DE2061837A1 - Method for carrying out low-temperature grinding processes in a vibrating mill - Google Patents
Method for carrying out low-temperature grinding processes in a vibrating millInfo
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Description
Anlage zum Patentgesuch derAnnex to the patent application by
Air Products GmbH, DüsseldorfAir Products GmbH, Düsseldorf
und der H 70/49and the H 70/49
Klöckner-Humboldt-Deutz T /o+0 Klöckner-Humboldt-Deutz T / o + 0
Aktiengesellschaft, Köln i»g/öxaAktiengesellschaft, Cologne i »g / öxa
vom 5. November 1970dated November 5, 1970
"Verfahren zur Durchführung von Niedrigtemperatur-Mahlprozessen in einer Schwingmühle""Method for carrying out low-temperature grinding processes in a vibrating mill"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung von Niedrigtemperatur-Mahlprozessen in einer Schwingmühle unter Zugabe von Kältemitteln in den Mahlraum. The invention relates to a method of implementation of low-temperature grinding processes in a vibrating mill with the addition of refrigerants in the grinding chamber.
Aus der deutschen Auslegeschrift DAS 1 004 460-ist eine Einrichtung zum Kaltmahlen von festen, zähen Stoffen bekannt, bei der die zu vermählenden Stoffe, beispielsweise thermoplastische Kunststoffe vor der Einführung in die Zerkleinerungsvorrichtung durch eine mit flüssigem Stickstoff gefüllte Kühlwanne geführt werden, in der die Stoffe versprödet und dann anschließend der Zerkleinerungsvorrichtung aufgegeben werden. Zur Kühlung der Aufgabeleitungen und des Mahlraumes selbst werden die im Flüssigkeitsbad der Kühlwanne entstehenden Dämpfe durch die Mühle geführt.From the German interpretation DAS 1 004 460-is one Device for cold grinding of solid, viscous substances known, in which the substances to be ground, for example thermoplastics before introducing them to the The shredding device is passed through a cooling trough filled with liquid nitrogen, in which the substances embrittled and then subsequently given up to the shredding device. For cooling the feed lines and the grinding chamber itself, the vapors generated in the liquid bath of the cooling trough are caused by the Mill run.
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Es hat sich nun herausgestellt, daß dieses bekannte Verfahren für die Kühlung der Zerkleinerungseinrichtung nicht ausreicht und daß insbesondere bei der Feinzerkleinerung in einer Schwingmühle Wärmemengen freiwerden, die eine andere Form der Kühlung des Mahlgutes im Mahlraum selbst verlangen. Dies gilt insbesondere für Stoffe* deren Versprödungspunkt nur etwa 10 bis 30 C oberhalb der Temperatur des Kältemittels liegt.It has now been found that this known method for the cooling of the comminution device is not sufficient and that in particular in the case of fine comminution In a vibrating mill, quantities of heat are released, which is a different form of cooling of the material to be ground in the grinding chamber ask yourself. This applies in particular to substances * whose embrittlement point is only about 10 to 30 C above the temperature of the refrigerant.
