DE19909222A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Temperatur in einem Turbo-Rotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur in einem Turbo-Rotor, der einen Mahllufteingang und einen Mahlluftausgang aufweist. Die Überhitzung von temperatur-empfindlichem Mahlgut wird dadurch verhindert, dass die Temperatur des Turbo-Rotors durch Verdampfung von in seinem Innern fein verteiltem Wasser abgesenkt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Wasserzufuhr beim Erreichen einer bestimmten Höchsttemperatur der Mahlluft eingeschaltet und bei Erreichen einer bestimmten Solltemperatur derselben abgeschaltet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur in einem Turbo-Rotor, der einen Mahllufteingang und einen Mahlluftausgang aufweist.

Das Zerkleinerungsprinzip des Turbo-Rotors bewirkt im Vergleich zu anderen Mahlsystemen eine geringe Temperaturerhöhung. Dies ist eine Folge der mehr auf Scherung basierenden Zerkleinerung, während die sonst praktizierte Prallzerkleinerung wegen der damit verbundenen Verformungsarbeit zu erhöhtem Temperaturanstieg führt. Bei Produkten hoher Elastizität treten diese Unterschiede besonders krass in Erscheinung. Dennoch fehlt auch bei Turbo-Rotoren eine auf das Produkt einstellbare, kontinuierlich überwach- und regelbare Temperatur im Innern des Turbo-Rotors.

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 einen Rundrahmen 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 von 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 maschinentechnische Anpassung an die jeweilige Aufgabenstellung unbedingt erforderlich. In dieser Druckschrift gibt es keinen Hinweis auf eine regelbare Temperatur im Innern des Turbo-Rotors. Dasgleiche gilt auch für die nachfolgend beschriebenen Schriften.

In der DE 42 04 600 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur integrierten Nass-Feinmahlung und Trocknung von Materialien durch alternierende 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.

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 stets filmartig dünn unmittelbar in den Bereich zwischen Mahlbahn und Mahlplatten gepresst wird.

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 dem 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.

In der EP 07 96 660 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von extrem feinem Pulver 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.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die Temperatur im Innern eines Turbo-Rotors auf einem dem jeweiligen Produkt entsprechenden Niveau gehalten wird.

Die Aufgabe wird einmal dadurch gelöst, dass die Temperatur des Turbo-Rotors durch Verdampfen von in seinem Innern fein verteiltem Wasser abgesenkt wird. Durch Bildung eines Aerosols im Innern des Turbo-Rotors wird dessen Temperatur gleichmäßig und schnell abgesenkt.

Das Aerosol entsteht dadurch, dass das Wasser in den Turbo-Rotor eingedüst wird.

Dadurch, dass die Druckwasser- und Druckluftmenge über die Austrittstemperatur der Mahlluft geregelt werden, können Temperaturregelelemente problemlos, gegebenenfalls auch nachträglich installiert werden, ohne in den Turbo-Rotor selbst eingreifen zu müssen. Dabei wird die Wasser- und Druckluftzufuhr bei Erreichen einer bestimmten Höchsttemperatur der Mahlluft eingeschaltet und bei Erreichen einer bestimmten Soll-Temperatur derselben abgeschaltet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass eine Zweistoffdüse zur Wasserzerstäubung vorgesehen ist, die mit einer Druckwasserleitung und einer Druckluftleitung in schaltbarer Strömungsverbindung steht. Die Druckluftzerstäubung des Wassers führt zu sehr feinen, gleichmäßig verteilbaren Tröpfchen, die infolge der erhöhten Temperatur im Innern des Turbo-Rotors momentan verdampfen. Die notwendige Verdampfungswärme wird der Umgebung entzogen und führt zu der gewünschten Abkühlung.

Für eine praktikable Form der Erfindung ist es wichtig, dass in der Druckwasserleitung ein Wasserdruckminderer, ein Wassermengenmesser und ein erstes Magnetventil, in der Druckluftleitung ein Luftdruckminderer und ein zweites Magnetventil vorgesehen sind. Dadurch können das optimale Druckniveau von Druckwasser und Druckluft eingestellt und die Ströme von Druckwasser und Druckluft gesteuert werden.

