DE19909221A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Pulverisierung eines Materials in einer Mühle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Pulverisierung eines Materials in einer Mühle, insbesondere einem Turbo-Rotor (5). Die bei Material geringer Dichte auftretenden Probleme beim Pulverisieren werden gelöst durch dessen Verdichten in einer zyklisch arbeitenden Presse (2), die dem Turbo-Rotor (5) vorgeschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Pulverisierung eines Materials in einer Mühle, insbesondere in einem Turbo-Rotor.

Materialien unterschiedlicher Art werden in Mühlen pulverfein vermahlen. Weist das Material ein niedriges Schüttgewicht auf (z. B. ein aus Fischhaut gewonnenes dünnschichtiges Produkt), so ist die Herstellung eines feinen und rieselfähigen Pulvers, falls überhaupt möglich, mit erheblichem Aufwand verbunden. Die dabei auftretenden Schwierigkeiten steigen, falls das Ausgangsprodukt feucht oder temperatur-empfindlich (z. B. Kunststoff-Folie) ist und das Endprodukt trocken sein soll.

Ein gängiges Verfahren zum Erzeugen von kleinsten Korngrößen ist das Vermahlen in einer hochtourigen Mühle, einem sogenannten Turbo-Rotor. Das Ergebnis ist bei Material geringer Dichte stets ein ungleichförmiges Gemisch aus Teilchen unterschiedlicher Größe, die wegen ihrer unregelmäßigen Abmessungen so gut wie überhaupt nicht rieselfähig sind und sich wegen fehlender Feinheit und wegen eines stark woll- bzw. filzartigen Charakters nicht für eine Weiterverarbeitung eignen.

Hinzu kommt, dass die durch geringe Dichte bedingten großen Volumenströme schwer zu dosieren sind und schon bei geringen Durchsatzgewichten einen relativ großen Turbo-Rotor erforderlich machen.

In der DE 42 04 600 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur integrierten Nass-Feinmahlung und Trocknung von Materialien durch alternierenden Phasenwechsel des Trägermediums in einem Kreisprozess beschrieben, der ähnlich einer Wärmepumpe arbeitet. Die thermodynamischen Parameter des Kreisprozesses, wie Drücke und Temperaturniveaus, können in Abhängigkeit von den jeweiligen Randbedingungen durch Wahl geeigneter Trägermedien für das Mahlsystem ausgelegt werden, wobei sowohl mit einem Verdichter für das verdampfte Trägermedium zwischen überdruck- und Normaldruck als auch mit einer Vakuumpumpe als Verdichter zwischen Normaldruck und Endvakuum gearbeitet werden kann. In dieser Druckschrift wird der Fall eines zu pulverisierenden Materials geringer Dichte nicht angesprochen.

Die DE 38 11 910 A1 behandelt eine Mühle, die zur Mahltrocknung eines feuchten Produktes vorgesehen ist, mit einem zylindrischen Statorgehäuse und einem mit mehreren übereinander angeordneten Mahltellern ausgerüsteten Rotor, in der das Produkt zwischen einer am Innenumfang des Statorgehäuses vorgesehenen Mahlplatte zerkleinert wird und in der das Produkt in einem von unten nach oben strömenden Trägergas getrocknet und transportiert wird. Die Mühle lässt sich unmittelbar mit einem zum Verklumpen oder Verkleben neigenden feuchten Produkt ohne Vorbehandlung des letzteren beaufschlagen, wenn das Eingangsprodukt über einen sich etwa parallel zur Rotorachse erstreckenden Schlitz filmartig dünn unmittelbar in den Bereich zwischen Mahlbahn und Mahlplatten gepresst wird. Auch bei dieser Anmeldung ist keinerlei Bezug auf ein Material niedriger Dichte genommen.

In der DE 42 00 827 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung eines Kunststoffs oder Gummis aus einem Abfallgemisch beschrieben, das einen oder mehrere unterschiedliche Kunststoffe oder Gummisorten und/oder andere Stoffe enthält, bei denen unter anderem eine Zerkleinerung des Produkts und eine sich daran anschließende Sichtung stattfinden. Die einzelnen Bestandteile werden dadurch wirksam erfasst, dass die Zerkleinerung der Produkte im Luftwirbel erfolgt. Auch in dieser Anmeldung fehlt ein Hinweis auf die Eignung für ein Material geringer Dichte.

Ire der EP 07 96 660 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von extrem feinen Pulvern beschrieben, welche in einer mechanischen Mühle nass gemahlen und anschließend getrocknet werden. Um eine weitgehend agglomeratfreie Trocknung der Pulver zu erreichen, wird eine der mechanischen Mühle nachgeschaltete Luftwirbelmühle eingesetzt. Die Frage eines Materials geringer Dichte wird auch in dieser Druckschrift nicht berührt.