Gemäß der Erfindung lassen sich die Nachteile des bekannten Verfahrens dadurch vermeiden, daß Kältemittel oberhalb der im Mahlraum befindlichen Gutaberfläche über wenigstens eine, mit einem Regelventil versehene Einspritzdüse eingebracht wird, wobei die einzudüsenden Kältemittelmengen jeder Einspritzdüse über einen Temperaturfühler bestimmt werden, der sich jeweils - in Achsrichtung des Mahlraums und von der Gutaufgabestelle her gesehen - mit Abstand vor der zugehörigen Einspritzdüse befindet. Durch diese Maßnahme ist einerseits die Aufrechterhaltung der erforderlichen Mahltemperatur auch innerhalb des Mahlraums, trotz der bei der Zerkleinerung entstehenden Wärmemengen gewährleistet. Da nun andererseits wegen der tiefen Temperatur des Mahlgutes selbst bei Eintritt in den Mahlraum die für die Aufrechterhaltung der Mahltemperatur im Mahlraum erforderlichen Kältemittelmengen in der RegelAccording to the invention, the disadvantages of the known method can be avoided in that refrigerant above the material area located in the grinding chamber is introduced via at least one injection nozzle provided with a control valve the amount of refrigerant to be injected into each injection nozzle is determined by a temperature sensor which are each - viewed in the axial direction of the grinding chamber and from the material feed point - at a distance located in front of the associated injector. By this measure, on the one hand, the maintenance of the required Grinding temperature also within the grinding chamber, despite the amount of heat generated during the comminution guaranteed. On the other hand, because of the low temperature of the grist even when it enters the grinding chamber the quantities of refrigerant required to maintain the grinding temperature in the grinding chamber as a rule
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relativ gering sind, so daß "bei einer kontinuierlichen Eindüsung der Verbrauch an Kältemitteln vergleichsweise hoch sein würde, kann die Regulierung der Kältemittelmenge nur über eine Temperaturmessung im Mahlraum erfolgen. Unter Ausnutzung der Tatsache, daß bei kontinuierlich arbeitenden Schwingmühlen das Mahlgut von der Gutaufgabestelle her den Mahlraum in Richtung auf die Austragsöffnung hin durchwandert' und somit auch das infolge der Mahlkörper- und Mahlgutbewegung innerhalb des Rohres in die Mahlgutfüllung eingezogene Kältemittel in der gleichen Richtung tfändert, wird die für die Regelung der Kältemittelmengen erforderliche Temperaturmessung über einen Temperaturfühler durchgeführt, der in Achsrichtung des Mahlraumes und von der Gutaufgabeöffnung her gesehen vor der zugehörigen Einspritzstelle liegt. Hierdurch kann in einfacher Weise der Temperaturanstieg längs der Mahlraumachse unter dem Einfluß der bei der Zerkleinerung freiwerdenden Wärme erfaßt werden, wobei dann jeweils im Bereich hinter der Temperaturmeßstelle in Abhängigkeit von der an dieser Stelle gemessenen Temperatur dem Mahlgut erneut entsprechende Kühimittelmengen für den anschließenden — Mahlraumbereich eingeführt werden, ohne daß die neu eingeführten Kältemittelmengen die Temperaturmessung beeinflussen können.are relatively small, so that "at a continuous Injecting the consumption of refrigerants would be comparatively high, regulating the amount of refrigerant can only be done by measuring the temperature in the grinding chamber. Taking advantage of the fact that at continuously working vibratory mills the grist from the material feed point her the grinding chamber in the direction of the discharge opening wanders through 'and thus also as a result of the grinding media and grinding stock movement within the tube If the refrigerant drawn into the regrind filling changes in the same direction, the temperature measurement required for regulating the refrigerant quantities is via a Temperature sensor carried out, seen in the axial direction of the grinding chamber and from the feed opening before the associated injection point. In this way, the temperature increase along the axis of the grinding chamber can be achieved in a simple manner are detected under the influence of the heat released during the comminution, then in each case in the area behind the temperature measuring point depending on the the temperature measured at this point. Grinding chamber area can be introduced without the newly introduced quantities of refrigerant affecting the temperature measurement can.