Dadurch, dass im Abluftstrom der Mahlluft ein Thermoelement für die übertemperatur und ein Grenztemperaturschalter mit einstellbarer Solltemperatur angeordnet sind, die zur Steuerung von Wasser- und Druckluftmenge dienen, wird eine obere zulässige Temperatur angezeigt und kann eine gewünschte untere Temperatur eingestellt werden. Bei der oberen zulässigen Temperatur wird die Wassereindüsung aktiviert und solange aufrecht erhalten, bis die eingestellte und gewünschte untere Temperatur gerade erreicht ist. Dadurch wird eine Überfeuchtung der Mahlprodukte vermieden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Zweistoffdüse mit Versorgung,

Fig. 2 ein elektrisches Schaltschema eines Grenztemperaturschalters PT-100-2.

In Fig. 1 ist eine Zweistoffdüse 1 dargestellt, die in Strömungsverbindung mit einer Druckwasserleitung 2 und einer Druckluftleitung 3 steht. Die Leitungen 2, 3 stehen mit entsprechenden Netzen in Verbindung. In die Druckwasserleitung 2 sind ein erstes Magnetventil 4, ein Wasserdruckminderer 5 und ein Mengenmesser 6 eingebaut, in die Druckluftleitung 3 ein zweites Magnetventil 7 und ein Luftdruckminderer 8. Der Wasserdruckminderer 5 und der Luftdruckminderer 8 dienen der Einstellung und Einhaltung des Druckniveaus von Druckwasser und Druckluft. Mit den Magnetventilen 4, 7 werden der Druckwasser- und Druckluftstrom gesteuert.

Zur Steuerung bzw. Regelung des Druckwasser- und Druckluftstroms dient der in Fig. 2 dargestellte Grenztemperaturschalter 9, der im Abluftstrom des Turbo-Rotors angeordnet ist und einen Netzanschluss 11 aufweist; er ist auf eine Solltemperatur von 25°C bis 100°C einstellbar und verarbeitet das Signal eines Übertemperatur-Thermoelementes 10 und seiner eingestellten Solltemperatur zu einem Steuerimpuls für die Magnetventile 4, 7.

Die Zweistoffdüse 1 mit Versorgungs- und Regelelementen eignet sich zur Erstausrüstung oder als Nachrüstkitt eines Turbo-Rotors. Die erfindungsgemäße Temperaturregelung bewirkt neben der Schonung der Mahlprodukte eine größere Feinheit derselben und eine Steigerung des Durchsatzes bei geringerer Antriebsenergie des Turbo-Rotors.

Die gleiche Ausrüstung dient auch dazu, im Falle der Mahltrocknung die Temperatur in der Anlage nach Beendigung der Nassprodukt-Zufuhr wieder auf Raumtemperatur herunterzufahren. Bei der Trocknung (oder dem "Coaten") von Temperatur- unempfindlichen Produkten (z. B. Mineralien) wird mit erheblichen Lufteintrittstemperaturen (über 300°C) gearbeitet, und beim Trocknen auf extrem niedrige Restfeuchte (kleiner als 0,01%) liegen die Luftaustrittstemperaturen bei ca. 120°C. Beim Abstellen der Anlage steigen die Temperaturen im Turbo-Rotor drastisch an. Zum raschen Abkühlen der Anlage und zum Schutz der Filterschläuche (häufig maximale Dauertemperatur von 120°C) ist diese Einrichtung daher sehr nützlich.

Claims (7)

1. Verfahren zur Regelung der Temperatur in einem Turbo-Rotor, der einen Mahllufteingang und einen Mahlluftausgang aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Turbo-Rotors durch Verdampfung von in seinem Innern fein verteiltem Wasser abgesenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser in den Turbo-Rotor eingedüst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwasser- und Druckluftmenge über die Austrittstemperatur der Mahlluft geregelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzufuhr bei Erreichen einer bestimmten Höchsttemperatur der Mahlluft eingeschaltet und bei Erreichen einer bestimmten Solltemperatur derselben abgeschaltet wird.

5. Vorrichtung zur Regelung der Temperatur in einem Turbo-Rotor, der einen Mahllufteingang und einen Mahlluftausgang aufweist, zur Durchführung des Verfahrens nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zweistoffdüse (1) zur Wasserzerstäubung vorgesehen ist, die mit einer Druckwasserleitung (2) und einer Druckluftleitung (3) in schaltbarer Strömungsverbindung steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckwasserleitung (2) ein Wasserdruckminderer (5), ein Wassermengenmesser (6) und ein erstes Magnetventil (4), in der Druckluftleitung (3) ein Druckluftminderer (8) und ein zweites Magnetventil (7) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Abluftstrom der Mahlluft ein Thermoelement (10) für die Übertemperatur und ein Grenztemperaturschalter (9) mit einstellbarer Soll-Temperatur angeordnet sind, die zur Steuerung von Wasser- und Druckluftmenge dienen.