loch- und/oder Schlitzform besteht. Die Durchlaßöffnungsquerschnitte sind auf den gewollten größten Korndurchmesser - z. B. 6,5 mm - ausgelegt. Ein über dem Vibrationstisch (6) an einer Traverse (9) des Vorrichtungsgestelles (10) gelagerter Hubantrieb (2) ist mit einem über dem Vibrationstisch (6) aufgehängten Schneidmessergatter (3) verbunden und bewegt dieses höhenmäßig gegenüber dem Vibrationstisch (6).

Das Schneidmessergatter (3) und der Hubantrieb (2) sind gemeinsam an der Traverse (9) aufgehängt. Das Schneidmessergatter (3) weist einen mit dem Hubantrieb (2) verbundenen Rahmen (4) auf, an (unter) dem in variablen Abständen eine Vielzahl an dünnwandigen Schneidmessern (5) befestigt ist, wobei der kleinste Schneidmesserabstand der gewollten, maximalen Korngröße (Korndurchmesser) entspricht.

Der Rahmen (4) des Schneidmessergatters (3) ist an einem Ende in einer Schwenkachse (11) an der Traverse (9) aufgehängt und sein anderes Ende steht über ein Bewegungsglied (2a) mit dem Hubantrieb (2) in Verbindung.

Der Vibrationstisch (6) ist von einer Stahlplatte mit Löchern und/oder Schlitzen als Durchlaßöffnungen (7) gebildet. Die gelochte und/oder geschlitzte Stahlplatte des Vibrationstisches (6) bildet eine Siebfläche.

Die Schneidmesser (5) werden durch die Hubbewegung fallbeilartig auf- und abbewegt und zerlegen den porösen, steinformatigen Quader in Scheiben, deren Dicke vom Abstand der Schneidmesser (5) bestimmt wird. Aufgrund der vom Vibrationstisch (6) einwirkenden Schwingungsenergie zerbrechen die von den Schneidmessern (5) vorgegebenen dünnen Materialscheiben in kleinstückiges Material, welches mit Erreichen der Größe der in der im Vibrationstisch (6) vorgegebenen Öffnungsquerschnitte (7) sofort der weiteren Zerkleinerung entzogen wird. Soweit stückiges Material verbleibt, wird dieses durch die nachfolgende engere Schneidmesseranordnung weiter zerkleinert, wobei nur Körnungen bis zur gewollten Maximalgröße entstehen. Eine mit dein Vibrationstisch (6) verbundene, unter demselben angeordnete Siebvorrichtung (8) selektiert das Körnungshaufwerk in verschiedene Korngrößen (KG) und besorgt die saubere Trennung von anfallendem mehlartigen Unterkorn von z. B. kleiner 0,5 mm Korndurchmesser.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß der anfallende Anteil an mehlartigem Unterkorn, z. B. kleiner 0,5 mm, maximal nur 30% erreicht und im Mittel bei 25% von der Materialaufgabemenge liegt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet die Voraussetzung zur schonenden Zerkleinerung von porösen Materialien mit niedriger Rohdichte und niedriger Druckfestigkeit, wobei die Nutzkornausbringung in Korngrößen von 0,5-6,5 mm im Mittel ca. 75% des Aufgabegutes erreicht, während bei einer Zerkleinerung mit den nach dem heutigen Stand der Technik verfügbaren Zerkleinerungsmaschinen nur ca. 50% Nutzkornausbringung im Mittel erreicht wird.

Ein weiterer Vorteil besteht in dem wesentlich geringeren Energieverbrauch und in dem geringeren Verschleiß der Zerkleinerungswerkzeuge.

Als Hubeinrichtung (2) ist in bevorzugter Weise ein Exzenterantrieb eingesetzt, wie in der Zeichnung dargestellt.

Bei nicht dargestellten Ausführungen wird der Hubantrieb (2) von mindestens einem Magnetrüttler oder einem Druckmittelantrieb gebildet.

Mit 12 ist eine von der Siebvorrichtung (8) abgehende Staubabführung bezeichnet. 13 stellt den Schwingungsantrieb der Siebvorrichtung (8) dar und 14 sind die die Siebvorrichtung (8) beweglich am Vorrichtungsgestell (10) tragenden Federelemente (Vibrationselemente/Schwingelemente).

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Zerkleinerung von porösen, steinartigen Materialien, gekennzeichnet durch

• - einen Vorbunker (1) zur Aufnahme der zu zerkleinernden, quaderförmigen und/oder stückigen Materialien (M),
• - ein aufgehängtes, von einem Hubantrieb (2) auf- und abbewegbares und die Materialien (M) in Scheiben zerlegendes Schneidmessergatter (3) und
• - einem unter dem Schneidmessergatter (3) angeordneten Vibrationstisch (6) mit Material-Durchlaßöffnung (7). vorgegebenen Korngröße fallen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidmessergatter (3) und der Hubantrieb (2) an einer Traverse (9) des Vorrichtungsgestelles (10) aufgehängt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidmessergatter (3) einen mit dem Hubantrieb (2) verbundenen Rahmen (4) aufweist, an (unter) dem in variablen Abständen eine Vielzahl an dünnwandigen Schneidmessern (5) befestigt ist, wobei der kleinste Schneidmesserabstand der gewollten maximalen Korngröße (Korndurchmesser) entspricht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrationstisch (6) von einer Stahlplatte mit Löchern und/oder Schlitzen als Durchlaßöffnungen (7) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochte und/oder geschlitzte Stahlplatte des Vibrationstisches (6) eine Siebfläche bildet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Vibrationstisch (6) eine Siebvorrichtung (8) angeordnet ist, welche mit ihrem Schwingungsantrieb (13) mit dem Vibrationstisch (6) zu einer Baueinheit verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubantrieb (2) von einem Exzenterantrieb gebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubantrieb (2) von einem Magnetrüttler gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubantrieb (2) von einem Druckmittelantrieb gebildet ist.

10. Verfahren zur Zerkleinerung von porösen, steinartigen Materialien, insbesondere mit der Zerkleinerungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß

• - quaderförmige und/oder stückige Materialien (M) mittels eines fallbeilartig arbeitenden Schneidmessergatters (3) in Scheiben zerlegt werden;
• - die Scheiben auf einem Vibrationstisch (6) mit Durchlaßöffnungen (7) mittels des Schneidmessergatters (3) in vorgegebene Korngrößen zerbrochen werden und durch die Durchlaßöffnungen (7) im Vibrationstisch (6) fallen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung der porösen, steinartigen Materialien (M) in einem Arbeitsgang zu den gewollten Korngrößen durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Zerkleinerungsvorgang anfallende Körnungen bis zur maximalen Korngröße unmittelbar vom Überkorn getrennt werden.