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In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß jeder Temperaturfühler jeweils über einen Regler mit der Verstelleinrichtung des Regelventils der zugehörigen Einspritzdüse zusammenarbeitet. Durch diese Maßnahme wird mit Vorteil ein kontinuierlicher Betrieb ermöglicht.In an embodiment of the method according to the invention it is provided that each temperature sensor has one Controller cooperates with the adjusting device of the control valve of the associated injection nozzle. Through this Measure a continuous operation is made possible with advantage.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist bei der Verwendung eines Reglers weiterhin vorgesehen, daß der Regler so ausgebildet ist, daß das Öffnen bzw. Schließen des zugehörigen Regelventils jeweils bei Erreichen einer dem Regler vorgegebenen oberen bzw. unteren Temperaturgrenze erfolgt. V rteilhaft ist der Regler mit einem sogenannten Zeitglied versehen, welches das Regelventil bereits vor Erreichen der unteren Temperaturgrenze schließt.In a preferred embodiment, when using a controller is also provided that the controller is designed so that the opening and closing of the associated Control valve each time an upper or lower temperature limit is reached for the controller he follows. Advantageously, the controller is provided with a so-called timing element, which the control valve is already in front of Reaching the lower temperature limit closes.
In Ausge,?tali,i.mg des erfindungsgemlißen Verfahrens wird schließlich vorgeschlagen, das Kältemittel in flüssiger Form von oben auf die freie Mahlgutoberfläche im Hahlbehälter aufzusprühen. Durch, die-.^e !!abnähme lassen sie]ι einerseits einfache Sprühdüsen verwenden, die eine gu1e Verteilung df=;.· Kältemittel/3 im IJe.hJ rr-um im Bereich der Einspritzstelle gewährleisten, zum anderen erhell man naj Vorteil, daß die unter dem Einfluß -der Schwingbewegung erfolgende etwa schraubenförmige Bewegung des Mahlgutes im Mali]behälter das auf die Oberfläche aufgesprühte hol-Finally, as part of the process according to the invention, it is proposed to spray the refrigerant in liquid form from above onto the free surface of the grinding material in the hollow container. By that -. ^ E !! would decrease let] ι one hand using simple spray nozzles that ensure gu1 e distribution df = ;. · Refrigerant / 3 in IJe.hJ rr-order in the area of the injection site, for other erhell you naj Advantage that under the influence of the oscillating movement, the approximately helical movement of the ground material in the Mali] container collects the sprayed onto the surface.
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temittel auch in die unteren Bereiche der Mahlgutfüllung trän sp ο rti ert.also in the lower areas of the grist filling soaks up.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Fließschemas für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.The method according to the invention is explained in more detail using a flow chart for an exemplary embodiment.
Eine Schwingmühle, die zwei parallele Mahlrohre 1 und 2 aufweist, die in einem mit einem Schwingantrieb versehenen, schwingungsfähig gelagerten Tragrahmen 3 befestigt sind, ist an einem Ende des Mahlrohres 1 mit ihrer Zulauföffnung 4 an eine Kühlvorrichtung 5 für das Mahlgut angeschlossen. Die beiden Mahlrohre 1 und 2 sind an dem der Zulauföffnung 4 abgewandten Ende des Mahlrohres 1 über ein Verbindungsrohr 6 miteinander verbunden. Das Mahlrohr 2 weist an seinem, der Einmündung des Verbindungsrohres 6 abgewandten Ende die Gutabzugsöffnung 7 auf, die in einen Sammelbehälter 8 für das fertig zerkleinerte Gut mündet.A vibratory mill, which has two parallel milling tubes 1 and 2, which are provided in a vibratory drive, oscillating supported frame 3 are attached, is at one end of the grinding tube 1 with its inlet opening 4 connected to a cooling device 5 for the grist. The two grinding tubes 1 and 2 are on the the end of the grinding tube 1 facing away from the inlet opening 4 connected to one another via a connecting pipe 6. The grinding tube 2 has at its, the confluence of the connecting tube 6, the end facing away from the material discharge opening 7 which opens into a collecting container 8 for the ready-crushed material.
Das zu zerkleinernde Gut wird über eine Materialschleuse 9 in die Kühlvorrichtung 5 eingebracht. In dieser Kühlvorrichtung wird außerdem über die Rohrleitung 10, die von oben in die Gutfüllung einmündet und an ihrem unteren Ende mit einem Düsensysfcem versehen ist, ein Kältemittel, beispielsweise flüssiger Stickstoff eingebracht.The material to be shredded is introduced into the cooling device 5 via a material lock 9. In this cooler is also via the pipeline 10, which opens into the Gutfüll from above and at its lower The end is provided with a nozzle system, a refrigerant, for example liquid nitrogen, is introduced.