Das deutsche Gebrauchsmuster 295 15 433.0 betrifft eine Micro-Wirbel-Mühle zum Mahlen, Trocknen, Mahltrocknen, Mischen bzw. zum selektiven Zerkleinern von Produkten, Grundstoffen oder Materialien der Nahrungsmittel- oder Kunststoffindustrie, der Chemie oder anderer Industriezweige, umfassend auf einem Grundrahmen mit Antriebsmotor und Riemenscheibengetriebe ein Fußstück mit einem unteren Wellenlager, einen darauf angeordneten Außenmantel mit Mahlbahnen, einen mit Mahltellern und Mahlwerkzeugen ausgebildeten Rotor, mit einer im unteren Wellenlager sowie in einem oberen Loslager gelagerten Rotorwelle, ein das Gehäuse des oberen Wellenlagers aufnehmendes Kopfstück, einen Luft/Mahlgut-Einlass und einen Luft/Fertiggut-Auslass.

Das Mahlprinzip der Micro-Wirbel-Mühle beruht auf einem hohen Luftdurchsatz. Mahlluft wird in der Mühle durch den Rotor im Zusammenwirken mit an der Innenseite des den Mahlraum umgebenden Außenmantels in eine Vielzahl energiereicher Turbulenzwirbel versetzt. Das in dieser turbulenten Luftströmung in der Schwebe gehaltene Mahlgut wird dabei in einer Vielzahl von Micro-Wirbeln im Luftstrom einer schonenden Feinstzerkleinerung durch autogene Prallwirkung unterworfen. Diese Prallwirkung wird dadurch erzielt, dass in extrem kurzen Zeitintervallen sowohl die Richtung als auch die Geschwindigkeit der mitgeführten Gutteilchen drastisch geändert wird. Dabei ergibt sich eine hohe Mahlleistung durch pulsierende Rotationsströmung sowie Luftschwingungen im Ultraschallbereich. Ein Höchstmaß an Mahlwirkung durch extrem energiereiche Micro-Wirbel wird erreicht durch Auswahl geeigneter miteinander geschwindigkeitsabhängig zusammenwirkender Mahlwerkzeuge des Rotors mit Mahlbahnelementen der Mühlenwandung.

Der Anwendungsbereich der vorbeschriebenen Micro-Wirbel-Mühlen erstreckt sich über unterschiedlichste Materialien aus verschiedensten Industriezweigen. Die wirtschaftliche Verarbeitung eines Materials ändert sich deshalb je nach dessen Eigenschaften, Zusammensetzung und Verhalten in der Mühle. Die Vielseitigkeit der zu zerkleinernden Materialien macht eine maschinen-technische Anpassung an die jeweilige Aufgabenstellung unbedingt erforderlich. Es ist daher davon auszugehen, dass trockene, feuchte teigige, poröse, klebrige, elastische oder faserige Materialien nicht mit dem gleichen Ausrüstungszustand der Mühle wirtschaftlich verarbeitet werden können. Deshalb ist eine leichte und möglichst unabhängige Austauschbarkeit der Hauptbestandteile von Vorteil. Auch in dieser Anmeldung fehlt jeglicher Hinweis auf die Eignung der Micro-Wirbel-Mühlen für Material geringer Dichte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe auch Material geringer Dichte in einer Mühle, insbesondere einem Turbo-Rotor pulverisierbar ist.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Dichte des Materials, falls diese für den Pulverisierungsprozess nicht ausreicht, vor demselben erhöht wird. Dadurch ist eine effiziente Verarbeitung des Materials und damit eine optimale Ausnutzung des Turbo-Rotors sichergestellt und dessen Energieverbrauch gesenkt. Bei vorgegebenem Durchsatz ist gegebenenfalls dadurch eine kleinere Baugröße ausreichend. Außerdem wird ein Endprodukt der geforderten Feinheit und Gleichmäßigkeit erzielt, das die gewünschte Rieselfähigkeit aufweist.

Von Vorteil ist auch, dass der kontinuierliche Strom des Materials geringer Dichte vor Beginn der Pulverisierung in einen Strom von einzelnen Pellets erhöhter Dichte verwandelt wird. Die Pellets bieten im Vergleich zu einem verdichteten Kornband eine bessere Dosierbarkeit und einfachen Transport.