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Die Stickstoffmenge wird über einen Temperaturfühler 11, der mit einem Regler 12, der einerseits mit einem Regelventil 13 in der Zuleitung 10 zusammenarbeitet, dosiert.The amount of nitrogen is measured via a temperature sensor 11, the metered with a regulator 12, which on the one hand cooperates with a control valve 13 in the supply line 10.
Das gekühlte Mahlgut gelangt aus der Kühlvorrichtung 5 über die Gutzulauföffnung 4 in den Mahlbehälter 1. Unter dem Einfluß der Schwingbewegung und des ständig über die Zulauföffnung 4 zugeführten Gutes wandern die einzelnen Gutteilchen in Richtung des Pfeiles 14 durch den mit Mahlkörpern gefüllten Mahlbehälter. Durch eine mit feinen Löchern versehene Trennwand 15, die den Durchtritt des zerkleinerten Gutes gestattet, aber die Mahlkörper im Mahlbehälter 1 zurückhält, gelangt das zerkleinerte Gut über das Verbindungsrohr 6 in den Mahlbehälter 2, der ebenfalls mit Mahlkörpern gefüllt ist. Auch hier wandert das Mahlgut unter dem Einfluß der Schwingbewegung und des nachdrückenden Gutes von der Einlauföffnung des Verbindungsrohres 6 in Richtung des Pfeiles 16 zur Auslauföffnung 7 des Mahlbehälters 2 in den Sammelbehälter 8.The cooled ground material comes out of the cooling device 5 Via the material inlet opening 4 into the grinding container 1. Under the influence of the oscillating movement and the material constantly supplied via the inlet opening 4 move the individual Good particles in the direction of arrow 14 through the grinding container filled with grinding media. Through a with fine perforated partition 15, which allows the passage of the comminuted material, but the grinding media holds back in the grinding container 1, the comminuted material reaches the grinding container via the connecting pipe 6 2, which is also filled with grinding media. Here, too, the grist moves under the influence of the oscillating movement and the material to be pushed from the inlet opening of the connecting pipe 6 in the direction of the arrow 16 to the outlet opening 7 of the grinding container 2 in the collecting container 8th.
Um nun die im Verlauf des Zerkleinerungsvorganges entstehende Wärme und die trotz der Anordnung von Isoliermänteln an den Mahlbehältern auftretenden "Kälteverluste"In order to deal with the heat generated in the course of the shredding process and despite the arrangement of insulating jackets "Cold losses" occurring at the grinding containers
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auszugleichen, wird in den Mahlraum des Mahlbehälters 1 oberhalb der Mahlgutoberflache 17 über eine Düse 18 zusätzlich Kältemittel in den Mahlraum eingebracht. An der Durchtrittsstelle für die Düse 18 ist außerdem ein Temperaturfühler 19 angebracht, der über einen Regler 20 mit einem, der Einspritzdüse vorgeschalteten Regelventil 21 zusammenarbeitet. Die Anordnung von Einspritzdüse und Temperaturfühler zueinander ist nun so gestaltet, daß die Einspritzdüse weiter in den Mahlraum hineinragt als der Temperaturfühler, so daß die Temperaturmessung durch das eingedüste Kältemitte], nicht beeinträchtigt wird.to compensate, is in the grinding chamber of the grinding container 1 above the grinding material surface 17 via a nozzle 18 in addition Refrigerant introduced into the grinding chamber. At the point where the nozzle 18 passes through, there is also a temperature sensor 19 attached, via a controller 20 with a control valve connected upstream of the injection nozzle 21 cooperates. The arrangement of the injection nozzle and temperature sensor to each other is now designed in such a way that that the injection nozzle protrudes further into the grinding chamber than the temperature sensor, so that the temperature measurement by the injected refrigerant], not affected will.