Wenn dem Material vor dem Pulverisieren ein Hilfsstoff, vorzugsweise Wasser zugegeben wird, erreicht das gepresste Material eine größere Härte und Festigkeit, wodurch dessen Stabilität vor und während des Mahlvorgangs erhöht wird. Die Menge des Hilfsstoffs ist stark abhängig von der Dichte und Närte der Pellets. Der Hilfsstoff kann dem Material vor und/oder während der Dichteerhöhung zugegeben werden. Eine Zugabe des Hilfsstoffs vor dem Pressvorgang ist besonders einfach zu verwirklichen. Außerdem wird dadurch eine gleichmäßige Durchfeuchtung bzw. Homogenisierung des Materials sichergestellt. Bei einem Volumenanteil des zugesetzten Hilfsstoffs von vorzugsweise 30 bis 40% des verdichteten Materials wird eine maximale Festigkeit desselben erreicht. Bei höherem Anteil sinkt die Festigkeit wieder, während sich bei niedrigerem Anteil die Handhabbarkeit des Materials verschlechtert.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Vorrichtung zur Vorbereitung von Material für den Pulverisierungsprozess in einer Mühle, insbesondere einem Turbo-Rotor in der Weise gelöst, dass eine zyklisch oder kontinuierlich arbeitende Presse oder ein beliebiger Verdichter zum Verdichten des Materials dem Turbo-Rotor vorgeschaltet ist. Die Presse verdichtet den voluminösen Materialstrom zu Pellets von relativ hoher Dichte. Deren Wassergehalt steigert die Festigkeit und Dauerhaltbarkeit, was beim Transport und beim Mahlen derselben von Vorteil ist.

Um ein Austrocknen der Pellets vor dem Pulverisieren zu verhindern, ist die Presse kurz vor dem Turbo-Rotor angeordnet. Dadurch bleibt der optimale Wassergehalt bis zum Beginn des Pulverisierungsprozesses erhalten.

Ein hoher Luftdurchsatz des Turbo-Rotors bewirkt eine Trocknung des pulverförmigen Materials.

Durch ein Transportband vor der Presse und eine Transportschnecke zwischen Presse und Turbo-Rotor wird der Transport des Materials in der erfindungsgemäßen Vorrichtung optimal gehandhabt.

Die Zylinderform des verdichteten Mahlgutes hat sich beim Press- und Mahlvorgang bewährt. Es sind aber auch andere Formen, wie z. B. linsenförmige, kugel-, oder tablettenförmige etc. Pellets denkbar.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung sowie der einzigen Figur, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist.

Das Material wird durch ein Transportband 1 zu einer Presse 2 gefördert. Durch Variation der Bandgeschwindigkeit kann die Materialmenge dosiert werden. Zweckmäßigerweise wird das Material auf dem Transportband 1 befeuchtet. In der Presse 2 wird das Material zu zylinderförmigen Pellets verdichtet. Diese werden über eine Transportschnecke 3 zur Einspeisung 4 eines Turbo-Rotors 5 gefördert, der von einem Elektromotor 6 über Keilriemen angetrieben wird. Im Turbo-Rotor 5 findet die Feinstmahlung der Pellets bei hoher Drehzahl des Rotors und im starken Aufwind der Luft statt. Diese wird durch einen Lufteinlass 7 angesaugt und mittels eines im Turbo-Rotors befindlichen Gebläses durch einen Luftauslass 8 mit dem feinstgemahlenen und durch den reichlichen Luftstrom getrockneten Material abgegeben. Alternativ kann das Gebläse auch dem Turbo-Rotor 5 nachgeschaltet sein.

Durch die erfindungsgemäße Verdichtung des Materials zu festen Pellets kann dieses in intensive Wechselwirkung mit dem Turbo-Rotor 5 treten, wodurch die angestrebte pulverförmige Vermahlung erzielt wird, die das gewünschte fließfähige Mahlprodukt ergibt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Pulverisierung eines Materials in einer Mühle, insbesondere einem Turbo-Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des Materials, falls diese für den Pulverisierungsprozess nicht ausreicht, vor demselben erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kontinuierliche Strom des Materials geringer Dichte vor Beginn der Pulverisierung in einen Strom von einzelnen Pellets erhöhter Dichte verwandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Material vor dem Pulverisieren ein Hilfsstoff, vorzugsweise Wasser zugegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsstoff dem Material vor und/oder während der Dichterhöhung zugegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil des zugegebenen Hilfsstoffs vorzugsweise 30 bis 40% des verdichteten Materials beträgt.

6. Vorrichtung zur Pulverisierung eines Materials in einer Mühle, insbesondere einem Turbo-Rotor, zur Durchführung des Verfahrens nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine zyklisch oder kontinuierlich arbeitende Presse oder ein Verdichter (2) zum Verdichten des Materials dem Turbo-Rotor (5) vorgeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse (2) in Flussrichtung des Materials gesehen, kurz vor dem Turbo-Rotor (5) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transportband (1) für das unverdichtete Material vor der Presse (2) und eine Transportschnecke (3) für die Pellets zwischen Presse (2) und Turbo-Rotor (5) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pellets vorzugsweise Zylinderform aufweisen.