Aus dem Sammelbehälter 8 wird das inzwischen verdampfte bzw. vergaste Kältemittel abgezogen und o> nach Temperatur und Menge ganz oder teilweise in dio Kühlvorrichtung 5 zum Zwecke der Vorkühlung zurückgeführt,The meanwhile evaporated from the collecting container 8 or gasified refrigerant withdrawn and o> according to temperature and amount wholly or partly in the cooling device 5 returned for pre-cooling purposes,
Zweckmäßigerweise ist die Einspritzdüse. Mi so ausgestaltet, daß das Kältemittel auf die MaM gutoberfläche aufgesprüht wird und so'durch die in etwa iiohraubenfönniß in Richtung des Pfeiles 14 erfolgende ciui bewegung, die durch die senkrecht zur Zeichenebene eri olgende kreisförmige Schwingbewegung bewirkt wird, in das Innere der MaM-gutfüllung gelangen kann.The injection nozzle is expedient. Mi designed so that the refrigerant is sprayed onto the MaM product surface and so'by the ciui movement taking place in the direction of arrow 14, which is caused by the circular oscillating movement perpendicular to the plane of the drawing, into the interior of the MaM product filling can get.
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Da je nach. Länge des Mahlraumes und Verweilzeit des Gutes im Mahlbehälter die im Bereich der Guteintrittsstelle eingedüste Kältemittelmenge nicht ausreicht, um die Mahlgutfüllung bis zum Ende des Mahlbehälters unter der vorgeschriebenen Mahltemperatur zu halten, ist vorzugsweise etwa auf der halben Länge des Mahlrohres eine zweite Einspritzdüse 22 angeordnet, durch die erneut Kältemittel auf die Gutoberfläche aufgesprüht wird. Zur Regulierung der Kältemittelmenge ist, bezogen auf die Durchiaufrichtung des Gutes entsprechend dem Pfeil 14, vor der Eindüsungssteile ein Temperaturfühler 23 angeordnet, der wieder über einen Regler 24 mit einem entsprechenden Regelventil 25 in der Zuflußleitung zur Düse 22 zusammenarbeitet. Dadurch, daß der Temperaturfühler 23 im Bezug auf die axiale Durchlaufrichtung des Gutes vor der Eindüsungsstelle angeordnet ist, läßt sich der Temperaturanstieg im Mahlraum von der Eindüsungsstelle im Bereich des Guteintrittes bis etwa zur Mitte des Mahlbehälters ohne Beeinflussung der durch die Düse 22 eingebrachte Kältemittelmenge erfassen und dementsprechend für die zweite Hälfte des Mahlbehälters eine ausreichende Kältemittelmenge in die Mühle einführen.Since depending on. Length of the grinding chamber and residence time of the material in the grinding container the one in the area of the material entry point The amount of refrigerant injected is not sufficient to fill the grist Keeping it below the prescribed grinding temperature until the end of the grinding container is preferred a second injection nozzle about half the length of the grinding tube 22 arranged, through which refrigerant is again sprayed onto the material surface. For regulation is the amount of refrigerant, based on the flow direction of the goods according to arrow 14, in front of the injection parts a temperature sensor 23 is arranged, which again has a controller 24 with a corresponding control valve 25 cooperates in the inflow line to the nozzle 22. The fact that the temperature sensor 23 in relation on the axial flow direction of the material in front of the injection point is arranged, the temperature rise in the grinding chamber from the injection point in the area of the material inlet up to approximately the middle of the grinding container without influencing the material introduced through the nozzle 22 Detect the amount of refrigerant and accordingly a sufficient amount of refrigerant for the second half of the grinding container Introduce into the grinder.
Die Regler 20 bzw. 23 sind vorzugsweise als sogenannte Zweipunktregler ausgebildet, an denen ein oberer und einThe controllers 20 and 23 are preferably designed as so-called two-point controllers, on which an upper and a
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unterer Temperaturgrenzwert eingestellt wird, so daß bei Erreichen des oberen Temperaturgrenzwertes das Regelventil 21 bzw. 25 öffnet und bei Erreichen des unteren Temperaturgrenzwertes das Regelventil 21 bzw. 25 schließt.lower temperature limit value is set so that when the upper temperature limit value is reached, the control valve 21 or 25 opens and when the lower temperature limit is reached the control valve 21 or 25 closes.
Der aus Temperaturfühler, Regler, Einstellventil, Einspritzdüse und Mahlraum gebildete Regelkreis kann nun vorteilhaft in der Weise modifiziert werden, daß durch die Anordnung von sogenannten Zeitgliedern innerhalb der Regler bei Erreichen des oberen Temperaturgrenzwertes das Einspritzventil nur über eine begrenzte Zeit geöffnet wird, um zu vermeiden, daß das Regelventil erst dann schließt wenn der untere Grenzwert erreicht ist. Vorteilhaft sind diese Zeitglieder so ausgestaltet, daß über den Schließvorgang die Einspritzmenge kontinuierlich vermindert wird. Hierdurch lassen sich die Temperatur-Schwankungen innerhalb der eingestellten Grenzwerte halten. Ein Unterschreiten des unteren Temperaturgrenzwertes, das mahltechnisch nicht erforderlich ist und lediglich einen erhöhten Kühlmittelverbrauch zur Folge hat, wird vermieden. Die das sogenannte Zeitglied der Regelung bildende Einrichtung ist zweckmäßig hinsichtlich der Ventilöffnungszeiten einstellbar.The control circuit formed from the temperature sensor, controller, adjusting valve, injection nozzle and grinding chamber can now be modified advantageously in such a way that by the arrangement of so-called timing elements within the When the controller reaches the upper temperature limit, the injection valve is only opened for a limited time is to avoid that the control valve only then closes when the lower limit is reached. Advantageous these timers are designed so that the injection quantity is continuous over the closing process is decreased. This allows the temperature fluctuations to be kept within the set limit values. Falling below the lower temperature limit value, which is not required in terms of milling technology and only which results in increased coolant consumption is avoided. The so-called timing element of the regulation forming device is expediently adjustable with regard to the valve opening times.
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Der Mahrbehälter 2, in dem die Fertigzerkleinerung erfolgt, ist in entsprechender Weise wie der Mahlbehälter 1 mit Düsen, Temperaturfühlern, Reglern und Regelventilen versehen, die ebenso wie die Anordnung am Mahlbehälter 1 arbeiten.The grinding container 2, in which the final comminution takes place, is in the same way as the grinding container 1 provided with nozzles, temperature sensors, regulators and control valves, which, like the arrangement on the grinding container 1 work.
Anstelle einer selbstätig arbeitenden Regelung kann der Temperaturfühler auch nur mit einem Anzeigegerät versehen sein. Die Betätigung der Regulierventile erfolgt dann von Hand, gegebenenfalls über eine Fernbedienung. Diese Anordnung dürfte vor allem dann Anwendung finden können, wenn auf Grund der Mühlengröße, Durchsatzmenge des Mahlgutes, der Güte der Isolierung etc. kontinuierlich Kältemittel in den Mahlraum einzudüsen ist, so daß nur Spitzenschwankungen auszuregeln sind.Instead of an automatic control, the temperature sensor can also be provided with just one display device be. The regulating valves are then actuated manually, if necessary via a remote control. This arrangement should be able to be used above all when, due to the size of the mill, throughput of the ground material, the quality of the insulation, etc. is to be continuously injected refrigerant into the grinding chamber, so that only peak fluctuations need to be regulated.
PatentansprücheClaims
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